茅蒼術林下種植模式對土壤養分及其根莖品質的影響

張莉 張艷玲 劉紅云 劉合滿 徐運飛 尹健 熊念兵

摘要：【目的】篩選適宜于茅蒼術生長的林藥種植模式，為茅蒼術林下優質高產栽培提供理論依據?！痉椒ā恳?年生茅蒼術為材料，研究茅蒼術單作、茅蒼術||梔子和茅蒼術||羅漢松3種種植模式對土壤養分含量、茅蒼術單株根莖產量及根莖中揮發油和蒼術素含量的影響?！窘Y果】與單作相比，茅蒼術||梔子、茅蒼術||羅漢松處理顯著降低0～20 cm和20～40 cm土層土壤有機質和有效磷含量（P<0.05，下同）;茅蒼術||梔子處理不同土層的土壤堿解氮和速效鉀含量均顯著高于單作，茅蒼術||羅漢松處理的堿解氮含量顯著低于單作。在根莖產量和品質方面，與單作相比，茅蒼術||梔子和茅蒼術||羅漢松處理顯著提高茅蒼術單株根莖干重41.75%和205.17%，且茅蒼術||羅漢松處理根莖揮發油和蒼術素含量顯著高于茅蒼術||梔子處理221.83%和33.69%?！窘Y論】相對于茅蒼術單作，茅蒼術與羅漢松復合種植可降低土壤養分含量，形成一定程度的營養脅迫逆境效應，有利于茅蒼術根莖增產提質，是一種較適宜的林藥種植模式。

關鍵詞： 茅蒼術;林下種植;土壤養分;根莖產量;有效成分

中圖分類號： S567.239 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標志碼： A 文章編號：2095-1191（2021）08-2117-07

Effects of forest-medicinal plants intercropping patterns

on soil nutrient contents and rhizome quality of

Atractylodes lancea （Thunb.） DC.

ZHANG Li1， ZHANG Yan-ling1， LIU Hong-yun1*， LIU He-man1，

XU Yun-fei1， YIN Jian1， XIONG Nian-bing2

（1School of Agriculture， Xinyang Agriculture and Forestry University，Xinyang， Henan ?464000， China; 2Weed-medicinal Herbs Growing Specialized Cooperative of Guangshan County， Xinyang， Henan ?464000， China）

Abstract：【Objective】To build an appropriate compound planting patterns of Atractylodes lancea（Thunb.）DC. with different medicinal plants so as to provide theoretical basis for good quality and high yield of A. lancea in forest. 【Method】Annual A. lancea was selected as the research object，the soil nutrient content， rhizome yield per plant，the contents of essential oil and rhizoma atractylodis in A. lancea rhizome of A. lancea monoculture （CK），intercropping of A. lancea || Gardenia jasminoides （CZ） and A. lancea || Podocarpus macrophyllus （CL） were studied. 【Result】Compared with CK，the contents of soil organic matter and available phosphorus in the 0-20 cm layer and 20 -40 cm layer of the CZ and CL treatments were significantly decreased（P<0.05， the same below）. In terms of content of alkali hydrolysis nitrogen and available potassium in the 0-20 cm layer and 20-40 cm layer，the CZ treatment had a significantly higher content，and the CL treatment had a lower content compared with those of the CK treatment. In terms of rhizome yield and quality，the CL and CZ treatments significantly improved rhizome yield per plant by 41.75% and 205.17% compared with those of CK，and the contents of essential oil and rhizoma atractylodis of the CL treatment were higher than those of the CZ treatment by 221.83% and 33.69%. 【Conclusion】Compared with monoculture， A. lancea intercropping with P. macrophyllus can reduce the soil nutrient content， form certain nutrition stress， and benefit the high yield and good quality of A. lancea. Therefore， it is proved to be a suitable cultivation pattern.

Key words： Atractylodes lancea（Thunb.）DC.; plantation under forest; soil nutrient; rhizome yield; active consti-tuent

Foundation item： Scientific and Technological Key Project of Henan（202102310030，212102110285）; Henan Co-lleges and Universities Key Science and Research Project（21B210010）;Young Teachers Project of Xinyang Agriculture and Forestry University（2019LG004）

