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人参属药用植物连作障碍研究进展


人参属药用植物连作障碍研究进展

园艺蔬菜1001班

王晓平

2010024030210

人参属药用植物连作障碍研究进展
王晓平
河北农业大学 园艺蔬菜1001班 2010024030210

摘要 :针对人参属药用植物人参、西洋参和三七连作障碍问题,综述了连作障碍原因及其解决措施,并展 望了人参属药用植物连作障碍研究重点。 关键词 :人参属;药用植物;连作障碍;研究进展

Research Progress in Control of Continuous Cropping Obstacle in Panax
Abstract:This paper reviewed the continuous cropping obstacle in ginseng ,quinquefolius and notoginseng. Summarized the reason and how to overcome the continuous cropping obstacle in Panax.Also,the paper summarized the research progress of the continuous cropping obstacle in Panax Medicinal plants . Key words: Panax; Medicinal plants; continuous cropping obstacle;research progress

0 引言
中药材生产是存在于“气候- 土壤- 药用植物-农艺措施”的农业生态系统中的,人们 在长期的栽培实践中发现由于耕地有限、 经济利益的驱动和种植条件等因素限制, 药用植物 栽培中存在一个突出问题——随着药用植物年龄增加或栽培地连作, 植株生育不良, 中药材 品质和产量大幅度下降,如地黄、人参、三七、太子参、黄连、当归等。由于近年来中药材 需求不断增加, 实行连作或复种连作的面积越来越大, 连作障碍已成为制约我国中药农业生 产发展的重大问题。 本文就人参属药用植物的研究进行综述, 对目前药用植物栽培技术理论 提出了新的思考,为解决药用植物生产过程中存在的连作障碍、地力衰退等问题,逐步改变 传统药用植物栽培生产技术,为促进我国中药材GAP基地建设和中药农业的发展提供参考。

1.人参属药用植物
五加科人参属ginseng药用植物主要有人参 Pa-nax ginseng C.A.Mey. 、西洋参 Panax quinque foliusm L.和三七 Panax notoginseng (Burk.)F.H.Chen。这3种药材野生资 源极少, 目前医药上用的绝大多数是通过栽培获得的。人参属药用植物具有增强免疫力、 抗疲劳、保护心肌细胞、抑制细胞凋亡、抗肿瘤、健胃、抗炎、降糖、调脂等多种功效,在 人类保健和治疗上应用广泛。 人参和西洋参忌连作是一个世界性的技术难题, 更是长期以来 一直困扰着我国参业稳定发展的一个主要问题, 并多有报道。

2.人参属药用植物连作障碍问题
人参、西洋参都是宿根植物,忌地性极强,不能重茬连作,栽过一茬以后的土壤在几年 甚至几十年内不能再栽。栽过人参以后的土壤俗称“老参地” ,老参地栽参一般3年后的存苗 率在25%以下,75%以上的参苗皆因参根腐烂“失踪”而丢失。而剩余的参根布满病疤,周 皮变红,须根脱落,烧须严重。三七的连作障碍报道较少,但也存在连作障碍问题,轮作间 隔年限需达到6年以上,栽培三七才会有效益。 因此, 为了发展人参产业就必须不断地砍伐森林形成新栽培地, 原来栽培地大面积土壤 裸露,植被短期内难以恢复,因此参地上的蓄水、生物多样性、生物量等森林生态效益日趋 降低。由于伐林增多,人为增加了洪涝隐患,并且使珍稀物种因失去了栖息的环境而濒临灭 绝。 很多中药材栽培中存在连作障碍问题,如地黄、苍术、丹参、苜蓿、罂粟等,尤其在人 参属药材人参、西洋参和三七中。作物有连作障碍的原因主要有三方面,即土壤微生物引起 的病害、根际化感作用、和土壤营养不足。 2.1 土壤微生物引起的病害 不同中药材根际微生物的群落结构是不同的,而不同的群落结构反应土壤质量的改 变,土壤微生物和中药材之间存在共生关系,通常情况下土壤有益微生物占优势,而长期连 作导致病原真菌、 细菌及线虫等数量增多, 破坏了土壤微生物和中药材之间的这种共生关系, 导致中药材不能正常生长。 老参地栽参导致侵染性病害和生理性病害相继发生,多种类型病害交织在一起,根病 流行猖獗施虐,席卷参园。生理性病害以红皮病最普遍,烧须病则是生理病害向侵染性病害 过渡类型,锈腐病是人参的一种主要侵染性病害。病害在所有连作障碍原因中占85%左右, 特别是土传病害是连作障碍的主要因子。其他土传病害有根腐病、疫病、立枯病、猝倒病、 菌核病、黑斑病、细菌性软腐等。 线虫和螨类在人参烂根病形成过程中也起重要危害作用,人参、西洋参寄生性线虫 有2O种,其中常见为北方根节线虫、 长白根节线虫。 主要螨类有:速生薄口螨、 吸腐薄口螨、 刺足根螨、罗宾根螨。床土中病原微生物数量增多,土壤微生物区系改变,进而引起连作障 碍。三七根腐病除了与细菌中的假单胞细菌有关外,还与霉菌、放线菌及厌氧生长菌有密切 关联。 通过土壤杀菌和土壤复合菌剂使用,可以缓解人参烧须、烂根的现象。使用生产上常 用的农药多菌灵、 代森锰锌和国产用于仓库消毒的氯化苦, 进行小面积无土栽培旧基质消毒 试验,结果表明氯化苦和代森锰锌对提高出苗率、减少西洋参根病具有很好的促进作用。放 线菌07、08有较强的抑制锈腐病菌的增殖作用,是较好的人参有机肥料。

