輪作對西洋參連作障礙消減作用的研究.pdf

1、西洋參(Panax quinquefolium L.)是重要的補益類中藥材，一般需要種植4年后才能收獲，收獲后如果在同一地塊繼續(xù)種植，植株往往不能正常生長，即存在嚴(yán)重的連作障礙問題。輪作是傳統(tǒng)用于克服作物連作障礙的農(nóng)業(yè)措施，如何進行西洋參輪作目前尚沒有成熟的技術(shù)。本文從土壤生態(tài)學(xué)的角度，研究了栽培西洋參后的老參地及輪作小麥/玉米后土壤肥力、自毒酚酸、真菌群落及病原菌的變化;并通過盆栽及大田試驗，觀察輪作后土壤種植西洋參的生長情況。以期為

2、建立西洋參與我國主要農(nóng)作物的合理輪作制度提供實驗數(shù)據(jù)
　　主要研究結(jié)果包括以下幾個方面:
　　1、對北京、山東和吉林3個產(chǎn)區(qū)的4年西洋參土壤樣品（包括根區(qū)土和根外土）的基礎(chǔ)肥力進行了測定和比較。結(jié)果表明吉林產(chǎn)區(qū)土壤樣品的養(yǎng)分狀況高于北京和山東，北京和山東產(chǎn)區(qū)的土壤肥力狀況相近，主要體現(xiàn)在土壤有機質(zhì)、堿解氮和速效鉀的含量接近且均顯著低于吉林產(chǎn)區(qū)(P＜0.05);3個產(chǎn)地土壤樣品中速效磷含量的對比在根區(qū)和根外土中表現(xiàn)比較不同，可

3、能與各產(chǎn)區(qū)的施肥量有關(guān);pH值為北京＞山東＞吉林。不同產(chǎn)區(qū)的根區(qū)土中速效氮、磷、鉀的含量均高于根外土，但有機質(zhì)、pH值無明顯規(guī)律。聚類分析表明，北京、山東的土壤樣品肥力接近，而與吉林樣品相差較遠(yuǎn)。
　　2、比較了老參地、輪作小麥/玉米1、3、5年及未種過西洋參的對照土壤的基礎(chǔ)肥力指標(biāo)。老參地土中堿解氮含量顯著高于未種過西洋參的對照土壤20.66％(P＜0.05)，速效磷、速效鉀分別高于對照6.49％及31.86％(P＞0.05)，

4、而有機質(zhì)、全磷、全氮含量低于對照6.28～10.19％(P＞0.05)。輪作小麥/玉米1年后速效肥力下降;輪作3年以后土壤中堿解氮、速效鉀、有機質(zhì)及全氮含量顯著低于對老參地(P＜0.05)，而速效磷、全磷和pH值變化不顯著;輪作5年后，土壤中上述養(yǎng)分指標(biāo)與對照接近。
　　3、用高效液相色譜法(High Performance Liquid Chromatography，HPLC)方法測定了北京、山東和吉林產(chǎn)區(qū)4年西洋參種植土壤（包

5、括根區(qū)土和根外土）中酚酸類物質(zhì)的含量。北京和山東根區(qū)土壤樣品中的對羥基苯甲酸、香草酸、丁香酸、香草醛、阿魏酸、苯甲酸、水楊酸及肉桂酸等8種酚酸化合物含量相對比較接近，顯著低于吉林(P＜0.05);對香豆酸含量北京與吉林的相對接近，顯著高于山東(P＜0.05);吉林總酚酸含量比北京、山東分別顯著高出477.66％、400.96％(P＜0.05);根外土與根區(qū)土趨勢相同。不同產(chǎn)區(qū)土壤樣品中酚酸的比例有差異，北京、山東產(chǎn)區(qū)對香豆酸比例最高，香

6、草酸、水楊酸次之;吉林產(chǎn)區(qū)香草酸比例最高，水楊酸、香草醛含量次之。除苯甲酸、肉桂酸外，根區(qū)土中的酚酸含量均大于根外土，3個產(chǎn)區(qū)根區(qū)土中含量均顯著高于根外土的有香草酸、香草醛、對香豆酸、阿魏酸(P＜0.05);總酚酸含量顯著高于根外土(P＜0.05)。提示西洋參在生長過程中根系分泌酚酸至土壤中，且香草酸、香草醛、對香豆酸、阿魏酸占重要比例。
　　4、對13塊老參地土壤的調(diào)查結(jié)果表明，西洋參根區(qū)土中酚酸含量與根部病害發(fā)生程度、產(chǎn)量、土

7、壤肥力等因素狀況有關(guān)。與輕微發(fā)病相比，嚴(yán)重發(fā)病西洋參根區(qū)土中對香豆酸、香草酸、丁香酸及阿魏酸的含量增加140.24～536.06％(P＜0.05);總酚酸含量顯著增加101.53％(P＜0.05)。高產(chǎn)地塊西洋參根區(qū)土中對羥基苯甲酸、丁香酸、苯甲酸、水楊酸及對香豆酸含量低于低產(chǎn)地塊4.32～59.66％(P＞0.05);總酚酸含量低12.84～26.84％(P＞0.05)。高肥力地塊西洋參根區(qū)土中香草酸、丁香酸、對香豆酸、阿魏酸含量均比

