廣佛手不同套種模式下根際土壤理化性質(zhì)及有效態(tài)元素的變化

李克杰 羅碧 唐曉敏 周良云 楊全 潘利明

摘 ?要??研究3種套種模式（分別套種廣藿香、金錢草和穿心蓮）對廣佛手根際土壤理化性質(zhì)和有效態(tài)元素的影響。結(jié)果表明，廣佛手與廣金錢草套種土壤pH最低（pH?6.1），廣佛手單作土壤pH最高（pH?6.4）;與廣佛手單作相比，3種套種模式下土壤有機質(zhì)含量和土壤堿解氮含量有所下降，其中與廣金錢草套種下降最為顯著，廣藿香套種組土壤堿解氮與廣佛手單作組無顯著差異;穿心蓮套種組比廣佛手單作組土壤有效磷、速效鉀含量分別提高了8.07%和3.41%，說明套種穿心蓮后土壤有效磷、速效鉀含量明顯增加;廣藿香套種組根際土壤交換性鈣、鎂，有效銅的含量降低，有效鋅、鐵、錳、硼的含量增加;廣金錢草套種組根際土壤的交換性鈣、鎂，有效銅、鋅、鐵的含量降低，有效錳、硼的含量增加;穿心蓮套種組根際土壤交換性鈣、鎂、有效銅、錳的含量降低，有效鋅、鐵、硼的含量增加;PCA分析結(jié)果表明堿解氮，速效鉀，有效磷、銅、鋅、鐵是影響廣佛手生長的特征因素;同時不同套種模式提高了整體經(jīng)濟(jì)效益。不同套種模式顯著影響了廣佛手根際土壤理化性質(zhì)和有效態(tài)微量元素的含量，為廣佛手套種模式的應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞 ?廣佛手;根際土壤;套種;理化性質(zhì);元素中圖分類號??S666.9??????文獻(xiàn)標(biāo)識碼??A

Changes of Physicochemical Properties and Available Elements in Rhizosphere Soil under Different Intercropping Patterns of Citrus medica?L. var. sarcodactylis?Swingle

LI Kejie， LUO Bi， TANG Xiaomin， ZHOU Liangyun， YANG Quan， PAN Liming^*

School of Traditional Chinese Medicine / Key Laboratory of State Administration of Traditional Chinese Medicine for Production & Development of Cantonese Medicinal Materials / Comprehensive Experimental Station of Guangzhou， Chinese Materia Medica， China Agriculture Research System / Guangdong Provincial Research Center on Good Agricultural Practice & Comprehensive Agricultural Development Engineering Technology of Cantonese Medicinal Materials， Guangdong Pharmaceutical University， Guangzhou，?Guangdong?510006，?China

Abstract ?Three interplanting patterns with?Pogostemon cablin（Blanco） Benth，Desmodium styracifolium（Osb.）?Merr. andAndrographis paniculata（Burm. f.） Nees were arranged?to explore the effects of intercropping patterns on the physical and chemical properties and available elements of the rhizosphere soil ofCitrus medicaL. var.sarcodactylis Swingle. The results showed that interplanting changed soil pH value which ranged from?6.1 （C.?medicaL. var.sarcodactylisSwingle only） to 6.4 （withP.?cablin（Blanco） Benth）. Compared with theC.?medicaL. var. sarcodactylisSwingle group， the soil organic matter content and soil alkaline hydrolysis content decreased under the three intercropping patterns， and the most declining was theD.?styracifolium （Osb.） Merr.group， theP.?cablin （Blanco） Benth group had?no significant difference withC.?medica L. var.sarcodactylisSwingle group in soil alkaline nitrogen content. The content of available phosphorus and available potassium in the soil ofA.?paniculata （Burm. f.） Nees group increased by 8.07% and 3.41%， respectively， indicating that the content of available phosphorus and available potassium in the soil after interplanting withA.?paniculataincreased significantly. Compared with theC.?medicaL. var.sarcodactylisSwingle group， the content of exchangeable calcium， magnesium and available copper in the rhizosphere soil ofP.?cablin（Blanco） Benth decreased， and the content of available zinc， iron， manganese and boron increased; the exchangeable calcium and magnesium in the rhizosphere soil ofD.?styracifolium（Osb.） Merr.group， the content of available copper， zinc and iron decreased， and the content of available manganese and boron increased. The content of exchangeable calcium， magnesium， available copper and manganese in soil rhizosphere ofA.?paniculata （Burm. f.） Nees group decreased， and the content of available zinc， iron and boron increased. PCA analysis results showed that alkaline nitrogen， available potassium， available phosphorus， copper， zinc and iron were the characteristic factors affecting the growth of?C. medica L. var.sarcodactylisSwingle.?At the same time， different intercropping models improved?overall economic efficiency. Different intercropping patterns significantly affected the soil physical and chemical properties and trace elements in the rhizosphere of?C. medica L. var.sarcodactylis Swingle.

