廣藿香-薄荷輪作和廣藿香連作對其品質及其根際土壤微生態的影響

黃文潔, 李 明,2

(1. 廣東藥科大學中藥學院,廣州 510006; 2. 國家中醫藥管理局嶺南藥材生產與開發重點研究室,廣州 510006)

【研究意義】廣藿香[Pogostemoncablin(Blanco)Benth.]是廣東的“道地藥材”之一,具有芳化濕濁、中止嘔吐等功能[1],是藿香正氣水、霍膽丸、小兒感冒沖劑等中成藥的配藥[2],廣藿香精油在輕工業也具有廣泛用途[3],市場需求較大。但在廣藿香栽培生產中發現,連作障礙對廣藿香藥材的產量和品質造成嚴重的不良影響,甚至影響其相關產業的可持續發展,成為制約其產業發展的瓶頸問題[4],因此,本文研究廣藿香-薄荷輪作及其連作對其生長和品質以及土壤微生態的影響,對廣藿香栽培生產具有重要意義。【前人研究進展】輪作是傳統而有效的農業種植模式,可平衡吸收土壤中營養成分,利用種地達到養地的效果[5]。而連作障礙是指在同一地塊上連續種植同種或近緣作物,作物在生長期間,其根系在土壤中會選擇性吸收有利自身生長的養分,致使土壤單一養分過度被消耗,造成特定養分缺乏從而導致土壤養分失調[6],進而引起土壤養分匱乏,作物生長發育異常,病蟲害加重,土壤性質變壞等[7]。大多數作物連作都會出現連作障礙,作物連作引起產量及品質下降是全球性難題[8]。而合理的輪作方式則能避免前茬作物的殘茬和根系分泌物對后茬的危害, 在一定程度上能促進作物的生長發育,從而有效緩解作物連續種植產生的連作障礙作用[9]。且大量研究結果表明,輪作可以促進連作作物生長發育,增強植株抗逆境脅迫能力,如王海娣等[10]研究表明,輪作明顯改善了胡麻生長狀況,促進了植株的形態建成,顯著增加了胡麻各生長時期干物質的積累量;楊恒等[11]研究結果表明,輪作地黃的發育情況較連作地黃有顯著提高,如葉片數、葉面積增加、生物量增加、酶活性提高以及可溶性蛋白含量增加。廣東藥科大學中藥學院李明課題組研究認為廣藿香與水稻輪作的模式提高了廣藿香的產量和有效成分含量,改善了根際土壤的理化性質[12]。薄荷(MenthahaplocalyxBriq.)是常用的中藥之一,薄荷根系在生長期間會向土壤中分泌具有抑菌作用的物質,在生產上有將薄荷-棉花輪作用于控制棉花枯萎病[13],還有薄荷根系釋放的化感物質也有助于促進小麥幼苗及幼根的生長發育[14]。【本研究切入點】廣藿香栽培過程中也會出現連作障礙,但目前對于廣藿香輪作的研究較少。【擬解決的關鍵問題】研究薄荷-廣藿香輪作對廣藿香生長、品質及其根際土壤主要微生態指標的影響,為在廣藿香栽培生產中的應用提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗所用廣藿香扦插苗來源于廣東省云浮市佰和明農業發展有限公司的廣藿香種植基地,經廣東藥科大學中藥學院藥用植物系李明教授鑒定為唇形科植物廣藿香[P.cablin(Blanco)Benth.]。

薄荷扦插苗購自甘肅中醫藥大學和政藥用植物園,經廣東藥科大學中藥學院藥用植物系李明教授鑒定為唇形科植物薄荷(M.haplocalyxBriq.)。

1.2 試驗設計

在云浮市佰和明農業發展有限公司的廣藿香種植基地(116.40° E,39.93° N)進行田間試驗,共設3個處理:廣藿香連作組(連續2年在同一塊地種植廣藿香,CS)、薄荷-廣藿香輪作組(第1年種植薄荷,采收后第2年在同一塊地種植廣藿香,LZ)、對照組(第1年不種植作物,第2年在同一塊地種植廣藿香,CK),每個處理重復3次,實驗時間為2年,分別在苗移栽生長30、60、180 d時采樣并檢測指標。

