半夏茬后土壤微生物数量变化及其化感作用初探

唐成林，王 觉，罗夫来，王 勇，聂春鹏，赵 致，王华磊，罗春丽

(贵州大学 农学院，贵州 贵阳 550025)



半夏茬后土壤微生物数量变化及其化感作用初探

唐成林，王 觉，罗夫来*，王 勇，聂春鹏，赵 致，王华磊，罗春丽

(贵州大学 农学院，贵州 贵阳 550025)

为了探寻半夏茬后土壤微生物数量变化及茬后土壤对半夏植株生长的化感作用，用涂布平板法培养微生物研究土壤微生物数量，并用浇灌法处理盆栽半夏幼苗，研究土壤浸提液的化感作用。结果表明，种植半夏后，土壤中微生物数量大量增加，细菌、真菌和放线菌数量分别是种植前的1.26倍、43.28倍和4.09倍。茬后土壤浸提液总体上表现为对半夏植株的株高、叶片长和叶片宽有抑制作用，且具有浓度效应，浓度越高作用效果越强，当土壤浸提液质量浓度达到4×103g/L时，对半夏生长具有严重抑制作用，对株高抑制率最高达20.23%，对叶片长度抑制率最高达17.46%，对叶片宽度抑制率最高达12.58%。综上，种植半夏会使土壤微生物数量大幅度增加，致病性微生物的增加可能是半夏连作障碍发生的重要原因之一；半夏茬后土壤浸提液对半夏幼苗生长的抑制作用可能是由土壤中化感物质增加引起的。

半夏； 土壤浸提液； 微生物数量； 化感作用

半夏(Pinelliaternate)为天南星科植物，其干燥块茎是大宗常用中药，具有燥湿化痰、和胃止呕之功，主治痰湿水饮、呕吐、咳喘等症[1]。半夏药材主要来自人工栽培，但其栽培中存在严重的连作障碍，连作会导致半夏产量和质量下降。目前，轮作换茬是农业和药材生产中克服连作障碍的主要措施。贵州作为半夏重要道地产区和主产区之一，由于山多地少，耕地面积有限，轮作年限受到极大限制，即使连作1～2 a，也会使半夏生长、药材产量和质量受到一定影响。因此，揭示半夏连作障碍产生的原因，特别是种植半夏后土壤微生态环境的变化及连作土壤对半夏植株生长的影响，对减缓或克服连作障碍的产生，提出针对性的措施具有重要意义[2-3]。鉴于此，以半夏茬后土壤为材料，研究土壤微生物数量变化及土壤浸提液对半夏幼苗生长的影响，为进一步研究土壤微生态变化和半夏连作障碍机制奠定基础。

1 材料和方法

1.1 土样采集与土壤浸提液制备

7—8月半夏倒苗后，五点法取样，除去2 cm表土后，取耕作层土样，混合，风干，过1 mm筛，称取200 g于500 mL带塞锥形瓶，加入去离子水振荡1 h，超声1 h后静置24 h，2层定性滤纸过滤，取滤液经多次离心净化后定容至50 mL，得质量浓度为4×103g/L的土壤浸提液母液，然后稀释至不同质量浓度，备用。同法以未种植半夏的土壤制备对照土壤浸提液。

1.2 土壤浸提液处理半夏幼苗

土壤浸提液设1×103、2×103、4×103g/L 3个质量浓度，以清水处理为空白对照，每个处理4盆。用盆栽法培养半夏幼苗，齐苗后，每10 d浇灌1次土壤浸提液，并统计半夏幼苗生长情况，计算相应指标的抑制率，共3次。抑制率=(对照值-处理值)/对照值×100%。

1.3 土壤微生物培养与计数

取10 g土样，加入90 mL无菌水，制成稀释10倍的土壤悬浮液，再依次稀释成不同倍数，备用。分别用牛肉膏蛋白胨培养基、PDA培养基和高氏一号培养基培养细菌、真菌和放线菌。

