平江縣白術連作障礙的原因及消除途徑淺析

宋 榮，鄧 凱，朱校奇，周佳民，曹 亮

（湖南省農業科學院農業生物資源利用研究所，湖南 長沙 410125）

白術（Atractylodes macrocephalaKoidz.）又名于術、冬術、浙術；在平江，白術被俗稱為“平術”；為菊科（Compositae）蒼術屬（Atractylodes DC.）植物，以根莖入藥，有健脾益氣、化濕利水、安胎、止汗等功能，主治脾胃氣虛、倦怠無力、食少脹滿、脘腹痛、嘔吐泄瀉、表虛自汗、胎動不安、妊娠水腫及白細胞減少等癥[1-3]。

白術性喜陰涼干爽氣候，怕高溫多濕。湖南省平江縣夏季不熱、冬季不冷的特殊山地小氣候和板頁巖的土壤結構，非常適合白術的生長。據史料記載，平江縣人工種植白術已有400 a以上的歷史，主產區位于龍門、三陽、安定、嘉義、長壽、鐘洞等鄉鎮。在李時珍1578年編著的《本草綱目》中，就有白術“瘦而黃者，是幕阜山所出”的記載。

現代醫學研究表明，白術根莖富含蒼術酮、蒼術醇、白術內酯和維生素A等揮發油成分，而平江縣出產的白術揮發油含量高達1.32%，在國內白術中首屈一指，被稱為“南方人參”。平江的白術因其品質佳，除暢銷國內市場外，還銷往東南亞各國和美國、日本等國，在國內外藥材市場享有盛譽，白術產業逐漸成為活躍當地山區經濟，增加農民收入的主要途徑。但白術在種植過程中出現了嚴重的連作障礙，產量和品質極具下降，大大地降低了藥農的生產積極性。因此，在結合平江縣白術種植情況的基礎上，分析其連作障礙產生的原因和危害，以期為克服白術連作障礙，促進平江縣白術產業的可持續發展提供指導。

1 連作障礙的概念

狹義的連作是指在同一耕作地上連續種植同一種作物（或同一科作物）；廣義的連作是指同一種作物或感染同一種病原菌或線蟲的作物連續種植。同一作物或近緣作物連作以后，即使在正常管理情況下，也會出現病蟲害頻發、生育狀況變差、產量降低、品質變劣的現象，即連作障礙。

2 連作障礙對白術的危害

2.1 嚴重危害白術植株的生長發育

研究證明，作物連作使得植株生長發育受到抑制，尤其是根系發育不良，葉面積指數下降，葉綠素含量降低，造成植株吸收水分和養分的能力下降，光合速率降低[4-5]。

徐建中等[6]研究白術-玉米的輪作，結果發現連作的植株死苗率達到79.33%，而玉米-白術灌水蓋膜的輪作死亡率為15.33%，比連作降低了64個百分點，大大提高了白術的成苗率；株高上，輪作的植株可達51.04 cm，連作的植株高度為33.19 cm，株高增長53.78%；冠幅上，輪作的植株冠幅可達35.47 cm，連作的植株冠幅為20.82 cm，冠幅增加70.36%；單株鮮重上，輪作的植株鮮重為連作的3.7倍。可見白術連作，嚴重的危害白術植株的生長發育，降低了白術的生物學產量，嚴重影響了白術的產量。

2.2 植株病害頻發

白術在種植生產中常發生的病害有白絹病、根腐病、立枯病、鐵葉病、銹病、黑斑病、花葉病、白術細菌性枯萎病等，以苗期立枯病和成株期白絹病、根腐病、鐵葉病的危害最大，發病最普遍[7]。

立枯病俗稱“爛莖瘟”，是白術苗期的重要病害，主要由立枯絲核菌等屬半知菌亞門真菌侵染引起，立枯病是低溫高濕病害，在早春術苗生長緩慢、組織還沒有木栓化時，極易感病。多年連作或前茬為易感病作物時發病較重[8]。

白絹病俗稱“白糖爛”，主要為土傳病害，由真菌半知菌亞門齊整小核菌侵染所致，主要危害植株根莖部，成株期患病嚴重。病菌在高溫高濕的天氣下增殖迅速，隨水流傳播，擴展迅速。菌核主要在土壤或植株殘體上越冬，在土壤中存活5~6 a仍具有較強的侵染力。因此，連作時會發病的作物殘體中將會累積大量的病源，從而加重白絹病的發生[9]。

根腐病也是一種土傳病害，主要侵害維管束系統。此病由真菌半知菌亞門尖孢鐮刀菌侵染所致，病菌菌絲體可在種苗、土壤和病殘體中越冬，成為翌年病害的初侵染源。病菌通過風雨、地下害蟲和農事操作等途徑擴散傳播，以蟲傷、機械傷等傷口侵入維管束，也可直接侵入，侵入后導致維管束系統褐化干腐，最后僅殘留木質纖維及碎屑。生長期間雨量多、相對濕度大是病害發生的主要原因。