Keywords ?Citrus medicaL. var.sarcodactylis Swingle; rhizosphere soil; interplanting;?physical and chemical properties; elements

DOI10.3969/j.issn.1000-2561.2019.09.027

佛手（Citrus medicaL. var.sarcodactylisSwingle）為蕓香科柑橘屬常綠小喬木，具有疏肝理氣、和胃止痛、燥濕化痰^[1]的功效，研究表明其可用于緩解胃痛、胸脅痛和嘔吐等消化系統(tǒng)癥狀和治療肝炎^[2]。佛手因其具有理氣作用而被核準(zhǔn)列入抗腫瘤中藥^[3]。佛手因產(chǎn)地不同名稱也有差異，產(chǎn)于廣東和廣西的佛手稱為“廣佛手”，產(chǎn)于福建稱“閔佛手”，產(chǎn)于浙江金華稱“金佛手”，產(chǎn)于四川等地稱“川佛手”^[2]。廣佛手在廣東各地栽種，具有生長快、果型大、產(chǎn)量高的特點，且肇慶佛手又被視為道地藥材。佛手屬于藥食兩用的藥材，果實中含有橙皮苷^[4]等黃酮類成分，具有維持滲透壓、增強毛細(xì)血管韌性、縮短出血時間、降低膽固醇等作用^[5-7];除藥用外，可被加工成佛手糖、果脯蜜餞、佛手酒、解酒茶、戒煙糖等保健食品，其提取物還可被開發(fā)為洗護(hù)產(chǎn)品^[2]。

土壤的理化性質(zhì)以及土壤中所含的各種化學(xué)元素種類和比例對藥用植物的生長發(fā)育及藥用活性成分的形成和積累都有一定作用^[8]。根際土壤有效態(tài)元素是植物生長需求的主要來源^[9-11]，通過改良種植模式，可以改善土壤肥力，并產(chǎn)生積極的效應(yīng)^[12-13]。近年來關(guān)于柑橘屬植物土壤有效態(tài)元素方面的研究大多數(shù)集中在單個元素指標(biāo)的分析及地區(qū)變異方面^[14-16]，對理化性質(zhì)綜合評價研究較少。廣佛手作為我國傳統(tǒng)名貴南藥，在扦插后1～2年內(nèi)通常不能掛果，為實現(xiàn)對土地資源的合理利用，降低田間管理成本，會套種嶺南道地藥材廣藿香、廣金錢草、穿心蓮。廣藿香和穿心蓮都有化感作用，研究表明這些化感物質(zhì)可以抑制雜草萌發(fā)^[17-18]、促進(jìn)植物過氧化物酶和膜脂過氧化產(chǎn)物的活性、增強植物的抗逆性^[19];廣金錢草匍匐生長，可抑制雜草，減輕病害。本研究主要針對套種該3種藥材對廣佛手根際土壤理化性質(zhì)和有效態(tài)元素以及產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)效益的影響進(jìn)行探討，篩選出較好的種植模式，以期為廣佛手套種其他藥材的選擇提供參考和理論依據(jù)。

1 ?材料與方法

1.1研究區(qū)概況

研究區(qū)位于廣東省羅定市蘋塘鎮(zhèn)桐油村廣佛手種植基地（北緯22°46′，東經(jīng)111°45′），處于廣佛手的道地產(chǎn)區(qū)中。該地為亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫22.1?℃，年均降水量1250 mm，年平均相對濕度80.5%，無霜期345 d，屬喀斯特地貌、石灰?guī)r地區(qū)。

