农田栽参和伐林栽参土壤养分及酶活性比较分析

王婷婷 刘双 赵洪颜 朴仁哲

摘要

[目的]研究农田栽参和伐林栽参土壤养分及土壤酶活性差异。[方法]通过分析2种生产模式下的土壤N、P、K、有机质、pH及土壤中脲酶、过氧化氢酶等指标。[结果]2种生产模式下人参土壤养分含量及酶活性存在差异，伐林栽参土壤中养分和酶活性高于农田栽参土壤，尤其是全氮含量伐林栽参比农田栽参高1.2 g/kg，脲酶活性和磷酸酶活性伐林栽参比农田栽参高4倍多。[结论]该研究为农田栽参土壤改良提供理论依据。

关键词  农田栽参;伐林栽参;土壤养分;土壤酶活性

中图分类号 S567  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2014）34-12075-03

Comparative Analysis of Soil Nutrients and Enzyme Activity between Cultivated Ginseng in the Farmland and Cultivated Ginseng in the Cutting Forests

WANG Tingting ，LIU Shuang， ZHAO Hongyan， PIAO Renzhe*

（Agriculture College of Yanbian University，Yanji，Jilin 133000）

Abstract [Objective] The research aimed to study the differences of soil nutrients and enzyme activity between cultivated ginseng in the farmland and cultivated ginseng in the cutting forests. [Method].Through the analysis of N， P， K， organic matter， pH， and soil urea activity， catalase activity in the two production patterns.[Result]The contents of soil nutrients and enzyme activity in the two production patterns had differences， soil nutrients and enzyme activity of cultivated ginseng in the cutting forests were higher than that of cultivated ginseng in the farmland，especially the total N of cultivated ginseng in the cutting forests was 1.2 g/kg more than that of cultivated ginseng in the farmland， urea and phosphatase activity of cultivated ginseng in the cutting forests was four times more than that of cultivated ginseng in the farmland.[Conclusion] This study provides the theoretical basis for cultivated ginseng soil improved in the farmland.

Key words   Cultivated ginseng in the farmland; Cultivated ginseng in the cutting forests; Soil nutrients; Soil enzyme activity

人參（Panax ginseng C.A. Mey）属五加科多年生草本植物，是驰名中外的名贵药材。吉林省是人参的主要产区，到2012年底，吉林省人参种植面积为4 600 hm2，总产量达2.5×104 t，成品为7 000 t，占据国内人参总产量的85%以上，成为名副其实的“人参之乡”[1]。人参土壤养分含量高低直接影响人参产量和品质，特别是大量元素氮磷钾含量及配比[2]。土壤酶在土壤生态系统的物质循环和能量流动中起着重要的作用，催化土壤中的所有生化反应，其活性大小可以揭示土壤肥力状况[3-4]。人参品质优劣与其生长过程中土壤条件有很大关系[5-7]。农田栽参是目前人参产业的主要发展模式[8-10] ，伐林栽参虽然能提高人参的产量和品质，但以毁掉大面积的森林为代价，给生态环境带来了严重破坏和威胁，不利于农业的可持续发展。农田栽参克服了伐林栽参的许多弊端，具有很大的发展空间，但由于农田栽参土壤改良技术尚不完善，产量低、病虫害重的问题至今困扰着农田栽参产业的发展。因此，笔者通过对伐林栽参及农田栽参土壤养分和酶活性分析，准确评价人参生长适宜土壤肥力指标，应用伐林栽参的肥力指标指导农田栽参土壤改良，具有一定的生产实际意义[11]。

1  材料与方法

1.1  供试土壤及采集时间

供试农田栽参土壤样品采自集安市农田栽参种植基地，伐林栽参土壤样品采自敦化市伐林栽参基地，对照样品采自人参地旁的空地，人参的生长年限均为3年，采集时间选择在人参红果期进行，取样时按照五点取样法，将土壤混合均匀，重复3次。

1.2 取样点的自然条件

2个取样点的土壤均为暗棕壤土类，气候条件均为北温带大陆性气候，年平均气温为5.5～6.5 ℃，平均海拔高度为400～600 m。取样点位于40°52′～41°35′N，年降水量均为880 mm左右。取样地均是我国人参产业基地。

1.3  分析方法

1.3.1

土壤养分元素分析。土壤pH用雷磁pH计测定，土壤速效磷用碳酸氢钠浸提-比色法测定; 土壤全磷用氢氧化钠熔融-钼锑抗比色法测定;土壤全氮的测定用凯氏定氮法;土壤速效氮用扩散法测定;土壤速效钾和全钾用火焰光度法测定[12]; 土壤有机质用烧失量法测定。

