丹參連作障礙機理及防控措施研究進展

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大，連作障礙嚴重影響了丹參產量和藥材質量。根據近年來相關研究，綜述了丹參連作障礙的危害、發生機理及其防控措施，為進一步研究和解決丹參連作障礙提供參考。

關鍵詞 丹參;連作障礙;防控措施

中圖分類號 S567.5+3? 文獻標識碼 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（資源服務）標識碼（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，各地已開始進行大面積的人工栽培 [2-3]。藥用植物品質形成對于土壤、海拔、溫濕度等自然環境要求較高，為了保障藥材質量的可靠與穩定性，道地藥材成為被市場和專家學者廣泛接受的優質藥材 [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，在根類藥材中表現更甚，輕者降低藥材品質，重者造成絕收，嚴重制約中藥材可持續發展 [8-10]。根據近年來相關研究，擬綜述丹參連作障礙的危害、發生機理及其防控措施，為進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]。

相關研究認為2～4年連作丹參田嚴重的枯苗率高達 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，枯苗率也表現出相同的規律。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，側根生長，嚴重影響丹參生物產量和藥材的商品質量。

1.2 連作對丹參質量的影響

質量問題關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定：其中根長需達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生的影響

連作地塊丹參感染根腐病和根結線蟲病的概率大大增加，致使根系腐爛或生長癭瘤，導致根系數量減少，產量降低，商品品質下降 [11]。多年連作地塊發病普遍，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生普遍，大量線蟲寄生，病蟲株率高達50%以上。

2 丹參連作障礙機理研究

2.1 耕作土壤理化性質的改變

2.1.1 土壤養分失調。

不同植物對土壤中的礦物質元素具有不同的吸收規律，藥用植物也會特定地吸收土壤中的礦質元素。長期連續地種植某一作物容易造成礦質養分平衡發生變化，影響藥用植物的生長與有效成分累積 [16-17]。相關研究表明土壤氮素、磷素協同調控丹參產量和有效成分含量，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，可以促進丹參酮類物質的積累。相近施肥條件下，長期連作導致需求較多的元素在土壤中嚴重匱乏，造成根際土壤養分失衡，最終導致丹參連作障礙。

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，發生元素間的拮抗作用，使土壤酸堿度失去平衡，出現土壤pH降低即土壤酸化現象，從而影響后茬藥用植物的生長發育。張辰露等 [11]對不同連作年限的丹參土壤進行了分析，結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量，過量的肥料連年積累，引發土壤次生鹽漬化，造成土層板結，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 [16]。土壤酶通過影響土壤化學性質來影響著作物生長發育，相關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系有待進一步研究。

2.2 土壤微生物環境變化

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入耕層，對丹參地塊的土壤微生物生態環境產生影響，最終影響根際土壤微生物的生長發育和繁殖 [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及真菌類群多樣性，結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，進行細菌16S rRNA序列V3～V4區的高通量測序，對不同連作年限山地丹參根際土壤細菌群落結構及其多樣性分析進行研究，認為隨著連作年限的增長，土壤中細菌群落種類數目明顯減少，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，結果表明須根處理降低了土壤中細菌種的數量和變形菌門、纖維弧菌屬的豐度;增加了真菌種的數量和馬鞍菌屬（Helvella）、梨孢霉屬（Coniosporium）的豐度并新增加了Clydaea屬。

連作后細菌群落多樣性水平的變化引起優勢菌群比例下降，導致根際土壤微生物菌群功能失調，與連作障礙的發生有著密切的關系。

2.3 化感自毒作用

除了土壤環境惡化之外，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）向環境釋放化學物質而對另一植物（包括微生物）產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境產生影響。楊先國等 [25]通過GC-MS分析了丹參根際土壤的浸提液，發現了以烴、醇、酯、酚、酸、酮、醛類物質為主的有機物以及一些水溶性有機酸、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，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]認為丹參須根腐解產生有機酸類（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，對丹參連作障礙的形成具有一定的促進作用。

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鍵環節，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、鮮根重和病害指標，篩選出可有效緩解連作障礙影響的7個優異雜交品系，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勢。通過選育抗連作丹參品種，對緩解連作障礙、保證丹參產量和質量具有重要的意義。

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生的有效種植模式 [17]。合理種植栽培技術的選擇有利于提高農業生態系統的生產力，有效改善土壤微生物環境。

林貴兵 [30]對中江丹參產地連作和輪休地塊土壤微生物進行了研究，認為輪休地塊土壤細菌數量增加，真菌數量減少，土壤緩慢細菌化。同時，隨著輪休年限增加，功能微生物群落數目、多樣性指數顯著增加。丹參休地過程就是土壤微生物群落結構重新構建、恢復的過程，休地2～3年是丹參產地土壤微生物群落結構重構恢復的關鍵時期。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，結果發現茄科的辣椒是與丹參構建復合種植群體的最佳搭配物種。

劉偉等 [32]研究認為起壟覆膜等栽培技術能夠保持土壤溫度穩定，降低溫度波動，提高土壤pH和酶活性，活化土壤中的礦質營養，在一定程度上能夠緩解丹參連作障礙的發生，具有較高的實際應用價值。山東中醫藥大學張琳等 [13，17]研究發現，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肥對于改良丹參耕作土壤，提高丹參產量和質量具有明顯效果。李先恩等 [33]認為使用復合肥、微生物肥及微生物肥+復合肥處理土壤，丹參平均單株產量相比連作土壤增加12.9%、21.7%和7.5%，平均產量增加了 8.0%、21.3%和13.6%，可見施肥可以部分改善連作對丹參產量的影響，且帶有有效活菌的微生物肥效果最好。

王雪等 [34]研究了接種外源微生物對丹參生長及質量的影響，結果顯示單獨接種叢枝菌根真菌（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，提高藥材質量。

3.4 其他方法

目前其他關于降低丹參連作障礙，提高連作田丹參產量和質量的相關研究還包括石灰 [35]和活性炭 [36]等處理方法。相關研究表明，向土壤中添加石灰對丹參產量的促進作用未達到顯著性水平，隨著石灰的添加，即土壤pH的增加，丹參酮類物質和丹酚酸類物質呈現了競爭性變化趨勢，丹酚酸類物質先升高后降低，而丹參酮類物質則相應的先降低后增加 [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、生物量和土壤微生物含量具有一定的促進作用，有利于連作地塊丹參生長和產量提高 [36]。

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