本研究旨在探究橡胶林（RP）和天然次生林（NSF）两种不同栽培模式对种植5年的阳春砂仁（Amomum villosum）产量、品质、根际土壤性质及微生物群落的影响。结果表明，尽管两种模式下砂仁的产量和根际土壤理化性质无显著差异，但NSF栽培的砂仁在多数产量指标、根际土壤理化性质及酶活性上均高于RP。更重要的是，通过GC-TOF-MS分析发现，NSF栽培的砂仁中有38种挥发性成分的相对含量显著高于RP。此外，根际土壤微生物群落的Alpha多样性指数表明，NSF中的细菌和真菌群落丰富度均显著高于RP。Beta多样性分析也显示两种栽培模式下的微生物群落结构存在明显分离。这些发现表明，NSF的环境可能比RP更适宜种植高品质的阳春砂仁。本研究为利用天然环境生产高质量阳春砂仁提供了理论依据和数据支持。

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1题目

文章题目：Effect of Different Cultivation Patterns on Amomum villosumYield and Quality Parameters, Rhizosphere Soil Properties, and Rhizosphere Soil Microbes

发文单位：云南农业大学 热带作物学院、云南农业大学 农学与生物技术学院、云南天然橡胶产业集团江城有限公司

2杂志

Horticulturae；IF=3.2分

3链接

Wang, B.; Chen, H.; Qu, P.; Lin, R.; He, S.; Li, W.; Zhang, C.; Shi, X.; Liu, Y.; Du, H.; et al. Effect of Different Cultivation Patterns on Amomum villosum Yield and Quality Parameters, Rhizosphere Soil Properties, and Rhizosphere Soil Microbes. Horticulturae 2023, 9, 306. https://doi.org/10.3390/horticulturae9030306

4检测方法

Norminkoda提供了元素检测

5主要内容

本研究从多个维度系统比较了两种林下栽培模式的效果：

1. 1.试验设计与样品采集：

• 试验地点位于中国云南普洱市江城县。

• 比较了两种栽培模式：橡胶林（RP） 和 天然次生林（NSF）。RP施用有机肥和复合肥，而NSF不施用任何肥料。

• 采集了种植5年的阳春砂仁的根际土壤及其果实样品，各3个生物学重复。

2. 2.产量与品质参数分析：

• 测定了砂仁果实的纵径、横径、鲜重、干重以及总黄酮和挥发油含量。

• 结果：虽然无显著差异，但NSF栽培的砂仁在果实纵径、鲜重、干重以及总黄酮和挥发油含量上均表现出高于RP的趋势。

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1. 2.活性成分深度分析：

• 主成分分析（PCA）能清晰区分RP和NSF的样品。

• 发现51种挥发性成分存在显著差异，其中38种在NSF中显著更高。

• Raffinose, 3'-adenylic acid, phloretin, citric acid, and guanidinosuccinic acid 这五种成分差异极显著（差异倍数超1000倍），可作为区分两种栽培模式的潜在生物标志物。

• KEGG通路分析表明，RP和NSF下的砂仁在泛酸和CoA生物合成等代谢通路上存在显著差异。

• HPLC测定：槲皮素和异槲皮素含量在NSF中更高（NSF的槲皮素含量几乎是RP的1.4倍），但差异不显著。

• GC-TOF-MS代谢组学分析：这是本研究的一大亮点。共鉴定出266种挥发性成分。

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1. 3.根际土壤性质分析：

• 理化性质：八项指标（pH、有机质、全氮、碱解氮、全磷、有效磷、全钾、有效钾）均无显著差异，但趋势明显。NSF的土壤pH和磷、钾含量更高，而RP的有机质和氮含量更高，这可能与RP施肥有关。

• 酶活性：四种酶（脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶）活性也无显著差异，但NSF的脲酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶活性更高，而RP的蔗糖酶活性更高。

1. 4.根际微生物群落分析（核心发现）：

• 细菌：优势菌门为变形菌门（Proteobacteria） 和酸杆菌门（Acidobacteriota）。NSF中变形菌门（富营养环境指示菌）的相对丰度更高，而RP中酸杆菌门（贫营养环境指示菌）的相对丰度更高。NSF的变形菌门/酸杆菌门比值更高，表明其土壤养分状况更优。

• 真菌：优势菌门为子囊菌门（Ascomycota），其在NSF中的相对丰度也更高。

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• 群落组成：

• Alpha多样性：NSF中细菌和真菌群落的Observed_OTUs和Chao1指数（丰富度） 均显著高于RP，表明NSF环境下的土壤微生物物种更丰富。

• Beta多样性：PCA和NMDS分析均显示，RP和NSF的细菌和真菌群落结构能被明显区分开，证明栽培模式显著改变了微生物群落结构。

6. 主要结论

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6总结

天然次生林（NSF）模式更具优势：尽管产量和土壤理化性质在统计上无显著差异，但多项指标（如果实性状、部分品质成分、土壤酶活性和微生物丰富度）均一致表明，NSF环境下生长的阳春砂仁在品质和土壤健康方面表现出更优的趋势。

1. 代谢组学揭示深层差异：GC-TOF-MS分析揭示了两种模式下砂仁果实挥发性成分的显著差异，NSF中多种高价值活性成分含量更高，这从生化代谢水平证明了NSF环境的优越性。

2. 微生物群落是关键指示器：NSF中更高的微生物丰富度和更健康的微生物群落结构（如更高的变形菌门/酸杆菌门比值）是土壤肥力更高、更健康的标志，这为砂仁的生长和药用成分积累提供了更有利的根际微环境。

3. 对实践的启示：与橡胶林单一种植（monoculture）相比，天然次生林的复合种植系统（multi-crop culture） 更有利于生产高品质的阳春砂仁，是一种更可持续、更环境友好的林下经济模式。建议在阳春砂仁的种植中优先选择或模拟天然次生林的环境。

综上所述，该研究通过整合农艺性状、土壤理化、酶学、代谢组学和微生物组学等多维度数据，有力地论证了天然次生林作为栽培环境对生产高品质药材阳春砂仁的优越性，为中药材的生态种植和可持续发展提供了重要的科学依据和实践指导。

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