2.2 根际化感作用 植物化感作用是指一种活体植物(供体,Donor) 产生并以挥发(Volatilization) 、 淋溶(Leaching) 、分泌(Excretion) 和分解(Decomposition) 等方式向环境释放次生代谢 物而影响邻近伴生植物(杂草等受体,Receiver) 的生长发育的化学生态学现象。当受体和 供 体 为 同 种 植 物 时 产 生 抑 制 作 用 的 现 象 , 为 植 物 的 化 感 自 毒 作 用 ( Allelopathic autotoxicity),即植物自身的分泌物,其茎、叶的淋溶物及残体分解产物所产生的有毒物 质累积较多抑制根系生长,降低根系活性,改变土壤微生物区系的作用,这种作用有助于病 原菌的繁殖,并导致作物生长不良、发病、死亡。根分泌物中的酚类和酚酸类化合物在植物 自毒作用和连作障碍中可能具有重要的作用。 陈长宝等研究表明,人参根际土壤提取物对人参和白菜种子的发芽率及根伸长均有极 显著影响,人参根际提取物对人参种子的发芽具有明显的抑制作用。同时,进行老参地提取 物对人参根黑斑病和锈腐病的影响研究表明, 提取土壤和浇灌提取物的处理黑斑病发病率与 森林土相比差异均显著; 老参地土、 提取土壤和浇灌提取物的处理锈腐病发病率与森林土相 比差异均显著。老参地病害发生率高,一方面是由病原菌大量积累造成,另一方面是由于老 参地土壤中含有促进人参病原菌侵染的自毒物质。 赵杨景等研究表明, 西洋参的茎叶和根中含有自毒的化学物质, 其根中的自毒物质对 植株生长的相克作用强于茎叶中的自毒物质。 在水培条件下, 这些化感物质较低的浓度下(低 于0。025%)西洋参植株仍迅速死亡;而在土培条件下,若土壤中化感物质含lg/kg时,西 洋参就几乎不能生长;即使含量为0.2g/kg,其存苗率降低25%以上,严重影响西洋参的 生长,所以这些自毒性物质可认为是造成西洋参连作障碍的主要因素之一。 自毒作用能够协同土传病虫害发生,导致连作障碍的严重发生。根系分泌物通过抵消 土壤的抑菌作用,诱变病原体繁殖体萌发,直接或间接地影响植物病原菌,即通过选择性的 吸引植物病原微生物在根面和根际定殖和扩繁, 造成植物发病, 最终导致作物减产和品质下 降等连作障碍现象。 药用植物集约化、 规模化种植的最大特点就在于单一物种的大面积连片 种植,这给病原菌在根表面的生长和繁殖提供了丰富适宜的营养物质,并在寄主衰亡之后, 在植物残体上继续繁殖,故连作加重了这一趋势,使病害更加严重。连作导致线虫群体数量 急剧增加,加剧对植物的危害,是造成药用植物减产或绝收的主要因素。 2.3 土壤营养不足或不平衡 连作造成土壤养分耗竭,耕作时没有及时补充,就有可能造成养分供给不足,植株生长 不良。如丹参缺钾将会造成严重影响,丹参的裂根现象被普遍认为是缺微量元素造成的。因 此,适时适量地补充肥料是减少连作损失的重要方式 。人参对土壤营养有特殊的要求,种 过一茬人参后,床土理化性状发生变化,如营养(大量元素和微量元素)不足,营养元素比例 失调,土壤比重、容重增大,孔隙度变小,物理性粘粒(<0.Olmm)增多,土壤吸收性能降低, 土壤偏酸等。在土壤中添加氮、磷、钾和其他微量元素(镁、硫、钙、硼、锌等)对西洋参的 生长有很大的益处,可改善参地土壤环境。

