广藿香-薄荷轮作和广藿香连作对其品质及其根际土壤微生态的影响

黄文洁, 李 明,2

(1. 广东药科大学中药学院,广州 510006; 2. 国家中医药管理局岭南药材生产与开发重点研究室,广州 510006)

【研究意义】广藿香[Pogostemoncablin(Blanco)Benth.]是广东的“道地药材”之一,具有芳化湿浊、中止呕吐等功能[1],是藿香正气水、霍胆丸、小儿感冒冲剂等中成药的配药[2],广藿香精油在轻工业也具有广泛用途[3],市场需求较大。但在广藿香栽培生产中发现,连作障碍对广藿香药材的产量和品质造成严重的不良影响,甚至影响其相关产业的可持续发展,成为制约其产业发展的瓶颈问题[4],因此,本文研究广藿香-薄荷轮作及其连作对其生长和品质以及土壤微生态的影响,对广藿香栽培生产具有重要意义。【前人研究进展】轮作是传统而有效的农业种植模式,可平衡吸收土壤中营养成分,利用种地达到养地的效果[5]。而连作障碍是指在同一地块上连续种植同种或近缘作物,作物在生长期间,其根系在土壤中会选择性吸收有利自身生长的养分,致使土壤单一养分过度被消耗,造成特定养分缺乏从而导致土壤养分失调[6],进而引起土壤养分匮乏,作物生长发育异常,病虫害加重,土壤性质变坏等[7]。大多数作物连作都会出现连作障碍,作物连作引起产量及品质下降是全球性难题[8]。而合理的轮作方式则能避免前茬作物的残茬和根系分泌物对后茬的危害, 在一定程度上能促进作物的生长发育,从而有效缓解作物连续种植产生的连作障碍作用[9]。且大量研究结果表明,轮作可以促进连作作物生长发育,增强植株抗逆境胁迫能力,如王海娣等[10]研究表明,轮作明显改善了胡麻生长状况,促进了植株的形态建成,显著增加了胡麻各生长时期干物质的积累量;杨恒等[11]研究结果表明,轮作地黄的发育情况较连作地黄有显著提高,如叶片数、叶面积增加、生物量增加、酶活性提高以及可溶性蛋白含量增加。广东药科大学中药学院李明课题组研究认为广藿香与水稻轮作的模式提高了广藿香的产量和有效成分含量,改善了根际土壤的理化性质[12]。薄荷(MenthahaplocalyxBriq.)是常用的中药之一,薄荷根系在生长期间会向土壤中分泌具有抑菌作用的物质,在生产上有将薄荷-棉花轮作用于控制棉花枯萎病[13],还有薄荷根系释放的化感物质也有助于促进小麦幼苗及幼根的生长发育[14]。【本研究切入点】广藿香栽培过程中也会出现连作障碍,但目前对于广藿香轮作的研究较少。【拟解决的关键问题】研究薄荷-广藿香轮作对广藿香生长、品质及其根际土壤主要微生态指标的影响,为在广藿香栽培生产中的应用提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验所用广藿香扦插苗来源于广东省云浮市佰和明农业发展有限公司的广藿香种植基地,经广东药科大学中药学院药用植物系李明教授鉴定为唇形科植物广藿香[P.cablin(Blanco)Benth.]。

薄荷扦插苗购自甘肃中医药大学和政药用植物园,经广东药科大学中药学院药用植物系李明教授鉴定为唇形科植物薄荷(M.haplocalyxBriq.)。

1.2 试验设计

在云浮市佰和明农业发展有限公司的广藿香种植基地(116.40° E,39.93° N)进行田间试验,共设3个处理:广藿香连作组(连续2年在同一块地种植广藿香,CS)、薄荷-广藿香轮作组(第1年种植薄荷,采收后第2年在同一块地种植广藿香,LZ)、对照组(第1年不种植作物,第2年在同一块地种植广藿香,CK),每个处理重复3次,实验时间为2年,分别在苗移栽生长30、60、180 d时采样并检测指标。

