土壤因子對懷山藥品質影響的研究進展

于佳月

[摘要]通過查閱相關文獻資料，綜述了土壤環境對懷山藥品質影響的相關研究進展，從土壤的物理性質、化學性質、生物活性等方面敘述了土壤因子對于懷山藥生長、品質、產量的影響，并提出了對今后研究的建議和展望。通過綜述得出結論：土壤質地結構直接影響懷山藥品質，土壤水分會對懷山藥生長發育和品質造成影響，土壤微量元素對于懷山藥品質影響較小，土壤生物活性與懷山藥品質之間的關系研究尚未深入。今后研究重點可放在對生態因子與懷山藥品質之間的關系進行定量研究，盡早建立完整的懷山藥理論體系模型，為精細規劃種植區、進行風險評估等提供科學依據。

[關鍵詞]懷山藥;土壤因子;懷山藥生長;懷山藥品質

[中圖分類號]S567.239[文獻標識碼]A

山藥指薯蕷科植物薯蕷Dioscotea opposita Thunb的多年生纏繞草質藤本，藥用部位為根莖，是我國的傳統中藥材。懷山藥是著名的“四大懷藥”之一，以古懷慶府（今河南省焦作市境內）所產山藥品質最佳，道地性最高。懷山藥品質上乘，在國內外醫學界廣受好評，備受推崇。現代農業研究表明懷山藥含有豐富的總多糖、氨基酸、皂苷、尿囊素等成分，補脾養胃，生津益肺，具有抗腫瘤、降血脂、降血糖等藥理作用。前人對懷山藥的研究多集中在栽培技術、成分提取、藥理作用等方面，在生態因子對其品質影響方面的研究比較少。隨著人們對養生保健的逐漸重視，懷山藥的市場需求量也逐漸增大，但由于懷山藥的農業地域性較強，對氣候和土壤等生態環境有獨特的要求，因此盲目引種將會導致懷山藥品質下降，藥效不佳，如何建立積極的自動化監管網絡，擴大其種植規模，建立系統的數據資料庫成為懷山藥發展的核心問題。本文對土壤因子與懷山藥的生長發育、藥效品質的關系進行了綜述，并對其今后的研究進行了展望。

1 土壤物理性質對懷山藥品質的影響

對懷山藥生長發育研究較多的土壤物理屬性包括土壤質地結構、孔性、含水量等，土壤物理性質是土壤的基本屬性，影響著土壤的水分、肥力、通氣等狀況，是移栽培育懷山藥的考量依據之一。

1.1 土壤質地、結構對懷山藥品質的影響

懷山藥主要產自河南省焦作市溫縣、武陟縣及其周邊等地區，根據周小果對懷山藥生長土壤的的研究，懷山藥栽植區主要土屬為壤質褐土化潮土，其中4個面積較大的土種為砂壤土、小兩合、褐土化兩合土和淤土。砂壤土土層較厚，表層以砂壤為主，47cm以下以輕壤為主，有塊狀結構，適合長期耕作活動但不保水、易干旱，導致懷山藥品質不佳、產量低。小兩合土砂粘比例適宜，耕作層主要為輕壤質地，有塊狀結構，通透性好且易耕種，所產懷山藥個大條長但藥效低。褐土化兩合土表面質地為中壤，有團粒結構，排水條件良好，所產懷山藥個大且藥效好。淤土粘重，不適宜栽植懷山藥。吳克寧等認為通體中壤的兩合土，孔隙疏松，砂粘比例適中，所產懷山藥品質優良。小兩合和底砂兩合土在表層以及60cm處的砂土層會導致水肥流失。淤土不耐耕作，土壤表層經常板結，山藥根系不易下扎，造成根系畸形。胡斌等人通過實驗分析得出適合懷山藥生長的土壤的物理粘粒含量應該適中，粘度處于14.3%～36.9%最好，土壤應以團粒結構為主，透性良好。由于懷山藥的藥用部分主要為塊根，王天亮等人認為應在土壤深厚、水肥保持能力強、排水灌溉條件良好的兩合土、砂壤土上栽培種植較適宜，土壤過于粘重不利于懷山藥大規模種植。

