劉 瑩，李 暉，孫文松*，李 旭，王新雅，劉 兵

（1.遼寧省經(jīng)濟作物研究所，遼寧遼陽 111000；遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院藥用植物研究所，遼寧遼陽 111000；3.東部戰(zhàn)區(qū)疾病預(yù)防控制中心，江蘇南京 210002；4.遼寧省遼陽生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，遼寧遼陽 111000）

人參（Panax ginsengC.A.Mey.）為五加科多年生草本植物，具有補氣固脫、健脾益肺、寧心益智、養(yǎng)血生津的功效，是上等的補品。隨著大健康產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及人們保健意識的增強，人參的市場需求量不斷增長，人參種植規(guī)模和栽培面積不斷擴大。然而人參連作障礙現(xiàn)象突出，導(dǎo)致人參土傳病害頻發(fā)，嚴重影響人參產(chǎn)量及品質(zhì)，已成為制約人參產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸問題。

輪作是傳統(tǒng)而有效的農(nóng)業(yè)種植模式，可平衡吸收土壤中營養(yǎng)成分，利用種地達到養(yǎng)地的效果[1]。關(guān)于人參輪作的研究報道較多，人參與中藥材輪作、人參與水稻輪作、人參與糧食作物輪作等[2-5]，均可有效縮短老參地再植人參年限。但輪作消減人參連作障礙的作用機制研究報道較少，特別是輪作細辛消減連作障礙機制更是未見報道。該文通過移土試驗，比較了細辛不同輪作年限土壤上人參的生長狀況，分析了輪作對人參連作土壤理化性狀及土壤酶活的影響，旨在闡明輪作對再植人參生長的影響，并進一步揭示輪作消減人參連作障礙的可能機制，研究結(jié)果為人參種植及連作障礙的有效調(diào)控提供理論依據(jù)及技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1試驗地概況。試驗在撫順新賓縣榆樹鄉(xiāng)進行，該試驗地位于124°49′ E，41°38′ N，年平均降水量768.9 mm，降水分布不均，夏季集中，6—9 月份降水量約占全年70%；年均氣溫4.6℃，極端最高氣溫35.5℃，極端最低氣溫-39.5℃，年日照時數(shù)2 254.1 h，無霜期127 d。供試土壤為棕色壤土，土壤理化性狀為pH 5.74，容重1.2 g/cm3，孔隙度55.24，有機質(zhì)2.01%。

1.1.2試驗材料。在遼寧省撫順市新賓縣榆樹鄉(xiāng)收集背景相近的土壤，設(shè)置新土、連種4 年人參土、種植4 年人參后輪作不同年限細辛的土壤。依據(jù)輪作年限分為輪作細辛1 年、2 年和3 年土。3 年生人參種苗健康、整齊，百根重1.3 kg，由遼寧省經(jīng)濟作物研究所提供。

1.2 方法

1.2.1試驗設(shè)計。2021 年4 月中旬將收集的5 份土壤除去植物殘體、石塊等，移至撫順新賓縣平地人參基地進行田間試驗，小區(qū)面積5 m2，客土厚度20 cm。移栽前每客土取樣500 g 測定其理化性狀及土壤酶活性。然后移栽3 年生人參種苗，株行距為20 cm×10 cm，種植密度為70 株/m2，所有處理均按常規(guī)管理措施。6 月統(tǒng)計人參出苗數(shù)，計算出苗率；9 月調(diào)查存苗數(shù)、根腐苗數(shù)，計算存苗率、根腐率；10 月收獲，稱取人參根鮮重。

1.2.2指標測定。

（1）出苗指標的測定。出苗率（%）=（出苗數(shù)/移栽苗數(shù)）×100，存苗率（%）=（現(xiàn)存苗數(shù)/移栽苗數(shù)）×100，根腐率（%）=（根腐苗數(shù)/移栽苗數(shù)）×100。每處理取10 株人參根部沖干凈并稱其鮮重。

（2）根際土壤養(yǎng)分的測定。在各試驗地采用對角線5點取樣法取0～20 cm 土層土樣。土壤有機質(zhì)測定采用K2Cr2O7容量法，土壤全氮分析采用開氏消煮法，土壤水解性氮測定采用堿解擴散法，土壤全磷測定采用碳酸鈉熔融法，土壤有效磷測定采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗分光光度法，土壤全鉀分析采用氫氧化鈉熔融法，速效鉀測定采用乙酸銨提取法，pH 測定采用電位法[6]。

（3）根際土壤酶活性的測定。土壤酶活性的測定主要參照Solarbio 試劑盒說明書進行，土壤蔗糖酶活性檢測試劑盒（BC0240，北京索萊寶科技有限公司）、土壤酸性磷酸酶活性試劑盒（BC0140，北京索萊寶科技有限公司）、土壤脲酶活性試劑盒（BC0120，北京索萊寶科技有限公司）、土壤過氧化氫酶活性試劑盒（BC0100，北京索萊寶科技有限公司）。

1.3 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)去除異常值，利用Excel，SPSS 16.0 及DPS 7.05 軟件對其進行處理分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 輪作細辛對人參生長的影響

收集連作4 年人參土及輪作細辛1、2、3 年的土，通過田間移土再植人參，研究不同輪作年限對人參種苗生長的影響。結(jié)果顯示，隨著輪作年限的增加，再植人參出苗率也顯著增加，輪作細辛3 年土再植人參的出苗率達89.74%，與新土出苗率92.31%相近（圖1）。由此表明，輪作細辛可提高人參種苗出苗率。