1.3 試驗方法

1.3.1 田間栽培試驗 薄荷-廣藿香輪作組(LZ):第1年(2021年4月)種植薄荷,整地時深翻地,混施椰糠(18 kg/m2),做畦長10 m,寬1.5 m,深10 cm,按照株行距 15 cm×30 cm定植薄荷幼苗。第2年(2022年4月)在同一塊地定植廣藿香扦插苗,整地時混施椰糠(18 kg/m2),做壟,壟高10 cm,寬35 cm,長10 m,按照株行距20 cm×30 cm定植廣藿香扦插苗。

廣藿香連作組(CS):第1年(2021年4月)種植廣藿香,按照薄荷-廣藿香輪作組整地做畦,起壟,每壟高10 cm,寬35 cm,長10 m,按照株行距20 cm×30 cm定植廣藿香扦插苗,11月中旬采收。第2年(2022年4月),在同一塊地,與輪作廣藿香種植時間相同,依照第一年種植方式種植廣藿香扦插苗,11月采收。

對照組(CK):第1年(2021年4月)按照薄荷-廣藿香輪作組整地做畦,不種植作物,第2年(2022年4月)按照連作組方式種植廣藿香,11月采收。

1.3.2 主要農藝性狀測定 廣藿香植株的株高、莖粗、分枝數、葉片數采用常規生測法,葉綠素含量采用SPAD-502型葉綠素儀測定,葉面積采用YMJ-C/CH型葉面積儀測定。

每株平均葉綠素含量=每葉片平均葉綠素含量×單株平均葉片數

1.3.3 廣藿香葉片抗氧化酶活性測定 參考李合生[15]的方法,超氧化物歧化酶(SOD)采用氮藍四唑光化還原法測定,過氧化物酶(POD)采用愈創木酚法測定,過氧化氫酶(CAT)采用紫外吸收法測定。

1.3.4 廣藿香根際土壤微生物數量的測定 參考林先貴[16]的方法,細菌采用牛肉膏蛋白胨培養基:18 g瓊脂、10 g蛋白胨、5 g NaCl、3 g牛肉膏、水1000 mL、pH 7.0～7.2。真菌采用馬丁培養基:18 g瓊脂、5 g蛋白胨、1 g KH2PO4、0.5 g MgSO4·7H2O、10 g葡萄糖、水1000 mL、3.3 mL 1%孟加拉紅溶液、自然pH。臨用時每500 mL培養基加1%鏈霉素1.5 mL。放線菌采用改良高氏Ⅰ號培養基:20 g可溶性淀粉、18 g瓊脂、1 g KNO4、0.5 g NaCl、0.5 g K2HPO4·3H2O、0.5 g MgSO4·7H2O、0.01 g FeSO4·7H2O、水1000 mL、pH 7.0～7.2。臨用時每500 mL培養基加3%重鉻酸鉀1.67 mL。

將配置好的培養基及相關儀器于高壓滅菌鍋內滅菌,烘干后置于超凈臺,倒平板冷卻成型后進行接種,接種后于(29±1)℃的恒溫培養箱中倒置培養。

1.3.5 廣藿香根際土壤酶活性測定 土壤蔗糖酶活性測定參照S-SC試劑盒方法(北京盒子生工科技有限公司,貨號:AKEN019M),土壤脲酶活性測定參照S-UE試劑盒方法(Shanghai Acmec Biochemical,貨號BC0120),土壤過氧化氫酶活性測定參照S-CAT試劑盒方法(北京盒子生工科技有限公司,貨號AKEN001M),土壤過氧化物酶活性測定參照S-POD試劑盒方法(Shanghai Acmec Biochemical,貨號AC10211),土壤多酚氧化酶活性測定參照S-PPO試劑盒方法(北京盒子生工科技有限公司,貨號AKEN002C)。

1.3.6 廣藿香植株百秋李醇含量測定 根據2020年版《中國藥典》氣相色譜法(通則0521)測定[17],測定廣藿香植株生長180 d的干燥地上部分的百秋李醇含量。

