土壤因子對(duì)懷山藥品質(zhì)影響的研究進(jìn)展

于佳月

[摘要]通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，綜述了土壤環(huán)境對(duì)懷山藥品質(zhì)影響的相關(guān)研究進(jìn)展，從土壤的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、生物活性等方面敘述了土壤因子對(duì)于懷山藥生長(zhǎng)、品質(zhì)、產(chǎn)量的影響，并提出了對(duì)今后研究的建議和展望。通過(guò)綜述得出結(jié)論：土壤質(zhì)地結(jié)構(gòu)直接影響懷山藥品質(zhì)，土壤水分會(huì)對(duì)懷山藥生長(zhǎng)發(fā)育和品質(zhì)造成影響，土壤微量元素對(duì)于懷山藥品質(zhì)影響較小，土壤生物活性與懷山藥品質(zhì)之間的關(guān)系研究尚未深入。今后研究重點(diǎn)可放在對(duì)生態(tài)因子與懷山藥品質(zhì)之間的關(guān)系進(jìn)行定量研究，盡早建立完整的懷山藥理論體系模型，為精細(xì)規(guī)劃種植區(qū)、進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等提供科學(xué)依據(jù)。

[關(guān)鍵詞]懷山藥;土壤因子;懷山藥生長(zhǎng);懷山藥品質(zhì)

[中圖分類號(hào)]S567.239[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

山藥指薯蕷科植物薯蕷Dioscotea opposita Thunb的多年生纏繞草質(zhì)藤本，藥用部位為根莖，是我國(guó)的傳統(tǒng)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(nèi)）所產(chǎn)山藥品質(zhì)最佳，道地性最高。懷山藥品質(zhì)上乘，在國(guó)內(nèi)外醫(yī)學(xué)界廣受好評(píng)，備受推崇?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)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(bǔ)脾養(yǎng)胃，生津益肺，具有抗腫瘤、降血脂、降血糖等藥理作用。前人對(duì)懷山藥的研究多集中在栽培技術(shù)、成分提取、藥理作用等方面，在生態(tài)因子對(duì)其品質(zhì)影響方面的研究比較少。隨著人們對(duì)養(yǎng)生保健的逐漸重視，懷山藥的市場(chǎng)需求量也逐漸增大，但由于懷山藥的農(nóng)業(yè)地域性較強(qiáng)，對(duì)氣候和土壤等生態(tài)環(huán)境有獨(dú)特的要求，因此盲目引種將會(huì)導(dǎo)致懷山藥品質(zhì)下降，藥效不佳，如何建立積極的自動(dòng)化監(jiān)管網(wǎng)絡(luò)，擴(kuò)大其種植規(guī)模，建立系統(tǒng)的數(shù)據(jù)資料庫(kù)成為懷山藥發(fā)展的核心問(wèn)題。本文對(duì)土壤因子與懷山藥的生長(zhǎng)發(fā)育、藥效品質(zhì)的關(guān)系進(jìn)行了綜述，并對(duì)其今后的研究進(jìn)行了展望。

1 土壤物理性質(zhì)對(duì)懷山藥品質(zhì)的影響

對(duì)懷山藥生長(zhǎng)發(fā)育研究較多的土壤物理屬性包括土壤質(zhì)地結(jié)構(gòu)、孔性、含水量等，土壤物理性質(zhì)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(jù)之一。

