黃文潔, 李 明,2

(1. 廣東藥科大學(xué)中藥學(xué)院,廣州 510006; 2. 國(guó)家中醫(yī)藥管理局嶺南藥材生產(chǎn)與開(kāi)發(fā)重點(diǎn)研究室,廣州 510006)

【研究意義】廣藿香[Pogostemoncablin(Blanco)Benth.]是廣東的“道地藥材”之一,具有芳化濕濁、中止嘔吐等功能[1],是藿香正氣水、霍膽丸、小兒感冒沖劑等中成藥的配藥[2],廣藿香精油在輕工業(yè)也具有廣泛用途[3],市場(chǎng)需求較大。但在廣藿香栽培生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn),連作障礙對(duì)廣藿香藥材的產(chǎn)量和品質(zhì)造成嚴(yán)重的不良影響,甚至影響其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,成為制約其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸問(wèn)題[4],因此,本文研究廣藿香-薄荷輪作及其連作對(duì)其生長(zhǎng)和品質(zhì)以及土壤微生態(tài)的影響,對(duì)廣藿香栽培生產(chǎn)具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】輪作是傳統(tǒng)而有效的農(nóng)業(yè)種植模式,可平衡吸收土壤中營(yíng)養(yǎng)成分,利用種地達(dá)到養(yǎng)地的效果[5]。而連作障礙是指在同一地塊上連續(xù)種植同種或近緣作物,作物在生長(zhǎng)期間,其根系在土壤中會(huì)選擇性吸收有利自身生長(zhǎng)的養(yǎng)分,致使土壤單一養(yǎng)分過(guò)度被消耗,造成特定養(yǎng)分缺乏從而導(dǎo)致土壤養(yǎng)分失調(diào)[6],進(jìn)而引起土壤養(yǎng)分匱乏,作物生長(zhǎng)發(fā)育異常,病蟲(chóng)害加重,土壤性質(zhì)變壞等[7]。大多數(shù)作物連作都會(huì)出現(xiàn)連作障礙,作物連作引起產(chǎn)量及品質(zhì)下降是全球性難題[8]。而合理的輪作方式則能避免前茬作物的殘茬和根系分泌物對(duì)后茬的危害, 在一定程度上能促進(jìn)作物的生長(zhǎng)發(fā)育,從而有效緩解作物連續(xù)種植產(chǎn)生的連作障礙作用[9]。且大量研究結(jié)果表明,輪作可以促進(jìn)連作作物生長(zhǎng)發(fā)育,增強(qiáng)植株抗逆境脅迫能力,如王海娣等[10]研究表明,輪作明顯改善了胡麻生長(zhǎng)狀況,促進(jìn)了植株的形態(tài)建成,顯著增加了胡麻各生長(zhǎng)時(shí)期干物質(zhì)的積累量;楊恒等[11]研究結(jié)果表明,輪作地黃的發(fā)育情況較連作地黃有顯著提高,如葉片數(shù)、葉面積增加、生物量增加、酶活性提高以及可溶性蛋白含量增加。廣東藥科大學(xué)中藥學(xué)院李明課題組研究認(rèn)為廣藿香與水稻輪作的模式提高了廣藿香的產(chǎn)量和有效成分含量,改善了根際土壤的理化性質(zhì)[12]。薄荷(MenthahaplocalyxBriq.)是常用的中藥之一,薄荷根系在生長(zhǎng)期間會(huì)向土壤中分泌具有抑菌作用的物質(zhì),在生產(chǎn)上有將薄荷-棉花輪作用于控制棉花枯萎病[13],還有薄荷根系釋放的化感物質(zhì)也有助于促進(jìn)小麥幼苗及幼根的生長(zhǎng)發(fā)育[14]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】廣藿香栽培過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)連作障礙,但目前對(duì)于廣藿香輪作的研究較少。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】研究薄荷-廣藿香輪作對(duì)廣藿香生長(zhǎng)、品質(zhì)及其根際土壤主要微生態(tài)指標(biāo)的影響,為在廣藿香栽培生產(chǎn)中的應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)所用廣藿香扦插苗來(lái)源于廣東省云浮市佰和明農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司的廣藿香種植基地,經(jīng)廣東藥科大學(xué)中藥學(xué)院藥用植物系李明教授鑒定為唇形科植物廣藿香[P.cablin(Blanco)Benth.]。

