王哈彬

摘 要：土壤環(huán)境對(duì)作物的生長(zhǎng)發(fā)育起著重要的作用，可直接或間接影響作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。近些年，赤峰市萬(wàn)壽菊大棚種植面積不斷擴(kuò)大，土壤環(huán)境問(wèn)題也日益凸現(xiàn)。本文以赤峰市喀喇沁旗大三家村萬(wàn)壽菊大棚土壤為研究對(duì)象，對(duì)種植兩年的萬(wàn)壽菊大棚土壤樣本進(jìn)行采樣，分析萬(wàn)壽菊種植兩年后的大棚土壤容重、pH以及氮磷養(yǎng)分指標(biāo)的變化情況，以此為該區(qū)萬(wàn)壽菊大棚種植土壤環(huán)境的改善提供意見(jiàn)和建議。結(jié)果表明，萬(wàn)壽菊種植兩年后，大棚土壤容重和pH呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，土壤有機(jī)質(zhì)含量增加;土壤全氮含量整體較低，銨態(tài)氮含量下降，硝態(tài)氮含量有所增加;大棚土壤全磷含量較高，且全磷和有效磷含量均呈現(xiàn)出增加的趨勢(shì)。在萬(wàn)壽菊的生產(chǎn)管理過(guò)程中應(yīng)適當(dāng)增施氮肥，減少磷肥的施用量，防止隨著日后種植年限的增加而造成地下水污染。在對(duì)大棚管理中增加通風(fēng)時(shí)間，改善土壤通氣性，同時(shí)增加有機(jī)肥施用量，提高植物殘?bào)w在有機(jī)肥中的比重。

關(guān)鍵詞：萬(wàn)壽菊;土壤環(huán)境;大棚;氮磷養(yǎng)分

中圖分類(lèi)號(hào)：Q948? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：1673-260X（2021）08-0019-05

1 引言

萬(wàn)壽菊，菊科，屬一年生草本植物，別名臭芙蓉、金菊花等，喜光，適應(yīng)性強(qiáng)，耐干旱，耐移植，在生長(zhǎng)過(guò)程中對(duì)土壤、氣候條件要求較低[1]。萬(wàn)壽菊可按用途分為兩類(lèi)，分別為觀賞萬(wàn)壽菊與色素萬(wàn)壽菊。其中色素萬(wàn)壽菊中富含葉黃素，具有一定的抗衰老作用，在化妝品、醫(yī)藥等領(lǐng)域具有極高的藥用價(jià)值。另一方面，葉黃素作為一種天然色素，在食品添加劑、飼料添加劑以及化工等領(lǐng)域存在大量需求，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[2]。隨著近年來(lái)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需求的不斷擴(kuò)大，特別是我國(guó)葉黃素市場(chǎng)需求缺口的擴(kuò)大，萬(wàn)壽菊種植具有十分廣闊的市場(chǎng)前景，目前在云南、黑龍江、遼寧等地都有大范圍的種植[3]，其較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和巨大的市場(chǎng)需求也使萬(wàn)壽菊種植成為了農(nóng)民增收致富的新途徑，為貧困地區(qū)的脫貧提供了助力[4，5]。赤峰市屬于溫帶大陸性氣候，年均溫適宜且光照充足，適合萬(wàn)壽菊的生長(zhǎng)。赤峰地區(qū)的萬(wàn)壽菊制種從1994年就已開(kāi)始，經(jīng)過(guò)20年的發(fā)展，花卉種子從觀賞萬(wàn)壽菊的單一品種發(fā)展到了現(xiàn)在觀賞萬(wàn)壽菊、色素萬(wàn)壽菊和長(zhǎng)春花等30多個(gè)品種，花卉制種占據(jù)了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的20%。其中自主培育的色素萬(wàn)壽菊品種“猩雜一號(hào)”占據(jù)了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的100%，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力較強(qiáng)[6]。隨著花卉種植的發(fā)展，從事花卉產(chǎn)業(yè)的人數(shù)不斷增加，其中農(nóng)民人數(shù)已達(dá)1萬(wàn)余人。