1.4 數據分析

采用Excel 2016和SPSS 22.0對數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 廣藿香-薄荷輪作對廣藿香植株主要農藝性狀的影響

2.1.1 廣藿香-薄荷輪作對廣藿香株高的影響 由圖1可知,在植株生長到30、60 d時,輪作組廣藿香植株的株高與連作組、對照組相比均無顯著差異,在生長到180 d時,輪作組的廣藿香株高較連作組增加101.83%(P<0.05),較對照組增加70.00%(P<0.05)。

圖中不同字母表示同一時期不同處理組之間顯著差異(P<0.05),下同。Different letters in the figure indicate significant differences between different treatment groups at the same period(P<0.05). The same as below.圖1 廣藿香-薄荷輪作對廣藿香株高的影響Fig.1 Effect of patchouli and mint rotation on plant height of patchouli

2.1.2 廣藿香-薄荷輪作對廣藿香莖粗的影響 由圖2可知,在植株生長到30、60 d時,輪作組、連作組與對照組之間的廣藿香莖粗均無顯著差異,在生長到180 d時,輪作組的廣藿香莖粗較連作組增加49.42%(P<0.05),較對照組增加24.10%(P<0.05),連作組的廣藿香莖粗比對照組下降16.95%(P<0.05)。

圖2 廣藿香-薄荷輪作對廣藿香莖粗的影響Fig.2 Effect of patchouli and mint rotation on stem diameter of patchouli

2.1.3 廣藿香-薄荷輪作對廣藿香一級分枝數的影響 由圖3可知,在植株生長到30、60 d時,輪作組、連作組與對照組之間的廣藿香一級分枝數均無顯著差異,在生長到180 d時,輪作組的一級分枝數較連作組增加176.92%(P<0.05),較對照組增加140.00%(P<0.05)。

圖3 廣藿香-薄荷輪作對廣藿香一級分枝數的影響Fig.3 Effect of patchouli and mint rotation on primary branch number of patchouli

2.1.4 廣藿香-薄荷輪作對廣藿香單株平均葉片數的影響 由圖4可知,在植株生長到30 d時,輪作組、連作組與對照組的廣藿香單株平均葉片數均無顯著差異;在生長到60 d時,輪作組的廣藿香單株平均葉片數較連作組增加104.35%(P<0.05),較對照組增加19.49%;在生長到180 d時,輪作組的廣藿香單株平均葉片數較連作組增加326.01%(P<0.05),較對照組增加163.21%(P<0.05)。

圖4 廣藿香-薄荷輪作對廣藿香單株平均葉片數的影響Fig.4 Effect of patchouli and mint rotation on the average leaf number of a single plant of patchouli

2.1.5 廣藿香-薄荷輪作對廣藿香葉面積的影響 由圖5可知,在植株生長到30 d時,3個處理組的廣藿香葉面積之間無顯著差異;在生長到60 d時,輪作組的廣藿香葉面積較連作組增加103.86%(P<0.05),較對照組增加51.95%(P<0.05),連作組的葉面積較對照組減少25.47%(P<0.05);在生長到180 d時,輪作組的廣藿香葉面積較連作組增加35.03%(P<0.05),較對照組增加17.26%(P<0.05)。

圖5 廣藿香-薄荷輪作對廣藿香葉面積的影響Fig.5 Effect of patchouli and mint rotation on foliage area of patchouli

2.1.6 廣藿香-薄荷輪作對廣藿香葉綠素含量的影響 由圖6可知,在植株生長到30、60 d時,輪作組的廣藿香單株平均葉綠素含量較連作組分別升高54.15%(P<0.05)、92.42%(P<0.05),較對照組分別升高36.79%(P<0.05)、10.06%;在生長到180 d時,輪作組的廣藿香單株平均葉綠素含量較連作組增加436.77%(P<0.05),較對照組增加249.15%(P<0.05)。

圖6 廣藿香-薄荷輪作對廣藿香葉綠素含量的影響Fig.6 Effect of patchouli and mint rotation on chlorophyll content of patchouli

