播種密度對(duì)不同季節(jié)半夏生長(zhǎng)、品質(zhì)及土壤酶活性的影響

周武先 李夢(mèng)歌 譚旭輝 汪友元 王 華 蔣小剛 段媛媛 張美德

（1湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院中藥材研究所，445000，湖北恩施；2天門市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，431700，湖北天門）

播種密度是影響作物生長(zhǎng)發(fā)育的重要因素之一。播種密度的變化會(huì)影響單位面積內(nèi)植株數(shù)量，使作物對(duì)水分、礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)和光照的競(jìng)爭(zhēng)程度發(fā)生改變，從而影響作物的產(chǎn)量和品質(zhì)[1-3]。合理密植是促進(jìn)作物高產(chǎn)增質(zhì)的重要途徑，可提高作物對(duì)土壤養(yǎng)分和光能的利用效率，構(gòu)建合理的種群密度可以最大程度地發(fā)揮作物的生產(chǎn)潛能[4-7]。播種密度過(guò)低或過(guò)高均不利于作物的生長(zhǎng)發(fā)育和生產(chǎn)性能。播種密度過(guò)低會(huì)導(dǎo)致作物無(wú)法充分利用土壤養(yǎng)分和光能，且容易滋生雜草，經(jīng)濟(jì)效益較低；反之則會(huì)導(dǎo)致群體過(guò)于擁擠，通風(fēng)和透光性較差，作物對(duì)光、水和土壤養(yǎng)分等的競(jìng)爭(zhēng)加劇，群體的光合生產(chǎn)能力下降，產(chǎn)量不僅得不到提升，還容易爆發(fā)病蟲害而導(dǎo)致產(chǎn)量下降。因此，合理的播種密度有利于發(fā)揮作物最大的生產(chǎn)效能，提高作物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益[5-7]。

土壤酶是存在于土壤中專一性很強(qiáng)的生物催化劑，參與土壤中幾乎所有的生物化學(xué)反應(yīng)，在養(yǎng)分循環(huán)、能量代謝和動(dòng)植物殘?bào)w降解等過(guò)程中發(fā)揮著重要作用[8]。土壤酶主要來(lái)源于植物根系分泌物、土壤微生物活動(dòng)以及動(dòng)植物殘?bào)w腐解等過(guò)程，其與土壤類型、土壤理化性質(zhì)、施肥用藥以及農(nóng)業(yè)栽培措施等密切相關(guān)，可以反映土壤中養(yǎng)分轉(zhuǎn)化能力，是代表土壤肥力的有效生物學(xué)指標(biāo)[9]。土壤酶活性大小反映土壤生態(tài)系統(tǒng)中生物化學(xué)過(guò)程的相對(duì)強(qiáng)度，測(cè)定土壤酶活性可以間接了解某類物質(zhì)在土壤中的轉(zhuǎn)化情況，指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐[8]。土壤脲酶（URE）能促進(jìn)土壤中尿素轉(zhuǎn)化為植物可利用的氮素，可通過(guò)URE活性了解土壤氮素代謝情況[10]。土壤磷酸酶可促進(jìn)土壤中有機(jī)磷化合物的礦化和水解，生成可供植物吸收利用的無(wú)機(jī)態(tài)磷，土壤有效磷水平與土壤磷酸酶活性大小密切相關(guān)[11]。土壤蔗糖酶（SAC）主要參與土壤有機(jī)質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化，是表征土壤生物化學(xué)活性的重要酶[12]。土壤過(guò)氧化氫酶（SCAT）主要參與過(guò)氧化氫（H2O2）的分解，減輕H2O2對(duì)植物的毒害，且與土壤中的有機(jī)質(zhì)含量和微生物數(shù)量密切相關(guān)[13]。

