閆秋潔, 呂保權(quán), 吳成強(qiáng), 胡進(jìn)耀

綿陽師范學(xué)院生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院, 四川 綿陽 621000

白及(Bletilla striata)為蘭科白及屬多年生宿根草本植物，以塊莖供藥用，能收斂止血，消腫生肌[1]，可治療燒燙傷、手足皸裂[2]。近年來環(huán)境破壞嚴(yán)重，野生白及被過度采挖，造成白及資源日益枯竭，現(xiàn)已被列入《瀕危動植物種國際貿(mào)易公約》[3]。而現(xiàn)代化工業(yè)制藥對白及原料藥材的需求量大，市場供需矛盾日趨突出[4]?？梢姡哟髮σ吧准吧车谋Ｗo(hù)和利用，把白及由野生馴化為家種，對滿足當(dāng)代人們醫(yī)病用藥的需要，以及保護(hù)藥用植物資源免于滅絕，均具有深遠(yuǎn)意義[5]。

鹽亭的野生白及喜溫暖、陰涼及空氣濕度大的環(huán)境，不適應(yīng)群居，常零星生長于林下陰濕處，或者常綠闊葉林、灌木林下。土壤是植物生境中重要的因子，其中的土壤酶是土壤微生物和植物有效吸收利用養(yǎng)分的關(guān)鍵因素，也是土壤功能多樣性最有效的指示劑[6]。尤其是對于以塊根鱗莖入藥的白及，土壤的理化性質(zhì)和土壤酶活性對其生長繁殖的影響更大[7]。反之，白及根部淋出物所含有的次生代謝物也會對土壤生物和酶活性產(chǎn)生影響[8]。有研究表明，貴州野生白及土壤中脲酶、過氧化氫酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶活性與土壤物理性質(zhì)之間的相關(guān)性不顯著[9]，但土壤脲酶與過氧化氫酶活性對溫度十分敏感[10]，說明土壤理化性質(zhì)與土壤酶活性是白及根部生長的重要生境因素。

野生白及在四川省鹽亭縣有較多的自然分布，但由于人們對野生資源的認(rèn)識不夠，加之種植、采收技術(shù)的匱乏，使鹽亭的白及生產(chǎn)仍處于未規(guī)?；_發(fā)的初級階段，了解白及的生境條件和栽培技術(shù)是野生白及引種馴化中亟待解決的問題。因此我們選取四川鹽亭野生白及的生境土壤，測定土壤的理化性質(zhì)，分析其生境土壤特征，并對比其根系土壤酶活性，綜合探究白及根系土壤酶的活性狀況以及對其生長的影響，旨在為提高人工栽培高質(zhì)量白及的技術(shù)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查取樣方法

在四川鹽亭野生白及生長環(huán)境取樣。鹽亭位于盆中丘陵區(qū)，氣候溫和，屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，主要有雍江、櫸溪、湍江、彌江、梓江五大水系。全縣森林覆蓋率56.93%，林地面積達(dá)937.07 km2[11]。選擇林下丘陵野生白及分布較平均的林地約500 m2作樣方（標(biāo)記為BS），對照組采樣點(diǎn)選擇同樣林下丘陵無白及生長的地方（標(biāo)記為CK）。采用S形五點(diǎn)采樣法分別用環(huán)刀采集野生白及種植地和對照組土樣，即時封裝，編號，并于冰盒保存，帶回實(shí)驗(yàn)室后立即分批測量并轉(zhuǎn)入冰箱。

1.2 分析測定方法

用酸度計測定土壤pH值，直接法測容重，烘干法測土壤自然含水量。土壤全氮的測定采用凱氏消煮法，水解性氮的測定用堿解擴(kuò)散法，全磷的測定用酸溶法，速效磷的測定采用碳酸氫鈉法。采用高錳酸鉀滴定法測定土壤過氧化物酶[12]。磷酸苯二鈉比色法測定磷酸酶[12]，標(biāo)準(zhǔn)曲線y=0.1581x+0.0625，R2=0.9959。用苯酚鈉比色法測定脲酶的活性[13]，標(biāo)準(zhǔn)曲線y=0.0382x+0.0167，R2=0.9954。用3,5—二硝基水楊酸比色法測定轉(zhuǎn)化酶活性[12]，y=0.0098x+0.0059，R2=0.9940。BS組和CK組各指標(biāo)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均為5次重復(fù)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS13.0軟件對所得數(shù)據(jù)計算平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，并進(jìn)行兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)的分析，用EXCEL-2016作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤pH、容重和含水量

實(shí)驗(yàn)測得，野生白及土壤的pH值為7.198±0.077(表1)，經(jīng)t檢驗(yàn)與對照組有顯著差異(表2)，為偏堿性。野生白及土壤的容重為1.530±0.013 g/cm3，含水量18.000±1.488%，土樣容重較高，土體緊實(shí)，孔徑小，透氣透水性能不良，保肥保水能力較差，是屬于含礦物質(zhì)多而結(jié)構(gòu)差的未熟化的生土。這可能是采樣點(diǎn)的林地屬于較茂密的柏樹林地，從而使白及土樣容重偏高。

表1 野生白及土壤的pH值、容重和含水量Tab. 1 pH value, bulk density and water content of wild Bletilla striata habitat soil

表2 野生白及土壤理化指標(biāo)和土壤酶活性的t測驗(yàn)Tab. 2 T test of soil physical and chemical indexes and soil enzyme activities of wild Bletilla striata

2.2 土壤的氮含量

土壤中95%以上的氮都與有機(jī)質(zhì)結(jié)合，能反映土壤諸多性質(zhì)，是土壤肥效的重要方面。經(jīng)測定和t檢驗(yàn)分析，野生白及土壤的全氮含量為0.9856±0.047 g/kg(圖1)，低于對照組，但與對照組差異不顯著(表2)。從土壤肥力等級來看，土壤全氮含量在0.9 g/kg—1.3 g/kg的土壤為中等含量的土壤，故野生白及土壤全氮含量為中等。

圖1 野生白及土壤全氮和全磷含量Fig. 1 Total nitrogen and total phosphorus content of wild Bletilla striata habitat soil

土壤中水解氮含量小于100 mg/kg即為缺乏水解氮的土壤。水解氮易于礦化，占氮源的比例大，是緩效氮源，對野生物種意義較大。野生白及土壤的水解氮含量為60.87±1.85 mg/kg(圖2)，低于對照，且與對照組有顯著差異(表2)。結(jié)合全氮含量來看，發(fā)現(xiàn)野生白及土壤氮含量較為缺乏。

圖2 野生白及土壤水解氮和速效磷含量Fig. 2 Hydrolyzed nitrogen and available phosphorus content of wild Bletilla striata habitat soil

2.3 土壤的磷含量

土壤全磷含量是一個潛在的肥力指標(biāo)，而速效磷是土壤中可以直接利用的磷肥，其含量的高低直接表明土壤供應(yīng)磷素的能力。野生白及土壤的全磷含量為0.798±0.053 g/kg(圖1)，低于對照組，且與對照組土壤全磷含量存在顯著差異(表2)，其全磷含量屬于中等。土壤速效磷含量為18.4±1.4 mg/kg(圖2)，低于對照組，且與對照組也存在顯著差異(表2)。說明野生白及土壤磷含量也較為缺乏。

2.4 土壤的磷酸酶活性

磷酸酶主要來源于植物根系和土壤微生物的分泌，是一類催化土壤有機(jī)磷化合物礦化的酶，其活性高低直接影響土壤中有機(jī)磷的分解轉(zhuǎn)化及其生物有效性。從酸性磷酸酶、中性磷酸酶和堿性磷酸酶的活性來看，鹽亭野生白及根系土壤磷酸酶在0.426—0.473 mg/g之間，都遠(yuǎn)高于對照組(圖3)，且均與對照組呈極顯著差異(表2)。說明野生白及土壤中的磷酸酶活性較高，能夠促進(jìn)土壤有機(jī)磷分解轉(zhuǎn)化發(fā)揮其生物有效性。