用涂布平板法培养微生物[4]，吸取土壤悬浮液100 μL，用涂布法接种，细菌和放线菌接种10-6倍土壤悬浮液，真菌接种10-3倍土壤悬浮液。25 ℃恒温培养6 d，计数，重复3次。土壤微生物数量(cfu/g)=菌落平均数×稀释倍数/土壤质量。

2 结果与分析

2.1 半夏茬后土壤微生物数量变化

从表1可以看出，与对照土壤相比，种植半夏以后，土壤各种微生物数量均大幅度增加。细菌数量由2.87 ×105cfu/g上升为3.63×105cfu/g，真菌数量由0.67×103cfu/g上升为2.90×104cfu/g，放线菌数量由3.67×103cfu/g上升为1.50×104cfu/g。其数量分别是种植前的1.26倍、43.28倍和4.09倍。因此，种植半夏会使微生物数量大幅度增加，这与半夏植株生长过程中向土壤中释放大量根系分泌物、代谢物以及须根、根毛等器官或组织死亡后的腐解物有关。

表1 半夏茬后土壤微生物数量变化 cfu/g

2.2 不同质量浓度土壤浸提液对半夏幼苗株高的影响

从表2可以看出，与对照相比，1×103g/L和2×103g/L处理对半夏株高影响不大。4×103g/L处理对半夏株高有严重抑制作用，第1次浇灌10 d后，抑制率高达20.23%，其株高为对照的79.77%；其后随着半夏生长，抑制作用有所减弱，但第1次浇灌20 d后，抑制率仍然较高，为7.54%；浇灌30 d后，抑制作用才减弱，降到5%以下。

表2 不同质量浓度土壤浸提液对半夏幼苗株高的影响

2.3 不同质量浓度土壤浸提液对半夏幼苗叶片长度的影响

从表3可以看出，与对照相比，1×103g/L处理对半夏幼苗叶片长度影响不大。2×103g/L处理前期对半夏幼苗叶片长呈抑制作用，但抑制作用较弱，抑制率在3%以下，后期呈促进作用。4×103g/L处理对半夏幼苗叶片长度有严重抑制作用。第1次浇灌10 d后，抑制率高达17.46%，叶片长度只有对照的82.54%，其后随着半夏生长，抑制作用逐渐减弱，30 d后抑制率降到2.04%。

表3 不同质量浓度土壤浸提液对半夏幼苗叶片长度的影响

2.4 不同质量浓度土壤浸提液对半夏幼苗叶片宽度的影响

从表4可以看出，与对照相比，1×103g/L处理初期对半夏幼苗叶片宽度呈促进作用，中期呈抑制作用，后期基本没有影响。2×103g/L处理对半夏幼苗叶片宽度有严重抑制作用，随着生长期的延长，抑制率逐渐下降。4×103g/L处理初期对半夏幼苗叶片宽度呈明显抑制作用，中期基本没有影响，后期呈促进作用。

表4 不同质量浓度土壤浸提液对半夏幼苗叶片宽度的影响

3 结论与讨论

3.1 种植半夏对土壤微生物数量的影响

病害严重是半夏连作障碍的重要表现之一，半夏病害既有细菌性病害，如危害半夏叶片、叶柄和块茎的细菌性软腐病，也有真菌性腐烂病，如块茎腐烂病、茎腐病，叶片灰霉病和褐斑病等[5]。种植半夏后，微生物数量大量增加，其中必然有很多是致病性的，这些致病性微生物的增加是否为半夏连作障碍发生的重要原因之一，还有待于进一步研究。

3.2 茬后土壤浸提液对半夏幼苗生长的影响

本研究表明，半夏茬后土壤浸提液对半夏幼苗生长有重要影响，总体上表现为对半夏植株的株高、叶片长和叶片宽有抑制作用，且具有浓度效应，浓度越高作用效果越强，当土壤浸提液质量浓度达到 4×103g/L时，对半夏生长具有严重抑制作用，对株高抑制率最高达20.23%，对叶片长度抑制率最高达17.46%，对叶片宽度抑制率最高达12.58%。关于地黄、三七、人参等植物的研究表明，茬后土壤中化感物质积累是连作障碍发生的重要原因之一[6-10]。半夏茬后土壤浸提液对半夏幼苗生长的抑制作用可能也是因为其茬后土壤中化感物质增加引起的，课题组正在做进一步研究。

[1] 郭巧生,程俐陶,刘作易.丛枝菌根真菌对半夏产量及化学成分的影响[J].中国中药杂志,2010,35(3):333-338.