半夏[Pinellia ternata(Thunb.)Breit]為天南星科多年生草本植物，以干燥球莖入藥，具有燥濕化痰、降逆止嘔和消痞散結(jié)等功效，是我國(guó)常用的中藥材之一[14]。目前關(guān)于播種密度對(duì)半夏生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)影響的研究較多[15-20]，但播種密度對(duì)耕層土壤酶活性影響的研究卻鮮見(jiàn)報(bào)道。因此，本研究采用大田試驗(yàn)，觀察播種密度對(duì)不同季節(jié)半夏生長(zhǎng)發(fā)育、品質(zhì)形成和土壤酶活性的影響，為半夏高效優(yōu)質(zhì)栽培提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為湖北省天門市野生轉(zhuǎn)家植半夏（Pinellia ternata），為天門市地理標(biāo)志保護(hù)品種，購(gòu)自天門市汪場(chǎng)鎮(zhèn)當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶，材料直徑約1cm。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于天門市汪場(chǎng)鎮(zhèn)半夏規(guī)范化栽培示范基地（113°3′40″E，30°36′46″N，海拔 19m）進(jìn)行。試驗(yàn)地屬北亞熱帶季風(fēng)氣候，光照充足，氣候濕潤(rùn)，四季分明。年均溫度17.5℃～18.2℃，相對(duì)濕度78%，日照時(shí)數(shù)1966h，無(wú)霜期242～263d，年均降水量1300mm。試驗(yàn)地土壤為棕褐色壤土，pH 7.82，有機(jī)質(zhì)21.4g/kg、堿解氮108.1mg/kg、速效磷18.8mg/kg、速效鉀209.2mg/kg。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)天門市當(dāng)?shù)厮庌r(nóng)的播種用量習(xí)慣（2000～6000kg/hm2），設(shè)置6個(gè)播種密度，分別為2250、3000、3750、4500、5250 和 6000kg/hm2，每個(gè)處理重復(fù)4次（小區(qū)），每個(gè)小區(qū)6m2，中間做橫隔，將小區(qū)分成2個(gè)3m2地塊，小區(qū)隨機(jī)排列。2019年1月翻耕均勻，施入3000kg/hm2有機(jī)肥（pH 7.80，有機(jī)質(zhì)≥45%，N+P2O5+K2O≥5%，購(gòu)自湖北田頭生物科技有限公司）作為基肥，將半夏種莖均勻撒播后覆土2～3cm，其他田間管理統(tǒng)一參照當(dāng)?shù)剡M(jìn)行。分別于春季（4月底）和秋季（10月底）開始倒苗時(shí)取樣，每次取樣3m2，測(cè)定半夏株高、葉片形態(tài)特征和產(chǎn)量，并取耕層（10～20cm）土壤，帶回實(shí)驗(yàn)室陰干后測(cè)定土壤酶活性。半夏樣品帶回實(shí)驗(yàn)室后洗凈切片，于50℃烘干后測(cè)定生物堿、黃酮、總蛋白和可溶性糖含量等品質(zhì)指標(biāo)。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.4.1 形態(tài)特征、葉綠素相對(duì)含量（SPAD）和產(chǎn)量 用鋼卷尺測(cè)量株高，參照周武先等[21]的方法測(cè)定葉片形態(tài)特征和SPAD。每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取6株半夏進(jìn)行測(cè)定，然后取平均值作為單個(gè)小區(qū)的整體水平。將小區(qū)其中1個(gè)3m2地塊的半夏全部采挖，抖凈泥土，使用30公斤級(jí)金旺電子秤（HY-809）稱重，換算成每公頃產(chǎn)量，產(chǎn)量增量=產(chǎn)量-播種量。

1.4.2 品質(zhì)指標(biāo) 參考張楠等[22]的方法稍作修改進(jìn)行半夏生物堿含量的測(cè)定，精密稱取粉碎并過(guò)65目篩的半夏粉末0.2g到25mL磨口具塞試管中，依次加入濃氨水1mL和甲醇10mL，充分搖勻、渦旋，超聲30min后取出樣品，再次搖勻、渦旋，然后繼續(xù)超聲30min。超聲結(jié)束后將上清液使用定性濾紙過(guò)濾于直徑為90mm的蒸發(fā)皿中，濾液置于85℃水浴鍋中蒸干。取50mL三角瓶，加入蒸餾水5mL，0.1mol/L的檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液（pH 5.4）5mL，0.05%的溴麝香草酚藍(lán)溶液1mL，充分搖勻形成顯色液。然后在蒸干甲醇的蒸發(fā)皿中分多次累計(jì)加入氯仿10mL，充分搖勻、渦旋，轉(zhuǎn)入上述顯色液中。將混合液振搖1min后轉(zhuǎn)入分液漏斗，靜置后待分層，取氯仿層，使用UV-1800紫外分光光度計(jì)（日本島津，Shimadzu）測(cè)定其OD416的吸光度值?？傸S酮含量的測(cè)定參考何書美等[23]的方法稍作修改，將0.2g半夏粉置于10mL的離心管中，用10mL 50%乙醇超聲提取30min。然后10000轉(zhuǎn)/min離心25min。取上清液5mL置于100mL的燒杯中，加入1.5% AlCl3溶液8mL和0.1mol/L乙酸-乙酸鈉緩沖液（pH 5.5）4mL，充分混勻，使用50%乙醇水溶液定容到25mL容量瓶。30min后，用分光光度計(jì)在415nm波長(zhǎng)下測(cè)量混合溶液的吸光度值。參照張楠[24]的方法測(cè)定總蛋白和可溶性糖含量。

