黃文靜，孫曉春，王楠，王二歡，高靜，2，孫建霞，2，田鑫，2，唐志書(shū)，2*

（1.陜西中醫(yī)藥大學(xué)／陜西省中藥資源產(chǎn)業(yè)化協(xié)同創(chuàng)新中心，陜西咸陽(yáng)712083；

2.陜西中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，陜西咸陽(yáng)712046；3.陜西步長(zhǎng)制藥有限公司，西安710077）

當(dāng)歸為傘形科多年生植物當(dāng)歸Angelica sinensis（Oliv.）Diels的干燥根，是我國(guó)常用名貴大宗藥材，至今已有2000多年的藥用史和1200多年的栽培歷史［1］。人工栽培當(dāng)歸需選擇陰涼的半陰山地或二陰地，大田移栽的最佳海拔在1600～1800 m，海拔過(guò)高當(dāng)歸生長(zhǎng)緩慢，過(guò)低容易早抽薹，成藥率低。育苗地大多選在海拔2200～2300 m的半陰山地，以未開(kāi)荒的生地最好［2－3］。由于當(dāng)歸對(duì)生境要求嚴(yán)格，生產(chǎn)面積多年來(lái)難以擴(kuò)大，在道地產(chǎn)區(qū)岷縣、漳縣和宕昌縣一帶，藥農(nóng)爭(zhēng)地、藥林爭(zhēng)地的情況時(shí)有發(fā)生。此外，適宜栽培當(dāng)歸的地塊也因常年重茬種植使得土壤板結(jié)、肥力下降、病蟲(chóng)害嚴(yán)重，以致發(fā)生嚴(yán)重的連作障礙，當(dāng)歸產(chǎn)量和品質(zhì)難以保證［4－6］。

在野生變家種的過(guò)程中，約有70%的根和根莖類藥材有連作障礙，而化感作用是引起藥用植物連作障礙的一個(gè)重要原因［6－7］。大量研究［8－9］表明，合理的輪作或間作是克服連作障礙的主要途徑，而輪間作植物的選擇是建立適宜耕作體系和利用化感作用維持田間生物多樣性平衡的基礎(chǔ)。本試驗(yàn)采用當(dāng)歸根際土壤水浸提液模擬化感物質(zhì)，從種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)和生理活性三個(gè)方面研究當(dāng)歸的自毒作用及對(duì)產(chǎn)地常見(jiàn)植物黃芪和工業(yè)大麻的化感效應(yīng)，以期為建立合理的當(dāng)歸輪間作制度提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試當(dāng)歸種子購(gòu)于漳縣殪虎橋，為農(nóng)家自留種；黃芪和工業(yè)大麻種子購(gòu)于甘肅隴西縣首陽(yáng)藥材市場(chǎng)。

1.2 研究方法

1.2.1 當(dāng)歸根際土壤水浸液的制備

取甘肅省隴南市宕昌縣阿塢鄉(xiāng)麻界村當(dāng)歸種植基地（北緯34°16′53.99″，東經(jīng)104°09′56.14″）根際土壤樣5 kg，按1∶2比例加入蒸餾水浸泡24 h，4層紗布進(jìn)行粗濾，將粗濾液置于布氏漏斗抽濾得到澄清的濾液，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮至500 mL，得到終濃度為0.5 g／mL的液體作為母液。取部分母液稀釋，制成濃度分別為0.001、0.005、0.010 g／mL的溶液，置于低溫冰箱待用。

1.2.2 種子發(fā)芽試驗(yàn)

選取籽粒飽滿、無(wú)病蟲(chóng)害的當(dāng)歸、黃芪和工業(yè)大麻種子，經(jīng)0.1%過(guò)氧化氫表面消毒10 min，蒸餾水沖洗3次后置于鋪有發(fā)芽濾紙的培養(yǎng)皿中，每培養(yǎng)皿30粒種子，每處理3次重復(fù)，分別加入蒸餾水、0.001、0.005、0.010 g／mL的當(dāng)歸根際土壤水浸提液。將培養(yǎng)皿置于培養(yǎng)箱中進(jìn)行（25±1）／（15±1）℃的變溫培養(yǎng)，光照與黑暗時(shí)間設(shè)為12／12 h，光照強(qiáng)度為2000 lx。連續(xù)培養(yǎng)觀察10 d，每天定時(shí)統(tǒng)計(jì)種子萌發(fā)數(shù)，于第10 d用直尺測(cè)量胚芽和胚根長(zhǎng)度。當(dāng)歸種子以露白為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)，黃芪和工業(yè)大麻種子以幼根達(dá)種子直徑長(zhǎng)為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)［10］。

