丹參連作障礙機(jī)理及防控措施研究進(jìn)展

苗中芹 王信宏 李國芳 趙菁菁 車程錦

摘要 近年來，隨著丹參需求量的增加，丹參栽培面積不斷擴(kuò)大，連作障礙嚴(yán)重影響了丹參產(chǎn)量和藥材質(zhì)量。根據(jù)近年來相關(guān)研究，綜述了丹參連作障礙的危害、發(fā)生機(jī)理及其防控措施，為進(jìn)一步研究和解決丹參連作障礙提供參考。

關(guān)鍵詞 丹參;連作障礙;防控措施

中圖分類號 S567.5+3? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

文章編號 0517-6611（2020）20-0020-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.20.006

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：〖XC104a.TIF，+14mm。14mm〗

Progress of the Mechanism of Continuous Plantation Obstacle of Salvia miltiorrhiza Bge. and the Countermeasures for Mitigation

MIAO Zhongqin1，WANG Xinhong2，LI Guofang1 et al （1.Zibo Agrirural Business Service Centre，Zibo，Shandong 255000;2.Shandong Agriculture and? Engineering University，Jinan，Shandong 250100）

Abstract The cultivation area of Salvia miltiorrhiza Bge.has been continuously expanded with the increase of demand in recent years.The yield and quality of S.miltiorrhiza were restricted because of continuous cropping in the same land.Based on the related research in recent years，the harm，mechanism and mitigation countermeasures of continuous plantation obstacle of S.miltiorrhiza were summarized in this paper.It is of great significance to promote the cultivation of S.miltiorrhiza and provide basis for the formation of continuous cropping obstacles.

Key words Salvia miltiorrhiza Bge.;Continuous plantation obstacle;Mitigation countermeasures

丹參（Salvia miltiorrhiza Bge.）為唇形科鼠尾草屬多年生草本植物，以干燥根和根莖入藥?！吨袊幍洹?015年版 [1]記載丹參功能為活血祛瘀，通經(jīng)止痛，清心除煩，涼血消癰。隨著人們生活水平提高，市場對丹參需求量日益增加，野生資源消耗殆盡，各地已開始進(jìn)行大面積的人工栽培 [2-3]。藥用植物品質(zhì)形成對于土壤、海拔、溫濕度等自然環(huán)境要求較高，為了保障藥材質(zhì)量的可靠與穩(wěn)定性，道地藥材成為被市場和專家學(xué)者廣泛接受的優(yōu)質(zhì)藥材 [4-6]。為了滿足市場對道地藥材的需求，重茬種植在所難免，但對于丹參 [7]等根類藥材而言，重茬連作障礙已成為生產(chǎn)上亟待解決的一大難題。

連作障礙是栽培藥用植物普遍存在的問題，在根類藥材中表現(xiàn)更甚，輕者降低藥材品質(zhì)，重者造成絕收，嚴(yán)重制約中藥材可持續(xù)發(fā)展 [8-10]。根據(jù)近年來相關(guān)研究，擬綜述丹參連作障礙的危害、發(fā)生機(jī)理及其防控措施，為進(jìn)一步研究和解決丹參連作障礙提供參考。

1 丹參連作危害

1.1 連作對丹參產(chǎn)量的影響

連作田丹參死苗率增高，凈光合速率降低，地上植株生長矮小、地下根系長勢弱，根生長畸形，商品率逐年降低 [7]。

相關(guān)研究認(rèn)為2～4年連作丹參田嚴(yán)重的枯苗率高達(dá) 61.7%，為非連作地塊的5～7倍，前茬作物為玄參、地黃、桔梗等根類藥用植物的地塊，枯苗率也表現(xiàn)出相同的規(guī)律。伴隨著連作年限的增加，丹參葉片葉綠素含量不斷降低，凈光合速率也不斷降低 [7，11]。牛敏 [12]研究表明，連作5年地塊丹參葉片凈光合速率相對于非連作地塊降低了27.8%。由于凈光合速率降低、病蟲害增加等多種因素的影響，連作田丹參株高下降可達(dá)25%～39%，連作四茬丹參根直徑減小超過77%。連作丹參根系生長不良，主根壞死，根系直徑變小，側(cè)根生長，嚴(yán)重影響丹參生物產(chǎn)量和藥材的商品質(zhì)量。