1.4.3 土壤酶活性 土壤酶活性指標(biāo)包括URE、SAC、堿性磷酸酶（ALP）和SCAT，參照關(guān)松蔭[25]的方法進(jìn)行測(cè)定。采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法測(cè)定URE活性，用24h后1g土壤中NH3-N的毫克數(shù)表示；采用3,5-二硝基水楊酸（DNS）比色法測(cè)定SAC活性，用24h后1g干土生成葡萄糖毫克數(shù)表示；采用磷酸苯二鈉比色法測(cè)定ALP活性，以2h后1g土壤中生成的游離酚毫克數(shù)表示；采用高錳酸鉀滴定法測(cè)定SCAT活性，用20min后滴定1g土壤消耗0.02mol/L高錳酸鉀的毫升數(shù)表示。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007和SPSS 20.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和單因素方差分析（one-way ANOVA），采用新復(fù)極差法（Duncan）進(jìn)行多重比較（α=0.05）。利用Pearson法對(duì)半夏生理、生長(zhǎng)性狀及其土壤酶活性進(jìn)行相關(guān)性分析。采用Origin 8.5作圖，圖表中數(shù)據(jù)均為平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差（SD）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同播種密度對(duì)半夏形態(tài)特征和SPAD值的影響

從圖1可知，無(wú)論是春季還是秋季，播種密度≤3750kg/hm2時(shí)，半夏的株高沒(méi)有顯著差異。春季播種密度為6000kg/hm2時(shí)，半夏株高相比于低密度處理（2250kg/hm2）顯著降低14.8%。秋季播種密度≥4500kg/hm2時(shí)，半夏株高相比于低密度處理均顯著降低，降幅分別為10.2%、16.5%和17.7%。春季不同播種密度處理間葉長(zhǎng)沒(méi)有顯著差異；秋季播種密度為3750kg/hm2時(shí)，葉長(zhǎng)顯著高于5250kg/hm2處理，其他處理間沒(méi)有顯著差異。在春季，隨著播種密度的增加，葉寬基本呈先增加后下降的趨勢(shì)，并以4500kg/hm2處理葉寬最大；在秋季，隨著播種密度的增加，葉寬呈逐漸下降的趨勢(shì)，播種密度≥5250kg/hm2時(shí)，葉寬顯著低于低密度處理。隨著播種密度的增加，葉片SPAD值總體呈下降趨勢(shì)，但不同播種密度處理間沒(méi)有顯著性差異。綜上表明，播種密度對(duì)半夏的形態(tài)特征有一定的影響，但總體影響不大。

圖1 不同播種密度對(duì)半夏株高、葉片形態(tài)特征和SPAD值的影響Fig.1 Effects of different sowing densities on plant height,leaf characteristic and SPAD value of P.ternata

2.2 不同播種密度對(duì)半夏產(chǎn)量的影響

由圖2可知，隨著播種密度的增加，半夏產(chǎn)量無(wú)論在春季還是秋季均呈逐漸上升的趨勢(shì)。半夏產(chǎn)量在播種密度為6000kg/hm2時(shí)最高，春季和秋季產(chǎn)量分別為10 491和14 138kg/hm2。但隨著播種密度的增加，半夏產(chǎn)量增量在春季和秋季均呈先上升后下降的趨勢(shì)。當(dāng)播種密度為3750～4500kg/hm2時(shí)，產(chǎn)量增量在春季和秋季均保持相對(duì)較高的水平，分別為5486～5592和9410～9652kg/hm2。由于產(chǎn)量增量直接影響半夏的經(jīng)濟(jì)效益，因此并不是播種密度越高，獲得的經(jīng)濟(jì)效益就越高，適當(dāng)密植才能使半夏獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。

