汪瑞，王晨驕，李蕾，官會(huì)林

(1.云南師范大學(xué) 能源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，云南 昆明 650500；2.云南省農(nóng)村能源工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,云南 昆明 650500)

1 引 言

三七(Panaxnotoginseng)是五加科人參屬多年生草本植物，主要分布于廣西和云南高海拔地區(qū)，是我國(guó)特有的名貴中藥材[1-2].三七采用免耕陰蔽的方式栽培，出苗率在很大程度上制約著三七種植業(yè)的發(fā)展[3-4].

土壤含水量對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育和有效成分的積累至關(guān)重要，影響植物的生長(zhǎng)狀況及病害的發(fā)生與抗性.土壤含水量過(guò)高影響土壤的含氧量，影響根的呼吸作用和對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收，土壤含水量過(guò)低影響礦質(zhì)養(yǎng)分的溶解和吸收，如果蒸騰作用消耗的水量大于植物吸收的水量將導(dǎo)致植物缺水性死亡[5-6].邵璽文等研究表明水分供給量為250 mm和350 mm處理的黃芩生長(zhǎng)好，生物量高，適度干旱提高了黃芩苷的含量[7].劉大會(huì)等發(fā)現(xiàn)水分過(guò)多或過(guò)于干旱，丹參的生長(zhǎng)發(fā)育及有效成分的積累均受到了嚴(yán)重影響[8].土壤含水量還可通過(guò)影響土壤病害微生物的活性及其對(duì)植物根的侵染能力而影響植物病害的發(fā)生，例如油菜根腫病發(fā)病率在土壤含水量為60%左右發(fā)病最嚴(yán)重[9].當(dāng)土壤含水量在47.83%～76.41%范圍內(nèi)時(shí)，隨著土壤含水量的降低，煙草立枯病病情指數(shù)增高[10].兩年的試驗(yàn)中，生姜姜瘟病與土壤含水量呈顯著或極顯著正相關(guān)[11].目前土壤含水量對(duì)藥用作物出苗率及病害發(fā)生影響的研究相對(duì)較少，對(duì)于三七主要集中在其對(duì)產(chǎn)量和有效成分含量的影響方面.趙宏光等研究表明隨著土壤含水量的升高，三七單株根干質(zhì)量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，人參皂苷Rb1和人參皂苷Rd含量呈現(xiàn)遞減的趨勢(shì)，根腐病發(fā)病率呈現(xiàn)出急劇升高的趨勢(shì)[12].官會(huì)林等研究表明在不同濕度下三七土壤中的霉菌、放線菌及厭氧細(xì)菌變化明顯，并且與三七根腐病的發(fā)生密切相關(guān)[13].以上結(jié)果提示土壤含水量可能影響三七的出苗率和根腐病的發(fā)生，具體情況還有待研究.

采用盆栽試驗(yàn)方法，設(shè)置不同的土壤水分梯度，研究土壤水分含量對(duì)三七出苗率及連作根腐病發(fā)病率的影響，旨在為人工栽培三七進(jìn)行科學(xué)的補(bǔ)水及水分管理提供理論依據(jù).

2 材料與方法

2.1 供試植物與土壤

供試植物為苗圃內(nèi)培育的一年生三七籽條，所有籽條在使用前均經(jīng)過(guò)仔細(xì)的人工挑選，去除所有疑似微生物感染、過(guò)大、過(guò)小或表皮破損的植株.

試驗(yàn)區(qū)設(shè)置在云南文山苗鄉(xiāng)三七科技示范園區(qū)內(nèi)，供試土壤為三七連作地土壤，土壤類型為紅壤性中黏土.供試土壤均為0-20 cm的耕作層土壤，采集后的土壤自然風(fēng)干，破碎后過(guò)5目篩.基礎(chǔ)土壤自然含水量20%，pH約為6.4，土壤有機(jī)質(zhì)含量為29.2 g/kg，全氮含量為1.35 g/kg，全磷含量為1.16 g/kg，全鉀含量為5.87 g/kg，速效氮含量為12.46 mg/kg，速效磷含量為31.76 mg/kg，速效鉀含量為156.48 mg/kg.