1.2材料

2018年1月，在廣東省云浮市南嶺藥業(yè)種植基地內(nèi)布置試驗田，試驗田有長期種植水稻的歷史，按照標(biāo)準(zhǔn)3 m×3 m種植一年生廣佛手（經(jīng)廣東藥科大學(xué)楊全教授鑒定）扦插種苗，種植前施農(nóng)家肥500 kg/667 m²。2018年5月選擇土壤質(zhì)地相似的4個地塊，分別套種唇形科植物廣藿香[Pogostemon cablin （Blanco） Benth]、豆科植物廣金錢草[Desmodium styracifolium （Osb.）?Merr.]、爵床科植物穿心蓮[Andrographis paniculata （Burm. f.） Nees]，廣藿香小區(qū)廣藿香的株行距為50 cm×50 cm，廣金錢草小區(qū)廣金錢草的株行距為50?cm×50?cm，穿心蓮小區(qū)株行距為20?cm×50 cm，同時設(shè)計廣佛手單作小區(qū)，用做陽性對照。

1.3方法

1.3.1??取樣方案設(shè)計??種植前采用五點取樣法采集研究區(qū)未種植廣佛手前的土壤（0～20 cm）進(jìn)行檢測，于2018年9月廣金錢草、穿心蓮采收前使用五點取樣法采集各小區(qū)廣佛手根際土壤，采用“抖根法”^[20]，將根部松散的土壤甩掉，收集根部殘余的土壤，除去雜質(zhì)，將采集土壤混勻，采用四分法取土樣約600 g，編號后帶回實驗室，風(fēng)干，磨細(xì)，過2 mm篩后進(jìn)行檢測，每個點3次重復(fù)。

1.3.2 ?土壤性質(zhì)測定 ?對未種植前土壤（CK）、廣佛手單作組（FF）、廣佛手-廣藿香套種組（FH）、廣佛手-廣金錢草套種組（FJ）、廣佛手-穿心蓮套種組（FC）中廣佛手根際土壤的理化性質(zhì)和有效態(tài)元素進(jìn)行測定。土壤pH測定采用電位法^[21];土壤有機質(zhì)含量采用重鉻酸鉀氧化-容量法^[22];堿解氮采用堿解擴散法^[22];有效磷采用鹽酸-氟化銨提取-鉬銻抗比色法^[22];速效鉀采用乙酸銨提取-火焰原子吸收分光光度法^[22];交換性鈣、交換性鎂采用乙酸銨提取-火焰原子吸收分光光度法^[22];有效銅、鋅、鐵、錳采用DTPA提取-火焰原子吸收分光光度法^[22]，有效硼采用沸水提取-姜黃素比色法^[22]。

1.4數(shù)據(jù)處理

使用Excel 2013軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理;使用SPSS軟件進(jìn)行方差分析、Duncan新復(fù)極差法多重比較;使用Canoco 5.0的PCA主成分分析作圖分析土壤理化性質(zhì)與土壤微量元素的相關(guān)性。

2??結(jié)果與分析

2.1不同套種模式下廣佛手根際土壤理化性質(zhì)分析

不同套種模式下廣佛手根際土壤理化性質(zhì)的分析結(jié)果見圖1，研究區(qū)的土壤pH范圍在6.1～6.4，且與CK組相比FF組pH升高，可能是由于前期施用農(nóng)家肥后改良了土壤酸堿度。不同套種模式間存在顯著性差異，F(xiàn)H組最低，F(xiàn)F組最高，說明套種3種植物后廣佛手根際土壤pH降低，可能與3種套種植物根際分泌的酚酸類成分含量不同有關(guān)^[17-18]。

由圖1B、圖1C可知，F(xiàn)F組有機質(zhì)、堿解氮的含量較CK組顯著降低，可能由于廣佛手的營養(yǎng)生長消耗了較多的土壤養(yǎng)分;在各種植小區(qū)內(nèi)廣佛手根際土壤的有機質(zhì)、堿解氮均比FF組低，其中FJ組最低，F(xiàn)H組土壤堿解氮與FF組無顯著差異。圖1D、圖1E表明FF組根際土壤有效磷、速效鉀的含量較CK組明顯降低可能與種植廣佛手后營養(yǎng)消耗有關(guān)，同時FC組土壤有效磷、速效鉀的含量比FF組分別提高了8.07%和3.41%，說明套種穿心蓮后土壤有效磷、速效鉀含量顯著增加。

