太子參連作障礙的研究概況

林燕華 韓 靜 徐 蔚 胡 娟, 2*

1.福建省中醫(yī)藥研究院，福建 福州 350003；2.福建中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，福建 福州 350122

太子參連作障礙的研究概況

林燕華1韓 靜1徐 蔚1胡 娟1, 2*

1.福建省中醫(yī)藥研究院，福建 福州 350003；2.福建中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，福建 福州 350122

福建省是太子參的主要產(chǎn)區(qū)，但在其生產(chǎn)上存在嚴(yán)重的連作障礙問題，影響了太子參產(chǎn)業(yè)化和區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。筆者闡述了太子參連作障礙效應(yīng)，分析太子參連作障礙產(chǎn)生的原因，并在此基礎(chǔ)上探討太子參連作障礙的防治方法，旨在為太子參的種植生產(chǎn)提供理論指導(dǎo)。

太子參；連作障礙；防治方法

太子參(Pseudostellariaheterophylla)又名孩兒參、童子參，為石竹科孩兒參的干燥塊根，為傳統(tǒng)的滋補(bǔ)藥物，具有生津潤肺、益氣健脾之功效，臨床常用于脾虛體倦、氣陰不足、病后虛弱、食欲不振等癥。目前太子參在福建、江蘇、貴州等地均有種植，以福建產(chǎn)量最大，產(chǎn)銷量占全國的三分之二。道地產(chǎn)區(qū)寧德柘榮縣，太子參已成為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的主要經(jīng)濟(jì)收入來源。

太子參種植過程中存在著嚴(yán)重的連作障礙，如病蟲害加重、產(chǎn)量和品質(zhì)嚴(yán)重降低等，給當(dāng)?shù)厮庌r(nóng)造成了很大的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重影響了太子參產(chǎn)業(yè)化和區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此，揭示太子參連作障礙的發(fā)生機(jī)制，找出主要因素，提出防治措施是太子參規(guī)范化種植中亟待解決的難題。筆者結(jié)合福建柘榮太子參的種植情況，對太子參連作障礙的效應(yīng)和成因進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上探討了太子參連作障礙的防治途徑。

1 藥用植物連作障礙的含義

連作障礙(Successioncroppingobstacle)是指在同一塊地連續(xù)種植相同植物造成植物生長發(fā)育不良、病蟲害加劇、品質(zhì)和產(chǎn)量下降的現(xiàn)象[1]。由于現(xiàn)代種植業(yè)集約化、復(fù)種指數(shù)高及種類單一的發(fā)展趨勢，使得連作障礙現(xiàn)象普遍存在于藥用植物栽培中，特別是以根部入藥的植物表現(xiàn)尤為突出[2]。

2 太子參連作障礙的影響

2.1 危害太子參的生長發(fā)育，產(chǎn)量和品質(zhì)嚴(yán)重降低 連作危害太子參生長發(fā)育，隨著連作年限的延長，株高、莖分支數(shù)、結(jié)實(shí)種子數(shù)、根長、根系數(shù)量、總生物量呈下降趨勢，單個(gè)根重和產(chǎn)量明顯降低[3]。馮業(yè)強(qiáng)等[4]研究發(fā)現(xiàn)，太子參連作后植株生長發(fā)育不良，造成太子參產(chǎn)量顯著降低，連作2年比生地減產(chǎn)30%左右，連作3年以上比生地減產(chǎn)50%以上，且連作對太子參藥用品質(zhì)影響明顯，其中總皂苷含量極顯著下降。曾令杰等[5]研究發(fā)現(xiàn)，連作導(dǎo)致太子參產(chǎn)量極顯著下降，僅為稻參輪作的1/3，其人參皂苷Rbl、多糖含量分別僅為輪作太子參的44.33%、88.08%。