1.2 連作對丹參質(zhì)量的影響

質(zhì)量問題關(guān)系到藥材的臨床療效和用藥安全可靠?！吨袊幍洹?015年版對丹參藥材的性狀和成分含量作了明確規(guī)定：其中根長需達(dá)10～20 cm，直徑0.3～1.0 cm;含丹參酮Ⅱ A、隱丹參酮和丹參酮Ⅰ的總量不得少于0.25%，丹酚酸B不得少于3.0%。連作障礙對丹參有效成分含量積累影響顯著 [11]，二、三、四茬丹參酮ⅡA含量分別為非連作田的38.7%、32.3%和19.4%;張琳 [13]研究得出非連作地塊丹參丹酚酸B為12.22%，四茬地塊丹酚酸B含量降低到4.50%。

1.3 連作對丹參病蟲害發(fā)生的影響

連作地塊丹參感染根腐病和根結(jié)線蟲病的概率大大增加，致使根系腐爛或生長癭瘤，導(dǎo)致根系數(shù)量減少，產(chǎn)量降低，商品品質(zhì)下降 [11]。多年連作地塊發(fā)病普遍，危害更重。姜磊等 [14-15]報道多年連作地塊丹參90%以上外觀粗糙、根瘤增多，連作3年以上的地塊土傳根部病害發(fā)生普遍，大量線蟲寄生，病蟲株率高達(dá)50%以上。

2 丹參連作障礙機(jī)理研究

2.1 耕作土壤理化性質(zhì)的改變

2.1.1 土壤養(yǎng)分失調(diào)。

不同植物對土壤中的礦物質(zhì)元素具有不同的吸收規(guī)律，藥用植物也會特定地吸收土壤中的礦質(zhì)元素。長期連續(xù)地種植某一作物容易造成礦質(zhì)養(yǎng)分平衡發(fā)生變化，影響藥用植物的生長與有效成分累積 [16-17]。相關(guān)研究表明土壤氮素、磷素協(xié)同調(diào)控丹參產(chǎn)量和有效成分含量，同時土壤中適量的鐵、錳、鋅、銅等微量元素對丹參生長具有一定的脅迫作用，可以促進(jìn)丹參酮類物質(zhì)的積累。相近施肥條件下，長期連作導(dǎo)致需求較多的元素在土壤中嚴(yán)重匱乏，造成根際土壤養(yǎng)分失衡，最終導(dǎo)致丹參連作障礙。

2.1.2 土壤pH變化。

長期種植同一植物，土壤中陽離子交換量減少，發(fā)生元素間的拮抗作用，使土壤酸堿度失去平衡，出現(xiàn)土壤pH降低即土壤酸化現(xiàn)象，從而影響后茬藥用植物的生長發(fā)育。張辰露等 [11]對不同連作年限的丹參土壤進(jìn)行了分析，結(jié)果表明伴隨連作年限的增加，土壤pH不斷降低，四茬地塊相對非連作地塊，0～20 cm土層土壤pH從8.02降低至7.32。

2.1.3 土壤耕性降低。

丹參栽培過程中，往往通過多施肥提高產(chǎn)量，過量的肥料連年積累，引發(fā)土壤次生鹽漬化，造成土層板結(jié)，耕性減退 [18]。

2.1.4 土壤酶活性變化。

土壤酶活性為土壤肥力的重要指標(biāo) [16]。土壤酶通過影響土壤化學(xué)性質(zhì)來影響著作物生長發(fā)育，相關(guān)忌連作根類藥用植物的研究表明隨著種植年限的增加，土壤蛋白酶、過氧化氫酶、蔗糖酶、磷酸酶及脲酶活性顯著降低。土壤酶活性變化是太子參連作障礙的主要原因之一 [19]，丹參連作障礙與土壤酶活性變化的具體關(guān)系有待進(jìn)一步研究。

