农田栽参土壤改良技术研究现状

刘晨阳，王二欢，高成林，赵 玥，许永华*

（1.吉林农业大学中药材学院，长春1301182；陕西步长制药有限公司，西安710000）

人参Panax ginseng C.A.Mey.五加科宿根植物，是东北三宝之首，在中国有4000多年的药用历史[1]，有大补元气之功效[2]。古代人参来源为野生山参，生长年限长，有效成分含量高，但数量很少，价格昂贵，药材的使用有很大局限性。人参是近代后人们开始研究野山参生长环境，在山中进行半野生栽培，大面积栽培采用伐林栽参的方式，但这样减少了山林面积，破坏生态平衡[3]，现在国家已严令禁止伐林栽参。农田栽参是适应现代人参栽培产业发展的一种新型栽参模式。陈志付等调查发现黑、吉、辽、河北等省已经陆续开始有农田栽参在进行，而且农田栽参产量不低于林地栽参，中国农业科学院特产研究所统计显示农田栽参总皂苷、氨基酸等有效成分含量不低于同年分林地参。人参的生长对土壤的要求非常严格，喜土地肥沃、养分充足的土壤，普通农田存在土壤容重低、易板结、养分含量低等问题[4、5]，不适合人参的生长，农田栽参是通过对普通农田的土壤进行改造，使其土壤中的养分、微生物等达到适合人参生长的需求，人参栽培方式由伐林栽参走向农田栽参是人参产业化生产的必然选择。所以发展农田栽参土壤改良是关键。本文综述了较具体土壤改良方法，为农田栽参提供参考。

1 土壤消毒

由于人参生长条件需要，土壤在栽种人参前需要进行土壤消毒，以杀灭土壤中细菌、真菌、草籽、虫卵、害虫等对人参生长不利条件，提高人参的质量。土壤消毒大致分为物理消毒和化学消毒。物理消毒具有效果不确定、限制性较大等特点，化学消毒虽然对环境有一定影响，但化学消毒对土壤中所有线虫都有直接致死作用，消毒彻底，但对微生物群落影响不大[6]，所以土壤化学消毒方法仍为主流方法。

1.1 物理消毒

物理消毒主要就是通过各种方法提高土壤温度杀死土壤中有害微生物，达到消毒效果。主要包括高温、射线、高压等手段。

1.1.1 太阳能消毒

对太阳能消毒的报道始于1976年，以色列人J.Kant详细介绍了利用太阳能消毒成功防治了西红柿的枯萎病及几种杂草的实验[7]。太阳能消毒主要指将土壤翻耕，保持土壤湿润，在夏天高温时覆上塑料膜暴晒，增加土壤温度，最高地面可达到75℃左右，30cm涂层内温度能达到36～50℃[8]，一些病原菌类及土壤中害虫的若虫及成虫、已经发芽和刚要发芽的杂草种子均能被杀死。McGcvenr在佛罗里达实验表明太阳能消毒能有效杀死烟草疫霉，有效控制长春花疫病[9]。在土壤上覆盖塑料薄膜对消毒效果有一定加成作用，还能保护土壤微生物生物量和酶活性免受加热的不利影响[10]。陈志杰等实践表明通过垄沟式覆膜太阳能消毒对黄瓜根结线虫控制效果最显著,持效期最长,能有效杀灭温室0～50cm土壤内根结线虫；处理后第1年和第2年对温室黄瓜根结线虫控制效果均达到100%，第3年防效96.7%,第5年仍达72.8%[11]。但太阳能消毒法受天气影响较大，消毒效果随天气变化而变化，在炎热的夏季只需几周就可达到消毒效果，但是在低温时需3个月左右才能达到理想效果。因此太阳能消毒方法应用在设施栽培中具有较理想效果。

1.1.2 热水消毒

热水消毒是指将70～90℃的热水施与土壤表面以提高提让温度达到消毒效果。研究表明该方法可以杀死杂草种子，控制多数土传病害，对控制根腐病病菌也有效果（太阳能消毒对根腐病无效）[12]。现在已经有较为成熟的热水土壤技术，上海一家设备公司已经研究出燃煤式热水土壤消毒机，热水机组产生的热水通过输灌系统灌注到土壤中,利用高温的热水杀死土壤中的病原菌、线虫、虫卵和杂草种子等。赵超等在新疆农科院哈密瓜研究中心吐鲁番试验站对燃煤热水土壤消毒机进行测试,发现机器工作10小时热水出水量2.58t/h，耗煤量28.5kg/h，可持续保持出水温度70℃以上达5h，并可使温室内地下30cm以上的土壤温度保持在45～50℃达7h左右，此温度完全可以满足土壤消毒所需。但是大面积应用时对燃料的消耗较大，成本高，而且在室外由于环境因素温度散失快 ，消毒效果会受到影响。该土壤消毒方法在室内使用时对土壤加温效果明显,保持时间更长。所以相对之下该方法更较为适合在温室内使用[13]。

