張燕，趙瑜，金艷，任振麗，朱繼忠，李豐勝，李穎，郝慶秀，郭蘭萍*

(1.道地藥材國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地/中國中醫(yī)科學(xué)院 中藥資源中心，北京 100700；2.山東省肥城市人民醫(yī)院，山東 肥城 271600；3.菏澤步長制藥有限公司，山東 菏澤 274000；4.吉林華康制藥有限公司，吉林 敦化 133700；5.萊蕪紫光生態(tài)園有限公司，山東 萊蕪 271100)

丹參是我國常用大宗中藥材[1]，種植面積極廣，但其生產(chǎn)上存在嚴(yán)重的自毒和連作障礙問題，常表現(xiàn)為土壤板結(jié)、酸化、線蟲增加、土傳真菌病害加重等[2]。

對(duì)于以生產(chǎn)次生代謝產(chǎn)物為利用價(jià)值的中藥材，其次生代謝產(chǎn)物有時(shí)又是自毒物質(zhì)，直接影響藥用植物生長發(fā)育，其中酚類和類萜類化合物是高等植物的主要化感物質(zhì)，它們分別是水溶性和揮發(fā)性物質(zhì)的典型，這恰恰與雨霧淋溶和揮發(fā)是化感物質(zhì)的主要釋放方式相吻合。它們分子量較小，結(jié)構(gòu)簡單。這類小分子物質(zhì)在藥用植物栽培中很容易釋放到環(huán)境中，從而改變根際土壤理化性質(zhì)，并進(jìn)而影響土壤環(huán)境的微生物群落結(jié)構(gòu)[3]。丹參的有效成分可分為兩類，即脂溶性丹參酮類(脂溶性二萜醌類)和水溶性酚酸類，此外還含黃酮類、三萜類和甾醇等成分[4]。這些成分進(jìn)入土壤后就會(huì)產(chǎn)生自毒作用，所以丹參的連作障礙現(xiàn)象嚴(yán)重。

而活性炭是孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、比表面積很大(1500 m2·g-1以上)、吸附能力很強(qiáng)的炭，可有效吸附土壤中的化學(xué)物質(zhì)[5]。為了緩解丹參的自毒和連作障礙，設(shè)計(jì)以活性炭對(duì)其自毒物質(zhì)進(jìn)行吸附，為栽培丹參的規(guī)范化生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

紫花丹參種苗(山東萊蕪，經(jīng)中國中醫(yī)科學(xué)院黃璐琦研究員鑒定為唇形科植物丹參Salviamiltiorrhiza，采用常規(guī)栽培管理)，吸附用活性炭粉末(食品級(jí)，500 g袋裝)，丹參素、迷迭香酸、二氫丹參酮、隱丹參酮及丹酚酸B，丹參酮I，丹參酮IIA對(duì)照品(江西本草天工科技有限責(zé)任公司，批號(hào)分別為1103-110101，M24-110421，E06-110116，Y53-110616，1022-101019，1428-070321，1067-080314)，乙腈為色譜純，磷酸為優(yōu)級(jí)純，水為自制高純水，其余試劑均為分析純。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 于山東萊蕪丹參GAP試驗(yàn)示范基地進(jìn)行，分別在新土(頭茬)和連作土(重茬)兩片地上進(jìn)行，新土(頭茬)的供試土壤理化特性為壤土，pH 6.0，有機(jī)質(zhì)0.807 g·kg-1，全氮0.147%，速效磷4.979 mg·kg-1，速效鉀206.349 mg·kg-1。連作土(重茬)的供試土壤理化特性為砂壤土。每種土均設(shè)4個(gè)處理，分別為處理1(對(duì)照，不加活性炭)，處理2(加活性炭50 g·m-2)、處理3(加活性炭100 g·m-2)、處理4(加活性炭150 g·m-2)。采用田間小區(qū)試驗(yàn)，小區(qū)面積15 m2，移栽密度50 cm×30 cm，重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。丹參于3月份進(jìn)行移栽，選擇10月份進(jìn)行觀測(cè)、采收取樣，每個(gè)小區(qū)取10株，即每個(gè)處理調(diào)查30株。