圖2 不同播種密度對(duì)半夏產(chǎn)量的影響Fig.2 Effects of different sowing densities on yield of P.ternata

2.3 不同播種密度對(duì)半夏品質(zhì)的影響

如圖3所示，不同播種密度處理對(duì)春季半夏生物堿和黃酮含量沒(méi)有顯著影響。隨著播種密度的增加，秋季生物堿和黃酮含量呈逐漸下降的趨勢(shì)。當(dāng)播種密度≥5250kg/hm2時(shí)，秋季半夏生物堿含量顯著低于其他播種密度處理；播種密度≥3750kg/hm2時(shí)，秋季半夏黃酮含量顯著低于其他低密度處理。隨著播種密度的增加，蛋白質(zhì)含量呈逐漸下降的趨勢(shì)，當(dāng)播種密度為2250kg/hm2時(shí)，蛋白質(zhì)含量在春季和秋季均最大，分別為27.2和28.5mg/g；當(dāng)播種密度為6000kg/hm2時(shí)，蛋白質(zhì)含量在春季和秋季均最小，分別為23.5和26.4mg/g?？扇苄蕴呛侩S著播種密度的增加呈逐漸上升的趨勢(shì)。當(dāng)播種密度為2250kg/hm2時(shí)，可溶性糖含量在春季和秋季均最小，分別為13.1和14.1mg/g；當(dāng)播種密度為6000kg/hm2時(shí)，可溶性糖含量在春季和秋季均最大，分別為14.0和15.1mg/g。綜上可知，半夏的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)會(huì)隨著生長(zhǎng)時(shí)期和播種密度的不同而發(fā)生改變。

圖3 不同播種密度對(duì)半夏品質(zhì)的影響Fig.3 Effects of different sowing densities on quality of P.ternata

2.4 不同播種密度對(duì)半夏土壤酶活性的影響

如圖4所示，隨著播種密度的提升，土壤ALP活性在春季基本呈逐漸上升的趨勢(shì)，并在播種密度為5250kg/hm2時(shí)達(dá)到最大；而在秋季則呈先上升后下降的趨勢(shì)，并在播種密度為3750kg/hm2時(shí)達(dá)到最大。URE活性在春季隨著播種密度的增加呈先上升后下降的趨勢(shì)，并在播種密度為4500kg/hm2時(shí)達(dá)到最大；而秋季URE活性隨著播種密度的增加沒(méi)有表現(xiàn)出特定的規(guī)律，在播種密度為3750kg/hm2時(shí)最高。SAC活性無(wú)論在春季還是秋季，均隨著播種密度的增加而增加，且均以播種密度為6000kg/hm2時(shí)達(dá)到最大。隨著播種密度的增加，SCAT活性在春季基本呈先下降后上升的趨勢(shì)，并在播種密度為5250kg/hm2時(shí)達(dá)到最大；而在秋季基本呈逐漸上升的趨勢(shì)，并在播種密度為6000kg/hm2時(shí)達(dá)到最大。在半夏的不同生長(zhǎng)階段，春季與秋季土壤酶活性存在較大差異。春季時(shí)ALP、URE和SCAT活性顯著高于秋季，而春季SAC活性顯著低于秋季。由此可見(jiàn)，不同季節(jié)和播種密度均會(huì)影響半夏土壤酶活性，進(jìn)而影響土壤中生物化學(xué)反應(yīng)的強(qiáng)度和方向。

圖4 不同播種密度對(duì)半夏土壤酶活性的影響Fig.4 Effects of different sowing densities on soil enzyme activities of P.ternata