1.3 试验方法

1.3.1 田间栽培试验 薄荷-广藿香轮作组(LZ):第1年(2021年4月)种植薄荷,整地时深翻地,混施椰糠(18 kg/m2),做畦长10 m,宽1.5 m,深10 cm,按照株行距 15 cm×30 cm定植薄荷幼苗。第2年(2022年4月)在同一块地定植广藿香扦插苗,整地时混施椰糠(18 kg/m2),做垄,垄高10 cm,宽35 cm,长10 m,按照株行距20 cm×30 cm定植广藿香扦插苗。

广藿香连作组(CS):第1年(2021年4月)种植广藿香,按照薄荷-广藿香轮作组整地做畦,起垄,每垄高10 cm,宽35 cm,长10 m,按照株行距20 cm×30 cm定植广藿香扦插苗,11月中旬采收。第2年(2022年4月),在同一块地,与轮作广藿香种植时间相同,依照第一年种植方式种植广藿香扦插苗,11月采收。

对照组(CK):第1年(2021年4月)按照薄荷-广藿香轮作组整地做畦,不种植作物,第2年(2022年4月)按照连作组方式种植广藿香,11月采收。

1.3.2 主要农艺性状测定 广藿香植株的株高、茎粗、分枝数、叶片数采用常规生测法,叶绿素含量采用SPAD-502型叶绿素仪测定,叶面积采用YMJ-C/CH型叶面积仪测定。

每株平均叶绿素含量=每叶片平均叶绿素含量×单株平均叶片数

1.3.3 广藿香叶片抗氧化酶活性测定 参考李合生[15]的方法,超氧化物歧化酶(SOD)采用氮蓝四唑光化还原法测定,过氧化物酶(POD)采用愈创木酚法测定,过氧化氢酶(CAT)采用紫外吸收法测定。

1.3.4 广藿香根际土壤微生物数量的测定 参考林先贵[16]的方法,细菌采用牛肉膏蛋白胨培养基:18 g琼脂、10 g蛋白胨、5 g NaCl、3 g牛肉膏、水1000 mL、pH 7.0～7.2。真菌采用马丁培养基:18 g琼脂、5 g蛋白胨、1 g KH2PO4、0.5 g MgSO4·7H2O、10 g葡萄糖、水1000 mL、3.3 mL 1%孟加拉红溶液、自然pH。临用时每500 mL培养基加1%链霉素1.5 mL。放线菌采用改良高氏Ⅰ号培养基:20 g可溶性淀粉、18 g琼脂、1 g KNO4、0.5 g NaCl、0.5 g K2HPO4·3H2O、0.5 g MgSO4·7H2O、0.01 g FeSO4·7H2O、水1000 mL、pH 7.0～7.2。临用时每500 mL培养基加3%重铬酸钾1.67 mL。

将配置好的培养基及相关仪器于高压灭菌锅内灭菌,烘干后置于超净台,倒平板冷却成型后进行接种,接种后于(29±1)℃的恒温培养箱中倒置培养。

1.3.5 广藿香根际土壤酶活性测定 土壤蔗糖酶活性测定参照S-SC试剂盒方法(北京盒子生工科技有限公司,货号:AKEN019M),土壤脲酶活性测定参照S-UE试剂盒方法(Shanghai Acmec Biochemical,货号BC0120),土壤过氧化氢酶活性测定参照S-CAT试剂盒方法(北京盒子生工科技有限公司,货号AKEN001M),土壤过氧化物酶活性测定参照S-POD试剂盒方法(Shanghai Acmec Biochemical,货号AC10211),土壤多酚氧化酶活性测定参照S-PPO试剂盒方法(北京盒子生工科技有限公司,货号AKEN002C)。

1.3.6 广藿香植株百秋李醇含量测定 根据2020年版《中国药典》气相色谱法(通则0521)测定[17],测定广藿香植株生长180 d的干燥地上部分的百秋李醇含量。

