商洛不同中药材种植区耕层土壤理化性质差异分析

朱 亚 ，赵 盟 ，郑仕伟 ，2，赵永平 ，杨 攀 ，祝社民

（1.商洛学院生物医药与食品工程学院，陕西商洛726000；2.四川农业大学水稻研究所，四川温江611130）

商洛位于陕西省东南部（东经 108°34′20″～111°1′25″，北纬 33°2′30″～34°24′40），是一个以中低山为主的土石山区，土壤类型丰富，主要为褐土、棕壤、黄棕壤，正是这种差异的存在，使得地方土壤呈现出不同的差异[1]。

土壤营养是供植物生长发育的主要来源，同样是创造优质高产必需的物质条件之一。土壤的理化性质受诸多因素的影响，pH便是其中之一，它同样也是影响植物适生范围的重要因素[2]。有机质被认为是衡量土壤肥力和质量的重要指标，土壤中的有机质能提供自身绝大部分的氮素和硫素，以及半数的磷供植物生长[3]。氮、磷、钾是“肥料三要素”，主要储存在土壤中，由根系吸收进入植物体内，供植物生长。氮素是植物有机合成的重要营养元素，也是限制植物生长的主要因素之一，它在植物生命活动中占据首要地位，又被称为生命元素。铵态氮和硝态氮是主要的速效氮肥，可以直接被植物所吸收[4-5]。其中，铵态氮营养富集对植物生长有不良影响，会引起植物受害，铵态氮的危害与土壤中硝态氮浓度过低有关[6-7]。磷的存在形式在自然界中以磷酸盐为主，在植物体中的含量仅次于氮，磷直接参与植物体内的光合作用、呼吸作用，土壤中磷含量足够时，可以提高植物的抗寒性、抗旱性，促进植物早熟。微量元素是植物生长发育所必需的营养成分，在促进植物生长、代谢和提高产量等方面具有重要的意义[8]。

不同地区的土壤性质有着很大的差异，这同时也是影响作物产量的一个重要因素。本试验主要研究了商洛不同中药材种植区耕层土壤理化性质的差异，以初步掌握不同生态区域土壤肥力的情况，旨在了解商洛不同生态区土壤理化性质，为商洛道地药材栽培区土壤修复提供参考依据，同时可促进当地合理施肥，对改善土壤肥力起促进作用。

1 材料和方法

1.1 试验区概况

试验区位于秦岭东南部，地形地貌结构复杂，东南低，西北高，属于亚热带和暖温带交替区，四季分明，年平均降雨量820 mm，年均日照时数1 900 h左右，年均气温10.8℃，最高温度37.0℃，最低温度-11.8℃，年平均无霜期210 d，是陕西省重要的中药材产区之一。

1.2 试验方法

土壤样品采自商洛市不同中药材种植区，样地经纬度及海拔情况如表1所示。采样深度为0～20 cm，土壤经风干、磨碎、过筛后用于不同理化性质的分析。

表1 土样采集地经纬度及海拔

1.3 测定指标及方法

土壤pH值采用电位法测定[2]；土壤有机质含量测定采用重铬酸钾外加热法[9]；土壤全氮含量测定采用凯氏定氮法[10]；土壤硝态氮含量测定采用酚二磺酸比色法[11]；土壤铵态氮的测定采用KCl-靓酚蓝比色法[9]；土壤全磷含量的测定采用HClO4-H2SO4消煮法[9]；土壤速效磷含量的测定采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-钼锑抗比色法[12]；土壤微量元素（铁、锰、铜、锌）的测定采用DTPA提取-原子吸收光谱法[13]。

1.4 数据处理

采用SPSS 18.0统计分析软件和Microsoft Excel 2010对试验数据进行统计分析和处理。

2 结果与分析

2.1 不同土壤pH差异分析

pH值影响着土壤理化性质，同时也影响着植物的生长。参照表2给出的土壤酸碱度范围[14]，由图1可知，不同中药材种植区耕层土壤pH存在显著差异，参试的10个土样pH值范围在5.5～8.5，其中，1号和4号样地土壤呈现弱酸性，2号和3号样地土壤呈现中性，5，6，7，8，9，10 号样地土壤呈现弱碱性。