薄荷扦插苗購(gòu)自甘肅中醫(yī)藥大學(xué)和政藥用植物園,經(jīng)廣東藥科大學(xué)中藥學(xué)院藥用植物系李明教授鑒定為唇形科植物薄荷(M.haplocalyxBriq.)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在云浮市佰和明農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司的廣藿香種植基地(116.40° E,39.93° N)進(jìn)行田間試驗(yàn),共設(shè)3個(gè)處理:廣藿香連作組(連續(xù)2年在同一塊地種植廣藿香,CS)、薄荷-廣藿香輪作組(第1年種植薄荷,采收后第2年在同一塊地種植廣藿香,LZ)、對(duì)照組(第1年不種植作物,第2年在同一塊地種植廣藿香,CK),每個(gè)處理重復(fù)3次,實(shí)驗(yàn)時(shí)間為2年,分別在苗移栽生長(zhǎng)30、60、180 d時(shí)采樣并檢測(cè)指標(biāo)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 田間栽培試驗(yàn) 薄荷-廣藿香輪作組(LZ):第1年(2021年4月)種植薄荷,整地時(shí)深翻地,混施椰糠(18 kg/m2),做畦長(zhǎng)10 m,寬1.5 m,深10 cm,按照株行距 15 cm×30 cm定植薄荷幼苗。第2年(2022年4月)在同一塊地定植廣藿香扦插苗,整地時(shí)混施椰糠(18 kg/m2),做壟,壟高10 cm,寬35 cm,長(zhǎng)10 m,按照株行距20 cm×30 cm定植廣藿香扦插苗。

廣藿香連作組(CS):第1年(2021年4月)種植廣藿香,按照薄荷-廣藿香輪作組整地做畦,起壟,每壟高10 cm,寬35 cm,長(zhǎng)10 m,按照株行距20 cm×30 cm定植廣藿香扦插苗,11月中旬采收。第2年(2022年4月),在同一塊地,與輪作廣藿香種植時(shí)間相同,依照第一年種植方式種植廣藿香扦插苗,11月采收。

對(duì)照組(CK):第1年(2021年4月)按照薄荷-廣藿香輪作組整地做畦,不種植作物,第2年(2022年4月)按照連作組方式種植廣藿香,11月采收。

1.3.2 主要農(nóng)藝性狀測(cè)定 廣藿香植株的株高、莖粗、分枝數(shù)、葉片數(shù)采用常規(guī)生測(cè)法,葉綠素含量采用SPAD-502型葉綠素儀測(cè)定,葉面積采用YMJ-C/CH型葉面積儀測(cè)定。

每株平均葉綠素含量=每葉片平均葉綠素含量×單株平均葉片數(shù)

1.3.3 廣藿香葉片抗氧化酶活性測(cè)定 參考李合生[15]的方法,超氧化物歧化酶(SOD)采用氮藍(lán)四唑光化還原法測(cè)定,過(guò)氧化物酶(POD)采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定,過(guò)氧化氫酶(CAT)采用紫外吸收法測(cè)定。

1.3.4 廣藿香根際土壤微生物數(shù)量的測(cè)定 參考林先貴[16]的方法,細(xì)菌采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基:18 g瓊脂、10 g蛋白胨、5 g NaCl、3 g牛肉膏、水1000 mL、pH 7.0～7.2。真菌采用馬丁培養(yǎng)基:18 g瓊脂、5 g蛋白胨、1 g KH2PO4、0.5 g MgSO4·7H2O、10 g葡萄糖、水1000 mL、3.3 mL 1%孟加拉紅溶液、自然pH。臨用時(shí)每500 mL培養(yǎng)基加1%鏈霉素1.5 mL。放線菌采用改良高氏Ⅰ號(hào)培養(yǎng)基:20 g可溶性淀粉、18 g瓊脂、1 g KNO4、0.5 g NaCl、0.5 g K2HPO4·3H2O、0.5 g MgSO4·7H2O、0.01 g FeSO4·7H2O、水1000 mL、pH 7.0～7.2。臨用時(shí)每500 mL培養(yǎng)基加3%重鉻酸鉀1.67 mL。

將配置好的培養(yǎng)基及相關(guān)儀器于高壓滅菌鍋內(nèi)滅菌,烘干后置于超凈臺(tái),倒平板冷卻成型后進(jìn)行接種,接種后于(29±1)℃的恒溫培養(yǎng)箱中倒置培養(yǎng)。

