不同作物土壤水浸提液对远志的化感效应

摘要 ［目的］建立远志合理的耕作制度，筛选远志最佳的轮作作物。［方法］选取8种远志产地常种作物，研究不同作物土壤水浸提液对远志种子萌发及幼苗生长的影响。［结果］不同作物土壤水浸提液对远志种子萌发均有抑制作用，浸提液浓度越大，抑制作用越强，平均总抑制率从小到大依次是大豆、谷子、玉米、小麦、高粱、蓖麻、油葵、芝麻。不同作物土壤水浸提液对远志幼苗的生长大部分出现了促进作用，各处理浓度间相比表现为随着浓度的增大幼苗及根生长逐渐受到抑制。各处理远志幼苗和根的生长整体呈负相关；蓖麻、芝麻处理，远志苗高、根短；大豆、玉米和谷子处理，远志根长、苗低、生长差。大豆、玉米、小麦、高粱和谷子处理的根长和根重高于CK。远志幼苗POD活性除芝麻和蓖麻外均随着浓度的增大而增强，MDA含量整体呈现随着浓度的增大而增加的趋势，SOD活性则随着浸提液浓度的增大先增加后降低。［结论］综合生长指标和生理指标，大豆、玉米、小麦和谷子是比较适合远志的轮作作物。

关键词 远志；化感作用；连作障碍；土壤水浸提液

中图分类号 S 567.23+9  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2024）12-0164-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.12.035

Allelopathic Effects of Soil Water Extracts from Different Crops on Polygala tenuifolia

WU Chang-juan1，WANG Jing2，ZHANG Qiang1 et al

（1.Industrial Crop Institute，Shanxi Agricultural University，Fenyang，Shanxi 032200;2.Liaoning Agricultural Economics School，Jinzhou，Liaoning 121000）

Abstract ［Objective］To establish a reasonable farming system and find suitable rotation crops for Polygala tenuifolia.［Method］This study selected eight common crops to study the effects of soil water extracts of different crops on seed germination and seedling growth of Polygala tenuifolia.［Result］The soil water extracts of different crops had inhibitory effects on the germination of Polygala tenuifolia seeds.The higher the concentration of the extract，the stronger the inhibitory effect.The average total inhibition rate from small to large was soybean，millet，corn，wheat，sorghum，castor，oil sunflower and sesame.The soil water extracts of different crops had a promoting effect on the growth of Polygala tenuifolia seedlings.The growth of seedlings and roots was gradually inhibited as the concentration increased compared to other treatments.The overall growth of seedlings and roots of Polygala tenuifolia in each treatment showed a negative correlation;castor，sesame treatment，Polygala tenuifolia had tall seedlings and short roots;soybeans，corn and millet treatment，Polygala tenuifolia had long roots，low seedlings and poor growth.The root length and root weight of soybean，corn，wheat，sorghum and millet treatments were higher than those of CK.The POD activity of Polygala tenuifolia seedlings，except for sesame and castor，increased with the increase of concentration.The overall MDA content showed an increasing trend with the increase of concentration，while the SOD activity first increased and then decreased with the increase of extract concentration.［Conclusion］Based on the comprehensive growth index and physiological index，soybean，corn，wheat and millet are more suitable rotation crops for Polygala tenuifolia.

Key words Polygala tenuifolia;Allelopathy;Continuous cropping obstacle;Soil water extract

基金项目 吕梁市重点研发项目（2022NYGG24）；山西农业大学生物育种工程项目（YZGC056）。

作者简介 吴昌娟（1986—），女，山西太谷人，助理研究员，硕士，从事中药材栽培育种研究。*通信作者，研究员，硕士生导师，从事中药材栽培育种研究。

收稿日期 2023-08-27

远志（Polygala tenuifolia Willd.）是常见的大宗药材，具有安神益智、祛痰、消肿的作用，是我国重要的传统出口药材，也是国家重点保护的三级野生品种。山西是远志的道地产区，远志产量占全国的70%，远志加工量占全国的90%。1997年，远志在山西晋南地区开始人工栽培，并实现了规模化生产。但近年来由于连续种植，远志出现了减产、发芽率降低、木芯变粗、根皮变薄、根腐病增加等连作障碍现象。药农多以轮作方式解决此问题，对轮作作物的选择以经验为主，较为盲目。

近年来国内外对中药材轮作作物的选择有很多报道。尹国丽等［1］研究发现苜蓿轮作玉米、小麦后的土壤浸提液显著促进了苜蓿种子的萌发、幼苗胚根和胚芽的生长，且轮作玉米、小麦的土壤浸提液浓度越大，促进作用越强。金彦博等［2］研究表明小麦根际土壤水浸液对当归种子萌发和幼苗生长具有潜在的促进效应，抗氧化酶和细胞膜稳态均表现出较强的抗逆水平，一定程度上提高了当归幼苗的抗逆性和适应性。雷瑞祥等［3］探究地黄、半夏和菘蓝3 种药用植物根际土壤水浸液对于远志种子萌发和幼苗生长的化感作用，筛选出地黄适合与远志进行轮作。关于运志的研究集中在资源、生长动态、养分吸收、成分检测等方面［4-10］，适合与远志轮作的作物还鲜见报道。