發(fā)芽率（%）＝10 d內(nèi)發(fā)芽的總粒數(shù)／供試種子數(shù)×100%

發(fā)芽勢(shì)（%）＝5 d內(nèi)發(fā)芽種子數(shù)／供試種子數(shù)×100%

1.2.3 幼苗農(nóng)藝性狀測(cè)定

將種子按每盤50粒分別撒播種植于育苗盤中，育苗盤中介質(zhì)為沙土（V／V＝1∶1），每種處理設(shè)3個(gè)重復(fù)，每3 d用噴壺澆清水或當(dāng)歸根際土壤水浸提液一次，按照1.3的培養(yǎng)條件于光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)30 d。培養(yǎng)結(jié)束后每組處理選10株幼苗，分別測(cè)量其根長(zhǎng)、株高和鮮重等指標(biāo)。

1.2.4 生理指標(biāo)測(cè)定

測(cè)定葉綠素、脯氨酸、可溶性糖和丙二醛（MDA）含量。參照張憲政［11］的混合浸取法測(cè)定幼苗葉片中葉綠素含量；脯氨酸采用磺基水楊酸提取，用茚三酮法測(cè)定；可溶性糖含量的測(cè)定采用硫酸蒽酮法［12］；MDA的測(cè)定采用硫代巴比妥酸（TBA）雙組分光光度法，以 nmol／g表示MDA的量［13］。

1.2.5 化感效應(yīng)指數(shù)的計(jì)算

各試驗(yàn)結(jié)果參照Williamson等［14］的方法計(jì)算化感作用效應(yīng)指數(shù)（RI）。當(dāng) T＜C時(shí)，RI＝T／C－1；當(dāng)T≥C時(shí)，RI＝1－C／T。其中：C為對(duì)照值，T為處理值。當(dāng)RI＞0時(shí)表現(xiàn)為促進(jìn)作用，RI＜0時(shí)為抑制作用，絕對(duì)值的大小與化感作用強(qiáng)度一致［15］。

發(fā)芽勢(shì)等各指標(biāo)處理組的化感作用指數(shù)為3種不同濃度處理下的平均值。種子萌發(fā)化感效應(yīng)指數(shù)為發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、胚根長(zhǎng)和胚芽長(zhǎng)化感作用指數(shù)的平均值；幼苗農(nóng)藝性狀的化感效應(yīng)指數(shù)為株高、根長(zhǎng)、根冠比和鮮重化感作用指數(shù)的平均值；生理指標(biāo)化感效應(yīng)指數(shù)為葉綠素、脯氨酸、可溶性糖和MDA化感作用指數(shù)的平均值。

1.2.6 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)用Excel處理作圖，并采用SPSS19.0軟件進(jìn)行差異分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 當(dāng)歸根際土壤水浸提液對(duì)種子萌發(fā)及生長(zhǎng)的影響

由表1可知，隨著當(dāng)歸根際土壤水浸提液濃度的增加，3種藥材種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、胚根長(zhǎng)和胚芽長(zhǎng)都呈下降趨勢(shì)，處理濃度與各指標(biāo)大小總體上呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。在處理濃度為0.010 g／mL時(shí)，當(dāng)歸、黃芪和工業(yè)大麻各指標(biāo)處理組與對(duì)照組差異顯著，其中當(dāng)歸發(fā)芽勢(shì)從50%下降至6%左右，最終發(fā)芽率僅12.53%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于清水對(duì)照78.21%的發(fā)芽率；除此之外，當(dāng)歸處理組的胚根長(zhǎng)和胚芽長(zhǎng)也僅有對(duì)照組的50%，由此可見(jiàn)，當(dāng)歸有明顯的自毒效應(yīng)。較低濃度（0.001 g／mL）處理對(duì)黃芪的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率影響較大，但對(duì)其胚根長(zhǎng)和胚芽長(zhǎng)的影響不顯著。中等濃度（0.005 g／mL）處理下，黃芪各指標(biāo)均顯著下降，與清水對(duì)照組差異顯著，由此可見(jiàn)，當(dāng)歸對(duì)黃芪種子萌發(fā)和生長(zhǎng)有較強(qiáng)的抑制作用。工業(yè)大麻的情況與當(dāng)歸和黃芪略有不同，低濃度當(dāng)歸根際土壤水浸提液處理對(duì)工業(yè)大麻各指標(biāo)的影響均不顯著，中等濃度處理在一定程度上促進(jìn)了工業(yè)大麻的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率。

