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白及(Bletilla striata)为兰科白及属多年生宿根草本植物,以块茎供药用,能收敛止血,消肿生肌[1],可治疗烧烫伤、手足皲裂[2]。近年来环境破坏严重,野生白及被过度采挖,造成白及资源日益枯竭,现已被列入《濒危动植物种国际贸易公约》[3]。而现代化工业制药对白及原料药材的需求量大,市场供需矛盾日趋突出[4]。可见,加大对野生白及生境的保护和利用,把白及由野生驯化为家种,对满足当代人们医病用药的需要,以及保护药用植物资源免于灭绝,均具有深远意义[5]。
盐亭的野生白及喜温暖、阴凉及空气湿度大的环境,不适应群居,常零星生长于林下阴湿处,或者常绿阔叶林、灌木林下。土壤是植物生境中重要的因子,其中的土壤酶是土壤微生物和植物有效吸收利用养分的关键因素,也是土壤功能多样性最有效的指示剂[6]。尤其是对于以块根鳞茎入药的白及,土壤的理化性质和土壤酶活性对其生长繁殖的影响更大[7]。反之,白及根部淋出物所含有的次生代谢物也会对土壤生物和酶活性产生影响[8]。有研究表明,贵州野生白及土壤中脲酶、过氧化氢酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶活性与土壤物理性质之间的相关性不显著[9],但土壤脲酶与过氧化氢酶活性对温度十分敏感[10],说明土壤理化性质与土壤酶活性是白及根部生长的重要生境因素。
野生白及在四川省盐亭县有较多的自然分布,但由于人们对野生资源的认识不够,加之种植、采收技术的匮乏,使盐亭的白及生产仍处于未规模化开发的初级阶段,了解白及的生境条件和栽培技术是野生白及引种驯化中亟待解决的问题。因此我们选取四川盐亭野生白及的生境土壤,测定土壤的理化性质,分析其生境土壤特征,并对比其根系土壤酶活性,综合探究白及根系土壤酶的活性状况以及对其生长的影响,旨在为提高人工栽培高质量白及的技术提供依据。
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实验测得,野生白及土壤的pH值为7.198±0.077(表1),经t检验与对照组有显著差异(表2),为偏碱性。野生白及土壤的容重为1.530±0.013 g/cm3,含水量18.000±1.488%,土样容重较高,土体紧实,孔径小,透气透水性能不良,保肥保水能力较差,是属于含矿物质多而结构差的未熟化的生土。这可能是采样点的林地属于较茂密的柏树林地,从而使白及土样容重偏高。
pH 容重
Bulk density (g/cm3)含水量
Water content (%)对照(CK) 6.634±0.178 1.467±0.017 15.960±3.261 白及土壤(BS) 7.198±0.077 1.530±0.013 18.000±1.488 Table 1. pH value, bulk density and water content of wild Bletilla striata habitat soil
方差齐性检验
Levene's Test for Equality of VariancesT测验 Sig.(2-tailed)
Sig.(2-tailed)of t-testF Sig. 总体方差无显著差异
Equal variances assumed总体方差有显著差异
Equal variances not assumedpH值 pH value 1.620 0.239 0.000 0.001 容重bulk density 0.408 0.541 0.000 0.000 含水量water content 3.821 0.086 0.239 0.253 全氮total nitrogen 0.281 0.610 0.064 0.065 全磷total phosphorus 0.074 0.793 0.021 0.021 水解氮hydrolytic nitrogen 2.746 0.136 0.214 0.225 速效磷
rapidly available phosphorus6.031 0.040 0.001 0.003 酸性磷酸酶
acid phosphatase activity26.282 0.001 0.001 0.004 碱性磷酸酶
alkaline phosphatase activity7.789 0.024 0.000 0.000 中性磷酸酶
neutral phosphatase activity39.749 0.000 0.008 0.02 过氧化氢酶活性
catalase activity2.207 0.176 0.000 0.000 脲酶urease activity 6.289 0.036 0.002 0.007 转化酶活性
invertase activity0.175 0.687 0.003 0.003 Table 2. T test of soil physical and chemical indexes and soil enzyme activities of wild Bletilla striata
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土壤中95%以上的氮都与有机质结合,能反映土壤诸多性质,是土壤肥效的重要方面。经测定和t检验分析,野生白及土壤的全氮含量为0.9856±0.047 g/kg(图1),低于对照组,但与对照组差异不显著(表2)。从土壤肥力等级来看,土壤全氮含量在0.9 g/kg—1.3 g/kg的土壤为中等含量的土壤,故野生白及土壤全氮含量为中等。
