不同间作模式对滇龙胆产量及品质的影响

陈丹　罗东海　余成华　李可铖　黄彬　徐蔧声　段绍凤　梁艳丽

关键词：滇龙胆；间作；龙胆苦苷含量；隶属函数

中图分类号：S567 文献标识码：A

在中药材栽培生产中，大多数中药材都以单一模式种植，约70%以块根入药的药用植物在种植过程中都存在严重的连作障碍问题[1-2]，如三七[3]、人参[4]、当归[5]、地黄[6]、附子、半夏等[7]。常年连作导致药材品质、产量下降，植株生长发育不良，病虫害频发，土壤养分失衡[8-9]等问题，严重制约了中药资源的可持续发展。间作种植模式可以提高單位种植面积产出，是山地农业种植技术提升、解决连作障碍的方法之一，间作能通过生态位互补增强资源可用性[10]，充分利用土地，提高光照、水分和养分的利用效率[11]，改良土壤微生物结构，增加土壤微生物多样性和活性等作用。

龙胆科（Gentianaceae）龙胆属（Gentiana）滇龙胆（Gentiana rigescens）为多年生草本植物，以根或根茎入药，主要分布于云南、四川、贵州和湖南等地，为云南道地药材，是中国重要的资源植物[12]。具有清热燥湿、泻肝胆火之功效，现代药理学研究发现，龙胆苦苷（gentiopicroside）是滇龙胆中主要有效成分，其含量的高低影响着滇龙胆品质的优劣[13]。滇龙胆药用历史悠久，而长期掠夺式采挖，导致野生资源储备量锐减[14]，供需矛盾日渐突出，进行滇龙胆人工栽培是保护滇龙胆野生资源和滇龙胆产业可持续发展的必由之路。滇龙胆草的人工种植多采用林下直播3 年采收或育苗移栽2 年采收的方法[15]，所需年限较长。因需求量的上升，连年耕作已成为滇龙胆主产地的生产常态，常年耕作导致主产区种植地块土壤肥力下降、板结等系列问题。中药材和农林作物复合种植是中药材种植模式的优化，充分利用了药材与作物在时间、空间上的差异。其中中药材与林木或草本植物间作等复合种植模式，可以充分利用光热资源、水土环境和药材与作物间的共生互补作用，提高土地利用率，提高经济效益，是解决中药材连作障碍的有效方法之一[16-17]。本研究通过对滇龙胆与不同作物间作栽培模式（茶树、核桃树、黄豆、薏仁、黑豆、蚕豆6 种植物材料，组成滇龙胆单作和间作7 种种植模式）的研究，明确间作栽培模式对滇龙胆生长、产量以及品质的影响，从而为滇龙胆生态栽培模式的建立提供理论依据，同时为改善药用植物连作障碍提供适宜的种植模式。

1 材料与方法

1.1 材料

田间试验于2018 年7 月至2019 年1 月在云南省临沧市云县茶房乡响水村进行，试验地位于99°23′～100°13′E，23°55′～24°45′N之间，海拔1724 m，坡向为阳坡，土壤类型为红壤，年降水量1600 mm，适宜滇龙胆生长。

实验所用的滇龙胆小苗来自云南省临沧市云县耀阳实业有限公司滇龙胆种植基地，试验选取人工种植的生长状况一致的滇龙胆两年生植株作为试验材料。为了排除试验材料差异对试验结果的影响，在移栽前对滇龙胆的株高、株幅、叶长、叶宽和茎粗进行测量，如表1 所示，各处理组植株之间在株高、株幅、叶长、叶宽和茎粗上无显著差异，保证试验材料的一致性。