在赤峰市喀喇沁旗，萬(wàn)壽菊種植以制種為其主要目的，因此為保證花種的質(zhì)量，防止外來(lái)花粉接觸萬(wàn)壽菊，遂采用大棚種植的方式進(jìn)行隔離，母本與父本分棚種植，花期時(shí)進(jìn)行人工授粉。研究表明，萬(wàn)壽菊抗性較強(qiáng)，對(duì)土壤質(zhì)量要求不是特別高，在盆栽試驗(yàn)條件下，萬(wàn)壽菊在氮的施用量為210kg hm-1時(shí)生長(zhǎng)最好[7]。而目前，在對(duì)萬(wàn)壽菊的肥料施用管理中，農(nóng)戶(hù)重施氮肥，往往忽略了各種肥料的相互配施，導(dǎo)致萬(wàn)壽菊的產(chǎn)量和品質(zhì)均受到影響[8]。連年種植單一作物也可能使土壤肥力下降或養(yǎng)分失衡[9]，同時(shí)長(zhǎng)期在大棚種植的環(huán)境下可出現(xiàn)土壤環(huán)境變差、土壤酸化以及次生鹽漬化等問(wèn)題[10]，進(jìn)而導(dǎo)致萬(wàn)壽菊質(zhì)量變差，對(duì)萬(wàn)壽菊的生長(zhǎng)產(chǎn)生不利影響，影響經(jīng)濟(jì)效益。目前，有關(guān)赤峰地區(qū)大棚種植條件下萬(wàn)壽菊對(duì)土壤環(huán)境的影響研究較少，而隨著赤峰市萬(wàn)壽菊大棚種植面積的不斷加大，農(nóng)戶(hù)對(duì)萬(wàn)壽菊種植過(guò)程中出現(xiàn)的大棚土壤環(huán)境及養(yǎng)分管理問(wèn)題亟待解決?；诖耍狙芯恳猿喾迨锌咂鞛檠芯繀^(qū)，對(duì)該區(qū)連續(xù)種植兩年的萬(wàn)壽菊大棚的土壤進(jìn)行采樣，將其與未種植萬(wàn)壽菊的土壤進(jìn)行比較分析，通過(guò)分析萬(wàn)壽菊種植后大棚土壤的理化指標(biāo)變化情況，了解在該區(qū)可能影響萬(wàn)壽菊生長(zhǎng)的土壤因素，并據(jù)此分析為該區(qū)萬(wàn)壽菊的大棚種植提出合理的氮磷肥施用管理建議，改善萬(wàn)壽菊生長(zhǎng)的土壤環(huán)境，從而保證大棚環(huán)境下種植萬(wàn)壽菊的可持續(xù)性。

2 材料和方法

2.1 試驗(yàn)區(qū)概況

內(nèi)蒙古赤峰市位于內(nèi)蒙古自治區(qū)東部，地理坐標(biāo)介于41°17′10″～45°24′15″N，116°21′07″～120°58′52″E。地理環(huán)境復(fù)雜多樣，山地、高原、丘陵、盆地、平原俱全，中低山和丘陵約占總面積的73.3%。主要土壤類(lèi)型以栗鈣土、栗褐土為主，土壤質(zhì)地多為砂性壤土，氣候?qū)儆跍貛О敫珊荡箨懶约撅L(fēng)氣候，年平均氣溫0～7℃，年平均降水量381mm，無(wú)霜期135～145d，年有效積溫2800～3100℃，年日照時(shí)數(shù)在3000h左右，晝夜溫差大。

2.2 供試材料

萬(wàn)壽菊供試品種：高株種卷溝型色素萬(wàn)壽菊。

供試肥料：基肥為牛糞與羊糞混合，施用量為每畝1300～1500kg，追肥為硝酸磷鉀肥（N：P：K為22：9：9），施用量為每畝地施用40～50kg，分兩次施用。

灌溉模式：大水漫灌，移栽前一天灌溉一次，孕蕾期灌溉一次，盛花期根據(jù)實(shí)際情況7～10天進(jìn)行適當(dāng)灌溉。

大棚種植管理：大棚面積為1畝，每個(gè)棚中共種植6行萬(wàn)壽菊。每年10月末收獲后進(jìn)行揭棚，第二年移栽前蓋棚。

2.3 樣品采集

本研究以赤峰市喀喇沁旗為研究區(qū)，于2018年10月初（收獲期）在大三家村及其周邊地區(qū)進(jìn)行土壤樣品采集。樣品采集于種植兩年的萬(wàn)壽菊大棚，以改建大棚前的露天空地作為對(duì)照，4個(gè)重復(fù)，采土深度為0～20cm。采集時(shí)，在大棚靠近中央的位置進(jìn)行第一個(gè)土樣的采集，而后在該位置左右兩側(cè)一定距離的位置再次采集兩個(gè)土樣，避開(kāi)大棚兩端入口與棚中小徑的位置，而后將三個(gè)土樣充分混合后用四分法留取1kg左右的土壤裝入自封袋，作為該大棚的土樣，標(biāo)記密封，帶回實(shí)驗(yàn)室處理。

