岷縣不同茬口對(duì)當(dāng)歸苗栽生長(zhǎng)及抗病性的影響

金彥博，郭鳳霞*，陳垣,2*，白剛，袁洪超，梁偉

(1.甘肅省中藥材規(guī)范化生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅省藥用植物栽培育種工程研究中心，甘肅省干旱生境作物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅天士力中天藥業(yè)有限責(zé)任公司，甘肅省特色藥用植物資源保護(hù)與利用工程實(shí)驗(yàn)室，甘肅省特色藥材規(guī)范化可追溯栽培工程技術(shù)研究中心，甘肅 定西 748100)

當(dāng)歸(Angelicasinensis)為傘形科多年生草本藥用植物，以根入藥，具補(bǔ)血活血和調(diào)經(jīng)止痛的功效，是我國(guó)常用大宗藥材之一[1]。我國(guó)西北地區(qū)的甘肅省岷縣、漳縣、渭源和宕昌一帶是我國(guó)當(dāng)歸的主要道地產(chǎn)區(qū)[2]。其中岷縣一帶由于特殊的地形地貌和氣候條件為當(dāng)歸的生長(zhǎng)繁育提供了得天獨(dú)厚的自然條件，是我國(guó)最大的當(dāng)歸產(chǎn)區(qū)，已有1500多年栽培史，占全國(guó)年產(chǎn)量的90%以上，栽培的當(dāng)歸品質(zhì)最佳，享譽(yù)海內(nèi)外，于2001年6月被中國(guó)特產(chǎn)之鄉(xiāng)推薦暨宣傳活動(dòng)組織委員會(huì)命名為“中國(guó)當(dāng)歸之鄉(xiāng)”[3]。

當(dāng)歸育苗環(huán)境條件嚴(yán)苛，要求氣候冷涼陰濕[2]。由于當(dāng)歸忌連作，長(zhǎng)期以來(lái)，當(dāng)歸采用生荒地育苗，即在岷縣和漳縣等高寒陰濕區(qū)通過(guò)砍伐原生態(tài)灌木林，開(kāi)挖草皮，翻耕后進(jìn)行育苗。隨著中藥材現(xiàn)代化的發(fā)展，當(dāng)歸藥材需求量逐年增加，種苗供不應(yīng)求，每年開(kāi)荒面積已達(dá)460 hm2之多[4]。溫室效應(yīng)的加劇導(dǎo)致適宜當(dāng)歸育苗區(qū)域愈加狹窄，可利用荒地資源已延伸至海拔2700 m以上陡險(xiǎn)地帶，荒地植被破壞引起水土流失加劇[5]，探尋熟地育苗條件成為促進(jìn)當(dāng)歸可持續(xù)化發(fā)展的唯一途徑。茬口是指栽培上茬作物時(shí)給予土地影響的總稱(chēng)。茬口形成過(guò)程中伴隨一系列生物因子和非生物因子的變化，進(jìn)而對(duì)后茬作物產(chǎn)量和品質(zhì)產(chǎn)生直接或間接影響[6]。研究證明，用豆科牧草和禾本科作物輪作既能提高牧草和作物產(chǎn)量，又可改善土壤條件[7]。彭云等[8]研究表明不同前茬明顯影響煙株的生長(zhǎng)、產(chǎn)量、產(chǎn)值和評(píng)吸質(zhì)量。適宜的輪作體系是農(nóng)田高效利用的基礎(chǔ)。盡管目前對(duì)當(dāng)歸連作障礙的報(bào)道研究也較深入，但因生態(tài)區(qū)和土壤質(zhì)地的不同存在較大差異，且僅局限于對(duì)種苗移栽后成藥期的生產(chǎn)調(diào)查研究[9-12]，對(duì)當(dāng)歸育苗階段的研究也僅停留在盆栽發(fā)芽試驗(yàn)階段[13]，由于實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)不能完全模擬滿足農(nóng)田綜合環(huán)境條件。因此，在當(dāng)歸道地產(chǎn)區(qū)有計(jì)劃種植當(dāng)?shù)剡m宜作物，培育作物茬口基礎(chǔ)上再行當(dāng)歸育苗，探索茬口造成的土壤異質(zhì)性對(duì)影響當(dāng)歸種苗質(zhì)量和產(chǎn)量的內(nèi)在因素具有重要意義，可為探尋可替代生荒地育苗的農(nóng)茬口資源提供科學(xué)依據(jù)，有效促進(jìn)該區(qū)土壤資源的可持續(xù)化利用和農(nóng)田生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