1.1 土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)對(duì)懷山藥品質(zhì)的影響

懷山藥主要產(chǎn)自河南省焦作市溫縣、武陟縣及其周邊等地區(qū)，根據(jù)周小果對(duì)懷山藥生長(zhǎng)土壤的的研究，懷山藥栽植區(qū)主要土屬為壤質(zhì)褐土化潮土，其中4個(gè)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(jié)構(gòu)，適合長(zhǎng)期耕作活動(dòng)但不保水、易干旱，導(dǎo)致懷山藥品質(zhì)不佳、產(chǎn)量低。小兩合土砂粘比例適宜，耕作層主要為輕壤質(zhì)地，有塊狀結(jié)構(gòu)，通透性好且易耕種，所產(chǎn)懷山藥個(gè)大條長(zhǎng)但藥效低。褐土化兩合土表面質(zhì)地為中壤，有團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，排水條件良好，所產(chǎn)懷山藥個(gè)大且藥效好。淤土粘重，不適宜栽植懷山藥。吳克寧等認(rèn)為通體中壤的兩合土，孔隙疏松，砂粘比例適中，所產(chǎn)懷山藥品質(zhì)優(yōu)良。小兩合和底砂兩合土在表層以及60cm處的砂土層會(huì)導(dǎo)致水肥流失。淤土不耐耕作，土壤表層經(jīng)常板結(jié)，山藥根系不易下扎，造成根系畸形。胡斌等人通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析得出適合懷山藥生長(zhǎng)的土壤的物理粘粒含量應(yīng)該適中，粘度處于14.3%～36.9%最好，土壤應(yīng)以團(tuán)粒結(jié)構(gòu)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(rèn)為應(yīng)在土壤深厚、水肥保持能力強(qiáng)、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(guò)于粘重不利于懷山藥大規(guī)模種植。

1.2 土壤水分狀況對(duì)懷山藥品質(zhì)的影響

土壤水分可通過(guò)影響土壤通氣性、細(xì)胞膨壓、植物的光合性能和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸以及分配等過(guò)程直接或間接地影響著植物根系的生長(zhǎng)發(fā)育。土壤水分長(zhǎng)期過(guò)少會(huì)影響懷山藥的生長(zhǎng)，使幼苗難以長(zhǎng)出，土壤水分長(zhǎng)期過(guò)多會(huì)導(dǎo)致山藥根系腐爛。根據(jù)馬瑩對(duì)溫縣懷山藥土壤理化性質(zhì)分析的實(shí)驗(yàn)研究，懷山藥種植區(qū)的平均含水量為14.33%。而根據(jù)張新剛等人進(jìn)行的大量實(shí)驗(yàn)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(guò)25%就會(huì)引起根系腐爛。胡斌等人通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析則認(rèn)為土壤含水量為20%為宜。

2 土壤化學(xué)特性對(duì)懷山藥品質(zhì)的影響

2.1 土壤養(yǎng)分對(duì)懷山藥品質(zhì)的影響

當(dāng)中藥材生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)元素缺乏或不足時(shí)，會(huì)通過(guò)影響植物的根系營(yíng)養(yǎng)及生理代謝活動(dòng)的進(jìn)行從而影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育和藥效品質(zhì)。人工栽植時(shí)施用微量或大量元素肥料可促進(jìn)中藥材生長(zhǎng)，提高藥物中某種成分的含量，進(jìn)而增強(qiáng)藥材品質(zhì)。根據(jù)吳克寧等人的研究，懷山藥產(chǎn)區(qū)土壤中Ca、Mg含量豐富，速效P、速效K含量較高，但整體來(lái)看懷山藥產(chǎn)區(qū)土壤肥力較低，其道地性是由綜合因素決定的。根據(jù)胡斌等人的實(shí)驗(yàn)，懷山藥產(chǎn)區(qū)土壤耕層的元素特點(diǎn)是有效鉀和有效磷含量較豐、有機(jī)質(zhì)和有效氮含量較少，懷山藥的根塊膨大期時(shí)對(duì)磷鉀元素需求量最大，因此在種植時(shí)要適宜施肥以及時(shí)補(bǔ)充所需元素。據(jù)報(bào)道，懷山藥產(chǎn)區(qū)土壤表面Zn、Pb元素的含量豐富，重金屬污染主要來(lái)源為Cu、Zn，雖未超過(guò)我國(guó)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，土壤未受到嚴(yán)重污染，但應(yīng)引起重視。金屬元素Cu、Zn在懷山藥中的含量分別占國(guó)家糧食限量標(biāo)準(zhǔn)的83.6%和86.6%，富集程度大，已接近標(biāo)準(zhǔn)限定值。周小果通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)由于氮元素和錳元素參與了光合作用中水的光解反應(yīng)，因此懷山藥水分與土壤中的氮元素、有效錳的含量呈負(fù)相關(guān)，鈣元素能降低原生質(zhì)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(guān)，懷山藥多糖含量與土壤中有效硼、有效銅的含量呈正相關(guān)，可能是由于有效硼能促進(jìn)糖類向根部轉(zhuǎn)移，而蛋白質(zhì)含量與土壤中鈷元素的含量呈正相關(guān)，可能是因?yàn)殁捲嘏c某種蛋白質(zhì)的生物合成有關(guān)。

