全 文 ：作物杂志 Crops 2015(1) :72 － 77 DOI:10． 16035 / j． issn． 1001 － 7283． 2015． 01． 015
耕作模式对白花丹参连作土壤理化
性质及酶活性的影响
刘 伟1 章云云1 魏莹莹1 周 洁1 Dan Staerk1
王 晓1 刘建华1 李奉胜2
(1 山东省分析测试中心 /山东省科学院中药过程控制研究中心，250014，山东济南;2 莱芜紫光生态园有限公司，271100，山东莱芜)
摘 要 借鉴农业中地膜垄式栽培模式，研究耕作模式变化对白花丹参适宜种植区连作土壤环境的影响。利用
土壤多参数测定仪对土壤各理化性质进行测定。结果:地膜垄式栽培相对于传统栽培，更能保持土壤温度稳定，
耕作模式改变后土壤 pH值由 6. 85 上升为 6. 95，但有机质含量由 0. 69%下降为 0. 63%;不同土层深度土壤中铵
态氮、速效钾、速效磷的含量有明显差别，其中 0 ～ 10cm土壤中的含量相对较高;新的栽培模式下土壤中的磷酸
酶活性低于传统栽培，整个生育期的平均值降低 3. 8%，蔗糖酶变化不明显。地膜垄式栽培有利于保持土壤温
度的稳定，提高土壤 pH值、磷酸酶和蔗糖酶的活性，促进白花丹参生长，一定程度上削减了连作障碍的产生。
关键词 地膜覆盖;白花丹参;连作障碍;土壤;酶活性
白花丹参(Salvia miltiorrhiza Bge. F. alba. )为唇
形科鼠尾草属丹参(Salvia miltiorrhiza Bge. )的变
型［1］，主要分布在山东省内，野生种白花丹参主要
分布在山东泰沂山脉，为山东道地药材［2］。研究表
明，白花丹参具有祛瘀止痛、活血通经、清心除烦的
功效，是治疗高血压、心脑血管疾病的理想药物，其
在治疗血栓闭塞性脉管炎方面有独特疗效［3 － 4］。山
东省产白花丹参中丹参酮ⅡA、丹参酮Ⅰ、次甲丹参
醌的含量均高于紫花丹参，总丹参酮的体外抗菌试
验也优于紫花丹参［5］。近几年，山东白花丹参的种
植面积逐渐扩大，人工栽培主要分布在莱芜苗山、济
南章丘及附近山区，随着丹参种植面积的增加和品
种单一等问题的出现，连作障碍逐渐成为丹参生产
上存在的重大技术难题。因此，寻求消减修复手段
克服连作障碍是提高丹参质量和产量的关键。本试
验利用地膜垄式栽培技术改善丹参的耕作模式，通
过对丹参连作土壤基本理化性质的分析揭示新栽培
条件下的土壤环境变化，为丹参的可持续性栽培和
大量生产提供科学依据。
1 材料及方法
1. 1 试验材料和地点
试验白花丹参采集于山东莱芜苗山镇莱芜紫光
作者简介:刘伟，副研究员，主要从事中药资源及栽培研究
王晓为通信作者，研究员，研究方向为中药资源及天然产
物化学
基金项目:国家自然科学基金(81102749) ;山东省科技发展计划
(2012GSF11901) ;山东省科学院科技发展计划［科基合字
(2011)第 3 号］;山东省海外高层次人才资助专项资金
收稿日期:2014 － 10 － 30，修回日期:2014 － 12 － 10
生态园白花丹参种植基地。试验地点为莱芜紫光生
态园有限公司，基地年平均气温为 25. 6℃，土壤养
分为:平均 pH 值 6. 85，未耕作土壤:铵态氮
13. 33mg /kg，速效钾 107mg /kg，速效磷 26. 33mg /
kg，有机质 0. 23%;连作 2 年土壤:铵态氮 19. 33mg /
kg，速效钾 142. 67mg /kg，速效磷 30mg /kg，有机质
1. 07%。试验地块均为连作 2 年的地块。
1. 2 试验设计
试验设置 2 个处理:处理 1 为地膜垄式栽培，垄
宽为 80cm，高 30cm，垄间沟宽 60cm。种植时每个