3.目前解决人参属药用植物连作障碍问题的措施
连作障碍是作物栽培过程中的普遍问题,目前还没有根本的解决办法。但针对不同种类 的作物有些措施可起到一定的缓解作用。

3.1 抗性品种的选育 不同药用植物对逆境的忍受能力不同,选择高抗逆性的品种是克服连作障碍的重要措 施。 3.2 通过不同作物轮作改良土壤 老参地轮作紫穗槐、苜蓿、细辛等,6~10年后可再种植人参。日本采用种参地与水田 作物、豆类、小麦、玉米、牧草、蔬菜、花卉及果树等轮作的方法,使人参的轮作年限从30 —60年缩短到13~19年。朝鲜、韩国采用参粮轮作方式,老参地3~7年后可再重复利用 J。 西洋参宜与紫苏轮作,此期间若用紫苏子作西洋参的肥料,轮作效应更佳。对于三七,有人 研究发现轮作间隔年限长的发病机率明显下降 。 3.3 利用菌根菌改善根际土壤 人参和三七都是菌根植物。丛枝菌根(AM)的形成能促进植物对营养元素的吸收和生长发育, 提高植物的抗性, 促进药用植物有效成分的合成。 泡囊一丛枝菌根菌(VA菌根菌)和人参锈腐 病的发生之间存在一定互相关; 利用微生物和菌根真菌的根际繁殖可抑制人参根腐病和镰刀 菌。丛枝菌根真菌(AMF)是三七丰产栽培中的一种具有潜在应用价值的微生物资源 。 3.4 生物防治 生物防治无农药残留, 对以根人药的高级滋补品人参来说, 具有重大的意义。 生防真菌, 木霉菌是一种应用广泛的生防微生物, 它通过重寄生、 胞外酶降解及产生抗生素等一系列拮 抗作用,可有效地抑制多种病原菌的生长和繁殖,减轻或防止病害的发生;生防放线菌,目 前,只有少数利用放线菌进行锈腐病防治的研究;生防细菌,Bae等从人参根际筛选到拮抗 性细菌,其中有2株菌株不仅可以防治锈腐病,而且对人参幼苗生长也有刺激作用。

4 问题与展望
人参属药用植物严重的连作障碍问题是困扰人参和西洋参种植产业的一大难题, 也明显 阻碍了中草药的产业化发展。 目前可针对以下几方面进行研究: 根系分泌物与植物营养自调, 以及与根际土壤微生物 的关系,它们可以从根系养分吸收和利用、根际微生物、化感物质等不同方面来解释连作障 碍问题。此外,还可研究运用土壤消毒、选育抗病品种或利用有益微生物(如放线菌、菌根 菌)拮抗病原微生物等措施解决连作障碍问题,筛选出对人参主要根部病害病原菌有专性拮 抗作用的放线菌,采用高密度发酵工艺制成活菌制剂,施人人参根区土壤,以调节人参根区 土壤微生物生态系统,抑制病原菌大量繁殖,有望从源头上控制人参土传病害和连作障碍。 土壤消毒的研究重点是研究杀菌作用强、低残留、无公害的农药,植物源农药是很有应用前 景的一个领域。 针对营养问题研究栽培人参、 西洋参的合理营养配比, 施用适量配比的化肥、 微肥或有机肥解决营养不足或不平衡问题。

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