0 引言

【研究意義】茅蒼術（Atractylodes lancea（Thunb.）DC.）是菊科多年生草本植物，其根莖含有揮發油、蒼術酮、蒼術素、蒼術醇等有效成分，具有祛濕健脾、祛風散寒的功效（國家藥典委員會，2015）。由于長期單一的人工種植，導致土壤環境惡化，使得茅蒼術根莖品質變差、產量較低（張燕等，2015）。林藥復合種植能充分發揮種間互利作用，促進林下藥用植物的生長，具有明顯的保質增產優勢（郭蘭萍等，2018;郭秀芝等，2020）。因此，茅蒼術林下種植是提升藥材產量和品質，緩解糧藥爭地矛盾的重要途徑之一?！厩叭搜芯窟M展】諸多研究表明，林藥復合種植能增加地上凋落物數量，增加土壤微生物碳源，提高土壤酶活性，促進土壤養分循環，使得土壤速效養分均有不同程度的增加（盧玉鵬等，2017a，2017b;李晨晨等，2018），繼而促進藥用植物生長，提升其品質（張建海等，2013;杭燁等，2018;覃瀟敏等，2019）。渠心靜等（2018）通過盆栽試驗研究發現，油松林下種植杭菊可提高土壤硝態氮和銨態氮含量，促進菊花生長，顯著提高菊花產量。也有學者研究認為林藥復合種植的種間優勢受林藥種類的影響，如太白楊-蒲公英和太白楊-薄荷復合種植顯著降低土壤酶活性（盧玉鵬等，2017a）;杜仲和紅樺林下種植絞股藍、魚腥草均延長了林木落葉物分解周轉期和半衰期，影響氮磷鉀營養元素的釋放（盧玉鵬等，2017b）;板栗林下種植天麻降低土壤有效氮磷鉀含量（向珊珊等，2018）。藥材的產量和品質與土壤營養元素供給情況密切相關，因此，藥用植物品質對不同林藥種植模式的響應也存在差異。楊雁等（2019）研究表明，核桃林下種植滇龍膽可提高滇龍膽的有效成分含量，而杉木林下種植滇龍膽則抑制滇龍膽根系的生長，顯著降低滇龍膽根莖中的龍膽苦苷和馬錢苷酸含量?？梢?，藥用植物品質和土壤養分情況受搭配的林木種類的影響，研究結果存在明顯差異?！颈狙芯壳腥朦c】目前，關于茅蒼術栽培的研究多集中在施肥措施（陸奇杰等，2017）和環境脅迫（蔣待泉等，2019;王馬勃等，2019;夏蘊等，2020）等方面，而針對茅蒼術不同林下種植模式對土壤理化性質及根莖產量和品質的研究鮮有報道?！緮M解決的關鍵問題】大別山區是茅蒼術的重要產地（葉叢進等，2005），周邊丘陵地區種植較多的羅漢松（Podocarpus macrophyllus）和梔子（Gardenia jasminoides）人工林。以茅蒼術單作為對照，探討茅蒼術與梔子和茅蒼術與羅漢松間作種植模式對土壤養分含量、根莖產量及有效成分的影響，以期篩選適宜于茅蒼術生長的林藥種植模式，為茅蒼術林下優質高產栽培提供理論依據。

1 材料與方法

1. 1 試驗地概況

試驗于2017年10月—2019年12月在河南省信陽市光山縣南向店鄉五岳村（東經114°38′49″、北緯31°53′12″，海拔110 m）進行。該地區屬亞熱帶溫濕季風氣候，年均氣溫15.1 ℃，年均降水量1100 mm。

1. 2 試驗林選擇

選擇梔子和羅漢松作為林藥復合種植的試驗林，于2014年種植梔子和羅漢松幼苗，2017年11月開始人工種植茅蒼術。試驗前林木的基本情況見表1。

1. 3 試驗設計

以茅蒼術單作為對照（CK），設茅蒼術||梔子（CZ）和茅蒼術||羅漢松（CL）2種林藥間作處理。隨機區組設計，小區面積60 m2（20 m×3 m），3次重復。

2017年11月25日人工種植起壟，壟長20 m。為避免傷害林木根系，壟寬根據林木行距調整，其中茅蒼術||梔子處理壟寬為80 cm，茅蒼術||羅漢松處理壟寬為50 cm，茅蒼術單作處理壟寬為50 cm。當日選擇長勢一致、無病蟲害的1年生茅蒼術幼苗，在壟上按行距25 cm、株距25 cm種植。為保證藥材品質，試驗期間人工除草，不施肥，不噴農藥，不灌溉。

1. 4 樣品采集

于2019年12月16日采集植株樣品和土壤樣品。各小區除去兩邊及兩端的植株后，選取長勢一致、無病蟲害及機械損傷的能代表試驗區群體長勢的茅蒼術10株，收獲后洗凈泥土，分為2份。一份于65 ℃烘干至恒重測定根莖生物量;另一份于35 ℃烘干至恒重，粉碎過60目篩，用于測定根莖揮發油和蒼術素含量。同時，各小區按S型布置5個樣點，分別采集0～20 cm和20～40 cm土層土壤，相同土層的土壤混勻后作為1個土樣，四分法進行留樣，風干研磨過篩，用于測定土壤養分。