1.4 数据分析

采用Excel 2016和SPSS 22.0对数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 广藿香-薄荷轮作对广藿香植株主要农艺性状的影响

2.1.1 广藿香-薄荷轮作对广藿香株高的影响 由图1可知,在植株生长到30、60 d时,轮作组广藿香植株的株高与连作组、对照组相比均无显著差异,在生长到180 d时,轮作组的广藿香株高较连作组增加101.83%(P<0.05),较对照组增加70.00%(P<0.05)。

图中不同字母表示同一时期不同处理组之间显著差异(P<0.05),下同。Different letters in the figure indicate significant differences between different treatment groups at the same period(P<0.05). The same as below.图1 广藿香-薄荷轮作对广藿香株高的影响Fig.1 Effect of patchouli and mint rotation on plant height of patchouli

2.1.2 广藿香-薄荷轮作对广藿香茎粗的影响 由图2可知,在植株生长到30、60 d时,轮作组、连作组与对照组之间的广藿香茎粗均无显著差异,在生长到180 d时,轮作组的广藿香茎粗较连作组增加49.42%(P<0.05),较对照组增加24.10%(P<0.05),连作组的广藿香茎粗比对照组下降16.95%(P<0.05)。

图2 广藿香-薄荷轮作对广藿香茎粗的影响Fig.2 Effect of patchouli and mint rotation on stem diameter of patchouli

2.1.3 广藿香-薄荷轮作对广藿香一级分枝数的影响 由图3可知,在植株生长到30、60 d时,轮作组、连作组与对照组之间的广藿香一级分枝数均无显著差异,在生长到180 d时,轮作组的一级分枝数较连作组增加176.92%(P<0.05),较对照组增加140.00%(P<0.05)。

图3 广藿香-薄荷轮作对广藿香一级分枝数的影响Fig.3 Effect of patchouli and mint rotation on primary branch number of patchouli

2.1.4 广藿香-薄荷轮作对广藿香单株平均叶片数的影响 由图4可知,在植株生长到30 d时,轮作组、连作组与对照组的广藿香单株平均叶片数均无显著差异;在生长到60 d时,轮作组的广藿香单株平均叶片数较连作组增加104.35%(P<0.05),较对照组增加19.49%;在生长到180 d时,轮作组的广藿香单株平均叶片数较连作组增加326.01%(P<0.05),较对照组增加163.21%(P<0.05)。

图4 广藿香-薄荷轮作对广藿香单株平均叶片数的影响Fig.4 Effect of patchouli and mint rotation on the average leaf number of a single plant of patchouli

2.1.5 广藿香-薄荷轮作对广藿香叶面积的影响 由图5可知,在植株生长到30 d时,3个处理组的广藿香叶面积之间无显著差异;在生长到60 d时,轮作组的广藿香叶面积较连作组增加103.86%(P<0.05),较对照组增加51.95%(P<0.05),连作组的叶面积较对照组减少25.47%(P<0.05);在生长到180 d时,轮作组的广藿香叶面积较连作组增加35.03%(P<0.05),较对照组增加17.26%(P<0.05)。

图5 广藿香-薄荷轮作对广藿香叶面积的影响Fig.5 Effect of patchouli and mint rotation on foliage area of patchouli

2.1.6 广藿香-薄荷轮作对广藿香叶绿素含量的影响 由图6可知,在植株生长到30、60 d时,轮作组的广藿香单株平均叶绿素含量较连作组分别升高54.15%(P<0.05)、92.42%(P<0.05),较对照组分别升高36.79%(P<0.05)、10.06%;在生长到180 d时,轮作组的广藿香单株平均叶绿素含量较连作组增加436.77%(P<0.05),较对照组增加249.15%(P<0.05)。

图6 广藿香-薄荷轮作对广藿香叶绿素含量的影响Fig.6 Effect of patchouli and mint rotation on chlorophyll content of patchouli

