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針對不同中藥材的使用部位,其對環境需求與栽培年限亦不同,一些根部類藥材如地黃、太子參、丹參等都不宜連作(Lin et al., 2011; Lin et al., 2015; Liu et al., 2016; Wu et al., 2016)。據統計,在中國約有70%的塊根類藥用植物有不同程度的連作障礙問題,進而影響作物產量與品質,通常在同一區塊土地收穫後,需要間隔數年才可再度種植同種作物,此嚴重影響中藥材資源的可持續利用性,並限制中藥產業的進一步發展(Zhang and Lin, 2009)。過去研究顯示,連作栽培所引發的問題主要有三個,如土壤肥力下降、由土壤引起的病蟲害以及植物根系所分泌的自毒性物質(Lin et al., 2011)。近年來有研究認為,連作障礙是由植物根系所釋放物質進入土壤中,改變土壤物理與化學性質,促成根圈(rhizosphere)土壤微生物群落多樣化發展,影響營養循環和能量流動,最後影響植物生育與產量(Lin et al., 2015; Wu et al., 2011; Wu et al., 2013)。此種根圈微生態結構失衡問題,在地黃連作中亦有發現,連作栽培導致葉綠素含量減少,光合作用能力和根系活力下降,其相關的蛋白質合成下降,導致塊根無法正常膨大使產量減少、主要藥用成分梓醇(catalpol)含量變少以及土壤病害嚴重等,讓作物生長陷入惡性循環之困境,對外界環境如乾旱、高溫、病蟲害等防禦能力下降,直接或間接影響其產量與品質(Lin et al., 2011; Zhang et al., 2009)。另外,太子參連作栽培,根部分泌酚類物質導致根圈土壤微生物群落改變及結構失衡,增加對土壤病原菌的易感性,使太子參再度種植的發病率增加(Wu et al., 2016);而太子參與水稻或大豆輪作,能促進土壤中重要酶的活性,以及使有益微生物群落增加,提高其產量及多醣類(polysaccharide)與皂苷(saponin) 等主要藥用成分含量(Lin et al., 2015)。
丹參為多年生草本植物,但在台灣氣候環境溫暖濕潤,栽培丹參宜秋作種植一年即可收穫,其產量與品質皆高於二年生(張,2013),而研究結果顯示,在同一塊田區栽培丹參連作3年,其根部產量與有效成分皆比輪作栽培方式者為低。有研究指出,持續的連作會導致土壤養分失衡、自身毒素的產生,甚或使土壤微生物群落結構產生變化,而植物所釋放的物質進入土壤中會改變土壤的物理與化學性質,促成根際(rhizosphere) 土壤微生物群落多樣化的發展,結果改變後的微生物群落會影響營養循環和能量流動,因此影響植物生長和產量。而作物輪作則是一種常見且有用的農業生產方式,用來克服連作所產生的相關問題,避免因連作引發病蟲害與土壤養分失衡之問題,影響作物的生長與產量,因此未來應建構根部類藥材的輪作體系,以增進土地利用的親和性,降低病蟲害防治的生產成本,並可提高產量與品質,以確保所生產的中藥材具有其藥用價值。
參考文獻
1. 張同吳2013不同生育期及收穫期對丹參產量與有效成分含量之影響 行政院農業委員會花蓮區農業改良場研究彙報31:43-51。
2. Lin S., J. J. Huangpu, T. Chen, L. K. Wu, Z. Y. Zhang and W. X. Lin. 2015. Analysis of soil microbial community structure and enzyme activities associated with negative effects of Pseudostellaria heterophylla consecutive monoculture on yield. Pak. J. Bot. 47(2):761-769.
3. Lin W., C. Fang, L. Wu, G. Li, Z. Zhang. 2011. Proteomic approach for molecular physiological mechanism on consecutive monoculture problems of Rehmannia glutinosa. J. Integr. Omics. 1:287-296.
4. Liu H. Y., P. Wan, M. Niu, Q. Liu, Y. Q. Zhang and Z. Y. Zhang. 2016. Autotoxins screening from aqueous extracts on Salvia miltiorrhiza Bge. based on spectrum-effect relationship between HPLC fingerprints and autotoxicity. Pak. J. Bot. 48(4): 1467-1471.
5. Wu H., L. Wu, J. Wang, Q. Zhu, S. Lin, J. Xu, C. Zheng, J. Chen, X. Qin, C. Fang, Z. Zhang, S. Azeem and W. Lin. Front Microbiol. 2016. Mixed phenolic acids mediated proliferation of pathogens Talaromyces helicus and Kosakonia sacchari in continuously monocultured Radix pseudostellariae rhizosphere soil. Front. Microbiol. 7: 335.
6. Zhang Z. Y. and W. X. Lin. 2009. Continuous cropping obstacle and allelopathic autotoxicity of medicinal plants. Chin. J. Eco. Agric. 17: 189-196.
丹參為多年生草本植物,但在台灣氣候環境溫暖濕潤,栽培丹參宜秋作種植一年即可收穫,其產量與品質皆高於二年生(張,2013),而研究結果顯示,在同一塊田區栽培丹參連作3年,其根部產量與有效成分皆比輪作栽培方式者為低。有研究指出,持續的連作會導致土壤養分失衡、自身毒素的產生,甚或使土壤微生物群落結構產生變化,而植物所釋放的物質進入土壤中會改變土壤的物理與化學性質,促成根際(rhizosphere) 土壤微生物群落多樣化的發展,結果改變後的微生物群落會影響營養循環和能量流動,因此影響植物生長和產量。而作物輪作則是一種常見且有用的農業生產方式,用來克服連作所產生的相關問題,避免因連作引發病蟲害與土壤養分失衡之問題,影響作物的生長與產量,因此未來應建構根部類藥材的輪作體系,以增進土地利用的親和性,降低病蟲害防治的生產成本,並可提高產量與品質,以確保所生產的中藥材具有其藥用價值。
參考文獻
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4. Liu H. Y., P. Wan, M. Niu, Q. Liu, Y. Q. Zhang and Z. Y. Zhang. 2016. Autotoxins screening from aqueous extracts on Salvia miltiorrhiza Bge. based on spectrum-effect relationship between HPLC fingerprints and autotoxicity. Pak. J. Bot. 48(4): 1467-1471.
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6. Zhang Z. Y. and W. X. Lin. 2009. Continuous cropping obstacle and allelopathic autotoxicity of medicinal plants. Chin. J. Eco. Agric. 17: 189-196.
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