連作輪作模式下當歸大蒜間作對當歸質量的影響

李林強，邱黛玉,2,3，賈 雪

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院， 甘肅 蘭州 730070； 2.甘肅省中藥材規(guī)范化生產(chǎn)技術創(chuàng)新重點實驗室， 甘肅 蘭州 730070; 3.甘肅省藥用植物栽培育種工程研究中心， 甘肅 蘭州 730070)

連作輪作模式下當歸大蒜間作對當歸質量的影響

李林強1，邱黛玉1,2,3，賈 雪1

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院， 甘肅 蘭州 730070； 2.甘肅省中藥材規(guī)范化生產(chǎn)技術創(chuàng)新重點實驗室， 甘肅 蘭州 730070; 3.甘肅省藥用植物栽培育種工程研究中心， 甘肅 蘭州 730070)

為了解不同種植模式和間作大蒜密度對當歸質量的影響，尋找能有效緩解當歸連作障礙、提高當歸內在質量的最佳的間作大蒜種植模式，設置輪作和連作兩種種植模式，輪作和連作分別設置當歸與大蒜間作密度2∶1(M2)、3∶1(M3)、4∶1(M4) 三個處理及單作對照，并對采收陰干當歸根內在質量指標總灰分、酸性不溶性灰分、醇溶性浸出物、揮發(fā)油、阿魏酸含量測定分析。結果表明：不同間作大蒜密度下各指標呈先增后減趨勢，各含量在M2處理達到最大值；不同種植模式下?lián)]發(fā)油和阿魏酸含量輪作大于連作，總灰分和酸性不溶性灰分含量連作大于輪作，醇溶性浸出物不明顯；不同種植模式和間作大蒜密度下，揮發(fā)油、阿魏酸都在輪作種植模式M2處理含量最高，為0.56%、0.084%，分別比單作提高了0.09%、0.032%；總灰分含量在輪作種植模式M4處理含量最低，為4.08%；酸性不溶性灰分在連作種植模式單作處理含量最低，為0.5%；醇溶性浸出物含量在連作種植模式M2處理含量最高，為65%；但均符合藥典含量規(guī)定。綜合考慮，輪作種植模式M2處理下，當歸質量指標最好，是最佳的間作大蒜種植模式，可以有效促進當歸生長，提高當歸質量，有效減緩當歸連作障礙問題。

當歸；大蒜；間作；輪作；連作；當歸質量

當歸(Angelicasinensis(Oliv.) Diels)為傘形科植物當歸的干燥根[1]，其根入藥，秋末采挖。味甘、辛,性溫，歸肝、心、脾經(jīng)。具有補血活血，潤腸通便，調經(jīng)止痛的作用[2]。習稱“岷歸”、“秦歸”、“西歸”， 產(chǎn)量和銷量一直主導市場需求，不僅暢銷全國，而且在國際市場上也享有很高聲譽[3]。甘肅岷縣是當歸的主產(chǎn)區(qū)，近年來通過擴大種植面積和連續(xù)連作種植方式來滿足當歸的市場需求量[4]。長期的農(nóng)業(yè)實踐表明：我國40%的藥材供應主要是人工栽培，而占人工栽培藥材60%的根類藥材連作障礙問題尤為嚴重[5]。當歸連作導致其根腐病害頻發(fā)，生長受到嚴重影響，當歸根腐病目前還沒有適合的農(nóng)藥防治[6]。藥用植物的有效成分就是作用很強的化感物質，相對于普通作物，藥用植物栽培更易產(chǎn)生化感自毒作用[7]。當歸適合生產(chǎn)區(qū)域較小，連作種植嚴重，容易導致麻口病、根腐病等病害的發(fā)生與流行，當歸的病害防治和種植模式備受人們關注[8]，為了提高當歸產(chǎn)量和質量，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上常采用“其他作物-當歸”輪作形式規(guī)避這一危害[9]，提高當歸的產(chǎn)量和品質。