研究區(qū)設(shè)于甘肅省定西市岷縣禾馱鄉(xiāng)，該區(qū)位于N 34°25′27″,E 104°28′24″，海拔2783 m，年平均氣溫為5.5 ℃，最熱7月平均氣溫16 ℃，最冷1月平均氣溫-6.9 ℃，年降水量為635 mm，年無(wú)霜期123 d，平均相對(duì)濕度68%，平均日照時(shí)數(shù)2214.9 h，高寒陰濕，植被覆蓋良好，屬高原型大陸氣候。適宜栽培喜涼作物如馬鈴薯(Solanumtuberosum)、油菜(Brassicacampestris)、青稞(Hordeumvulgarevar.nudum)、蠶豆(Viciafaba)等和一些藥用植物如當(dāng)歸、蒙古黃芪(Astragalusmembranaceusvar.mongholicus)等。

1.2 茬口培育試驗(yàn)

茬口培育試驗(yàn)于2015年4月在岷縣禾馱鄉(xiāng)石家臺(tái)村甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)當(dāng)歸研究基地進(jìn)行，采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，區(qū)組間距0.5 m，小區(qū)長(zhǎng)2.5 m，寬1.2 m，小區(qū)面積2.5 m×1.2 m=3 m2，即在2014年種植當(dāng)歸基礎(chǔ)上，2015年按試驗(yàn)地環(huán)境條件(坡度)將試驗(yàn)地劃分為3個(gè)區(qū)組，同一區(qū)組處于同一坡度，其余環(huán)境條件也相對(duì)一致，在每個(gè)區(qū)組內(nèi)劃分4個(gè)小區(qū)，分別隨機(jī)種植小麥(Triticumaestivum)、蒙古黃芪、馬鈴薯和當(dāng)歸4種作物，以培育小麥茬、黃芪茬、馬鈴薯茬和當(dāng)歸重茬。小麥采用撒播，播種量225 kg·hm-2。馬鈴薯穴播，每畦2行，行穴距40 cm，株距50 cm。蒙古黃芪和當(dāng)歸均采用開(kāi)溝播種，株距10 cm，行距20 cm，作物成熟后將各小區(qū)作物及時(shí)收獲，維持小區(qū)狀態(tài)自然越冬，備用于次年不同茬口當(dāng)歸育苗試驗(yàn)。

1.3 當(dāng)歸播種育苗試驗(yàn)

不同茬口當(dāng)歸育苗試驗(yàn)于2016年6月5日在上述對(duì)應(yīng)茬口區(qū)組小區(qū)進(jìn)行，試驗(yàn)重復(fù)3次，當(dāng)歸種子來(lái)源于甘肅省漳縣菜子川村2015年繁種田采收的種子。播種前每小區(qū)施有機(jī)肥(甘肅天士力中天羊業(yè)有機(jī)肥廠生產(chǎn)，主要原料為羊糞)1.5 kg，采用撒播播種，每小區(qū)播種量10 g(種子大小和飽滿度基本一致，千粒重為1.6326 g，凈度為97.7%)，各小區(qū)控制均勻一致，播后用鐵篩在當(dāng)歸種子表面撒蓋一薄層土壤，覆土厚度為0.4 mm左右，以正好蓋住當(dāng)歸種子為宜，后覆蓋一層小麥秸稈以保溫保濕，秸稈厚度為2～3 cm。當(dāng)歸育苗期田間管理控制在一致的水平，整個(gè)育苗期人工除草3次。

2016年8月中旬當(dāng)歸出苗整齊后揭掉麥草，用白色線繩在每小區(qū)中央劃定0.5 m×0.5 m小樣方(sample square)，統(tǒng)計(jì)各重復(fù)小區(qū)樣方苗數(shù)，并在每個(gè)樣方中央選定標(biāo)記5株作為抽樣單位測(cè)定株高、株幅、莖粗和真葉數(shù)，此后每月中旬統(tǒng)計(jì)測(cè)定1次，直到育苗結(jié)束，當(dāng)歸育苗期共測(cè)定3次(8月10日，9月21日和10月22日)。株高以測(cè)定距地面植株垂直高度為標(biāo)準(zhǔn)，株幅以株冠最大距離為標(biāo)準(zhǔn)，均采用卷尺(精度為0.1 cm)測(cè)定。莖粗采用數(shù)顯游標(biāo)卡尺測(cè)定(精度0.001 cm)。

1.4 當(dāng)歸苗栽質(zhì)量性狀指標(biāo)和抗病性指標(biāo)測(cè)定

2016年10月22日當(dāng)歸育苗結(jié)束，用叉鋤松動(dòng)當(dāng)歸種苗根圍土壤，收集整個(gè)小區(qū)當(dāng)歸種苗。按照陳垣等[14]的方法在各小區(qū)隨機(jī)抽取20株統(tǒng)計(jì)當(dāng)歸種苗根腐病等級(jí)，計(jì)算發(fā)病率和病情指數(shù)。