2.2 導(dǎo)致太子參病蟲害頻發(fā) 太子參喜溫和濕潤的環(huán)境生長，長期連作不但導(dǎo)致葉片致病性或衰老相關(guān)蛋白表達(dá)量上調(diào)，抗性相關(guān)蛋白表達(dá)紊亂[6]，而且使土壤中的病原菌數(shù)量增加，導(dǎo)致病蟲害加重和頻發(fā)。隨著太子參連作年限的延長，土壤中的微生物發(fā)生了明顯變化，如有報(bào)道[3]太子參連作1年，土壤中的放線菌、真菌、細(xì)菌含量分別是11.6%、28.0%、61.4%，連作12年后，則分別變?yōu)?.9%、65.5%、31.2%。連作還引起太子參根際尖孢鐮刀菌[7]、鐮刀菌[8]數(shù)量增加，從而導(dǎo)致太子參枯萎病、根腐病。因此，要減少栽培時(shí)的病原菌數(shù)量，提高植株的抗病性。

2.3 太子參栽培地土壤肥力退化，供肥性能衰退 太子參栽培地首次種植太子參，多數(shù)能獲得良好效果，但種植一季后土壤不同程度退化。由于藥農(nóng)施肥的盲目性和化學(xué)農(nóng)藥的超量施用，導(dǎo)致土壤生態(tài)系統(tǒng)破壞，土壤養(yǎng)分比例失調(diào)，土壤供肥性能衰退，生產(chǎn)障礙因素突出。有研究報(bào)道[3]，太子參連作使當(dāng)?shù)赝寥赖酿B(yǎng)分發(fā)生顯著變化，土壤中總氮、總磷含量增加，速效氮、速效磷、速效鉀含量降低，土壤pH值變化微小，有機(jī)質(zhì)變化差異較大；連作土壤微量元素(B、Fe、Mn、Zn、Cu)累積，而鉬(Mo)降低甚至缺失，造成不平衡狀態(tài)。

3 太子參連作障礙產(chǎn)生原因

目前，國內(nèi)研究認(rèn)為造成藥用植物連作障礙的原因主要有三個(gè)：一是土壤營養(yǎng)失衡；二是土壤微生態(tài)環(huán)境劣化；三是藥用植物的自毒作用。目前太子參連作障礙成因的研究結(jié)果與造成藥用植物連作障礙的成因相似。

3.1 土壤營養(yǎng)失衡 不同植物對礦質(zhì)營養(yǎng)元素的需求是有特定規(guī)律，且對某種微量元素也有特殊的需求。長期種植同一種植物，會(huì)造成土壤中的某一種或幾種營養(yǎng)元素缺失，進(jìn)而引發(fā)缺素癥，影響植株正常生長發(fā)育。太子參連作使得土壤中總氮、總磷含量增加，速效氮、速效磷、速效鉀含量下降，隨著連作年限增加，速效鉀含量減少幅度更大，導(dǎo)致太子參連作所需有效養(yǎng)分缺乏；此外，太子參連作使土壤中Cu、Zn、Mn、Fe、B等微量元素出現(xiàn)不同程度累積，而鉬(Mo)在連作5年后甚至出現(xiàn)缺失現(xiàn)象[3]。連作導(dǎo)致土壤養(yǎng)分非均衡的變化，直接影響著下一茬植株的正常生長發(fā)育。雖然，土壤營養(yǎng)失衡是太子參連作障礙的一個(gè)原因，但通過施肥、追肥等方式仍不能解決其連作問題。

3.2 土壤微生態(tài)環(huán)境的變化 對藥材生長而言，正常情況下土壤中有益微生物數(shù)量及種類遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過病原微生物。藥材和土壤(根際)微生物形成共生關(guān)系，且不同藥材根際微生物的種群結(jié)構(gòu)不同。若同一藥材長期連作，則會(huì)改變微生物種群分布，破壞原有藥材根際微生物生態(tài)平衡，使得病原菌的數(shù)量與種類增加，有益菌的數(shù)量與種類減少。太子參連作使土壤細(xì)菌數(shù)量減少，放線菌數(shù)量呈倒“U”型趨勢變化[3]。太子參連作2年對土壤微生物環(huán)境產(chǎn)生了顯著的影響，導(dǎo)致微生物生態(tài)平衡被破壞，根際微生態(tài)平衡失調(diào)，使土壤由細(xì)菌型向真菌型轉(zhuǎn)變[9]。可見連作使土壤中微生物發(fā)生變化，根系微生態(tài)失衡是藥用植物連作障礙的原因之一。