大蒜是白合科蔥屬植物蒜(AlliumsativumL.)的鱗莖。它不僅作為膳食的常用佐料，也是常用的中藥之一。對大蒜的化學成分、藥理作用等方面研究結果表明：大蒜不但具有抗菌、抗腫瘤、抗真菌、免疫應激等效應[10]，而且具有廣譜抗微生物特性[11]。大蒜是天然的殺菌劑，對黃瓜、煙草、番茄等多種作物的致病菌均具有效的抑制作用[10]；大蒜根系分泌物是對抗辣椒疫病的一種很有前景的環(huán)境友好型的物質，當辣椒與大蒜間作時，對辣椒疫病的發(fā)生有明顯的抑制作用[12]；大蒜與甘藍1∶1間作，降低了甘藍病蟲害的發(fā)生[13]。在我國大蒜栽培中，人們常常將大蒜與扁豆、大麥、甜玉米類高效間套輪作，形成立體式高產(chǎn)栽培模式[14]。通過確立大蒜與其他作物之間存在的化感作用關系，利用其有益作用，合理規(guī)劃田間當歸大蒜間作的最佳栽培模式，設計出有效的作物連作、輪作種植模式，解決當歸栽培中遇到的難題。

間作種植利用不同作物在空間分布和養(yǎng)分需求等方面進行優(yōu)勢互補，有效利用光照、養(yǎng)分、水分等來獲得作物增產(chǎn)，在防控病蟲害、改善作物品質、抑制雜草等方面比單作系統(tǒng)更加有效[15-16]。研究證明，輪作和間/套作是克服作物連作障礙的有效和根本途徑[17]。當歸與大蒜間作可以有效地促進當歸的生長，提高當歸產(chǎn)量和等級，是克服當歸單作、連作障礙的新型間作模式[4]。本文是在不同種植模式下，研究當歸與大蒜間作密度對當歸的有效成分含量的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

本試驗2013年4～11月在甘肅省渭源縣會川鎮(zhèn)進行，該地區(qū)平均海拔2 240 m，無霜期131 d，平均太陽輻射591.9 kJ·cm-2，日照時數(shù)2 476.6 h，年平均氣溫5.7℃，≥0℃積溫2 933.5℃，≥10℃積溫2 239.1℃；平均年降雨量580 cm，年蒸發(fā)量1 531 mm,干燥度2.53，80%保證率的降水量365 mm，變異系數(shù)為24.3%，為典型的雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)。連作區(qū)前茬作物為當歸(Angelicasinensis(Oliv.) Diels)，連續(xù)種植2 a，輪作區(qū)前茬作物為馬鈴薯(Solanumtuberosum)。

1.2 試驗材料

當歸種苗采自甘肅岷縣，新鮮白皮大蒜采自當?shù)厥袌觥?/p>

1.3 試驗設計

本試驗采用隨機區(qū)組設計，當歸茬口分輪作和連作，各茬口4個處理，試驗分別設單作、當歸與大蒜2∶1間作、當歸與大蒜3∶1間作、當歸與大蒜4∶1間作四個處理，以單作作為對照(分別用單作、M2、M3、M4表示，2∶1、3∶1、4∶1指當歸分別每2行、3行、4行間作1行大蒜)，每個處理重復3次，小區(qū)面積12 m2，當歸株距15 cm，行距30 cm，采用覆膜栽培。田間管理按照大田生產(chǎn)進行，10月中旬采挖后對當歸根陰干測定其相應指標的含量。

1.4 測定指標與方法

1.4.1 當歸根總灰分和酸不溶性灰分含量測定 參照《中華人民共和國藥典》(2015年版)總灰分法和酸不溶性的灰分測定法，根據(jù)殘渣重量，計算陰干后當歸樣中總灰分的含量(%)，之后用稀鹽酸溶解過濾，計算供試品中酸不溶性灰分的百分數(shù)(%)。