2.2 广藿香-薄荷轮作对广藿香单株平均百秋李醇含量的影响

如图7所示,广藿香各处理组生长到180 d的单株平均百秋李醇含量均有显著差异,其中连作组的单株平均百秋李醇含量最低,较对照组减少47.37%(P<0.05),轮作组的单株平均百秋李醇含量最高,较对照组增加14.04%(P<0.05),较连作组升高116.67%(P<0.05)。3个处理组的单株平均百秋李醇含量大小比较为轮作组>对照组>连作组。

图中不同字母表示同一指标不同处理组之间显著差异(P<0.05)。Different letters in the figure indicate significant differences between different treatment groups at the same index(P<0.05).图7 广藿香-薄荷轮作对广藿香单株平均百秋李醇含量的影响Fig.7 Effects of patchouli and mint rotation on the average patchouli alcohol content of patchouli monocultures

2.3 广藿香-薄荷轮作对广藿香叶片抗氧化酶活性的影响

2.3.1 广藿香-薄荷轮作对广藿香叶片POD酶活性的影响 由图8可知,在植株生长到30 d时,轮作组的广藿香叶片POD酶活性较连作组降低32.43%(P<0.05),较对照组升高1.77%;在生长到60 d时,轮作组的广藿香叶片POD酶活性较连作组升高7.12%(P<0.05),较对照组降低4.71%;在生长到180 d时,轮作组的广藿香叶片POD酶活性较连作组升高54.23%(P<0.05),较对照组升高29.62%(P<0.05)。随生长期的延长,POD酶活性总体呈先升高后降低的变化趋势。

图8 广藿香-薄荷轮作对广藿香叶片POD酶活性的影响Fig.8 Effect of patchouli and mint rotation on POD enzyme activities of patchouli

2.3.2 广藿香-薄荷轮作对广藿香叶片CAT酶活性的影响 由图9可知,在植株生长到30 d时,轮作组的广藿香叶片CAT酶活性较连作组升高82.81%(P<0.05),较对照组升高74.63%(P<0.05);在生长到60 d时,轮作组的广藿香叶片CAT酶活性较连作组降低41.86%(P<0.05),较对照组升高27.12%;在生长到180 d时,轮作组的广藿香叶片CAT酶活性较连作组升高23.15%,较对照组升高6.40%。随着生长时间的延长,连作组的CAT酶活性呈先升高后降低的变化趋势,轮作组、对照组的CAT酶活性呈先降低后升高的变化趋势。

图9 广藿香-薄荷轮作对广藿香叶片CAT酶活性的影响Fig.9 Effect of patchouli and mint rotation on CAT enzyme activities of patchouli

2.3.3 广藿香-薄荷轮作对广藿香叶片SOD酶活性的影响 由图10可知,在植株生长到30 d时,轮作组的广藿香叶片SOD酶活性较连作组升高1.49%,较对照组降低21.52%(P<0.05);在生长到60 d时,轮作组的广藿香叶片SOD酶活性较连作组升高14.24%,较对照组升高6.07%;在生长到180 d时,轮作组的的广藿香叶片SOD酶活性较连作组升高115.71%(P<0.05),较对照组升高25.11%(P<0.05)。随着生长时间的延长,连作组、对照组呈降低的变化趋势,轮作组呈先降低后升高的变化趋势。

2.4 广藿香-薄荷轮作对广藿香根际土壤理化性质的影响

由表1可知,轮作组广藿香根际土壤的有机质、水解性氮、速效钾较连作组分别显著增加12.85%、8.87%、29.69%,较对照组分别下降21.40%(P<0.05)、20.12%(P<0.05)、3.49%;连作组广藿香根际土壤中的有机质、水解性氮、速效钾含量分别较对照组显著降低30.35%、26.63%、25.58%,3个处理组的pH、有机质、水解性氮、速效钾大小关系为对照组>轮作组>连作组。

表1 广藿香-薄荷轮作对广藿香根际土壤理化性质的影响Table 1 Effect of patchouli and mint rotation on physicochemical properties of potchouli rhizosphere soil

