農(nóng)茬口對(duì)土壤特性及熟地當(dāng)歸育苗的調(diào)控效應(yīng)*

白 剛, 郭鳳霞**, 陳 垣, 袁洪超, 姜小鳳, 甄世偉

農(nóng)茬口對(duì)土壤特性及熟地當(dāng)歸育苗的調(diào)控效應(yīng)*

白 剛1, 郭鳳霞1**, 陳 垣2,3**, 袁洪超1, 姜小鳳1, 甄世偉1

(1. 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院/甘肅省作物遺傳改良與種質(zhì)創(chuàng)新重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/甘肅省干旱生境作物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 蘭州 730070; 2. 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/甘肅省中藥材規(guī)范化生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/甘肅省藥用植物栽培育種工程研究中心 蘭州 730070; 3. 甘肅中天藥業(yè)有限責(zé)任公司/甘肅省特色藥用植物資源保護(hù)與利用工程實(shí)驗(yàn)室/甘肅省特色藥材規(guī)范化可追溯栽培工程技術(shù)研究中心 定西 748100)

利用高寒草甸生荒地進(jìn)行當(dāng)歸育苗的傳統(tǒng)方式造成嚴(yán)重的水土流失。為了探討農(nóng)茬口調(diào)控土壤特性繼而影響后茬當(dāng)歸育苗的效應(yīng), 在道地產(chǎn)區(qū)甘肅省卓尼縣熟地培育農(nóng)作物茬口后進(jìn)行當(dāng)歸育苗, 測(cè)定育苗期土壤特性、成苗數(shù)和產(chǎn)量。結(jié)果表明, 農(nóng)茬口對(duì)后茬當(dāng)歸育苗田土壤特性具有顯著影響, 與休耕茬田比較, 馬鈴薯、油菜、蠶豆茬田土壤電導(dǎo)率極顯著降低, pH顯著提高, 青稞茬田土壤pH和電導(dǎo)率均降低, 農(nóng)茬口極顯著提高了后茬土壤陽離子含量, 降低了陰離子含量。各茬口土壤K+含量依次為青稞>蠶豆>油菜>馬鈴薯>休耕, Na+含量為馬鈴薯>青稞>蠶豆>油菜和休耕, Cl-含量為休耕>馬鈴薯>青稞>油菜>蠶豆。隨土層加深, 緊實(shí)度增加, 孔隙度減少, 含水量隨土層和茬口而異。0~15 cm土層的土質(zhì)疏松且含水量高則有利于保苗。當(dāng)歸成苗數(shù)和苗產(chǎn)量與土壤電導(dǎo)率、Cl-含量均呈顯著負(fù)相關(guān); 苗產(chǎn)量與pH、K+含量呈顯著正相關(guān), 與5~10 cm土層容重呈顯著負(fù)相關(guān); 苗數(shù)與0~5 cm土層總孔隙度呈顯著正相關(guān)。各茬口育成苗產(chǎn)量排序與綜合評(píng)價(jià)指數(shù)順序一致, 綜合評(píng)價(jià)指數(shù)依次為蠶豆(0.986)>油菜(0.682)>青稞(0.668)>馬鈴薯(0.297)>休耕(0.159)。因此, 優(yōu)異的茬口特性可優(yōu)化當(dāng)歸幼苗賴以生存的農(nóng)田土壤環(huán)境, 改善土壤性質(zhì), 富集營養(yǎng), 促生保苗, 蠶豆茬口更為優(yōu)異。

農(nóng)茬口; 熟地; 當(dāng)歸; 育苗; 土壤特性

當(dāng)歸[(Oliv.) Diels]為傘形科(Apiaceae Lindl.)多年生草本藥用植物, 以干燥根入藥, 具活血補(bǔ)血等多種功效[1]。當(dāng)歸根中的有機(jī)酸、鄰苯二甲酸等生物有效成分經(jīng)口服后可在血液中觀察到[2]。當(dāng)歸提取液對(duì)甜菜夜蛾生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖均有亞致死效應(yīng)[3], 具有防控病蟲害潛力。野生當(dāng)歸極其稀有地分布在甘肅省西南部人跡罕至的高寒陰濕灌木林, 現(xiàn)市售當(dāng)歸為栽培品[4]。生態(tài)環(huán)境是形成當(dāng)歸道地性的主導(dǎo)因子, 我國西北地區(qū)的甘肅省岷縣、漳縣、渭源、宕昌和甘南州卓尼、臨潭一帶是當(dāng)歸的優(yōu)質(zhì)道地產(chǎn)區(qū), 岷縣土壤綜合因子最佳[5]。當(dāng)歸栽培期為3年, 分為育苗期、成藥栽培期和繁種期。當(dāng)歸育苗期對(duì)氣候和土壤條件的要求更為嚴(yán)格, 要求氣候冷涼, 排水良好, 中性或微堿性、有機(jī)質(zhì)含量高的黑土類和褐土類土壤[6]。當(dāng)歸極不耐連作, 傳統(tǒng)上在岷縣和漳縣海拔2 800 m及以上高寒草甸區(qū)育苗, 即在草甸區(qū)開挖草皮播種, 種苗移栽熟地生產(chǎn)藥材, 育苗區(qū)地勢(shì)陡險(xiǎn), 生境脆弱, 土地資源極其有限[7]。