2.2 土壤酸堿度情況對(duì)懷山藥品質(zhì)的影響

土壤酸堿度為各種化學(xué)反應(yīng)提供合適的環(huán)境條件，對(duì)土壤肥力、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化運(yùn)輸都有重要影響。適宜的PH值有利于藥材對(duì)土壤中離子的吸收，為懷山藥生長(zhǎng)發(fā)育提供充分的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)，提高土壤養(yǎng)分的利用率。懷山藥產(chǎn)區(qū)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(duì)懷山藥品質(zhì)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(zhì)代謝活動(dòng)的強(qiáng)度，也是對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)是否發(fā)育成熟和系統(tǒng)資源可否高效持續(xù)利用的一種反映指標(biāo)。在藥用植物的生長(zhǎng)過(guò)程中，一些次生代謝產(chǎn)物（如黃酮、萜類、酚酸類等）很容易從植物根部進(jìn)入土壤，從而使根際土壤的理化性質(zhì)改變，導(dǎo)致根際微生態(tài)環(huán)境變化。根據(jù)喬卿梅等人的研究結(jié)果，根際土壤中真菌、細(xì)菌、放線菌的數(shù)量隨著懷山藥的生長(zhǎng)明顯增加，其中真菌數(shù)量增長(zhǎng)速度最快，而細(xì)菌數(shù)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(zhì)含量與微生物的數(shù)量呈顯著正相關(guān)，表明微生物可減少酚酸物質(zhì)對(duì)懷山藥生長(zhǎng)的抑制。馬瑩通過(guò)研究認(rèn)為，隨著山藥連作年限的增加，土壤中微生物種類和數(shù)量發(fā)生顯著變化，細(xì)菌所占比例明顯上升，且可培養(yǎng)的微生物總量逐漸增加。土壤中過(guò)氧化氫酶、蔗糖酶、蛋白酶和多酚氧化酶等的酶活性對(duì)土壤肥力水平評(píng)價(jià)有重要意義，根據(jù)喬卿梅等人的研究，過(guò)氧化氫酶、多酚氧化酶、蛋白酶的活性隨著懷山藥生長(zhǎng)期的延長(zhǎng)呈上升趨勢(shì)，蔗糖酶、磷酸酶、脲酶活性則呈明顯下降。也有報(bào)道稱，在種植懷山藥后土壤中脲酶和過(guò)氧化氫酶得活性會(huì)顯著下降，脲酶活性和細(xì)菌數(shù)量有極顯著的相關(guān)性，脲酶、過(guò)氧化氫酶活性與放線菌數(shù)量的相關(guān)性較弱。