垄上种植丹参 2 行，行间距 25 ～ 30cm，株距 15 ～
20cm，定植后浇水，覆土 1 ～ 2cm，待出苗后用黑色聚
乙烯农用薄膜覆盖，将苗上部薄膜剪口，方便幼苗生
长。处理 2 为传统栽培，单垄种植，垄高 20cm，垄顶
部宽 25 ～ 30cm，种植丹参 1 行，株距为 15 ～ 20cm。
每个处理 3 个重复，每个重复种植 3 垄，面积为
30m2，处理之间设保护行，随机分布。
1. 3 土样的采集和处理
试验土样于 2013 年 7 月 － 11 月共采样 5 次，
每个处理随机取 6 个点，用分层取土器分别取根生
长区域 0 ～ 10cm 和 10 ～ 20cm 耕层土样，去除植物
残根等废弃物后，装入无菌保鲜袋，将取回的试验土
样自然风干，研磨后过 20 目筛，放置备用。用
STFW-7 土壤多参数测定仪测定土壤中铵态氮、速效
钾、速效磷、有机质含量和 pH值。
1. 4 丹参样品的采收和处理
采用框图法，即制作 1m2 的绳框，在每个地块
总第 164 期
中按对角线分别 3 点取样，对采收后的丹参指标进
行测量后，放在通风处阴干。
1. 5 温度测定方法
8 月 11 日至 11 月 17 日(收获) ，每天用插入式
地温计测定栽培基地土壤耕作层温度，记录 7∶ 00 和
14∶ 00 的土壤温度。
1. 6 土壤酶活性的测定方法
1. 6. 1 土壤磷酸酶活性测定方法 将土样自然风
干研磨后过 20 目筛。称取 5g 过筛土样置于 50mL
的容量瓶中，加入 1mL 甲苯后加紧瓶塞轻轻摇动
15min。然后再加入 5mL 磷酸苯二钠(6. 75g 溶于
1L水)作为基质，再加入 5mL pH 值 5. 0 的醋酸盐
缓冲液，同时对每一土样都设置用 5mL 水代替基质
的对照，并设置一个无土对照。将样品仔细摇匀后
慢慢放入 37℃ 恒温箱培养 24h。培养完之后用
38℃的热蒸馏水将样品稀释定容至刻度，并保证甲
苯要浮在刻度之上，然后用致密滤纸进行过滤。取
2mL滤液置于 100mL 容量瓶中，再加入 5mL pH 值
9. 0 的硼酸盐缓冲液，最后依次加入 3mL 2. 5%的铁
氰化钾和 3mL 浓度为 0. 5%的 4-氨基安替吡啉溶
液，仔细摇动至混匀，此时溶液会呈粉红色，然后依
次加水定容至刻度。静置 20 ～ 30min 待颜色稳定
后，用分光光度计在波长 570nm 处测定各样品的吸
光度。
以每小时每克土壤中释放出酚的含量来表示土
壤酸性磷酸酶的活性。
磷酸酶活性 = a·V·n·0. 32 /m /24
式中:a为由标准曲线求得的酚浓度(mg /mL) ，
V为显色体积(mL) ，n 为分取倍数，m 为土壤质量
(g) ，0. 32 为换算成磷的含量。
苯酚的标准曲线为:y = 78. 75x + 0. 0023，Ｒ2 =
0. 9994
1. 6. 2 土壤蔗糖酶测定方法 将土样自然风干研
磨后过 20 目筛。称取 5g 过筛土样置于 50mL 的容
量瓶中，加入 1mL 甲苯后加紧瓶塞轻轻摇动 15min
后加入 15mL浓度为 8%的蔗糖溶液作为基质，再加
入 5mL pH值 5. 5 的磷酸缓冲液，仔细摇匀，同时对
每一土样都设置用 5mL水代替基质的对照，并设置
一个无土对照。将样品都仔细摇匀后慢慢放入
37℃恒温箱培养 24h。培养完之后用 38℃的热蒸馏
水将样品稀释至刻度，保证甲苯要浮在刻度之上，然
后用致密滤纸进行过滤。从中吸取 1mL 滤液置于
50mL容量瓶中，加入 3mL 显色剂 3，5-二硝基水杨
酸，并且在沸腾的水浴锅中加热 5min，随即迅速将
容量瓶转移至自来水流下冷却 3min。溶液最终会
因为生成 3-氨基-5-硝基水杨酸而呈现橙黄色，最后
用蒸馏水定容至 50mL，用分光光度计在波长 508nm