白術鐵葉病俗稱“癃葉”，由真菌半知菌亞門白術殼針孢菌侵染所致，發生普遍，主要危害葉片，也可危害莖桿及術蒲，造成葉片枯萎，導致減產。病菌主要以分生孢子器和菌絲體在病殘體及術栽的葉柄殘基上越冬，成為次年病害的侵染源。病害發生期長，在多雨高濕的天氣發生嚴重，干燥氣候下病害則受到抑制。

2.3 白術品質下降

中藥材品質是決定中藥臨床療效的重要因素。研究證明，藥用植物連作會降低植株體內的多糖、皂苷等有效成分含量，降低藥材品質[10-11]。白術生產中，連作危害植株的正常生長發育，生物學產量降低，養分供應不足，導致白術體內白術內酯、蒼術酮、多糖等藥用成分含量降低，降低白術的品質。

3 白術連作障礙發生的原因

關于作物連作障礙的形成機制，已有很多報道。最早認為是作物在次生代謝過程中會產生一種毒素，該毒素將抑制同一作物或同一類作物的生長；后來被認為是生物間的“相生相克”現象；而1983年，日本的瀧島專家提出植物連作障礙是由五大因素引起的，即土壤養分虧缺、土壤反應異常、土壤理化性狀惡化、植物的有害物質以及土壤微生物的變化[12]。在上述形成機制的基礎上，結合近年來平江縣白術種植情況，分析認為該縣的白術連作障礙主要是由以下幾個方面造成的。

3.1 土壤性狀改變

研究表明，不同作物對礦質營養元素的需求具有特定性，耕作地上長期種植同一種作物，必然造成土壤中某種或某幾種礦質元素的虧缺，其他礦質元素日益積聚，而土壤中缺乏的礦質元素不能及時得到補充，便會導致缺素癥的發生，從而阻礙作物的正常生長發育[13]。

白術生長周期較長，長期連作后，土壤中礦物質比例失調，有機質成分單一，土壤團粒結構被破壞，非活性孔隙比例降低，土壤板結，通氣性、透水性變差，土壤肥力下降；另外，連作條件下持續大量施用無機化肥，會使土壤中鹽類成分含量上升，土壤易次生鹽漬化，在此情況下，植物易失水，從而影響作物的正常生長發育；同時，長期連作還會造成土壤pH值顯著下降，土壤酸化。總的來說，長期連作將使白術生長環境惡化，導致養分供給不足，生長發育受阻，有效成分含量下降，作物的產量和品質降低。

3.2 土壤微生物環境惡化

土壤中微生物種類繁多，對作物來說，正常情況下有益微生物要多于有害微生物。有益微生物與植株共生，分解腐殖質，為植株提供養分，促進植株的生長發育。但長期連作使得土壤結構和礦物質平衡被破壞，生態環境逐漸不適宜微生物的生長，尤其是對有益微生物。土壤微生物數量下降的同時，打破了原來的微生物平衡，先前土壤中受到抑制的有害微生物種群數量增加，導致土傳病害加重，植株生長發育受到嚴重影響，產量品質下降。研究表明，土壤微生物總數與白術生物學產量呈正相關的關系，而土壤微生物群落數量與白術水浸出物的含量也呈正相關關系[14]。

酶是土壤的組成成分之一，是一種高分子生物催化劑，也是表征土壤質量水平的一個重要生物指標[15-17]。酶催化土壤中腐殖質、動植物及微生物殘體的分解，促進土壤中各種有機、無機物質的轉化，將氮、磷、鉀等營養元素釋放到土壤中[18]。酶活性的提高能促進土壤的代謝，使土壤養分和結構發生變化，增強土壤肥力，有利于植株的生長發育[19]。但隨著作物連作年限的增加，土壤酶活性發生變化，其中土壤酸性磷酸酶、轉化酶、脲酶活性呈總體下降趨勢，過氧化氫酶活性則逐漸增強，均不利于作物的生長[20]。

3.3 植物化感自毒作用

植物在代謝活動中產生并以揮發、淋溶、分泌和分解等方式向環境釋放次生代謝物，進而影響鄰近伴生植物的生長發育，這種現象稱作化感作用。植物釋放出的化感物質對同茬或下茬同種或同科植物的生長產生抑制作用稱為化感自毒作用[21]。

植物在新陳代謝過程中向根際土壤中分泌一些有機或無機物。在這些分泌物中既有對植株生長發育有益的成分，也有對植株生長有害的成分，如一些有機酸、酚類等，有害產物在土壤中積累，對作物自身生長發育具有較大的毒害作用[22-24]。植物在連作過程中，莖、葉的淋溶物和殘體在雨水沖刷以及微生物的作用下分解產生的有害化學物質在土壤中累積，將改變土壤微生物區系，抑制根系生長，降低根系活力，作物生長不良或發病，從而導致產量降低和品質變壞[25-26]。