1.3.5 廣藿香根際土壤酶活性測(cè)定 土壤蔗糖酶活性測(cè)定參照S-SC試劑盒方法(北京盒子生工科技有限公司,貨號(hào):AKEN019M),土壤脲酶活性測(cè)定參照S-UE試劑盒方法(Shanghai Acmec Biochemical,貨號(hào)BC0120),土壤過(guò)氧化氫酶活性測(cè)定參照S-CAT試劑盒方法(北京盒子生工科技有限公司,貨號(hào)AKEN001M),土壤過(guò)氧化物酶活性測(cè)定參照S-POD試劑盒方法(Shanghai Acmec Biochemical,貨號(hào)AC10211),土壤多酚氧化酶活性測(cè)定參照S-PPO試劑盒方法(北京盒子生工科技有限公司,貨號(hào)AKEN002C)。

1.3.6 廣藿香植株百秋李醇含量測(cè)定 根據(jù)2020年版《中國(guó)藥典》氣相色譜法(通則0521)測(cè)定[17],測(cè)定廣藿香植株生長(zhǎng)180 d的干燥地上部分的百秋李醇含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2016和SPSS 22.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 廣藿香-薄荷輪作對(duì)廣藿香植株主要農(nóng)藝性狀的影響

2.1.1 廣藿香-薄荷輪作對(duì)廣藿香株高的影響 由圖1可知,在植株生長(zhǎng)到30、60 d時(shí),輪作組廣藿香植株的株高與連作組、對(duì)照組相比均無(wú)顯著差異,在生長(zhǎng)到180 d時(shí),輪作組的廣藿香株高較連作組增加101.83%(P<0.05),較對(duì)照組增加70.00%(P<0.05)。

圖中不同字母表示同一時(shí)期不同處理組之間顯著差異(P<0.05),下同。Different letters in the figure indicate significant differences between different treatment groups at the same period(P<0.05). The same as below.圖1 廣藿香-薄荷輪作對(duì)廣藿香株高的影響Fig.1 Effect of patchouli and mint rotation on plant height of patchouli

2.1.2 廣藿香-薄荷輪作對(duì)廣藿香莖粗的影響 由圖2可知,在植株生長(zhǎng)到30、60 d時(shí),輪作組、連作組與對(duì)照組之間的廣藿香莖粗均無(wú)顯著差異,在生長(zhǎng)到180 d時(shí),輪作組的廣藿香莖粗較連作組增加49.42%(P<0.05),較對(duì)照組增加24.10%(P<0.05),連作組的廣藿香莖粗比對(duì)照組下降16.95%(P<0.05)。

圖2 廣藿香-薄荷輪作對(duì)廣藿香莖粗的影響Fig.2 Effect of patchouli and mint rotation on stem diameter of patchouli

2.1.3 廣藿香-薄荷輪作對(duì)廣藿香一級(jí)分枝數(shù)的影響 由圖3可知,在植株生長(zhǎng)到30、60 d時(shí),輪作組、連作組與對(duì)照組之間的廣藿香一級(jí)分枝數(shù)均無(wú)顯著差異,在生長(zhǎng)到180 d時(shí),輪作組的一級(jí)分枝數(shù)較連作組增加176.92%(P<0.05),較對(duì)照組增加140.00%(P<0.05)。

圖3 廣藿香-薄荷輪作對(duì)廣藿香一級(jí)分枝數(shù)的影響Fig.3 Effect of patchouli and mint rotation on primary branch number of patchouli

2.1.4 廣藿香-薄荷輪作對(duì)廣藿香單株平均葉片數(shù)的影響 由圖4可知,在植株生長(zhǎng)到30 d時(shí),輪作組、連作組與對(duì)照組的廣藿香單株平均葉片數(shù)均無(wú)顯著差異;在生長(zhǎng)到60 d時(shí),輪作組的廣藿香單株平均葉片數(shù)較連作組增加104.35%(P<0.05),較對(duì)照組增加19.49%;在生長(zhǎng)到180 d時(shí),輪作組的廣藿香單株平均葉片數(shù)較連作組增加326.01%(P<0.05),較對(duì)照組增加163.21%(P<0.05)。

圖4 廣藿香-薄荷輪作對(duì)廣藿香單株平均葉片數(shù)的影響Fig.4 Effect of patchouli and mint rotation on the average leaf number of a single plant of patchouli