处比色测定各样品的吸光度值。
以每小时每克土壤中葡萄糖的含量(mg)来表
示蔗糖酶的活性。
蔗糖酶活性 = a·V·n /m /24
式中:a为由标准曲线求得的葡萄糖浓度(mg /
mL) ，V为显色体积(mL) ，n 为分取倍数，m 为土壤
质量(g)。
葡萄糖的标准曲线为:y = 9. 2939x + 0. 0002，
Ｒ2 = 0. 9999
2 结果与分析
2. 1 栽培模式对白花丹参生长和产量的影响
表 1 为不同栽培模式对白花丹参生长及产量的
影响。由表 1 可以看出，地膜覆盖垄式栽培可以明
显提高白花丹参地下部鲜重及干重，分别比传统栽
培提高 18. 20%和 48. 62%;垄式栽培可以明显提高
白花丹参的折干率，其中地膜覆盖垄式栽培下的白
表 1 不同栽培模式对白花丹参生长及产量的影响
耕作模式 根长(cm) 根粗(cm) 分根数(条) 地下部鲜重(g /株) 地下部干重(g /株) 折干率(%)
地膜垄式(n = 32) 28. 07 ± 8. 50 0. 65 ± 0. 18 19. 05 ± 6. 10 297. 72 ± 31. 49 95. 25 ± 11. 50 0. 32 ± 0. 03
传统栽培(n = 21) 29. 17 ± 2. 97 0. 67 ± 0. 02 17. 33 ± 2. 83 251. 87 ± 53. 33 64. 09 ± 12. 19 0. 26 ± 0. 01
花丹参折干率比传统模式提高 23. 08%。
2. 2 耕作模式对白花丹参土壤温度的影响
图 1-A和图 1-B为地膜垄式栽培和传统栽培下
7∶ 00 和 14 ∶ 00 土壤温度动态变化。从图 1 中可以
看出，不同栽培方式下土壤温度的动态变化趋势基
本一致，即自 8 月份之后土壤温度呈下降趋势;在
7∶ 00测定时，地膜垄式栽培后的土壤平均温度要高
于传统栽培，而在 14∶ 00 测定时，新栽培条件下的土
壤温度又低于传统栽培的土壤温度。图 1-C 为地膜
覆盖和传统栽培条件下白花丹参土壤每天 7∶ 00 和
14∶ 00 的温差变化动态图。从图 1-C 中可以看出，
覆盖地膜后土壤的温差明显低于传统栽培，大田土
壤温度受环境变化的影响，夜里至早晨温度偏低，而
白天温度较高，覆盖地膜后使土壤温度昼夜变化幅
37刘 伟等:耕作模式对白花丹参连作土壤理化性质及酶活性的影响
2015 年第 1 期
度降低。
注:A为 7∶ 00 土壤温度动态;B为 14∶ 00 土壤温度动态;
C为 7∶ 00 和 14∶ 00 温差变化动态
图 1 地膜垄式栽培与传统栽培土壤温度动态变化
2. 3 耕作模式对土壤 pH值影响
随着生育期的延长，传统栽培和地膜垄式栽培
条件下 0 ～ 10cm 土壤 pH 值平均上升了 0. 13 和
0. 27 个单位(图 2-A) ，10 ～ 20cm 土壤 pH 值平均上
升了 0. 25 和 0. 27 个单位(图 2-B)。在白花丹参整
个生育期，地膜垄式栽培技术处理土壤的 pH 值均
高于传统栽培，地膜垄式栽培条件下土壤 pH 值平
均为 6. 95，传统栽培条件下为 6. 85。地膜垄式栽培
和传统栽培各土层的酸化趋势相似，都是先升高再
降低再升高，均呈现“N”型的变化趋势。
2. 4 耕作模式对土壤铵态氮含量的影响
比较两个处理 0 ～ 10cm土层的氮含量(图 3)可
以看出，不同处理的氮含量变化趋势相反，传统栽培
条件下的氮含量相对稳定，覆盖地膜后白花丹参土
壤不同时间的氮含量变化较为明显;10 ～ 20cm土壤
中的氮含量变化趋势也存在一定差别，传统栽培条
注:A，0 ～ 10cm;B，10 ～ 20cm，下同
图 2 耕作模式对连作白花丹参不同生育期
