土壤質(zhì)量以及施肥方式對(duì)紫玉蘭生長(zhǎng)的影響

林竹隱,寇文華

重慶人文科技學(xué)院智能人居環(huán)境研發(fā)中心;重慶人文科技學(xué)院建筑與設(shè)計(jì)學(xué)院,重慶 401524

土壤質(zhì)量（Soil Quality）是用來衡量土壤的生產(chǎn)能力、對(duì)環(huán)境的生態(tài)貢獻(xiàn)以及促進(jìn)動(dòng)物以及植物生產(chǎn)能力的標(biāo)準(zhǔn)[1]。當(dāng)前較為常用的土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)方法是分析土壤的生產(chǎn)功能和基本條件，從土壤質(zhì)量因素、生產(chǎn)因素、水環(huán)境因素、生物學(xué)因素和植物學(xué)因素等方面開展評(píng)價(jià)研究[2]。就土壤因素而言，對(duì)土壤質(zhì)量的評(píng)價(jià)是基于土壤的化學(xué)屬性、物理屬性和生物屬性[3]。土壤的化學(xué)屬性包括酸堿度、土壤中含有的養(yǎng)分和微量元素、鹽含量等等。土壤的物理屬性包括土壤中水含量、土壤中顆粒分布和結(jié)構(gòu)以及穩(wěn)定性等等。生物因素包括土壤中酶含量、有機(jī)物含量、土壤中生物數(shù)量等等。生產(chǎn)因素包括土壤上種植的作物產(chǎn)量、作物健康情況和生長(zhǎng)狀態(tài)等。水環(huán)境因素包括地表層水環(huán)境狀態(tài)和地下水環(huán)境狀態(tài)。生物學(xué)因素包括土壤中產(chǎn)生的呼吸活動(dòng)、硝化活動(dòng)等過程。植物學(xué)因素特指種植作物本身的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)和健康質(zhì)量。植物適宜性是指植物對(duì)土壤中生產(chǎn)功能和基本條件的適應(yīng)程度，如土壤的酸堿度、土壤穩(wěn)定性、水環(huán)境等方面。不同植物對(duì)于土壤質(zhì)量有著不同的需求。紫玉蘭（Magnolia lilifloraDesr.）是我國(guó)常見的木蘭目木蘭科木蘭屬植物。該植物多生長(zhǎng)于我國(guó)四川省、湖北省及云南省等地區(qū)，種植歷史可回溯至2000 年前[4]。在研究紫玉蘭適宜性的時(shí)候，應(yīng)該將土壤肥力、土壤生態(tài)環(huán)境等因素集中考慮在內(nèi)。紫玉蘭不易移植和養(yǎng)護(hù)，如何通過高質(zhì)量的土壤來提高紫玉蘭的生長(zhǎng)性具有重要的研究意義。

1 材料與方法

1.1 材料來源

本研究于2019 年4 月1 日至2020 年3 月31 日在重慶鴻豐花卉苗木種植基地開展種植研究。選取一年生紫玉蘭種苗，種植在塑料花盆內(nèi)。種植土壤為該種植基地的苗圃土。由于紫玉蘭對(duì)于土壤濕度要求較高，土壤需要保持濕潤(rùn)不澇的狀態(tài)，所以在塑料花盆底需要提前鋪好砂子保證培養(yǎng)環(huán)境的透氣性和濕度。

1.2 采樣方法

本研究在重慶鴻豐花卉苗木種植基地使用S 法進(jìn)行土壤樣品采集。每份采樣土壤選用6 個(gè)采集樣品混合，總重量控制在450 g 左右。采集深度為表層度至地下15 cm 深度。最終，共計(jì)得到50個(gè)混合采樣樣本。基地附近主要河流為嘉陵江和壁北河。課題組在2019 年8 月（河流豐水期）和2020 年2 月（河流枯水期）進(jìn)行樣本采樣。

1.3 檢測(cè)方法

本研究將對(duì)土壤樣本和水樣本分別進(jìn)行檢測(cè)。其中，土壤樣本將主要檢驗(yàn)pH 值、電導(dǎo)率、微量元素和土壤質(zhì)地等指標(biāo)。水樣本將檢驗(yàn)pH 值、氯化物和微量元素等指標(biāo)。具體的檢測(cè)對(duì)象、檢測(cè)指標(biāo)以及檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)見下表1。