2.5 半夏的產(chǎn)量、品質(zhì)和土壤酶活性與播種密度和生長(zhǎng)時(shí)期的相關(guān)性分析

從表1可知，無(wú)論在春季還是秋季，半夏株高、葉長(zhǎng)、葉寬和SPAD值均與播種密度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。產(chǎn)量與播種密度呈顯著（P＜0.01）正相關(guān)關(guān)系，但產(chǎn)量增量與其呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。春季半夏蛋白質(zhì)含量與播種密度呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。無(wú)論在春季還是秋季，可溶性糖含量均與播種密度呈顯著正相關(guān)關(guān)系。秋季生物堿、黃酮和蛋白質(zhì)含量與播種密度呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。在春季，ALP、SAC和SCAT活性與播種密度均呈顯著正相關(guān)關(guān)系，而URE活性與播種密度呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。在秋季，URE、SAC和SCAT活性與播種密度均呈顯著正相關(guān)關(guān)系，而ALP活性與其呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。由此可見(jiàn)，播種密度對(duì)半夏生長(zhǎng)發(fā)育、品質(zhì)形成和土壤酶活性有重要影響。

表1 不同生長(zhǎng)時(shí)期播種密度與半夏形態(tài)特征、產(chǎn)量、品質(zhì)和土壤酶活性的相關(guān)性Table 1 Pearson correlation coefficients between sowing densities and morphological characteristics,yield,quality and soil enzyme activities of P.ternata in different growth stages

由表2可知，不同播種密度和季節(jié)均會(huì)顯著影響半夏的產(chǎn)量、品質(zhì)和土壤酶活性。播種密度和季節(jié)的交互作用對(duì)半夏產(chǎn)量、產(chǎn)量增量和可溶性糖含量沒(méi)有顯著影響（P＞0.05），但極顯著影響生物堿、黃酮、蛋白質(zhì)含量和土壤酶活性。說(shuō)明半夏產(chǎn)量、品質(zhì)和土壤酶活性與半夏播種密度及其生長(zhǎng)時(shí)期存在密切聯(lián)系。

表2 基于方差分析的P值檢驗(yàn)生長(zhǎng)時(shí)期、播種密度及其交互作用對(duì)半夏產(chǎn)量、品質(zhì)和土壤酶活性的影響Table 2 P-values from ANOVA testing effects of growth stage,sowing density and their interaction on P.ternata yield,quality and soil enzyme activities

半夏生長(zhǎng)性狀、品質(zhì)與土壤酶活性的冗余分析（RDA）見(jiàn)圖5，春季（圖5a）和秋季（圖5b）的RDA第1排序軸分別解釋了變量的76.6%和70.4%，第2排序軸分別解釋了變量的19.8%和26.5%，前2個(gè)排序軸均解釋了變量的95%以上，說(shuō)明選定的土壤酶活因子可以很好地解釋半夏生理生長(zhǎng)的變化。不同播種密度處理樣本在RDA平面上分散聚集，說(shuō)明不同播種密度處理的半夏生理生長(zhǎng)性狀存在較大差異。不同土壤酶活因子按照對(duì)半夏生理、生長(zhǎng)性狀的影響從大到小排列，在春季為ALP（62.5%，P=0.002）＞SAC（61.7%，P=0.002）＞URE（44.7%，P=0.004）＞SCAT（33.0%，P=0.010）；在秋季為SCAT（54.1%，P=0.002）＞SAC（49.9%，P=0.002）＞ALP（28.8%，P=0.006）＞URE（17.8%，P=0.046）。由此可見(jiàn)，半夏在不同生長(zhǎng)時(shí)期受土壤酶活性的影響存在顯著差異。

圖5 春季(a)和秋季(b)半夏生長(zhǎng)性狀、品質(zhì)與土壤酶活性的冗余分析Fig.5 The redundancy analysis of growth trait,quality and soil enzyme activity of P.ternata in spring(a)and autumn(b)

