商洛不同中藥材種植區(qū)耕層土壤理化性質(zhì)差異分析

朱 亞 ，趙 盟 ，鄭仕偉 ，2，趙永平 ，楊 攀 ，祝社民

（1.商洛學(xué)院生物醫(yī)藥與食品工程學(xué)院，陜西商洛726000；2.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻研究所，四川溫江611130）

商洛位于陜西省東南部（東經(jīng) 108°34′20″～111°1′25″，北緯 33°2′30″～34°24′40），是一個(gè)以中低山為主的土石山區(qū)，土壤類(lèi)型豐富，主要為褐土、棕壤、黃棕壤，正是這種差異的存在，使得地方土壤呈現(xiàn)出不同的差異[1]。

土壤營(yíng)養(yǎng)是供植物生長(zhǎng)發(fā)育的主要來(lái)源，同樣是創(chuàng)造優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)必需的物質(zhì)條件之一。土壤的理化性質(zhì)受諸多因素的影響，pH便是其中之一，它同樣也是影響植物適生范圍的重要因素[2]。有機(jī)質(zhì)被認(rèn)為是衡量土壤肥力和質(zhì)量的重要指標(biāo)，土壤中的有機(jī)質(zhì)能提供自身絕大部分的氮素和硫素，以及半數(shù)的磷供植物生長(zhǎng)[3]。氮、磷、鉀是“肥料三要素”，主要儲(chǔ)存在土壤中，由根系吸收進(jìn)入植物體內(nèi)，供植物生長(zhǎng)。氮素是植物有機(jī)合成的重要營(yíng)養(yǎng)元素，也是限制植物生長(zhǎng)的主要因素之一，它在植物生命活動(dòng)中占據(jù)首要地位，又被稱(chēng)為生命元素。銨態(tài)氮和硝態(tài)氮是主要的速效氮肥，可以直接被植物所吸收[4-5]。其中，銨態(tài)氮營(yíng)養(yǎng)富集對(duì)植物生長(zhǎng)有不良影響，會(huì)引起植物受害，銨態(tài)氮的危害與土壤中硝態(tài)氮濃度過(guò)低有關(guān)[6-7]。磷的存在形式在自然界中以磷酸鹽為主，在植物體中的含量?jī)H次于氮，磷直接參與植物體內(nèi)的光合作用、呼吸作用，土壤中磷含量足夠時(shí)，可以提高植物的抗寒性、抗旱性，促進(jìn)植物早熟。微量元素是植物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的營(yíng)養(yǎng)成分，在促進(jìn)植物生長(zhǎng)、代謝和提高產(chǎn)量等方面具有重要的意義[8]。

不同地區(qū)的土壤性質(zhì)有著很大的差異，這同時(shí)也是影響作物產(chǎn)量的一個(gè)重要因素。本試驗(yàn)主要研究了商洛不同中藥材種植區(qū)耕層土壤理化性質(zhì)的差異，以初步掌握不同生態(tài)區(qū)域土壤肥力的情況，旨在了解商洛不同生態(tài)區(qū)土壤理化性質(zhì)，為商洛道地藥材栽培區(qū)土壤修復(fù)提供參考依據(jù)，同時(shí)可促進(jìn)當(dāng)?shù)睾侠硎┓剩瑢?duì)改善土壤肥力起促進(jìn)作用。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于秦嶺東南部，地形地貌結(jié)構(gòu)復(fù)雜，東南低，西北高，屬于亞熱帶和暖溫帶交替區(qū)，四季分明，年平均降雨量820 mm，年均日照時(shí)數(shù)1 900 h左右，年均氣溫10.8℃，最高溫度37.0℃，最低溫度-11.8℃，年平均無(wú)霜期210 d，是陜西省重要的中藥材產(chǎn)區(qū)之一。

1.2 試驗(yàn)方法

土壤樣品采自商洛市不同中藥材種植區(qū)，樣地經(jīng)緯度及海拔情況如表1所示。采樣深度為0～20 cm，土壤經(jīng)風(fēng)干、磨碎、過(guò)篩后用于不同理化性質(zhì)的分析。