發(fā)病率(disease ratio)=病根數(shù)×100%/調(diào)查總根數(shù)

病情指數(shù)(disease index)=∑(各級(jí)根數(shù)×病級(jí)數(shù))×100%/(調(diào)查總數(shù)×最高級(jí))

根病統(tǒng)計(jì)結(jié)束，各茬口重復(fù)小區(qū)隨機(jī)抽取10株無(wú)病完整苗，帶土低溫運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，清理干凈根部泥土后測(cè)定根部形態(tài)和生長(zhǎng)發(fā)育指標(biāo)。主根長(zhǎng)采用卷尺 (精度0.1 cm)，根直徑采用數(shù)顯游標(biāo)卡尺測(cè)定 (以蘆頭下1 cm為準(zhǔn))，單株和單根鮮重采用電子秤測(cè)定 (精度0.01)，最后計(jì)算根冠比。

根冠比(root shoot ratio)=單根鮮重/(單株鮮重-單根鮮重)

1.5 苗栽質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)

當(dāng)歸苗栽綜合評(píng)價(jià)方法參照蘇李維等[15]的方法進(jìn)行，即首先在主成分分析基礎(chǔ)上取初始特征根大于1的各指標(biāo)主成分值，計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重(Wj)，然后計(jì)算隸屬函數(shù)值，最后估算綜合指數(shù)(comprehensive index, CI)。

Wj=∑(Cl,j×VPl)/∑∑(Cl,j×VPl)

R(Xij)=(Xij-Xjmin)/(Xjmax-Xjmin)

RR(Xij)=1-(Xij-Xjmin)/(Xjmax-Xjmin)

CIj=∑[R(Xij)×Wj]

式中:Cl,j表示第j個(gè)指標(biāo)的第l主成分值;VPl表示第l主成分方差的百分率;Wj表示第j個(gè)指標(biāo)的權(quán)重值;i表示不同試驗(yàn)茬口;j表示不同指標(biāo);R(Xij)表示i茬口j指標(biāo)的隸屬函數(shù)值;RR(Xij)表示i種類(lèi)j指標(biāo)的反隸屬函數(shù)值；Xij表示i茬口j指標(biāo)的平均觀測(cè)值；Xjmin表示所有試驗(yàn)茬口j指標(biāo)的最小值；Xjmax表示所有試驗(yàn)茬口j指標(biāo)的最大值。CIj為第i茬口j個(gè)指標(biāo)的累計(jì)綜合指數(shù)。

1.6 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2003制圖和t檢驗(yàn)，采用SPSS 22.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析和主成分分析，多重比較采用Duncan法，表中數(shù)據(jù)表示平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差，圖中數(shù)據(jù)點(diǎn)表示平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)誤。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同茬口條件下當(dāng)歸苗數(shù)的動(dòng)態(tài)變化

圖1 不同茬口對(duì)不同生長(zhǎng)季當(dāng)歸苗數(shù)動(dòng)態(tài)變化的影響Fig.1 Effects of different crop residues on seedlings numberdynamics of A. sinensis in various stages R1：小麥茬Wheat residue；R2：黃芪茬Astragalus residue；R3：馬鈴薯茬Potato residue；R4:當(dāng)歸茬Angelica residue.不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05)，下同。The different letters mean significance at P<0.05, the same below.

當(dāng)歸種子6月5日播種后，8-10月每月中旬田間統(tǒng)計(jì)顯示(圖1)，不同茬口對(duì)當(dāng)歸種子出苗數(shù)和成苗數(shù)均具有顯著影響，影響程度隨茬口和生長(zhǎng)季的不同而異。8月當(dāng)歸重茬出苗數(shù)最多，分別較小麥茬、黃芪茬和馬鈴薯茬提高9.6%、21.0%和23.6%，馬鈴薯茬出苗數(shù)最低，但該時(shí)期各茬口當(dāng)歸出苗數(shù)差異性均不顯著(F=0.212，P>0.05)。9月中旬各茬口因高溫干旱出現(xiàn)死苗現(xiàn)象，造成茬口間差異性增大，但小麥茬當(dāng)歸苗數(shù)仍維持在8月出苗的水平，僅下降0.2% (P>0.05)，黃芪茬次之，苗數(shù)較8月下降3.71% (P>0.05)，而馬鈴薯和當(dāng)歸重茬死苗最為嚴(yán)重，苗數(shù)分別下降28.7%和25.9%，但差異性均未達(dá)顯著水平(P>0.05)。9月后各茬口出現(xiàn)出苗和死苗動(dòng)態(tài)交替變化，造成10月各茬口當(dāng)歸苗數(shù)差異性達(dá)極顯著水平(F=2.346，P<0.05)，小麥茬苗數(shù)仍維持穩(wěn)定，由于種子尚零星出苗，苗數(shù)較9月提高1.45%(P>0.05)，黃芪茬更為明顯，苗數(shù)較9月提高19.0% (P>0.05)，馬鈴薯和當(dāng)歸重茬死苗加重，分別較9月下降28.1%和23.1%，較8月下降48.8%(t=2.257，P<0.05)和43.0%(t=2.232，P<0.05) (圖1)。