圖3 野生白及土壤磷酸酶活性Fig. 3 Phosphatase activity of wild Bletilla striata habitat soil

2.5 土壤的過氧化氫酶、脲酶和轉(zhuǎn)化酶活性

過氧化氫酶作為土壤中的氧化還原酶類，其活性可以表征土壤腐殖質(zhì)化強(qiáng)度大小和有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化速度，過氧化物酶在有機(jī)質(zhì)氧化和腐殖質(zhì)形成過程中起著重要作用。鹽亭野生白及根系土壤過氧化氫酶活性高于對照組(圖4)，且與對照組有極顯著差異(表2)。

圖4 野生白及土壤過氧化氫酶、脲酶、轉(zhuǎn)化酶活性Fig. 4 Activities of catalase, urease and invertase of Bletilla striata habitat soil

土壤脲酶是土壤氮循環(huán)過程中重要的土壤酶。脲酶對土壤有機(jī)氮水解轉(zhuǎn)化起著重要作用，主要分解有機(jī)氮轉(zhuǎn)化過程中形成的尿素，使其轉(zhuǎn)化成礦物態(tài)的NH3，而礦物態(tài)NH3則是植物氮素營養(yǎng)的直接來源。野生白及根系土壤酶活性顯著高于對照組(圖4，表2)，說明分解尿素的能力較強(qiáng)，能夠較好地將有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氮素營養(yǎng)。

轉(zhuǎn)化酶廣泛存在于土壤中，主要來源于植物的根系和土壤微生物，是表征土壤微生物活性的重要的土壤酶。轉(zhuǎn)化酶能裂解蔗糖分子，使蔗糖水解成葡萄糖和果糖。鹽亭野生白及根系土壤轉(zhuǎn)化酶活性也顯著高于對照組(圖4，表2)，說明土壤中能被植物和微生物利用的易溶性營養(yǎng)物質(zhì)較多。

3 討論

通過對鹽亭野生白及生境土壤和非白及生境土壤理化性質(zhì)的比較，發(fā)現(xiàn)野生白及生境土壤與周圍草本土壤環(huán)境有著明顯差異。野生白及生境土壤容重較大，pH值較對照偏堿性，含水量稍高。土壤理化性質(zhì)與植物生長相關(guān)，這種相關(guān)關(guān)系對于人工種植過程中土壤的選擇和養(yǎng)分管理有重要意義[14]。云南野生小白及的土壤容重在1.1 g/cm3左右[15]，而在貴州野生白及生長的土壤中，土壤比重的范圍在2.06—2.55 g/cm3[7]，而鹽亭野生白及土壤的容重為1.5 g/cm3左右，介于二者之間。土壤比重越小則土壤的通氣性能和持水能力越好[16]，說明鹽亭野生白及的生境土壤有較好的通氣性。但從含水量來看，鹽亭野生白及土壤遠(yuǎn)低于云南野生小白及土壤含水量[15]，說明土壤持水性不好。pH值與云南小白及相當(dāng)[15]，均為弱堿性，這與白及宜生長于弱堿性土壤的研究結(jié)果相似[17]。此外，在鹽亭野生白及所屬的川中丘陵區(qū)種植白及，還可采用松針土改土來改善土壤結(jié)構(gòu)，防止板結(jié)，為白及根系的生長提供良好環(huán)境[18]。

與非白及生境土壤相比，鹽亭野生白及水解氮含量稍高，全氮、全磷和速效磷含量均顯著降低。自然生長的野生白及是喜陰植物，鹽亭野生白及生長環(huán)境中，茂密的樹木使得土體緊實(shí)，這影響了保水保肥效果和養(yǎng)分含量。有研究發(fā)現(xiàn)，在快速生長時期，白及對氮的需求較大，而對磷的需求量較小[19]，鹽亭野生白及生境土壤的氮磷含量符合這一特征，也說明野生白及對根系土壤中氮磷的利用較好。測定數(shù)據(jù)表明，鹽亭野生白及生境土壤是屬于含礦物質(zhì)多而結(jié)構(gòu)差的未熟化的生土，說明白及對土壤自然肥力的要求不高。但也有研究發(fā)現(xiàn)，野生白及生長過程中對肥料的需求較大，在由野生進(jìn)行家養(yǎng)馴化時，應(yīng)注意底肥和不同時期的氮磷肥配比，尤其是摸清氮磷鉀對白及林下栽培的整個生長發(fā)育規(guī)律，才能有助于白及產(chǎn)量和品質(zhì)的提高[20-21]。