2.1.5 廣藿香-薄荷輪作對(duì)廣藿香葉面積的影響 由圖5可知,在植株生長(zhǎng)到30 d時(shí),3個(gè)處理組的廣藿香葉面積之間無(wú)顯著差異;在生長(zhǎng)到60 d時(shí),輪作組的廣藿香葉面積較連作組增加103.86%(P<0.05),較對(duì)照組增加51.95%(P<0.05),連作組的葉面積較對(duì)照組減少25.47%(P<0.05);在生長(zhǎng)到180 d時(shí),輪作組的廣藿香葉面積較連作組增加35.03%(P<0.05),較對(duì)照組增加17.26%(P<0.05)。

圖5 廣藿香-薄荷輪作對(duì)廣藿香葉面積的影響Fig.5 Effect of patchouli and mint rotation on foliage area of patchouli

2.1.6 廣藿香-薄荷輪作對(duì)廣藿香葉綠素含量的影響 由圖6可知,在植株生長(zhǎng)到30、60 d時(shí),輪作組的廣藿香單株平均葉綠素含量較連作組分別升高54.15%(P<0.05)、92.42%(P<0.05),較對(duì)照組分別升高36.79%(P<0.05)、10.06%;在生長(zhǎng)到180 d時(shí),輪作組的廣藿香單株平均葉綠素含量較連作組增加436.77%(P<0.05),較對(duì)照組增加249.15%(P<0.05)。

圖6 廣藿香-薄荷輪作對(duì)廣藿香葉綠素含量的影響Fig.6 Effect of patchouli and mint rotation on chlorophyll content of patchouli

2.2 廣藿香-薄荷輪作對(duì)廣藿香單株平均百秋李醇含量的影響

如圖7所示,廣藿香各處理組生長(zhǎng)到180 d的單株平均百秋李醇含量均有顯著差異,其中連作組的單株平均百秋李醇含量最低,較對(duì)照組減少47.37%(P<0.05),輪作組的單株平均百秋李醇含量最高,較對(duì)照組增加14.04%(P<0.05),較連作組升高116.67%(P<0.05)。3個(gè)處理組的單株平均百秋李醇含量大小比較為輪作組>對(duì)照組>連作組。

圖中不同字母表示同一指標(biāo)不同處理組之間顯著差異(P<0.05)。Different letters in the figure indicate significant differences between different treatment groups at the same index(P<0.05).圖7 廣藿香-薄荷輪作對(duì)廣藿香單株平均百秋李醇含量的影響Fig.7 Effects of patchouli and mint rotation on the average patchouli alcohol content of patchouli monocultures

2.3 廣藿香-薄荷輪作對(duì)廣藿香葉片抗氧化酶活性的影響

2.3.1 廣藿香-薄荷輪作對(duì)廣藿香葉片POD酶活性的影響 由圖8可知,在植株生長(zhǎng)到30 d時(shí),輪作組的廣藿香葉片POD酶活性較連作組降低32.43%(P<0.05),較對(duì)照組升高1.77%;在生長(zhǎng)到60 d時(shí),輪作組的廣藿香葉片POD酶活性較連作組升高7.12%(P<0.05),較對(duì)照組降低4.71%;在生長(zhǎng)到180 d時(shí),輪作組的廣藿香葉片POD酶活性較連作組升高54.23%(P<0.05),較對(duì)照組升高29.62%(P<0.05)。隨生長(zhǎng)期的延長(zhǎng),POD酶活性總體呈先升高后降低的變化趨勢(shì)。

圖8 廣藿香-薄荷輪作對(duì)廣藿香葉片POD酶活性的影響Fig.8 Effect of patchouli and mint rotation on POD enzyme activities of patchouli

2.3.2 廣藿香-薄荷輪作對(duì)廣藿香葉片CAT酶活性的影響 由圖9可知,在植株生長(zhǎng)到30 d時(shí),輪作組的廣藿香葉片CAT酶活性較連作組升高82.81%(P<0.05),較對(duì)照組升高74.63%(P<0.05);在生長(zhǎng)到60 d時(shí),輪作組的廣藿香葉片CAT酶活性較連作組降低41.86%(P<0.05),較對(duì)照組升高27.12%;在生長(zhǎng)到180 d時(shí),輪作組的廣藿香葉片CAT酶活性較連作組升高23.15%,較對(duì)照組升高6.40%。隨著生長(zhǎng)時(shí)間的延長(zhǎng),連作組的CAT酶活性呈先升高后降低的變化趨勢(shì),輪作組、對(duì)照組的CAT酶活性呈先降低后升高的變化趨勢(shì)。