1.3.2

土壤酶活性分析。

土壤脲酶采用靛酚比色法，脲酶活性以24 h后1 g土壤中NH4+ N的质量（mg）表示; 土壤碱性磷酸酶采用磷酸苯二钠比色法，磷酸酶活性以24 h后1 g土壤中释放的酚的质量（mg）表示; 蔗糖酶采用3，5二硝基水杨酸比色法，以24 h后1 g土壤中葡萄糖的质量（mg）表示; 过氧化氢酶采用高锰酸钾滴定法，以20 min后1 g土壤消耗的高锰酸钾数（ml）表示[13]。

2 结果与分析

2.1  农田栽参和伐林栽参土壤养分比较

2.1.1

有机质含量和pH比较。土壤有机质是土壤中各种营养元素的重要来源，特别是土壤中的氮磷钾的主要来源，可以将土壤有机质作为土壤肥力指标[14]。从表1可看出，不同土壤类型的人参栽培土壤中有机质含量不同，伐林栽参土壤中有机质含量为50.50 g/kg，农田栽参土壤中有机质含量为33.45 g/kg，对照土壤有机质含量分别为60.00和34.46  g/kg，伐林栽参土壤中有机质含量和农田栽参有显著性差异，说明伐林参土壤的肥力比农田参土壤肥力丰富。2种栽参地有机质含量均低于对照，这可能是因为在人参红果期消耗了土壤中的有机质。土壤酸碱度对土壤肥力及植物生长影响很大，大量元素全量与可利用态以及酶活性均受到土壤pH的影响[15]。由表1可知，伐林栽參和农田栽参土壤的pH不同，其中伐林栽参土壤pH为5.93，对照土壤pH为5.50;农田栽参土壤pH为6.55，对照土壤pH为5.80，伐林栽参pH和农田栽参没有显著性差异，均在人参适宜生长pH范围内。

2.1.2

有效氮和总氮含量比较。土壤中全N是评价土壤肥力的一项重要指标，可以代表土壤氮素营养的供应水平，其含量高低受有机质的分解转化强弱及土壤对氮素的释放和固定的影响[16]。由表2可见，不同土壤类型有效氮和总氮的含量不同，其中伐林栽参土壤中有效氮含量为12.06 mg/kg，农田栽参有效氮含量为7.54 mg/kg，对照土壤含量分别为12.22和10.50  mg/kg;伐林栽参土壤中总氮含量为2.80 g/kg，农田栽参总氮含量为1.60 g/kg，对照土壤总氮含量分别为2.92和1.82  g/kg，伐林栽参有效氮含量和总氮含量均高于农田栽参，尤其是总氮的含量伐林参比农田参高1.20 g/kg，但有效氮含量和总氮含量均低于对照，说明不同的土壤类型氮素含量相差非常大，人参在红果期对氮素含量消耗很大。

表2 伐林栽参和农田栽参土壤氮素含量比较

土壤类型有效氮含量∥mg/kg总氮含量∥g/kg

农田栽参对照10.50±2.89ab1.82±0.43b

农田栽参7.54±2.62b1.60±0.23b

伐林栽参对照12.22±4.37a2.92±0.98a

伐林栽参12.06±3.78a2.80±0.85a

2.1.3

磷素含量比较。

由伐林栽参和农田栽参土壤磷含量（表3）可知，不同的土壤中磷素含量不同，其中伐林栽参土壤中有效磷含量15.08 mg/kg，农田栽参土壤中有效磷含量为11.45 mg/kg，对照土壤有效磷含量分别为10.00和9.52  mg/kg;伐林栽参土壤中全磷含量为0.222 g/kg，农田栽参全磷含量为0.191 g/kg，对照土壤全磷含量分别为0.102和0.096  g/kg，伐林栽参有效磷含量和全磷含量均高于农田栽参，且均高于对照，但磷素含量相差不大。