綜上所述，在3種不同套種模式下，廣佛手根際土壤有機質(zhì)、堿解氮的含量均降低，F(xiàn)H組、FJ組有效磷、速效鉀含量與FF組相比顯著降低，而FC組有效磷、速效鉀較FF組均顯著增加，說明與穿心蓮套種后可以有效地提高廣佛手根際土壤中有效磷、速效鉀的含量。

2.2不同套種模式下廣佛手根際土壤有效態(tài)元素分析

不同套種模式下土壤有效態(tài)元素分析結(jié)果如圖2所示。由圖2A可見CK組與FF組土壤交換性鈣的含量無顯著性差異，而FH、FJ、FC組交換性鈣含量均較FF組低，大小順序為FC>FH>FJ，其中FJ組與FF組相比下降了14.35%，說明3種套種模式下土壤交換性鈣含量均降低，套種穿心蓮組下降幅度最小。

圖2B中顯示交換性鎂含量大小順序為FF>?CK>FH>FC>FJ，F(xiàn)F組交換性鎂的含量比CK中的含量增多了2.41%，F(xiàn)H、FC、FJ組較FF組分別低4.56%、13.43%、22.93%，說明套種廣藿香、廣金錢草和穿心蓮后土壤交換性鎂含量較廣佛手單作低，套種廣藿香組下降幅度最小。

圖2C展示了不同種植模式下廣佛手根際土壤中有效銅的含量，大小順序為CK>FF>FC>?FH>FJ，F(xiàn)C組與FF組有效銅含量無顯著差異，F(xiàn)C、FH、FJ組較FF組分別低0.46%、0.69%、22.3%，說明3種套種模式下土壤有效銅的含量均有所降低，其中套種穿心蓮組下降幅度最小。

不同套種模式下廣佛手根際土壤中有效鋅含量如圖2D所示，大小順序為CK>FH>FC>FF>FJ，F(xiàn)H組、FC組比FF組分別高20.31%、1.56%，F(xiàn)J組比FF組低12.5%，說明套種廣藿香、穿心蓮后有效鋅的含量增加，套種廣金錢草后有效鋅含量降低。

圖2E中顯示有效鐵含量大小順序為CK>?FH>FC>FF>FJ，F(xiàn)H組、FC組有效鐵含量比FF組分別高17.91%、6.46%，F(xiàn)J組比FF組低15.86%，說明套種廣藿香、穿心蓮后有效鐵含量增加，套種廣金錢草后有效鐵含量降低。

如圖2F所示有效錳含量大小順序為FH>FJ>?FF>FC>CK，F(xiàn)J組與FF組有效錳含量無顯著性差異，F(xiàn)F組有效錳含量比CK組高87.67%，F(xiàn)H組有效錳含量最高，說明套種廣藿香和廣金錢草顯著增加了土壤有效錳的含量，套種穿心蓮后廣佛手根際土壤有效猛含量降低。

圖2G表明有效硼含量大小順序為CK>FH>?FC>FJ>FF，F(xiàn)J組與FF組有效硼的含量無顯著性差異，F(xiàn)H組、FC組有效硼含量比FF組分別高26.67%、20.00%，說明3種套種模式均提高了有效硼含量，套種廣藿香、穿心蓮后有效硼含量增加最多。

綜合分析結(jié)果，套種廣藿香后廣佛手根際土壤的交換性鈣、鎂、有效銅的含量降低，有效鋅、鐵、錳、硼的含量增加;套種穿心蓮后廣佛手根際土壤的交換性鈣、鎂、有效銅、錳的含量降低，有效鋅、鐵、硼的含量增加;套種廣金錢草后廣佛手根際土壤的交換性鈣、鎂，有效銅、鋅、鐵的含量降低，有效錳、硼的含量增加。3種套種模式顯著影響了廣佛手根際土壤的有效態(tài)元素結(jié)構(gòu)。