圖9 廣藿香-薄荷輪作對(duì)廣藿香葉片CAT酶活性的影響Fig.9 Effect of patchouli and mint rotation on CAT enzyme activities of patchouli

2.3.3 廣藿香-薄荷輪作對(duì)廣藿香葉片SOD酶活性的影響 由圖10可知,在植株生長(zhǎng)到30 d時(shí),輪作組的廣藿香葉片SOD酶活性較連作組升高1.49%,較對(duì)照組降低21.52%(P<0.05);在生長(zhǎng)到60 d時(shí),輪作組的廣藿香葉片SOD酶活性較連作組升高14.24%,較對(duì)照組升高6.07%;在生長(zhǎng)到180 d時(shí),輪作組的的廣藿香葉片SOD酶活性較連作組升高115.71%(P<0.05),較對(duì)照組升高25.11%(P<0.05)。隨著生長(zhǎng)時(shí)間的延長(zhǎng),連作組、對(duì)照組呈降低的變化趨勢(shì),輪作組呈先降低后升高的變化趨勢(shì)。

2.4 廣藿香-薄荷輪作對(duì)廣藿香根際土壤理化性質(zhì)的影響

由表1可知,輪作組廣藿香根際土壤的有機(jī)質(zhì)、水解性氮、速效鉀較連作組分別顯著增加12.85%、8.87%、29.69%,較對(duì)照組分別下降21.40%(P<0.05)、20.12%(P<0.05)、3.49%;連作組廣藿香根際土壤中的有機(jī)質(zhì)、水解性氮、速效鉀含量分別較對(duì)照組顯著降低30.35%、26.63%、25.58%,3個(gè)處理組的pH、有機(jī)質(zhì)、水解性氮、速效鉀大小關(guān)系為對(duì)照組>輪作組>連作組。

表1 廣藿香-薄荷輪作對(duì)廣藿香根際土壤理化性質(zhì)的影響Table 1 Effect of patchouli and mint rotation on physicochemical properties of potchouli rhizosphere soil

輪作組廣藿香根際土壤中的有效磷含量較連作組增加27.61%(P<0.05),較對(duì)照組增加141.23%(P<0.05);連作組廣藿香根際土壤中的有效磷含量較對(duì)照組增加89.04%(P<0.05),3個(gè)處理組有效磷的大小關(guān)系為輪作組>連作組>對(duì)照組。

2.5 廣藿香-薄荷輪作對(duì)廣藿香根際土壤微生物數(shù)量的影響

由表2可知,在植株生長(zhǎng)期間,廣藿香根際土壤中的細(xì)菌數(shù)量均呈輪作組>對(duì)照組>連作組的規(guī)律,在生長(zhǎng)到30 d時(shí),輪作組的細(xì)菌數(shù)分別較連作組、對(duì)照組增加126.98%(P<0.05)、92.38%(P<0.05);在生長(zhǎng)到60 d時(shí),輪作組的細(xì)菌數(shù)較連作組增加100.11%(P<0.05),較對(duì)照組增加69.73%(P<0.05);在生長(zhǎng)到180 d時(shí),輪作組的細(xì)菌數(shù)分別較連作組、對(duì)照組增加98.95%(P<0.05)、66.97%。

表2 廣藿香-薄荷輪作對(duì)廣藿香根際土壤微生物數(shù)量的影響Table 2 Effect of patchouli and mint rotation on the number of microorganisms of potchouli rhizosphere soil

廣藿香根際土壤中的真菌數(shù)均呈連作組>輪作組>對(duì)照組的規(guī)律,在植株生長(zhǎng)到30、60 d時(shí),輪作組的真菌數(shù)較連作組分別減少42.14%(P<0.05)、69.06%(P<0.05),較對(duì)照組增加21.99%、34.28%,在生長(zhǎng)到180 d時(shí),輪作組真菌數(shù)較連作組減少48.86%(P<0.05),較對(duì)照組增加252.94%(P<0.05)。