表3 伐林栽参和农田栽参土壤磷含量比较

土壤类型有效磷含量∥mg/kg全磷含量∥g/kg

农田栽参对照9.52±3.17b0.096±0.03a

农田栽参11.45±4.65ab0.191±0.08a

伐林栽参对照10.00±4.23ab0.102±0.06a

伐林栽参15.08±6.86a0.222±0.12a

2.1.4

钾素含量比较。

土壤中钾以离子形态存在，可以反应作物钾的供应情况，流动性大。速效钾可以反应短时期内土壤养分供应能力，而随着钾素营养水平的提高可减少植株的感病性，提高产量[17]。由伐林栽参和农田栽参土壤钾含量（表4）可知，不同的土壤钾含量不同，伐林栽参有效钾含量为170 mg/kg，农田栽参有效钾含量为154 mg/kg，对照土壤有效钾含量分别为146和135  mg/kg;伐林栽参全钾含量为23.20 g/kg，农田栽参全钾含量为21.60 g/kg，对照土壤全钾含量分别为19.50和19.06  g/kg。可见，伐林栽参有效钾含量和全钾含量均高于农田栽参，且均高于对照，但含量差别不大，这可能是因为钾与土壤成土母质有关，受人为干扰影响很小。

表4 伐林栽参和农田栽参土壤钾含量比较

土壤类型有效钾含量∥mg/kg全钾含量∥g/kg

农田栽参对照135±25.3a19.06±3.23a

农田栽参154±26.5a21.60±6.87a

伐林栽参对照146±24.7a19.50±3.78a

伐林栽参170±28.6a23.20±7.12a

2.2 农田栽参和伐林栽参土壤酶活性比较

从表5可以看出，农田栽参和伐林栽参土壤酶含量差别很大，其中农田栽参和伐林栽参脲酶含量分别为0.63和2.80 mg/（g·d），对照土壤脲酶含量分别为0.45和1.74 mg/（g·d），农田栽参脲酶含量高于对照0.18 mg/（g·d），伐林栽参高于对照1.06 mg/（g·d）;过氧化氢酶含量分别为0.65和0.94 ml/（g·20min），对照土壤分别为0.60和0.85 ml/（g·20min），分别高于对照0.05和0.09 ml/（g·20 min）;蔗糖酶含量分别为14.32和30.62 mg/（g·d），对照土壤含量分别为8.94和12.71 mg/（g·d），分别高于对照5.38和17.91 mg/（g·d）;磷酸酶含量分别为17.32和32.25 mg/（g·d），对照土壤分别为7.63和23.66 mg/（g·d），分别高于对照9.69和8.59 mg/（g·d）。农田栽参和伐林栽参土壤酶活性差别非常明显，伐林栽参4种土壤酶活性均高于农田栽参，且人参土壤酶活性一般高于对照土壤，这可能是因为土壤酶来自于微生物、动植物残体以及植物根系分泌物，受微生物和植物的调节。人参属于多年生草本植物，随生长年限的延长，须根布满根层土壤，每年均有部分根系凋亡留存在土壤中，这直接影响着人参根系周围土壤酶的含量及活性。

3 结论与讨论

2种生产模式下人参土壤养分含量及酶活性差异大，这与二者所处生态环境以及人为干扰活动有关[18]。伐林栽参属于森林生态系统，连年的枯枝落叶凋落是伐林栽参土壤养分的主要来源，每年大量的有机质积聚在土壤表面，使得伐林栽参土壤逐年积累，其土壤养分含量和酶活性是农田栽参含量的2倍甚至几倍，而农田栽参土壤是由人管理的农业生态系统，土壤养分含量与农艺措施有着密切关系。2种生产模式下人参土壤养分含量不同，同一种养分伐林栽参土壤中含量高于农田栽参土壤，但磷和钾含量差异不大;土壤酶是土壤中所有生化反应的催动者，2种生产模式下人参土壤酶活性差异很大，相同酶在伐林栽参土壤中活性显著高于农田栽参的活性。2种育参地土壤pH均在人参生长的适宜范围内，土壤酶活性能够准确反映土壤营养供应状况，结合土壤有机质、氮磷钾及pH可以准确评价人参土壤肥力状况。因此农田栽参土壤改良应该综合考虑人参地土壤养分和土壤酶活性，通过调节土壤养分含量来调节土壤肥力状况。

表5 农田栽参和伐林栽参土壤4种酶活含量比较

土壤类型脲酶∥mg/（g·d）过氧化氢酶∥ml/（g·20 min）蔗糖酶∥mg/（g·d）磷酸酶∥mg/（g·d）

农田栽参对照0.45±0.03b0.60±0.03b8.94±3.62c7.63±2.87c

农田栽参0.63±0.05b0.65±0.04b14.32±7.63b17.32±6.37bc

伐林栽参对照1.74±0.28ab0.85±0.05a12.71±3.78bc23.66±8.16b

伐林栽参2.80±0.36a0.94±0.07a30.62±9.37a32.25±10.17a

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