土壤含水量對三七移栽籽條出苗及根腐病發(fā)病率的影響*

汪瑞，王晨驕，李蕾，官會林

(1.云南師范大學(xué) 能源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，云南 昆明 650500；2.云南省農(nóng)村能源工程重點實驗室,云南 昆明 650500)

1 引 言

三七(Panaxnotoginseng)是五加科人參屬多年生草本植物，主要分布于廣西和云南高海拔地區(qū)，是我國特有的名貴中藥材[1-2].三七采用免耕陰蔽的方式栽培，出苗率在很大程度上制約著三七種植業(yè)的發(fā)展[3-4].

土壤含水量對植物的生長發(fā)育和有效成分的積累至關(guān)重要，影響植物的生長狀況及病害的發(fā)生與抗性.土壤含水量過高影響土壤的含氧量，影響根的呼吸作用和對營養(yǎng)元素的吸收，土壤含水量過低影響礦質(zhì)養(yǎng)分的溶解和吸收，如果蒸騰作用消耗的水量大于植物吸收的水量將導(dǎo)致植物缺水性死亡[5-6].邵璽文等研究表明水分供給量為250 mm和350 mm處理的黃芩生長好，生物量高，適度干旱提高了黃芩苷的含量[7].劉大會等發(fā)現(xiàn)水分過多或過于干旱，丹參的生長發(fā)育及有效成分的積累均受到了嚴(yán)重影響[8].土壤含水量還可通過影響土壤病害微生物的活性及其對植物根的侵染能力而影響植物病害的發(fā)生，例如油菜根腫病發(fā)病率在土壤含水量為60%左右發(fā)病最嚴(yán)重[9].當(dāng)土壤含水量在47.83%～76.41%范圍內(nèi)時，隨著土壤含水量的降低，煙草立枯病病情指數(shù)增高[10].兩年的試驗中，生姜姜瘟病與土壤含水量呈顯著或極顯著正相關(guān)[11].目前土壤含水量對藥用作物出苗率及病害發(fā)生影響的研究相對較少，對于三七主要集中在其對產(chǎn)量和有效成分含量的影響方面.趙宏光等研究表明隨著土壤含水量的升高，三七單株根干質(zhì)量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，人參皂苷Rb1和人參皂苷Rd含量呈現(xiàn)遞減的趨勢，根腐病發(fā)病率呈現(xiàn)出急劇升高的趨勢[12].官會林等研究表明在不同濕度下三七土壤中的霉菌、放線菌及厭氧細(xì)菌變化明顯，并且與三七根腐病的發(fā)生密切相關(guān)[13].以上結(jié)果提示土壤含水量可能影響三七的出苗率和根腐病的發(fā)生，具體情況還有待研究.

采用盆栽試驗方法，設(shè)置不同的土壤水分梯度，研究土壤水分含量對三七出苗率及連作根腐病發(fā)病率的影響，旨在為人工栽培三七進(jìn)行科學(xué)的補(bǔ)水及水分管理提供理論依據(jù).

2 材料與方法

2.1 供試植物與土壤

供試植物為苗圃內(nèi)培育的一年生三七籽條，所有籽條在使用前均經(jīng)過仔細(xì)的人工挑選，去除所有疑似微生物感染、過大、過小或表皮破損的植株.

試驗區(qū)設(shè)置在云南文山苗鄉(xiāng)三七科技示范園區(qū)內(nèi)，供試土壤為三七連作地土壤，土壤類型為紅壤性中黏土.供試土壤均為0-20 cm的耕作層土壤，采集后的土壤自然風(fēng)干，破碎后過5目篩.基礎(chǔ)土壤自然含水量20%，pH約為6.4，土壤有機(jī)質(zhì)含量為29.2 g/kg，全氮含量為1.35 g/kg，全磷含量為1.16 g/kg，全鉀含量為5.87 g/kg，速效氮含量為12.46 mg/kg，速效磷含量為31.76 mg/kg，速效鉀含量為156.48 mg/kg.

