川貝母規(guī)范化種植（GAP）研究基地土壤肥力診斷與綜合評(píng)價(jià)

段廣佩， 海平， 張敏娟， 楊海源， 付紹兵， 詹若挺， 蘆進(jìn)財(cái)

[1.青海省藥品檢驗(yàn)檢測(cè)院，青海省中藏藥現(xiàn)代化研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，國(guó)家藥監(jiān)局中藥（藏藥）質(zhì)量控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海西寧 810016；2.青海綠康生物開發(fā)有限公司，青海海東 810599；3.廣州中醫(yī)藥大學(xué)中藥學(xué)院，廣東廣州 510006]

川貝母為百合科植物川貝母Fritillaria cirrhosaD.Don、暗紫貝母Fritilaria unibracteataHsiao et K.C.Hsia、甘肅貝母Fritillaria przewalskiiMaxim.、梭砂 貝 母Fritillaria delavayiFranch.、 太 白 貝 母Fritillaria taipaiensisP.Y.Li 或瓦布貝母Fritillaria unibracteataHsiao et K.C.Hsiavar.wabuensis（S.Y.Tanget S.C.Yue）Z.D.Liu，S.Wang et S.C.Chen 的干燥鱗莖，具有清熱潤(rùn)肺、化痰止咳、散結(jié)消癰的功效，常用于治療肺熱燥咳、干咳少痰、陰虛勞嗽等病證[1]。川貝母主產(chǎn)于西藏、四川、青海等地高海拔區(qū)域，通常生于林中、灌叢下、草地或河灘、山谷等濕地或巖縫中[2]。川貝母野生資源稀缺，早在1988 年我國(guó)就將川貝母、暗紫貝母、梭砂貝母、甘肅貝母4種納入《國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)野生植物名錄》，到2021年，將川貝母、暗紫貝母、梭砂貝母、甘肅貝母。太白貝母等5種列為二級(jí)國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)野生植物。川貝母野生資源匱乏，使得目前市場(chǎng)流通逐漸以人工栽培川貝母成為主流，而人工栽培面臨著生產(chǎn)周期長(zhǎng)、產(chǎn)量低等難題[3]。川貝母是著名中成藥“京都念慈菴蜜煉川貝枇杷膏”的君藥，京都念慈庵總廠有限公司依托青海綠康生物開發(fā)有限公司在青海省互助縣建立了川貝母規(guī)范化種植（GAP）基地。本試驗(yàn)研究其基地土壤質(zhì)量狀況，對(duì)其育苗棚和大田產(chǎn)業(yè)化地土壤肥力狀況作診斷和綜合評(píng)估，提出針對(duì)性改良措施，以期為后續(xù)川貝母GAP 研究提供參考，現(xiàn)將研究結(jié)果報(bào)道如下。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地 川貝母GAP 基地（包含育苗棚和大田產(chǎn)業(yè)化地）位于青海省互助縣林川鄉(xiāng)（101°46′～102°45′E，36°30′～37°09′N），位于青海省東部，地處青藏高原和黃土高原的過渡地帶祁連山東段南麓，屬大陸寒溫帶氣候，年均溫5.8 ℃，年日照時(shí)數(shù)為2 581.7 h。無霜期114 d，年降水量477.4 mm，年蒸發(fā)量1 198.3 mm，年相對(duì)濕度63%[4]。試驗(yàn)地總面積約為800 畝，平均海拔3 000 m，育苗棚原為農(nóng)田，大田產(chǎn)業(yè)化地原為牧場(chǎng)。

1.2 土壤 根據(jù)基地面積，每200 畝為1 個(gè)采樣單元，分為4個(gè)采樣單元，每個(gè)采樣單元內(nèi)各采集表層（0 ～ 30 cm）、深層（30 ～60 cm）兩個(gè)深度的土壤，采用“S”形布點(diǎn)隨機(jī)等量采樣[5]。分別將各采樣單元內(nèi)采集所得土壤充分混合，風(fēng)干過篩共得4份土壤樣品，見表1。

表1 青海省互助縣川貝母GAP基地土壤樣品情況Table 1 Soil samples of GAP site in Huzhu county of Qinghai province