2.2 土壤微生物環(huán)境變化

長期連作條件下，丹參植株殘體、脫落物和根系分泌物都會進(jìn)入耕層，對丹參地塊的土壤微生物生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響，最終影響根際土壤微生物的生長發(fā)育和繁殖 [20]。 陳章等 [21-22]以四川中江縣患病丹參根際與非根際土壤、正常生長丹參根際與非根際土壤為研究對象，測定了土壤理化性質(zhì)及真菌類群多樣性，結(jié)果表明土壤肥力退化及致病真菌是造成丹參連作障礙的原因。周冰謙等 [23]基于Illumina公司Miseq高通量測序平臺，進(jìn)行細(xì)菌16S rRNA序列V3～V4區(qū)的高通量測序，對不同連作年限山地丹參根際土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)及其多樣性分析進(jìn)行研究，認(rèn)為隨著連作年限的增長，土壤中細(xì)菌群落種類數(shù)目明顯減少，其中連作2年后下降了66.13%。魏瑩瑩 [24]通過在盆栽中添加丹參須根，通過須根腐解處理來研究連作丹參田土壤微生物變化，結(jié)果表明須根處理降低了土壤中細(xì)菌種的數(shù)量和變形菌門、纖維弧菌屬的豐度;增加了真菌種的數(shù)量和馬鞍菌屬（Helvella）、梨孢霉屬（Coniosporium）的豐度并新增加了Clydaea屬。

連作后細(xì)菌群落多樣性水平的變化引起優(yōu)勢菌群比例下降，導(dǎo)致根際土壤微生物菌群功能失調(diào)，與連作障礙的發(fā)生有著密切的關(guān)系。

2.3 化感自毒作用

除了土壤環(huán)境惡化之外，自毒作用也是造成丹參連作障礙的重要因素?；凶远咀饔檬侵敢环N植物（包括微生物）向環(huán)境釋放化學(xué)物質(zhì)而對另一植物（包括微生物）產(chǎn)生直接或間接有害的或有益的作用。丹參根系分泌物有可能會導(dǎo)致丹參抗病能力的降低，并對丹參的生長、對根際土壤的微生物環(huán)境產(chǎn)生影響。楊先國等 [25]通過GC-MS分析了丹參根際土壤的浸提液，發(fā)現(xiàn)了以烴、醇、酯、酚、酸、酮、醛類物質(zhì)為主的有機(jī)物以及一些水溶性有機(jī)酸、長鏈脂肪酸、苯甲酸及其衍生物、直鏈醇、烯醇、脂肪族醛和酮、苯、酚、烴類及其衍生物等低分子有機(jī)化合物。從丹參根系分泌物中檢測到的多種成分也同時在其他植物根際土壤中出現(xiàn)，并在連作障礙中對作物生長起到不同程度的抑制作用。劉偉等 [26]認(rèn)為丹參須根腐解產(chǎn)生有機(jī)酸類（乙酸、辛酸等）、小分子醛（乙醛等）、脂肪酸（十六烷酸等）、烴類（十六烷）、酚酸及衍生物類（鄰苯二甲酸等）等一系列化感物質(zhì)，對丹參連作障礙的形成具有一定的促進(jìn)作用。

3 連作障礙的緩解措施

3.1 抗連作品種的選育

品種選育是藥用植物栽培研究中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，抗連作障礙品種選育是解決目前中藥材栽培種連作問題最有效的方法 [27]。倪大鵬等 [28]調(diào)查了50份丹參雜交種在丹參連作地塊種植下的成活率、主根粗、根長、根條數(shù)、鮮根重和病害指標(biāo)，篩選出可有效緩解連作障礙影響的7個優(yōu)異雜交品系，為緩解丹參連作障礙問題提供了有力支持。山東省分析測試中心的劉偉等 [29]根據(jù)外觀特性和抗性觀察得出，篩選的白花丹參品系在連作第2年的生長明顯好于其他普通品系，具有一定的抗連作優(yōu)勢。通過選育抗連作丹參品種，對緩解連作障礙、保證丹參產(chǎn)量和質(zhì)量具有重要的意義。