然而, 生荒地育苗引發(fā)土壤侵蝕, 降低了土壤調(diào)蓄能力。隨著全球氣候變暖, 適宜當(dāng)歸育苗區(qū)域迅速縮減, 拓荒育苗向高海拔延伸, 造成嚴(yán)重的水土流失, 2012年以岷縣為中心的當(dāng)歸育苗區(qū)發(fā)生嚴(yán)重的泥石流災(zāi)害, 生境更為脆弱, 探尋熟地育苗成為促進(jìn)當(dāng)歸可持續(xù)化發(fā)展的唯一出路[6-7]。土壤作為植物生長(zhǎng)的介質(zhì)載體, 對(duì)植物生長(zhǎng)有著重要的影響[8]。土壤環(huán)境的惡化可導(dǎo)致土壤資源的重復(fù)利用受到制約, 農(nóng)田土壤生態(tài)平衡失調(diào)[9], 嚴(yán)重限制植物的生長(zhǎng)和生產(chǎn)力的提高[10-11]。鹽漬化是土壤惡化的主要因素, 以Na+為主要鹽分的堿脅迫、滲透脅迫、離子脅迫及高pH脅迫均將直接導(dǎo)致植物根細(xì)胞結(jié)構(gòu)受損, 甚至功能喪失[12-13]。Pan等[14]研究認(rèn)為土壤鹽漬化導(dǎo)致土壤養(yǎng)分和營養(yǎng)離子散失加劇, 進(jìn)而引起植被顯著變化, 土壤電導(dǎo)率主要通過間接影響土壤質(zhì)地和含水量而影響土壤有機(jī)碳含量。Zhang等[15]研究發(fā)現(xiàn), 土壤電導(dǎo)率、pH、Na+、K+和鹽離子總量主要受人為影響, 土地利用類型顯著影響土壤鹽度。

茬口是指種植上茬作物對(duì)土壤環(huán)境的綜合影響, 茬口形成過程中包括生物和非生物因素及耕作栽培措施對(duì)土壤的影響等, 并對(duì)后茬作物產(chǎn)生持續(xù)影響, 茬口特性的好壞最終體現(xiàn)在后茬作物的生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量上[13]。有關(guān)茬口對(duì)當(dāng)歸成藥栽培影響的研究較為深入。連茬栽培顯著降低當(dāng)歸葉綠素含量[16], 其藥材產(chǎn)量、揮發(fā)油和浸出物顯著低于正茬[16-17]。王華麗[18]研究評(píng)價(jià)了卓尼縣8種作物茬口特性; 梁偉等[19]研究發(fā)現(xiàn)馬鈴薯(L.)茬和當(dāng)歸重茬田毒性雜草危害性大, 油菜(L.)茬田塊危害輕; 袁洪超等[20]發(fā)現(xiàn)秦艽(Maxim.)茬對(duì)土壤水分具有季節(jié)調(diào)控作用。上述研究說明茬口是引起后茬當(dāng)歸生產(chǎn)性能差異的主要因素, 但這些研究是采用生荒地育成種苗研究的結(jié)果。目前熟地當(dāng)歸育苗也已引起關(guān)注。金彥博等[7]研究提出岷縣蒙古黃芪[(Fisch.) Bge. var.(Bge.) Hsiao]和小麥(L.)正茬最適宜當(dāng)歸熟地育苗。白剛等[21]研究揭示岷縣熟地豌豆(L.)-黃芪雙豆輪作后再行當(dāng)歸育苗可減輕根際自毒作用, 但大多數(shù)當(dāng)歸熟地育苗的研究還僅停留在設(shè)施育苗階段[6], 不能代表農(nóng)田綜合環(huán)境條件。卓尼縣是當(dāng)歸道地栽培產(chǎn)區(qū), 當(dāng)歸種苗從岷縣和漳縣生荒地育苗區(qū)調(diào)運(yùn), 產(chǎn)區(qū)熟地農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中當(dāng)歸苗生長(zhǎng)發(fā)育受茬口調(diào)控的機(jī)理尚不明確。綜合評(píng)判是將主成分與隸屬函數(shù)和權(quán)重相結(jié)合, 利用多性狀指標(biāo)對(duì)處理效果綜合評(píng)價(jià)的一種方法[7,20]。因此, 本研究在卓尼縣地勢(shì)平坦的熟地農(nóng)田有計(jì)劃種植當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物, 培育農(nóng)茬口基礎(chǔ)上探尋茬口造成的土壤異質(zhì)性與當(dāng)歸苗產(chǎn)出性能的內(nèi)在聯(lián)系具有重要意義,為篩選適宜高寒區(qū)當(dāng)歸熟地育苗的優(yōu)異農(nóng)茬口土壤資源提供科學(xué)及技術(shù)依據(jù), 拓展熟地育苗區(qū)域, 以改變當(dāng)歸生荒地育苗的傳統(tǒng)格局, 保護(hù)道地產(chǎn)區(qū)生態(tài)環(huán)境及野生資源, 促進(jìn)地道藥材當(dāng)歸生產(chǎn)的可持續(xù)生態(tài)發(fā)展。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

