洛南县不同连翘产地土壤状况分析

2018-09-26龙彦汐张晓虎谭志海

农学学报 2018年9期

龙彦汐，张晓虎，谭志海

（1西安工程大学环境与化学工程学院，西安710048；2商洛学院生物医药与食品工程学院，陕西商洛726000）

0 引言

药用植物连翘[Forsythia suspensa(Thunb.)Vahl.]别名落翘、黄花条，属于木犀科植物。地处秦岭腹地的陕西省商洛市洛南县是中国连翘最佳适生区和理想的药源基地，为全国三大主产地之一，亦为重点发展的“五大商药”之一。连翘性苦、微寒，具有清热解毒、消结散肿、利尿排石等功能[1]，是常用中药配方品种，清热解毒的要药，也是被西方医学家肯定有“消炎杀菌抗病毒”的作用为数不多的原植物药之一[2]。

土壤是药用植物立足扎根之地，土壤类型及其分布规律，土壤的质地、结构和土壤水、气、热状况等物理性状，直接或间接影响着药用植物的生长。土壤中营养元素的含量状况反映了土壤对植物矿物营养的供给水平，影响着天然和人工植被的生长发育[3-4]。刘瑞丰等[5]运用通径分析方法，表明土壤酶活性与土壤养分之间关系，同时运用主成分分析方法筛选了土壤质量评价的指标体系，对土壤有机质、大量元素和微量元素等土壤肥力状况进行研究；王渭玲等[6]通过不同的施肥水平对桔梗土壤微生物和土壤酶活性进行探究；林丽仙等[7]运用正交试验设计，探讨和分析影响蓝莓种植区土壤pH值；毕卫红等[8]用近红外光谱对秦皇岛市地区土壤中的全氮含量进行了分析；蒋实等[9]将土壤pH值可看作是土壤的主要变量，其对土壤中的许多化学反应和化学过程都有很大的影响；潘平等[10]用氢氧化钠熔融法消解调节pH值，加入抗坏血酸溶液及钼酸铵盐溶液显色15 min，用30 mm比色皿，以水为参照物，于700 nm波长处测定样品吸光度，求出土壤中的磷；王浩等[11]对土壤中有机质和重金属相互作用研究，得出颗粒态有机质中重金属和有机质的富集是土壤有机质矿化减弱和重金属稳定性增加的主要原因；卢艳丽等[12]分别针对土壤有机质、氮、磷和钾的光谱研究现状进行了综述和分析，基于光谱技术的土壤养分定量化预测的潜力和应用前景进行了分析并提出了今后的研究方向[13]；熊桂云等[14]用土壤养分状况系统研究法测定了土壤有效磷、有效钾和铵态氮，并对中国常规分析方法进行了相关性研究；储诚兴等[15]对土壤中有效硼的测定方法进行研究；刘鹏等[16]从土壤中钼的含量和分布、土壤钼的存在形态、有效钼和钼的有效性、钼的吸附解吸、土壤中钼的迁移和淋洗、植物中的钼及对钼的吸收、钼在植物体内的移动、钼在植物体内的生理功能及植物中钼缺乏和中毒等方面综述了土壤中的钼及其植物效应的研究进展。测定土壤中的锰含量，可采用不同的方法进行预处理，主要有电热板湿法消解，干灰化法消解和微波消解[17]；吴彩霞等[18]对不同草地类型土壤有效态微量元素含量的研究，结果表明土壤中微量元素Fe、Mn、Zn含量随着海拔降低而逐渐降低。研究已经显示出需要采集更多的土壤参数的地理参考数据，才能够确定土壤参数，如营养缺乏等[19]；Hummel等[20]通过近红外反射传感器对美国考恩贝地区土壤有机质和水分含量进行预测。国外学者对城市周边地区受污染土壤中有效态微量元素含量状况与pH值之间的关系进行过一些研究，目的是提高土壤种植有效率，但对药用植物研究较少[21]。

综上所述，通过查阅相关文献发现对产地土壤状况的研究尚未有较为系统的研究，而对洛南县连翘产地、产量和质量与土壤的相关性研究未见报道。因此，若以洛南县连翘为研究对象，研究其产地土壤状况，对该县连翘产地的科学布局及规范化栽培具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 供试土壤于2016年5月初采集于洛南县永丰镇、灵口镇、洛源镇连翘药源基地。

1.1.2 主要仪器全氮蒸馏仪、恒温箱、原子吸收分光光度计、火焰原子吸收分光光度计、高温电炉、分析天平。

1.1.3 主要试剂 1 mol/L氢氧化钠溶液，20 g/L硼酸溶液，0.01 mol/L硫酸标准溶液，pH 8.5、0.5 mol/L碳酸氢钠浸提剂，0.8 mol/L重铬酸钾标准溶液，乙酸铵溶液，0.2 mol/L硫酸亚铁溶液，HNO3优级纯，HF优级纯，HClO4优级纯。