[2] 应益昕.人参连作对土壤微生物群落的影响研究[D].北京：北京协和医学院,2013.

[3] 韩剑,张静文,徐文修,等.新疆连作、轮作棉田可培养的土壤微生物区系及活性分析[J].棉花学报,2011,23(1):69-74.

[4] 姚槐应,黄昌勇.土壤微生物生态学及其实验技术[M].北京：科学出版社，2006.

[5] 曾令祥,李德友.贵州地道中药材半夏病虫害种类调查及综合防治[J].贵州农业科学,2009,37(1):92-95.

[6] 杜家方,尹文佳,张重义,等.不同间隔年限地黄土壤的自毒作用和酚酸类物质含量[J].生态学杂志，2009,28(3):445-450.

[7] 郭兰萍,黄璐琦,蒋有绪,等.药用植物栽培种植中的土壤环境恶化及防治策略[J].中国中药杂志,2006,31(9):714-717.

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[9] 肖慧,曾燕,李进瞳.三七连作障碍缓解方法初探[J].现代中药研究与实践,2010,24(3):5-7.

[10] 张重义,林文雄.药用植物的化感自毒作用与连作障碍[J].中国生态农业学报,2009,17(1):189-196.

Research on Microbe Quantity Change and Allelopathy ofPinelliaternatePost-harvest Soil

TANG Chenglin,WANG Jue,LUO Fulai*,WANG Yong,NIE Chunpeng,ZHAO Zhi,WANG Hualei,LUO Chunli

(Agricultural College,Guizhou University,Guiyang 550025,China)

In order to explore the change of microbe quantity and the allelopathy ofPinelliaternatepost-harvest soil,spread-plate method was used to culture micobe and research microbial quantity,irrigation method was applied to treatPinelliaternatepot seedlings and study the allelopathy of soil extracts.After cultivatingPinelliaternate,the microbe quantity increased sharply in soil,the quantity of bacteria,fungi and actinomycetes were 1.26,43.28 and 4.09 times compared to the values before growing the plant,repectively.The growth ofPinelliaternatewas influenced by soil extract after cultivation.It could inhibit the plant height,leaves length and width.Moreover,the influence become severer with the concentration increasing.When the concentration of the soil extract rose to 4×103g/L,it inhibited the growth ofPinelliaternateseverely,the highest inhibition rate of plant height was 20.23%,the highest inhibition rate of leaves length was 17.46%,and the highest inhibition rate of leaves width was 12.58%.CultivatingPinelliaternatewill lead to substantial increase of soil microbe quantity,and pathogenic microbe increasing may be one of the primary causes ofPinelliaternatecontinuous cropping obstacles.Soil extract afterPinelliaternatecultivation inhibits the growth ofPinelliaternateseedlings,which may caused by allelochemicals accumulating.

Pinelliaternate; soil extract; microbe quantity; allelopathy

2016-05-22

国家自然科学基金项目(81460577)；贵州大学“SRT计划”项目(贵大SRT字2013062号);贵州省科技厅创新人才团队建设项目(黔科合人才团队20104006)

唐成林(1991-)，男，贵州瓮安人，在读硕士研究生，研究方向：药用植物栽培。 E-mail:cl_tang520@163.com

*通讯作者：罗夫来(1972-)，男，贵州贵阳人，副教授，博士，主要从事药用植物资源评价与利用、药用植物栽培与质量调控研究。E-mail:luo512658@163.com

时间：2016-11-25 14∶24∶33

S567.23+9

A

1004-3268(2016)12-0135-03

网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/41.1092.S.20161125.1424.008.html