3 討論

3.1 半夏的生長(zhǎng)發(fā)育與播種密度和生長(zhǎng)時(shí)期的關(guān)系

葉片形態(tài)特征是植物重要的葉功能性狀，對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育有一定的指示作用[21,26]，葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)，與光合速率和營(yíng)養(yǎng)狀況密切相關(guān)[27]，而產(chǎn)量是評(píng)價(jià)植物生長(zhǎng)狀態(tài)的最佳指標(biāo)。播種密度能引起生長(zhǎng)資源的強(qiáng)制分配，密度的增加會(huì)導(dǎo)致作物種群內(nèi)部的競(jìng)爭(zhēng)加劇，從而影響種群中植株形態(tài)特征和生物量[28-29]，這在以往的研究[2-3]中已經(jīng)得到了驗(yàn)證。本研究結(jié)果表明，無(wú)論在春季還是秋季，隨著播種密度的增加，半夏株高、葉長(zhǎng)、葉寬和SPAD值總體呈逐漸下降的趨勢(shì)，這可能是半夏的一種“耐受”策略，通過(guò)減緩自身的生長(zhǎng)速度加強(qiáng)對(duì)外界脅迫的耐受力，以保證現(xiàn)有的植株最大程度存活，這與馮銀平等[30]研究播種密度對(duì)苜蓿生長(zhǎng)影響的結(jié)果類似。本研究還表明，無(wú)論春季還是秋季，隨著播種密度的增加，半夏產(chǎn)量首先呈上升的趨勢(shì)，當(dāng)播種密度達(dá)到4500kg/hm2以后，產(chǎn)量逐漸趨于平穩(wěn)并基本保持不變，產(chǎn)量增量也逐漸減小，這與阮培均等[4]、梅艷等[18]和黃曉楊等[17]研究播種密度對(duì)半夏產(chǎn)量影響的結(jié)果類似，表明合理密植才能達(dá)到最佳的生產(chǎn)效益。半夏經(jīng)過(guò)充分的生長(zhǎng)后，群體達(dá)到了最大的資源利用率，單位面積生物量不再隨著播種密度增加而增加，符合最終產(chǎn)量恒定法則[31]。此外，半夏的產(chǎn)量不僅取決于播種密度（F=345），更取決于半夏的生長(zhǎng)時(shí)期（F=3859），只有獲得充分生長(zhǎng)的時(shí)間和空間，才能獲得更高的生產(chǎn)力。

3.2 半夏的品質(zhì)與播種密度和生長(zhǎng)時(shí)期的關(guān)系

生物堿是半夏的主要藥效成分之一，可以鎮(zhèn)咳、降脂和止嘔，還具有消炎抑菌和抑制腫瘤的作用[32-33]。黃酮也是半夏的重要活性成分，在治療癌癥、冠心病和保護(hù)免疫系統(tǒng)等方面具有十分重要的作用[34]。半夏總蛋白具有明顯的生物化學(xué)活性，其主要有抗癌和抗早孕作用[24]。半夏可溶性糖可增加體內(nèi)酶活性，有效消除自由基，同時(shí)對(duì)人體也具有一定的抗腫瘤作用[35]。本研究結(jié)果表明，春季半夏除了生物堿和黃酮含量沒(méi)有顯著變化外，隨著播種密度的增加，生物堿、黃酮和蛋白質(zhì)含量均呈逐漸下降的趨勢(shì)，這與阮培均等[36]、王海玲等[19]和趙明勇等[20]研究播種密度對(duì)半夏總生物堿含量影響的結(jié)果類似。這可能是因?yàn)椴シN密度增加導(dǎo)致半夏對(duì)光照、空間和土壤養(yǎng)分資源的競(jìng)爭(zhēng)加劇，光合作用減弱，合成藥效活性成分的底物不足，從而限制了生物堿、黃酮和蛋白質(zhì)的生成[37]。在不同播種密度處理下，春季半夏生物堿和黃酮含量沒(méi)有發(fā)生顯著的變化，這可能是因?yàn)樯飰A和黃酮屬于次級(jí)代謝產(chǎn)物，而蛋白質(zhì)和可溶性糖屬于初級(jí)代謝產(chǎn)物，因此相比于蛋白質(zhì)和可溶性糖，半夏生物堿和黃酮受播種密度的影響較為滯后。半夏可溶性糖含量無(wú)論在春季還是秋季均隨著播種密度的增加呈逐漸上升的趨勢(shì)，這可能與半夏為了適應(yīng)復(fù)雜的生存環(huán)境而將體內(nèi)的蛋白質(zhì)降解轉(zhuǎn)化成蔗糖和葡萄糖等小分子可溶性糖有關(guān)。本研究只測(cè)定了生物堿、黃酮、蛋白質(zhì)和可溶性糖總量的變化，其具體組分的變化和相關(guān)作用機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。