1.2 研究方法

1.2.1 综合调查法通过对洛南县主要连翘产地的地形、气候、水文、母质、农业生产活动进行综合调查，并进行野外踏查，在查阅相关文献资料（特别是土壤普查和农业区划资料）的基础上，对洛南县的土壤类型、分布规律进行系统研究。

1.2.2 分析检测法

（1）样品采集与制备。在连翘产地选择有代表性的地段设置30 m×30 m样方，在样方内随机选取5个采样点，采样深度为0～20 cm。将采集的样品，每5份样点混合均匀，挑出植物残体和石块，平铺成方形并划2条对角线，取对面2块，其余弃之，以上操作反复进行，一直取到所需用量1 kg为止。混合后的样品作为一份试验用土样。土壤样品经过自然风干，研磨和过筛等处理。

（2）样品分析检测。参照《土壤农业化学分析方法》进行土壤样品分析检测[22]。采用Excel软件进行数据处理。

2 结果与分析

2.1 土壤分布状况与成因分析

2.1.1 土壤分布状况土壤普查资料表明，洛南全县共有8个土类，18个亚类，31个土属，106个土种。其中以黄棕壤和棕壤为主，分别占土壤总面积的37.5%和35.5%，其次是褐土，占14.3%。商洛山区土壤水平和垂直分布见图1、图2。

土壤的水平地带性分布规律是土壤在水平方向上随生物气候带等而演替的规律。商洛山区从南到北，由北亚热带过渡到南暖温带，气候与生物条件都有一定的变化，气温及降水量均呈递减趋势。主要由于气候因素的差异，形成了不同的地带性土壤。由图1可知，黄棕壤是商洛地区分布最广的土壤类型，主要分布在商洛南部地区，柞水县南部、镇安县、山阳县、商南县，在丹凤县东部也有分布。以山阳县的五竹、丹凤县的竹林关商南县的客水为界。褐土主要分布在商洛北部地区，包括洛南县、商州区大部分地区和丹凤县大部分地区。由此可见，洛南县主要属于褐土水平分布区域。

图1 商洛山区土壤水平分布图

图2 商洛山区土壤垂直分布图

土壤垂直带谱由基带土壤开始，随山体高度增高，依次出现一系列与较高纬度带（或较湿润地区）相应的土壤类型。由图2可知，土壤因所处地理位置及海拔高度的不同而出现2种情况：在山体北部，800 m以下基带土壤为淋溶褐土，800～1200 m主要分布着各种基岩风化物上发育的史成褐土，1200～1400 m之间是史成褐土向棕壤的过渡地带，交替出现始成褐土与始成棕壤，1400 m以上分布着山地棕壤；在山体南部，海拔900 m以下的基带土壤主要是黄褐土，900～1300 m之间分布着各种基岩风化物上发育的黄棕壤和史成棕壤，1300～1500 m是棕壤向黄棕壤的过渡地带始成黄棕壤和棕壤交错分布，1500 m以上则分布着棕壤。

2.1.2 土壤分布成因分析土壤是气候、水文、植被、地形、成土母质以及人类活动等因素综合作用的产物，所有的成土因素始终是同时存在的，并同等重要、相互不可替代地参与土壤的形成过程。

（1）气候。商洛市洛南县地处中纬度，由于秦岭阻挡，冷空气不易侵入，向东南开口的山川地形，利于暖湿气流进入，因而形成了暖温带南缘过渡带季风性、半湿润山地气候。年平均气温7.8～13.9℃，最高37～40.8℃，最低-21.6～-11.8℃。降水量年均710～930 mm，日照1860～2130 h，无霜期为210天。山地垂直气候具有随着山体海拔升高而变化的规律，一般中纬度地区山体每升高100 m气温下降0.6℃。

（2）水文。洛南县境内沟壑纵横，河网密布，由于河流的冲积、洪基作用，洛南地区主要河流两侧发育了新积土。其中冲积型新积土多分布于河滩地及较宽的沟台地上；洪积型新积土多分布于山前洪积扇上；堆垫型新积土为人工堆垫而成，比较集中地分布于河滩地及部分沟台地上。另外，在沿河两岸的较高地形部位和沟台地上，发育了潮土，潮土是洛南重要的农业土壤，面积不大，但耕种历史悠久。潮土按受地下水作用的程度，分为潮土和湿潮土2个亚类。

（3）植被。商洛山区南部温暖湿润地区发育着常绿阔叶林，地带性土壤为黄棕壤和黄褐土，植被主要由壳斗科、山茶科、木兰科等树种组成。北部暖温带地带性森林植被是落叶阔叶林，土壤为褐土，主要落叶树种有槭、椴、杨等。

（4）地形。洛南县是以中低山为主的土石山区，区域内地势西北高、东南低，全县既有突兀的群山，又有深切的沟谷河流。山势自北而南、自西向东逐渐降低。变化多端的地貌类型，影响着土壤中物质能量的再分配，亦是山区土壤类型多样化的原因之一。