從當(dāng)歸開(kāi)始出苗至育苗結(jié)束，各茬口坡度區(qū)組間的出苗差異性均未達(dá)到顯著水平(P>0.05)，說(shuō)明坡度對(duì)當(dāng)歸育苗數(shù)的影響較小(圖1)。小麥茬和黃芪茬當(dāng)歸出苗數(shù)隨生育時(shí)期的延后均表現(xiàn)為先降低后升高的趨勢(shì)，小麥茬當(dāng)歸出苗數(shù)始終維持在穩(wěn)定的水平，育成苗數(shù)較馬鈴薯和當(dāng)歸重茬分別提高122.8%(t=8.072，P<0.05)和61.9%(P=0.05)。黃芪茬當(dāng)歸種子遇適宜條件后出苗最為顯著，育成苗數(shù)較小麥茬提高2.6%(P>0.05)，較馬鈴薯茬和當(dāng)歸重茬提高128.6%(P<0.05)和66.2%(P<0.05)。而馬鈴薯和當(dāng)歸重茬隨季節(jié)延后死苗嚴(yán)重，當(dāng)歸苗數(shù)表現(xiàn)持續(xù)降低的趨勢(shì)，馬鈴薯茬當(dāng)歸死苗程度更為顯著。

2.2 不同茬口對(duì)當(dāng)歸苗栽地上部生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)的影響

圖2顯示，不同茬口對(duì)當(dāng)歸幼苗地上部生長(zhǎng)發(fā)育動(dòng)態(tài)具有顯著影響，影響程度隨茬口、測(cè)定指標(biāo)和發(fā)育階段的不同而異。各茬口當(dāng)歸幼苗地上部生長(zhǎng)發(fā)育指標(biāo)隨生長(zhǎng)期延后呈基本一致的變化趨勢(shì)，均隨生育進(jìn)程的推進(jìn)先升高后降低，其中株幅在各月間差異達(dá)極顯著水平(P<0.01)，葉片數(shù)達(dá)顯著水平(P<0.05)。8月中旬當(dāng)歸種子出苗基本結(jié)束，各茬口當(dāng)歸幼苗株高、株幅、真葉數(shù)從高到低均依次為黃芪茬>小麥茬>當(dāng)歸重茬>馬鈴薯茬。莖粗有所不同，依次為當(dāng)歸重茬>小麥茬>黃芪茬>馬鈴薯茬。至9月中旬各茬口苗栽進(jìn)入生長(zhǎng)盛期，當(dāng)歸幼苗株高從高到低依次為小麥茬>當(dāng)歸重茬>黃芪茬>馬鈴薯茬，株幅依次為當(dāng)歸重茬>小麥茬>黃芪茬>馬鈴薯茬，真葉數(shù)依次為小麥茬>黃芪茬>當(dāng)歸重茬>馬鈴薯茬，莖粗依次為黃芪茬>小麥茬>當(dāng)歸重茬>馬鈴薯茬，馬鈴薯茬培育的當(dāng)歸幼苗株高和株幅均顯著低于其他3個(gè)茬口的水平 (P<0.05)，真葉數(shù)較小麥茬和黃芪茬顯著減少(P<0.05)。至10月，不同茬口條件下當(dāng)歸幼苗生長(zhǎng)表現(xiàn)出與生長(zhǎng)旺盛期基本一致的趨勢(shì)，馬鈴薯茬生長(zhǎng)指標(biāo)始終處于最低水平，黃芪茬當(dāng)歸苗最健壯，小麥茬次之，當(dāng)歸重茬育成苗株幅最大，株型不緊湊。