1.3 試劑與儀器 土壤各項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)所用主要試劑：重鉻酸鉀（國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑，批號(hào)：20150106）；硫酸亞鐵（天津市大茂化學(xué)試劑廠，批號(hào)：20180215）；鄰菲啰啉鹽酸鹽（沈陽賽尼歐化工有限公司，批號(hào)：11102002）；硼酸（天津市光復(fù)精細(xì)化工有限公司，批號(hào)：20160214）；甲基紅（天津市福晨化學(xué)試劑廠，批號(hào)：20130802）；硫酸鉀（阿拉丁試劑公司，批號(hào)：P112584）；碳酸鈉（天津市百世化工有限公司， 批號(hào)：20120420）；鉬酸銨（上海膠體化工廠，批號(hào)：770116）；酒石酸銻鉀（西隴化工股份有限公司，批號(hào)：140115）；硫酸亞鐵（天津市大茂化學(xué)試劑廠，批號(hào)：20110503）；乙酸銨（北京化工廠，批號(hào)：610510）；乙酸（四川西隴科學(xué)有限公司，批號(hào)：190808）；金屬鎂（國(guó)家有色金屬及電子材料測(cè)試中心，批號(hào)：2016012）；金屬銅（國(guó)家有色金屬及電子材料測(cè)試中心，批號(hào)：2015018-3）；金屬鐵（國(guó)家有色金屬及電子材料測(cè)試中心，批號(hào)：2016011-1）；金屬鋅（國(guó)家有色金屬及電子材料測(cè)試中心，批號(hào)：2017011）。

土壤各項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)所用主要儀器：高精度pH計(jì)（德國(guó)Sartorius 公司，型號(hào)：PB-21）；分析天平（德國(guó)Sartorius 公司，型號(hào)：BS224S）；恒溫箱（上海實(shí)驗(yàn)儀器廠，型號(hào)：101A-1E）；水浴恒溫振蕩器（河南新飛電器有限公司，型號(hào)： SC-308G）；原子吸收光譜儀（美國(guó)PE公司，型號(hào)：900F）。

1.4 土壤理化及養(yǎng)分指標(biāo)檢測(cè)方法 土壤pH 值測(cè)定采用電位法；有機(jī)質(zhì)測(cè)定采用高溫外熱氧化-亞鐵滴定法；全氮測(cè)定用半微量開氏法；全磷測(cè)定用酸溶-鉬銻抗比色法；全鉀測(cè)定用NaOH 熔融火焰光度計(jì)法；堿解氮測(cè)定采用堿解擴(kuò)散法；速效磷測(cè)定采用碳酸氫鈉浸提鉬銻抗比色法：速效鉀測(cè)定采用乙酸銨浸提-火焰光度法；交換性鈣鎂、微量元素Cu、Zn、Fe 測(cè)定采用原子吸收分光光度法[6]。

1.5 土壤肥力綜合評(píng)價(jià)方法 本試驗(yàn)采用修正內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法[7]對(duì)青海省互助縣川貝母GAP基地土壤肥力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)因子主要考慮與肥力有關(guān)的土壤性狀，主要因子有土壤pH、有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、水解氮、速效磷、速效鉀等。首先對(duì)上述參數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算，以消除各參數(shù)間量的差別，土壤各屬性因子分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值主要參照中國(guó)第2 次土壤普查分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)劃分。方法：當(dāng)屬性值屬于差一級(jí)時(shí)，即Ci≤Xa時(shí)，Pi=Ci/Xa（Pi≤1）；當(dāng)屬性值屬于中等一級(jí)時(shí)，即Xa＜Ci≤Xc時(shí)，Pi=1+（Ci-Xa）/（Xc-Va）（1＜Pi≤2）；當(dāng)屬性值屬于較好一級(jí)時(shí)，即Xc＜Ci≤Xp時(shí)，Pi= 2+（Ci-Xc）/（Xp-Xc）（2＜Pi＜3）；當(dāng)屬性值屬于好一級(jí)時(shí)，即Ci＞Xp時(shí)，Pi=3。以上各式中，Pi稱為分肥力系數(shù)，Ci為該屬性測(cè)定值，Xa、Xc、Xp為分級(jí)指標(biāo)（參照中國(guó)第2次土壤普查分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，分別為：低標(biāo)準(zhǔn)、中標(biāo)準(zhǔn)、高標(biāo)準(zhǔn)）。修正的內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法計(jì)算綜合肥力系數(shù)公式為：

