川黨參根際土壤肥力對(duì)多效唑的響應(yīng)

羅 敏，羅 川，徐 廣，朱曉富，郭 瑀，章文偉，鄧才富

(重慶市藥物種植研究所，重慶 南川 408435)

川黨參(CodonopsistangshenOliv.)為傳統(tǒng)常用大宗中藥材，兼可藥食兩用，其年產(chǎn)量較高，且具有較大的市場(chǎng)消費(fèi)量，故而其質(zhì)量問題始終備受關(guān)注。目前，植物生長(zhǎng)延緩劑已成為部分根和根莖類藥材增產(chǎn)的較常用手段，其中包括川黨參，但鮮見其對(duì)藥材生長(zhǎng)土壤的影響研究。因此，研究多效唑?qū)Υh參根際土壤肥力的影響，對(duì)川黨參的生態(tài)種植及質(zhì)量控制具有重要意義。植物生長(zhǎng)延緩劑在藥用植物種植中的應(yīng)用研究始見于20世紀(jì)80年代末，主要集中于根及根莖類藥材[1]，其中多效唑(PP333)作為一種高效、低毒的植物生長(zhǎng)延緩劑和廣譜殺菌劑而適用譜廣[2]，如用于提高種子產(chǎn)量和質(zhì)量[3]，休眠的破除[4]，影響農(nóng)藝性狀[5]及開花[6]，矮化株高和增產(chǎn)[7-9]等；尤其以麥冬種植中的施用最為典型[10-14]。相關(guān)報(bào)道主要聚焦于其對(duì)藥材形態(tài)、產(chǎn)量與指標(biāo)成分等方面的影響，以及在土壤中的殘留研究[15]。在前期渝產(chǎn)川黨參質(zhì)量檢測(cè)調(diào)查研究中發(fā)現(xiàn)，部分地區(qū)在川黨參種植過程中長(zhǎng)期噴施多效唑，而多效唑?qū)Υh參質(zhì)量及其生長(zhǎng)土壤具有怎樣的影響未見相關(guān)報(bào)道。因此，本試驗(yàn)通過噴施不同濃度多效唑、配施磷鉀肥組合，以及多年限噴施，研究多效唑?qū)Υh參根際土壤肥力的影響，以期為評(píng)價(jià)多效唑?qū)ν寥郎鷳B(tài)環(huán)境質(zhì)量的影響及川黨參的生態(tài)、優(yōu)質(zhì)栽培提供一定的科學(xué)依據(jù)和理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試藥劑為四川國光農(nóng)化股份有限公司生產(chǎn)的15%多效唑可濕性粉劑。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2019年3～9月在重慶市奉節(jié)縣興隆鎮(zhèn)黨參藥材基地進(jìn)行。①設(shè)置3個(gè)多效唑濃度梯度，D1(100 mg/L)、D2(200 mg/L)、D3(400 mg/L)；②不同濃度多效唑與磷鉀肥配施3個(gè)組合，即D1H2、D2H2、D3H2，其中磷肥和鉀肥按質(zhì)量比2∶1進(jìn)行混合(磷肥600 kg/ hm2，鉀肥300 kg/hm2)。以上共6個(gè)處理，重復(fù)3次，每小區(qū)面積10 m2，田間隨機(jī)排列；以當(dāng)年即將采收且未打過多效唑的川黨參種植地為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，噴施清水為對(duì)照。③種植年限試驗(yàn)以1、2、3、4年生川黨參種植地為試驗(yàn)對(duì)象，其中1年為當(dāng)年播種實(shí)生苗，未打多效唑(T1)；2為2年實(shí)生苗，只需噴施1次(T2)；3為3年實(shí)生苗，移栽1年，即移栽地塊噴施過2次(T3)；4為4年實(shí)生苗，移栽2年，即移栽地塊噴施過4次(T4)。以上多效唑噴施時(shí)間均為黨參營養(yǎng)生長(zhǎng)期，噴兩次的小區(qū)間隔20 d，每次噴施2 L。各處理田間管理同大田常規(guī)管理。于黨參采收期采集黨參根際土壤供試。

1.3 測(cè)定與分析

土壤速效養(yǎng)分采用常規(guī)分析方法。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)Excel 2010整理后，應(yīng)用SPSS 26.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，用Origin 9.1作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度下根際土壤肥力的變化