表1 當(dāng)歸根際土壤水浸提液對(duì)種子萌發(fā)及生長(zhǎng)的影響Tab.1 Effect of Angelica sinensis rhizosphere soil water extract on seed germination and growth

2.2 當(dāng)歸根際土壤水浸提液對(duì)幼苗農(nóng)藝性狀的影響

由表2可知，低濃度當(dāng)歸根際土壤水浸提液處理下當(dāng)歸幼苗鮮重顯著降低，高濃度處理明顯抑制了當(dāng)歸幼苗的生長(zhǎng)，幼苗各指標(biāo)均有所下降，其株高、根長(zhǎng)和鮮重僅為對(duì)照組的54%、34%和27%。黃芪幼苗生長(zhǎng)受當(dāng)歸根際土壤水浸提液抑制最明顯，低濃度處理即可使黃芪株高、根長(zhǎng)和鮮重顯著下降。當(dāng)歸根際土壤水浸提液對(duì)工業(yè)大麻幼苗根冠比的影響不顯著，除0.005 g／mL當(dāng)歸根際土壤水浸提液顯著促進(jìn)了工業(yè)大麻幼苗株高伸長(zhǎng)外，中低濃度的處理對(duì)其幼苗生長(zhǎng)的影響均不顯著。高濃度處理下工業(yè)大麻幼苗株高降低，根長(zhǎng)變短，鮮重下降，與對(duì)照組差異顯著。

表2 當(dāng)歸根際土壤水浸提液對(duì)幼苗農(nóng)藝性狀的影響Tab.2 Effect of Angelica sinensis rhizosphere soil water extract on agronomic traits of seedling

2.3 當(dāng)歸根際土壤水浸提液對(duì)幼苗生理指標(biāo)的影響

由表3可知，當(dāng)歸根際土壤水浸提液對(duì)當(dāng)歸和黃芪幼苗葉綠素合成有一定的抑制作用，中等濃度處理下當(dāng)歸幼苗葉綠素含量?jī)H為對(duì)照組的27%，高濃度處理下黃芪幼苗葉綠素含量?jī)H為對(duì)照的19%，中等濃度的當(dāng)歸根際土壤水浸提液處理可促進(jìn)工業(yè)大麻幼苗葉綠素合成，但在高濃度下又再次表現(xiàn)出抑制作用。當(dāng)歸和黃芪脯氨酸含量隨著處理濃度的上升而減小，而工業(yè)大麻幼苗中脯氨酸含量則隨著處理濃度增加呈現(xiàn)先升高再降低的趨勢(shì)。可溶性糖含量變化情況與脯氨酸類似，隨著處理濃度增加，當(dāng)歸和黃芪中的可溶性糖含量逐漸降低，工業(yè)大麻中的可溶性糖含量則呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。工業(yè)大麻中MDA含量受處理的影響差異不顯著，在當(dāng)歸中隨著處理濃度升高，MDA含量不斷上升，低濃度的處理使黃芪幼苗MDA含量下降，中高濃度處理下MDA含量與對(duì)照組差異不顯著。

表3 當(dāng)歸根際土壤水浸提液對(duì)幼苗生理指標(biāo)的影響Tab.3 Effect of Angelica sinensis rhizosphere soil water extract on physiological indexes of seedling