1.1.3 射线消毒

射线消毒是近些年新兴的一种土壤消毒方法，消毒效果显著。其主要原理是利用γ射线的特性破坏细菌结构来杀菌，Kusakari等采集含水量为30%的土壤样品在6×104Ci的强度的伽马射线下照射3小时，辐射量为5.1×106R,结果表明5.1×106R足以杀灭所有的真菌和细菌。此前由于应用比较局限广泛应用于食品、临床医学、组织培养、制药等领域，近年来出现了价格合理、应用广泛的土壤射线消毒处理设备，能应用于较大面积的土壤消毒。

1.1.4 蒸汽消毒

土壤蒸汽灭菌（土壤蒸发）是一种在露天田地或温室里用蒸汽消毒土壤的农业技术。通过诱导热蒸汽导致其细胞结构物理退化，杀死有害物质如杂草，细菌，真菌和病毒、害虫。Mcavan L等通过实验证明土壤在80℃蒸汽处理下能杀死所有杂草种子、虫卵和害虫等有害生物[14]。Meszka在草莓田中进行实验，蒸汽处理过土壤后几乎完全杀灭了土壤中治病真菌的数量。蒸汽处理后一个月内土壤中木霉的含量增加，假单胞菌属和芽孢杆菌属的有益物种增加，线虫种类减少，植物的致病菌几乎全被控制[15]。现在国内外均有较完善的土壤蒸汽消毒设备，对土壤大面积的消毒完全可以实现。相对于传统的蒸汽管道输送方式相比较，具有成本低、操作方便、普及范围广等优点[16]，适合在田间广泛使用。

1.2 化学消毒

土壤化学消毒是指使用化学药剂如氯化苦、威百亩、棉隆、一二氯丙烯、二甲基二硫、碘甲烷和福尔马林等对土壤进行覆膜熏蒸[17]，利用化学药剂中的化学成分对土壤中的草籽、细菌，真菌、病毒、害虫、虫卵等对人参生长不利的生物因素。

1.2.1 氯化苦土壤熏蒸消毒

氯化苦是常用的土壤熏蒸消毒剂，其对杂草种子、致病菌有良好的灭杀效果。孙军德等通过是要得出，每亩施用氯化苦25～35kg，熏蒸时间5天以上，熏蒸温度在20℃，含水量在55%时对土壤中的细菌、真菌、放线菌的灭杀效果在85%以上，能有效控制土传病害[18～19]，而且据相关报道表明使用氯化苦处理后的土壤中菌群会发生改变，木霉菌、粘帚霉菌等有益菌群数量会大幅度增加[20]。在很早以前就有人研究使用氯化苦作为防治作物黄、枯萎病的方法。针对马铃薯黄萎病导致减产的问题Lahkim在以色列南部进行了田间实验，在实验中使用氯化苦处理过的土壤栽种带微核蛋白的受感染的植物，植物和干茎的发病率显著降低了17%和35%。氯化苦对防除杂草种子也有很好效果，王海涛等以99.5%氯化苦原液按不同用量处理土壤，结果表明苗床使用不同用量氯化苦熏蒸对苋菜、马齿苋、莎草均有极显著防治效果。但由于溴甲烷的使用会对臭氧层产生破坏，根据国家环境保护部和农业部签署的《关于淘汰甲基溴行业计划（农业）执行和管理备忘录》的要求，中国到2015年1月1日全面禁止甲基溴生产和施用。山东省计划2013年全部淘汰完（2009年计划淘汰134吨）。因此对替代氯化苦等消毒的方法研究也在积极进行并有很大进展[21]。