噴施不同濃度多效唑后，川黨參根際土壤速效養(yǎng)分的變化情況如圖1所示，不同養(yǎng)分的變化存在差異。在本試驗(yàn)范圍內(nèi)，噴施多效唑處理的土壤根際速效氮含量均低于對(duì)照，各處理間大小為CK>D3>D2>D1；隨噴施濃度增加，土壤速效氮含量增加，且D1顯著低于其它處理，與對(duì)照相比減少17.68%(圖2)。噴施處理的速效磷含量各處理間大小為D2>CK>D3>D1，隨濃度增加呈先上升后下降的趨勢(shì)，且各濃度處理間差異達(dá)顯著水平(P<0.05)。D2比對(duì)照提高了11.79%，D1和D3分別比對(duì)照低6.42%、0.29%(圖2)。噴施多效唑處理的速效鉀含量均低于對(duì)照，D1、D2、D3分別比對(duì)照低61.27%、23.14%和57.99%；各處理間大小為CK>D2>D3>D1，隨濃度增加呈先上升后下降的趨勢(shì)，且D2顯著高于D1和D3(P<0.05)。進(jìn)一步相關(guān)分析結(jié)果表明(表1)，多效唑濃度與土壤速效氮含量具有顯著正相關(guān)關(guān)系(r=0.779*)，與速效磷為負(fù)相關(guān)關(guān)系，與速效鉀為正相關(guān)關(guān)系，但均未達(dá)顯著水平。

圖1 不同濃度多效唑下根際土壤速效養(yǎng)分的變化Fig.1 Changes of available nutrients in rhizosphere soil under different concentrations of paclobutrazol

圖2 不同濃度多效唑下根際土壤養(yǎng)分的變化率Fig.2 Variation rate of rhizosphere soil nutrients under different concentrations of paclobutrazol

表1 根際土壤養(yǎng)分與多效唑濃度、生長(zhǎng)年限相關(guān)性分析

2.2 不同濃度多效唑配施磷鉀肥下根際土壤肥力的變化

不同濃度多效唑與磷鉀肥配施后根際土壤速效養(yǎng)分的變化如圖3所示。土壤速效氮含量在各處理間的大小為D1H2>CK>D2H2>D3H2，配施磷鉀肥后，D2H2和D3H2的含量仍然低于對(duì)照，而D1H2

圖3 不同濃度多效唑配施磷鉀肥下根際土壤速效養(yǎng)分的變化Fig.3 Changes of available nutrients in rhizosphere soil under different concentrations of paclobutrazol combined with P, K fertilizers

含量高于對(duì)照20.31%(圖4左)，且顯著高于D3H2(P<0.05)。與單施多效唑相比較，D1和D2處理在配施磷鉀肥后，土壤中速效氮含量分別增加46.15%和1.83%，而D3降低了4.44%(圖4右)；不同濃度間大小則變?yōu)镈1>D2>D3，與配施前正好相反，即配施磷鉀肥后，土壤速效氮含量隨多效唑噴施濃度的增加而降低。

配施磷鉀肥后川黨參根際土壤速效磷含量在各處理間的變化為D2H2>D3H2>D1H2>CK(圖3)，各濃度配施磷鉀肥處理均顯著高于對(duì)照，隨濃度增大依次比對(duì)照高16.27%、26.04%和20.45%。與單施多效唑相比較，配施磷鉀肥后不同濃度多效唑處理下川黨參根際土壤速效磷含量均升高，D1、D2、D3分別提高24.24%、12.75%、20.81%(圖4右)；不同濃度間的大小仍然為D2>D3>D1，即配施磷鉀肥后，土壤速效磷含量隨多效唑噴施濃度的增加呈先上升后下降的趨勢(shì)，且各濃度間差異不顯著。

配施磷鉀肥后土壤速效鉀含量的變化為D2H2>CK>D3H2>D1H2(圖3)，D2H2高于對(duì)照18.08%，而D1H2和D3H2仍低于對(duì)照，分別降低38.91%、29.09%。與單施多效唑相比較，配施磷鉀肥后川黨參根際速效鉀含量均出現(xiàn)明顯提高，D1、D2、D3分別升高了57.69%、53.63%、68.85%(圖4右)；各濃度間的大小仍為D2>D3>D1，即配施磷鉀肥后，土壤速效鉀含量隨多效唑噴施濃度的增加呈先上升后下降的趨勢(shì)，且D2顯著高于其余濃度。

圖4 不同濃度多效唑配施磷鉀肥下根際土壤速效養(yǎng)分的變化率Fig.4 Variation rate of available nutrients in rhizosphere soil under different concentrations of paclobutrazol combined with P,K fertilizers