1.4.2 當歸根部醇溶性浸出物含量測定 參照《中華人民共和國藥典》(2015年版)熱浸法，用70%乙醇提取。以陰干后當歸樣中計算供試品中70%乙醇溶性浸出物的含量(%)。

1.4.3 當歸根揮發(fā)油含量測定 揮發(fā)油的提取收率采用揮發(fā)冷卻回流的測定方法，計算按《中華人民共和國藥典》(2015年版)方法進行。

1.4.4 當歸根阿魏酸含量測定 參照《中華人民共和國藥典》(2015年版)規(guī)定的高效液相色譜法進行測定。其方法如下：

(1) 色譜條件與系統(tǒng)適用性試驗：以十八烷基硅烷鍵合硅膠為填充劑；以乙腈-0.085%磷酸溶液(17∶83)為流動相；檢測波長為316 nm;柱溫35℃。理論板數(shù)按阿魏酸峰計算應不低于5 000。

(2) 對照品溶液的制備：取阿魏酸對照品適量，精密稱定，置棕色量瓶中，加70%甲醇制成每1 ml含12 μg的溶液，即得。

(3) 供試品溶液的制備：取本品粉末(過三號篩)約0.2 g，精密稱定，置具塞錐形瓶中，精密加人70%甲醇20 ml,密塞，稱定重量，加熱回流30 min，放冷，再稱定重量，用70%甲醇補足減失的重量，搖勻，靜置，取上清液濾過，取續(xù)濾液，即得。

(4) 測定法：分別精密吸取對照品溶液與供試品溶液各10 μL，注入液相色譜儀，測定，即得。

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2007軟件進行處理和作圖，結合數(shù)據(jù)統(tǒng)計軟件SPSS 19.0進行整理和分析。

2 結果與分析

2.1 不同種植模式和間作大蒜密度對當歸根總灰分含量的影響

在輪作、連作種植模式下，經(jīng)不同間作密度處理，相比于對照組單作，不同處理對當歸根總灰分含量都具有促進或抑制作用(圖1)。不同種植模式和間作密度下，輪作模式下間作密度2∶1(M2)處理的當歸根總灰分含量最高，極顯著高于其它處理(P<0.01)，其次是連作模式下間作密度2∶1處理，輪作模式下間作密度4∶1(M4)處理含量最低，各處理間都有極顯著差異，說明不同間作密度和種植模式對當歸根總灰分含量都具有顯著影響。從相同種植模式下不同間作密度看，都呈現(xiàn)先增后降的變化趨勢，從單作到間作密度2∶1處理總灰分含量增加，隨著間作大蒜密度的減小，總灰分含量在逐漸降低，在間作密度2∶1處理達到最大值，相對于單作處理，輪作、連作模式下分別提高了0.50%、0.33%，其它處理與單作相當。從相同間作密度不同種植模式下看，連作模式下的當歸根總灰分含量大于輪作模式，可能原因是輪作模式當歸生長比較旺盛，根部物質積累較多使得灰分含量增加。由此可見，不同種植模式和間作密度處理下，當歸根總灰分含量在輪作、連作模式下間作密度2∶1處理極顯著大于其它間作密度，說明間作種植對當歸總灰分含量有明顯的影響。

注：不同小寫字母者表示差異顯著(P<0.05)，標有不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)，下同。