2.3 不同茬口對(duì)當(dāng)歸苗栽質(zhì)量性狀的影響

圖3顯示，不同茬口對(duì)當(dāng)歸種苗個(gè)體產(chǎn)量構(gòu)成因素均具有較大影響，影響程度因指標(biāo)的不同而異，其中對(duì)根長(zhǎng)和根粗的影響達(dá)極顯著水平(P<0.01)，對(duì)單株鮮重和單根鮮重的影響達(dá)顯著水平(P<0.05)。黃芪茬培育的當(dāng)歸種苗根最長(zhǎng)，小麥茬次之，二者較馬鈴薯茬分別極顯著增長(zhǎng)66.6%(t=8.534，P<0.01)和46.4%(t=7.998，P<0.01)，較當(dāng)歸重茬分別極顯著增長(zhǎng)54.9%(t=6.821，P<0.01)和36.1%(t=5.611，P<0.01)，馬鈴薯茬種苗根長(zhǎng)較當(dāng)歸重茬縮短7.0%(P>0.05)，根粗較當(dāng)歸重茬降低28.2%(P>0.05)。小麥茬和黃芪茬培育的當(dāng)歸種苗根最粗和次之，兩者差異性不顯著(P>0.05)，均較馬鈴薯茬分別增粗51.0%(t=4.391，P<0.01)和48.1%(t=3.280，P<0.05)，較當(dāng)歸重茬分別增粗8.4%(t=0.530，P>0.05)和6.4%(t=0.372，P>0.05)。

圖2 不同作物茬口對(duì)當(dāng)歸苗栽地上部生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)的影響Fig.2 Effects of different crop residues on aboveground growth dynamics of A. sinensis seedlings

圖3 不同作物茬口對(duì)當(dāng)歸苗栽質(zhì)量性狀的影響Fig.3 Effects of different crop residues on quality indicators of A. sinensis seedlings 不同大寫(xiě)字母表示差異極顯著(P<0.01)，不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05)，下同。The different capital letters mean great-significance at P<0.01, the different small letters mean significance at P<0.05, The same below.

各茬口單苗鮮重和單根鮮重變化趨勢(shì)基本一致，個(gè)體產(chǎn)量從高到低依次為黃芪茬>小麥茬>當(dāng)歸茬>馬鈴薯茬。小麥茬和黃芪茬單苗鮮重較馬鈴薯茬分別提高126.2%(t=2.518，P<0.05)和147.4%(t=3.562，P<0.05)，較當(dāng)歸重茬提高32.5%(t=1.318，P>0.05)和45.0%(t=1.859，P>0.05)。小麥茬和黃芪茬種苗單根鮮重較馬鈴薯茬分別提高132.3%(t=2.691，P<0.05)和150.0%(t=3.493，P<0.05)，較當(dāng)歸重茬分別提高44.4%和55.4%，黃芪茬當(dāng)歸種苗個(gè)體產(chǎn)量指標(biāo)更為優(yōu)異。各茬口根冠比依次為小麥茬>黃芪茬>馬鈴薯茬>當(dāng)歸茬，側(cè)根數(shù)正好相反，依次為當(dāng)歸重茬>馬鈴薯茬>小麥茬和黃芪茬，小麥茬和黃芪茬苗栽側(cè)根數(shù)一致。茬口對(duì)根冠比的影響更大，與當(dāng)歸重茬相比，小麥茬培育的當(dāng)歸種苗根冠比提高112.9%(t=2.065，P=0.05)，黃芪茬提高58.0%，馬鈴薯茬提高49.8%。

相關(guān)分析顯示(表1)，根長(zhǎng)和根粗均與單根鮮重呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)。株高與根長(zhǎng)和側(cè)根數(shù)呈顯著正相關(guān)(P<0.05)，與株幅、根粗、單株鮮重和單根鮮重均呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)。株幅與根粗、單苗鮮重均呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，與單根鮮重呈顯著正相關(guān)(P<0.05)。

2.4 不同茬口對(duì)當(dāng)歸苗栽根病發(fā)病率和病情指數(shù)的影響

對(duì)不同茬口培育的當(dāng)歸種苗田間病情統(tǒng)計(jì)顯示(圖4)，不同茬口培育的當(dāng)歸種苗發(fā)病率和病情指數(shù)變化趨勢(shì)一致，當(dāng)歸重茬育成種苗發(fā)病率和病情指數(shù)最高，在小麥茬、黃芪茬和馬鈴薯茬進(jìn)行當(dāng)歸育苗可在一定程度上降低種苗的發(fā)病率和病情指數(shù)，降低程度隨前茬作物的不同差異性較大。與當(dāng)歸重茬相比，小麥茬培育的當(dāng)歸種苗發(fā)病率和病情指數(shù)極顯著降低54.6%(t=5.367，P<0.01)和64.9%(t=4.724，P<0.01)，黃芪茬和馬鈴薯茬發(fā)病率分別降低45.6%(P<0.01)和18.2%，病情指數(shù)分別顯著降低64.1%(t=6.934，P<0.01)和41.0%(t=4.00，P<0.05)，不同茬口育成苗發(fā)病率和病情指數(shù)從低到高依次為小麥茬<黃芪茬<馬鈴薯茬<當(dāng)歸重茬。

表1 當(dāng)歸種苗個(gè)體質(zhì)量指標(biāo)間的相關(guān)性分析Table 1 Correlation analysis among individual quality indicators of A. sinensis seedlings

注： **表示相關(guān)性達(dá)極顯著水平(P<0.01)，*表示相關(guān)性達(dá)顯著水平(P<0.05)，以作物茬口每個(gè)重復(fù)小區(qū)中10株個(gè)體的平均值作為相關(guān)分析數(shù)據(jù)(n=12，R0.05, df=10=0.576，R0.01, df=10=0.708)。

Note: ** mean correlation was great-significance atP<0.01, * mean correlation was significance atP<0.05, using the mean of 10 single plants in each replicated plots as the correlation analysis data (n=12，R0.05, df=10=0.576，R0.01, df=10=0.708).