2.2 廣藿香-薄荷輪作對廣藿香單株平均百秋李醇含量的影響

如圖7所示,廣藿香各處理組生長到180 d的單株平均百秋李醇含量均有顯著差異,其中連作組的單株平均百秋李醇含量最低,較對照組減少47.37%(P<0.05),輪作組的單株平均百秋李醇含量最高,較對照組增加14.04%(P<0.05),較連作組升高116.67%(P<0.05)。3個處理組的單株平均百秋李醇含量大小比較為輪作組>對照組>連作組。

圖中不同字母表示同一指標不同處理組之間顯著差異(P<0.05)。Different letters in the figure indicate significant differences between different treatment groups at the same index(P<0.05).圖7 廣藿香-薄荷輪作對廣藿香單株平均百秋李醇含量的影響Fig.7 Effects of patchouli and mint rotation on the average patchouli alcohol content of patchouli monocultures

2.3 廣藿香-薄荷輪作對廣藿香葉片抗氧化酶活性的影響

2.3.1 廣藿香-薄荷輪作對廣藿香葉片POD酶活性的影響 由圖8可知,在植株生長到30 d時,輪作組的廣藿香葉片POD酶活性較連作組降低32.43%(P<0.05),較對照組升高1.77%;在生長到60 d時,輪作組的廣藿香葉片POD酶活性較連作組升高7.12%(P<0.05),較對照組降低4.71%;在生長到180 d時,輪作組的廣藿香葉片POD酶活性較連作組升高54.23%(P<0.05),較對照組升高29.62%(P<0.05)。隨生長期的延長,POD酶活性總體呈先升高后降低的變化趨勢。

圖8 廣藿香-薄荷輪作對廣藿香葉片POD酶活性的影響Fig.8 Effect of patchouli and mint rotation on POD enzyme activities of patchouli

2.3.2 廣藿香-薄荷輪作對廣藿香葉片CAT酶活性的影響 由圖9可知,在植株生長到30 d時,輪作組的廣藿香葉片CAT酶活性較連作組升高82.81%(P<0.05),較對照組升高74.63%(P<0.05);在生長到60 d時,輪作組的廣藿香葉片CAT酶活性較連作組降低41.86%(P<0.05),較對照組升高27.12%;在生長到180 d時,輪作組的廣藿香葉片CAT酶活性較連作組升高23.15%,較對照組升高6.40%。隨著生長時間的延長,連作組的CAT酶活性呈先升高后降低的變化趨勢,輪作組、對照組的CAT酶活性呈先降低后升高的變化趨勢。

圖9 廣藿香-薄荷輪作對廣藿香葉片CAT酶活性的影響Fig.9 Effect of patchouli and mint rotation on CAT enzyme activities of patchouli

2.3.3 廣藿香-薄荷輪作對廣藿香葉片SOD酶活性的影響 由圖10可知,在植株生長到30 d時,輪作組的廣藿香葉片SOD酶活性較連作組升高1.49%,較對照組降低21.52%(P<0.05);在生長到60 d時,輪作組的廣藿香葉片SOD酶活性較連作組升高14.24%,較對照組升高6.07%;在生長到180 d時,輪作組的的廣藿香葉片SOD酶活性較連作組升高115.71%(P<0.05),較對照組升高25.11%(P<0.05)。隨著生長時間的延長,連作組、對照組呈降低的變化趨勢,輪作組呈先降低后升高的變化趨勢。

2.4 廣藿香-薄荷輪作對廣藿香根際土壤理化性質的影響

由表1可知,輪作組廣藿香根際土壤的有機質、水解性氮、速效鉀較連作組分別顯著增加12.85%、8.87%、29.69%,較對照組分別下降21.40%(P<0.05)、20.12%(P<0.05)、3.49%;連作組廣藿香根際土壤中的有機質、水解性氮、速效鉀含量分別較對照組顯著降低30.35%、26.63%、25.58%,3個處理組的pH、有機質、水解性氮、速效鉀大小關系為對照組>輪作組>連作組。