8、低肥力地塊增加33.83～134.73％（P＞0.05），總酚酸增加41.27～69.49％(P＞0.05)。
　　5、老參地中丁香酸、對香豆酸、阿魏酸的含量顯著高于未種過西洋參的對照土壤(P＜0.05)，輪作小麥/玉米1年后顯著下降(P＜0.05);輪作3、5年后，土壤中這三種酚酸含量與對照接近。老參地中總酚酸含量顯著高于對照(P＜0.05)，輪作后與對照土壤無顯著差異。
　　6、應(yīng)用末端限制性片段長度多態(tài)性(Termin

9、al Restriction Fragment LengthPolymorphism，TRFLP)方法，用前期獲得的主要來自西洋參及其根區(qū)土壤的49株已鑒定真菌，通過提取DNA，擴增ITS區(qū)段，分別選用限制性內(nèi)切酶HinfⅠ與HaeⅢ酶切，根據(jù)獲得的末端限制性片段(Terminal Restriction Fragment，TRF)建立了包括西洋參主要病原菌鏈格孢屬(Alternaria)、柱孢屬（Cylindro carpon）、鐮孢

10、菌屬（Fusarium）、惡疫霉屬Phytophthora）、灰葡萄孢屬（Botrytis）、立枯絲核菌屬（Rhizoctonia）及具有生防功能的木霉（Trichode rma）、綠僵菌（Metarhizium）、青霉屬(Penicillium)等在內(nèi)25屬40種的T-RFLP數(shù)據(jù)庫，為研究土壤中病原真菌及生防菌提供了基礎(chǔ)。
　　7、以HaeⅢ酶切后ITS4-FAM的TRF及HinfⅠ酶切后ITS1F-TRF為基礎(chǔ)對老參地、輪作

11、及未種過西洋參的對照土壤中真菌群落多樣性進行了研究。兩種酶切片段的結(jié)果顯示相同的趨勢。老參地真菌豐富指數(shù)度（Ma）高于對照(P＞0.05)，均勻度指數(shù)(J)、多樣性指數(shù)(H')及優(yōu)勢度指數(shù)(D)低于對照(P＞0.05)，輪作5年后與對照接近。老參地及與小麥/玉米輪作1年后土壤中真菌群落結(jié)構(gòu)相似，輪作3、5年后，土壤中真菌群落與對照土壤中無異顯著(P＞0.05)。
　　8、以HaeⅢ酶切后ITS4-FAM的TRF的豐度為基礎(chǔ)分析不同

12、輪作年限土壤真菌數(shù)量的變化。通過與數(shù)據(jù)庫比對，結(jié)果表明，西洋參主要病原菌在土壤樣品中都存在，但老參地中主要病原菌TRF的豐度較高，輪作5年土壤中一些病原真菌的TRF豐度與對照接近。結(jié)果表明，老參地中鐮孢菌(Fusarium sp.)數(shù)量比對照高出123.42％(P＞0.05)，輪作5年后低于老參地40.88％(P＞0.05)。柱孢菌屬(Cylindrocarpon)、灰葡萄孢（Botrytis cinerea）及惡疫霉(Phytopht

13、horacactorum)在老參地中的數(shù)量比對照高出22.17～191.28％(P＞0.05)，在輪作土壤中的數(shù)量比老參地低18.15～87.97％（P＞0.05），輪作5年土壤中比對照低26.32～59.60％(P＞0.05)。老參地中哈茨木霉(Trichoderma harzianum)的數(shù)量高于對照222.37％(P＞0.05);在不同輪作年限土壤中無明顯規(guī)律性，但均高于對照317.82-663.72％(P＞0.05)。
　

14、　9、應(yīng)用盆栽播種試驗對比了西洋參在老參地及輪作土壤中的生長情況。與老參地相比，輪作1、3年土壤中西洋參根的鮮重分別增加21.68、23.80％，干重增加15.21、20.17％;輪作5年及對照中根的鮮重、干重接近，鮮重比老參地增加45.05％、49.61％(P＜0.05)，干重增加42.53％、47.02％(P＜0.05)。輪作1年土壤中西洋參的病根率、病情指數(shù)及須根數(shù)量與老參地接近，在輪作3、5年及對照土壤中病根率和病情指數(shù)降低而須

15、根數(shù)量增加(P＜0.05)。
　　10、通過大田實驗連續(xù)兩年觀察了在輪作小麥/玉米5年后土壤播種西洋參的生長及根區(qū)土壤中酚酸的變化情況。播種密度為100、200、400及800粒/m2的西洋參出苗率達到92.71～98.61％，播后第2年的存苗率為80.56～87.33％。在夏季及秋季時，2年生西洋參地下及地上的鮮、干重與密度呈顯著負(fù)相關(guān)(r2=-1.00，P＜0.01)。不同生長時期及不同密度的根區(qū)土中酚酸含量不同，夏季時根區(qū)土