農(nóng)田栽參和伐林栽參土壤養(yǎng)分及酶活性比較分析

王婷婷 劉雙 趙洪顏 樸仁哲

摘要

[目的]研究農(nóng)田栽參和伐林栽參土壤養(yǎng)分及土壤酶活性差異。[方法]通過分析2種生產(chǎn)模式下的土壤N、P、K、有機(jī)質(zhì)、pH及土壤中脲酶、過氧化氫酶等指標(biāo)。[結(jié)果]2種生產(chǎn)模式下人參土壤養(yǎng)分含量及酶活性存在差異，伐林栽參土壤中養(yǎng)分和酶活性高于農(nóng)田栽參土壤，尤其是全氮含量伐林栽參比農(nóng)田栽參高1.2 g/kg，脲酶活性和磷酸酶活性伐林栽參比農(nóng)田栽參高4倍多。[結(jié)論]該研究為農(nóng)田栽參土壤改良提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞 ?農(nóng)田栽參;伐林栽參;土壤養(yǎng)分;土壤酶活性

中圖分類號 S567 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A ?文章編號 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）屬五加科多年生草本植物，是馳名中外的名貴藥材。吉林省是人參的主要產(chǎn)區(qū)，到2012年底，吉林省人參種植面積為4 600 hm2，總產(chǎn)量達(dá)2.5×104 t，成品為7 000 t，占據(jù)國內(nèi)人參總產(chǎn)量的85%以上，成為名副其實的“人參之鄉(xiāng)”[1]。人參土壤養(yǎng)分含量高低直接影響人參產(chǎn)量和品質(zhì)，特別是大量元素氮磷鉀含量及配比[2]。土壤酶在土壤生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動中起著重要的作用，催化土壤中的所有生化反應(yīng)，其活性大小可以揭示土壤肥力狀況[3-4]。人參品質(zhì)優(yōu)劣與其生長過程中土壤條件有很大關(guān)系[5-7]。農(nóng)田栽參是目前人參產(chǎn)業(yè)的主要發(fā)展模式[8-10] ，伐林栽參雖然能提高人參的產(chǎn)量和品質(zhì)，但以毀掉大面積的森林為代價，給生態(tài)環(huán)境帶來了嚴(yán)重破壞和威脅，不利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。農(nóng)田栽參克服了伐林栽參的許多弊端，具有很大的發(fā)展空間，但由于農(nóng)田栽參土壤改良技術(shù)尚不完善，產(chǎn)量低、病蟲害重的問題至今困擾著農(nóng)田栽參產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，筆者通過對伐林栽參及農(nóng)田栽參土壤養(yǎng)分和酶活性分析，準(zhǔn)確評價人參生長適宜土壤肥力指標(biāo)，應(yīng)用伐林栽參的肥力指標(biāo)指導(dǎo)農(nóng)田栽參土壤改良，具有一定的生產(chǎn)實際意義[11]。

1 ?材料與方法

1.1 ?供試土壤及采集時間

供試農(nóng)田栽參土壤樣品采自集安市農(nóng)田栽參種植基地，伐林栽參土壤樣品采自敦化市伐林栽參基地，對照樣品采自人參地旁的空地，人參的生長年限均為3年，采集時間選擇在人參紅果期進(jìn)行，取樣時按照五點取樣法，將土壤混合均勻，重復(fù)3次。

1.2 取樣點的自然條件

2個取樣點的土壤均為暗棕壤土類，氣候條件均為北溫帶大陸性氣候，年平均氣溫為5.5～6.5 ℃，平均海拔高度為400～600 m。取樣點位于40°52′～41°35′N，年降水量均為880 mm左右。取樣地均是我國人參產(chǎn)業(yè)基地。

1.3 ?分析方法

1.3.1

土壤養(yǎng)分元素分析。土壤pH用雷磁pH計測定，土壤速效磷用碳酸氫鈉浸提-比色法測定; 土壤全磷用氫氧化鈉熔融-鉬銻抗比色法測定;土壤全氮的測定用凱氏定氮法;土壤速效氮用擴(kuò)散法測定;土壤速效鉀和全鉀用火焰光度法測定[12]; 土壤有機(jī)質(zhì)用燒失量法測定。

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的質(zhì)量（mg）表示; 土壤堿性磷酸酶采用磷酸苯二鈉比色法，磷酸酶活性以24 h后1 g土壤中釋放的酚的質(zhì)量（mg）表示; 蔗糖酶采用3，5二硝基水楊酸比色法，以24 h后1 g土壤中葡萄糖的質(zhì)量（mg）表示; 過氧化氫酶采用高錳酸鉀滴定法，以20 min后1 g土壤消耗的高錳酸鉀數(shù)（ml）表示[13]。