表1 檢測(cè)對(duì)象、檢測(cè)指標(biāo)以及檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)或方法Table 1 Objects,indicators,and examination standards or methods

氮肥對(duì)于紫木蘭的生長(zhǎng)具有重要的助力作用。在植物栽培前，先將不同種類的氮肥與采樣土壤分別混合。復(fù)合氮肥的種類為硝態(tài)氮肥（添加硝酸鈣）、銨態(tài)氮肥（添加磷酸二氫銨）、酰胺態(tài)氮肥（添加尿素）以及混合肥（添加尿素和污泥）。復(fù)合氮肥的用量為每種肥料三個(gè)濃度，分別為0.3 g/kg，0.6 g/kg 和0.9 g/kg。植物生長(zhǎng)性試驗(yàn)自2019 年6 月初開始至2019 年11 月末結(jié)束。將對(duì)比分析紫玉蘭植物生長(zhǎng)數(shù)據(jù)、植物微量元素含量、土壤質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)

通過對(duì)土壤樣本檢測(cè)，得到以下檢測(cè)結(jié)果（表2）。有機(jī)質(zhì)能夠反映出土壤的肥沃狀態(tài)。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果可知，大于20 的土壤成分在78.5%左右，表明該基地土壤肥力優(yōu)秀，能夠滿足紫玉蘭栽培和生長(zhǎng)的需求。重慶市EC 值標(biāo)準(zhǔn)要求在0.1 mS/cm 至0.5 mS/cm 之間。樣本中有62.1%在該區(qū)間，5.4%的樣本大于0.5 mS/cm。這表明樣本土壤具有較好的防鹽能力，不會(huì)受到影響。分析土壤中pH值、電導(dǎo)率、水解性和微量元素的含量能夠幫助了解土壤對(duì)于種植作物的供氧能力。全部樣本土壤pH 值均小于8.0，表明其性質(zhì)在中性土壤至微堿性土壤之間，基本可以滿足紫玉蘭生長(zhǎng)需求。樣本土壤的電導(dǎo)率平均值在12.05 至21.61 之間，表明該土壤具有較好的保肥能力和緩沖性。根據(jù)水解性、有效磷和速效鉀的分析結(jié)果可見，樣本土壤整體養(yǎng)分在中等水平，基本可以滿足紫玉蘭生長(zhǎng)需求。

表2 土壤質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果Table 2 Soil quality analysis results

2.2 水環(huán)境評(píng)價(jià)

在2019 年8 月（河流豐水期）和2020 年2 月（河流枯水期）對(duì)嘉陵江和壁北河水資源樣本檢測(cè)（表3）。根據(jù)調(diào)查結(jié)果可知，嘉陵江和壁北河水資源樣本中硝酸鹽、總氮值和重金屬Zn 均略超過標(biāo)準(zhǔn)值。第一次調(diào)查時(shí)，嘉陵江和壁北河中重金屬Pb 超過標(biāo)準(zhǔn)值，而在第二次調(diào)查時(shí)恢復(fù)正常。從整體數(shù)據(jù)結(jié)果分析，在河流豐水期，水環(huán)境基本數(shù)值略有超標(biāo)。在河流枯水期，水環(huán)境則有所改善。嘉陵江和壁北河水資源樣本各項(xiàng)數(shù)據(jù)略有相近，可能是因?yàn)槎叩乩砦恢幂^近，具有交匯處。同時(shí)，在第二次調(diào)查時(shí)，由于枯水期降水較少導(dǎo)致重金屬顆粒受重力影響自然下降，水質(zhì)相對(duì)較好。

表3 水環(huán)境檢測(cè)結(jié)果/(mg/L)Table 3 Water environment analysis results

2.3 不同施肥方式對(duì)紫玉蘭生長(zhǎng)的影響

本研究對(duì)不同比例的復(fù)合氮肥進(jìn)行施肥試驗(yàn)，分別為硝態(tài)氮肥（添加硝酸鈣）、銨態(tài)氮肥（添加磷酸二氫銨）、酰胺態(tài)氮肥（添加尿素）以及混合肥（添加尿素和污泥）。將研究不同施肥方式對(duì)土壤的影響和對(duì)紫玉蘭植株的影響。