不同土层 pH值的影响
图 3 耕作模式对连作白花丹参不同生育期
不同土层铵态氮含量的影响
件下的氮含量在 7 月份之后呈稳定上升趋势，而覆
盖地膜处理后的白花丹参土壤氮含量呈先上升后下
降，然后再上升的变化趋势。
2. 5 耕作模式对土壤速效钾含量的影响
图 4 显示不同耕作模式及土层深度条件下土壤
中速效钾的含量变化趋势一致，均呈现先升高再降
低再升高的变化趋势。在 0 ～ 10cm 土层速效钾的
47 作物杂志 Crops
总第 164 期
含量要比 10 ～ 20cm高，且在 7 － 8 月生长期间，钾含
量上升幅度较大，地膜垄式栽培和传统栽培分别增
长 72. 4%和 26. 9%。
图 4 耕作模式对连作白花丹参不同生育期
不同土层速效钾含量的影响
2. 6 耕作模式对土壤速效磷含量的影响
图 5 显示在 0 ～ 10cm 土层，地膜垄式栽培处理
的土壤速效磷含量在整个生育期出现增长的变化趋
势与 8 月份之后传统栽培条件下的土壤速效磷含量
图 5 耕作模式对连作白花丹参不同生育期
不同土层速效磷含量的影响
变化趋势一致。在 10 ～ 20cm 土层，地膜垄式栽培
处理下的土壤速效磷含量在 9 月份之前呈现增长的
趋势，10 月份下降，之后又出现增长的趋势;传统栽
培模式下则是先下降，10 月 9 日后又出现增长的
变化。
2. 7 耕作模式对土壤有机质含量的影响
从图 6 中可以看出，在整个生育期内，有机质的
含量都是在逐渐上升，而且上升幅度较大。地膜垄
式栽培条件下的土壤有机质含量与传统栽培模式相
比有所下降，尤其是在 0 ～ 10cm的土层中明显。
图 6 耕作模式对连作白花丹参不同生育期
不同土层有机质含量的影响
2. 8 耕作模式对土壤磷酸酶及蔗糖酶活性的影响
表 2 表明，地膜垄式栽培模式下土壤中的磷酸
酶活性低于传统栽培，整个生育期的平均值降低
3. 8%，蔗糖酶变化不明显。土层深度对酶活性的影
表 2 耕作模式对连作白花丹参土壤
不同时期酶活性的影响 mg /(kg·h)
土层
(cm)
月
份
地膜垄式栽培
磷酸酶 蔗糖酶
传统栽培
磷酸酶 蔗糖酶
0 ～ 10 7 16. 41 ± 0. 37 0. 61 ± 0. 02 16. 92 ± 0. 03 0. 53 ± 0. 00
8 16. 87 ± 0. 30 0. 39 ± 0. 02 19. 19 ± 0. 02 0. 50 ± 0. 04
9 19. 08 ± 0. 63 0. 49 ± 0. 01 20. 44 ± 0. 52 0. 43 ± 0. 01
10 17. 87 ± 1. 16 0. 52 ± 0. 02 17. 19 ± 1. 05 0. 52 ± 0. 02
11 21. 01 ± 0. 73 1. 03 ± 0. 02 21. 13 ± 0. 38 1. 07 ± 0. 03
10 ～ 20 7 14. 88 ± 0. 30 0. 60 ± 0. 00 15. 87 ± 0. 44 0. 74 ± 0. 02
8 15. 33 ± 0. 38 0. 33 ± 0. 02 16. 91 ± 0. 39 0. 36 ± 0. 01
9 18. 64 ± 0. 04 0. 38 ± 0. 04 18. 42 ± 0. 76 0. 35 ± 0. 03
10 16. 85 ± 0. 50 0. 47 ± 0. 00 17. 74 ± 0. 31 0. 56 ± 0. 03
11 21. 01 ± 0. 73 1. 03 ± 0. 02 21. 13 ± 0. 38 1. 07 ± 0. 03
57刘 伟等:耕作模式对白花丹参连作土壤理化性质及酶活性的影响
2015 年第 1 期
响不明显。磷酸酶在不同生育期中的变化趋势一