轮作组广藿香根际土壤中的有效磷含量较连作组增加27.61%(P<0.05),较对照组增加141.23%(P<0.05);连作组广藿香根际土壤中的有效磷含量较对照组增加89.04%(P<0.05),3个处理组有效磷的大小关系为轮作组>连作组>对照组。

2.5 广藿香-薄荷轮作对广藿香根际土壤微生物数量的影响

由表2可知,在植株生长期间,广藿香根际土壤中的细菌数量均呈轮作组>对照组>连作组的规律,在生长到30 d时,轮作组的细菌数分别较连作组、对照组增加126.98%(P<0.05)、92.38%(P<0.05);在生长到60 d时,轮作组的细菌数较连作组增加100.11%(P<0.05),较对照组增加69.73%(P<0.05);在生长到180 d时,轮作组的细菌数分别较连作组、对照组增加98.95%(P<0.05)、66.97%。

表2 广藿香-薄荷轮作对广藿香根际土壤微生物数量的影响Table 2 Effect of patchouli and mint rotation on the number of microorganisms of potchouli rhizosphere soil

广藿香根际土壤中的真菌数均呈连作组>轮作组>对照组的规律,在植株生长到30、60 d时,轮作组的真菌数较连作组分别减少42.14%(P<0.05)、69.06%(P<0.05),较对照组增加21.99%、34.28%,在生长到180 d时,轮作组真菌数较连作组减少48.86%(P<0.05),较对照组增加252.94%(P<0.05)。

在生长到30 d时,轮作组的广藿香根际土壤放线菌数量较连作组、对照组减少,但无显著差异;在植株生长到60 d时,轮作组的放线菌数较连作组增加40.89%(P<0.05),较对照组增加48.32%(P<0.05);在生长到180 d时,轮作组的放线菌数较连作组增加71.61%(P<0.05),较对照组增加46.15%(P<0.05)。

2.6 广藿香-薄荷轮作对广藿香根际土壤酶活性的影响

由表3可知,培育180 d后,轮作组的广藿香根际土壤过氧化物酶(S-POD)、脲酶(S-UE)活性较连作组分别升高827.66%(P<0.05)、655.00%(P<0.05),较对照组分别升高614.75%(P<0.05)、236.31%(P<0.05);轮作组的土壤过氧化氢酶(S-CAT)活性较连作组升高1.02%,较对照组升高0.74%;轮作组的土壤蔗糖酶(S-SC)活性较连作组降低44.49%(P<0.05),较对照组升高26.46%;轮作组的土壤多酚氧化酶(S-PPO)活性较连作组降低28.99%(P<0.05),较对照组降低47.59%(P<0.05)。

表3 广藿香-薄荷轮作对广藿香根际土壤酶活性的影响Table 3 Effect of patchouli and mint rotation on soil enzyme activities of potchouli rhizosphere soil (U/g)

2.7 相关性分析

2.7.1 广藿香主要农艺性状与根际土壤酶活性间的相关性分析 由表4可知,不同处理组广藿香主要农艺性状与根际土壤酶活性间存在不同程度的相关性,株高、茎粗、叶片数与S-POD、S-UE呈极显著正相关(P<0.01,下同),与S-CAT活性呈正相关;一级分枝数、叶面积与S-UE呈极显著正相关,与S-POD活性呈显著正相关(P<0.05,下同),与S-CAT活性呈正相关;叶绿素含量与S-POD、S-UE活性呈极显著正相关,与S-CAT活性呈显著正相关。

表4 广藿香主要农艺性状与根际土壤酶活性间的相关性分析Table 4 Correlation analysis between agronomic traits and rhizosphere soil enzyme activities of potchouli