不同茬口當(dāng)歸熟地育苗試驗(yàn)在甘肅省甘南州卓尼縣扎古錄鎮(zhèn)(34°39′23.32″N, 103°30′49.04″E)進(jìn)行, 位于甘南藏族自治州東南部, 東接岷縣、漳縣, 北靠渭源。境內(nèi)海拔2 600~4 900 m, 屬季風(fēng)氣候, 年均溫4.9 ℃, 年降水量624.2 mm, 年均日照時(shí)數(shù)2 180 h, 平均無霜期100 d左右, 氣候冷涼, 屬于典型高寒陰濕區(qū), 土壤類型為黑褐土[18-19,22]。適宜栽培喜涼農(nóng)作物馬鈴薯、油菜、青稞(L. var.Hook. f.)、蠶豆(L.)和藥用植物柴胡(DC.)、當(dāng)歸等[18-19]。

1.2 農(nóng)茬口培育試驗(yàn)及當(dāng)歸育苗試驗(yàn)

首先選擇前茬一致的農(nóng)田, 通過種植不同作物以培育不同農(nóng)茬口土壤環(huán)境。茬口培育試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn), 3次重復(fù), 前茬為柴胡。2014年5月將試驗(yàn)地整地后劃分為3個(gè)區(qū)組, 每個(gè)區(qū)組隨機(jī)劃分為5個(gè)小區(qū), 小區(qū)面積1 m×3 m, 小區(qū)間距0.5 m。分別隨機(jī)種植油菜、馬鈴薯、青稞和蠶豆, 以培育各作物茬口, 以休耕茬口為對(duì)照[22], 作物成熟收獲后, 嚴(yán)防人畜擾動(dòng), 以維持茬口原有特性, 備用于次年當(dāng)歸育苗試驗(yàn)。

熟地不同農(nóng)茬口當(dāng)歸育苗試驗(yàn)在上述培育的農(nóng)茬口對(duì)應(yīng)小區(qū)進(jìn)行, 育苗試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì), 3次重復(fù)。育苗區(qū)號(hào)與茬口培育區(qū)號(hào)一致, 小區(qū)面積1 m×3 m, 小區(qū)間距0.5 m。2015年4月21日采用大小飽滿度均勻一致的當(dāng)歸種子, 每小區(qū)播種量50 g, 每茬口3個(gè)小區(qū), 撒播后用細(xì)篩覆土, 覆土厚度0.3 cm左右。播種后覆蓋遮陽網(wǎng), 育苗期田間管理均控制在一致的水平, 整個(gè)育苗期人工除草3次。育苗結(jié)束, 每小區(qū)挖取種苗, 統(tǒng)計(jì)種苗數(shù), 抖落根部泥土后采用電子天平(1/100 g)測(cè)定種苗產(chǎn)量。

1.3 熟地各茬口當(dāng)歸田土壤理化性質(zhì)的測(cè)定

2015年8月在當(dāng)歸苗生長(zhǎng)旺盛期采用3點(diǎn)式取土樣, 各小區(qū)取樣時(shí)在當(dāng)歸幼株間用塑料板刮去表面殘葉, 然后用土鉆鉆取0~20 cm土樣, 3點(diǎn)均勻混合, 去除雜物后裝入自封袋并編號(hào), 作為該小區(qū)土樣, 立即帶回實(shí)驗(yàn)室攤開于白紙自然風(fēng)干, 過孔徑1 mm篩后用于土壤含水量、酸堿度、電導(dǎo)率和離子濃度的測(cè)定。土壤化學(xué)性質(zhì)采用中國科學(xué)院南京土壤研究所(1978年)的方法測(cè)定, pH采用電位測(cè)定法(雷磁25型酸度計(jì))測(cè)定(水土比1∶5), 電導(dǎo)率采用電導(dǎo)儀(DDS–11A)測(cè)定。土壤K+、Na+含量采用火焰光度計(jì)測(cè)定, Cl-含量子采用AgNO3滴定法測(cè)定,有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀法測(cè)定[23]。