表1 廣藿香-薄荷輪作對廣藿香根際土壤理化性質的影響Table 1 Effect of patchouli and mint rotation on physicochemical properties of potchouli rhizosphere soil

輪作組廣藿香根際土壤中的有效磷含量較連作組增加27.61%(P<0.05),較對照組增加141.23%(P<0.05);連作組廣藿香根際土壤中的有效磷含量較對照組增加89.04%(P<0.05),3個處理組有效磷的大小關系為輪作組>連作組>對照組。

2.5 廣藿香-薄荷輪作對廣藿香根際土壤微生物數量的影響

由表2可知,在植株生長期間,廣藿香根際土壤中的細菌數量均呈輪作組>對照組>連作組的規律,在生長到30 d時,輪作組的細菌數分別較連作組、對照組增加126.98%(P<0.05)、92.38%(P<0.05);在生長到60 d時,輪作組的細菌數較連作組增加100.11%(P<0.05),較對照組增加69.73%(P<0.05);在生長到180 d時,輪作組的細菌數分別較連作組、對照組增加98.95%(P<0.05)、66.97%。

表2 廣藿香-薄荷輪作對廣藿香根際土壤微生物數量的影響Table 2 Effect of patchouli and mint rotation on the number of microorganisms of potchouli rhizosphere soil

廣藿香根際土壤中的真菌數均呈連作組>輪作組>對照組的規律,在植株生長到30、60 d時,輪作組的真菌數較連作組分別減少42.14%(P<0.05)、69.06%(P<0.05),較對照組增加21.99%、34.28%,在生長到180 d時,輪作組真菌數較連作組減少48.86%(P<0.05),較對照組增加252.94%(P<0.05)。

在生長到30 d時,輪作組的廣藿香根際土壤放線菌數量較連作組、對照組減少,但無顯著差異;在植株生長到60 d時,輪作組的放線菌數較連作組增加40.89%(P<0.05),較對照組增加48.32%(P<0.05);在生長到180 d時,輪作組的放線菌數較連作組增加71.61%(P<0.05),較對照組增加46.15%(P<0.05)。

2.6 廣藿香-薄荷輪作對廣藿香根際土壤酶活性的影響

由表3可知,培育180 d后,輪作組的廣藿香根際土壤過氧化物酶(S-POD)、脲酶(S-UE)活性較連作組分別升高827.66%(P<0.05)、655.00%(P<0.05),較對照組分別升高614.75%(P<0.05)、236.31%(P<0.05);輪作組的土壤過氧化氫酶(S-CAT)活性較連作組升高1.02%,較對照組升高0.74%;輪作組的土壤蔗糖酶(S-SC)活性較連作組降低44.49%(P<0.05),較對照組升高26.46%;輪作組的土壤多酚氧化酶(S-PPO)活性較連作組降低28.99%(P<0.05),較對照組降低47.59%(P<0.05)。

表3 廣藿香-薄荷輪作對廣藿香根際土壤酶活性的影響Table 3 Effect of patchouli and mint rotation on soil enzyme activities of potchouli rhizosphere soil (U/g)

2.7 相關性分析

2.7.1 廣藿香主要農藝性狀與根際土壤酶活性間的相關性分析 由表4可知,不同處理組廣藿香主要農藝性狀與根際土壤酶活性間存在不同程度的相關性,株高、莖粗、葉片數與S-POD、S-UE呈極顯著正相關(P<0.01,下同),與S-CAT活性呈正相關;一級分枝數、葉面積與S-UE呈極顯著正相關,與S-POD活性呈顯著正相關(P<0.05,下同),與S-CAT活性呈正相關;葉綠素含量與S-POD、S-UE活性呈極顯著正相關,與S-CAT活性呈顯著正相關。

表4 廣藿香主要農藝性狀與根際土壤酶活性間的相關性分析Table 4 Correlation analysis between agronomic traits and rhizosphere soil enzyme activities of potchouli