表1 土樣采集地經(jīng)緯度及海拔

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

土壤pH值采用電位法測(cè)定[2]；土壤有機(jī)質(zhì)含量測(cè)定采用重鉻酸鉀外加熱法[9]；土壤全氮含量測(cè)定采用凱氏定氮法[10]；土壤硝態(tài)氮含量測(cè)定采用酚二磺酸比色法[11]；土壤銨態(tài)氮的測(cè)定采用KCl-靚酚藍(lán)比色法[9]；土壤全磷含量的測(cè)定采用HClO4-H2SO4消煮法[9]；土壤速效磷含量的測(cè)定采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法[12]；土壤微量元素（鐵、錳、銅、鋅）的測(cè)定采用DTPA提取-原子吸收光譜法[13]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 18.0統(tǒng)計(jì)分析軟件和Microsoft Excel 2010對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同土壤pH差異分析

pH值影響著土壤理化性質(zhì)，同時(shí)也影響著植物的生長(zhǎng)。參照表2給出的土壤酸堿度范圍[14]，由圖1可知，不同中藥材種植區(qū)耕層土壤pH存在顯著差異，參試的10個(gè)土樣pH值范圍在5.5～8.5，其中，1號(hào)和4號(hào)樣地土壤呈現(xiàn)弱酸性，2號(hào)和3號(hào)樣地土壤呈現(xiàn)中性，5，6，7，8，9，10 號(hào)樣地土壤呈現(xiàn)弱堿性。

表2 土壤酸堿度范圍

2.2 不同土壤有機(jī)質(zhì)含量差異分析

有機(jī)質(zhì)是土壤的重要組成成分，也是衡量土壤肥力和質(zhì)量的重要指標(biāo)，其中含有植物生長(zhǎng)所需要的大量和微量元素，能對(duì)植物的生長(zhǎng)起促進(jìn)作用[15-16]。由圖2可知，不同中藥材種植區(qū)耕層土壤有機(jī)質(zhì)含量差異達(dá)顯著水平，參試的10個(gè)土樣有機(jī)質(zhì)含量在0～6 g/kg，其中，9號(hào)樣地的有機(jī)質(zhì)含量最高，為5.43 g/kg；4號(hào)樣地含量最低，僅為1.41 g/kg。對(duì)于相同縣區(qū)采集的5，6號(hào)土樣之間和7，8號(hào)土樣之間有機(jī)質(zhì)含量差異不顯著；9，10號(hào)樣地的有機(jī)質(zhì)含量間差異最大，相差3.22 g/kg。張曉虎[17]研究表明，耕地土壤有機(jī)質(zhì)＞20 g/kg為高、15～20 g/kg為較高、10～15 g/kg為中等、6～10 g/kg為較低、＜6 g/kg低。由此可知，商洛中藥材種植區(qū)有機(jī)質(zhì)含量較低。

2.3 不同土壤全氮含量差異分析

氮素是植物生長(zhǎng)所必需的營(yíng)養(yǎng)元素，同時(shí)氮素含量過(guò)高又會(huì)引起水體富營(yíng)養(yǎng)化[18]。從圖3可以看出，不同中藥材種植區(qū)耕層土壤全氮含量存在顯著差異，在10個(gè)土樣中，6號(hào)和10號(hào)土樣全氮含量較高，分別為0.21，0.22 g/kg，3號(hào)和4號(hào)土樣的全氮含量較低，均為0.04 g/kg。

2.4 不同土壤銨態(tài)氮含量差異分析

銨態(tài)氮是礦化氮的重要組成部分，也是植物可以直接吸收和利用的元素。土壤對(duì)銨態(tài)氮的吸附與解吸附的能力強(qiáng)弱更是與植物吸收可利用氮密切相關(guān)[19]。由圖4可知，商洛不同中藥材種植區(qū)耕層土壤銨態(tài)氮含量在15～30 mg/kg，其平均含量為21.32 mg/kg。其中，1，2，3，4，9 號(hào)樣地銨態(tài)氮含量較低，依次為 15.22，16.63，17.91，16.58，19.66 mg/kg，明顯低于平均水平。