1.2.2 測(cè)定項(xiàng)目和方法 株高采用鋼卷尺測(cè)量，蘆頭直徑采用游標(biāo)卡尺測(cè)量，生物量和單株產(chǎn)量采用天平稱量。丹參中有效成分測(cè)定樣品于10月取樣，每個(gè)處理取10株作為混合樣，晾干，樣品采用常溫、避光、防潮方式保存，次年3月測(cè)定。樣品粉碎后過60目篩，60 ℃烘烤14 h，采用HPLC測(cè)定，2695型高效液相色譜系統(tǒng)，Waters 2996 PDA檢測(cè)器(美國Waters公司)，電子精密天平(Sartorius BS 2202S)型。色譜條件為SGE ENDURO C18色譜柱(4.6 mm×250 mm，5 μm)，流動(dòng)相乙腈(A)-0.1%磷酸水(B)梯度洗脫(0～15 min，25%A；15～16 min，25%～40%A；16～18 min，40%～50%A；18～55 min，50%～75%A；55～56 min，75%～25%A)，柱溫30 ℃，流速1 mL·min-1，進(jìn)樣量10 μL，檢測(cè)波長280 nm。經(jīng)方法學(xué)考察，本法準(zhǔn)確、快速、重復(fù)性好。土壤主要微生物類群測(cè)定好氣性細(xì)菌、真菌、放線菌，采用培養(yǎng)-平板計(jì)數(shù)法[6]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用Excel進(jìn)行錄入和作圖，運(yùn)用SPSS 18.0軟件進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)和方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同石灰處理對(duì)丹參生長指標(biāo)和生物量的影響

從圖1至圖4可以看出，添加活性炭未對(duì)連作土上種植的丹參產(chǎn)生顯著地生長促進(jìn)作用。而添加活性炭對(duì)新土上種植的丹參蘆頭直徑、單株地上鮮重、單株地下鮮重3個(gè)指標(biāo)影響顯著。

添加活性炭未對(duì)連作土上種植的丹參產(chǎn)生顯著地生長促進(jìn)作用，可能與連作土是砂壤土，前茬丹參對(duì)營養(yǎng)元素的選擇吸收導(dǎo)致土壤營養(yǎng)物質(zhì)失衡和釋放到環(huán)境中的連作自毒物質(zhì)尚有危害作用，所以連作土上種植的丹參各項(xiàng)生長指標(biāo)均低于新土上種植的丹參。又因?yàn)樵囼?yàn)地干旱，未形成土壤膠體，土壤膠體是指顆粒直徑<2 μm的土壤中顆粒最細(xì)小的部分，包括粘粒、鐵鋁氧化物、碳酸鹽以及微生物等，是土壤中最活躍的物質(zhì)。由于比表面積大，膠體具有較高的吸附容量，是環(huán)境中污染物的重要吸附劑[5]。而有機(jī)碳是膠體起吸附作用的核心所在，但這需要分散在膠體中的水分起促進(jìn)作用，缺水和含沙量太高影響了膠體的形成，所以活性炭在干燥砂質(zhì)連作土上的吸附效果未得到很好的發(fā)揮。

圖1 不同活性炭處理對(duì)丹參株高的影響

圖3 不同活性炭處理對(duì)丹參單株地上鮮重的影響

圖2 不同活性炭處理對(duì)丹參蘆頭直徑的影響

圖4 不同活性炭處理對(duì)丹參單株根鮮重的影響

添加活性炭對(duì)新土上種植的丹參蘆頭直徑、單株地上鮮重、單株地下鮮重3個(gè)指標(biāo)影響顯著，加活性炭100 g·m-2和150 g·m-2對(duì)此3個(gè)指標(biāo)的促進(jìn)作用顯著，以100 g·m-2促進(jìn)作用最大，而添加活性炭50 g·m-2也對(duì)根鮮重產(chǎn)生了顯著地促進(jìn)作用。

通過對(duì)圖1、圖2、圖3、圖4四幅圖可以看出連作土上種植的丹參比新土上種植的丹參各項(xiàng)生長指標(biāo)均有下降，說明丹參是典型的連作障礙植物，所以生產(chǎn)上建議丹參基地要進(jìn)行變遷，不能在同一塊地上重復(fù)種植。另外，在新土上種植時(shí)，添加100 g·m-2的活性炭會(huì)增加土壤膠體的吸附能力，促進(jìn)丹參產(chǎn)量的提高。

2.2 不同活性炭處理對(duì)丹參內(nèi)丹參酮ⅡA和丹酚酸B等7種活性成分的影響

不同活性炭處理對(duì)丹參內(nèi)丹參素、迷迭香酸、丹酚酸B、二氫丹參酮、隱丹參酮、丹參酮ⅡA等7種活性成分的影響見表1，從表1可以看出，不同活性炭處理未對(duì)丹參的活性成分產(chǎn)生顯著影響。