當(dāng)歸幼苗采挖前, 即2015年10月采用3點(diǎn)式分層取樣法挖取土樣, 采用環(huán)刀(直徑和高度均為5 cm)法分層挖取0~5 cm、5~10 cm、10~15 cm和15~20 cm各層土樣, 立即稱取土樣鮮重(精度1/100), 然后置已編號(hào)的鋁盒, 烘干后稱取土樣干重, 土壤比重采用比重瓶法測(cè)定, 蒸餾水經(jīng)真空泵抽氣備用, 最后計(jì)算土壤含水量、容重、總孔隙度和比重[23], 以各小區(qū)0~20cm土層的平均值為衡量指標(biāo)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2003制圖, 采用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析、相關(guān)分析和主成分分析, 多個(gè)處理平均數(shù)間的差異性、多重比較選用LSD法。

對(duì)當(dāng)歸熟地育苗農(nóng)茬口的綜合評(píng)價(jià)采用金彥博等[7,20]的方法進(jìn)行, 即首先在主成分分析基礎(chǔ)上提取初始特征根大于1的各指標(biāo)主成分值, 計(jì)算其權(quán)重(W), 根據(jù)相關(guān)性質(zhì)計(jì)算正反隸屬函數(shù)值, 最后估算綜合指數(shù)(comprehensive index, CI)[7,20]。

式中:C,j表示第個(gè)指標(biāo)的第主成分值, VP表示第主成分方差的百分率,W表示第個(gè)指標(biāo)的權(quán)重值,表示不同茬口,表示測(cè)定指標(biāo),(X)表示農(nóng)茬口指標(biāo)的隸屬函數(shù)值,R(X)表示農(nóng)茬口指標(biāo)的反隸屬函數(shù)值,X表示茬口指標(biāo)的平均觀測(cè)值,Xmin表示所有茬口指標(biāo)的最小值,Xmax所有農(nóng)茬口指標(biāo)的最大值, CI為第農(nóng)茬口個(gè)指標(biāo)的累計(jì)綜合指數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 農(nóng)茬口對(duì)熟地當(dāng)歸育苗田土壤電導(dǎo)率和酸堿度的影響

土壤浸提液電導(dǎo)率是土壤鹽度指標(biāo), pH是土壤酸堿度指標(biāo)。在高寒區(qū)熟地條件下, 前茬茬口對(duì)當(dāng)歸育苗田土壤酸堿度及電導(dǎo)率均具有極顯著影響(<0.01)(圖1)。與各茬口田土壤相比較, 休耕茬口當(dāng)歸育苗田土壤電導(dǎo)率極顯著提高(<0.01)。與休耕茬比較, 馬鈴薯、油菜、青稞和蠶豆茬口極顯著降低了后茬當(dāng)歸育苗田土壤的電導(dǎo)率(<0.01), 下降幅度依次為油菜(38.8%)>蠶豆(38.7%)>青稞(23.3%)>馬鈴薯(18.6%)。

高寒區(qū)熟地農(nóng)田生態(tài)環(huán)境條件下, 前茬口對(duì)后茬當(dāng)歸育苗田土壤pH具有極顯著影響, 各茬口當(dāng)歸育苗期土壤pH變幅為7.94~8.13, 平均pH依次為油菜茬>蠶豆茬>馬鈴薯茬>休耕茬>青稞茬。油菜、蠶豆、馬鈴薯茬口當(dāng)歸育苗期土壤pH較青稞茬和休耕茬口極顯著增大(>0.05)(圖1)。

圖1 農(nóng)茬口對(duì)當(dāng)歸育苗田土壤電導(dǎo)率和pH的影響

P: 馬鈴薯茬口; OR: 油菜茬口; HB: 青稞茬口; BB: 蠶豆茬口; F: 休耕茬口。不同小寫字母和大寫字母分別表示處理間在<0.05和<0.01水平差異顯著。P: potato as the preceding crop; OR: oilseed as the preceding crop; HB: higher barley as the preceding crop; BB: broad bean as the preceding crop; F: fallow before planting. Different lowercase and capital letters mean significant differences at< 0.05 and< 0.01 levels, respectively.