2.5 不同土壤硝態(tài)氮含量差異分析

從圖5可以看出，不同中藥材種植區(qū)耕層土壤硝態(tài)氮含量范圍在5～30 mg/kg，其各個(gè)地區(qū)的土壤硝態(tài)氮含量有著一定的顯著性差異，相同地區(qū)采集的土樣中，7號(hào)和8號(hào)硝態(tài)氮含量差異最大，相差13.34 mg/kg；土樣中硝態(tài)氮含量最低的為4號(hào)土樣，為5.92 mg/kg；7號(hào)土樣硝態(tài)氮含量最高，為27.01 mg/kg，最低與最高相差21.09 mg/kg。

2.6 不同土壤全磷含量差異分析

土壤全磷含量的高低一般受土壤母質(zhì)、成土作用以及耕作施肥的影響較大，同時(shí)與土壤質(zhì)地和有機(jī)質(zhì)含量有關(guān)[20]。由圖6可知，不同中藥材種植區(qū)耕層土壤全磷含量在0.45～1.05 g/kg，其中，7號(hào)樣地全磷含量最高，達(dá)到1.051 g/kg，較參試樣地平均全磷含量高38.16%，9號(hào)樣地全磷含量最低，為0.45 g/kg，較參試樣地平均全磷含量低40.79%。

2.7 不同土壤速效磷含量差異分析

速效磷含量的多少在一定程度上反映了土壤的供磷水平，同時(shí)對(duì)耕地施肥有著直接的指導(dǎo)意義[21]。商洛市耕層土壤速效磷＞30 mg/kg為高、＞20 mg/kg≤30 mg/kg為較高、＞10 mg/kg≤20 mg/kg為中等、＞5 mg/kg≤10 mg/kg為較低、≤5 mg/kg為低[17]。從圖7可以看出，不同中藥材種植區(qū)耕層土壤速效磷含量均在20 mg/kg以上，其中，含量最低的為4號(hào)樣地，為26.94 mg/kg；最高的為1號(hào)樣地，為58.98 mg/kg。土壤速效磷含量較為充足。

2.8 不同土壤微量元素（鐵、錳、銅、鋅）含量差異分析

土壤中微量元素是植物生長(zhǎng)發(fā)育必需的營(yíng)養(yǎng)元素，其在促進(jìn)作物生長(zhǎng)代謝、提高產(chǎn)量及改善品質(zhì)方面具有十分重要的作用[22]。從表3可以看出，不同中藥材種植區(qū)耕層土壤有效鐵含量在5.71～25.30 mg/kg，有效錳含量在 9.97～17.98 mg/kg，有效銅在0.90～5.68mg/kg，有效鋅含量在2.48～5.34mg/kg。依照全國(guó)微量元素分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（表4），有效鐵含量級(jí)別在Ⅰ級(jí)的有9個(gè)土樣，在Ⅱ級(jí)的有1個(gè)土樣；有效錳含量級(jí)別在Ⅲ級(jí)的有9個(gè)土樣，在Ⅳ級(jí)的有1個(gè)土樣；有效銅含量級(jí)別在Ⅰ級(jí)的有9個(gè)土樣，在Ⅱ級(jí)的有1個(gè)土樣；有效鋅的含量級(jí)別所有土樣均在Ⅰ級(jí)。由此可見(jiàn)，商洛不同中藥材種植區(qū)耕層土壤有效鐵、銅、鋅的含量較為豐富，而有效錳的含量偏低。