1.2 方法

1.2.1 试验设计 采用单因素随机区组设计，设置滇龙胆||茶树间作、滇龙胆||核桃树间作、滇龙胆||黄豆间作、滇龙胆||薏苡间作、滇龙胆||黑豆间作、滇龙胆||蚕豆间作6 种间作种植模式，种植面积为258.72 m，分7 个区，每个区又划分为3 个小区，共21 个小区，每个小区长4.4 m，宽2.8 m，小区面积为12.32 m，每小区内种植30 株滇龙胆。与林木间作方式如图1A～图1B，在已种植有茶树和核桃树下选取平整地段，移栽滇龙胆进行间作种植，茶树间作试验小区内茶树树高约1 m，茶树种植行距0.88 m，株距1.4 m，每小区内种植茶树18 株，与茶树间作的滇龙胆行距0.88 m，株距0.4 m。核桃树间作试验小区内核桃树高4～6 m，核桃树间距2 m，在核桃树下移栽种植滇龙胆，滇龙胆种植行距为0.4 m，每行株距0.4 m，每小区种植核桃树6 株。与作物间作方法如图1C～图1F，每小区内种植滇龙胆5 行，每行种植6 株，株行距为0.7 m×0.4 m，在每行滇龙胆间分别播种黄豆、薏苡、黑豆、蚕豆4 种作物于滇龙胆的行距间和小区的四周，黄豆、薏苡、黑豆、蚕豆的株行距为0.8 m×0.4 m，每小区3 次重复。每小区滇龙胆种植深度为0.2 m，移栽好后，每个小区将0.4 kg有机肥撒施于滇龙胆小苗根部。对照组全部单作滇龙胆，最后选取红框内的滇龙胆作为对照植株。

1.2.2 项目测定 （1）农艺性状测定。在2018年9 月，对处于旺盛生长期中，7 种植模式下的滇龙胆株高、株幅、叶长、叶宽和茎粗等地上部分进行测量。在2019 年1 月滇龙胆采收期对滇龙胆进行采收，并对每株滇龙胆的株高、茎粗、叶长、叶宽、根长、根粗进行测量。

（2）产量性状测定。将不同间作和单作的滇龙胆根茎采收，洗净后自然晒干，称重测干重，以每个小区内的平均单株产量估算公顷产量，公顷产量=单株产量（干重）×种植密度。

（3）品质性状测定。根据药典方法，HPLC色谱法测定滇龙胆苦苷含量。

1.3 数据处理

数据通过Microsoft Office Excel 2010 软件进行整理，整理好的数据通过SPSS 20.0 软件进行单因素方差分析，并通过GraphPad Prism 分析软件进行数据统计分析和制图表。相关性分析图标通过在线网站（https：//www.chiplot.online）进行。

通过隶属函数法对不同间作模式下滇龙胆品质进行综合评价。公式如下：

2 结果与分析

2.1 不同间作模式对滇龙胆地上部分生长的影响

在滇龙胆旺盛生长期，地上部分的生长状况和生长环境密切相关，不同间作模式直接影响了滇龙胆旺盛营养生长时期周围生长环境中的光照、温度、水分等条件，从而影响滇龙胆的生长。在旺盛生长期，不同间作对滇龙胆各项性状的影响差异很大，但总体而言，各种植模式下滇龙胆的生长与对照相比无显著差异。与核桃树间作主要促进滇龙胆株高的生长，与黑豆间作的滇龙胆植株宽大，与蚕豆间作促进滇龙胆叶长的生长，与薏苡间作主要促进滇龙胆叶宽的生长，叶片短宽而肥厚。如表2 所示，滇龙胆与核桃树间作处理下株高最高，为（17.43±0.60）cm，极显著高于与黄豆间作的滇龙胆株高。同时，与黑豆间作的滇龙胆株幅最大，为（10.12±0.71）cm，显著高于与蚕豆间作和对照植株的株幅，极显著高于与茶树间作的滇龙胆株幅。与蚕豆间作叶长最长， 为（3.78±0.26）cm，其次为茶树和核桃树间作的植株。不同间作处理下，滇龙胆茎粗均小于对照植株，与薏苡间作的滇龙胆茎粗极显著低于对照，与黄豆和黑豆间作的滇龙胆茎粗显著低于对照，与茶树间作的滇龙胆茎粗显著低于对照。