植物與土壤環(huán)境相互適應(yīng)，土壤酶在土壤營養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)和能量的轉(zhuǎn)化過程中起著重要作用[22]，尤其是土壤脲酶、磷酸酶活性與土壤肥力之間存在著密切的關(guān)系[23]。磷酸酶促進(jìn)有機(jī)磷向無機(jī)磷轉(zhuǎn)化，形成有利于植物吸收的無機(jī)磷。土壤磷酸酶的活性高低直接影響著土壤中有機(jī)磷的分解轉(zhuǎn)化及其生物有效性[24]。土壤脲酶是土壤氮循環(huán)的重要組成成分，脲酶能促進(jìn)土壤中有機(jī)化合物尿素分子酰胺碳氮鍵的水解生成氨，從而有利于植物的吸收，是植物氮素營養(yǎng)來源之一[25]。磷酸酶和脲酶是評價土壤肥力狀況的重要水解酶[26]。在實(shí)驗(yàn)中，鹽亭野生白及根系土壤的磷酸酶活性較低，但脲酶的活性處于比較高的水平，且均高于對照。這說明土壤有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化能力比較高，土壤的供氮能力和有機(jī)質(zhì)氧化能力也比較高。同時，過氧化氫酶作為土壤中的氧化還原酶類，其活性可以表征土壤腐殖質(zhì)化強(qiáng)度大小和有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化速度，因此在有機(jī)質(zhì)氧化和腐殖質(zhì)形成過程中起著重要作用。土壤轉(zhuǎn)化酶可以增加土壤中的易溶性營養(yǎng)物質(zhì)，其活性與有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化和呼吸強(qiáng)度有密切關(guān)系[24]。研究結(jié)果顯示，鹽亭野生白及根系土壤的過氧化氫酶和轉(zhuǎn)化酶活性均顯著高于對照，活性也處于比較高的水平，說明鹽亭野生白及通過根系分泌物及殘體脫落影響土壤肥力組分變化、酶活性及pH值，從而促進(jìn)土壤養(yǎng)分循環(huán)。這與能夠適應(yīng)貧瘠環(huán)境條件的草麻黃研究結(jié)果相似[27]。

過氧化氫酶、轉(zhuǎn)化酶、酸性磷酸酶的活性與土壤肥力因素(有機(jī)質(zhì)、全氮、水解氮、有效磷、有效鉀)密切相關(guān)，且酶彼此之間也密切相關(guān)，因此可以作為土壤肥力的參數(shù)[22]。研究發(fā)現(xiàn)，土壤磷酸酶及土壤pH之間呈顯著負(fù)相關(guān)，土壤酶活性和土壤有機(jī)質(zhì)具有相關(guān)性[17]。對野生櫻桃李的研究證明，有機(jī)質(zhì)、全氮的升高不利于蔗糖酶和過氧化氫酶活性的增加，但有利于磷酸酶和脲酶活性的增加[28]。此外，土壤酶活性與土壤中的有機(jī)質(zhì)含量、生物代謝過程、微生物活性以及土壤濕度等都有著密切的關(guān)系[29]，土壤微生物數(shù)量也影響了土壤生物化學(xué)活性及土壤養(yǎng)分的組成與轉(zhuǎn)化。因此，在鹽亭野生白及的人工栽培過程中，一定要控制好土壤pH值，容重、含水量以及氮磷含量，在白及不同生長期調(diào)整各種營養(yǎng)元素的使用量比例，并綜合考慮多種因素，創(chuàng)造適宜白及吸收營養(yǎng)的環(huán)境，這樣有利于高產(chǎn)高質(zhì)量白及的培育。

4 結(jié)論

壤pH值略顯堿性，土壤容重適中，全氮、全磷和速效磷含量適中，水解氮含量較缺乏。但野生白及生境土壤的磷酸酶、脲酶、過氧化氫酶和轉(zhuǎn)化酶酶活性較高，利用和轉(zhuǎn)化土壤有機(jī)質(zhì)的能力較好。

研究結(jié)果表明，四川鹽亭林下野生白及生境土