在生長(zhǎng)到30 d時(shí),輪作組的廣藿香根際土壤放線菌數(shù)量較連作組、對(duì)照組減少,但無(wú)顯著差異;在植株生長(zhǎng)到60 d時(shí),輪作組的放線菌數(shù)較連作組增加40.89%(P<0.05),較對(duì)照組增加48.32%(P<0.05);在生長(zhǎng)到180 d時(shí),輪作組的放線菌數(shù)較連作組增加71.61%(P<0.05),較對(duì)照組增加46.15%(P<0.05)。

2.6 廣藿香-薄荷輪作對(duì)廣藿香根際土壤酶活性的影響

由表3可知,培育180 d后,輪作組的廣藿香根際土壤過(guò)氧化物酶(S-POD)、脲酶(S-UE)活性較連作組分別升高827.66%(P<0.05)、655.00%(P<0.05),較對(duì)照組分別升高614.75%(P<0.05)、236.31%(P<0.05);輪作組的土壤過(guò)氧化氫酶(S-CAT)活性較連作組升高1.02%,較對(duì)照組升高0.74%;輪作組的土壤蔗糖酶(S-SC)活性較連作組降低44.49%(P<0.05),較對(duì)照組升高26.46%;輪作組的土壤多酚氧化酶(S-PPO)活性較連作組降低28.99%(P<0.05),較對(duì)照組降低47.59%(P<0.05)。

表3 廣藿香-薄荷輪作對(duì)廣藿香根際土壤酶活性的影響Table 3 Effect of patchouli and mint rotation on soil enzyme activities of potchouli rhizosphere soil (U/g)

2.7 相關(guān)性分析

2.7.1 廣藿香主要農(nóng)藝性狀與根際土壤酶活性間的相關(guān)性分析 由表4可知,不同處理組廣藿香主要農(nóng)藝性狀與根際土壤酶活性間存在不同程度的相關(guān)性,株高、莖粗、葉片數(shù)與S-POD、S-UE呈極顯著正相關(guān)(P<0.01,下同),與S-CAT活性呈正相關(guān);一級(jí)分枝數(shù)、葉面積與S-UE呈極顯著正相關(guān),與S-POD活性呈顯著正相關(guān)(P<0.05,下同),與S-CAT活性呈正相關(guān);葉綠素含量與S-POD、S-UE活性呈極顯著正相關(guān),與S-CAT活性呈顯著正相關(guān)。

表4 廣藿香主要農(nóng)藝性狀與根際土壤酶活性間的相關(guān)性分析Table 4 Correlation analysis between agronomic traits and rhizosphere soil enzyme activities of potchouli

2.7.2 廣藿香主要農(nóng)藝性狀與根際土壤理化性質(zhì)間的相關(guān)性分析 由表5可知,不同處理組廣藿香主要農(nóng)藝性狀與根際土壤酶活性間存在不同程度的相關(guān)性,有效磷與株高呈顯著正相關(guān),pH、速效鉀與株高呈正相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為0.087、0.562;與莖粗呈正相關(guān)的為pH、有機(jī)質(zhì)、有效磷、水解性氮、速效鉀,相關(guān)系數(shù)大小為速效鉀(0.600)>有效磷(0.423)>pH(0.309)>有機(jī)質(zhì)(0.183)>水解性氮(0.132);有效磷、速效鉀與一級(jí)分枝數(shù)呈正相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為0.614、0.405;pH、有效磷、速效鉀與葉片數(shù)呈正相關(guān),相關(guān)系數(shù)大小為有效磷(0.564)>速效鉀(0.356)>pH(0.075);有效磷與葉綠素含量呈顯著正相關(guān),pH、速效鉀與葉綠素含量呈正相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為0.026、0.450;pH、有機(jī)質(zhì)、有效磷、水解性氮、速效鉀與葉面積呈正相關(guān),相關(guān)系數(shù)大小為速效鉀(0.618)>有效磷(0.386)>pH(0.333)>有機(jī)質(zhì)(0.212)>水解性氮(0.149)。

表5 廣藿香主要農(nóng)藝性狀與根際土壤理化性質(zhì)間的相關(guān)性分析Table 5 Correlation analysis between agronomic traits and rhizosphere soil physical and chemical properties of potchouli