式中：P為土壤綜合肥力系數(shù)，Pi平均為土壤各屬性分肥力系數(shù)的平均值，Pi最小為各分肥力系數(shù)中最小值。采用Pi最小代替原內(nèi)梅羅公式中的“Pi最大”是為了突出土壤屬性中最差一項(xiàng)指標(biāo)對(duì)肥力的影響，即突出限制性因子；增加修正項(xiàng)是為了反映可信度，即參評(píng)土壤屬性項(xiàng)目（n）越多，則可信度越高。根據(jù)修正的內(nèi)梅羅公式計(jì)算的綜合肥力系數(shù)P給出土壤的肥力評(píng)價(jià)，P≥2.7為“很肥沃”，2.7-≥1.8為“肥沃”，1.8-≥0.9為“一般”，＜0.9為“貧瘠”。

2 結(jié)果

2.1 土壤pH 值、有機(jī)質(zhì)及大量元素理化檢測(cè)結(jié)果 表2 為基地土壤的pH、有機(jī)質(zhì)及大量元素理化檢測(cè)結(jié)果，參照中國(guó)第2次土壤普查標(biāo)準(zhǔn)[8]（見表3），結(jié)果表明：育苗棚表層土壤pH值超出標(biāo)準(zhǔn)值，提示其土壤有堿化的現(xiàn)象；有機(jī)質(zhì)、全氮和堿解氮方面，大田深層土壤含量均低于標(biāo)準(zhǔn)值；全磷方面，育苗棚各層土壤含量超出標(biāo)準(zhǔn)值；全鉀方面，育苗棚表層土壤含量超出標(biāo)準(zhǔn)值；速效磷各土壤樣品含量均在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)；速效鉀方面，大田表層土壤含量略低于標(biāo)準(zhǔn)值。

表2 基地土壤pH、有機(jī)質(zhì)及大量元素理化檢測(cè)結(jié)果Table 2 Results of physical and chemical testing of the soil for pH，organic matter and major elements （g·kg-1）

表3 中國(guó)第2次土壤普查標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Standards for the second soil census in China

表4為基地土壤交換性鈣鎂檢測(cè)結(jié)果，參照常用標(biāo)準(zhǔn)[9]（見表5），結(jié)果表明：育苗棚各層土壤中交換性鈣和鎂含量均屬于缺乏水平，其中，鈣元素含量缺乏嚴(yán)重。

表4 基地土壤交換性鈣鎂檢測(cè)結(jié)果（以Ca2+、Mg2+離子形式計(jì)算）Table 4 Soil exchangeable calcium and magnesium test results（calculated in the form of Ca2+and Mg2+） （mg·kg-1）

表5 常用土壤交換性鈣鎂含量標(biāo)準(zhǔn)（以Ca2+、Mg2+離子形式計(jì)算）Table 5 Standards for exchangeable calcium and magnesium content of common soil（calculated in the form of Ca2+and Mg2+） （mg·kg-1）

表6為基地土壤微量元素檢測(cè)結(jié)果，參照中國(guó)土壤背景值[10]和青海土壤背景值[11]（見表7），結(jié)果表明：基地各土壤樣品有效Cu2+和有效Fe3+含量均能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)水平，育苗棚各層土壤有效鋅含量遠(yuǎn)低于中國(guó)土壤背景值和青海土壤背景值屬于缺乏水平。

表6 基地土壤微量元素檢測(cè)結(jié)果（以Cu2+、Zn2+、Fe3+離子形式計(jì)算）Table 6 Soil trace element test results（calculated in the form of Cu2+，Zn2+，F(xiàn)e3+） （mg·kg-1）

表7 中國(guó)土壤微量元素背景值和青海省土壤微量元素背景值（以Cu2+、Zn2+、Fe3+離子形式計(jì)算）Table 7 Background values of soil microelements in China and Qinghai Province（calculated in the form of Cu2+，Zn2+，F(xiàn)e3+） （mg·kg-1）