采收期滇龙胆生长的好坏直接影响到滇龙胆的药用品质和产量，总体来看，在经历一个生长季以后，与核桃树和茶树间作的滇龙胆地上部分生长状况优于与黄豆、薏苡、黑豆、蚕豆间作的滇龙胆植株，其中与核桃树间作的滇龙胆植株株高最高，呈细高状，与茶树间作的滇龙胆间作的植株较为健壮。如表3 所示，通过对采收期的滇龙胆地上部分各项性状的测量表明，与核桃树间作的滇龙胆株高最高，为（21.34±0.67）cm，极显著高于对照和其他间作模式下滇龙胆的株高。与茶树间作的株幅最大，为（11.01±1.86）cm，极显著高于对照和与薏苡和蚕豆间作的滇龙胆株幅。此外，采收期不同种植模式下滇龙胆的叶长和叶宽无显著差异，其中与茶树间作的滇龙胆叶长和叶宽最大，分别为（4.25±0.19）cm 和（1.27±0.06）cm，而各种植模式下茎粗无显著差异。

2.2 不同间作模式对滇龙胆产量的影响

产量是滇龙胆种植的一项重要指标，直接影响经济效益。总体而言，除与薏苡和蚕豆间作的滇龙胆以外，其他间作种植方式产量均高于对照植株，其中与核桃树和茶树间作模式下滇龙胆产量极显著高于与黄豆、薏苡、黑豆、蚕豆间作和对照植株产量。如图2 所示，不同间作栽培的滇龙胆产量为：茶树>核桃树>黄豆>黑豆>对照>蚕豆>薏苡。与茶树间作作、核桃树间作、黄豆间作、黑豆间作的滇龙胆产量高于对照处理。在所有的间作植模式中，与核桃树和茶树间作的滇龙胆产量极显著高于与黄豆、薏苡、黑豆和蚕豆间作的滇龙胆产量，其中与茶树间作的滇龙胆产量最高，产量为142.4 kg/hm，比对照处理高46.87%，这表明与茶树间作可显著提高产量。

2.3 不同间作模式对滇龙胆品质的影响

2.3.1 不同间作模式对滇龙胆外观品质的影响 根茎为滇龙胆的主要经济器官，间作方式将直接影响滇龙胆根系的生长，与核桃树、茶树、黄豆、薏苡、黑豆、蚕豆间作均有利于滇龙胆根系的生长。如表4 所示，在不同的间作模式中，滇龙胆与茶树间作的须根数最多，每株约为6～9 根须根，极显著高于对照的须根数。与茶树间作的滇龙胆根系最长，为（19.79±0.98）cm，极显著高于黑豆间作、蚕豆间作以及对照的滇龙胆根长度。对照处理的滇龙胆根最粗，与茶树间作的滇龙胆根粗与对照无显著差异，但显著高于与核桃树间作、黄豆间作、薏苡间作和黑豆间作的根粗。

2.3.2 不同间作模式对滇龙胆龙胆苦苷含量的影响 有效活性成分含量是评价中药材品质优劣的重要指标。不同栽培模式中，除与薏苡间作的滇龙胆外，其他种植方式滇龙胆中龙胆苦苷的含量均高于对照植株。如图3 所示，不同间作模式下滇龙胆的龙胆苦苷含量测定表明：滇龙胆的龙胆苦苷含量为茶树间作>核桃树间作>蚕豆间作>黑豆间作>黄豆间作>对照（单作）>薏苡间作，且龙胆苦苷含量均大于药典标准（1.5%）。与茶树间作、核桃树间作、蚕豆间作、黑豆间作和黄豆间作的滇龙胆中龙胆苦苷含量均显著高于对照，其中与茶树间作的根茎的龙胆苦苷含量最高，为3.36%±0.07%，显著高于对照和与薏苡间作的滇龙胆中龙胆苦苷含量。上述结果表明，与茶树间作、核桃树间作、蚕豆间作、黑豆间作和黄豆间作有利于滇龙胆根茎中龙胆苦苷的积累，其中与茶树间作效果最好。

2.4 不同间作模式下滇龙胆农艺性状与产量和品质的相关性分析

2.4.1 滇龙胆旺盛生长期地上部分农艺性状与根茎产量和品质的相关性 在间作过程中，不仅存在着间作作物之间的相互影響，作物本身各部位之间也存在着不同程度的促进或抑制作用，在旺盛生长时期，地上部分生长的好坏不同程度的影响着地下部分的生长。如图4 所示，通过对地上部分旺盛生长期滇龙胆的株高、株幅、叶长、叶宽、和茎粗与采收期地下部分根的产量和品质进行相关性分析，结果表明，采收期滇龙胆的须根数主要与株幅呈正相关，与叶宽呈负相关，根长主要与株高呈正相关，与叶长呈负相关，根粗主要与叶长和茎粗呈正相关关系，与株幅呈负相关关系，产量和龙胆苦苷含量与叶长呈正相关，与叶宽呈负相关关系。在旺盛生长期，株幅宽大且健壮的滇龙胆植株在采收期品相更好，叶长长的滇龙胆植株产量和龙胆苦苷的含量越高。