2.7.3 廣藿香百秋李醇含量與主要農(nóng)藝性狀間的相關(guān)性分析 由表6可知,不同處理組廣藿香百秋李醇含量與主要農(nóng)藝性狀間存在不同程度的相關(guān)性,百秋李醇含量與莖粗呈極顯著正相關(guān),與株高、葉片數(shù)、葉綠素含量呈顯著正相關(guān),與一級(jí)分枝數(shù)、葉面積呈正相關(guān)。

表6 廣藿香百秋李醇含量與主要農(nóng)藝性狀間的相關(guān)性分析Table 6 Correlation analysis between alcohol content and main agronomic traits of patchouli

2.7.4 廣藿香百秋李醇含量與根際土壤酶活性間的相關(guān)性分析 不同處理組廣藿香百秋李醇含量與根際土壤酶活性間存在不同程度的相關(guān)性,土壤UE活性與百秋李醇含量呈顯著正相關(guān),與POD活性呈正相關(guān)(表7)。

表7 廣藿香百秋李醇含量與根際土壤酶活性間的相關(guān)性分析Table 7 Correlation analysis between patchouli alcohol content and rhizosphere soil enzyme activities of patchouli

2.7.5 廣藿香百秋李醇含量與根際土壤理化性質(zhì)間的相關(guān)性分析 不同處理組廣藿香百秋李醇含量與根際土壤酶活性間存在不同程度的相關(guān)性,速效鉀與百秋李醇含量呈極顯著正相關(guān),pH、有機(jī)質(zhì)、有效磷、水解性氮含量與百秋李醇含量呈正相關(guān)(表8)。

表8 廣藿香百秋李醇含量與根際土壤理化性質(zhì)間的相關(guān)性分析Table 8 Correlation analysis between patchouli alcohol content and rhizosphere soil physical and chemical properties of patchouli

3 討 論

廣藿香在種植過(guò)程中存在嚴(yán)重的連作障礙現(xiàn)象,導(dǎo)致廣藿香植株出現(xiàn)產(chǎn)量減少、品質(zhì)變差等狀況[18],而合理的輪作方式是緩解連作障礙作用的有效措施之一[19]。本研究表明,廣藿香與薄荷輪作條件下,其株高、莖粗、分枝數(shù)、葉片數(shù)、葉綠素和葉面積指標(biāo)均顯著高于廣藿香連作組(P<0.05),即為在廣藿香植株生長(zhǎng)到第180天時(shí)各處理組的株高、莖粗、分枝數(shù)、葉片數(shù)、每株平均葉綠素含量和葉面積大小關(guān)系為輪作組>對(duì)照組>連作組。且輪作組的廣藿香單株平均百秋李醇含量也較連作組顯著升高(P<0.05),這與前人研究結(jié)果相一致[20-22]。

植物體內(nèi)的抗氧化酶(POD、CAT、SOD)對(duì)于植物抵御外界環(huán)境脅迫、清除植物體內(nèi)由于逆境脅迫產(chǎn)生的活性氧自由基發(fā)揮著重要作用[23]。本研究表明,輪作的廣藿香POD和SOD酶活性較連作顯著升高,與一些研究結(jié)果一致[24],也表明輪作條件下,可以提高廣藿香的抗氧化酶活性,有利于提高其抵御逆境脅迫。

合理的輪作方式可以改善土壤理化性質(zhì),均衡土壤營(yíng)養(yǎng)成分,促進(jìn)植株根系對(duì)養(yǎng)分的吸收與利用[25]。本研究表明,廣藿香與薄荷輪作的廣藿香根際土壤pH、有機(jī)質(zhì)、有效磷、水解性氮、速效鉀含量均高于連作,這與佘曉環(huán)等[12]發(fā)現(xiàn)廣藿香-水稻-廣藿香輪作可以提高土壤肥力,改善土壤理化性質(zhì)的研究結(jié)果一致。但只種植一茬廣藿香的土壤有機(jī)質(zhì)、水解性氮、速效鉀含量高于輪作,可能是只種植一茬廣藿香對(duì)土壤養(yǎng)分消耗相對(duì)較小,而輪作土壤中有效磷含量高于只種植一茬廣藿香的土壤,其中的相關(guān)機(jī)制還有待研究。輪作的相關(guān)性分析表明,廣藿香植株的株高、葉綠素含量、葉片數(shù)均與根際土壤pH、有效磷、速效鉀含量呈不同程度的正相關(guān),莖粗、葉面積與根際土壤pH、有機(jī)質(zhì)、有效磷、水解性氮、速效鉀含量均呈不同程度的正相關(guān),分枝數(shù)與有效磷、速效鉀呈正相關(guān),廣藿香的百秋李醇含量與根際土壤pH、有機(jī)質(zhì)、有效磷、水解性氮、速效鉀含量也均呈不同程度的正相關(guān)。