2.4 實(shí)驗(yàn)方法

土樣采集后過(guò)2mm篩，去除雜質(zhì)，鮮土進(jìn)行銨態(tài)氮、硝態(tài)氮的測(cè)定，風(fēng)干土過(guò)2mm篩和研磨過(guò)100目篩進(jìn)行其它化學(xué)指標(biāo)的測(cè)定。

土壤容重采用環(huán)刀法：環(huán)刀法是將地面鏟平后，用100cm3容積的環(huán)刀切取土樣，而后烘干稱(chēng)取土樣重量，進(jìn)而求得土壤的密度。

土壤pH采用pH計(jì)測(cè)定：稱(chēng)取風(fēng)干土10g，加入25mL去CO2水，用磁力攪拌器攪拌2分鐘左右，靜置20分鐘后，用pH計(jì)測(cè)量上清液，計(jì)數(shù)。

有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀氧化法：稱(chēng)取過(guò)100目風(fēng)干土0.1～1g，加入0.8mol L-1重鉻酸鉀溶液5mL，再加入濃硫酸5mL充分搖勻。管口蓋上彎頸小漏斗，在110℃烘箱中加熱1.5～2h，取出冷卻后將試管內(nèi)容物洗入三角瓶，使瓶?jī)?nèi)總體積在60～70mL，然后加鄰菲羅啉指示劑3～4滴，用0.2mol L的硫酸亞鐵溶液滴定，通過(guò)滴定量計(jì)算出有機(jī)質(zhì)含量。

全氮采用凱氏消煮法：稱(chēng)取風(fēng)干土1g放入開(kāi)氏瓶，加入1.1g混合催化劑，注入3mL濃硫酸，搖勻，蓋上小漏斗，放在電爐上進(jìn)行消煮。消煮后將開(kāi)氏瓶放入定氮儀進(jìn)行蒸餾，然后用硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)蒸餾液進(jìn)行滴定，最后根據(jù)滴定量計(jì)算全氮含量。

全磷采用高氯酸法：稱(chēng)取1g過(guò)100目篩的土至消煮管中，用蒸餾水潤(rùn)濕，加入15mL 70%的高氯酸，在120℃下消煮至冒白煙（約25min），然后在203℃下消煮30min，再在230℃下煮90min，冷卻后轉(zhuǎn)移至100mL容量瓶中，吸取整數(shù)倍用鉬藍(lán)法測(cè)定。

銨態(tài)氮采用流動(dòng)注射分析儀法：測(cè)定方法：稱(chēng)取5g鮮土樣，用50ml 2mol L-1的氯化鉀溶液浸提，震蕩30min，靜置5min左右，過(guò)濾，用流動(dòng)分析儀測(cè)定銨態(tài)氮含量。

硝態(tài)氮采用紫外分光光度校正因數(shù)法：取5.00g土樣，加入50ml 2mol L-1氯化鉀溶液，振蕩1h，懸液靜置3～5min后過(guò)濾。測(cè)定浸提液在220nm和275nm處的吸光度，然后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算硝態(tài)氮含量。

有效磷采用鉬銻鈧比色法：稱(chēng)取過(guò)1毫米篩的風(fēng)干土2.5g，置于三角瓶中，加入浸提劑50mL，于往復(fù)震蕩機(jī)上震蕩30min，然后用無(wú)磷濾紙過(guò)濾。吸出濾液10mL，加入顯色劑5mL、水10mL，搖勻后放置30min，然后在880nm波長(zhǎng)處比色，測(cè)讀吸光度，最后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線確定有效磷含量。

2.5 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用SPSS 26軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的單因素方差分析，數(shù)據(jù)結(jié)果均為4次重復(fù)的平均值。采用Origin 26進(jìn)行數(shù)據(jù)制圖。

3 結(jié)果

3.1 土壤容重、pH與有機(jī)質(zhì)含量的變化

由表1可知，大棚土壤容重在萬(wàn)壽菊種植兩年后發(fā)生顯著變化，下降了0.1g cm-3。土壤pH從7.6下降到了7.18，但差異不顯著。土壤有機(jī)質(zhì)含量也發(fā)生了顯著的變化，從11.15g kg-1增加到19.63g kg-1。