2.2 農(nóng)茬口對(duì)熟地當(dāng)歸育苗田土壤離子和有機(jī)質(zhì)含量的影響

高寒區(qū)熟地不同農(nóng)茬口當(dāng)歸育苗田土壤K+、Na+和Cl-含量均存在極顯著差異(<0.01)(圖2)。與休耕茬比較, 種植農(nóng)作物后均使后茬當(dāng)歸育苗田土壤K+含量極顯著提高(<0.01), 各茬口K+含量依次為青稞>蠶豆>油菜>馬鈴薯>休耕, 種植青稞和蠶豆對(duì)后茬土壤K+富集作用更為顯著(<0.01)。油菜和休耕茬口當(dāng)歸育苗田均未檢出Na+, 種植馬鈴薯可極顯著提高后茬土壤Na+含量(<0.01), 種植青稞可顯著提高后茬土壤Na+含量(<0.05), 各茬口對(duì)后茬土壤Na+貢獻(xiàn)依次為馬鈴薯>青稞>蠶豆>油菜和休耕。Cl-含量的變化趨勢(shì)正好相反, 與休耕茬口相比較, 種植農(nóng)作物均降低了后茬當(dāng)歸育苗田土壤Cl-含量, 蠶豆、油菜和青稞茬田Cl-含量降低程度均達(dá)極顯著水平(<0.01), 馬鈴薯茬口下降程度不顯著(>0.05), 前茬口對(duì)后茬當(dāng)歸育苗田土壤Cl-積累大小為休耕>馬鈴薯>青稞>油菜>蠶豆(圖2)。

各農(nóng)茬口熟地當(dāng)歸育苗田土壤有機(jī)質(zhì)含量的變化趨勢(shì)與K+含量相似, 與休耕茬口相比較, 種植蠶豆、青稞均極顯著提高了后茬當(dāng)歸育苗田土壤有機(jī)質(zhì)含量, 不同的是馬鈴薯茬當(dāng)歸田有機(jī)質(zhì)含量最低, 但與休耕茬相比未達(dá)顯著水平(>0.05), 前茬口對(duì)后茬當(dāng)歸育苗田土壤有機(jī)質(zhì)貢獻(xiàn)大小依次為青稞>蠶豆>油菜>休耕>馬鈴薯(圖2)。

圖2 農(nóng)茬口對(duì)熟地當(dāng)歸育苗田土壤離子含量和有機(jī)質(zhì)含量的影響

P: 馬鈴薯茬口; OR: 油菜茬口; HB: 青稞茬口; BB: 蠶豆茬口; F: 休耕茬口。不同小寫字母和大寫字母分別表示處理間在<0.05和<0.01水平差異顯著。P: potato as the preceding crop; OR: oilseed as the preceding crop; HB: higher barley as the preceding crop; BB: broad bean as the preceding crop; F: fallow before planting. Different lowercase and capital letters mean significant differences at< 0.05 and< 0.01 levels, respectively.

2.3 農(nóng)茬口對(duì)熟地當(dāng)歸育苗田土壤緊實(shí)度和含水量的影響

圖3顯示, 熟地當(dāng)歸育苗田隨土層加深土壤比重呈波動(dòng)變化, 但變幅因茬口而異, 休耕茬田變幅最小, 變異系數(shù)為1.10%, 蠶豆茬田最大, 變異系數(shù)為1.67%。0~20 cm土層土壤平均比重依次為休耕茬(2.450)>馬鈴薯茬(2.445)>油菜茬(2.437)>青稞茬(2.430)>蠶豆(2.425)。5~10 cm耕層土壤比重差異不顯著。不同農(nóng)茬口當(dāng)歸育苗田中, 0~20 cm土層范圍內(nèi)各層土壤比重大小依次為5~10 cm(2.471)>15~20 cm(2.445)>0~5 cm(2.431)>10~15 cm(2.402)。農(nóng)茬口對(duì)分層土壤的影響顯而易見, 與休耕茬相比較, 各茬口10~15 cm土層土壤比重相對(duì)較小。各茬口對(duì)0~5 cm、10~15 cm和15~20 cm土層土壤比重的影響均達(dá)顯著水平(<0.05), 休耕茬0~5 cm、10~15 cm土層土壤比重最大, 較蠶豆茬均顯著增大(<0.05)(圖3)。

農(nóng)茬口對(duì)當(dāng)歸育苗田各層土壤容重具有極顯著影響(<0.01), 隨土層加深容重逐漸增大, 但增幅因前茬口而異。各茬口15~20 cm土層較0~5 cm土層土壤容重增幅依次為蠶豆茬(27.2%)>油菜茬(24.7%)>青稞茬(21.5%)>馬鈴薯茬(16.4%)>休耕茬(13.7%)。在5~10 cm耕層范圍內(nèi), 各茬口間差異達(dá)極顯著水平(<0.01), 其余耕層各茬口間的差異達(dá)顯著水平(<0.05)。平均而言,各茬口0~20 cm土層土壤容重依次為馬鈴薯茬(1.209 g×cm–3)>休耕茬(1.195 g×cm–3)>油菜茬(1.169 g×cm–3)>蠶豆茬(1.134 g×cm–3)>青稞茬(1.094 g×cm–3), 青稞茬和蠶豆茬土壤容重均極顯著低于油菜茬、馬鈴薯茬和休耕茬(<0.01)。培育茬口的作物中, 除馬鈴薯外, 種植油菜、蠶豆和青稞使土壤容重減小, 休耕使土壤容重有增大趨勢(shì), 在0~15 cm范圍內(nèi)表現(xiàn)更為明顯; 15~20 cm范圍內(nèi)休耕茬容重有所下降。農(nóng)茬口對(duì)當(dāng)歸熟地育苗田土壤緊實(shí)度的影響也從土壤孔隙度得到印證(圖3), 0~5 cm土層土壤孔隙度蠶豆茬較油菜茬和休耕茬顯著增大(<0.05), 較馬鈴薯茬極顯著增大(<0.01), 較青稞茬的增大程度未達(dá)顯著水平。