圖4 不同茬口對(duì)當(dāng)歸種苗發(fā)病率和病情指數(shù)的影響Fig.4 Effects of different crop residues on disease ratio and index of A. sinensis seedlings

2.5 不同茬口當(dāng)歸苗栽質(zhì)量性狀的綜合分析

經(jīng)對(duì)各茬口苗栽性狀指標(biāo)主成分分析顯示(表2)，其中前3個(gè)主成分的特征根均大于1，累積貢獻(xiàn)率達(dá)100%，故提取第1～3主成分值的特征根和貢獻(xiàn)率計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重值(表3)。根據(jù)各指標(biāo)隸屬度值與權(quán)重，通過(guò)加乘法則，對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行合成運(yùn)算，對(duì)各茬口當(dāng)歸種苗綜合評(píng)價(jià)指數(shù)估算表明，不同茬口培育的當(dāng)歸種苗綜合指數(shù)大小依次為黃芪茬>小麥茬>當(dāng)歸重茬>馬鈴薯茬(表4)。

表2 當(dāng)歸種苗質(zhì)量性狀指標(biāo)主成分分析Table 2 Principal components analysis of characteristic indicators of A. sinensis seedlings

表3 當(dāng)歸種苗性狀指標(biāo)的負(fù)荷量和權(quán)重Table 3 Capacity and weight of characteristic indicators of A. sinensis seedlings

表4 當(dāng)歸種苗性狀指標(biāo)的隸屬度值及綜合評(píng)價(jià)指數(shù)Table 4 Subordination value of seedling characteristic indicators and comprehensive evaluation index of A. sinensis seedlings

3 討論

3.1 不同作物茬口對(duì)當(dāng)歸成苗數(shù)具有顯著影響

連作障礙是限制作物生產(chǎn)最主要的因素之一，尤其在藥用植物上表現(xiàn)更為突出[16]。連作易引起土壤養(yǎng)分匱乏、土壤理化性質(zhì)惡化和土壤微生物多樣性的變化等[17-18]。輪作倒茬是一種緩解土壤環(huán)境惡化的有效措施。一般來(lái)說(shuō)，倒茬可顯著提高土壤酶活性和速效養(yǎng)分含量并豐富微生物多樣性，進(jìn)而提高土壤肥力[19-20]。茬口形成的因素主要有作物吸收養(yǎng)分和水分、根系、落葉、根際微生物、伴隨作物發(fā)生的雜草病蟲(chóng)害、耕作栽培技術(shù)對(duì)土壤的影響和作物向土壤分泌物質(zhì)等，茬口特性的好壞最終體現(xiàn)在后茬作物的生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量上[6]。徐雪風(fēng)等[21]研究表明，輪作油葵對(duì)馬鈴薯生長(zhǎng)發(fā)育及抗性具有顯著影響。本研究在岷縣熟地培育小麥、黃芪、馬鈴薯和當(dāng)歸茬口基礎(chǔ)上進(jìn)行當(dāng)歸育苗，田間定期統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，梯田坡度對(duì)當(dāng)歸育苗的影響較小，而茬口對(duì)當(dāng)歸出苗和成苗的影響隨生長(zhǎng)季延后差異性增大。當(dāng)歸重茬出苗勢(shì)最高，馬鈴薯茬最低，小麥茬和黃芪茬居中，但各茬口間差異性不顯著，隨著生長(zhǎng)季延后田間出現(xiàn)死苗和出苗交替現(xiàn)象，當(dāng)歸重茬和馬鈴薯茬死苗率達(dá)40%以上，而小麥茬和黃芪茬死苗率均低于5%，黃芪茬遇適宜條件還有出苗勢(shì)頭，造成各茬口育成當(dāng)歸苗數(shù)差異性增大，成苗數(shù)依次為黃芪茬>小麥茬>當(dāng)歸茬>馬鈴薯茬，小麥茬和黃芪茬當(dāng)歸成苗數(shù)多，保苗率高，較馬鈴薯和當(dāng)歸重茬分別提高120%和60%以上，為提高種苗產(chǎn)量奠定了數(shù)量基礎(chǔ)，可能是由于小麥茬和黃芪茬土壤有機(jī)質(zhì)含量高，土壤比熱容大，保墑性能好，對(duì)土壤溫度具有一定的調(diào)控能力的緣故，因?yàn)?016年當(dāng)歸播種出苗后正直生長(zhǎng)期，遇持續(xù)高溫干旱天氣，小麥茬和黃芪茬造就了良好的土壤環(huán)境條件，這也印證了溫健[22]和馬偉明[23]采用盆栽育苗研究的結(jié)論，即不同茬口土壤育成當(dāng)歸苗根際土壤肥力存在顯著差異，黃芪茬口堿性較弱，速效鉀含量高，微生物多樣性豐富，當(dāng)歸苗抗逆性強(qiáng)，有利于當(dāng)歸苗的生長(zhǎng)發(fā)育。