表2 土壤酸碱度范围

2.2 不同土壤有机质含量差异分析

有机质是土壤的重要组成成分，也是衡量土壤肥力和质量的重要指标，其中含有植物生长所需要的大量和微量元素，能对植物的生长起促进作用[15-16]。由图2可知，不同中药材种植区耕层土壤有机质含量差异达显著水平，参试的10个土样有机质含量在0～6 g/kg，其中，9号样地的有机质含量最高，为5.43 g/kg；4号样地含量最低，仅为1.41 g/kg。对于相同县区采集的5，6号土样之间和7，8号土样之间有机质含量差异不显著；9，10号样地的有机质含量间差异最大，相差3.22 g/kg。张晓虎[17]研究表明，耕地土壤有机质＞20 g/kg为高、15～20 g/kg为较高、10～15 g/kg为中等、6～10 g/kg为较低、＜6 g/kg低。由此可知，商洛中药材种植区有机质含量较低。

2.3 不同土壤全氮含量差异分析

氮素是植物生长所必需的营养元素，同时氮素含量过高又会引起水体富营养化[18]。从图3可以看出，不同中药材种植区耕层土壤全氮含量存在显著差异，在10个土样中，6号和10号土样全氮含量较高，分别为0.21，0.22 g/kg，3号和4号土样的全氮含量较低，均为0.04 g/kg。

2.4 不同土壤铵态氮含量差异分析

铵态氮是矿化氮的重要组成部分，也是植物可以直接吸收和利用的元素。土壤对铵态氮的吸附与解吸附的能力强弱更是与植物吸收可利用氮密切相关[19]。由图4可知，商洛不同中药材种植区耕层土壤铵态氮含量在15～30 mg/kg，其平均含量为21.32 mg/kg。其中，1，2，3，4，9 号样地铵态氮含量较低，依次为 15.22，16.63，17.91，16.58，19.66 mg/kg，明显低于平均水平。

2.5 不同土壤硝态氮含量差异分析

从图5可以看出，不同中药材种植区耕层土壤硝态氮含量范围在5～30 mg/kg，其各个地区的土壤硝态氮含量有着一定的显著性差异，相同地区采集的土样中，7号和8号硝态氮含量差异最大，相差13.34 mg/kg；土样中硝态氮含量最低的为4号土样，为5.92 mg/kg；7号土样硝态氮含量最高，为27.01 mg/kg，最低与最高相差21.09 mg/kg。

2.6 不同土壤全磷含量差异分析

土壤全磷含量的高低一般受土壤母质、成土作用以及耕作施肥的影响较大，同时与土壤质地和有机质含量有关[20]。由图6可知，不同中药材种植区耕层土壤全磷含量在0.45～1.05 g/kg，其中，7号样地全磷含量最高，达到1.051 g/kg，较参试样地平均全磷含量高38.16%，9号样地全磷含量最低，为0.45 g/kg，较参试样地平均全磷含量低40.79%。

2.7 不同土壤速效磷含量差异分析

速效磷含量的多少在一定程度上反映了土壤的供磷水平，同时对耕地施肥有着直接的指导意义[21]。商洛市耕层土壤速效磷＞30 mg/kg为高、＞20 mg/kg≤30 mg/kg为较高、＞10 mg/kg≤20 mg/kg为中等、＞5 mg/kg≤10 mg/kg为较低、≤5 mg/kg为低[17]。从图7可以看出，不同中药材种植区耕层土壤速效磷含量均在20 mg/kg以上，其中，含量最低的为4号样地，为26.94 mg/kg；最高的为1号样地，为58.98 mg/kg。土壤速效磷含量较为充足。