圖1 輪作細辛對人參出苗率的影響

從表1 可以看出，隨輪作細辛年限增加，人參植株存苗率顯著提高，而根腐病的發(fā)病率顯著降低，尤其是老參土輪作3 年細辛栽植的人參，存苗率達到68.15%，同新土處理無顯著性差異；其根腐率29.21%，顯著低于輪作2 年處理，同新土無顯著性差異。此外，連作4 年土栽植人參存苗率較低，其單株鮮重顯著低于其他處理，而輪作3 年土栽植的人參，其根鮮重高于輪作1 年、2 年人參，略低于新土且無顯著性差異，根增重效果良好。

表1 輪作細辛對人參植株生長的影響

2.2 輪作細辛對土壤理化性狀的影響

研究發(fā)現(xiàn)，輪作細辛對老參土理化性狀具有顯著影響。從圖2 可以看出，人參連作4 年導(dǎo)致土壤酸化（pH 5.14），而輪作細辛可提高老參土pH，且隨著輪作年限增加，改良效果越好。經(jīng)輪作細辛3 年處理老參土的pH 與新土接近，呈現(xiàn)差異不顯著（圖2）。輪作可改善土壤有機質(zhì)含量，在該研究中，輪作細辛1 年土的有機質(zhì)含量最高，為19.43 g/kg，但隨著輪作年限增加，土壤有機質(zhì)含量逐漸降低（圖3）。

圖2 輪作細辛對土壤pH 的影響

圖3 輪作細辛對土壤有機質(zhì)含量的影響

圖4 輪作對土壤總氮的影響

圖5 輪作對土壤全磷的影響

圖6 輪作對土壤全鉀的影響

圖7 輪作對土壤速效氮的影響

圖8 輪作對土壤速效磷的影響

圖9 輪作對土壤速效鉀的影響

土壤全量及速效養(yǎng)分含量的變化情況顯示，由于種植人參過程進行了施肥，連作4 年人參土壤中部分養(yǎng)分含量呈不同程度增加（圖5、8、9）。從圖4 可以看出，與連作土相比，輪作土壤中全N 含量顯著增加，但隨著輪作年限增加，全N 含量呈降低趨勢，且連作土和輪作土全N 含量均低于新土。同樣，與連作土相比，輪作土壤中全P、全K 呈降低趨勢，其中全P 含量略高于新土，全K 含量略低于新土（圖5～6）。土壤速效養(yǎng)分測定結(jié)果顯示，與連作土相比，速效N 含量增加，但隨著輪作年限增加降低；速效P、K 含量降低，但隨著輪作年限增加而升高（圖7～9），土壤養(yǎng)分結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。

2.3 輪作細辛對土壤酶活性的影響

土壤酶活性測定結(jié)果顯示，與新土相比，人參連作均降低土壤過氧化氫酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶、堿性磷酸酶活性（圖10）。與連作土相比，輪作細辛可提高土壤中酶活性，且隨著細辛種植年限增加，土壤過氧化氫酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶、堿性磷酸酶活性呈上升趨勢（圖10）。

圖10 輪作對土壤酶活性的影響

3 結(jié)論與討論

研究表明，人參連作易產(chǎn)生連作障礙，例如土壤酸化、養(yǎng)分失衡、土壤酶活性降低、化感自毒作用等，導(dǎo)致下茬人參病害頻發(fā)，產(chǎn)量下降，品質(zhì)劣化[7-9]。開展輪作可有效調(diào)節(jié)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境，減少病害，提高作物產(chǎn)量，利用種地實現(xiàn)養(yǎng)地的效果[10-11]。該研究結(jié)果顯示，人參連作土再植人參后，人參出苗率、存苗率顯著降低，根腐病發(fā)病率升高，產(chǎn)量明顯受到影響，連作障礙問題嚴重，而利用細辛輪作可在一定程度上消減連作障礙的影響。

輪作可利用不同作物平衡吸收土壤營養(yǎng)，改善土壤養(yǎng)分結(jié)構(gòu)，改良土壤環(huán)境，克服連作障礙。如老參地輪作中藥材天麻（Gastrodia elata）、紫穗槐（Amorpha fruticosa）、胡枝子（Lespedez-abicolor）、細辛（Asarum sieboldii）可有效消除連作對人參生長的負影響[2-5]，但輪作細辛消減人參連作障礙的作用機制未見報道。該研究顯示，與連作土相比，輪作土的速效N 含量增加，但隨著輪作年限增加而降低；而輪作土速效P、K 含量降低，但隨著輪作年限增加而升高（圖7～9），土壤養(yǎng)分結(jié)構(gòu)發(fā)生改變；同時輪作提高土壤pH，有效改善了土壤酸堿度。這表明輪作對人參連作土壤理化性狀有著顯著的改善作用，尤其是土壤pH 及速效N、K、P 含量改變，由此推斷，土壤酸化及養(yǎng)分失衡可能是導(dǎo)致人參連作障礙的重要原因。

研究表明，合理輪作可促進土壤生物化學(xué)進程，有效提高土壤酶活性[11]。而土壤酶活性受土壤pH 和養(yǎng)分含量的影響較大，輪作后土壤酸化程度得到有效緩解，pH 升高，必然導(dǎo)致土壤酶活性發(fā)生改變。該研究結(jié)果顯示，與連作土相比，隨著輪作年限增加，土壤酶活性逐漸升高，呈顯著差異水平，這些酶活性的提高可加快土壤中養(yǎng)分的有效利用，降低土壤富營養(yǎng)化養(yǎng)分失衡的毒害，具有有效消減老參地連作障礙的作用。