张莉 张艳玲 刘红云 刘合满 徐运飞 尹健 熊念兵

摘要：【目的】筛选适宜于茅苍术生长的林药种植模式，为茅苍术林下优质高产栽培提供理论依据。【方法】以1年生茅苍术为材料，研究茅苍术单作、茅苍术||栀子和茅苍术||罗汉松3种种植模式对土壤养分含量、茅苍术单株根茎产量及根茎中挥发油和苍术素含量的影响。【结果】与单作相比，茅苍术||栀子、茅苍术||罗汉松处理显著降低0～20 cm和20～40 cm土层土壤有机质和有效磷含量（P<0.05，下同）;茅苍术||栀子处理不同土層的土壤碱解氮和速效钾含量均显著高于单作，茅苍术||罗汉松处理的碱解氮含量显著低于单作。在根茎产量和品质方面，与单作相比，茅苍术||栀子和茅苍术||罗汉松处理显著提高茅苍术单株根茎干重41.75%和205.17%，且茅苍术||罗汉松处理根茎挥发油和苍术素含量显著高于茅苍术||栀子处理221.83%和33.69%。【结论】相对于茅苍术单作，茅苍术与罗汉松复合种植可降低土壤养分含量，形成一定程度的营养胁迫逆境效应，有利于茅苍术根茎增产提质，是一种较适宜的林药种植模式。

关键词： 茅苍术;林下种植;土壤养分;根茎产量;有效成分

中图分类号： S567.239                              文献标志码： A 文章编号：2095-1191（2021）08-2117-07

Effects of forest-medicinal plants intercropping patterns

on soil nutrient contents and rhizome quality of

Atractylodes lancea （Thunb.） DC.

ZHANG Li1， ZHANG Yan-ling1， LIU Hong-yun1*， LIU He-man1，

XU Yun-fei1， YIN Jian1， XIONG Nian-bing2

（1School of Agriculture， Xinyang Agriculture and Forestry University，Xinyang， Henan  464000， China; 2Weed-medicinal Herbs Growing Specialized Cooperative of Guangshan County， Xinyang， Henan  464000， China）

Abstract：【Objective】To build an appropriate compound planting patterns of Atractylodes lancea（Thunb.）DC. with different medicinal plants so as to provide theoretical basis for good quality and high yield of A. lancea in forest. 【Method】Annual A. lancea was selected as the research object，the soil nutrient content， rhizome yield per plant，the contents of essential oil and rhizoma atractylodis in A. lancea rhizome of A. lancea monoculture （CK），intercropping of A. lancea || Gardenia jasminoides （CZ） and A. lancea || Podocarpus macrophyllus （CL） were studied. 【Result】Compared with CK，the contents of soil organic matter and available phosphorus in the 0-20 cm layer and 20 -40 cm layer of the CZ and CL treatments were significantly decreased（P<0.05， the same below）. In terms of content of alkali hydrolysis nitrogen and available potassium in the 0-20 cm layer and 20-40 cm layer，the CZ treatment had a significantly higher content，and the CL treatment had a lower content compared with those of the CK treatment. In terms of rhizome yield and quality，the CL and CZ treatments significantly improved rhizome yield per plant by 41.75% and 205.17% compared with those of CK，and the contents of essential oil and rhizoma atractylodis of the CL treatment were higher than those of the CZ treatment by 221.83% and 33.69%. 【Conclusion】Compared with monoculture， A. lancea intercropping with P. macrophyllus can reduce the soil nutrient content， form certain nutrition stress， and benefit the high yield and good quality of A. lancea. Therefore， it is proved to be a suitable cultivation pattern.

Key words： Atractylodes lancea（Thunb.）DC.; plantation under forest; soil nutrient; rhizome yield; active consti-tuent

Foundation item： Scientific and Technological Key Project of Henan（202102310030，212102110285）; Henan Co-lleges and Universities Key Science and Research Project（21B210010）;Young Teachers Project of Xinyang Agriculture and Forestry University（2019LG004）

