外源添加物對地黃在連作條件下生長的影響

賀宇鵬 趙念席 田岳等

摘要：通過盆栽試驗，研究了外源添加物蚯蚓糞、活性炭、過磷酸鈣對地黃[Rehmannia glutinosa（Gaert.）Libosch. ex Fisch. et Mey.]在連作（連作一年、連作兩年）土壤中生長的影響。結果發現，蚯蚓糞，特別是高添加量（30%）的蚯蚓糞可以明顯提高連作地黃的地上部和地下部的生物量，大幅提高連作兩年地黃的成活率，明顯改善地黃的連作障礙；活性炭和過磷酸鈣也可在部分程度上提高連作地黃的生物量和生理指標，但總體效果不如蚯蚓糞。

關鍵詞：地黃[Rehmannia glutinosa（Gaert.）Libosch. ex Fisch. et Mey.]；連作；外源添加物；生長；影響

中圖分類號：S567.23+4；S344.4；S14 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）14-3442-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.14.028

Effect of Exogenous Additives on Growth of Rehmannia glutinosa under

Continuous Cropping Conditions

HE Yu-peng1，2， ZHAO Nian-xi3， TIAN Yue1， CAI Shuang1， WANG Ya-zhe1， CHENG Xue-song1， WANG Jin-long1

（1. College of Agronomy & Resources and Environment， Tianjin Agriculture University， Tianjin 300384， China； 2. College of Agriculture & Biotechnology， Zhejiang University， Hangzhou 310029， China； 3. College of Life Science， Nankai University， Tianjin 300071， China）

Abstract： Pot experiment was used to study the effect of exogenous additives on some growth and physiological traits of Rehmannia glutinosa（Gaert.） Libosch. ex Fisch. et Mey. under of continuous cropping conditions. The results indicated that the aboveground and belowground biomass of R. glutinosa and the survival rate of two stubble continuous cropping R. glutinosa could be significantly improved by vermicompost， especially the high dosage （30%）. And addition of wormcast could obviously improve the continuous cropping R. glutinosa. Activated carbon and phosphate could certainly improve the biomass and physiological indexes， but the effect was not as good as wormcast.

Key words：Rehmannia glutinosa（Gaert.）Libosch. ex Fisch. et Mey.；continuous cropping；exogenous additives；growth；effect

地黃[Rehmannia glutinosa（Gaert.）Libosch. ex Fisch. et Mey.]為玄參科（Scrophulariaceae）藥用草本植物，廣泛種植于河南、山西、山東、安徽、吉林等省。地黃的藥用價值早在中國最早的藥學專著《神農本草經》中就有記述，現代研究認為地黃具有降血糖、保肝、止血、利尿、抗炎、抗真菌等功效，其塊根及其加工品分別作為鮮地黃、生地黃和熟地黃入藥，屬大宗常用的中藥材[1]。地黃忌連作，這已是幾百年來公認的事實；但由于需求量較大，適宜種植區域又有限，所以地黃連作不可避免，也使得緩解地黃連作障礙已成為國內外研究的熱點問題。根際微生態失調可能是引起地黃連作障礙的重要因素，這點得到了很多研究者的認同[2-4]。目前，國內很多地黃主產區土壤普遍缺磷，加之土壤偏堿、鐵元素等的溶解性差，更加重了根際微生態的失衡。因此，通過改善土壤磷缺乏現狀或者穩定土壤微生態環境，可能是緩解地黃連作障礙的有效措施，但這方面的報道十分有限。也有報道認為，活性炭能夠吸附植物根際分泌物中的化感物質，從而去除根系分泌物對環境的不利影響[5]。還有報道表明，蚯蚓糞可以緩解黃瓜（Cucumis sativus L.）的連作障礙，原因是它可以影響連作土壤中微生物的數量，改變土壤中的細菌/真菌比值，提高土壤肥力[6]；蚯蚓糞能否有效改善地黃連作土壤根際微生物生態環境、提高土壤有益菌比例，目前國內外還沒有這方面的研究報道。為此，試驗通過觀測蚯蚓糞、活性炭、磷肥對地黃在連作（連作一年、連作兩年）土壤中生長的影響，試圖篩選出改善連作障礙效果最佳的方案，以期為緩解地黃連作障礙提供基礎數據。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗所用的地黃播種材料為北京3號地黃（R. glutinosa cv. Beijing No. 3）塊根。所用土壤采自山西省運城市，包括正茬土、一茬土和二茬土，土壤類型為半砂壤土。外源添加物中的蚯蚓糞購自天津賈立明蚯蚓公司，活性碳購自天津紅巖化學試劑廠，磷肥過磷酸鈣為市售；殺菌劑多菌靈也為市售。儀器主要有英國Hansatech公司的Handy PEA非調制式熒光儀、美國LI-COR公司的Li-6400 XT便攜式光合作用測量系統。