2.2 試驗處理

以盆栽試驗方法進(jìn)行研究，試驗盆規(guī)格為42 cm×35 cm×25 cm，每盆裝入20 kg土壤，移栽10株上述一年生三七籽條，按土水質(zhì)量比20∶2、20∶3、20∶4、20∶5、20∶6、20∶7和20∶8設(shè)置7個處理，標(biāo)記為：W2、W3、W4、W5、W6、W7、W8(即不同處理澆水量分別為2、3、4、5、6、7、8 kg)，每個處理設(shè)3個重復(fù).于2016年12月22日進(jìn)行三七籽條移栽，盆面覆蓋松茅后按不同處理的土水質(zhì)量比澆入清水，后續(xù)按照間隔6 d澆入對應(yīng)處理的清水量進(jìn)行管理，此外各處理組施肥與病蟲害防治等管理措施相同.

2.3 調(diào)查指標(biāo)

分別于2017年3月6日、3月17日、3月26日和4月10日調(diào)查出苗率，三七的出苗率按照以下公式計算：

出苗率=出苗數(shù)量/移栽株數(shù)×100%

根據(jù)三七植株根腐病的發(fā)病癥狀，地上部分葉片變黃，中午溫度高時葉梢下垂情況，分別于2017年3月16日、3月26日、4月10日、4月28日和5月5日調(diào)查處理各三七的根腐病發(fā)病率：

發(fā)病率=發(fā)病株數(shù)/各處理植株總數(shù)×100%

調(diào)查不同處理的三七出苗率及不同生育期根腐病發(fā)病率.2017年4月28日調(diào)查每盆中隨機(jī)的3株三七的株高，并使用標(biāo)記環(huán)做標(biāo)記，于2017年8月16日調(diào)查標(biāo)記三七的株高，并按照以下公式計算三七的生長速率：

生長速率=株高變化/天數(shù)

2.4 統(tǒng)計分析

用Excel2016對數(shù)據(jù)進(jìn)行初步的處理及繪制相關(guān)圖表，使用SPSS13.0單因素方差分析方法確定不同處理三七籽條出苗率的時間變化.

3 結(jié) 果

3.1 不同土水質(zhì)量比對三七出苗率的影響

由表1可知，三七的出苗率受到土壤含水量的影響，各時間點不同處理三七的出苗率存在顯著差異(P< 0.05).隨著土壤含水量的增加，三七的出苗率呈現(xiàn)先增后降的趨勢，出苗率在土水質(zhì)量比為20∶5時達(dá)到峰值，若繼續(xù)增加土壤水分，三七的出苗率則迅速降低，當(dāng)土水比達(dá)到20∶8時，出苗率為0；不同土水質(zhì)量比處理的三七的出苗率情況為：W5>W4>W6>W3>W2>W7>W8.

表1 不同土水質(zhì)量比下三七的出苗率

3.2 不同土水質(zhì)量比對三七根腐病發(fā)病率的影響

從表2可知，三七的根腐病發(fā)病率與土壤中水分含量相關(guān)，不同時間點不同處理三七的根腐病發(fā)病率存在顯著差異(P<0.05).W7處理的三七根腐病發(fā)病率在5個觀測時間點均為最高，W5處理的三七的根腐病發(fā)病率在最后兩個觀測時間點為最低.不同處理的三七隨著種植時間的延長根腐病發(fā)病率均增加，但W5處理的三七發(fā)病率變化相對較??；W7處理的三七根腐病發(fā)病率變化最大,由16.4%增加到71.4%.