熟地當(dāng)歸育苗田不同土層土壤含水量的變化趨勢(shì)與容重相似, 隨土層加深, 土壤含水量提高, 前茬口對(duì)0~5 cm、15~20 cm土壤含水量有顯著影響(<0.05), 休耕茬田最高, 馬鈴薯茬田最低。在0~ 5 cm和0~20 cm土層范圍內(nèi), 各茬口平均土壤含水量依次為休耕>蠶豆茬>油菜茬>青稞茬>馬鈴薯茬。

圖3 農(nóng)茬口對(duì)熟地當(dāng)歸育苗田0~20 cm各土層土壤物理性質(zhì)的影響

P: 馬鈴薯茬口; OR: 油菜茬口; HB: 青稞茬口; BB: 蠶豆茬口; F: 休耕茬口。同土層不同小寫字母和大寫字母分別表示處理間在<0.05和<0.01水平差異顯著。同層土壤茬口處理組中, 未標(biāo)記大寫字母表示在>0.01水平不顯著。P: potato as the preceding crop; OR: oilseed as the preceding crop; HB: highland barley as the preceding crop; BB: broad bean as the preceding crop; F: fallow before planting. In the same soil layer, different lowercase and capital letters mean significant differences at< 0.05 and< 0.01 levels, respectively. No capital letter means no significant difference at> 0.01 in the same soil layer.

2.4 農(nóng)茬口對(duì)熟地當(dāng)歸成苗量的影響

高寒區(qū)熟地農(nóng)田環(huán)境下, 不同前茬對(duì)當(dāng)歸成苗數(shù)、苗產(chǎn)量和平均單苗重均具有極顯著影響(< 0.01), 兩者在茬口間表現(xiàn)出基本一致的趨勢(shì), 產(chǎn)苗數(shù)量依次為蠶豆茬>油菜茬>青稞茬>休耕茬>馬鈴薯茬, 種苗產(chǎn)量依次為蠶豆茬>油菜茬>青稞茬>馬鈴薯茬>休耕茬; 而單苗重各茬口間有所變化, 平均單苗重依次為馬鈴薯茬>油菜茬>蠶豆茬>青稞茬>休耕茬。蠶豆茬口培育的當(dāng)歸成苗數(shù)最多, 種苗產(chǎn)量最高, 種苗大小適中, 較休耕茬苗數(shù)增產(chǎn)169.25%; 其次為油菜茬和青稞茬, 馬鈴薯茬育成當(dāng)歸苗個(gè)體最大, 成苗數(shù)最少, 較休耕茬產(chǎn)苗數(shù)減少49.69%; 休耕茬苗栽個(gè)體最小, 苗栽產(chǎn)量和單苗重均最低(表1)。

表1 農(nóng)茬口對(duì)熟地當(dāng)歸苗栽產(chǎn)出量的影響

同列數(shù)字后不同小寫和大寫字母分別表示差異顯著(<0.05)和極顯著(<0.01)?！?*”表示方差分析差異性達(dá)極顯著水平(<0.01),=3. Different lowercase and capital letters in the same column mean significant differences at< 0.05 and< 0.01, respectively. “**” means significance at< 0.01 in variance analysis.