1.2 試驗設計

采用盆栽方式，試驗設計采用雙因素隨機區組處理，第一個因素為土壤，包括正茬、連作一茬和連作二茬3種土壤；第二個因素為外源添加物，包括蚯蚓糞、活性炭和過磷酸鈣，每種外源添加物都有低添加量和高添加量2個水平，其中蚯蚓糞的添加量分別為10%、30%（與土壤重量比，下同），活性炭分別為0.8%、1.6%，過磷酸鈣分別為0.16%、0.32%。每種添加物分別與一茬、二茬土壤均勻混合，正茬土不做任何外源添加處理（CK1），一茬土和二茬土各有1個處理不與任何外源添加物混合，作為對照（分別為CK2、CK3），每個處理均9個重復，每個重復1盆。花盆的規格為18 cm×19 cm，每盆底部墊上剪好的紗布袋以防漏土，每盆土壤（含外源添加物）總重為2.535 kg。將地黃塊根切成大小均勻的小塊，保證每個小塊上都有2～3個芽眼，以便每個小塊都能得到地黃幼苗。用1%多菌靈溶液將切好的地黃塊根浸泡20 min進行表面殺菌。將殺菌后的地黃塊根播種在處理好的土壤中，每盆1塊，播種深度為2～3 cm。整個試驗在南開大學溫室內進行，試驗時期為2012年10月17日至2013年4月28日。

1.3 測定方法

1.3.1 幼苗成活率 播種3個月后，統計地黃塊根的成活率，統計之后對試驗各處理不再進行補種。

成活率=成活塊根數/播種塊根數×100%；

1.3.2 生長指標 試驗期間，每隔4周統計1次成活植株的葉片數和株高，統計上所用的葉片數和株高數據為最后一次（生長6個月后）測量的數據平均值。

1.3.3 光合生理指標 選擇晴朗無風的上午，利用Handy PEA非調制式熒光儀測定不同處理地黃葉片的PSⅡ光化學效率（Fv/Fm）；每次測定前，葉片均暗適應10 min，測定時的作用光強為3 000 μmol/（m2·s），測定日期在2013年4月19日。同日又用Li-6400 XT便攜式光合作用測量系統測定地黃葉片的凈光合速率[Net photosynthetic rate，Pn；μmol/（m2·s）]、蒸騰速率[Transpiration rate，Tr；mmol/（m2·s）]，每株選擇最新完全展開的向陽葉片進行測定；在測定光合時采用人工光源，光強設定為800 μmol/（m2·s）。

1.3.4 生物量 在2013年4月28日收獲時，用剪刀沿土表剪掉地黃植株，稱取地上部的鮮質量，裝入信封中，迅速帶回實驗室于65 ℃烘至恒重并稱量其干質量。針對地下部的根，將地黃和土從花盆中倒出，選取根際土壤裝進封口袋內，洗凈根上的土壤，稱量根的鮮質量，然后切取地黃部分片狀塊根自然風干（切之前先稱其鮮質量），完全風干后經稱量獲得干質量，根據被切部分的鮮質量和干質量去估算整株地黃根的干質量。具體計算公式是：

D=C/（B/A），

式中，A為整株地黃地下部根的鮮質量，B為被切部分的鮮質量，C為被切部分的干質量，D為整株地黃地下部根的干質量。

1.4 數據分析

將所得數據輸入Microsft Office Excel 2007和SPSS 19.0軟件中，利用單因素方差分析中的多重比較來分析外源添加物對地黃生長和生理指標的影響。

2 結果與分析

2.1 外源添加物對地黃在連作土壤中幼苗成活率、株高和葉片數的影響

蚯蚓糞、活性炭和過磷酸鈣3種外源添加物對地黃在連作土壤中幼苗成活率的影響情況見表1。從表1可見，在沒有外源添加物時，地黃在正茬土壤里的幼苗成活率為100%（CK1），一茬土壤里的幼苗成活率為77.8%（CK2），而在二茬土壤里的幼苗成活率僅為22.2%（CK3），證明了地黃忌連作的客觀事實。對于一茬土來說，3種外源添加物處理的地黃幼苗成活率都低于對照（CK2，77.8%），說明它們對地黃幼苗的成活率都沒有促進作用；不過相比之下，低添加量的蚯蚓糞（10%）處理在3種外源添加物中的效果最好，僅次于對照幼苗成活率達到了66.7%。對于二茬土而言，除了過磷酸鈣沒有提高地黃的幼苗成活率（22.2%，CK3為22.2%）外，蚯蚓糞和活性炭添加后均產生了明顯的提高作用，特別是蚯蚓糞，無論是10%的蚯蚓糞、還是30%的蚯蚓糞處理，均能大幅度提高地黃在二茬土壤中的幼苗成活率，分別達到了66.7%、55.6%。