表2 不同土水質(zhì)量比下三七的根腐病率

3.3 不同土水質(zhì)量比對三七株高的影響

對不同處理株高調(diào)查統(tǒng)計分析，如圖1所示，不同土水質(zhì)量比栽培三七，株高存在顯著差異(P<0.05)，其中W5處理三七株高平均值為23.93 cm，W2、W3、W4、W6和W7處理株高平均值分別為16.13、19.35、21.73、22.17 cm和19.29 cm，W8處理三七未出苗.說明土壤含水量顯著影響三七的生長，合適的含水量促進(jìn)三七的生長，水分含量過高或過低均限制三七的生長.不同土水比例處理的三七的株高依次為：W5>W6>W4>W3>W7>W2>W8.

圖中不同字母代表處理間存在顯著差異，P<0.05

從圖2看出，不同處理三七的生長速率存在顯著差異(P<0.05)，其中W5(20∶5)處理的三七的植株生長速率最高為0.11 cm/d，其次是W4(20∶4)和W6(20∶6)處理，植株生長速率分別為0.093 cm/d和0.087 cm/d.W8(20∶8)處理因土壤水分過高未出苗，故生長速率為0.說明土壤含水量對三七的生長速率具有決定性影響，合適的水分條件下三七的生長速率高，含水量過高或過低均限制三七的生長發(fā)育.不同土水質(zhì)量比處理的三七的生長速率情況為：W5>W4>W6>W3>W7>W2>W8.

圖中不同字母代表處理間存在顯著差異，P<0.05

4 討 論

三七是享譽(yù)中外的名貴中藥材,市場需求巨大[14-15]，研究結(jié)果顯示土壤水分含量顯著影響三七的出苗率(P<0.05)，這與前人關(guān)于水分含量影響作物種子萌發(fā)的研究結(jié)果類似.土壤含水量過多或者過少均不利于植物出苗[16]，土壤含水量低，則植物細(xì)胞無法吸收足夠水分進(jìn)行正常的光合作用和蒸騰作用，出苗率降低；而土壤含水量過高，會造成植物根系缺氧，產(chǎn)生一系列生理生化反應(yīng)[17].

同時，土壤的含水量影響三七的根腐病發(fā)病率(P<0.05)，這與對苜蓿[18]和油梨[19]的研究結(jié)果類似.土壤水分含量影響馬鈴薯種植土壤中致病微生物的數(shù)量[20]，此外土壤水分條件是誘發(fā)蘋果腐爛病的原因之一[21].土壤水分含量增加，可能會更適宜根腐病病原的生存，致使根腐病發(fā)病率增加[12，22].由此可知，減少土壤水分含量是控制根腐病發(fā)生的重要途徑.

三七的株高以及生長速率在土水質(zhì)量比為20∶5的條件下最高，說明土壤含水量影響三七的生長，這與前人對玉米和小麥的研究結(jié)果類似[23-24].土壤含水量影響植物對水分的吸收，水分含量過低導(dǎo)致植物蒸騰作用受限，嚴(yán)重缺水會導(dǎo)致植物的死亡[17].水分含量過高影響土壤中營養(yǎng)物質(zhì)的礦化，影響土壤的含氧量，這將限制植物對營養(yǎng)物質(zhì)攝取[25-27]，對于陸生作物而言，水分含量嚴(yán)重限制作物的根呼吸[28- 29]，甚至導(dǎo)致作物的死亡.

綜上所述，土壤水分含量對三七的出苗、根腐病發(fā)生和生長均存在重要影響，為提高三七產(chǎn)量和質(zhì)量，在栽培過程中必須嚴(yán)格控制種植土壤的水分含量.在所設(shè)置的7個梯度中，土水質(zhì)量比為20∶5時，三七出苗率、株高和生長速率最高，根腐病的發(fā)病率較低.這或許是該含水量下土壤有效態(tài)養(yǎng)分含量、相關(guān)土壤酶活性較高以及土壤菌群較平衡(三七致病菌未形成優(yōu)勢菌群)，使得三七具有較適宜的土壤生態(tài)環(huán)境，但具體作用機(jī)制待進(jìn)一步研究.