2.2 不同種植模式和間作大蒜密度對當歸酸不溶性灰分含量的影響

經(jīng)不同間作密度和不同種植模式處理當歸酸不溶性灰分含量都高于單作處理含量，不同間作密度和種植模式處理對當歸酸不溶性灰分含量具有促進作用(圖2)。連作模式下間作密度2∶1(M2)處理當歸酸不溶性含量達到最大值，極顯著高于其它處理(P<0.01)，連作模式下間作密度3∶1(M3)、輪作模式下間作密度2∶1、3∶1處理之間差異不顯著(P>0.05)，輪作、連作模式下單作處理當歸酸不溶性含量最低。從不同間作密度看，相同種植模式下呈現(xiàn)劇增緩降的變化趨勢，單作處理到間作密度2∶1處理酸不溶性含量急劇增大到最大值，然后隨著間作密度的減少而緩慢下降，連作、輪作模式下間作密度2∶1相對于單作分別提高了0.42%、0.24%，可能原因是合理的當歸大蒜間作栽培模式促進了當歸生長，但對連作模式下當歸的生長促進提高作用更為明顯。從相同間作密度、不同的種植模式下看，規(guī)律不明顯。由此可知，不同種植模式和間作密度處理下對當歸酸不溶性灰分含量都有促進作用，連作模式間作密度2∶1處理時促進作用最大。

2.3 不同種植模式和間作大蒜密度對當歸根部醇溶性浸出物含量的影響

當歸根醇溶性浸出物不同種植模式和間作密度處理其含量變化幅度不大，當歸根醇溶性浸出物含量相對于對照組單作有很弱的促進或抑制作用(圖3)。連作模式下間作密度2∶1(M2)處理當歸根醇溶性浸出物含量最高，與連作模式下單作、連作模式下間作密度4∶1(M4)處理之間差異不顯著(P>0.05)，顯著高于其它處理(0.01

圖2 當歸酸不溶性灰分含量變化

圖3 當歸醇溶性浸出物含量變化

2.4 不同種植模式和間作大蒜密度對當歸根揮發(fā)油含量的影響

不同種植模式下和間作密度處理的當歸根揮發(fā)油含量較單作有很明顯的促進作用(圖4)。輪作、連作模式下間作密度2∶1(M2)處理之間差異不顯著(P>0.05)，輪作模式下間作密度2∶1處理極顯著高于其它處理(P<0.01)，在輪作模式下間作密度2∶1處理當歸根揮發(fā)油含量達到最大值，連作模式下間作密度4∶1(M4)、單作之間差異不顯著，且當歸根揮發(fā)油含量最低，連作模式下間作密度2∶1處理當歸根揮發(fā)油含量大于其它輪作密度處理，可能是密度效應造成的,是否是密度引起還需進一步驗證。從不同間作密度看，相同種植模式下呈現(xiàn)先增后降的趨勢，在間作密度2∶1處理達到最大值，輪作、連作模式下間作密度2∶1處理較單作分別提高了0.09%、0.1%，說明間作大蒜對當歸揮發(fā)油的含量有明顯的提高，揮發(fā)油含量是衡量藥材內在質量的重要指標，當歸根部揮發(fā)油收率越高說明當歸氣味越佳、質量越好，表明大蒜對當歸的化感效應對其內在質量也有一定的促進提高。從相同間作密度不同的種植模式看，輪作、連作模式下，當歸根部揮發(fā)油收率均有提高，但輪作模式整體較連作模式提高的多。由此可見，不同種植模式和間作密度處理對當歸揮發(fā)油有明顯的增長影響，輪作模式間作密度2∶1處理時含量最高。

圖4 當歸揮發(fā)油含量變化

2.5 不同種植模式和間作大蒜密度對當歸根阿魏酸含量的影響

不同種植模式下和間作密度處理較單作當歸阿魏酸含量有促進作用(圖5)。輪作模式下間作密度2∶1(M2)處理當歸阿魏酸含量最高，極顯著高于其它處理(P<0.01)，除輪作模式下單作處理和連作模式下間作密度4∶1(M4)處理之間差異不顯著(P>0.05)，且當歸阿魏酸含量達到最低，其它各處理之間都呈極顯著差異，連作模式下間作密度2∶1處理當歸阿魏酸含量大于輪作下間作密度單作、4∶1處理，可能是密度效應引起，但還需進一步驗證。從相同種植模式不同間作密度看呈現(xiàn)劇增緩降趨勢，先從單作到間作密度2∶1處理當歸阿魏酸含量急劇增加，在間作密度2∶1處理達到最大值，輪作、連作模式下較單作分別提高了0.032%、0.024%；隨著間作密度的減小當歸阿魏酸含量呈緩慢下降趨勢，說明間作密度2∶1處理的間作模式對當歸連作障礙下提高當歸藥效成分的積累有顯著的作用。從相同間作密度不同種植模式看，輪作模式明顯比連作模式當歸阿魏酸含量高的多，可能原因是輪作模式能夠有效緩解連作障礙。由此可見，不同種植模式下，不同間作密度處理明顯對當歸阿魏酸含量有影響，呈現(xiàn)增加趨勢，輪作模式間作密度2∶1處理含量增加程度最大。