药用植物连作障碍与其产生的化感物质密切相关，药用植物化感作用是其发生连作障碍的重要因素之一［11］。化感物质可通过根系分泌、根茬腐解、茎叶淋洗等途径向环境中释放［12］。该试验从远志连作障碍的根源出发，选取远志产区常种的作物，研究其根际土壤水浸提液对远志种子萌发及幼苗生长的影响，旨在了解不同种植模式下其土壤对远志的化感效应，为远志倒茬种植挑选合适的作物、解决远志连作障碍提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 样品的采集与处理

于2021年各作物收获期在山西农业大学经济作物研究所试验田分别采集大豆、玉米、小麦、高粱、谷子、芝麻、油葵、蓖麻8种作物连作根际土壤。土壤样品采集时，将作物拔起去除大块土壤留下根际少量土壤，然后抖落收集根际土，按“ S“ 型选取5点。每个作物选10个采样区。采集后混合，将土壤置阴凉处自然风干保存备用。

1.2 浸提液制备

土水比按1∶10混合，于20 ℃条件下振荡48 h后过滤得浸提原液，将原液稀释2、5、10倍，共4个浓度，放入4 ℃冰箱备用。

1.3 试验方法

将培养皿高温杀菌后铺2层滤纸，加入8 mL制备好的浸提液，均匀放置50粒饱满的远志种子，放于25 ℃的光照培养箱中，每12 h记录一次发芽情况，10 d后测量根长、根粗、根鲜重、幼苗鲜重、幼苗长、幼苗粗。

过氧化物酶（POD）活性采用愈创木酚比色法测定，超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氮蓝四唑光化还原抑制法测定，丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸（TBA）显色法测定［13］。

1.4 数据处理与分析 各项指标的计算方法如下：

发芽率＝发芽种子总数／供试种子总数×100%

发芽势＝前5 d发芽种子总数／供试种子总数×100%

发芽指数＝（Gt/Dt）

式中：Gt为第t天的种子发芽数;Dt为相应的发芽天数［14］。

采用发芽速率指数（I）来定量评价自毒物质，计算公式为I=2（5X1+4X2+3X3+2X4+1X5），式中，X是指每隔24 h 发芽的种子数，X1是24 h记录的发芽数，X2是48 h记录的发芽数，以此类推。

用抑制率（inhibitory rate，IR）来表示各作物土壤浸提液对远志的化感效应，公式为IR＝（对照值－处理值）/对照值×100%。当IR>0表示对远志生长具有抑制作用，当IR<0表示对远志生长具有促进作用。

综合化感效应（comprehensive allelopathic effects，CE）表示各作物土壤浸提液对远志各个测试指标IR的算术平均值，公式为

CE＝（IR发芽势＋IR发芽率＋IR发芽指数＋IR发芽速率指数+IR苗高＋IR根长＋IR苗重+IR根重+IR根粗+IR茎粗）/10。

采用Excel 2013对试验数据进行汇总整理，利用DPS V 9.5和SPSS 23进行方差分析，多重比较采用SSR法。

2 结果与分析

2.1 不同作物土壤水浸提液对远志种子萌发的影响

由表1可知，不同作物土壤水浸提液对远志种子萌发均有不同程度的抑制作用，且浓度越大，抑制作用越强。大豆根际土壤水浸提液处理远志种子发芽率和发芽指数CK与0.10、0.05 g/mL浓度处理差异显著，与0.01、0.02 g/mL浓度处理差异不显著；发芽势CK与各浓度处理均达到显著水平；发芽速率指数与低浓度0.01 g/mL差异不显著，与其余浓度差异显著。玉米根际土壤水浸提液处理远志种子发芽率、发芽势、发芽指数和发芽速率指数CK与0.10、0.05 g/mL浓度处理差异显著，与0.01、0.02 g/mL浓度处理差异不显著。小麦根际土壤水浸提液处理远志种子发芽率、发芽势和发芽指数CK与各浓度处理差异均不显著，发芽速率指数CK仅与高浓度0.10 g/mL 处理差异显著。高粱根际土壤水浸提液处理远志种子发芽率、发芽势、发芽指数和发芽速率指数CK仅与高浓度0.10 g/mL处理差异显著。谷子根际土壤水浸提液处理远志种子发芽势CK与0.10、0.05 g/mL浓度处理差异显著，其他指标CK与各浓度处理间差异均不显著。芝麻根际土壤水浸提液处理远志种子发芽势CK与各浓度处理差异均显著，发芽率CK与高浓度（0.10和0.05 g/mL）处理差异显著；发芽指数和发芽速率指数CK与低浓度0.01 g/mL处理差异不显著，与其余浓度差异显著。油葵根际土壤水浸提液处理远志种子发芽率和发芽势CK仅与高浓度0.10 g/mL处理差异显著；发芽指数和发芽速率指数CK与各浓度处理间差异显著。蓖麻根际土壤水浸提液处理远志种子发芽率、发芽势、发芽指数和发芽速率指数CK与各浓度处理差异均达到显著水平。