2.3不同套種模式下廣佛手根際土壤有效態(tài)元素與土壤基本理化性質(zhì)的PCA分析

主成分分析技術(shù)廣泛應(yīng)用于土壤中的有效態(tài)元素與理化性質(zhì)分析^[23]。使用PCA分析不同套種模式下廣佛手根際土壤中有效態(tài)元素與土壤理化性質(zhì)的關(guān)系，結(jié)果如表1和圖3所示。表1顯示前2個主成分方差的累計貢獻(xiàn)。前2個主成分（特征值>1的前2個主成分）可以解釋原始數(shù)據(jù)中總變異的88.805%，PC1、PC2分別占總方差的72.847%和15.958%，前2個主成分表明有機質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀、有效銅、有效鋅、有效鐵的貢獻(xiàn)率最高，因此被認(rèn)為是影響不同套種模式下廣佛手生長的特征元素。研究表明土壤有機質(zhì)是影響微量元素有效性和植物生長的重要因素^[24]，同時氮、磷、鉀是植物生長所需要的大量元素^[9]，因此在廣佛手生長過程中具有較高的貢獻(xiàn)率。鋅、鐵、銅元素與植物光合作用和葉片中某些酶的合成有關(guān)^[9]，因此是影響不同套種模式下廣佛手生長的特征元素。

圖3表明不同套種模式下，廣佛手土壤理化性質(zhì)與有效態(tài)元素存在明顯的相關(guān)性，交換性鈣、交換性鎂、有效錳與pH呈正相關(guān)關(guān)系，交換性鈣、交換性鎂、有效銅、有效鐵、有效鋅、有效硼與有效磷、堿解氮、速效鉀呈正相關(guān)。有機質(zhì)與有效錳呈負(fù)相關(guān)，與交換性鈣、交換性鎂、有

2.4不同套種模式下的產(chǎn)量分析

在不同套種模式下（表2），廣藿香的產(chǎn)量約490 kg/667?m²（干重），與常規(guī)產(chǎn)量相比降低了18%～38.75%;廣金錢草的產(chǎn)量約359.31?kg/?667?m²，與常規(guī)產(chǎn)量相比降低了20.15%～25.14%;穿心蓮產(chǎn)量約為252.41?kg/667?m²，與常規(guī)產(chǎn)量相比降低了15.86%～27.88%;套種藥材產(chǎn)量降低是由于與常規(guī)種植相比實際種植面積減少。套種組與廣佛手單作組相比，套種與常規(guī)種植地之間的有效利用率提高了80%～90%。不同套種模式下，根據(jù)中藥材天地網(wǎng)提供的市場價格（干重），廣藿香、廣金錢草和穿心蓮的經(jīng)濟(jì)效益分別約為6840.40、2993.05、1130.80元。在廣佛手種植的第1年中，由于存在較大行間距，僅有支出費用用于田間管理，合理套種廣藿香、廣金錢草、穿心蓮之后，在減少除草工作頻率的同時，較廣佛手單作組增加了大量的經(jīng)濟(jì)效益。

3??結(jié)論

廣佛手與不同藥材進(jìn)行套種，由于管理模式和植物本身特性的影響，造成了廣佛手根際土壤理化性質(zhì)和有效態(tài)元素含量的顯著差異。土壤pH、有機質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀是土壤的基本理化性質(zhì)，受到根際分泌物、自然環(huán)境^[25-26]、土壤微量元素^[27]等因素的影響。本研究中土壤pH表現(xiàn)為FF>FJ>CK>FC>FH，土壤有機質(zhì)含量表現(xiàn)為CK>FF>FH>FC>FJ，土壤堿解氮含量表現(xiàn)為CK>FF>FC>FH>FJ，土壤有效磷、速效鉀含量表現(xiàn)為CK>FC>FF>FH>FJ。結(jié)果表明廣佛手套種廣金錢草、廣藿香后土壤有效態(tài)元素含量減少幅度最大，土壤pH降低;套種穿心蓮后土壤pH降低，土壤有效磷、速效鉀含量升高，有機質(zhì)、堿解氮含量降低?？梢?種套種植物與廣佛手之間存在不同程度的養(yǎng)分競爭，影響了廣佛手對此類養(yǎng)分的吸收，其中廣藿香、廣金錢草與廣佛手的競爭更激烈。3種套種模式土壤基本理化性質(zhì)的改變與植物本身生長特性相契合，廣藿香、廣金錢草、穿心蓮生長過程中根際分泌了大量的有機酸類化合物^[28]，可能是導(dǎo)致土壤pH降低的因素之一;生長過程中莖葉的生長和光合作用對植物酶的需求^[29-31]，造成了有機質(zhì)等養(yǎng)分的消耗，廣金錢草葉片枝蔓的大量生長是造成土壤有機質(zhì)等養(yǎng)分較其他組別低的可能因素之一。套種穿心蓮后有效磷、速效鉀含量升高可能與土壤pH降低加劇了土壤有機質(zhì)的降階有關(guān)。