3.3 太子參的自毒作用 化感自毒作用(Allelopathicautotoxicity)是指植物在正常的生命活動(dòng)過程中，會(huì)向環(huán)境釋放一些影響其他植物生長的次生代謝物質(zhì)，這些次生代謝物質(zhì)在土壤中積累，對植物自身也具有毒害作用[10]。在化感自毒作用中涉及的物質(zhì)被稱為化感自毒物質(zhì)(Self-allelochemicals)[11]。

近年來的研究顯示，太子參具有化感自毒作用。太子參不同部位和連作土壤的水浸液對太子參種子萌發(fā)均有抑制作用[12-13]，隨著種植年限增加，太子參根際土壤中酚酸類物質(zhì)濃度隨之增加[14]?？梢?，酚酸類物質(zhì)可能與太子參自毒作用有關(guān)，連作導(dǎo)致自毒物質(zhì)在太子參根際土壤的積累，使土壤微環(huán)境遭受改變，在病原微生物代謝物、植株殘?bào)w腐解物及根系分泌物中自毒物質(zhì)的共同影響下，導(dǎo)致植株化感自毒作用，引起太子參的連作障礙。

4 防治太子參連作障礙的措施

4.1 采用輪作，減少病原菌發(fā)生 實(shí)行輪作，特別是選擇“他感作物”與農(nóng)作物輪作，是緩解連作障礙的有效方法。輪作即可以調(diào)節(jié)微生物群落結(jié)構(gòu)，又可以使病菌失去寄主或改變生活環(huán)境，因而減輕或消滅病蟲害，同時(shí)也可以改善土壤結(jié)構(gòu)，充分利用土壤養(yǎng)分。近年來，學(xué)者們對太子參—單季稻輪作、太子參—秋玉米輪作[15]都做了相關(guān)研究，并運(yùn)用于實(shí)踐，且取得了良好效果。尤其是水旱輪作模式有效地解決了太子參忌連作現(xiàn)象，促進(jìn)了太子參產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)，稻參輪作已成為參農(nóng)消減連作障礙的主要栽培措施。

4.2 合理施肥，培肥改土 通過施肥改良土壤。有機(jī)肥中含有豐富的生理活性物質(zhì)與養(yǎng)分，施用后土壤的理化性狀得以改善，使保水、保肥、透氣等功能增強(qiáng)。同時(shí)，有機(jī)肥分解過程中會(huì)使放線菌、細(xì)菌增殖，從而抑制病原菌繁殖。并且，要根據(jù)土壤的類型選擇施用糞肥種類，以補(bǔ)充微量元素，調(diào)整土壤pH值。實(shí)行測土配方施肥、平衡施肥；合理施用磷、氮、鉀大量元素肥料，增施微量元素肥料；科學(xué)使用有機(jī)肥和生物肥料。應(yīng)用“有機(jī)肥+微生物肥”是目前較為有效的方法。

4.3 消除植物自毒作用 土壤中存在的某些微生物對自毒物質(zhì)有分解的作用，因此，在生產(chǎn)上可以通過接種有益微生物來分解土壤中存在的自毒物質(zhì)，從而消除自毒物質(zhì)在根際的積累。如從草莓地中篩選出對羥基苯甲酸的降解菌B3512能降解草莓自毒物質(zhì)[16]。

5 展望

隨著太子參需求的不斷增加，栽培面積越來越大，栽培地的連作使太子參植株生長發(fā)育不良、產(chǎn)量下降、品質(zhì)變差，連作障礙已成為制約太子參產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重大問題。雖然目前已有了不少的研究成果，但由于太子參連作障礙是植物-土壤-微生物系統(tǒng)內(nèi)諸多因素相互綜合作用的結(jié)果，要明確其中最主要的因素還需進(jìn)一步研究。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和農(nóng)業(yè)栽培管理體系的不斷完善，太子參連作障礙問題將最終得以解決，從而有效利用土地，推動(dòng)太子參種植業(yè)健康發(fā)展。