2.7.2 广藿香主要农艺性状与根际土壤理化性质间的相关性分析 由表5可知,不同处理组广藿香主要农艺性状与根际土壤酶活性间存在不同程度的相关性,有效磷与株高呈显著正相关,pH、速效钾与株高呈正相关,相关系数分别为0.087、0.562;与茎粗呈正相关的为pH、有机质、有效磷、水解性氮、速效钾,相关系数大小为速效钾(0.600)>有效磷(0.423)>pH(0.309)>有机质(0.183)>水解性氮(0.132);有效磷、速效钾与一级分枝数呈正相关,相关系数分别为0.614、0.405;pH、有效磷、速效钾与叶片数呈正相关,相关系数大小为有效磷(0.564)>速效钾(0.356)>pH(0.075);有效磷与叶绿素含量呈显著正相关,pH、速效钾与叶绿素含量呈正相关,相关系数分别为0.026、0.450;pH、有机质、有效磷、水解性氮、速效钾与叶面积呈正相关,相关系数大小为速效钾(0.618)>有效磷(0.386)>pH(0.333)>有机质(0.212)>水解性氮(0.149)。

表5 广藿香主要农艺性状与根际土壤理化性质间的相关性分析Table 5 Correlation analysis between agronomic traits and rhizosphere soil physical and chemical properties of potchouli

2.7.3 广藿香百秋李醇含量与主要农艺性状间的相关性分析 由表6可知,不同处理组广藿香百秋李醇含量与主要农艺性状间存在不同程度的相关性,百秋李醇含量与茎粗呈极显著正相关,与株高、叶片数、叶绿素含量呈显著正相关,与一级分枝数、叶面积呈正相关。

表6 广藿香百秋李醇含量与主要农艺性状间的相关性分析Table 6 Correlation analysis between alcohol content and main agronomic traits of patchouli

2.7.4 广藿香百秋李醇含量与根际土壤酶活性间的相关性分析 不同处理组广藿香百秋李醇含量与根际土壤酶活性间存在不同程度的相关性,土壤UE活性与百秋李醇含量呈显著正相关,与POD活性呈正相关(表7)。

表7 广藿香百秋李醇含量与根际土壤酶活性间的相关性分析Table 7 Correlation analysis between patchouli alcohol content and rhizosphere soil enzyme activities of patchouli

2.7.5 广藿香百秋李醇含量与根际土壤理化性质间的相关性分析 不同处理组广藿香百秋李醇含量与根际土壤酶活性间存在不同程度的相关性,速效钾与百秋李醇含量呈极显著正相关,pH、有机质、有效磷、水解性氮含量与百秋李醇含量呈正相关(表8)。

表8 广藿香百秋李醇含量与根际土壤理化性质间的相关性分析Table 8 Correlation analysis between patchouli alcohol content and rhizosphere soil physical and chemical properties of patchouli

3 讨 论

广藿香在种植过程中存在严重的连作障碍现象,导致广藿香植株出现产量减少、品质变差等状况[18],而合理的轮作方式是缓解连作障碍作用的有效措施之一[19]。本研究表明,广藿香与薄荷轮作条件下,其株高、茎粗、分枝数、叶片数、叶绿素和叶面积指标均显著高于广藿香连作组(P<0.05),即为在广藿香植株生长到第180天时各处理组的株高、茎粗、分枝数、叶片数、每株平均叶绿素含量和叶面积大小关系为轮作组>对照组>连作组。且轮作组的广藿香单株平均百秋李醇含量也较连作组显著升高(P<0.05),这与前人研究结果相一致[20-22]。

植物体内的抗氧化酶(POD、CAT、SOD)对于植物抵御外界环境胁迫、清除植物体内由于逆境胁迫产生的活性氧自由基发挥着重要作用[23]。本研究表明,轮作的广藿香POD和SOD酶活性较连作显著升高,与一些研究结果一致[24],也表明轮作条件下,可以提高广藿香的抗氧化酶活性,有利于提高其抵御逆境胁迫。