土壤有效態(tài)元素在植物生長發(fā)育過程中起到重要的作用^[32-35]，研究表明無機元素可能是決定中藥性味或藥性的物質(zhì)基礎(chǔ)或關(guān)鍵成分^[36]。本研究中廣佛手與廣藿香套種根際土壤交換性鈣、鎂、有效銅的含量降低，有效鋅、鐵、錳、硼的含量增加;套種廣金錢草后廣佛手根際土壤的交換性鈣、鎂，有效銅、鋅、鐵的含量降低，有效錳、硼的含量增加;廣佛手與穿心蓮套種土壤根際土壤交換性鈣、鎂、有效銅、錳的含量降低，有效鋅、鐵、硼的含量增加。廣佛手根際土壤微量元素的變化與土壤理化性質(zhì)和植物生理需求密切相關(guān)，由于土壤有機質(zhì)與交換性鈣、鎂的含量呈正相關(guān)^[37-38]，廣藿香、廣金錢草、穿心蓮生長過程中消耗了大量的土壤有機質(zhì)和對光合作用酶的需求可能導(dǎo)致了根際土壤交換性鈣、鎂、有效銅的含量降低。由于土壤pH在3～9時，土壤有效硼含量與pH呈負(fù)相關(guān)^[39]，因此3種套種模式下土壤有效硼的含量升高。由于土壤pH相對較高導(dǎo)致土壤中的游離態(tài)錳元素相對減少，因此套種穿心蓮后有效錳含量降低，而套種廣金錢草后由于土壤pH降低加強了結(jié)合態(tài)錳的溶解，因此土壤有效錳的含量增加，由于某些植物對土壤有效錳具有較高的富集作用^[40]，套種廣藿香后可能是由于廣藿香根際分泌的有機酸類促進(jìn)了土壤錳元素的解離，因此土壤有效錳含量增加。寒涼藥物在生長過程大量吸收鋅、鐵元素^[41]，導(dǎo)致套種廣金錢草后土壤有效鋅、鐵的含量降低，同時由于套種廣藿香、穿心蓮后土壤pH降低，增加了土壤中鋅、鐵元素的淋溶，導(dǎo)致土壤有效鋅、鐵的含量升高。

綜上所述，廣佛手套種廣藿香、廣金錢草、穿心蓮對廣佛手根際土壤的影響是多方面的，顯著影響了土壤pH和堿解氮、有效磷、速效鉀、交換性鈣、鎂、有效銅、鐵、鋅、錳、硼的含量，同時提高了廣佛手田間的土地利用率和經(jīng)濟(jì)效益。廣佛手與廣藿香套種時，應(yīng)注意氮、磷、鉀肥以及鈣、鎂、銅等微肥的施加;與廣金錢草套種時應(yīng)注意氮、磷、鉀肥以及鈣、鎂、銅、鋅、鐵等微肥的補充;與穿心蓮套種時，應(yīng)注意氮肥和鈣、鎂、銅、錳等微肥的施加。同時3種套種模式下應(yīng)注意有機質(zhì)的積累補充和pH的調(diào)節(jié)，以改善土壤的養(yǎng)分狀況。3種套種模式下對廣佛手藥材質(zhì)量的影響有待進(jìn)一步研究。

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