0 引言

【研究意義】茅苍术（Atractylodes lancea（Thunb.）DC.）是菊科多年生草本植物，其根茎含有挥发油、苍术酮、苍术素、苍术醇等有效成分，具有祛湿健脾、祛风散寒的功效（国家药典委员会，2015）。由于长期单一的人工种植，导致土壤环境恶化，使得茅苍术根茎品质变差、产量较低（张燕等，2015）。林药复合种植能充分发挥种间互利作用，促进林下药用植物的生长，具有明显的保质增产优势（郭兰萍等，2018;郭秀芝等，2020）。因此，茅苍术林下种植是提升药材产量和品质，缓解粮药争地矛盾的重要途径之一。【前人研究进展】诸多研究表明，林药复合种植能增加地上凋落物数量，增加土壤微生物碳源，提高土壤酶活性，促进土壤养分循环，使得土壤速效养分均有不同程度的增加（卢玉鹏等，2017a，2017b;李晨晨等，2018），继而促进药用植物生长，提升其品质（张建海等，2013;杭烨等，2018;覃潇敏等，2019）。渠心静等（2018）通过盆栽试验研究发现，油松林下种植杭菊可提高土壤硝态氮和铵态氮含量，促进菊花生长，显著提高菊花产量。也有学者研究认为林药复合种植的种间优势受林药种类的影响，如太白杨-蒲公英和太白杨-薄荷复合种植显著降低土壤酶活性（卢玉鹏等，2017a）;杜仲和红桦林下种植绞股蓝、鱼腥草均延长了林木落叶物分解周转期和半衰期，影响氮磷钾营养元素的释放（卢玉鹏等，2017b）;板栗林下种植天麻降低土壤有效氮磷钾含量（向珊珊等，2018）。药材的产量和品质与土壤营养元素供给情况密切相关，因此，药用植物品质对不同林药种植模式的响应也存在差异。杨雁等（2019）研究表明，核桃林下种植滇龙胆可提高滇龙胆的有效成分含量，而杉木林下种植滇龙胆则抑制滇龙胆根系的生长，显著降低滇龙胆根茎中的龙胆苦苷和马钱苷酸含量。可见，药用植物品质和土壤养分情况受搭配的林木种类的影响，研究结果存在明显差异。【本研究切入点】目前，关于茅苍术栽培的研究多集中在施肥措施（陆奇杰等，2017）和环境胁迫（蒋待泉等，2019;王马勃等，2019;夏蕴等，2020）等方面，而针对茅苍术不同林下种植模式对土壤理化性质及根茎产量和品质的研究鲜有报道。【拟解决的关键问题】大别山区是茅苍术的重要产地（叶丛进等，2005），周边丘陵地区种植较多的罗汉松（Podocarpus macrophyllus）和栀子（Gardenia jasminoides）人工林。以茅苍术单作为对照，探讨茅苍术与栀子和茅苍术与罗汉松间作种植模式对土壤养分含量、根茎产量及有效成分的影响，以期筛选适宜于茅苍术生长的林药种植模式，为茅苍术林下优质高产栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1. 1 试验地概况

试验于2017年10月—2019年12月在河南省信阳市光山县南向店乡五岳村（东经114°38′49″、北纬31°53′12″，海拔110 m）进行。该地区属亚热带温湿季风气候，年均气温15.1 ℃，年均降水量1100 mm。

1. 2 试验林选择

选择栀子和罗汉松作为林药复合种植的试验林，于2014年种植栀子和罗汉松幼苗，2017年11月开始人工种植茅苍术。试验前林木的基本情况见表1。

1. 3 试验设计

以茅苍术单作为对照（CK），设茅苍术||栀子（CZ）和茅苍术||罗汉松（CL）2种林药间作处理。随机区组设计，小区面积60 m2（20 m×3 m），3次重复。

2017年11月25日人工种植起垄，垄长20 m。为避免伤害林木根系，垄宽根据林木行距调整，其中茅苍术||栀子处理垄宽为80 cm，茅苍术||罗汉松处理垄宽为50 cm，茅苍术单作处理垄宽为50 cm。当日选择长势一致、无病虫害的1年生茅苍术幼苗，在垄上按行距25 cm、株距25 cm种植。为保证药材品质，试验期间人工除草，不施肥，不喷农药，不灌溉。

1. 4 样品采集

于2019年12月16日采集植株样品和土壤样品。各小区除去两边及两端的植株后，选取长势一致、无病虫害及机械损伤的能代表试验区群体长势的茅苍术10株，收获后洗净泥土，分为2份。一份于65 ℃烘干至恒重测定根茎生物量;另一份于35 ℃烘干至恒重，粉碎过60目筛，用于测定根茎挥发油和苍术素含量。同时，各小区按S型布置5个样点，分别采集0～20 cm和20～40 cm土层土壤，相同土层的土壤混匀后作为1个土样，四分法进行留样，风干研磨过筛，用于测定土壤养分。