致，均为 7 月份到 9 月份逐渐升高，之后到 10 月份
活性下降，收获之前又重新升高。
3 讨论
3. 1 耕作模式对土壤温度的影响
研究表明，覆盖地膜能提高土壤温度［6］。本研
究结果表明，地膜垄式栽培技术能在夜晚和中午稳
定土壤温度，减小温差，使土壤温度趋于稳定，在白
花丹参的生育期内有明显的增温和保温效果。
3. 2 耕作模式对土壤 pH值的影响
土壤 pH值与土壤中微生物区系的变化和土壤
酶活性都密切相关，土壤会酸化抑制土壤酶的活性
和微生物的量，碱化则会增强酶的活性和激活微生
物的量，进而影响大多数营养元素的形态、转化及养
分的有效性［7］。丹参对土壤酸碱度的适应性强，在
微酸或者微碱条件下都能生长。本试验结果显示:
地膜垄式栽培和传统栽培各土层的酸化趋势相似，
随着白花丹参生育进程的发展均呈现“N”型的变化
趋势，但在整个生育期里，地膜垄式栽培后 pH 值总
体上要高于传统栽培，连作后土壤呈现酸化状态，
pH值下降［8 － 9］。因此，地膜垄式栽培模式可以提高
土壤的 pH值，从一定程度上缓解连作障碍的发生。
3. 3 耕作模式对土壤养分的影响
在丹参的高产优质生产中需施用氮肥和磷肥，
以增加丹参根系生长量［10］。本研究结果显示:地膜
垄式栽培和传统单垄栽培的连作丹参土壤中铵态氮
含量随着生育期变化呈现出先下降再升高再下降的
趋势，而且地膜垄式耕作模式下土壤中铵态氮含量
在各个时期均比传统栽培含量高;速效钾的含量在
两个处理土壤中变化趋势一致，都是先升高再降低
再升高，地膜垄式栽培下土壤速效钾含量在各个时
期均比传统栽培含量要低;土壤中速效磷含量变化
趋势是先上升后下降，而且地膜覆盖后磷含量明显
比传统栽培方式含量要低;在整个生育期内，有机质
的含量都是在逐渐上升，且上升幅度很大，但地膜垄
式栽培下土壤有机质含量比传统栽培明显减少。本
研究结果与杜社妮等［11］在研究地膜栽培时的结果
相似。但尹国丽等［12］的研究表明，覆盖普通地膜的
栽培，在一定程度上能够增加表层 0 ～ 20cm 土壤中
的有效养分，这与本试验结果不一致，可能是由于种
植的作物、当地的环境以及管理措施所造成的差别。
3. 4 耕作模式对土壤酶活性的影响
随着白花丹参生育期延长，土壤酸性磷酸酶在
土壤 pH值以及土壤中磷含量的诱导下，酶活性逐
渐增强。地膜覆盖后，土壤中酶活性比传统栽培要
高，而且变化显著。本试验研究结果表明:在白花丹
参生长期间，地膜修复和传统栽培土壤中蔗糖酶活
性变化趋势一致，都是先下降后升高，但是在 0 ～
10cm土层中蔗糖酶活性要比 10 ～ 20cm土层酶活性
高，而且和磷酸酶活性变化一样，地膜覆盖栽培能提
高土壤蔗糖酶的活性。可见，在丹参生长初期，土壤
中的养分能够满足植物的需求，蔗糖酶活性较低，但
随着丹参不断生长，需要更多的能量来满足其生长
需求，因此蔗糖酶活性升高，以转化更多的能量供给
植株生长。
杜社妮等［11］在试验中发现，覆盖地膜后土壤蔗
糖酶和磷酸酶的活性分别高于对照 1. 35% 和
0. 24%;对土壤酶活性的分布情况研究后发现，随着
土层深度的增加，土壤脲酶、转化酶和磷酸酶的活性
显著降低，均呈上层高于下层的规律［13］。本研究结
果与前人的研究结果相近，覆盖地膜后能增加酶活
性，而且随着土层深度增加酶活性降低。
作为白花丹参适宜生长区的一种新的耕作模式，
地膜垄式栽培技术目前在该地区得到一定的推广，
实践和研究结果表明，新的栽培技术能够保持土壤
的温度稳定，降低温度波动，提高土壤 pH 值和酶的
活性，活化土壤中的矿质营养，在一定程度上能够缓
解丹参连作障碍的发生，具有较高的实际应用价值。
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Influence of Cultivation Mode on Physic-Chemical