2.3.1 不同施肥方式對(duì)土壤的影響 從不同施肥方式土壤中有機(jī)質(zhì)含量的分析結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)（見圖1），在施硝態(tài)氮肥和酰胺態(tài)氮肥后，土壤中有機(jī)質(zhì)的含量隨氮肥含量的增加而不斷增加。這表明在實(shí)施低含量和中含量硝態(tài)氮肥和酰胺態(tài)氮肥時(shí)，紫玉蘭對(duì)有機(jī)質(zhì)的需求日漸增長(zhǎng)。在施低含量和中含量銨態(tài)氮肥時(shí)，土壤中有機(jī)質(zhì)的沒有變化。當(dāng)?shù)屎孔優(yōu)?.9 g/kg 時(shí)，有機(jī)質(zhì)含量直線下降。對(duì)于混合肥而言，在氮肥含量為0.3 g/kg 時(shí)，土壤中有機(jī)質(zhì)含量最高。對(duì)比其他含量而言，此濃度最適宜紫玉蘭植物生長(zhǎng)，能夠滿足紫玉蘭對(duì)于有機(jī)質(zhì)的需求。

圖1 不同施肥方式土壤中有機(jī)質(zhì)的含量Fig.1 Contents of organic matters in the soil wit h different fertilization patterns

從土壤中全氮含量的分析結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)（見圖2），土壤中全氮的含量均有顯著增長(zhǎng)。其中銨態(tài)氮肥在施肥后全氮含量最高。而硝態(tài)氮肥在施肥后，全氮含量隨氮肥含量的增加而不斷增加。相反地，酰胺態(tài)氮肥在施肥后，全氮含量隨氮肥含量的增加而不斷減少。混合肥在氮肥含量為0.6 g/kg時(shí)，土壤中有機(jī)質(zhì)含量最高。

圖2 不同施肥方式土壤中全氮的含量Fig.2 Contents of total N in the soil with different fertilization patterns

從土壤中堿解氮含量的分析結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)（見圖2），土壤中堿解氮的含量均略有增加。其中，均有顯著增長(zhǎng)。施肥后，硝態(tài)氮肥樣本土壤堿解氮增加有限。其主要原因是由于紫玉蘭對(duì)該類化肥的吸收性較好，需求量大。在氮肥含量為0.3 g/kg 時(shí)，銨態(tài)氮肥樣本土壤堿解氮含量最高。酰胺態(tài)氮肥和混合肥在施肥后，堿解氮含量隨氮肥含量的增加而不斷減少，呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)的關(guān)系。

圖3 不同施肥方式土壤中堿解氮的含量Fig.3 Content of Alkaline Hydrolysis Nitrogen in the soil with different fertilization patterns

2.3.2 不同施肥方式對(duì)紫玉蘭植株的影響 含量分析結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)（見圖4），硝態(tài)氮肥和銨態(tài)氮肥僅在施氮肥含量為0.9 g/kg 時(shí)，氮的含量才高于對(duì)照組。而酰胺態(tài)氮肥和混合肥的氮含量均高于對(duì)照組。對(duì)于混合肥而言，在氮肥含量為0.6 g/kg 時(shí)，紫玉蘭植株中氮含量最高。

圖4 不同施肥方式下紫玉蘭植株中氮的含量Fig.4 Contents of N in Magnolia liliflora Desr.under different fertilization patterns

從不同施肥方式下紫玉蘭植株中磷的含量分析結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)（見圖5），硝態(tài)氮肥和混合肥在施氮肥含量為0.3 g/kg 時(shí)，植株中磷最為顯著。在施氮肥含量為0.9 g/kg 時(shí)，植株中磷較為顯著。而不同含量的銨態(tài)氮肥和酰胺態(tài)氮肥對(duì)植株中磷含量的影響與對(duì)照組相比并不明顯。

圖5 不同施肥方式下紫玉蘭植株中磷的含量Fig.5 Contents of P in Magnolia liliflora Desr.under different fertilization patterns