土壤微生物在土壤中發(fā)揮著重要作用,細(xì)菌能夠分解有機(jī)殘?bào)w,代謝產(chǎn)生一些物質(zhì)供給植物更好的生長(zhǎng)發(fā)育[26];真菌作為土壤中動(dòng)植物殘?bào)w的分解者,參與土壤中物質(zhì)轉(zhuǎn)化和能量流動(dòng)[27];放線菌可降解細(xì)菌等難以分解的有機(jī)物,能夠改良、修復(fù)土壤[28]。研究表明,長(zhǎng)期連作會(huì)促使耕種土壤中致病性真菌大量繁殖,抑制有益微生物生長(zhǎng),致使土壤由“細(xì)菌型”向“真菌型”轉(zhuǎn)變[29]。本研究結(jié)果表明,連作廣藿香根際土壤的真菌數(shù)量高于輪作組和對(duì)照組,這與前人的研究結(jié)果一致[30],而輪作組的真菌數(shù)量較對(duì)照組也有顯著增加,與宋帥等[31]認(rèn)為輪作可以有效抑制真菌增加的研究結(jié)果相悖,但劉海嬌等[32]研究結(jié)果表明,蔥與三七輪作后可以增加土壤中的真菌豐度,導(dǎo)致病菌相對(duì)豐度降低,因此,廣東藥科大學(xué)中藥學(xué)院李明課題組也正在進(jìn)行土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的研究。本研究結(jié)果表明,輪作組的廣藿香根際土壤細(xì)菌、放線菌數(shù)量較連作組、對(duì)照組均顯著增加,有助于豐富土壤微生物種群和改善土壤微環(huán)境,而連作組與對(duì)照組之間的廣藿香根際土壤細(xì)菌、放線菌數(shù)量無(wú)顯著差異,推測(cè)短期連作對(duì)廣藿香根際土壤微生物種群數(shù)量影響較小,這也與周界等[33]的研究結(jié)果一致。

土壤酶參與土壤中物質(zhì)分解與循環(huán)的一系列生物化學(xué)反應(yīng),其活性可用來(lái)評(píng)價(jià)土壤肥力程度[34]。土壤過(guò)氧化物酶、多酚氧化酶主要參與土壤有機(jī)質(zhì)的分解,且多酚氧化酶能反映土壤腐植化程度[35];土壤過(guò)氧化氫酶主要參與土壤物質(zhì)和能量的循環(huán),能反映土壤氧化過(guò)程強(qiáng)度[36];土壤脲酶可催化土壤有機(jī)質(zhì)反應(yīng),是唯一可水解尿素的酰胺酶[37];土壤蔗糖酶可水解蔗糖成為植物所需的養(yǎng)分,能夠表征土壤碳循環(huán)[38]。本研究結(jié)果表明,輪作廣藿香根際S-POD、S-UE活性較連作組均顯著升高(P<0.05),S-POD、S-CAT、S-UE與廣藿香主要農(nóng)藝性狀呈不同程度的正相關(guān),S-POD、S-CAT、S-UE活性與廣藿香的百秋李醇含量也呈不同程度的正相關(guān)。輪作廣藿香S-SC、S-PPO活性均低于連作,這與前人的一些研究結(jié)果相悖[39],但劉敏等[40]在研究丹參時(shí)發(fā)現(xiàn)輪作也會(huì)降低土壤SC、PPO酶活性,王爽等[41]研究表明,植株根系在土壤中的殘留會(huì)導(dǎo)致土壤酶活性隨著連作年限延長(zhǎng)呈先升高后降低的變化,根際土壤中各個(gè)酶可能形成一個(gè)互相協(xié)同作用的平衡體系。

4 結(jié) 論

本研究發(fā)現(xiàn),廣藿香與薄荷輪作可以提高連作廣藿香主要農(nóng)藝性狀指標(biāo)和百秋李醇含量,改善根際土壤理化性質(zhì),增加根際土壤有益菌的數(shù)量和土壤酶活性,今后有望推廣應(yīng)用。