3.2 土壤氮的變化

由表2可知，種植萬(wàn)壽菊的大棚中土壤氮含量發(fā)生了不同程度的變化。土壤全氮含量在經(jīng)過(guò)兩年種植之后其含量得到了明顯的提升，從0.049%增加到了0.092%。土壤硝態(tài)氮含量同土壤全氮含量呈現(xiàn)出同樣的變化，且變化幅度幾乎相同，而銨態(tài)氮含量卻表現(xiàn)出同土壤全氮和硝態(tài)氮相反的狀況，經(jīng)過(guò)兩年的萬(wàn)壽菊種植，銨態(tài)氮含量從317.55mg kg-1降到了257.15mg kg-1。

3.3 土壤磷的變化

由表2可知，土壤全磷與有效磷含量都在萬(wàn)壽菊種植后得到了增加，全磷從141.78mg kg-1增加到了391.06mg kg-1，有效磷從27.32 mg kg-1增加到了95.99 mg kg-1。整體來(lái)看，在經(jīng)過(guò)兩年種植后，萬(wàn)壽菊大棚土壤的全磷含量增加了176%，土壤的有效磷含量增加了251%，土壤有效磷含量增加的幅度要比全磷含量增加的幅度大。

3.4 相關(guān)性分析

由表3可知，土壤容重與有機(jī)質(zhì)和全氮含量均呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與銨態(tài)氮含量呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系。土壤有機(jī)質(zhì)含量與有效磷和全氮含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。土壤有效磷含量與全氮含量呈極顯著正相關(guān)。土壤硝態(tài)氮與土壤全磷含量呈顯著正相關(guān)。

4 討論

隨著設(shè)施農(nóng)業(yè)種植年限的延長(zhǎng)，土壤容重通常會(huì)呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)[11]。但在本研究中，經(jīng)過(guò)兩年萬(wàn)壽菊種植的大棚土壤容重降低了，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能與連年的糞肥施用和萬(wàn)壽菊殘?bào)w還田有關(guān)，有機(jī)肥和植物殘?bào)w進(jìn)入土壤后會(huì)提高土壤孔隙度，從而導(dǎo)致土壤容重逐漸下降[12]。相關(guān)性分析中容重與有機(jī)質(zhì)的負(fù)相關(guān)很好地佐證了這一點(diǎn)（表3）。土壤pH逐漸降低，呈現(xiàn)出酸化的趨勢(shì)這一結(jié)果與李玉濤等的研究結(jié)果一致[13，14]。一方面，這與大棚內(nèi)土壤與外界隔離，不能接受雨水的淋洗以及高溫、高蒸發(fā)的環(huán)境有關(guān)。另一方面，也與化肥的長(zhǎng)期施用導(dǎo)致的土壤鹽分和養(yǎng)分大量富集有關(guān)[15]。土壤有機(jī)質(zhì)對(duì)于保持土壤肥力、提高土壤透氣性和緩沖劇烈的pH變化方面有重要的作用[16]。該地區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)含量隨種植年限增加而增加主要與連年施用大量有機(jī)肥有關(guān)。雖然土壤有機(jī)質(zhì)與土壤養(yǎng)分之間呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)，但可能以牛羊糞為主的有機(jī)肥不利于緩解土壤pH的下降，可以增加萬(wàn)壽菊殘?bào)w的施用量，在提高土壤有機(jī)質(zhì)的同時(shí)也可以緩解酸化趨勢(shì)[17]。適量的增施有機(jī)肥也可以改善質(zhì)量[18]。

大棚土壤全氮含量在萬(wàn)壽菊種植兩年之后得到了明顯的增加。雖然追肥中氮素的比例較高，但總體來(lái)看，土壤全氮含量仍然處于較低的水平。其中，土壤硝態(tài)氮變化情況與全氮一致，而土壤銨態(tài)氮含量卻表現(xiàn)出了相反的情況。由于在大棚環(huán)境下土壤的通氣性較差，厭氧的反硝化細(xì)菌大量增殖，不斷進(jìn)行反硝化作用，土壤中的硝態(tài)氮最終被轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓@可能是土壤中硝態(tài)氮含量較低的主要原因[19]。另一方面，有機(jī)肥的大量施用為微生物的增殖提供了充足的能源和碳源，大棚內(nèi)較高的溫度又有利于有機(jī)質(zhì)的分解和微生物增殖[20]，從而加快了氮素的消耗，加之土壤中的氮?dú)獯罅苛魇c銨態(tài)氮的易揮發(fā)性，可能是導(dǎo)致土壤全氮和銨態(tài)氮含量較低的原因。其次，硝化作用的過(guò)程中還會(huì)釋放大量的H+，過(guò)量的H+也是導(dǎo)致土壤pH下降的原因之一[21]。