（5）成土母质。洛南县位于秦岭地盾边缘和南秦岭海西褶皱带之中，全县广泛发育着各种复式褶皱，是一个复杂的大背斜构造。在古老变质岩系上覆有小型盆地式的沉积地层，河流两岸均有阶地和冲积物分布，县境内分布有冲积沉积物、黄土、黄土状物质、紫红色砂质风化物等，这些地区多已被辟为农田，成为农业生产基地。母质类型与一个地区的地貌、岩性密切相关，洛南县上述自然条件的复杂多变，导致成土母质类型较多。黄土母质分布于较开阔的河成高阶地，下蜀系黄土为河流沉积物；冲积母质是岩石分化物碎屑经流水搬运而在河流两岸沉积形成，多分布于各大小河流两侧；洪积母质是山洪搬运的碎屑物质在山前平缓地区沉积而成的山洪沉积体，洛南属于山区，洪积母质到处可见；坡积母质是山坡上部的风化物碎屑，经重力作用、水蚀，搬运到山麓而成的堆积物，在该县广大山区均有分布；残积母质是岩石矿物经风化后残留在原地未经搬运的碎屑，保留了母岩的性质，分布于山巅的平缓高地，在残积母质上发育的土壤，一般土层较薄、肥力较差。

（6）人类生产活动。洛南县河谷地区平坦开阔，灌水条件较好，地下水位较高，历史上由于人类种植水稻，形成了水稻土。水稻土的形成是水耕熟化的过程，土壤种植水稻后进行季节性灌溉，改变土壤的水热状态，又由于施用肥料导致土壤的复盐基作用。

2.2 土壤理化性质检测结果与分析

洛南县永丰镇、灵口镇、洛源镇等主要连翘产地土壤样品理化性状检测结果见表1。

土粒密度、容重和孔隙度是反映土壤固体颗粒和孔隙状况最基本的参数。土壤容重综合反映了土壤颗粒和土壤孔隙的状况，一般讲，土壤容重小，表明土壤比较疏松，孔隙多；反之，土壤容重大，表明土体比较紧实，结构性差，孔隙少。土壤孔隙状况与土壤团聚体直径、土壤质地及土壤中有机质含量有关，它们对土壤中的水、肥、气、热状况和农业生产有显著影响。从表1可见，洛源镇土壤容重小，孔隙度大，灵口镇次之，永丰镇容重大，其孔隙度最小。此检测结果只从土壤学角度为连翘大面积种植提供技术参考依据。

土壤养分是存在于土壤中的植物必需的营养物质。土壤养分含量分级表主要针对有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾的含量进行分级，其目的是为了说明土壤养分的丰缺。土壤养分含量分级见表2[23]。

根据表2土壤养分含量各项指标，对比分析洛源镇有机质、全氮含量占比优于永丰镇和灵口镇；3个镇碱解氮含量均处于5级水平；速效磷平均含量24.62 mg/kg，处于2级水平，其中永丰镇和灵口镇速效磷含量为3级，洛源镇速效磷含量为2级；速效钾平均含量125.82 mg/kg，处于3级水平，其中永丰镇和灵口镇速效钾含量为2级，洛源镇速效钾含量为6级。

综合表1、表2，洛源镇土壤样品中有机质和全氮均处于1级水平，速效磷含量处于2级，洛源镇土壤肥力相比永丰镇和灵口镇较好。从总体来看洛南县部分连翘产地土壤肥力较充足，但仍有部分土壤有机质不足，需要增施有机肥。

表1 连翘产地土壤理化性状检测结果

表2 土壤养分含量分级表

3 结论

本研究以陕西省商洛市洛南县境内药用植物连翘产地土壤为研究对象，对该县产区土壤分布状况及永丰镇、灵口镇、洛源镇等部分产地的土壤状况进行初步研究，通过综合调查、分析检测得到以下结论：

（1）从土壤分布规律看，洛南县土壤呈三维分布，其中以垂直分布为主，兼有水平和地域分布。在本县海拔1300 m以上大多是棕壤土；1300 m以下，受人类活动影响，多成粗骨性棕壤；1000～1300 m之间以褐土性土和粗骨性褐土为主；1000 m以下的丘陵原坡以淋溶褐土为主要地带性土壤；河流沿岸以於土为主，并有潮土和水稻土零星分布。土壤的分布随维度和温度的不同而出现规律性变化。

（2）本试验以洛南县部分连翘产地土壤为例，土壤样品养分含量测定采用农业化学常规分析方法，检测其理化性质，得出土壤肥力较充足，其中永丰镇、灵口镇、洛源镇3个产地中，洛源镇土壤肥力相比永丰镇和灵口镇较好，可为该产地连翘的野生抚育和规范化种植提供比较系统的土壤方面的技术参考依据。

（3）根据土壤肥力指标，洛南县连翘种植区域应改良土壤理化性状，推行水土保持耕作法，减少水土流失，进而提升土地生产能力，改良土壤质地；合理增施有机肥，使土壤肥力逐年增高，达到土肥相融，改良土壤结构。能够促进当地连翘基地的科学布局及种植栽培，进而促进洛南县连翘产业的可持续发展。