表3 不同土壤微量元素含量差異分析 mg/kg

表4 全國(guó)微量元素分級(jí)標(biāo)準(zhǔn) mg/kg

3 結(jié)論與討論

土壤pH、有機(jī)質(zhì)、大量元素和微量元素含量等是植物生長(zhǎng)發(fā)育以及形成產(chǎn)量的主要來(lái)源。土壤中所含有的有機(jī)質(zhì)、大量元素以及微量元素是作物生長(zhǎng)所必需的，其含量的多少直接與作物的產(chǎn)量和品質(zhì)息息相關(guān)。不當(dāng)?shù)氖┓史绞綍?huì)改變土壤的酸堿平衡，使土壤鹽堿化，同時(shí)也會(huì)破壞土壤理化性質(zhì)。戴萬(wàn)宏等[23]研究認(rèn)為，土壤表層有機(jī)質(zhì)含量和pH在不同地理區(qū)域間存在明顯差異。本試驗(yàn)研究結(jié)果表明，商洛不同中藥材種植區(qū)耕層土壤的pH和有機(jī)質(zhì)含量變化差異顯著，除4號(hào)樣地外，其他9個(gè)參試樣地的pH變幅維持在一個(gè)較小的范圍內(nèi)，9號(hào)樣地的有機(jī)質(zhì)含量最高。王立春等[24]研究認(rèn)為，氮素淋失主要是以硝態(tài)氮的形式進(jìn)行，與銨態(tài)氮相比，硝態(tài)氮不易被土壤吸附，易遭雨水淋洗而流失。本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)比不同生態(tài)區(qū)土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量初步發(fā)現(xiàn)，不同中藥材種植區(qū)耕層土壤的銨態(tài)氮含量普遍高于硝態(tài)氮含量，其中，5號(hào)樣地差異最為明顯，二者相差16.33 mg/kg；而7號(hào)和9號(hào)樣地的硝態(tài)氮含量均高于銨態(tài)氮含量，可能是由于硝態(tài)氮的淋溶，導(dǎo)致硝酸鹽含量上升。殷紅慧等[25]研究認(rèn)為，有機(jī)質(zhì)、氮素和速效磷、部分微量元素（鐵、銅、鋅）之間存在著極顯著的正相關(guān)（P＜0.01）。試驗(yàn)證明，有機(jī)質(zhì)含量多少與全氮含量之間無(wú)明顯的相關(guān)關(guān)系，但與銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、速效磷、有效鐵、有效鋅、有效銅之間存在著一定的相關(guān)性。宋剛等[26]對(duì)劍河縣12鄉(xiāng)鎮(zhèn)72個(gè)土壤樣本的有效態(tài)微量元素、有機(jī)質(zhì)及pH值進(jìn)行了測(cè)定，結(jié)果表明，土壤pH值與有效錳、有效鐵、有效鋅含量存在著負(fù)相關(guān)性，與有效銅含量呈正相關(guān)性。本試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著pH值的升高，有效鐵從25.296 mg/kg降到5.705 mg/kg、有效錳含量從 17.984 mg/kg降到 9.969 mg/kg、有效鋅從5.337 mg/kg降到2.484 mg/kg，但是，關(guān)于主要養(yǎng)分與pH值的變化關(guān)系等問(wèn)題還有待于進(jìn)一步研究。

綜上所述，商洛不同中藥材種植區(qū)耕層土壤理化性質(zhì)存在著顯著的差異，隨著緯度的降低，土壤中銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、全磷含量依次遞增，而速效磷和微量元素有著明顯的遞減趨勢(shì)。各樣地土壤理化性質(zhì)的差異標(biāo)志著土壤肥力的不同。就整體來(lái)說(shuō)，商洛不同中藥材種植區(qū)耕層土壤的有機(jī)質(zhì)、全氮、有效錳三者含量較低，建議視地區(qū)和中藥材品種的區(qū)別，合理地施入一定量的氮肥和有機(jī)肥料，以調(diào)節(jié)土壤中有機(jī)質(zhì)和氮素的含量，進(jìn)一步達(dá)到增產(chǎn)、增收的目的。