2.5 當(dāng)歸種苗產(chǎn)量與農(nóng)茬口土壤特性的相關(guān)分析

相關(guān)分析顯示(表2), 熟地不同農(nóng)茬口育成當(dāng)歸苗數(shù)與苗產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)(<0.01), 兩者均與土壤Cl-含量呈極顯著負(fù)相關(guān)(<0.01); 與土壤有機(jī)質(zhì)含量呈正相關(guān)(>0.05)。土壤電導(dǎo)率與產(chǎn)苗數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)(<0.05), 而與苗產(chǎn)量呈極顯著負(fù)相關(guān)(<0.01)。土壤pH、K+含量與當(dāng)歸苗產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)(<0.01), 而與苗數(shù)的正相關(guān)程度減弱。土壤容重與K+含量、總孔隙度均呈極顯著負(fù)相關(guān)(<0.01), 與土壤Cl-含量、比重呈正相關(guān)(>0.05)。土壤Cl-含量與土壤電導(dǎo)率呈極顯著正相關(guān)(<0.01), 與有機(jī)質(zhì)和K+含量呈顯著(<0.05)和極顯著負(fù)相關(guān)(<0.01), 與pH呈負(fù)相關(guān)(>0.05)。土壤K+含量與電導(dǎo)率呈極顯著負(fù)相關(guān)(<0.01), 與土壤有機(jī)質(zhì)呈極顯著正相關(guān)(<0.01)。土壤pH與電導(dǎo)率呈顯著負(fù)相關(guān)(<0.05), 與總孔隙度呈負(fù)相關(guān)(>0.05), 總孔隙度與K+含量呈正相關(guān)(>0.05), 與土壤有機(jī)質(zhì)呈極顯著正相關(guān)(<0.01)。

表2 當(dāng)歸種苗產(chǎn)量與農(nóng)茬口土壤理化性質(zhì)的相關(guān)分析(n=15)

以每個(gè)茬口的3個(gè)重復(fù)小區(qū)平均值進(jìn)行相關(guān)分析(=15)。**: 相關(guān)極顯著(<0.01); *: 相關(guān)顯著(<0.05)。The mean value of 3 replicate plots of each crop for rotation is used for correlation analysis (= 15). **: significant relation at< 0.01; *: significant relation at< 0.05.

2.6 不同農(nóng)茬口當(dāng)歸熟地育苗土壤理化特性與產(chǎn)苗性能的綜合因子分析

熟地育成當(dāng)歸苗數(shù)和苗產(chǎn)量均與0~15 cm土層土壤容重呈負(fù)相關(guān), 與土壤總孔隙度呈正相關(guān); 隨土層加深, 相關(guān)程度減弱, 與15~20 cm土層土壤總孔隙度均呈負(fù)相關(guān)。其中, 苗產(chǎn)量與5~10 cm土層容重和15~20 cm土壤孔隙度均呈顯著負(fù)相關(guān)(<0.05), 苗數(shù)與0~5 cm土層總孔隙度呈顯著正相關(guān)(<0.05), 苗數(shù)與各層土壤含水量均呈正相關(guān)(>0.05)。各層土壤物理性質(zhì)對(duì)單苗重的影響有所不同(表3)。

基于10個(gè)土壤特性指標(biāo)和3個(gè)當(dāng)歸種苗產(chǎn)量性狀指標(biāo)的主成分分析, 前4個(gè)主成分的特征根均大于1, 其貢獻(xiàn)率依次為40.122%、21.456%、17.237%和8.184%, 累積貢獻(xiàn)率87.035%, 故提取第1~4主成分的特征根和貢獻(xiàn)率計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重值(表4)。第1主成分的絕對(duì)值≥0.8的指標(biāo)中, Cl-含量和電導(dǎo)率為負(fù)值, 而K+含量、苗產(chǎn)量和有機(jī)質(zhì)為正值, 說明第1主成分是影響當(dāng)歸熟地育苗產(chǎn)量的關(guān)鍵因子。第2主成分絕對(duì)值居前5位的指標(biāo)依次為pH、總孔隙度、容重、有機(jī)質(zhì)和單苗重, 第3主成分絕對(duì)值≥0.5的指標(biāo)依次為Na+含量、含水量和單苗重, 第4主成分絕對(duì)值≥0.5的指標(biāo)為土壤比重和含水量, 說明第2~4主成分是影響熟地當(dāng)歸苗個(gè)體生物量的關(guān)鍵因子。根據(jù)各茬口試驗(yàn)指標(biāo)隸屬度與權(quán)重值, 利用加乘法則, 計(jì)算得各農(nóng)茬口熟地育苗評(píng)價(jià)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)大小依次為蠶豆>油菜>青稞>馬鈴薯>休耕(表5)。

表3 當(dāng)歸種苗產(chǎn)量與農(nóng)茬口各層土壤物理性質(zhì)的相關(guān)分析(n=15)

以每個(gè)茬口的3個(gè)重復(fù)小區(qū)平均值進(jìn)行相關(guān)分析(=15)。*: 相關(guān)顯著(<0.05)。The mean value of 3 replicate plots of each crop for rotation is used for correlation analysis (= 15). *: significant relation at<0.05.