2.2 試驗(yàn)處理

以盆栽試驗(yàn)方法進(jìn)行研究，試驗(yàn)盆規(guī)格為42 cm×35 cm×25 cm，每盆裝入20 kg土壤，移栽10株上述一年生三七籽條，按土水質(zhì)量比20∶2、20∶3、20∶4、20∶5、20∶6、20∶7和20∶8設(shè)置7個(gè)處理，標(biāo)記為：W2、W3、W4、W5、W6、W7、W8(即不同處理澆水量分別為2、3、4、5、6、7、8 kg)，每個(gè)處理設(shè)3個(gè)重復(fù).于2016年12月22日進(jìn)行三七籽條移栽，盆面覆蓋松茅后按不同處理的土水質(zhì)量比澆入清水，后續(xù)按照間隔6 d澆入對(duì)應(yīng)處理的清水量進(jìn)行管理，此外各處理組施肥與病蟲害防治等管理措施相同.

2.3 調(diào)查指標(biāo)

分別于2017年3月6日、3月17日、3月26日和4月10日調(diào)查出苗率，三七的出苗率按照以下公式計(jì)算：

出苗率=出苗數(shù)量/移栽株數(shù)×100%

根據(jù)三七植株根腐病的發(fā)病癥狀，地上部分葉片變黃，中午溫度高時(shí)葉梢下垂情況，分別于2017年3月16日、3月26日、4月10日、4月28日和5月5日調(diào)查處理各三七的根腐病發(fā)病率：

發(fā)病率=發(fā)病株數(shù)/各處理植株總數(shù)×100%

調(diào)查不同處理的三七出苗率及不同生育期根腐病發(fā)病率.2017年4月28日調(diào)查每盆中隨機(jī)的3株三七的株高，并使用標(biāo)記環(huán)做標(biāo)記，于2017年8月16日調(diào)查標(biāo)記三七的株高，并按照以下公式計(jì)算三七的生長(zhǎng)速率：

生長(zhǎng)速率=株高變化/天數(shù)

2.4 統(tǒng)計(jì)分析

用Excel2016對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步的處理及繪制相關(guān)圖表，使用SPSS13.0單因素方差分析方法確定不同處理三七籽條出苗率的時(shí)間變化.

3 結(jié) 果

3.1 不同土水質(zhì)量比對(duì)三七出苗率的影響

由表1可知，三七的出苗率受到土壤含水量的影響，各時(shí)間點(diǎn)不同處理三七的出苗率存在顯著差異(P< 0.05).隨著土壤含水量的增加，三七的出苗率呈現(xiàn)先增后降的趨勢(shì)，出苗率在土水質(zhì)量比為20∶5時(shí)達(dá)到峰值，若繼續(xù)增加土壤水分，三七的出苗率則迅速降低，當(dāng)土水比達(dá)到20∶8時(shí)，出苗率為0；不同土水質(zhì)量比處理的三七的出苗率情況為：W5>W4>W6>W3>W2>W7>W8.

表1 不同土水質(zhì)量比下三七的出苗率

3.2 不同土水質(zhì)量比對(duì)三七根腐病發(fā)病率的影響

從表2可知，三七的根腐病發(fā)病率與土壤中水分含量相關(guān)，不同時(shí)間點(diǎn)不同處理三七的根腐病發(fā)病率存在顯著差異(P<0.05).W7處理的三七根腐病發(fā)病率在5個(gè)觀測(cè)時(shí)間點(diǎn)均為最高，W5處理的三七的根腐病發(fā)病率在最后兩個(gè)觀測(cè)時(shí)間點(diǎn)為最低.不同處理的三七隨著種植時(shí)間的延長(zhǎng)根腐病發(fā)病率均增加，但W5處理的三七發(fā)病率變化相對(duì)較?。籛7處理的三七根腐病發(fā)病率變化最大,由16.4%增加到71.4%.

表2 不同土水質(zhì)量比下三七的根腐病率

3.3 不同土水質(zhì)量比對(duì)三七株高的影響

對(duì)不同處理株高調(diào)查統(tǒng)計(jì)分析，如圖1所示，不同土水質(zhì)量比栽培三七，株高存在顯著差異(P<0.05)，其中W5處理三七株高平均值為23.93 cm，W2、W3、W4、W6和W7處理株高平均值分別為16.13、19.35、21.73、22.17 cm和19.29 cm，W8處理三七未出苗.說(shuō)明土壤含水量顯著影響三七的生長(zhǎng)，合適的含水量促進(jìn)三七的生長(zhǎng)，水分含量過(guò)高或過(guò)低均限制三七的生長(zhǎng).不同土水比例處理的三七的株高依次為：W5>W6>W4>W3>W7>W2>W8.