1. 5 測定指標及方法

1. 5. 1 茅蒼術根莖生物量測定 茅蒼術根莖生物量用烘干法測得，并計算折干率和含水量。折干率（%）=根莖干重/鮮重×100;含水量（%）=（根莖鮮重-根莖干重）/根莖鮮重×100。

1. 5. 2 茅蒼術根莖有效成分含量測定 根莖揮發油含量采用水蒸汽蒸餾法測定。根莖蒼術素含量參照《中國藥典》2015版（一部）采用高效液相色譜法（HPLC）測定，利用美國Agilent 1260高效液相色譜儀，以十八烷基硅烷鍵合硅膠為填充劑，以甲醇—水（79∶21）為流動相，檢測波長為340 nm，流速為1.0 mL/min。試驗采用外標法，蒼術素對照品購于安徽亳州恒天貿易有限公司。

1. 5. 3 土壤養分含量測定 土壤養分含量測定參照鮑士旦（2000）的方法。土壤有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀含量分別采用重鉻酸鉀氧化法、擴散法、鉬銻抗比色法和火焰光度計法測定。

1. 6 統計分析

采用Excel 2016整理試驗數據和制圖，用SPSS 23.0進行單因素方差分析（LSD檢驗）和相關分析（Pearson）。

2 結果與分析

2. 1 茅蒼術林下種植模式對土壤養分含量的影響

2. 1. 1 土壤有機質含量 由圖1可知，CZ和CL處理的土壤有機質含量均顯著低于CK（P<0.05，下同），其中CL處理0～20 cm和20～40 cm土層土壤有機質含量較CK顯著降低34.50%和17.82%，CZ處理較CK顯著降低3.60%和12.23%。

2. 1. 2 土壤速效養分含量 由表2可知，林藥種植模式對土壤速效養分有顯著影響。在0～20 cm土層，CZ處理的堿解氮和速效鉀含量最高，與CK和CL處理相比，CZ處理堿解氮含量顯著提高11.52%和46.02%，速效鉀含量顯著提高357.92%和45.31%。在20～40 cm土層，處理間速效養分含量變化趨勢與0～20 cm土層相似，CZ處理堿解氮和速效鉀含量顯著高于CK和CL處理，土壤有效磷含量表現為CK>CZ>CL，CZ和CL處理有效磷含量分別較CK顯著降低14.35%和10.05%。

2. 2 不同林下種植模式對茅蒼術單株根莖產量的影響

由表3可知，不同種植模式茅蒼術單株根莖干重表現為CL>CZ>CK，CL和CZ處理單株根莖干重分別較CK顯著提高205.17%和41.75%，相對于CZ處理，CL處理單株根莖干重顯著提高115.29%。各處理間根莖折干率無顯著差異（P>0.05，下同）。

2. 3 不同林下種植模式對茅蒼術根莖揮發油和蒼術素含量的影響

由圖2可知，CZ處理的根莖揮發油含量和蒼術素含量顯著低于CK，分別較CK降低34.71%和13.39%，而CL處理的根莖揮發油和蒼術素含量顯著高于CK和CZ處理，其根莖揮發油含量分別較CK和CZ處理提高110.13%和221.83%，蒼術素含量分別提高15.79%和33.69%。

2. 4 不同林下種植模式土壤養分與茅蒼術根莖特征的關系

由表4可知，在0～20 cm土層，土壤有機質和堿解氮含量均與茅蒼術單株根莖干重、蒼術素含量呈極顯著負相關（P<0.01，下同）;有效磷含量與單株根莖干重呈顯著負相關。在20～40 cm土層，堿解氮含量與單株根莖干重呈極顯著負相關，有效磷含量與揮發油含量呈極顯著負相關，有效磷含量與蒼術素含量呈顯著負相關。其他指標間的相關性未達顯著水平。