土壤中全磷和有效磷的變化情況相似，均在萬(wàn)壽菊種植兩年后含量增加，且有效磷增加的幅度較全磷增加的幅度大。這主要是因?yàn)橄鄬?duì)于氮素而言，土壤中的磷素不易淋失，難以揮發(fā)，極易被土壤吸附固定，磷素不斷在土壤中富集，導(dǎo)致了全磷和有效磷含量得到提高[22]。而使用的肥料中，有效磷的占比較高，所以導(dǎo)致了有效磷的增加幅度要明顯大于全磷的增加幅度。當(dāng)磷元素在土壤環(huán)境中過(guò)高時(shí)，還會(huì)影響植物吸收鋅、鐵、鎂等營(yíng)養(yǎng)元素，對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生不利影響[19]。當(dāng)土壤中的磷素大量富集時(shí)，會(huì)滲入地下水，對(duì)地下水產(chǎn)生嚴(yán)重的污染[23]。所以在種植年限達(dá)到一定程度時(shí)，應(yīng)注意土壤中的全磷含量與施肥量，盡量避免磷素的大量淋失。

根據(jù)不同土壤理化指標(biāo)的相關(guān)性分析，土壤有機(jī)質(zhì)含量與有效磷和全氮含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。土壤有機(jī)質(zhì)含量的增加可以顯著提高土壤養(yǎng)分的含量，同時(shí)降低土壤容重，但在本研究中土壤有機(jī)質(zhì)與pH呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，可以嘗試調(diào)整基肥中牛羊糞和萬(wàn)壽菊殘?bào)w的比例，來(lái)調(diào)節(jié)土壤pH。

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)種植兩年的萬(wàn)壽菊大棚土壤理化指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定與分析，并與棚邊空地進(jìn)行對(duì)照，可以發(fā)現(xiàn)萬(wàn)壽菊大棚土壤的理化指標(biāo)出現(xiàn)了不同程度的變化，總結(jié)其變化情況及生產(chǎn)管理相關(guān)意見(jiàn)和建議如下：

1.萬(wàn)壽菊種植兩年后，土壤容重與pH下降，有機(jī)質(zhì)含量增加。建議在萬(wàn)壽菊生產(chǎn)管理中繼續(xù)調(diào)整基肥中牛羊糞和萬(wàn)壽菊殘?bào)w回歸的比例，提升土壤有機(jī)質(zhì)含量，條件土壤pH;

2.土壤全磷和有效磷含量顯著增加，且全磷含量較高，有效磷的增加幅度遠(yuǎn)大于全磷的增加幅度;土壤中的磷素含量的增加可能會(huì)產(chǎn)生流失的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)地下水及周邊環(huán)境產(chǎn)生污染，應(yīng)減施磷肥;

3.土壤全氮、硝態(tài)氮含量均顯著增加，而銨態(tài)氮含量則表現(xiàn)出顯著減少。雖然追施的化肥中氮素比例較大，但土壤中的氮素含量仍處于較低水平，推測(cè)萬(wàn)壽菊對(duì)氮素的需求量較大，可適當(dāng)提高氮肥的施用量，同時(shí)應(yīng)注意大棚的通風(fēng)，降低土壤含水量，提高土壤透氣性，從而減弱土壤氮的反硝化作用。

在日后的萬(wàn)壽菊大棚種植過(guò)程中，應(yīng)結(jié)合大棚土壤環(huán)境的變化制定合理的施肥方案和田間管理模式。防止出現(xiàn)土壤環(huán)境惡化、萬(wàn)壽菊質(zhì)量下降等情況的發(fā)生，保證萬(wàn)壽菊種植的可持續(xù)發(fā)展。同時(shí)還應(yīng)不斷改進(jìn)萬(wàn)壽菊的種植技術(shù)，培育品質(zhì)更高的雜交品種，提高萬(wàn)壽菊種植的經(jīng)濟(jì)效益，為農(nóng)民致富提供強(qiáng)大助力。

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