[1]高群，孟憲志，于洪飛．連作障礙原因分析及防治途徑研究[J]．山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006，3：60-63．

[2]趙楊景．植物化感作用在藥用植物栽培中的重要性和應(yīng)用前景[J]．中草藥，2000，1(8)：1-4．

[3]夏品華，劉燕．太子參連作障礙效應(yīng)研究[J]．西北植物學(xué)報(bào)，2010，30(11)：2240-2246．

[4]馮業(yè)強(qiáng)，夏品華，龍建，等．連作年限對太子參產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J]．貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38(10)：61-63．

[5]曾令杰，林茂茲，李振方，等．連作對太子參光合作用及藥用品質(zhì)的影響[J]．作物學(xué)報(bào)，2012，38(8)：1522-1528．

[6]林茂茲，張志興．太子參連作障礙蛋白差異表達(dá)分析[J]．草業(yè)學(xué)報(bào)，2010，12(6)：197-207．

[7]林茂茲，黃少華，陳巧巧，等．太子參連作障礙及其根際土壤尖孢鐮刀菌數(shù)量變化[J]．云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，27(5)：716-721．

[8]桑維鈞，熊繼文，宋寶安，等．貴州太子參主要真菌痛害的調(diào)查與防治[J]．安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006，34(14)：3314-3318．

[9]林茂茲，王海斌，林輝鋒．太子參連作對根際土壤微生物的影響[J]．生態(tài)學(xué)雜志，2012，31(1)：106-111．

[10]孫浩，黃璐明，黃璐琦，等．基于生態(tài)位理論的藥用植物化感作用與連作障礙的探討[J]．中國中藥雜志，2008，33(17) ： 2179-2200．

[11]張重義，牛苗苗，陳婷．藥用植物化感自毒作用研究對栽培技術(shù)創(chuàng)新的啟示[J]．中國現(xiàn)代中藥，2011，1(13)：4-7．

[12]夏品華，劉燕．太子參不同部位及根際土壤水浸液對種子萌發(fā)的影響[J]．種子，2011，6(30)：26-28．

[13]任永權(quán)，楊芩，徐元江，等．太子參水浸液對其種子萌發(fā)的和幼苗生長的影響[J]．北方園藝，2012，6：172-174．

[14]皇甫晶晶．不同輪作模式消減太子參連作障礙的機(jī)制研究[D]．福州:福建農(nóng)林大學(xué)，2012．

[15]林長征，李以訓(xùn)．太子參—單季稻種植模式初探[J]．福建農(nóng)業(yè)科技，2000：118-119．

[16]解靈軍，尹寶重，高峰，等．草莓根系自毒物質(zhì)降解茵的篩選及降解效果研究[J]．河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，32(4)：76-87

The Research Progress on Continuous Cropping Obstacles of Pseudostellaria heterophylla

LIN Yan hua1HAN Jing1XU Wei1HU Juan1,2*

1.Fujian Academy of Traditional Chinese Medicine，F(xiàn)uzhou,350003，China; 2.The College of Pharmacy,FuJian University of Traditional Chinese Medicine，F(xiàn)uzhou,350108，China

Fujian Province is the main cropping region of Pseudostellaria heterophylla in China.However，it is severely inhibited by sequential cropping obstacles，which strongly influence on the development of P.Heterophylla and regional economic.This paper describes the obstacle effect of continuous cropping of P.Heterophylla and analyses the reasons that produced this phenomenon.Based on the analysis,the control methods of sequential cropping obstacle are recommended,thus providing a guidance for planting P.Heterophylla.

Pseudostellariaheterophylla;continuous cropping obstacle;control methods

福建省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(2015J01321)，福建省屬公益類科研院所基本科研專項(xiàng)資助項(xiàng)目(2014R1035-9)。

林燕華(1987-)，女，碩士，研究實(shí)習(xí)員，研究方向：藥用植物栽培。

胡娟，E-mail：huj@fjtcm.edu.cn。

R282.2

A

1007-8517(2015)18-0150-02

2015.07.05)