4 土壤肥料對(duì)懷山藥品質(zhì)的影響

土壤肥力土壤生物、化學(xué)、物理等屬性的整體綜合反應(yīng)，是研究植物群落時(shí)需注意的重要環(huán)境因子。土壤肥力直接影響植物群落的生長(zhǎng)發(fā)育狀態(tài)，在土壤局部環(huán)境中改變其根系的生長(zhǎng)，影響著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)、分布和效益等。合理施肥有利于提高土壤肥力，對(duì)改善土壤生態(tài)微環(huán)境和提高作物產(chǎn)量、品質(zhì)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(jīng)過(guò)選育的微生物肥料有利于改良根際土壤結(jié)構(gòu)、抑制有害菌群的繁殖以及調(diào)節(jié)作物生長(zhǎng)發(fā)育等。呂愛(ài)英等人進(jìn)行懷山藥田間試驗(yàn)，以常規(guī)施肥作為對(duì)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(shí)驗(yàn)組進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明除N11N17外，其它5種供試微生物肥料均可使懷山藥達(dá)到良好的增產(chǎn)效果，且可以大大降低其他化肥的使用量。馬田田對(duì)山藥實(shí)驗(yàn)組施用BIO生物有機(jī)肥后，發(fā)現(xiàn)山藥根莖腐病病斑長(zhǎng)度減少、塊莖的長(zhǎng)度和鮮重增加、土壤與山藥根際的放線菌的數(shù)量增加而細(xì)菌數(shù)量下降，表明生物有機(jī)肥料對(duì)降低山藥根莖腐病發(fā)病率、抑制土壤根際有害微生物生長(zhǎng)、提高土壤肥力等方面有重要作用。劉永錄等通過(guò)分子微生態(tài)方法得出ZZMZ土壤修復(fù)微生物菌劑可對(duì)懷山藥根際的土壤起到修復(fù)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(hào)）為材料，連續(xù)三年研究無(wú)機(jī)肥料對(duì)懷山藥產(chǎn)量影響，研究表明氮肥有利于山藥總產(chǎn)量的提高，鉀肥有助于山藥商品產(chǎn)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(shí)，山藥產(chǎn)量質(zhì)量最高且投資成本最少。根據(jù)吳小玲的研究，發(fā)現(xiàn)氮肥對(duì)山藥的影響大于鉀肥，而磷肥最小。

5 存在問(wèn)題及展望

目前國(guó)內(nèi)對(duì)懷山藥的研究局限于栽培技術(shù)、藥理作用、臨床引用等方面，而在氣候、土壤等生態(tài)因子與懷山藥品質(zhì)的關(guān)系上雖有定性研究，但缺少定量分析以及連續(xù)的理論模型，尚未建立起完整的豫產(chǎn)道地藥材理論體系。明確生態(tài)因子與懷山藥品質(zhì)之間的定量關(guān)系，掌握懷山藥生長(zhǎng)發(fā)育情況隨生態(tài)要素變化的規(guī)律是目前懷山藥理論研究的關(guān)鍵重點(diǎn)，為合理引種、擴(kuò)大養(yǎng)殖、科學(xué)生產(chǎn)、規(guī)劃懷山藥栽種區(qū)提供理論指導(dǎo)和依據(jù)。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)許多學(xué)者都對(duì)土壤因子與懷山藥品質(zhì)之間關(guān)系進(jìn)行了研究，但對(duì)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(huì)為突破懷山藥連作障礙和病蟲(chóng)害帶來(lái)新的思路，因此利用現(xiàn)代微生物技術(shù)、生物化學(xué)技術(shù)、分子生態(tài)學(xué)技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)調(diào)查土壤微生物的數(shù)量和結(jié)構(gòu)、研究土壤有益微生物的作用、調(diào)控并明確土壤酶活性變化的規(guī)律，是深入研究土壤與懷山藥品質(zhì)關(guān)系的關(guān)鍵問(wèn)題。

根據(jù)近年來(lái)我國(guó)學(xué)者的研究，施用微生物有機(jī)肥料有利于植物群落根際土壤微環(huán)境的改善、改變種植區(qū)土壤結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)發(fā)育、抑制有害微生物群的生長(zhǎng)，一定程度上可緩解山藥的連作障礙，在減少山藥銹病的發(fā)病機(jī)率方面也可作為一種重要的生物防治措施。因此，加強(qiáng)對(duì)于適合懷山藥施用的微生物有機(jī)肥料的研究可作為懷山藥增產(chǎn)的一個(gè)研究重點(diǎn)。

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