2.8 不同土壤微量元素（铁、锰、铜、锌）含量差异分析

土壤中微量元素是植物生长发育必需的营养元素，其在促进作物生长代谢、提高产量及改善品质方面具有十分重要的作用[22]。从表3可以看出，不同中药材种植区耕层土壤有效铁含量在5.71～25.30 mg/kg，有效锰含量在 9.97～17.98 mg/kg，有效铜在0.90～5.68mg/kg，有效锌含量在2.48～5.34mg/kg。依照全国微量元素分级标准（表4），有效铁含量级别在Ⅰ级的有9个土样，在Ⅱ级的有1个土样；有效锰含量级别在Ⅲ级的有9个土样，在Ⅳ级的有1个土样；有效铜含量级别在Ⅰ级的有9个土样，在Ⅱ级的有1个土样；有效锌的含量级别所有土样均在Ⅰ级。由此可见，商洛不同中药材种植区耕层土壤有效铁、铜、锌的含量较为丰富，而有效锰的含量偏低。

表3 不同土壤微量元素含量差异分析 mg/kg

表4 全国微量元素分级标准 mg/kg

3 结论与讨论

土壤pH、有机质、大量元素和微量元素含量等是植物生长发育以及形成产量的主要来源。土壤中所含有的有机质、大量元素以及微量元素是作物生长所必需的，其含量的多少直接与作物的产量和品质息息相关。不当的施肥方式会改变土壤的酸碱平衡，使土壤盐碱化，同时也会破坏土壤理化性质。戴万宏等[23]研究认为，土壤表层有机质含量和pH在不同地理区域间存在明显差异。本试验研究结果表明，商洛不同中药材种植区耕层土壤的pH和有机质含量变化差异显著，除4号样地外，其他9个参试样地的pH变幅维持在一个较小的范围内，9号样地的有机质含量最高。王立春等[24]研究认为，氮素淋失主要是以硝态氮的形式进行，与铵态氮相比，硝态氮不易被土壤吸附，易遭雨水淋洗而流失。本试验通过对比不同生态区土壤铵态氮和硝态氮含量初步发现，不同中药材种植区耕层土壤的铵态氮含量普遍高于硝态氮含量，其中，5号样地差异最为明显，二者相差16.33 mg/kg；而7号和9号样地的硝态氮含量均高于铵态氮含量，可能是由于硝态氮的淋溶，导致硝酸盐含量上升。殷红慧等[25]研究认为，有机质、氮素和速效磷、部分微量元素（铁、铜、锌）之间存在着极显著的正相关（P＜0.01）。试验证明，有机质含量多少与全氮含量之间无明显的相关关系，但与铵态氮、硝态氮、速效磷、有效铁、有效锌、有效铜之间存在着一定的相关性。宋刚等[26]对剑河县12乡镇72个土壤样本的有效态微量元素、有机质及pH值进行了测定，结果表明，土壤pH值与有效锰、有效铁、有效锌含量存在着负相关性，与有效铜含量呈正相关性。本试验结果表明，随着pH值的升高，有效铁从25.296 mg/kg降到5.705 mg/kg、有效锰含量从 17.984 mg/kg降到 9.969 mg/kg、有效锌从5.337 mg/kg降到2.484 mg/kg，但是，关于主要养分与pH值的变化关系等问题还有待于进一步研究。

综上所述，商洛不同中药材种植区耕层土壤理化性质存在着显著的差异，随着纬度的降低，土壤中铵态氮、硝态氮、全磷含量依次递增，而速效磷和微量元素有着明显的递减趋势。各样地土壤理化性质的差异标志着土壤肥力的不同。就整体来说，商洛不同中药材种植区耕层土壤的有机质、全氮、有效锰三者含量较低，建议视地区和中药材品种的区别，合理地施入一定量的氮肥和有机肥料，以调节土壤中有机质和氮素的含量，进一步达到增产、增收的目的。