1.2 土壤水分狀況對懷山藥品質的影響

土壤水分可通過影響土壤通氣性、細胞膨壓、植物的光合性能和營養物質的運輸以及分配等過程直接或間接地影響著植物根系的生長發育。土壤水分長期過少會影響懷山藥的生長，使幼苗難以長出，土壤水分長期過多會導致山藥根系腐爛。根據馬瑩對溫縣懷山藥土壤理化性質分析的實驗研究，懷山藥種植區的平均含水量為14.33%。而根據張新剛等人進行的大量實驗研究，栽植懷山藥的土壤重量含水量維持在15%～18%最為適宜，若超過25%就會引起根系腐爛。胡斌等人通過實驗分析則認為土壤含水量為20%為宜。

2 土壤化學特性對懷山藥品質的影響

2.1 土壤養分對懷山藥品質的影響

當中藥材生長所需的營養元素缺乏或不足時，會通過影響植物的根系營養及生理代謝活動的進行從而影響植物的生長發育和藥效品質。人工栽植時施用微量或大量元素肥料可促進中藥材生長，提高藥物中某種成分的含量，進而增強藥材品質。根據吳克寧等人的研究，懷山藥產區土壤中Ca、Mg含量豐富，速效P、速效K含量較高，但整體來看懷山藥產區土壤肥力較低，其道地性是由綜合因素決定的。根據胡斌等人的實驗，懷山藥產區土壤耕層的元素特點是有效鉀和有效磷含量較豐、有機質和有效氮含量較少，懷山藥的根塊膨大期時對磷鉀元素需求量最大，因此在種植時要適宜施肥以及時補充所需元素。據報道，懷山藥產區土壤表面Zn、Pb元素的含量豐富，重金屬污染主要來源為Cu、Zn，雖未超過我國土壤環境質量標準中規定的二級標準，土壤未受到嚴重污染，但應引起重視。金屬元素Cu、Zn在懷山藥中的含量分別占國家糧食限量標準的83.6%和86.6%，富集程度大，已接近標準限定值。周小果通過實驗研究發現由于氮元素和錳元素參與了光合作用中水的光解反應，因此懷山藥水分與土壤中的氮元素、有效錳的含量呈負相關，鈣元素能降低原生質體的水合力，因此懷山藥水分與土壤中的交換性鈣含量呈正相關，懷山藥多糖含量與土壤中有效硼、有效銅的含量呈正相關，可能是由于有效硼能促進糖類向根部轉移，而蛋白質含量與土壤中鈷元素的含量呈正相關，可能是因為鈷元素與某種蛋白質的生物合成有關。

2.2 土壤酸堿度情況對懷山藥品質的影響

土壤酸堿度為各種化學反應提供合適的環境條件，對土壤肥力、營養物質的轉化運輸都有重要影響。適宜的PH值有利于藥材對土壤中離子的吸收，為懷山藥生長發育提供充分的礦質營養，提高土壤養分的利用率。懷山藥產區土壤的PH值相差不大，變化范圍在7.5～8.5，普遍偏堿性，較適宜種植。

3 土壤生物活性對懷山藥品質的影響

土壤中酶和微生物活性的高低在一定程度上可以表示土壤和植物根際物質代謝活動的強度，也是對土壤生態系統是否發育成熟和系統資源可否高效持續利用的一種反映指標。在藥用植物的生長過程中，一些次生代謝產物（如黃酮、萜類、酚酸類等）很容易從植物根部進入土壤，從而使根際土壤的理化性質改變，導致根際微生態環境變化。根據喬卿梅等人的研究結果，根際土壤中真菌、細菌、放線菌的數量隨著懷山藥的生長明顯增加，其中真菌數量增長速度最快，而細菌數量占比最大，這可能是懷山藥連作障礙較懷地黃小的原因，土壤與植物根際的酚酸物質含量與微生物的數量呈顯著正相關，表明微生物可減少酚酸物質對懷山藥生長的抑制。馬瑩通過研究認為，隨著山藥連作年限的增加，土壤中微生物種類和數量發生顯著變化，細菌所占比例明顯上升，且可培養的微生物總量逐漸增加。土壤中過氧化氫酶、蔗糖酶、蛋白酶和多酚氧化酶等的酶活性對土壤肥力水平評價有重要意義，根據喬卿梅等人的研究，過氧化氫酶、多酚氧化酶、蛋白酶的活性隨著懷山藥生長期的延長呈上升趨勢，蔗糖酶、磷酸酶、脲酶活性則呈明顯下降。也有報道稱，在種植懷山藥后土壤中脲酶和過氧化氫酶得活性會顯著下降，脲酶活性和細菌數量有極顯著的相關性，脲酶、過氧化氫酶活性與放線菌數量的相關性較弱。