3 討論

3. 1 茅蒼術林下種植模式對土壤養分含量的影響

諸多研究表明，林藥復合種植可改善土壤水分狀況，增加土壤有機質含量，增強土壤酶活性，促進土壤養分轉化（盧玉鵬等，2017a，2017b;李晨晨等，2018;劉躍鈞等，2019）。但由于藥用植物種類不同、生長特性及營養需求差異較大，林藥復合種植也會出現林木與藥用植物爭奪水肥的現象（楊雁等，2019）。選擇適宜的林木種類是充分發揮林藥復合種植種間優勢的基礎。孫海等（2018）研究不同林木凋落物對人參土壤理化性質影響時發現，添加色木槭、赤松、紫椴凋落物可提高人參土壤的全氮和速效氮磷含量，但顯著降低了土壤速效鉀含量。向珊珊等（2018）研究表明，板栗—蒼術復合種植可提高土壤有機質、有效氮和有效鉀含量。本研究結果顯示，3種林下種植模式的土壤養分含量差異顯著，茅蒼術單作0～20 cm和20～40 cm土層的土壤有機質含量均顯著高于茅蒼術||羅漢松和茅蒼術||梔子處理，且在0～20 cm土層差異更突出，這可能與凋落物的數量有關。森林生態系統中凋落物是土壤養分的主要來源，其輸入數量可改變土壤肥力狀況（Craswell and Lefroy，2001）。羅漢松和梔子屬于常綠植物，茅蒼術為多年生草本植物，相對于林藥復合種植，茅蒼術單作處理每年秋冬季節枯莖老葉集中凋落，為土壤有機質形成提供大量的外源物質（Lin et al.，2012），隨著凋落物分解，氮磷鉀等礦質元素不斷釋放進入土壤，進而使得其土壤有機質和有效磷含量高于茅蒼術||梔子和茅蒼術||羅漢松處理。但茅蒼術||梔子處理的堿解氮和速效鉀含量顯著高于其他處理，其原因可能與地上植物種類及數量不同有關。本研究中，相對于茅蒼術單作，茅蒼術||梔子處理地上單位面積植被群體數量較小，對土壤養分吸收量也相應降低;相對于茅蒼術||羅漢松處理，梔子株高及根莖生物量低于羅漢松，長勢較弱，從土壤中吸收的養分較少，進而使茅蒼術||梔子處理的土壤養分含量較高，但其具體原因還有待進一步研究。

3. 2 不同林下種植模式對茅蒼術根莖產量和有效成分的影響

林藥復合種植可調節林下小氣候，改善土壤結構，增加土壤養分有效性，提高藥材產量與品質。張建海等（2013）研究顯示，菊花與山銀花復合種植顯著提高了山銀花的產量及綠原酸、木犀草苷等活性成分含量。張文靜等（2018）研究指出，桔梗與辣椒間作可顯著減少桔梗的側根數，增加主根鮮重。但植物間的相互作用包括種間競爭和種間促進，當種間競爭作用大于種間促進作用時則表現為抑制作用（劉廣才等，2005;郭秀芝等，2020）。雷麗等（2018）研究丹參與不同植物配合種植時發現，丹參與決明、玉米復合種植可抑制丹參生長，影響產量形成;與紫蘇復種雖然促進丹參增產，但顯著降低了丹參根中的丹酚酸B含量;而與辣椒復合種植則可顯著提高丹參的產量和品質。本研究結果顯示，與茅蒼術單作相比，茅蒼術||梔子處理不利于根莖增產及揮發油和蒼術素的積累，而茅蒼術||羅漢松處理既可顯著提高茅蒼術根莖產量，還能提高根莖中的揮發油和蒼術素含量，這可能與不同復合模式的光照、水分、養分等資源競爭有關。其中，土壤養分作為植物生長營養物質的主要來源，直接影響藥用植物的生長和有效成分的積累。相關分析結果顯示，茅蒼術單株根莖產量與0～20 cm土層有機質、堿解氮和有效磷含量呈顯著或極顯著負相關，與20～40 cm土層堿解氮含量呈極顯著負相關。根莖中蒼術素含量與0～20 cm土層有機質和堿解氮含量呈極顯著負相關，與20～40 cm土層有效磷含量呈顯著負相關，表明茅蒼術根莖產量和蒼術素含量的增加與土壤養分水平密切相關。該結果與郭蘭萍等（2018）的研究結果類似，藥用植物品質的形成具有逆境效應，生長期間適度的營養脅迫有助于植物體內次生代謝產物的積累（蔣待泉等，2019）?？梢?，茅蒼術與羅漢松復合種植對茅蒼術增產優質具有明顯的促進作用，是一種較適宜的林藥種植模式。但不同種植模式的土壤根系分泌物、微生物群落等存在差異（牛四坤，2020），且樹木冠層結構不同導致處理間郁閉度不同，地上光熱資源存在明顯差異（王若倫等，2021）。因此，復合種植模式影響茅蒼術根莖品質的機理仍需深入研究。

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（責任編輯 王 暉）

收稿日期：2021-03-23

基金項目：河南省科技攻關項目（202102310030，212102110285）;河南省高等學校重點科研項目（21B210010）;信陽農林學院青年教師科研基金資助（2019LG004）

通訊作者：劉紅云（1980-），https：//orcid.org/0000-0001-8824-8964，博士，主要從事藥用植物資源開發與利用研究工作，E-mail：liuhongyun1980@163.com

第一作者：張莉（1987-），https：//orcid.org/0000-0002-0377-789X，博士，主要從事藥用植物生理生態與土壤培肥研究工作，E-mail：dazhang0376@163.com