1. 5 测定指标及方法

1. 5. 1 茅苍术根茎生物量测定 茅苍术根茎生物量用烘干法测得，并计算折干率和含水量。折干率（%）=根茎干重/鲜重×100;含水量（%）=（根茎鲜重-根茎干重）/根茎鲜重×100。

1. 5. 2 茅苍术根茎有效成分含量测定 根茎挥发油含量采用水蒸汽蒸馏法测定。根茎苍术素含量参照《中国药典》2015版（一部）采用高效液相色谱法（HPLC）测定，利用美国Agilent 1260高效液相色谱仪，以十八烷基硅烷键合硅胶为填充剂，以甲醇—水（79∶21）为流动相，检测波长为340 nm，流速为1.0 mL/min。试验采用外标法，苍术素对照品购于安徽亳州恒天贸易有限公司。

1. 5. 3 土壤养分含量测定 土壤养分含量测定参照鲍士旦（2000）的方法。土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量分别采用重铬酸钾氧化法、扩散法、钼锑抗比色法和火焰光度计法测定。

1. 6 统计分析

采用Excel 2016整理试验数据和制图，用SPSS 23.0进行单因素方差分析（LSD检验）和相关分析（Pearson）。

2 结果与分析

2. 1 茅苍术林下种植模式对土壤养分含量的影响

2. 1. 1 土壤有机质含量 由图1可知，CZ和CL处理的土壤有机质含量均显著低于CK（P<0.05，下同），其中CL处理0～20 cm和20～40 cm土层土壤有机质含量较CK显著降低34.50%和17.82%，CZ处理较CK显著降低3.60%和12.23%。

2. 1. 2 土壤速效养分含量 由表2可知，林药种植模式对土壤速效养分有显著影响。在0～20 cm土层，CZ处理的碱解氮和速效钾含量最高，与CK和CL处理相比，CZ处理碱解氮含量显著提高11.52%和46.02%，速效钾含量显著提高357.92%和45.31%。在20～40 cm土层，处理间速效养分含量变化趋势与0～20 cm土层相似，CZ处理碱解氮和速效钾含量显著高于CK和CL处理，土壤有效磷含量表现为CK>CZ>CL，CZ和CL处理有效磷含量分别较CK显著降低14.35%和10.05%。

2. 2 不同林下种植模式对茅苍术单株根茎产量的影响

由表3可知，不同种植模式茅苍术单株根茎干重表现为CL>CZ>CK，CL和CZ處理单株根茎干重分别较CK显著提高205.17%和41.75%，相对于CZ处理，CL处理单株根茎干重显著提高115.29%。各处理间根茎折干率无显著差异（P>0.05，下同）。

2. 3 不同林下种植模式对茅苍术根茎挥发油和苍术素含量的影响

由图2可知，CZ处理的根茎挥发油含量和苍术素含量显著低于CK，分别较CK降低34.71%和13.39%，而CL处理的根茎挥发油和苍术素含量显著高于CK和CZ处理，其根茎挥发油含量分别较CK和CZ处理提高110.13%和221.83%，苍术素含量分别提高15.79%和33.69%。

2. 4 不同林下种植模式土壤养分与茅苍术根茎特征的关系

由表4可知，在0～20 cm土层，土壤有机质和碱解氮含量均与茅苍术单株根茎干重、苍术素含量呈极显著负相关（P<0.01，下同）;有效磷含量与单株根茎干重呈显著负相关。在20～40 cm土层，碱解氮含量与单株根茎干重呈极显著负相关，有效磷含量与挥发油含量呈极显著负相关，有效磷含量与苍术素含量呈显著负相关。其他指标间的相关性未达显著水平。