從不同施肥方式下紫玉蘭植株中鉀的含量分析結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)（見圖6），在實(shí)施肥料之后，大多數(shù)肥料對(duì)植株中鉀含量的影響與對(duì)照組相比并不明顯。僅有混合肥在施氮肥含量為0.6 g/kg 時(shí)，植株中磷最為顯著。銨態(tài)氮肥在施肥后，植株中鉀含量隨氮肥含量的增加而不斷減少。

圖6 不同施肥方式下紫玉蘭植株中鉀的含量Fig.6 Contents of K in Magnolia liliflora Desr.under different fertilization patterns

2.3.3 紫玉蘭生長(zhǎng)性的變化結(jié)果 不同施肥方式下紫玉蘭生長(zhǎng)性的變化結(jié)果見表4。施混合肥后，在氮肥含量為0.3 g/kg 條件下，紫玉蘭胸徑最大為0.98 cm。在施混合肥后，在氮肥含量為0.3 g/kg 條件下，紫玉蘭植株最高為103.31 cm。從整體情況分析，混合肥最適合紫玉蘭生長(zhǎng)。

表4 紫玉蘭生長(zhǎng)性的變化結(jié)果Table 4 The results of changes in the growth of Magnolia liliflora Desr.

3 討論

土壤評(píng)價(jià)的主要依據(jù)土壤功能和土壤類型開展分析，而具體的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)則應(yīng)該根據(jù)土壤所在的環(huán)境和地區(qū)進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，樣本土壤整體養(yǎng)分在中等水平，基本可以滿足紫玉蘭生長(zhǎng)需求。嘉陵江和壁北河水資源樣本中硝酸鹽、總氮值和重金屬Zn 均略超過標(biāo)準(zhǔn)值。該結(jié)果與周皎等對(duì)于重慶地區(qū)土壤樣本以及水樣本的分析基本一致[5]。本研究選擇了不同成分的氮肥開展研究。同朱燕芬等的研究結(jié)果類似，氮肥對(duì)于紫木蘭的生長(zhǎng)具有重要的助力作用[6]。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同施肥方式對(duì)土壤樣本中有機(jī)質(zhì)、全氮和堿解氮具有不同的而影響。此觀點(diǎn)與閆松強(qiáng)等[7]，劉琳等[8]的研究結(jié)果保持一致。姚琳認(rèn)為在進(jìn)行紫玉蘭育苗時(shí)混合肥能夠顯著提高磷含量[9]。此觀點(diǎn)與本研究結(jié)果相似。同樣，不同施肥方式下紫玉蘭生長(zhǎng)性也有不同影響，混合肥最適合紫玉蘭生長(zhǎng)。此觀點(diǎn)與史偉等對(duì)于紫玉蘭的研究結(jié)果相同[10]。

4 結(jié)論

本研究于2019 年4 月1 日至2020 年3 月31 日在重慶鴻豐花卉苗木種植基地開展種植研究，分析該地區(qū)土壤質(zhì)量以及對(duì)紫玉蘭生長(zhǎng)的影響。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)土壤具有較好的保肥能力和緩沖性。河水資源樣本中硝酸鹽、總氮值和重金屬Zn 均略超過標(biāo)準(zhǔn)值。就樣本土壤成分而言，氮肥含量為0.3 g/kg 的混合肥土壤中有機(jī)質(zhì)含量最高。氮肥含量為0.6 g/kg 的銨態(tài)氮肥土壤中全氮含量最高。在氮肥含量為0.3 g/kg 時(shí)，銨態(tài)氮肥樣本土壤堿解氮含量最高。就植株成分而言，紫玉蘭植株在施氮肥含量為0.6 g/kg 的混合肥后氮含量最高。在施氮肥含量為0.3 g/kg 的混合肥時(shí)，植株中磷最為顯著。在施氮肥含量為0.6 g/kg 的混合肥時(shí)，植株中磷最為顯著。從整體分析，混合肥最適合紫玉蘭生長(zhǎng)。在重慶地區(qū)進(jìn)行紫玉蘭培育生長(zhǎng)時(shí)，可以采取混合肥來替代傳統(tǒng)肥料。一方面可以加強(qiáng)紫玉蘭的生長(zhǎng)性。另一方面，能夠極大地降低紫玉蘭的培育費(fèi)用。