圖中不同字母代表處理間存在顯著差異，P<0.05

從圖2看出，不同處理三七的生長(zhǎng)速率存在顯著差異(P<0.05)，其中W5(20∶5)處理的三七的植株生長(zhǎng)速率最高為0.11 cm/d，其次是W4(20∶4)和W6(20∶6)處理，植株生長(zhǎng)速率分別為0.093 cm/d和0.087 cm/d.W8(20∶8)處理因土壤水分過(guò)高未出苗，故生長(zhǎng)速率為0.說(shuō)明土壤含水量對(duì)三七的生長(zhǎng)速率具有決定性影響，合適的水分條件下三七的生長(zhǎng)速率高，含水量過(guò)高或過(guò)低均限制三七的生長(zhǎng)發(fā)育.不同土水質(zhì)量比處理的三七的生長(zhǎng)速率情況為：W5>W4>W6>W3>W7>W2>W8.

圖中不同字母代表處理間存在顯著差異，P<0.05

4 討 論

三七是享譽(yù)中外的名貴中藥材,市場(chǎng)需求巨大[14-15]，研究結(jié)果顯示土壤水分含量顯著影響三七的出苗率(P<0.05)，這與前人關(guān)于水分含量影響作物種子萌發(fā)的研究結(jié)果類似.土壤含水量過(guò)多或者過(guò)少均不利于植物出苗[16]，土壤含水量低，則植物細(xì)胞無(wú)法吸收足夠水分進(jìn)行正常的光合作用和蒸騰作用，出苗率降低；而土壤含水量過(guò)高，會(huì)造成植物根系缺氧，產(chǎn)生一系列生理生化反應(yīng)[17].

同時(shí)，土壤的含水量影響三七的根腐病發(fā)病率(P<0.05)，這與對(duì)苜蓿[18]和油梨[19]的研究結(jié)果類似.土壤水分含量影響馬鈴薯種植土壤中致病微生物的數(shù)量[20]，此外土壤水分條件是誘發(fā)蘋果腐爛病的原因之一[21].土壤水分含量增加，可能會(huì)更適宜根腐病病原的生存，致使根腐病發(fā)病率增加[12，22].由此可知，減少土壤水分含量是控制根腐病發(fā)生的重要途徑.

三七的株高以及生長(zhǎng)速率在土水質(zhì)量比為20∶5的條件下最高，說(shuō)明土壤含水量影響三七的生長(zhǎng)，這與前人對(duì)玉米和小麥的研究結(jié)果類似[23-24].土壤含水量影響植物對(duì)水分的吸收，水分含量過(guò)低導(dǎo)致植物蒸騰作用受限，嚴(yán)重缺水會(huì)導(dǎo)致植物的死亡[17].水分含量過(guò)高影響土壤中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的礦化，影響土壤的含氧量，這將限制植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)攝取[25-27]，對(duì)于陸生作物而言，水分含量嚴(yán)重限制作物的根呼吸[28- 29]，甚至導(dǎo)致作物的死亡.

綜上所述，土壤水分含量對(duì)三七的出苗、根腐病發(fā)生和生長(zhǎng)均存在重要影響，為提高三七產(chǎn)量和質(zhì)量，在栽培過(guò)程中必須嚴(yán)格控制種植土壤的水分含量.在所設(shè)置的7個(gè)梯度中，土水質(zhì)量比為20∶5時(shí)，三七出苗率、株高和生長(zhǎng)速率最高，根腐病的發(fā)病率較低.這或許是該含水量下土壤有效態(tài)養(yǎng)分含量、相關(guān)土壤酶活性較高以及土壤菌群較平衡(三七致病菌未形成優(yōu)勢(shì)菌群)，使得三七具有較適宜的土壤生態(tài)環(huán)境，但具體作用機(jī)制待進(jìn)一步研究.