圖5 當歸阿魏酸含量變化

3 討論與結論

目前我國有很多關于當歸連作障礙的研究，以及克服當歸連作障礙的田間管理措施，有研究表明，引起連作障礙的主要原因是連作土壤中有毒物質積累，微生物多樣性下降，細菌及放細菌數(shù)量減少，土傳真菌病害大量繁殖所致。當歸連作土壤微生物種群變化可能是土壤中化感物質(根系分泌和地上部淋溶)誘發(fā)的結果，隨連作年限增加，土壤中的化感物質積累愈多，微生物種群變化愈明顯，土壤中化感物質的誘導作用和微生物種群失衡可能是造成土壤病菌增多的主要原因。土壤中化感物質積累，一方面可能導致自毒作用，引起產(chǎn)量和品質的下降；另一方面可能通過破壞根系的細胞膜，使病蟲害易于侵入，或是通過改變土壤微生物區(qū)系，刺激某些病原菌的增殖，使病害發(fā)生嚴重，進而導致產(chǎn)量和品質下降。當歸連作障礙涉及多種因子的共同作用，但土壤中化感物質的化感作用是最主要因素[18]。有研究表明大蒜和油菜間作減輕大蒜白腐病發(fā)生[19]。金盞花(Cymbopogoncitrut)和番茄間作抑制番茄早疫病病原菌孢子萌發(fā)，從而減輕番茄早疫病危害[20]；當歸與大蒜間作顯著改善連作土壤中微生物區(qū)系，提高功能類群多樣性及均勻度，豐富了土壤微生物群落結構，抑制和影響病原菌的生長、減少病害的發(fā)生，植株體內保護酶活性提高，膜脂過氧化程度降低，從生理上提高當歸自身的抗性，改善了當歸連作障礙[18]。當歸與大蒜間作可以有效促進當歸生長，提高當歸產(chǎn)量和當歸等級，有效減緩當歸連作障礙問題，是當歸種植的新型間作模式[4]。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中在傳統(tǒng)輪作種植模式下，用間作大蒜來提高當歸產(chǎn)量和質量，本研究結果可提供最佳間作密度，減少資源浪費，提高當歸產(chǎn)量和質量。