3.2 合理的耕作制度和種植方式

輪休和間套作等耕作制度是減少和避免連作障礙發(fā)生的有效種植模式 [17]。合理種植栽培技術(shù)的選擇有利于提高農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力，有效改善土壤微生物環(huán)境。

林貴兵 [30]對中江丹參產(chǎn)地連作和輪休地塊土壤微生物進(jìn)行了研究，認(rèn)為輪休地塊土壤細(xì)菌數(shù)量增加，真菌數(shù)量減少，土壤緩慢細(xì)菌化。同時，隨著輪休年限增加，功能微生物群落數(shù)目、多樣性指數(shù)顯著增加。丹參休地過程就是土壤微生物群落結(jié)構(gòu)重新構(gòu)建、恢復(fù)的過程，休地2～3年是丹參產(chǎn)地土壤微生物群落結(jié)構(gòu)重構(gòu)恢復(fù)的關(guān)鍵時期。雷麗等 [31]研究了決明、玉米、紫蘇和辣椒4種植物與丹參間套作以消除丹參連作影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)茄科的辣椒是與丹參構(gòu)建復(fù)合種植群體的最佳搭配物種。

劉偉等 [32]研究認(rèn)為起壟覆膜等栽培技術(shù)能夠保持土壤溫度穩(wěn)定，降低溫度波動，提高土壤pH和酶活性，活化土壤中的礦質(zhì)營養(yǎng)，在一定程度上能夠緩解丹參連作障礙的發(fā)生，具有較高的實(shí)際應(yīng)用價值。山東中醫(yī)藥大學(xué)張琳等 [13，17]研究發(fā)現(xiàn)，地膜壟式栽培對丹參連作障礙的消減最佳。

3.3 施肥

土壤礦質(zhì)元素失衡和土壤微生物種類變化是丹參連作障礙形成的重要的影響因子。施肥尤其是施加具有微生物的菌肥和有機(jī)肥對于改良丹參耕作土壤，提高丹參產(chǎn)量和質(zhì)量具有明顯效果。李先恩等 [33]認(rèn)為使用復(fù)合肥、微生物肥及微生物肥+復(fù)合肥處理土壤，丹參平均單株產(chǎn)量相比連作土壤增加12.9%、21.7%和7.5%，平均產(chǎn)量增加了 8.0%、21.3%和13.6%，可見施肥可以部分改善連作對丹參產(chǎn)量的影響，且?guī)в杏行Щ罹奈⑸锓市Ч詈谩?/p>

王雪等 [34]研究了接種外源微生物對丹參生長及質(zhì)量的影響，結(jié)果顯示單獨(dú)接種叢枝菌根真菌（AMF）以及AMF與哈茨木霉菌合用均有降低連作丹參根部病害的發(fā)生率，顯著提高丹參根中丹酚酸B、隱丹參酮含量的效果，接種AMF能顯著提高丹參根丹參酮I和丹參酮ⅡA的含量。接種AMF以及AMF+哈茨木霉能夠有效降低連作地塊丹參病害，提高藥材質(zhì)量。

3.4 其他方法

目前其他關(guān)于降低丹參連作障礙，提高連作田丹參產(chǎn)量和質(zhì)量的相關(guān)研究還包括石灰 [35]和活性炭 [36]等處理方法。相關(guān)研究表明，向土壤中添加石灰對丹參產(chǎn)量的促進(jìn)作用未達(dá)到顯著性水平，隨著石灰的添加，即土壤pH的增加，丹參酮類物質(zhì)和丹酚酸類物質(zhì)呈現(xiàn)了競爭性變化趨勢，丹酚酸類物質(zhì)先升高后降低，而丹參酮類物質(zhì)則相應(yīng)的先降低后增加 [35]。添加活性炭可以減輕丹參自毒作用，增加土壤微生物的健康水平，從而對丹參生長指標(biāo)、生物量和土壤微生物含量具有一定的促進(jìn)作用，有利于連作地塊丹參生長和產(chǎn)量提高 [36]。

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