Characteristics and Enzyme Activities of Continuous
Cropping Soils under Salvia miltiorrhiza Bge． F． alba．
Liu Wei1，Zhang Yunyun1，Wei Yingying1，Zhou Jie1，
Dan Staerk1，Wang Xiao1，Liu Jianhua1，Li Fengsheng2
(1Process Control Ｒesearch Center of Traditional Chinese Medicine，Shandong Analysis and Test Center，Jinan 250014，
Shandong，China;2Laiwu Ziguang Ecological Company，Laiwu 271100，Shandong，China)
Abstract In order to study the effect of plastic film covering cultivation on the continuous cropping soil of Salvia
miltiorrhiza Bge． F． alba，soil multi-parameter analyzer was used to measure soil physical and chemical properties．
Plastic film covering cultivation could keep temperature steady，the cultivation model made the soil pH increased
from 6． 85 to 6． 95，while organic matter decreased from 0． 69% to 0． 63% ． There was a significantly difference in
ammonium，available K and available P between different soil layers with the highest temperature at the depth of 0 －
10cm comparatively． The phosphatase activity in new cultivation model was lower than traditional treatments，the
average was reduced by 3． 8% in the whole growing period． However，there was no significant change in the
sucrase． In conclusion，the plastic film covering cultivation could keep soil temperature steady，increase soil pH，
phosphatase and sucrase activities，and eliminate continuous cropping obstacle in some sense．
Key words Plastic film covering;Salvia miltiorrhiza Bge． F． alba．;Continuous cropping obstacle;Soil;Enzyme ac-
tivities
77刘 伟等:耕作模式对白花丹参连作土壤理化性质及酶活性的影响