3.2 不同茬口對(duì)當(dāng)歸育成苗栽產(chǎn)量性狀具有顯著影響

連作易引起土壤有害微生物的富集，導(dǎo)致病蟲(chóng)草害的爆發(fā)，降低作物生產(chǎn)力。輪作油葵可顯著改善馬鈴薯連作田土壤環(huán)境，促進(jìn)馬鈴薯地上部生長(zhǎng)發(fā)育，提高單株產(chǎn)量[21]。Zhao等[24]研究表明，輪作花生可顯著促進(jìn)燕麥植株生長(zhǎng)，提高產(chǎn)量。Graham[25]認(rèn)為較高的根冠比是作物獲得高產(chǎn)的重要特征。對(duì)于藥用植物而言，獲得高產(chǎn)的關(guān)鍵取決于根系的發(fā)育狀況[26]。Xu等[27]研究指出，適當(dāng)?shù)母珊低寥拉h(huán)境可以顯著提高水稻的根冠比，增強(qiáng)抗旱性。當(dāng)歸是具有明顯自毒作用的藥用植物[9]。傳統(tǒng)上當(dāng)歸采用生荒地育苗，熟地栽培的方式。當(dāng)歸苗栽采挖后以根越冬，根部性狀決定了種苗的產(chǎn)量和質(zhì)量。馬偉明等[13]采集岷縣4種茬口土壤進(jìn)行當(dāng)歸盆栽育苗發(fā)現(xiàn)，黃芪茬口土壤當(dāng)歸根系發(fā)達(dá)，生長(zhǎng)量與生荒地相當(dāng)，根系活力更強(qiáng)，具有潛在的抗逆基礎(chǔ)，而馬鈴薯茬和當(dāng)歸重茬口土壤當(dāng)歸苗長(zhǎng)勢(shì)弱，根系活力低。張新慧等[11]研究表明，馬鈴薯-小麥-當(dāng)歸輪作栽培促進(jìn)了當(dāng)歸根系生長(zhǎng)，產(chǎn)量和品質(zhì)均較當(dāng)歸連作顯著提高。本研究中，小麥茬和黃芪茬均顯著提高了當(dāng)歸種苗根長(zhǎng)，在促進(jìn)根系生物量積累的同時(shí)，改善了地上部生物量積累，表現(xiàn)為葉片數(shù)的增加和根冠比的提高，培育的種苗根系較發(fā)達(dá)，為抗旱抗熱奠定了物質(zhì)和能量基礎(chǔ)。相關(guān)分析表明，茬口對(duì)當(dāng)歸種苗產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響主要體現(xiàn)在株高、株幅、葉片數(shù)、主根長(zhǎng)、單根鮮重和根冠比等指標(biāo)。馬鈴薯茬和當(dāng)歸重茬種苗根系生長(zhǎng)受到抑制，易形成老小苗，側(cè)根多，地上部生長(zhǎng)勢(shì)弱，可能是由于馬鈴薯茬和當(dāng)歸重茬土壤中有機(jī)養(yǎng)分含量較差，根系分泌的化感物質(zhì)成分復(fù)雜[12]，而單子葉植物小麥具有獨(dú)特的凝集素和酶系統(tǒng)，可以促進(jìn)其根際土壤中有機(jī)質(zhì)的演化和化感物質(zhì)的降解程度[28]，豆科植物黃芪可以改善根際微生物多樣性[22]的緣故。