本文通過大田間作種植試驗，采用當歸與大蒜間作的栽培模式，研究輪作、連作兩種種植模式下不同間作密度對當歸質量的影響，試圖減緩當歸根腐病、麻口病和自毒作用對當歸品質的影響，探討不同種植模式和間作密度對當歸質量的影響，尋找能有效緩解當歸連作障礙、提高當歸內在質量的最佳間作大蒜密度種植模式。本研究結果表明：在相同種植模式不同間作密度下，當歸根內在質量指標總灰分、酸性不溶性灰分、醇溶性浸出物、揮發(fā)油、阿魏酸含量變化都大概呈現(xiàn)出先增后減的趨勢，各含量在間作密度2∶1處理達到最大值。在相同間作密度不同種植模式下，當歸根部揮發(fā)油收率和阿魏酸含量在輪作模式下高于連作模式，而總灰分、醇溶性浸出物含量相反，酸性不溶性灰分含量趨勢不明顯，總體看，輪作模式提高了當歸質量。藥典規(guī)定，當歸總灰分不得超過7.0%，酸不溶性灰分不得超過2.0%。醇溶性浸出物不得少于45.0%，揮發(fā)油不得少于0.40%，按干燥品計算阿魏酸不得少于0.050%。雖然總灰分含量在輪作模式間作密度4∶1處理含量最低，酸性不溶性灰分在連作模式單作處理含量最低，醇溶性浸出物含量在連作模式間作大蒜密度2∶1處理含量最高，但總灰分、酸性不溶性灰分、醇溶性浸出物含量最大值都滿足藥典規(guī)定，揮發(fā)油、阿魏酸都在輪作模式間作密度2∶1處理含量最高，在不同處理下都滿足藥典規(guī)定，符合藥材質量標準，當歸根部阿魏酸和揮發(fā)油是當歸藥材主要的藥效成分，含量高低是衡量當歸內在質量好壞的重要指標，當歸根部揮發(fā)油收率和阿魏酸含量越高說明當歸質量越好，綜合考慮，輪作種植模式間作大蒜密度2∶1處理下，當歸質量指標含量最好，是最佳的間作大蒜密度種植模式，可以有效促進當歸生長，提高當歸質量，有效減緩當歸連作障礙問題。

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Effectsofcontinuouscroppingandrotationplantingpatternsonthequalityofangelicaunderintercroppingofangelicaandgarlic

LI Lin-qiang1， QIU Dai-yu1,2,3， JIA Xue1

(1.CollegeofAgronomy，UansuAgriculturalUniversity，Lanzhou,Gansu730070，China；2．GansuProvincialKeyLaboratoryofHerbalMedicineStandardizationProductionTechnologyInnovation，Lanzhou,Gansu730070，China；3.GansuProvincialResearchCenterofMedicinalPlantsCultivationandBreeding，Lanzhou,Gansu730070，China)

The study is to identify the effects of different planting patterns and the density of intercropping angelica and garlic on the quality of angelica, and to look for the optimal garlic intercropping pattern in which the problem caused by continuous cropping of angelica can be effectively alleviated and the intrinsic quality of angelica can be improved. Rotation and continuous cropping patterns were provided with three treatment of intercropping density 2∶1(M2), 3∶1(M3), 4∶1(M4) respectively. The monoculture was the control. Analysis was made on the quality index of total ash, acid insoluble ash, alcohol soluble extract, volatile oil and the content of ferulic acid in the root of angelica dried in the shade. The results showed that each index showed a trend of increase first and decrease then in different density of intercropping, and all the content in M2 reached the maximum value. The volatile oil and ferulic acid content in the rotation was greater than those in the continuous cropping, while total ash and acid insoluble ash content in continuous cropping were greater than those in rotation, and there was no difference in alcohol soluble extract. The content of the volatile oil and ferulic acid reached maximum of 0.56% and 0.084% in M2 in the rotation pattern, 0.09% and 0.032% more than those in monoculture respectively. The content of total ash content reached minimum of 4.08% in M4 in the rotation. The content of acid insoluble ash reached minimum of 0.5% in monoculture in the continuous cropping patterns. The content of ethanol soluble extract reached maximum of 65% in M2 in the continuous cropping pattern, which met the requirements of pharmacopoeia. In conclusion, the rotation pattern with M2 was the optimal one, which produced angelica of the best quality index, effectively promoted the growth of angelica, and alleviated the problem of angelica resulted from continuous cropping.

angelica; garlic; intercropping; rotation; continuous cropping; quality of angelica

1000-7601(2017)03-0053-06doi:10.7606/j.issn.1000-7601.2017.03.09

2016-03-14

：2016-11-02

：國家自然科學基金(31201176)

李林強(1991—)，男，甘肅定西人，碩士，研究方向為藥用植物資源與利用。E-mail:18298377716@139.com。

邱黛玉(1978—)，女，甘肅民勤人，副教授，主要從事藥用植物資源與利用研究。E-mail:gsqdy@163.com。

S344.2; S567.23+9; S633.4

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