從表1還可見，在沒有外源添加物時，所有成活的地黃幼苗經過6個月的生長后，其株高和葉片數在沒有添加物的正茬土（分別為10.2 cm、13.9片/株）、一茬土（13.9 cm、14.9片/株）和二茬土（9.7 cm、12.0片/株）這3種土壤處理之間都沒有顯著差異（P>0.05）。對于一茬土，除了低添加量的活性炭處理（8.7 cm、11.0片/株）外，其他外源添加物處理對地黃株高或葉片數都沒有顯著作用（P>0.05）；而對于二茬土，所有外源添加物處理對地黃株高或葉片數都沒有顯著作用（P>0.05）。

2.2 外源添加物對地黃在連作土壤中葉片光合生理指標的影響

蚯蚓糞、活性炭和過磷酸鈣3種外源添加物對地黃在連作土壤中葉片光合生理指標的影響情況見表1。從表1可見，沒有外源添加物時，所有成活的地黃幼苗經過6個月的生長后，其葉片的光合速率、蒸騰速率和PSII光化學效率（Fv/Fm）在正茬土處理[分別為3.8 μmol/（m2·s）、1.38 mmol/（m2·s）、0.816]、一茬土處理[4.6 μmol/（m2·s）、1.32 mmol/（m2·s）、0.803]和二茬土處理[4.7 μmol/（m2·s）、1.15 mmol/（m2·s）、0.822]這3種土壤之間都沒有顯著差異（P>0.05）。而對于一茬土和二茬土處理而言，所有外源添加物處理對地黃葉片的光合速率、蒸騰速率和PSII光化學效率（Fv/Fm）都沒有顯著促進作用（P>0.05）。

2.3 外源添加物對地黃在連作土壤中植株生物量的影響

蚯蚓糞、活性炭和過磷酸鈣3種外源添加物對地黃在連作土壤中植株生物量的影響情況見圖1、圖2、圖3。從圖1、圖3可見，沒有外源添加物時，二茬土處理的地黃植株的地上部鮮質量或干質量（CK3）顯著低于一茬土（CK2）處理（P<0.05），平均值不到正茬土（CK1）處理的一半。從圖1還可見，對于一茬土而言，3種外源添加物處理相比較，添加蚯蚓糞特別是高添加量（30%）的蚯蚓糞處理，其地上部生物量最高；對于二茬土而言，3種外源添加物處理中，高添加量的蚯蚓糞處理與過磷酸鈣處理均能夠顯著提高地黃的地上部生物量（P<0.05），其他處理（除低添加量的過磷酸鈣外）也有較明顯的效果，但未能達到顯著水平（P>0.05）。

從圖2、圖3可見，地下部生物量在沒有外源添加物時，二茬土處理的地黃地下部鮮質量和干質量均顯著低于一茬土和正茬土（P<0.05）處理。對于一茬土和二茬土，3種外源添加物處理相比較，都是高添加量（30%）的蚯蚓糞處理能夠顯著提高地黃的地下部生物量（P<0.05），其他處理也可在一定程度上改變地黃產量，但都未達到顯著效果（P>0.05）。

3 討論

試驗結果表明，地黃在二茬土壤中的幼苗成活率和生物量顯著低于正茬土壤和一茬土壤，符合地黃忌連作的事實，也和其他學者的研究一致[7]。

地黃是連作障礙表現最嚴重的植物之一，現有的研究報道主要集中在地黃根系分泌物的化感作用以及根際微生物生態環境兩方面。杜家方[8]認為，影響地黃連作障礙的主要因素是其根系分泌的化感物質，主要為酚酸類化合物。研究表明，活性炭不僅可以增加土壤中微生物的數量[5，9，10]，還可以吸附地黃分泌的酚酸類物質[11]；過磷酸鈣的追施可以增加土壤中有效磷的含量[12]，從而在根本上減少酚酸類物質的含量。試驗中，添加活性炭或過磷酸鈣后可以在一定程度上提高地黃的部分生長和生理指標，但總體效果不如蚯蚓糞。蚯蚓糞可以顯著提高地黃在連作土壤中的幼苗成活率及生物量。以往的研究表明，蚯蚓糞可以緩解黃瓜的連作障礙，原因是它可以影響連作土壤中微生物的數量，提高土壤中細菌/真菌的比值，從而提高土壤肥力[6]。蚯蚓糞中包含多種氨基酸、有機質和微生物，可以幫助連作土壤重建微生物的多樣性[13]。另外，蚯蚓糞具有良好的孔隙性、通氣性、排水性和高持水量，還有很大的表面積，使得許多有益微生物得以生存，并具有良好的吸收和保持營養物質的能力以及一定的吸附能力[14]；同時蚯蚓糞對土壤有機營養物質的調控作用和蚯蚓糞中存在的一些拮抗微生物可抑制病原菌的生長[14，15]。因此，下一步要專門從蚯蚓糞對地黃連作障礙的影響角度做深入的比較試驗。

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