3.3 不同茬口對(duì)當(dāng)歸育成苗栽抗病性具有顯著影響

植物經(jīng)常會(huì)受到土壤、溫度、濕度等生存環(huán)境因子的影響，這些環(huán)境因子的變化有時(shí)非常劇烈，超過(guò)了植物正常生長(zhǎng)所能忍受的范圍，從而導(dǎo)致植物受到傷害，抗逆性強(qiáng)的植物受害程度較輕[29]。當(dāng)歸根腐病是限制當(dāng)歸生產(chǎn)的主要因素[30]。發(fā)病率和病情指數(shù)是衡量病情和程度的主要指標(biāo)，合理輪作能有效抑制病原微生物的繁殖和傳播[31]。黃亞萍[30]經(jīng)對(duì)當(dāng)歸根腐病發(fā)病部位病原物分離鑒定表明，當(dāng)歸根腐病主要致病菌有茄病鐮刀菌(Fusariumsolani)、尖孢鐮刀菌(F.oxysporum)和芬芳鐮刀菌(F.redolens)，主要通過(guò)傷口侵染，持續(xù)光照產(chǎn)孢量最大，持續(xù)黑暗利于菌絲生長(zhǎng)，生長(zhǎng)最適溫度25～30 ℃。當(dāng)歸是典型喜涼藥用植物，適宜高寒陰濕的環(huán)境條件，傳統(tǒng)一般選用高海拔區(qū)生荒地育苗，熟地育苗受到高溫和干旱的威脅，2016年7-8月高溫干旱嚴(yán)重，本研究在熟地采用4種作物茬口育苗，苗栽采挖期田間觀察到，當(dāng)歸種苗根腐病表現(xiàn)為根部出現(xiàn)大小不等的網(wǎng)狀斑和小黑孔，呈紅褐色至黑褐色凹陷斑，嚴(yán)重時(shí)腐爛，一般發(fā)病較輕的幼苗地上部無(wú)明顯癥狀，但發(fā)病重的幼苗生長(zhǎng)勢(shì)弱，造成根莖腐爛，這與黃亞萍[30]研究的結(jié)果相吻合。本研究還發(fā)現(xiàn)，輪作換茬可有效抑制后茬育成當(dāng)歸種苗的發(fā)病率和病情指數(shù)，其中小麥茬和黃芪茬當(dāng)歸種苗受病原微生物感染程度低，種苗質(zhì)量?jī)?yōu)異，當(dāng)歸重茬培育的種苗發(fā)病率和病情指數(shù)均處于最高水平，說(shuō)明當(dāng)歸重茬種苗抗病能力較差，同時(shí)突顯出當(dāng)歸連作障礙問(wèn)題的嚴(yán)重性，這與劉星等[16]對(duì)馬鈴薯連作的研究結(jié)果相似，可能是由于當(dāng)歸重茬蟲(chóng)害發(fā)生嚴(yán)重，病原菌富集，造成根莖部傷口，病原菌侵染所致的緣故。

4 結(jié)論

植物在受到逆境脅迫而引起體內(nèi)生理生化指標(biāo)變化的因素較為復(fù)雜[15]，運(yùn)用單一指標(biāo)很難反映當(dāng)歸種苗抗性的好壞。為了全面準(zhǔn)確地評(píng)判各茬口育成當(dāng)歸種苗的優(yōu)劣，對(duì)多個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育指標(biāo)和抗病指標(biāo)運(yùn)用主成分分析結(jié)合隸屬度綜合分析顯示，不同茬口當(dāng)歸種苗優(yōu)劣次序?yàn)辄S芪茬>小麥茬>當(dāng)歸重茬>馬鈴薯茬。采用熟地當(dāng)歸育苗，小麥茬和黃芪茬當(dāng)歸成苗率高，生長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)，苗栽健壯優(yōu)異，產(chǎn)量高，抗病性強(qiáng)。馬鈴薯和當(dāng)歸重茬當(dāng)歸苗栽生長(zhǎng)受季節(jié)影響較大，抗性較差，死苗率高，種苗易形成側(cè)根數(shù)較多的老小苗，更易受病菌感染，馬鈴薯茬死苗率最高，當(dāng)歸茬根腐病發(fā)生更為嚴(yán)重，說(shuō)明正茬黃芪和小麥茬口是適宜當(dāng)歸熟地育苗的床土資源。下一步需對(duì)不同茬口育成種苗進(jìn)行移栽，對(duì)藥材產(chǎn)量和質(zhì)量進(jìn)一步鑒定比較研究。

致謝：

岷縣禾馱鄉(xiāng)郎銀忠提供試驗(yàn)地和幫助，隴西縣郭志軍，郭太平、牟小紅、趙巧云、馬建雄參與試驗(yàn)栽培管理。甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)博士生安志剛、姜小鳳，碩士生周傳猛、郭一青、王小琴，蘭州大學(xué)碩士生郭愛(ài)峰，蘭州財(cái)經(jīng)大學(xué)長(zhǎng)青學(xué)院本科生郭愛(ài)偉參與作物茬口培育及育苗試驗(yàn)，本科生許亞強(qiáng)、嚴(yán)涇?chē)?guó)、張海龍和張軍剛參與種苗測(cè)定，在此一并致謝。

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