續(xù)表3

2.4 當(dāng)歸化感效應(yīng)指數(shù)分析

2.4.1 種子萌發(fā)及生長(zhǎng)的化感效應(yīng)指數(shù)分析

由圖1可知，在4個(gè)指標(biāo)中，當(dāng)歸根際土壤水浸提液對(duì)種子發(fā)芽勢(shì)的影響最明顯，表現(xiàn)為強(qiáng)烈的抑制作用，其次為發(fā)芽率、胚芽長(zhǎng)和胚根長(zhǎng)。3種植物中，當(dāng)歸根際土壤水浸提液對(duì)黃芪發(fā)芽勢(shì)、胚根長(zhǎng)和胚芽長(zhǎng)抑制明顯，雖然其發(fā)芽率的RI絕對(duì)值略低于當(dāng)歸，但遠(yuǎn)高于工業(yè)大麻，是其40倍左右。綜合分析表明，當(dāng)歸具有明顯的自毒作用，對(duì)黃芪發(fā)芽和生長(zhǎng)的抑制作用遠(yuǎn)高于工業(yè)大麻。

圖1 當(dāng)歸根際土壤水浸提液對(duì)種子萌發(fā)及生長(zhǎng)的化感效應(yīng)指數(shù)Fig.1 Response index of Angelica sinensis rhizosphere soil water extract on seed germination and growth

2.4.2 幼苗農(nóng)藝性狀的化感效應(yīng)指數(shù)分析

如圖2所示，在幼苗各農(nóng)藝性狀RI中，鮮重、根長(zhǎng)和株高受當(dāng)歸根際土壤水浸提液的影響較大，總體上表現(xiàn)為抑制效應(yīng)；根冠比受影響最小，其中當(dāng)歸根際土壤水浸提液對(duì)黃芪根冠比還有一定的促進(jìn)作用，而工業(yè)大麻根冠比則不受處理的影響。當(dāng)歸根際土壤水浸提液對(duì)黃芪株高、根長(zhǎng)和鮮重的影響最大，其次為當(dāng)歸，3種植物中工業(yè)大麻受化感效應(yīng)影響最小。

圖2 當(dāng)歸根際土壤水浸提液對(duì)幼苗農(nóng)藝性狀的化感效應(yīng)指數(shù)Fig.2 Response index of Angelica sinensis rhizosphere soil water extract on agronomic traits of seedling

2.4.3 幼苗生理指標(biāo)的化感效應(yīng)指數(shù)分析

如圖3所示，幼苗葉綠素RI均為負(fù)值，表明當(dāng)歸根際土壤水浸提液抑制了幼苗葉綠素的合成，其中對(duì)黃芪的抑制效應(yīng)最明顯，其次為當(dāng)歸和工業(yè)大麻。脯氨酸和可溶性糖為植物體內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，工業(yè)大麻脯氨酸和可溶性糖RI分別為＋0.34和＋0.06，說(shuō)明當(dāng)歸根際土壤水浸提液促進(jìn)了工業(yè)大麻幼苗中脯氨酸和可溶性糖的積累，一定程度上增強(qiáng)了幼苗抗逆性。3種植物MDA的RI均為正值，表明當(dāng)歸根際土壤水浸提液促進(jìn)了幼苗中MDA的合成，其中當(dāng)歸RI最大為＋0.35，黃芪和工業(yè)大麻的RI分別為＋0.045和＋0.052。

圖3 當(dāng)歸根際土壤水浸提液對(duì)幼苗生理指標(biāo)的化感效應(yīng)指數(shù)Fig.3 Response index of Angelica sinensis rhizosphere soilwater extract on physiological indexes of seedling

2.4.4 化感效應(yīng)指數(shù)的綜合分析

由圖4可知，種子萌發(fā)階段RI絕對(duì)值最大，說(shuō)明當(dāng)歸根際土壤水浸提液對(duì)3種植物種子萌發(fā)的抑制作用較明顯，其中當(dāng)歸和黃芪RI遠(yuǎn)大于工業(yè)大麻的，表明當(dāng)歸和黃芪受到的影響較大。在幼苗生長(zhǎng)階段當(dāng)歸和黃芪的RI同樣大于工業(yè)大麻的，且工業(yè)大麻生理指標(biāo)的RI為正值，這與表3中工業(yè)大麻在中等濃度處理下某些生理指標(biāo)（葉綠素、脯氨酸和可溶性糖）的增加相一致。綜合化感作用分析表明，當(dāng)歸根際土壤水浸提液對(duì)3種植物的生長(zhǎng)均有抑制作用，其中黃芪受影響最大，其次為當(dāng)歸，工業(yè)大麻所受影響最小。