2 結(jié)果與分析

2.1 ?農(nóng)田栽參和伐林栽參土壤養(yǎng)分比較

2.1.1

有機(jī)質(zhì)含量和pH比較。土壤有機(jī)質(zhì)是土壤中各種營養(yǎng)元素的重要來源，特別是土壤中的氮磷鉀的主要來源，可以將土壤有機(jī)質(zhì)作為土壤肥力指標(biāo)[14]。從表1可看出，不同土壤類型的人參栽培土壤中有機(jī)質(zhì)含量不同，伐林栽參土壤中有機(jī)質(zhì)含量為50.50 g/kg，農(nóng)田栽參土壤中有機(jī)質(zhì)含量為33.45 g/kg，對照土壤有機(jī)質(zhì)含量分別為60.00和34.46 ?g/kg，伐林栽參土壤中有機(jī)質(zhì)含量和農(nóng)田栽參有顯著性差異，說明伐林參土壤的肥力比農(nóng)田參土壤肥力豐富。2種栽參地有機(jī)質(zhì)含量均低于對照，這可能是因為在人參紅果期消耗了土壤中的有機(jī)質(zhì)。土壤酸堿度對土壤肥力及植物生長影響很大，大量元素全量與可利用態(tài)以及酶活性均受到土壤pH的影響[15]。由表1可知，伐林栽參和農(nóng)田栽參土壤的pH不同，其中伐林栽參土壤pH為5.93，對照土壤pH為5.50;農(nóng)田栽參土壤pH為6.55，對照土壤pH為5.80，伐林栽參pH和農(nóng)田栽參沒有顯著性差異，均在人參適宜生長pH范圍內(nèi)。

2.1.2

有效氮和總氮含量比較。土壤中全N是評價土壤肥力的一項重要指標(biāo)，可以代表土壤氮素營養(yǎng)的供應(yīng)水平，其含量高低受有機(jī)質(zhì)的分解轉(zhuǎn)化強(qiáng)弱及土壤對氮素的釋放和固定的影響[16]。由表2可見，不同土壤類型有效氮和總氮的含量不同，其中伐林栽參土壤中有效氮含量為12.06 mg/kg，農(nóng)田栽參有效氮含量為7.54 mg/kg，對照土壤含量分別為12.22和10.50 ?mg/kg;伐林栽參土壤中總氮含量為2.80 g/kg，農(nóng)田栽參總氮含量為1.60 g/kg，對照土壤總氮含量分別為2.92和1.82 ?g/kg，伐林栽參有效氮含量和總氮含量均高于農(nóng)田栽參，尤其是總氮的含量伐林參比農(nóng)田參高1.20 g/kg，但有效氮含量和總氮含量均低于對照，說明不同的土壤類型氮素含量相差非常大，人參在紅果期對氮素含量消耗很大。

表2 伐林栽參和農(nóng)田栽參土壤氮素含量比較

土壤類型有效氮含量∥mg/kg總氮含量∥g/kg

農(nóng)田栽參對照10.50±2.89ab1.82±0.43b

農(nóng)田栽參7.54±2.62b1.60±0.23b

伐林栽參對照12.22±4.37a2.92±0.98a

伐林栽參12.06±3.78a2.80±0.85a

2.1.3

磷素含量比較。

由伐林栽參和農(nóng)田栽參土壤磷含量（表3）可知，不同的土壤中磷素含量不同，其中伐林栽參土壤中有效磷含量15.08 mg/kg，農(nóng)田栽參土壤中有效磷含量為11.45 mg/kg，對照土壤有效磷含量分別為10.00和9.52 ?mg/kg;伐林栽參土壤中全磷含量為0.222 g/kg，農(nóng)田栽參全磷含量為0.191 g/kg，對照土壤全磷含量分別為0.102和0.096 ?g/kg，伐林栽參有效磷含量和全磷含量均高于農(nóng)田栽參，且均高于對照，但磷素含量相差不大。

表3 伐林栽參和農(nóng)田栽參土壤磷含量比較

土壤類型有效磷含量∥mg/kg全磷含量∥g/kg

農(nóng)田栽參對照9.52±3.17b0.096±0.03a

農(nóng)田栽參11.45±4.65ab0.191±0.08a

伐林栽參對照10.00±4.23ab0.102±0.06a

伐林栽參15.08±6.86a0.222±0.12a

2.1.4

鉀素含量比較。

土壤中鉀以離子形態(tài)存在，可以反應(yīng)作物鉀的供應(yīng)情況，流動性大。速效鉀可以反應(yīng)短時期內(nèi)土壤養(yǎng)分供應(yīng)能力，而隨著鉀素營養(yǎng)水平的提高可減少植株的感病性，提高產(chǎn)量[17]。由伐林栽參和農(nóng)田栽參土壤鉀含量（表4）可知，不同的土壤鉀含量不同，伐林栽參有效鉀含量為170 mg/kg，農(nóng)田栽參有效鉀含量為154 mg/kg，對照土壤有效鉀含量分別為146和135 ?mg/kg;伐林栽參全鉀含量為23.20 g/kg，農(nóng)田栽參全鉀含量為21.60 g/kg，對照土壤全鉀含量分別為19.50和19.06 ?g/kg。可見，伐林栽參有效鉀含量和全鉀含量均高于農(nóng)田栽參，且均高于對照，但含量差別不大，這可能是因為鉀與土壤成土母質(zhì)有關(guān)，受人為干擾影響很小。