2.7.2 廣藿香主要農藝性狀與根際土壤理化性質間的相關性分析 由表5可知,不同處理組廣藿香主要農藝性狀與根際土壤酶活性間存在不同程度的相關性,有效磷與株高呈顯著正相關,pH、速效鉀與株高呈正相關,相關系數分別為0.087、0.562;與莖粗呈正相關的為pH、有機質、有效磷、水解性氮、速效鉀,相關系數大小為速效鉀(0.600)>有效磷(0.423)>pH(0.309)>有機質(0.183)>水解性氮(0.132);有效磷、速效鉀與一級分枝數呈正相關,相關系數分別為0.614、0.405;pH、有效磷、速效鉀與葉片數呈正相關,相關系數大小為有效磷(0.564)>速效鉀(0.356)>pH(0.075);有效磷與葉綠素含量呈顯著正相關,pH、速效鉀與葉綠素含量呈正相關,相關系數分別為0.026、0.450;pH、有機質、有效磷、水解性氮、速效鉀與葉面積呈正相關,相關系數大小為速效鉀(0.618)>有效磷(0.386)>pH(0.333)>有機質(0.212)>水解性氮(0.149)。

表5 廣藿香主要農藝性狀與根際土壤理化性質間的相關性分析Table 5 Correlation analysis between agronomic traits and rhizosphere soil physical and chemical properties of potchouli

2.7.3 廣藿香百秋李醇含量與主要農藝性狀間的相關性分析 由表6可知,不同處理組廣藿香百秋李醇含量與主要農藝性狀間存在不同程度的相關性,百秋李醇含量與莖粗呈極顯著正相關,與株高、葉片數、葉綠素含量呈顯著正相關,與一級分枝數、葉面積呈正相關。

表6 廣藿香百秋李醇含量與主要農藝性狀間的相關性分析Table 6 Correlation analysis between alcohol content and main agronomic traits of patchouli

2.7.4 廣藿香百秋李醇含量與根際土壤酶活性間的相關性分析 不同處理組廣藿香百秋李醇含量與根際土壤酶活性間存在不同程度的相關性,土壤UE活性與百秋李醇含量呈顯著正相關,與POD活性呈正相關(表7)。

表7 廣藿香百秋李醇含量與根際土壤酶活性間的相關性分析Table 7 Correlation analysis between patchouli alcohol content and rhizosphere soil enzyme activities of patchouli

2.7.5 廣藿香百秋李醇含量與根際土壤理化性質間的相關性分析 不同處理組廣藿香百秋李醇含量與根際土壤酶活性間存在不同程度的相關性,速效鉀與百秋李醇含量呈極顯著正相關,pH、有機質、有效磷、水解性氮含量與百秋李醇含量呈正相關(表8)。

表8 廣藿香百秋李醇含量與根際土壤理化性質間的相關性分析Table 8 Correlation analysis between patchouli alcohol content and rhizosphere soil physical and chemical properties of patchouli

3 討 論

廣藿香在種植過程中存在嚴重的連作障礙現象,導致廣藿香植株出現產量減少、品質變差等狀況[18],而合理的輪作方式是緩解連作障礙作用的有效措施之一[19]。本研究表明,廣藿香與薄荷輪作條件下,其株高、莖粗、分枝數、葉片數、葉綠素和葉面積指標均顯著高于廣藿香連作組(P<0.05),即為在廣藿香植株生長到第180天時各處理組的株高、莖粗、分枝數、葉片數、每株平均葉綠素含量和葉面積大小關系為輪作組>對照組>連作組。且輪作組的廣藿香單株平均百秋李醇含量也較連作組顯著升高(P<0.05),這與前人研究結果相一致[20-22]。

植物體內的抗氧化酶(POD、CAT、SOD)對于植物抵御外界環境脅迫、清除植物體內由于逆境脅迫產生的活性氧自由基發揮著重要作用[23]。本研究表明,輪作的廣藿香POD和SOD酶活性較連作顯著升高,與一些研究結果一致[24],也表明輪作條件下,可以提高廣藿香的抗氧化酶活性,有利于提高其抵御逆境脅迫。