圖4 化感效應(yīng)指數(shù)的綜合分析Fig.4 Comprehensive analysis of the response index

3 結(jié)論與討論

張新慧等［16］在當(dāng)歸根際土壤水提液中鑒定到17個(gè)化合物，包括有機(jī)酸、醛、酯、酮和烴類等，其中很多被報(bào)道是化感物質(zhì)。馬瑞君等［17］利用營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期當(dāng)歸莖葉和根水浸提液模擬化感物質(zhì)處理當(dāng)歸，發(fā)現(xiàn)莖葉部分的自毒效應(yīng)強(qiáng)于根部，且作用強(qiáng)度隨濃度增加而增強(qiáng)。本研究發(fā)現(xiàn)，濃度為0.001 g／mL的當(dāng)歸根際土壤水浸提液即可抑制當(dāng)歸種子的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率，高濃度的當(dāng)歸根際土壤水浸提液處理顯著降低了當(dāng)歸幼苗的株高、根長(zhǎng)和鮮重，當(dāng)歸的自毒作用明顯，這與馬瑞君［17］和邱黛玉等［18］的研究結(jié)果一致。葉綠素是將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的活性物質(zhì)，其含量高低在一定程度上反映了植物同化有機(jī)物的能力。研究發(fā)現(xiàn)，中等以上濃度的處理顯著降低了當(dāng)歸幼苗的葉綠素含量，并抑制了細(xì)胞滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)脯氨酸和可溶性糖的積累，與此同時(shí)，膜脂過(guò)氧化作用的主要產(chǎn)物之一MDA大量合成，推測(cè)這些生理上的變化可能是導(dǎo)致當(dāng)歸幼苗生長(zhǎng)受到抑制的主要原因。

甘肅東南部當(dāng)歸道地產(chǎn)區(qū)的常見(jiàn)作物主要有燕麥、小麥和油菜等，有研究［17］表明當(dāng)歸對(duì)燕麥和小麥的化感作用較弱，可以用于當(dāng)歸輪作體系。實(shí)際生產(chǎn)中，種植小麥和燕麥的經(jīng)濟(jì)效益不高，因此藥農(nóng)多選則在大黃、黨參、黃芪和當(dāng)歸等藥材之間進(jìn)行“藥—藥”輪作［19－20］。本研究發(fā)現(xiàn)，低濃度的當(dāng)歸根際土壤水浸提液處理即可明顯降低黃芪種子發(fā)芽勢(shì)，抑制黃芪胚芽和胚根伸長(zhǎng)。通過(guò)化感效應(yīng)指數(shù)分析可知，黃芪幼苗葉綠素的化感效應(yīng)指數(shù)最低，表明其受到的抑制作用最強(qiáng)，低葉綠素含量使其光合同化有機(jī)物的能力降低，導(dǎo)致株高變矮，鮮重降低。

工業(yè)大麻在當(dāng)歸主產(chǎn)區(qū)常見(jiàn)小區(qū)域栽培，其種植成本低，經(jīng)濟(jì)效益高于種植小麥和燕麥。本研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)歸對(duì)工業(yè)大麻的化感作用較弱，低濃度的當(dāng)歸根際土壤水浸提液處理對(duì)工業(yè)大麻種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響均不顯著；中等濃度處理反而可在一定程度上促進(jìn)葉綠素、脯氨酸和可溶性糖的積累，加快種子萌發(fā)和幼苗的生長(zhǎng)；高濃度處理對(duì)工業(yè)大麻的化感效應(yīng)也遠(yuǎn)小于當(dāng)歸和黃芪?；诖耍乱徊綄㈤_(kāi)展當(dāng)歸和工業(yè)大麻輪作或間作的大田試驗(yàn)研究，以期緩解因當(dāng)歸自毒作用而引起的連作障礙，為建立當(dāng)歸和工業(yè)大麻合理的輪間作體系提供進(jìn)一步的理論支持。

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