间作是指同一地块的同一时期,分行或者分带种植2种或2种以上的作物。套种是一种在前季作物生长后期的株行间播种或移栽后季作物的种植方式。间作、套种可以改良微生物群落结构,增加土壤微生物多样性和活性,促进有益酶活性的增加,积累有效养分。土壤微生态环境主要依靠微生物来保持平衡,良好的微生态环境能改善土壤结构,起到平衡养分积累和转化的作用,增加中药材的抗病性,体现在提高中药材的产量和品质上。
据统计,1g土壤中存在1×左右的微生物,但能用来培养的不到1%。Jenkinson等外国学者统计出细菌大约有3×种,真菌大约有1.5×种,与藻类、原生动物等相比较,土壤中细菌数量最大,其次是放线菌和真菌。土壤微环境的变化受到多种不同因素的影响,研究发现,地上部的作物特性极大地影响着土壤微环境。而且,在中药材种植时,不同生育时期间作、套种对土壤微环境的影响也不同。
结合大量研究结果总结出3种中药材间作模式下,土壤微生物、酶活性和养分含量与单作相比时的变化(表1)。土壤微生物变化趋势大体一致:细菌和放线菌在间作、套种模式下比单作时数量高,真菌则相反;酶活性和养分含量因作物不同、研究人员不同所测指标不尽相同。
1中药材间作、套种对土壤微生物多样性的影响
目前,学术界对蔬菜连作障碍的研究颇多,研究结果表明连作障碍导致土壤微生物数量下降,如马铃薯和大豆等。近年来对当归、三七、太子参等中药材的研究发现,种植过程中也存在和蔬菜同样的连作障碍问题。单作某种中药材,根系分泌物可以加速某些微生物大量富集或消失,土壤微生态环境失衡,消失的菌群对于中药材生长有益或对病原菌有拮抗作用,所以单作种植年限越久,越阻碍中药材生长发育,加快病害发生。对当归、半夏、桔梗和甘草等中药材的研究结果均表明,中药材与不同作物间作、套种均能提高土壤微生物的数量,还可以促进土壤由真菌型转为细菌型。另外,随着桔梗-大葱间作行比的增加,土壤中镰刀腐霉属真菌数量降低,土壤有效养分的转化加速,根腐病的发生受到抑制。
间作、套种利用不同类型作物的分泌物相互影响,当归与大蒜间作、套种改变了土壤微生物区系,在当归生长旺盛期,间作、套种能提升土壤中好气性纤维素分解酶、钾细菌、无机溶磷菌和有机溶磷菌的数量。在当归收获期,间作、套种能提高土壤中有机溶磷菌、无机溶磷菌的数量,降低细菌、真菌和氨化细菌的数量。
尽管间作、套种条件下当归生长旺盛期的部分微生物菌种数量低于单作,但整体均匀度高于单作。参考多种作物的研究结果发现,间作、套种不仅可以提高微生物数量和活性,也可以通过降低某些微生物活性来达到抑制其有害物质分泌。尚小厦等和陈素云等认为,板蓝根、大蒜分别和小麦间作时的根系分泌物能在一定程度上抑制甲烷氧化菌和甲烷菌的活性,降低甲烷的排放量,达到降低温室效应的目的。综合来说,中药材的间作、套种能提高土壤微生物的多样性。
2中药材间作、套种对土壤酶活性的影响
土壤酶活性的高低对于土壤转化分解各类营养物质和有机质有重要的作用。酶活性对于土壤解*能力有极大的影响。例如,多酚氧化酶就有修复土壤的功能,可以分解土壤中的酚类和有*物质,改良作物生长环境。酶活性和微生物存在一定的联系,王鹏等研究发现,多酚氧化酶活性最高时正是放线菌数量最少的时候,两者共同维护土壤环境的健康。有研究结果显示,间作、套种对酶活性提高有显著效果。过氧化氢酶的存在可以使过氧化氢分解成水和二氧化碳,有解*的作用;脲酶能参与氮的转化,为作物提供充足的氮源,加速有机质的分解;蔗糖酶能将蔗糖分解为葡萄糖和果糖;土壤磷酸酶能促进有机磷的矿化。多酚氧化酶可以将土壤中的芳香族化合物氧化为醌类物质,进而与土壤中的蛋白质、糖类、氨基酸等物质合成作物需要的不同有机质。半夏不同间作模式下,除过氧化氢酶外,土壤蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶、多酚氧化酶活性均高于单作,对土壤酶活性综合水准产生了积极作用。间作、套种在收获期、苗期和根膨大期对同一种酶的作用大不相同,如表1中当归-大蒜的间作模式。间作还可以增强当归的防御酶系统,当归-大蒜间作可以使土壤中的过氧化物酶、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶活性分别比当归单作提高.19%、80.00%、37.13%。
3中药材间作、套种对土壤养分的影响
长时间单作会减少土壤中某些有效养分的积累,会使不同土层的速效磷、速效氮和速效钾等养分比例逐年失衡。何琳等对于烤烟连作的研究结果表明,耕层土壤中的氮、钾含量表现出不同程度上的减少。重茬大豆对土壤中的矿质元素,尤其是大量元素的吸收能力逐渐降低。在单作马铃薯的研究中发现,土壤有机质含量降低,pH升高,速效养分明显减少,部分元素大量聚集造成单盐*害。半夏等中药材也有类似现象,半夏单作的土壤中全氮、速效磷、全钙、全锌的含量和pH显著降低,土壤的酸碱度直接作用于土壤矿质元素,影响其有效性,间接阻碍植株对矿质养分的吸收,合理的间作、套种对于提高土壤有效养分有积极作用。中药材不同生育期、不同间作模式下养分含量变化也不尽相同。
根据王田涛的研究结果,当归苗期,在当归-燕麦间作、套种模式下,土壤有机质含量最高;当归根膨大期和收获期,当归-油菜间作、套种土壤中有机质含量最高。当归分别与油菜、蚕豆、大蒜、小麦和燕麦间作时,在当归根膨大期,土壤中速效氮的含量均低于单作;在当归苗期和收获期,当归-燕麦间作、套种土壤速效氮含量最高。这是因为当归苗期和收获期对氮的需求量减少,在根膨大期增加。
当归-油菜的间作、套种模式下,当归苗期和根膨大期,土壤中速效磷含量最高;当归-大蒜间作、套种,当归收获期,土壤中速效磷的含量最高。当归和不同作物间作的不同时期均能降低土壤速效钾的含量。间作、套种模式可以利用不同作物根系的不同形态和生理条件,调节作物对养分吸收不均匀的矛盾,降低同类竞争,增加养分吸收效率。豆科和禾本科的间作、套种通过改变根系构型、土壤微生物多样性和酶活性来促进中药材对磷元素的吸收利用。与根系发达的作物间作、套种可以增加与土壤的接触面积,加大水分和养分的吸收速率。因此,随着研究的继续深入,应更加注重不同间作、套种模式的探索,寻找最佳间作、套种模式。
参考文献
[1]何雅祺,王鑫鑫,张弛,张瑞芳,林智慧,王红.间作、套种模式在中药材栽培中的效应研究进展[J].江苏农业学报,,37(04):7-.
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