表4 伐林栽參和農(nóng)田栽參土壤鉀含量比較

土壤類型有效鉀含量∥mg/kg全鉀含量∥g/kg

農(nóng)田栽參對照135±25.3a19.06±3.23a

農(nóng)田栽參154±26.5a21.60±6.87a

伐林栽參對照146±24.7a19.50±3.78a

伐林栽參170±28.6a23.20±7.12a

2.2 農(nóng)田栽參和伐林栽參土壤酶活性比較

從表5可以看出，農(nóng)田栽參和伐林栽參土壤酶含量差別很大，其中農(nóng)田栽參和伐林栽參脲酶含量分別為0.63和2.80 mg/（g·d），對照土壤脲酶含量分別為0.45和1.74 mg/（g·d），農(nóng)田栽參脲酶含量高于對照0.18 mg/（g·d），伐林栽參高于對照1.06 mg/（g·d）;過氧化氫酶含量分別為0.65和0.94 ml/（g·20min），對照土壤分別為0.60和0.85 ml/（g·20min），分別高于對照0.05和0.09 ml/（g·20 min）;蔗糖酶含量分別為14.32和30.62 mg/（g·d），對照土壤含量分別為8.94和12.71 mg/（g·d），分別高于對照5.38和17.91 mg/（g·d）;磷酸酶含量分別為17.32和32.25 mg/（g·d），對照土壤分別為7.63和23.66 mg/（g·d），分別高于對照9.69和8.59 mg/（g·d）。農(nóng)田栽參和伐林栽參土壤酶活性差別非常明顯，伐林栽參4種土壤酶活性均高于農(nóng)田栽參，且人參土壤酶活性一般高于對照土壤，這可能是因為土壤酶來自于微生物、動植物殘體以及植物根系分泌物，受微生物和植物的調(diào)節(jié)。人參屬于多年生草本植物，隨生長年限的延長，須根布滿根層土壤，每年均有部分根系凋亡留存在土壤中，這直接影響著人參根系周圍土壤酶的含量及活性。

3 結(jié)論與討論

2種生產(chǎn)模式下人參土壤養(yǎng)分含量及酶活性差異大，這與二者所處生態(tài)環(huán)境以及人為干擾活動有關(guān)[18]。伐林栽參屬于森林生態(tài)系統(tǒng)，連年的枯枝落葉凋落是伐林栽參土壤養(yǎng)分的主要來源，每年大量的有機(jī)質(zhì)積聚在土壤表面，使得伐林栽參土壤逐年積累，其土壤養(yǎng)分含量和酶活性是農(nóng)田栽參含量的2倍甚至幾倍，而農(nóng)田栽參土壤是由人管理的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，土壤養(yǎng)分含量與農(nóng)藝措施有著密切關(guān)系。2種生產(chǎn)模式下人參土壤養(yǎng)分含量不同，同一種養(yǎng)分伐林栽參土壤中含量高于農(nóng)田栽參土壤，但磷和鉀含量差異不大;土壤酶是土壤中所有生化反應(yīng)的催動者，2種生產(chǎn)模式下人參土壤酶活性差異很大，相同酶在伐林栽參土壤中活性顯著高于農(nóng)田栽參的活性。2種育參地土壤pH均在人參生長的適宜范圍內(nèi)，土壤酶活性能夠準(zhǔn)確反映土壤營養(yǎng)供應(yīng)狀況，結(jié)合土壤有機(jī)質(zhì)、氮磷鉀及pH可以準(zhǔn)確評價人參土壤肥力狀況。因此農(nóng)田栽參土壤改良應(yīng)該綜合考慮人參地土壤養(yǎng)分和土壤酶活性，通過調(diào)節(jié)土壤養(yǎng)分含量來調(diào)節(jié)土壤肥力狀況。

表5 農(nóng)田栽參和伐林栽參土壤4種酶活含量比較

土壤類型脲酶∥mg/（g·d）過氧化氫酶∥ml/（g·20 min）蔗糖酶∥mg/（g·d）磷酸酶∥mg/（g·d）

農(nóng)田栽參對照0.45±0.03b0.60±0.03b8.94±3.62c7.63±2.87c

農(nóng)田栽參0.63±0.05b0.65±0.04b14.32±7.63b17.32±6.37bc

伐林栽參對照1.74±0.28ab0.85±0.05a12.71±3.78bc23.66±8.16b

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

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