合理的轮作方式可以改善土壤理化性质,均衡土壤营养成分,促进植株根系对养分的吸收与利用[25]。本研究表明,广藿香与薄荷轮作的广藿香根际土壤pH、有机质、有效磷、水解性氮、速效钾含量均高于连作,这与佘晓环等[12]发现广藿香-水稻-广藿香轮作可以提高土壤肥力,改善土壤理化性质的研究结果一致。但只种植一茬广藿香的土壤有机质、水解性氮、速效钾含量高于轮作,可能是只种植一茬广藿香对土壤养分消耗相对较小,而轮作土壤中有效磷含量高于只种植一茬广藿香的土壤,其中的相关机制还有待研究。轮作的相关性分析表明,广藿香植株的株高、叶绿素含量、叶片数均与根际土壤pH、有效磷、速效钾含量呈不同程度的正相关,茎粗、叶面积与根际土壤pH、有机质、有效磷、水解性氮、速效钾含量均呈不同程度的正相关,分枝数与有效磷、速效钾呈正相关,广藿香的百秋李醇含量与根际土壤pH、有机质、有效磷、水解性氮、速效钾含量也均呈不同程度的正相关。

土壤微生物在土壤中发挥着重要作用,细菌能够分解有机残体,代谢产生一些物质供给植物更好的生长发育[26];真菌作为土壤中动植物残体的分解者,参与土壤中物质转化和能量流动[27];放线菌可降解细菌等难以分解的有机物,能够改良、修复土壤[28]。研究表明,长期连作会促使耕种土壤中致病性真菌大量繁殖,抑制有益微生物生长,致使土壤由“细菌型”向“真菌型”转变[29]。本研究结果表明,连作广藿香根际土壤的真菌数量高于轮作组和对照组,这与前人的研究结果一致[30],而轮作组的真菌数量较对照组也有显著增加,与宋帅等[31]认为轮作可以有效抑制真菌增加的研究结果相悖,但刘海娇等[32]研究结果表明,葱与三七轮作后可以增加土壤中的真菌丰度,导致病菌相对丰度降低,因此,广东药科大学中药学院李明课题组也正在进行土壤微生物群落结构的研究。本研究结果表明,轮作组的广藿香根际土壤细菌、放线菌数量较连作组、对照组均显著增加,有助于丰富土壤微生物种群和改善土壤微环境,而连作组与对照组之间的广藿香根际土壤细菌、放线菌数量无显著差异,推测短期连作对广藿香根际土壤微生物种群数量影响较小,这也与周界等[33]的研究结果一致。

土壤酶参与土壤中物质分解与循环的一系列生物化学反应,其活性可用来评价土壤肥力程度[34]。土壤过氧化物酶、多酚氧化酶主要参与土壤有机质的分解,且多酚氧化酶能反映土壤腐植化程度[35];土壤过氧化氢酶主要参与土壤物质和能量的循环,能反映土壤氧化过程强度[36];土壤脲酶可催化土壤有机质反应,是唯一可水解尿素的酰胺酶[37];土壤蔗糖酶可水解蔗糖成为植物所需的养分,能够表征土壤碳循环[38]。本研究结果表明,轮作广藿香根际S-POD、S-UE活性较连作组均显著升高(P<0.05),S-POD、S-CAT、S-UE与广藿香主要农艺性状呈不同程度的正相关,S-POD、S-CAT、S-UE活性与广藿香的百秋李醇含量也呈不同程度的正相关。轮作广藿香S-SC、S-PPO活性均低于连作,这与前人的一些研究结果相悖[39],但刘敏等[40]在研究丹参时发现轮作也会降低土壤SC、PPO酶活性,王爽等[41]研究表明,植株根系在土壤中的残留会导致土壤酶活性随着连作年限延长呈先升高后降低的变化,根际土壤中各个酶可能形成一个互相协同作用的平衡体系。

4 结 论

本研究发现,广藿香与薄荷轮作可以提高连作广藿香主要农艺性状指标和百秋李醇含量,改善根际土壤理化性质,增加根际土壤有益菌的数量和土壤酶活性,今后有望推广应用。