2.2 土壤肥力綜合評(píng)價(jià)結(jié)果 本試驗(yàn)采用修正內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法對(duì)青海省互助縣川貝母GAP 基地土壤肥力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)因子主要考慮與肥力有關(guān)的土壤性狀，主要因子有土壤pH、有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、水解氮、速效磷、速效鉀等。根據(jù)計(jì)算得出基地土壤肥力綜合評(píng)價(jià)（見表8），參照對(duì)比，結(jié)果表明：育苗棚表層土壤肥力屬于肥沃水平，育苗棚深層和大田表層土壤肥力屬于一般水平，大田深層土壤肥力屬于貧瘠水平。

表8 川貝母規(guī)范化種植（GAP）基地土壤肥力綜合評(píng)價(jià)Table 8 Comprehensive evaluation of soil fertility of Fritillaria cirrhosa D.Don GAP site

3 討論

本研究對(duì)青海省互助縣川貝母規(guī)范化種植（GAP）基地土壤狀況進(jìn)行了調(diào)查和肥力診斷，提出以下針對(duì)性改良措施。

3.1 育苗棚土壤改良 基地育苗棚表層土壤pH值達(dá)到8.1，有堿化的現(xiàn)象；育苗棚各層土壤全磷含量超標(biāo)準(zhǔn)、表層土壤全鉀含量超標(biāo)，加劇了土壤堿化。以上可能與川貝母育苗方式有關(guān)。由于采用溫棚育苗，每個(gè)溫棚內(nèi)復(fù)種指數(shù)高，化肥施用量大，容易造成鹽分積累，而基地育苗棚沒有修筑專用排水渠，導(dǎo)致育苗棚常年排水不暢，使多余鹽分無法流走，進(jìn)而導(dǎo)致育苗棚內(nèi)土壤pH偏高、磷鉀元素超標(biāo)。另外，可能是溫棚內(nèi)外溫差大，育苗棚土壤蒸發(fā)量增大，引起下部土壤水分沿土壤毛細(xì)管上移，同時(shí)土壤中的鹽分也隨著土壤水分向上運(yùn)動(dòng)，水分到達(dá)土壤表層后發(fā)生蒸發(fā)損失，而鹽分則在土壤表層累積，如此過程長(zhǎng)期反復(fù)進(jìn)行，當(dāng)表層土壤鹽分離子達(dá)到一定濃度時(shí)，造成土壤鹽漬化。因此，在川貝母育苗過程中，應(yīng)修筑排水渠并科學(xué)灌溉，同時(shí)，應(yīng)盡量施用有機(jī)肥（本地一般為腐熟羊糞）代替化肥，這也是中藥材GAP 生產(chǎn)提倡的施肥方式。多施有機(jī)肥可以改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤對(duì)酸堿度的緩沖能力，有利于土壤pH值和大量元素的平衡；使用土壤調(diào)理劑，如聚丙烯酰胺等，其原理是施用后與堿土吸附的交換性鈉進(jìn)行離子交換，交換下來的鈉離子溶于水中被排洗掉，從而達(dá)到降低鹽堿的目的[12]。有研究[13]表明，施用酒糟可有效降低土壤pH 值?；厮诨ブh是青海省青稞酒生產(chǎn)基地，全縣共有釀酒廠數(shù)量眾多，釀酒產(chǎn)生的廢棄物酒糟購(gòu)買方便便宜，因此，可以利用這一優(yōu)勢(shì)，多施用酒糟降低育苗棚表層土壤堿性。