4 土壤肥料對懷山藥品質的影響

土壤肥力土壤生物、化學、物理等屬性的整體綜合反應，是研究植物群落時需注意的重要環境因子。土壤肥力直接影響植物群落的生長發育狀態，在土壤局部環境中改變其根系的生長，影響著農業生產的結構、分布和效益等。合理施肥有利于提高土壤肥力，對改善土壤生態微環境和提高作物產量、品質具有重要意義。

微生物肥料是富含有微生物的接種劑，一般可含有根瘤菌、固氮菌、AM菌等有益微生物的一種或幾種，施用經過選育的微生物肥料有利于改良根際土壤結構、抑制有害菌群的繁殖以及調節作物生長發育等。呂愛英等人進行懷山藥田間試驗，以常規施肥作為對照，以施用含有不同菌株的6種供試微生物肥料（N5-1N17;N11N17;N13-1K16;K10-2K16;N12K3;P14-2K3）的實驗組進行試驗，結果表明除N11N17外，其它5種供試微生物肥料均可使懷山藥達到良好的增產效果，且可以大大降低其他化肥的使用量。馬田田對山藥實驗組施用BIO生物有機肥后，發現山藥根莖腐病病斑長度減少、塊莖的長度和鮮重增加、土壤與山藥根際的放線菌的數量增加而細菌數量下降，表明生物有機肥料對降低山藥根莖腐病發病率、抑制土壤根際有害微生物生長、提高土壤肥力等方面有重要作用。劉永錄等通過分子微生態方法得出ZZMZ土壤修復微生物菌劑可對懷山藥根際的土壤起到修復作用，一定程度上能緩解懷山藥的連作障礙。

路翠紅等人以鐵棍山藥（懷山藥1號）為材料，連續三年研究無機肥料對懷山藥產量影響，研究表明氮肥有利于山藥總產量的提高，鉀肥有助于山藥商品產量的提高，并提出了施肥的最佳配比，即N：P：K為1.00：0.81：2.00時，山藥產量質量最高且投資成本最少。根據吳小玲的研究，發現氮肥對山藥的影響大于鉀肥，而磷肥最小。

5 存在問題及展望

目前國內對懷山藥的研究局限于栽培技術、藥理作用、臨床引用等方面，而在氣候、土壤等生態因子與懷山藥品質的關系上雖有定性研究，但缺少定量分析以及連續的理論模型，尚未建立起完整的豫產道地藥材理論體系。明確生態因子與懷山藥品質之間的定量關系，掌握懷山藥生長發育情況隨生態要素變化的規律是目前懷山藥理論研究的關鍵重點，為合理引種、擴大養殖、科學生產、規劃懷山藥栽種區提供理論指導和依據。

近年來，國內許多學者都對土壤因子與懷山藥品質之間關系進行了研究，但對于懷山藥根際土壤微生物種群與土壤酶活性的研究不夠深入，較為薄弱，而此方面的研究可能會為突破懷山藥連作障礙和病蟲害帶來新的思路，因此利用現代微生物技術、生物化學技術、分子生態學技術等先進技術調查土壤微生物的數量和結構、研究土壤有益微生物的作用、調控并明確土壤酶活性變化的規律，是深入研究土壤與懷山藥品質關系的關鍵問題。

根據近年來我國學者的研究，施用微生物有機肥料有利于植物群落根際土壤微環境的改善、改變種植區土壤結構、調節植物生長發育、抑制有害微生物群的生長，一定程度上可緩解山藥的連作障礙，在減少山藥銹病的發病機率方面也可作為一種重要的生物防治措施。因此，加強對于適合懷山藥施用的微生物有機肥料的研究可作為懷山藥增產的一個研究重點。

[參考文獻]

[1] 國家藥典委員會.中華人民共和國藥典[].北京：中國醫藥科技出版社，2015.

[2] 陳懷亮，任景全，王連喜，等.懷山藥的研究現狀及其發展的幾點建議[J].作物雜志，2012（01）：13-17.

[3] 陳佳希. 鐵棍山藥有效成分提取分離及其活性研究[D]. 西安：西北大學，2011.

[4] 孫曉生，謝波.山藥藥理作用的研究進展[J].中藥新藥與臨床藥理，2011，22（03）：353-355.

[5] 苗明三.懷山藥多糖抗氧化作用研究[J].中國醫藥學報，1997（02）：22-23.