土壤中水解氮含量小于100 mg/kg即为缺乏水解氮的土壤。水解氮易于矿化,占氮源的比例大,是缓效氮源,对野生物种意义较大。野生白及土壤的水解氮含量为60.87±1.85 mg/kg(图2),低于对照,且与对照组有显著差异(表2)。结合全氮含量来看,发现野生白及土壤氮含量较为缺乏。
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土壤全磷含量是一个潜在的肥力指标,而速效磷是土壤中可以直接利用的磷肥,其含量的高低直接表明土壤供应磷素的能力。野生白及土壤的全磷含量为0.798±0.053 g/kg(图1),低于对照组,且与对照组土壤全磷含量存在显著差异(表2),其全磷含量属于中等。土壤速效磷含量为18.4±1.4 mg/kg(图2),低于对照组,且与对照组也存在显著差异(表2)。说明野生白及土壤磷含量也较为缺乏。
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磷酸酶主要来源于植物根系和土壤微生物的分泌,是一类催化土壤有机磷化合物矿化的酶,其活性高低直接影响土壤中有机磷的分解转化及其生物有效性。从酸性磷酸酶、中性磷酸酶和碱性磷酸酶的活性来看,盐亭野生白及根系土壤磷酸酶在0.426—0.473 mg/g之间,都远高于对照组(图3),且均与对照组呈极显著差异(表2)。说明野生白及土壤中的磷酸酶活性较高,能够促进土壤有机磷分解转化发挥其生物有效性。
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过氧化氢酶作为土壤中的氧化还原酶类,其活性可以表征土壤腐殖质化强度大小和有机质转化速度,过氧化物酶在有机质氧化和腐殖质形成过程中起着重要作用。盐亭野生白及根系土壤过氧化氢酶活性高于对照组(图4),且与对照组有极显著差异(表2)。
土壤脲酶是土壤氮循环过程中重要的土壤酶。脲酶对土壤有机氮水解转化起着重要作用,主要分解有机氮转化过程中形成的尿素,使其转化成矿物态的NH3,而矿物态NH3则是植物氮素营养的直接来源。野生白及根系土壤酶活性显著高于对照组(图4,表2),说明分解尿素的能力较强,能够较好地将有机氮转化为氮素营养。
转化酶广泛存在于土壤中,主要来源于植物的根系和土壤微生物,是表征土壤微生物活性的重要的土壤酶。转化酶能裂解蔗糖分子,使蔗糖水解成葡萄糖和果糖。盐亭野生白及根系土壤转化酶活性也显著高于对照组(图4,表2),说明土壤中能被植物和微生物利用的易溶性营养物质较多。
Study on Soil Physical and Chemical Properties and Soil Enzyme Activities of Wild Bletilla striata Habitat in Yanting, Sichuan
doi: 10.12172/202211090004
- Received Date: 2022-11-09
- Available Online: 2023-04-06
- Publish Date: 2023-10-25
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Key words:
- Wild Bletilla striata /
- Habitat /
- Soil enzyme activity /
- Cultivation
Abstract: In order to explore the soil properties of wild Bletilla striata habitat under forest, the soil of wild Bletilla striata habitat under forest was collected in Yanting hilly lands of Sichuan province, and the soil physical and chemical properties and soil enzyme activities were measured and compared with those of non-Bletilla striata habitat nearby. The results showed that the pH value of the soil in wild Bletilla striata habitat was 7.198±0.034, and the soil bulk density was 1.53±0.015 g/cm3, total nitrogen content was 0.9856±0.047 g/kg, the phosphorus content was 0.798±0.053 g/kg, the content of available phosphorus was 18.4±1.4 mg/kg, the content of hydrolysable nitrogen was 60.87±1.85 mg/kg. However, the activities of phosphatase, urease, catalase and invertase in the soil of wild Bletilla striata habitat were significantly higher than those of the control, and its roots had better ability to utilize and transform soil organic matter.