表1 不同活性炭處理對(duì)丹參內(nèi)丹參酮ⅡA和丹酚酸B等7種活性成分的影響

2.3 不同活性炭處理對(duì)土壤細(xì)菌、真菌、放線菌的影響

由于連作土丹參長勢(shì)差異不大，所以本次菌落檢測(cè)僅針對(duì)從長勢(shì)上看差異顯著地新土丹參試驗(yàn)。不同活性炭處理對(duì)新土栽培丹參土壤細(xì)菌、真菌和放線菌的影響見表2，從表2可以看出，由于土壤樣品只有3份，組內(nèi)差異偏大，不同活性炭處理對(duì)丹參土壤微生物的影響在統(tǒng)計(jì)學(xué)上未達(dá)到顯著水平。但表2中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，隨著活性炭的添加，出現(xiàn)好氧性細(xì)菌數(shù)量增加，真菌數(shù)量減少的現(xiàn)象，未添加活性炭的對(duì)照土壤好氧性細(xì)菌為每克45.3×106個(gè)，添加50 g·m-2的土壤中的好氧性細(xì)菌為每克61.0×106個(gè)，添加而100 g·m-2的土壤中的好氧性細(xì)菌為每克57.3×106個(gè)；而未添加活性炭的對(duì)照土壤真菌為每克7.3×104個(gè)，添加50 g·m-2的土壤中的好氧性細(xì)菌為每克5.8×106個(gè)，添加而100 g·m-2的土壤中的好氧性細(xì)菌為每克6.3×106個(gè)。

由于大豆連作使土壤pH值降低，直接影響了微生物的區(qū)系分布，使土壤微生物區(qū)系從高肥的“細(xì)菌型”土壤向低肥的“真菌型”土壤轉(zhuǎn)化[7-8]。連作障礙的土壤菌落表現(xiàn)經(jīng)常是好氧性細(xì)菌降低，真菌增加。而細(xì)菌占土壤微生物總量的70%，是土壤中最活躍的因素，對(duì)植物根系微生態(tài)系統(tǒng)具有重要作用，其中的有益菌屬具有參與土壤營養(yǎng)循環(huán)、降解化感自毒物質(zhì)及改善土壤質(zhì)地等作用[9]。丹參活性炭的添加雖然未使土壤菌落差異達(dá)到顯著性水平，但目前的趨勢(shì)說明適宜活性炭的添加能促使土壤微生物中的好氧性細(xì)菌增加，真菌減少，從而促進(jìn)了丹參的生長。

表2 不同活性炭處理對(duì)土壤菌落的影響

3 結(jié)論與討論

通過不同劑量的活性炭在連作土和新土上施加后檢測(cè)丹參的株高、蘆頭直徑、主根數(shù)、單株地上鮮重、單株地下鮮重等生長指標(biāo)和生物量指標(biāo)，以及丹參酮類和丹酚酸類7種活性成分含量及栽培后土壤好氧性細(xì)菌、真菌和放線菌的數(shù)量，經(jīng)對(duì)比發(fā)現(xiàn)：添加活性炭提高了丹參的產(chǎn)量，增加了土壤的健康水平，但對(duì)活性成分影響未達(dá)到顯著性水平。

所以建議丹參種植時(shí)適當(dāng)?shù)奶砑踊钚蕴恳詼p少其自毒作用，添加劑量在50～100 g·m-2為好。由于試驗(yàn)用活性炭粉成本比較高，也可以在研發(fā)丹參專用肥時(shí)，適當(dāng)考慮增加成本低的有機(jī)炭類成分，以提高丹參的產(chǎn)量和土壤可持續(xù)利用水平。

[1] 國家藥典委員會(huì).中華人民共和國藥典：一部[S].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2015：70.

[2] 郭蘭萍，黃璐琦，蔣有緒，等.藥用植物栽培種植中的土壤環(huán)境惡化及防治策略[J].中國中藥雜志，2006，31(9)：714-717.

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[5] 百度百科-活性炭[EB/OL].http：//baike.baidu.com/link?url=8YSi3cuhb2k WJWrwciHm2P8IUVBRBLZ CatJPusb7 HMbPsEoE-VeV_Sb PLaOORXfJ.

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