[6] 馮衛生，李方，郭孟煥，等.懷山藥的化學成分研究[J].世界科學技術-中醫藥現代化，2017，19（04）：658-662.

[7] 趙喜亭，宋志輝，趙月麗，等.懷山藥種栽質量分級標準研究[J].河南師范大學學報（自然科學版），2017，45（03）：118-124.

[8] 羅鼎天，朱曙東.懷山藥對急性胃黏膜損傷大鼠組織內環氧合酶-2表達的影響[J].中國中西醫結合消化雜志，2010，18（05）：319-321.

[9] 劉紅彥，魯傳濤，張玉聚，等.懷山藥規范化栽培管理技術[J].河南農業科學，2001（05）：32-33.

[10] 汪倫記，趙君峰，何佳，等.懷山藥保健飲料生產工藝的研究[J].食品研究與開發，2005（04）：80-81.

[11] 張新剛.懷山藥氣候品質認證[J].現代農業科技，2018（20）：97+101.

[12] 周小果，王爽，吳克寧，等.懷山藥生長土壤的研究[J].中國農學通報，2006（07）：347-350.

[13] 吳克寧，周小果，劉超良，等.土壤對道地懷山藥品質的影響[J].土壤通報，2006（06）：1098-1101.

[14] 胡斌，黃鳳云，成芬，等.道地懷山藥產區土壤環境質量現狀調查[J].河南理工大學學報（自然科學版），2008，27（05）：599-603.

[15] 王天亮，白自偉，張寶華，等.懷山藥規范化生產標準操作規程（試行）[J].中藥研究與信息，2005（03）：29-32.

[16] 馮廣龍，劉昌明，王立.土壤水分對作物根系生長及分布的調控作用[J].生態農業研究，1996（03）：7-11.

[17] 馬瑩. 溫縣懷山藥種植區土壤理化特征及根際土壤微生態環境特征分析[D]. 焦作：河南理工大學，2011.

[18] 張新剛，王媛，韓文生，等.焦作市懷山藥氣候適宜性種植區劃研究[J].安徽農業科學，2014，42（32）：11446-11448.

[19] 劉洋，張佐雙，賀玉林，等.藥材品質與生態因子關系的研究進展[J].世界科學技術-中醫藥現代化，2007（01）：65-69.

[20] 黃鳳云，胡斌，成芬，等.焦作溫縣懷山藥土壤重金屬污染分析[J].河南理工大學學報（自然科學版），2009，28（01）：123-126.

[21] 周小果. 焦作懷藥特色農業區土地適宜性評價[D]. 鄭州：河南農業大學，2006.

[22] Morgan J A W， Bending G D， White P J. Biological costs and benefits to plant-microbe interactions in the rhizosphere [J]. J. Experi Botany，2005（56）：417.

[23] 魏志華，程茂高，介曉磊，等.連翹根際微生物區系和土壤酶活性變化的研究[J].北方園藝，2010（06）：12-14.

[24] 喬卿梅，程茂高，王新民，等.懷山藥根際土壤微生物、酶活性和酚酸物質變化及其關系研究[J].中國農學通報，2009，25（24）：151-154.

[25] 李媛媛，周運超，鄒軍，等.黔中石灰巖地區典型灌木林土壤酶活性與植物物種多樣性研究[J].水土保持研究，2010，17（03）：245-249.

[26] 程海濤，張亞玉，張連學，等.土壤環境與人參生長關系的研究進展[J].中藥材，2011，34（02）：313-317.

[27] 駱東奇，白潔，謝德體.論土壤肥力評價指標和方法[J].土壤與環境，2002（02）：202-205.

[28] 呂愛英，王永歧，沈阿林，等.6種微生物肥料在不同作物上的應用效果[J].河南農業科學，2004（04）：49-51.

[29] 馬田田. 防控土傳山藥根莖腐病微生物有機肥的研制與生物效應研究[D]. 南京：南京農業大學，2012：38-39.

[30] 劉永錄，李自剛.復合微生物制劑對懷山藥連作障礙的修復機制研究[J].河南農業科學，2010（11）：90-93.

[31] 路翠紅，劉永康，董娟，等.不同氮磷鉀肥料配方對懷山藥產量及商品性的影響研究[J].農業科技通訊，2018（11）：128-134.

[32] 吳小玲. 不同產地及品種對山藥生長與質量的影響[D]. 長春：吉林農業大學，2014.