2.4.2 滇龙胆采收期地上部分农艺性状与根茎产量和品质的相关性 在植株采收期生长状态的好坏，直接影响到采收时的品质和产量，而在采收期滇龙胆各指标的相关关系对采收后根茎的品质产生最直接的影响，与旺盛生长期相比，采收期滇龙胆地上部分生长的优劣对地下部分滇龙胆根茎的生长相关性更强，影响更大。如表5 所示，对滇龙胆采收期各指标的相关性分析表明，须根数和根长与植株株幅呈显著正相关，相关系数分别达到0.76、0.78，滇龙胆产量与植株株幅和叶片长度呈显著正相关，相关系数分别达到0.78、0.82，龙胆苦苷含量与植株株幅和叶片长度呈显著正相关，相关系数分别达到0.77、0.86，此外，龙胆苦苷含量与须根数和产量的相关系数在0.9 以上，存在极显著正相关关系。在不同间作模式下，采收期滇龙胆各指标之间存在不同程度的相关性，地上部分植株的株幅、叶长对滇龙胆的品质和产量影响最显著，须根数和产量对龙胆苦苷含量影响最显著，而株高的生长对地下部分根的生长无显著相关性。

2.5 不同间作模式下滇龙胆产量和品质的综合分析

采收期滇龙胆10 个指标之间的相关性分析见图5，滇龙胆的外观品质（根长、根粗）、产量和龙胆苦苷含量之间存在相关关系，并且这些指标共同影响着滇龙胆的综合价值，无法采用单一指标对不同间作模式下对滇龙胆的影响进行客观评价，所以本研究通过隶属函数对滇龙胆品质和产量进行综合评价，通过各指标隶属值的加权平均数得出综合评价指数进行打分，从滇龙胆的品相、产量和药用活性成分龙胆苦苷含量对肥料处理效果进行综合评价，如表5 所示。不同间作模式下的综合评分排序为：茶树间作>核桃树间作>蚕豆间作>黄豆间作>黑豆间作>对照>薏苡间作，与茶树间作、核桃树间作、蚕豆间作、黄豆间作黑豆间作的滇龙胆综合品质均优于对照，其中与茶树间作的综合评分最高，达到0.99，从隶属函数值来看，与茶树间作的滇龙胆须根数、根长、产量和药用活性成分龙胆苦苷含量的隶属函数值均高于其他的种植方式。

3 讨论

间作种植模式提高了单位种植面积产出，是山地农业种植技术提升的关键之一，同时复合种植模式对中药材产量具有积极影响[18-20]。间作能通过生态位互补增强资源可用性[10]，充分利用土地，提高土地、光照、水分和养分的利用效率[11]，增加农业生态系统多样性，促进生态平衡[21]，是解决连作障碍的方法之一。本研究通过滇龙胆与核桃树间作、茶树间作、黄豆间作、薏苡间作、黑豆间作、蚕豆间作以及滇龙胆单作7 种种植模式，分析不同间作模式对滇龙胆的产量和品质的影响，探索适宜滇龙胆的栽培模式。不同间作模式下，由于间作作物的不同，滇龙胆地上部分的生长也有明显差异，核桃林下间作种植半夏，有利于半夏的生长和土壤肥力的提高[22]，与核桃树间作的滇龙胆生长速度最快，株高最高，极显著高于单作和其他栽培方式，但与核桃树间作的滇龙胆主茎细，叶片小。前人研究表明，滇龙胆与茶树套种影响了滇龙胆对矿质元素吸收与运输的能力[23]，本研究通过与茶树间作表明，与茶树间作的滇龙胆株高生长缓慢，主要以株幅和叶片生长为主，植株和叶片展开度较高，植株健壮，间作模式中，与蚕豆间作的株高最高，与黄豆间作的株幅最大，但与黄豆、薏苡、黑豆、蚕豆四种作物间作中滇龙胆的总体生长状态不如与林木间作处理的滇龙胆。与禾本科薏苡和豆科黄豆、黑豆、蚕豆草本间作相比，由于茶树和核桃树高大，叶片蓬松，而滇龙胆的生长喜冷凉气候，这使得间作于核桃树与茶树的滇龙胆避免中午温度过高带来的伤害，并且林木植物与草本植物间作中，由于根系分布的差异，林木植物更有利于吸收深层土壤的水分[24]，同时使得滇龙胆能够吸收地表水分，更有利于滇龙胆地上部分的生长。而与豆科植物间作，植株高度差异不大，不利于地上部分的生长。