2.3 不同生長(zhǎng)年限根際土壤肥力的變化

多效唑影響下不同生長(zhǎng)年限川黨參根際土壤速效養(yǎng)分的變化如圖5所示。土壤速效氮含量在不同生長(zhǎng)年限間的大小變化為T4>T2>T3>T1，T4顯著高于其余年份，T2與T3之間差異不顯著；整體而言，在噴施多效唑的情況下，土壤速效氮含量隨川黨參生長(zhǎng)年限的增長(zhǎng)而增加。土壤速效磷含量的大小變化為T2>T4>T3>T1，T2顯著高于其余年份，T4也顯著高于T1和T3，而T1與T3之間差異不顯著。土壤速效鉀含量的大小變化為T4>T2>T3>T1，T4顯著高于其余年份，T2顯著高于T1和T3，而T1與T3之間差異不顯著。整體而言，在多效唑的影響下，川黨參根際土壤速效養(yǎng)分均有隨年限增加而累積的趨勢(shì)。進(jìn)一步相關(guān)分析結(jié)果表明(表1)，噴施多效唑的情況下，生長(zhǎng)年限與根際土壤速效氮含量呈極顯著正相關(guān)(r=0.870* *)，速效磷和速效鉀為正相關(guān)關(guān)系，但均未達(dá)顯著水平。

圖5 多效唑噴施條件下不同生長(zhǎng)年川黨參根際土壤速效養(yǎng)分的變化Fig.5 Changes of available nutrients in rhizosphere soil of C. tangshen in different growth years under paclobutrazol spraying conditions

3 討論與結(jié)論

本研究重點(diǎn)關(guān)注噴施多效唑后土壤中速效養(yǎng)分的變化情況，噴施多效唑后川黨參根際土壤肥力的變化或許是多效唑?qū)χ仓晟L(zhǎng)及其根際土壤微生態(tài)環(huán)境綜合影響下的結(jié)果表現(xiàn)。相關(guān)研究表明，多效唑影響植物對(duì)N、P、K的吸收，如顯著降低甘薯葉片N、P、K的積累而增加塊根的積累，對(duì)莖和葉柄的影響則因品種而異，在高氮水條件下能顯著提高氮、磷、鉀肥的收獲指數(shù)[16]；對(duì)大葉黃楊氮代謝具有顯著影響，加速根系中細(xì)根的氮代謝過程，顯著促進(jìn)葉片硝態(tài)氮的含量[17]。由此，從而造成土壤中有效養(yǎng)分含量的變化。同時(shí)與多效唑在土壤中的累積具有一定關(guān)系。通常情況下多效唑降解比較慢，在土壤中的半衰期為0.5～1.0 a，而且若多次施用，土壤具有富集作用；多效唑的施用還會(huì)對(duì)土壤微生物多樣性及其活力產(chǎn)生一定影響[18-19]，如50～250 mg/L范圍內(nèi)，土壤微生物多樣性指數(shù)呈下降趨勢(shì)[20]；而另有研究表明，25～100 mg/kg濃度范圍內(nèi)多效唑處理可增加土壤細(xì)菌、放線菌和真菌的數(shù)量[21]。同時(shí)多效唑?qū)Σ糠置富钚援a(chǎn)生影響，如提高土壤脲酶和過氧化氫酶活性等[21]，進(jìn)而影響土壤肥力狀況甚至整個(gè)土壤生態(tài)系統(tǒng)。

大量的多效唑進(jìn)入環(huán)境，可導(dǎo)致植物氧化損傷，動(dòng)物應(yīng)激系統(tǒng)紊亂甚至畸形，對(duì)環(huán)境和人體健康具有潛在威脅[22-23]，植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑在中藥材生產(chǎn)中的安全性問題也始終備受關(guān)注。隨著中共中央國務(wù)院《關(guān)于促進(jìn)中醫(yī)藥傳承創(chuàng)新發(fā)展的意見》的發(fā)布，要求嚴(yán)格植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑等的使用管理，以及部分地方政府《禁止施用多效唑等植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑工作實(shí)施方案》的開展，植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑作為矛盾的集合體而再次成為焦點(diǎn)。因此，對(duì)于濫用多效唑?qū)Υh參產(chǎn)量、質(zhì)量和土壤生態(tài)環(huán)境的影響將進(jìn)行深入研究，為進(jìn)一步解決生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑濫用問題提供科學(xué)依據(jù)。