3 讨论

3. 1 茅苍术林下种植模式对土壤养分含量的影响

诸多研究表明，林药复合种植可改善土壤水分状况，增加土壤有机质含量，增强土壤酶活性，促进土壤养分转化（卢玉鹏等，2017a，2017b;李晨晨等，2018;刘跃钧等，2019）。但由于药用植物种类不同、生长特性及营养需求差异较大，林药复合种植也会出现林木与药用植物争夺水肥的现象（杨雁等，2019）。选择适宜的林木种类是充分发挥林药复合种植种间优势的基础。孙海等（2018）研究不同林木凋落物对人参土壤理化性质影响时发现，添加色木槭、赤松、紫椴凋落物可提高人参土壤的全氮和速效氮磷含量，但显著降低了土壤速效钾含量。向珊珊等（2018）研究表明，板栗—苍术复合种植可提高土壤有机质、有效氮和有效钾含量。本研究结果显示，3种林下种植模式的土壤养分含量差异显著，茅苍术单作0～20 cm和20～40 cm土层的土壤有机质含量均显著高于茅苍术||罗汉松和茅苍术||栀子处理，且在0～20 cm土层差异更突出，这可能与凋落物的数量有关。森林生态系统中凋落物是土壤养分的主要来源，其输入数量可改变土壤肥力状况（Craswell and Lefroy，2001）。罗汉松和栀子属于常绿植物，茅苍术为多年生草本植物，相对于林药复合种植，茅苍术单作处理每年秋冬季节枯茎老叶集中凋落，为土壤有机质形成提供大量的外源物质（Lin et al.，2012），随着凋落物分解，氮磷钾等矿质元素不断释放进入土壤，进而使得其土壤有机质和有效磷含量高于茅苍术||栀子和茅苍术||罗汉松处理。但茅苍术||栀子处理的碱解氮和速效钾含量显著高于其他处理，其原因可能与地上植物种类及数量不同有关。本研究中，相对于茅苍术单作，茅苍术||栀子处理地上单位面积植被群体数量较小，对土壤养分吸收量也相应降低;相对于茅苍术||罗汉松处理，栀子株高及根茎生物量低于罗汉松，长势较弱，从土壤中吸收的养分较少，进而使茅苍术||栀子处理的土壤养分含量较高，但其具体原因还有待进一步研究。

3. 2 不同林下种植模式对茅苍术根茎产量和有效成分的影响

林药复合种植可调节林下小气候，改善土壤结构，增加土壤养分有效性，提高药材产量与品质。张建海等（2013）研究显示，菊花与山银花复合种植显著提高了山银花的产量及绿原酸、木犀草苷等活性成分含量。张文静等（2018）研究指出，桔梗与辣椒间作可显著减少桔梗的侧根数，增加主根鲜重。但植物间的相互作用包括种间竞争和种间促进，当种间竞争作用大于种间促进作用时则表现为抑制作用（刘广才等，2005;郭秀芝等，2020）。雷丽等（2018）研究丹参与不同植物配合种植时发现，丹参与决明、玉米复合种植可抑制丹参生长，影响产量形成;与紫苏复种虽然促进丹参增产，但显著降低了丹参根中的丹酚酸B含量;而与辣椒复合种植则可显著提高丹参的产量和品质。本研究结果显示，与茅苍术单作相比，茅苍术||栀子处理不利于根茎增产及挥发油和苍术素的积累，而茅苍术||罗汉松处理既可显著提高茅苍术根茎产量，还能提高根茎中的挥发油和苍术素含量，这可能与不同复合模式的光照、水分、养分等资源竞争有关。其中，土壤养分作为植物生长营养物质的主要来源，直接影响药用植物的生长和有效成分的积累。相关分析结果显示，茅苍术单株根茎产量与0～20 cm土层有机质、碱解氮和有效磷含量呈显著或极显著负相关，与20～40 cm土层碱解氮含量呈极显著负相关。根茎中苍术素含量与0～20 cm土层有机质和碱解氮含量呈极显著负相关，与20～40 cm土层有效磷含量呈显著负相关，表明茅苍术根茎产量和苍术素含量的增加与土壤养分水平密切相关。该结果与郭兰萍等（2018）的研究结果类似，药用植物品质的形成具有逆境效应，生长期间适度的营养胁迫有助于植物体内次生代谢产物的积累（蒋待泉等，2019）。可见，茅苍术与罗汉松复合种植对茅苍术增产优质具有明显的促进作用，是一种较适宜的林药种植模式。但不同种植模式的土壤根系分泌物、微生物群落等存在差异（牛四坤，2020），且树木冠层结构不同导致处理间郁闭度不同，地上光热资源存在明显差异（王若伦等，2021）。因此，复合种植模式影响茅苍术根茎品质的机理仍需深入研究。

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（责任编辑 王 晖）

收稿日期：2021-03-23

基金项目：河南省科技攻关项目（202102310030，212102110285）;河南省高等学校重点科研项目（21B210010）;信阳农林学院青年教师科研基金资助（2019LG004）

通讯作者：刘红云（1980-），https：//orcid.org/0000-0001-8824-8964，博士，主要从事药用植物资源开发与利用研究工作，E-mail：liuhongyun1980@163.com

第一作者：张莉（1987-），https：//orcid.org/0000-0002-0377-789X，博士，主要从事药用植物生理生态与土壤培肥研究工作，E-mail：dazhang0376@163.com