1.2.2 棉隆土壤熏蒸消毒

棉隆，又名必速灭、垄鑫、二甲噻嗪、二甲硫嗪，分子式C5H10N2S2，是一种高效、低毒、无残的环保型广谱性综合土壤熏蒸消毒剂。当棉隆同潮湿的土壤接触时，能转化成具有土壤消毒特性的物质，主要分解产物是异硫氰酸甲酯气体，能杀死线虫、土壤害虫、真菌、细菌及萌发的杂草种子等。形成的气体经土壤间隙扩散，主要向上运动，杀死所接触的生物机体，从而达到清洁土壤的效果。张超通过使用不同剂量棉隆对栽种辣椒的土壤进行熏蒸处理结果表明棉隆对疫霉病菌有很好的抑制作用，在熏蒸后揭膜当天(0)、80、140天对辣椒疫霉病菌的抑制率分别为86.84%～100%、75.26%～96.37%和 73.24%～95.46%； 且 80、140d时对辣椒疫霉病的防效分别为77.19%～96.49%和70.00%～93.33%，棉隆剂量越高对辣椒疫霉病的防效越显著。但对微生物活性影响很大。高剂量处理能明显抑制土壤微生物的活性，降低土壤微生物的多样性，一方面可以有效杀灭土壤中各种土传致病菌，但另一方面对植物生长有积极作用的各种有益菌也被一起杀死，破坏土壤中有益菌群，对植物生长产生一定影响。

2 施肥改土

土壤是人参生长的环境基础，人参生长的基础营养物质几乎都来自于土壤，土壤的性质严重影响着人参的生长发育、产量、质量。赵涛经等通过大量试验得出人参生长最优条件为土壤有机质达到3%～5%以上；土壤pH值在5.5～7.0之间;农田土壤的最低有效贮水量应达15%～20%；土壤容重值在1～1.1之间；土壤总孔隙度在60%左右;土壤全氮,全磷应分别达到1.0%和0.8%以上;速效磷、速效钾应分别达到50ppm和900ppm以上[22]。要使农田土壤达到栽参要求，必须提高农田有机质的含量，改善土壤质地和土壤颗粒状况。 此外，林地腐殖土土壤比重约为2.41g/cm3、总孔隙度67.36%、毛细孔隙度59.88%、非毛细孔隙度6.92%，，农田土比重2.67 g/cm3、总孔隙度53.07%、毛管孔隙度20.6%、非毛管孔隙度28.2%农田土的容重明显高于腐殖土，而总孔隙度、毛管孔隙度则远低于腐殖土[23]。因此，农田栽参必须降低农田土壤容量，增加毛管孔隙度，协调农田土壤水热状况，达到适合人参生长的要求。因此在农田栽参中土壤改良是关键。

2.1 有机肥改良土壤对人参生长的影响

任一锰[24]等通过研究证实将发酵玉米秆、EM菌、硅藻土等改良基质深翻施入土壤中，从土壤养分、土壤微生物、土壤物理状态等方面对土壤进行改良有效提高了土壤有机质含量、促进了有效营养元素的释放、改善了土壤物理状态，极大优化了人参生长条件经改良后的农田土壤所栽培的人参，其各项生理指标和有效成分与对照之间的差异十分明显。尤其对人参的地下部分的改良效果更加显著，根重最大比对照提高了20%，根粗比CK增加了34.6%，根长也增加了20%以上，而且参根的整体形状较好。人参总皂苷含量比CK增加50%。

薛振东等[45]以施用量猪粪、牛粪、鹿粪22.5kg/m2,树叶肥15kg/m2作为有机肥改良农田土壤理化性状，结果表明：猪粪和树叶肥对土壤结构改良效果良好,可明显降低农田土壤容重,施用量为最佳。树叶肥优质参重量比率最高，为79.88%。有机肥消除了其中的有毒有害物质，富含大量有益物质，包括：多种有机酸、肽类以及包括氮、磷、钾在内的丰富的营养元素。不仅能为农作物提供全面营养，而且肥效长，可增加和更新土壤有机质，促进微生物繁殖[25]，改善土壤的理化性质和生物活性。而且有机肥来源广价格低廉，不会造成环境污染，利于在农田栽参生产模式中开展及推广。

3 存在问题与展望

随着时代的发展，环境问题已经日益得到人们的重视，传统的伐林栽参模式已经过去，农田栽参是人参产业发展的必经之路。但农田栽参中没有具体的科学的规范化种植标准，参农们还是根据以往的方法去种植人参。这样就会造成农药、化肥的不科学使用，不仅会浪费资源、提高种植成本，还会造成各种环境污染等问题如未被利用的氮生成有害气体向大气挥发,形成大气污染源另一部分未被利用的氮、磷向水体淋溶,形成水体富营养化的“面源”污染源；农药的不使用当会导致农残超标、破坏生态多样性等问题。

人参产业是吉林省极具代表性的特色资源产业和农业产业的重要组成部分，吉林省人参产量占全国总产量的85%、占世界产量的70%。吉林省人参产业的发展对中国医药、保健、食品等行业的发展具有重要影响。在禁止伐林栽参后的人参生产中，农田栽参意义愈发重大。而随着科技的发展，时代的进步，人参生产也必将走向科学化、自动化，精准农业中各项技术和传统栽培技术相结合也将会使人参生产更加科学规范，加速人参产业的发展。