不同作物间作的合理搭配，植株间能更好的“取长补短”，不仅有利于植株的生长，还有助于植株根系生长和产量的提升[25]。滇龙胆根系形态决定了滇龙胆外观品质的好坏，直接影响其市场销售价格，本研究以须根数、根长、根粗作为评估滇龙胆根系生长外观品质指标，以龙胆苦苷含量评价其内部品质指标。在不同间作栽培模式下，与茶树间作最有利于间作滇龙胆根系生长，茶树与草本植物复合栽培，有利于土壤有机质和水分的保持[26]，与茶树间作后，滇龙胆须根数最多，根长最长，这与沈涛等[27]的研究结果一致。此外，与茶树的滇龙胆龙胆苦苷含量最高，显著高于对照和药典标准，与杨美权等[14]茶树与滇龙胆栽培模式研究结果一致。与对照和间作模式相比，与茶树和核桃树间作极显著提高了滇龙胆产量，与茶树间作的滇龙胆产量比单作提高了46.87%。

单一指标无法评定不同栽培模式滇龙胆的优劣，利用综合隶属函数对多个评定指标进行综合评价[28]，通过隶属函数对滇龙胆产量和品质进行综合评定表明：茶树间作>核桃树间作>蚕豆间作>黄豆间作>黑豆间作>对照>薏苡间作，除与薏苡间作外，其余的间作模式对滇龙胆综合品质都有不同程度的促进作用，与茶树间作的滇龙胆综合评价最高，在以后的生产中，可以应用滇龙胆与茶树间作的栽培模式。通过对地上部分生长与地下部分生长的相关性分析表明，地上部分生长的好坏与地下部分根茎的产量和品质直接相关，间作茶树的栽培模式下，地上部分滇龙胆植株和叶片的展开度，能显著促进滇龙胆产量和品质的提升。谷物和豆类间作可以利用豆科植物的固氮作用提高，减少土壤氮元素的流失，增加土壤肥力，提高间作作物产量和品质[29]，而滇龙胆与豆科植物间作，对滇龙胆生长和产量的提升并没有获得很好的促进作用，可能是由于除氮素以外的其他养分的竞争，并且在本课题组的前期研究表明，氮肥不利于滇龙胆的生长。薏苡仁和蚕豆磷素形态利用策略的差异能够提高了薏苡仁和蚕豆间作产量，磷素对薏苡仁地上部分生物量的积累有积极的促进作用[30]，然而磷肥可以促进滇龙胆地上部分的生长，提高滇龙胆的产量和品质，而滇龙胆与薏苡间作产量降低，显著低于单作滇龙胆产量，这可能是由于与薏苡间作后，薏苡与滇龙胆竞争了磷元素的使用，导致滇龙胆减产和品质降低。

综上，本研究的研究结果表明，与不同植物间作种植模式，对于滇龙胆生长产生了显著影响，不同间作栽培的滇龙胆产量为：茶树间作>核桃树间作>黄豆间作>黑豆間作>对照（单作）>蚕豆间作>薏苡间作，龙胆苦苷含量测定表明：茶树间作>核桃树间作>蚕豆间作>黑豆间作>黄豆间作>对照（单作）>薏苡间作>药典（1.5%）。通过隶属函数对根茎进行综合打分表明：茶树间作>核桃树间作>蚕豆间作>黄豆间作>黑豆间作>对照>薏苡间作，与茶树间作、核桃树间作、蚕豆间作、黄豆间作黑豆间作的滇龙胆综合品质均优于对照，与林木间作作效果优于草本植物间作，其中与茶树间作的效果最好。