平江縣的白術因其根莖中揮發油含量高而暢銷，植株的根系分泌物也相對較多。因此，長期連作導致土壤中的有害根際分泌物含量較高，對白術苗的生長有一定的抑制作用；而且有害根際分泌物可能刺激白術病原微生物的生長，促使其大量增殖，導致白術植株病害發生加重。研究表明，連作過程中，白術的莖、葉、根系等殘體留在大田中，被分解后將產生一些對白術自身生長發育有害的化學物質，抑制了白術幼苗胚根和胚芽的生長，嚴重時導致根莖腐爛，甚至死苗[27]。

4 消除連作障礙的途徑

4.1 選育高抗品種

白術生產中，病害頻發是白術連作最大的障礙。研究表明不同品種的抗病性有差異，一個品種長時間的種植也會出現品種退化、抗性降低等情況。因此，根據不同品種的特性，培育出抗性強的優良品種，是克服白術連作障礙的有效措施。另外，當白術以無性繁殖進行栽培時，一些病原生物能寄生在植株體內，在外界環境適和的情況下侵染植株，造成病害；所以利用組培脫毒技術，繁殖脫毒種苗，也是一條有效防治土傳病害的危害、克服連作障礙的途徑。

4.2 合理輪作間作

目前，輪作是解決白術連作障礙最簡單和有效的方法，常見的輪作方式有兩種：（1）水—旱輪作，即白術與水稻輪作，水旱輪作可以通過水淹造成厭氧環境，殺死許多有害微生物，對于防治白術連作障礙的效果尤其明顯；（2）旱—旱輪作，白術可與玉米或非宿根類作物輪作。通過換茬利用不同作物的化感作用原理，把一些化感物質進行有益組合，增加土壤中的養分，提高土壤肥力；通過換茬利用不同作物的生物學特性抑制病原菌的繁殖，減少土傳病害的發生，有利于增加白術和作物的產量，改善作物品質。

間作指一季有兩種或兩種以上生育季節相近的作物，在同一塊田地上成行或成帶（多行）間隔種植的方式。合理的間作能提高土地利用率，充分吸收光能，還能利用不同植物的生長特性，相互作用，促進作物的生長，提高產量。例如白術和瓜蔞間作時，白術性喜涼爽氣候，怕高溫高濕，在氣溫30℃以下時，植株生長速度隨氣溫升高而加快，氣溫升至30℃以上時生長受到抑制，根莖的生長以26~28℃為最適宜，3~7月為白術苗期，7~11月為根莖生長期；而瓜蔞為攀緣性草本植物，藤長達5 m，3~4月播種，6月上架，7月即爬滿藤架，7~8月為花期， 9~11月為果期，瓜蔞種植時只留一根主莖上架。我國南方地區從6月開始進入高溫季節，結合白術和瓜蔞的生長習性，在瓜蔞棚下種植白術，可以提高土地和光能利用率，高溫季節瓜蔞藤為白術遮陰降溫，促進其根莖的生長；同時，因免搭遮蔭棚架而降低了生產成本，增加了種植戶收入，有利于實現綠色高效立體栽培。

4.3 合理施肥，土壤消毒

在生產中，化肥施用過多，容易導致土壤酸化和鹽化，易破壞土壤結構，造成板結。因此生產中要控制化肥施用量，多施用有機肥，改善土壤結構，提高植株抗逆性，增強土壤肥力。目前，有機肥主要以農家肥為主，其肥源廣泛，品種繁多，但必須要經發酵處理，充分腐熟后才可施用。一般發酵時間為30 d左右，可添加微生物菌種以加速腐熟，堆溫升至65℃以上才能達到消毒滅菌的目的。同時，視土壤肥力情況，可以適量施用無機肥。

調查發現，使用石灰對土壤滅菌可在一定程度上減輕連作障礙的不良影響。常用的土壤滅菌方法有生石灰、化學藥劑和灌水等方法。在滅菌的土壤上，白術植株生長相對發育良好，病害相對減輕，產量和品質有所提高。

4.4 引入拮抗菌，消除自毒作用

化感自毒作用在作物連作中影響明顯，為了消除化感自毒作用的影響，可以利用拮抗菌和生物有機肥。將培養好的拮抗菌施入白術種植土壤中，降低土壤病原菌的密度，抑制病原菌活動，從而減輕病害的發生。接種有益菌群和使用含有益微生物種群的生物有機肥在白術根際形成生物屏障，抑制土壤致病菌的發展，也能夠在一定程度上分解土壤中存在的自毒物質。另外，土壤中增施含AM菌根的生物有機肥和有機改良劑，能改善土壤生態環境，調節土壤酶活性，有利于白術的生長。

5 結 語

隨著現代中醫藥的發展，對白術藥用成分的認識和開發越來越透徹，市場對白術的需求日益增加，種植面積也穩步擴大。但因白術連作障礙嚴重，影響了農戶的生產積極性，嚴重地制約著平江縣白術產業的發展。雖然，目前對白術的研究較多，但主要集中在藥理方面，對白術的連作障礙研究較少。而且連作障礙是諸多因素相互作用綜合而成，對其連作障礙的研究還需更進一步深入。

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