合理的輪作方式可以改善土壤理化性質,均衡土壤營養成分,促進植株根系對養分的吸收與利用[25]。本研究表明,廣藿香與薄荷輪作的廣藿香根際土壤pH、有機質、有效磷、水解性氮、速效鉀含量均高于連作,這與佘曉環等[12]發現廣藿香-水稻-廣藿香輪作可以提高土壤肥力,改善土壤理化性質的研究結果一致。但只種植一茬廣藿香的土壤有機質、水解性氮、速效鉀含量高于輪作,可能是只種植一茬廣藿香對土壤養分消耗相對較小,而輪作土壤中有效磷含量高于只種植一茬廣藿香的土壤,其中的相關機制還有待研究。輪作的相關性分析表明,廣藿香植株的株高、葉綠素含量、葉片數均與根際土壤pH、有效磷、速效鉀含量呈不同程度的正相關,莖粗、葉面積與根際土壤pH、有機質、有效磷、水解性氮、速效鉀含量均呈不同程度的正相關,分枝數與有效磷、速效鉀呈正相關,廣藿香的百秋李醇含量與根際土壤pH、有機質、有效磷、水解性氮、速效鉀含量也均呈不同程度的正相關。

土壤微生物在土壤中發揮著重要作用,細菌能夠分解有機殘體,代謝產生一些物質供給植物更好的生長發育[26];真菌作為土壤中動植物殘體的分解者,參與土壤中物質轉化和能量流動[27];放線菌可降解細菌等難以分解的有機物,能夠改良、修復土壤[28]。研究表明,長期連作會促使耕種土壤中致病性真菌大量繁殖,抑制有益微生物生長,致使土壤由“細菌型”向“真菌型”轉變[29]。本研究結果表明,連作廣藿香根際土壤的真菌數量高于輪作組和對照組,這與前人的研究結果一致[30],而輪作組的真菌數量較對照組也有顯著增加,與宋帥等[31]認為輪作可以有效抑制真菌增加的研究結果相悖,但劉海嬌等[32]研究結果表明,蔥與三七輪作后可以增加土壤中的真菌豐度,導致病菌相對豐度降低,因此,廣東藥科大學中藥學院李明課題組也正在進行土壤微生物群落結構的研究。本研究結果表明,輪作組的廣藿香根際土壤細菌、放線菌數量較連作組、對照組均顯著增加,有助于豐富土壤微生物種群和改善土壤微環境,而連作組與對照組之間的廣藿香根際土壤細菌、放線菌數量無顯著差異,推測短期連作對廣藿香根際土壤微生物種群數量影響較小,這也與周界等[33]的研究結果一致。

土壤酶參與土壤中物質分解與循環的一系列生物化學反應,其活性可用來評價土壤肥力程度[34]。土壤過氧化物酶、多酚氧化酶主要參與土壤有機質的分解,且多酚氧化酶能反映土壤腐植化程度[35];土壤過氧化氫酶主要參與土壤物質和能量的循環,能反映土壤氧化過程強度[36];土壤脲酶可催化土壤有機質反應,是唯一可水解尿素的酰胺酶[37];土壤蔗糖酶可水解蔗糖成為植物所需的養分,能夠表征土壤碳循環[38]。本研究結果表明,輪作廣藿香根際S-POD、S-UE活性較連作組均顯著升高(P<0.05),S-POD、S-CAT、S-UE與廣藿香主要農藝性狀呈不同程度的正相關,S-POD、S-CAT、S-UE活性與廣藿香的百秋李醇含量也呈不同程度的正相關。輪作廣藿香S-SC、S-PPO活性均低于連作,這與前人的一些研究結果相悖[39],但劉敏等[40]在研究丹參時發現輪作也會降低土壤SC、PPO酶活性,王爽等[41]研究表明,植株根系在土壤中的殘留會導致土壤酶活性隨著連作年限延長呈先升高后降低的變化,根際土壤中各個酶可能形成一個互相協同作用的平衡體系。

4 結 論

本研究發現,廣藿香與薄荷輪作可以提高連作廣藿香主要農藝性狀指標和百秋李醇含量,改善根際土壤理化性質,增加根際土壤有益菌的數量和土壤酶活性,今后有望推廣應用。