3.2 大田土壤有機(jī)質(zhì)和氮元素補(bǔ)充 大田深層土壤中，有機(jī)質(zhì)、全氮和堿解氮含量均低于標(biāo)準(zhǔn)值，而大田表層土壤各項(xiàng)指標(biāo)正常，其原因可能是大田所在地原為牧場(chǎng)，牛羊產(chǎn)生的糞便經(jīng)自然腐熟，補(bǔ)充了表層土壤有機(jī)質(zhì)及各種大量元素，因此，表層土壤肥力水平達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)。而基地所在地為高海拔高寒地區(qū)，凍土層深厚，牛羊產(chǎn)生的天然肥料不能有效地進(jìn)入大田深層土壤，進(jìn)而導(dǎo)致大田深層土壤肥力貧瘠。因此，在后續(xù)大田復(fù)種和新開墾過程中，應(yīng)采用深耕的方式，有效翻地深度應(yīng)達(dá)到60 cm以上，同時(shí)，每畝使用有機(jī)肥200 kg 和尿素（氮元素含量46%）50 kg 作為基肥。另外，基地所在互助縣是蠶豆（Vicia fabaL）產(chǎn)區(qū)，蠶豆作為豆科植物，根系上有發(fā)達(dá)的根瘤菌，具有天生的固氮優(yōu)勢(shì)，可以將自然界中分子態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮素化合物，增加土壤氮素含量。因此，可在川貝母種苗移栽至大田前，每畝播種蠶豆種子10 kg。待蠶豆成株后進(jìn)行川貝母種苗移栽，在固氮的同時(shí)，蠶豆植株可對(duì)川貝母種苗起到一定防曬防護(hù)作用，待川貝母成株后，蠶豆植株又可以起到川貝母植株防倒伏作用，此生物固氮法也是中藥材GAP生產(chǎn)提倡的綠色環(huán)保方法。

3.3 育苗棚土壤鈣鎂元素補(bǔ)充 土壤中鈣鎂是植物所需必備的重要中量營(yíng)養(yǎng)元素，并能改善土壤結(jié)構(gòu)和調(diào)節(jié)土壤酸堿度，有利于土壤微生物的活動(dòng)，并能提高磷的有效性，因此，交換性鈣鎂含量的多少是評(píng)價(jià)土壤保水、保肥能力的重要指標(biāo)之一[14]。育苗棚各層土壤中交換性鈣鎂元素含量缺乏，這可能也和大量使用化肥有關(guān)，大量施入化肥和連續(xù)復(fù)種育苗，使得種苗產(chǎn)量高，但也從土壤中帶走大量的鈣素，而鈣素又沒有得到外源補(bǔ)充，另一方面土壤交換性鈣會(huì)隨灌溉遷移，使得土壤鈣元素含量減少。有研究[15]表明，大量施用化肥對(duì)交換性鎂的耗竭影響很大，在沒有有機(jī)肥施入的土壤中，交換性鎂含量表現(xiàn)出隨土層深度的增加而增加的趨勢(shì)，體現(xiàn)了交換性鎂在土壤中的淋溶特點(diǎn)，育苗棚深層土壤交換性鎂含量高于表層，也印證了這一觀點(diǎn)。有機(jī)肥中含有大量鈣和鎂元素，使土壤交換性鈣鎂得到及時(shí)的補(bǔ)充，因此，施用有機(jī)肥代替化肥是提高土壤交換性鈣鎂含量的重要措施。另外，可對(duì)育苗棚土壤每畝開溝施用適量熟石灰和碳酸鎂進(jìn)行鈣鎂元素補(bǔ)充。

3.4 土壤微量元素的補(bǔ)充 微量元素也是植物生長(zhǎng)所必需的，它與生物分子蛋白質(zhì)、多糖、核酸、維生素等密切相關(guān)，對(duì)植物的各種生理代謝過程的關(guān)鍵步驟起調(diào)控作用[16]。鑒于育苗棚土壤鋅元素含量缺乏，故在后續(xù)育苗過程中應(yīng)每畝施用硫酸鋅2 kg作為基肥。

4 結(jié)論

青海省互助縣川貝母GAP 基地育苗棚土壤肥力相對(duì)肥沃，但pH值、磷鉀元素和交換性鈣鎂元素不平衡；大田產(chǎn)業(yè)化地土壤肥力相對(duì)貧瘠。建議在后續(xù)基地建設(shè)過程中，開展以下措施：①育苗棚盡量施用有機(jī)肥代替化肥，同時(shí)使用聚丙烯酰胺、熟石灰、碳酸鎂和硫酸鋅等土壤改良劑；②大田每畝施用有機(jī)肥200 kg 和尿素50 kg 作為基肥，同時(shí)套種適量蠶豆以提高土壤固氮能力。