3.3 半夏的土壤酶活性與播種密度和生長(zhǎng)時(shí)期的關(guān)系

研究[38]表明，不同播種密度條件下土壤酶活性會(huì)發(fā)生改變，這可能是由于不同群體密度造成植株生長(zhǎng)發(fā)育不同，致使土壤中根系生物量及分泌物等產(chǎn)生差異而引起的。在不同群體密度條件下，光合代謝的差異也會(huì)造成光合產(chǎn)物向根部的輸送量發(fā)生改變，而相當(dāng)一部分的光合產(chǎn)物在轉(zhuǎn)移至根部后會(huì)隨著根系分泌物進(jìn)入土壤[39]。因而群體密度的變化會(huì)間接影響土壤中有機(jī)質(zhì)和分解底物的供給，進(jìn)而影響微生物的生長(zhǎng)及土壤胞外酶的分泌[40]。本研究結(jié)果顯示，除了秋季的ALP和春季的URE活性外，其他土壤酶活性在半夏的整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程中基本呈上升的趨勢(shì)。這可能是因?yàn)榘胂膫€(gè)體間的競(jìng)爭(zhēng)情況隨著播種密度的增加而愈加激烈，高群體密度條件下半夏需要吸收更多的土壤養(yǎng)分，從而導(dǎo)致了土壤養(yǎng)分的可獲得性降低，進(jìn)而通過(guò)促進(jìn)土壤微生物和植物釋放更多的胞外酶來(lái)獲得養(yǎng)分。此外，高群體密度條件下半夏根系生物量和分泌物較多，給土壤微生物提供了豐富的有機(jī)質(zhì)和分解底物，從而使土壤胞外酶的分泌增加。春季ALP、URE和SCAT活性整體高于秋季，這可能是由于春季半夏的代謝活動(dòng)旺盛，需要消耗大量的養(yǎng)分，因此促使根系向土壤分泌較多的胞外酶以滿足自身對(duì)養(yǎng)分的需求和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)。而秋季半夏臨近采收，代謝活動(dòng)減弱，對(duì)養(yǎng)分的需求降低，根系分泌物減少，土壤微生物活性也相應(yīng)降低，因此3種酶活性下降。春季SAC活性顯著低于秋季，這可能是因?yàn)榍锛景胂捏w內(nèi)生成更多的可溶性糖需要消耗大量的小分子有機(jī)物，因而刺激根系向土壤分泌更多的SAC。

3.4 半夏的產(chǎn)量、品質(zhì)和土壤酶活性與播種密度和生長(zhǎng)時(shí)期的關(guān)系

從不同生長(zhǎng)時(shí)期播種密度對(duì)半夏產(chǎn)量、品質(zhì)和土壤酶活性的影響來(lái)看，半夏產(chǎn)量、品質(zhì)和土壤酶活性不僅受播種密度的影響（P＜0.001），與生長(zhǎng)發(fā)育階段也息息相關(guān)（P＜0.001），且生長(zhǎng)時(shí)期和播種密度的交互作用也會(huì)對(duì)生物堿、黃酮、蛋白質(zhì)含量和土壤酶活性產(chǎn)生極顯著的影響（P＜0.001）。從半夏產(chǎn)量、品質(zhì)與土壤酶活性的RDA來(lái)看，在不同生長(zhǎng)階段，不同的土壤酶發(fā)揮著相應(yīng)的主導(dǎo)作用，使半夏始終處于相對(duì)較好的生長(zhǎng)狀態(tài)。因此，合理安排半夏的播種密度及掌握采收時(shí)間可以使土壤發(fā)揮較大的生產(chǎn)潛力。

4 結(jié)論

在不同的播種密度處理下，半夏可通過(guò)調(diào)整植株和葉片形態(tài)特征，使群體更加適應(yīng)因播種密度增加而導(dǎo)致生存資源匱乏的生長(zhǎng)環(huán)境。隨著播種密度的增加，半夏的產(chǎn)量呈先增加后趨于平緩的趨勢(shì)，符合最終產(chǎn)量恒定法則。半夏生長(zhǎng)發(fā)育、品質(zhì)和土壤酶活性不僅與半夏的播種密度有關(guān)，與生長(zhǎng)發(fā)育階段也存在密切聯(lián)系，在保障半夏品質(zhì)不受太大影響的情況下，3750～4500kg/hm2的播種密度結(jié)合秋季采收可以使土地發(fā)揮較高的生產(chǎn)效能，半夏產(chǎn)量增量達(dá)到相對(duì)較佳的水平。