表4 不同農(nóng)茬口熟地當(dāng)歸育苗田土壤特性與當(dāng)歸產(chǎn)苗量因子的主成分分析

表5 不同作物茬口當(dāng)歸栽培田土壤特性與產(chǎn)量因子的隸屬度值及綜合評(píng)價(jià)指數(shù)

3 討論

3.1 優(yōu)異農(nóng)茬口可優(yōu)化熟地當(dāng)歸育苗田土壤離子的配比, 蠶豆茬口最為明顯

在植被恢復(fù)演替過程中, 植被類型與所處立地環(huán)境的不同與土壤離子間的相互作用過程具有復(fù)雜性[24]。土壤全鹽量、pH、陰陽離子等組成是衡量土壤改良利用最基本的依據(jù), 造林可明顯改變土壤中Na+、Cl-等可溶性鹽離子含量, 降低全鹽量[25]。土壤全鹽量和電導(dǎo)率呈極顯著正相關(guān)[26-27]。大多數(shù)植物在土壤電導(dǎo)率為2~4 mS?cm-1時(shí)就可能受到鹽害, 土壤中過多的Na+可引發(fā)植物鹽害[28-29]。土壤交換Na+對(duì)土壤結(jié)構(gòu)和團(tuán)聚體穩(wěn)定性也有不良影響, 導(dǎo)致土壤黏粒膨脹或者分散, 惡化土壤的滲透性能[30]。K+是植物必須營養(yǎng)元素之一, 還起到滲透調(diào)節(jié)的功能。由于Na+和K+的離子半徑和水合能相似, 其吸收在鹽堿地呈現(xiàn)明顯的相互競(jìng)爭(zhēng)和抑制作用, 因此, 在鹽漬化土壤中, 植物常受Na+毒害和K+虧缺的雙重傷害[31]。本研究中, 在高寒區(qū)熟地當(dāng)歸育苗田土壤電導(dǎo)率與pH、K+含量呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān), 與Cl-含量呈極顯著正相關(guān), 與Na+含量呈正相關(guān), 說明這些指標(biāo)均可衡量土壤鹽化程度, 也驗(yàn)證了魏強(qiáng)等[24]的觀點(diǎn)。熟地休耕茬當(dāng)歸育苗田土壤電導(dǎo)率和Cl-含量均最高, 盡管Na+未檢出, 但K+流失多。農(nóng)茬口均極顯著降低了土壤電導(dǎo)率和Cl-含量, 卻富集了K+。除青稞外, 其余農(nóng)茬口pH均較休耕茬提高, 說明休耕并不利于土壤改良, 在一定程度上還可加重土壤鹽漬化和酸化。馬鈴薯茬口土壤Na+含量極顯著升高, Cl-含量接近休耕茬的水平, 說明土壤也有堿化和鈉質(zhì)化的趨勢(shì)。青稞茬口土壤盡管有機(jī)質(zhì)含量高, 富集K+, 通過土壤滲透調(diào)節(jié)可緩解高含量Na+對(duì)當(dāng)歸幼苗根系的毒害作用, 提高對(duì)營養(yǎng)離子的吸收能力, 但土壤偏酸性, 根際易滋生病原菌, 不利于當(dāng)歸根發(fā)育。蠶豆茬口土壤電導(dǎo)率、Cl-含量、Na+含量均最低, 又富集有機(jī)質(zhì)和K+, 可有效優(yōu)化土壤離子配比, 富集土壤營養(yǎng)離子, 造就適宜當(dāng)歸苗生存和發(fā)育的微生態(tài)環(huán)境。

3.2 農(nóng)茬口顯著影響熟地當(dāng)歸育苗田土壤的物理性質(zhì), 蠶豆和油菜茬田土壤孔隙度適中

土壤比重和容重是反映土壤緊實(shí)度的重要指標(biāo), 直接影響土壤孔隙度狀況與空隙大小的分配、土壤的穿透阻力與土壤水肥氣熱變化[32]。容重過大, 通氣性變差, 養(yǎng)分轉(zhuǎn)運(yùn)和供應(yīng)減慢, 大小孔隙比相對(duì)降低, 土壤有次生鹽漬化傾向, 不利于植株的生長(zhǎng)發(fā)育[33]。根系吸收的養(yǎng)分是植物體營養(yǎng)的主要來源, 土壤緊實(shí)度對(duì)植物根系的形成有極為顯著的影響, 土壤的疏松度越大, 根系吸收水分及養(yǎng)分的能力越強(qiáng), 反之, 土壤透水、透氣能力越差, 使根系吸收能力下降, 植株生長(zhǎng)困難, 較難抵御外界逆境[34-35]。影響植物生長(zhǎng)的另一重要因素是土壤水分, 在土壤有機(jī)物的氧化及微生物代謝過程中, 水分發(fā)揮著關(guān)鍵的作用[34]。本研究中, 熟地不同茬口當(dāng)歸育苗田中, 在0~20 cm耕層土壤中, 馬鈴薯和休耕茬口土壤比重和容重均最大和次之, 蠶豆茬最小, 油菜和青稞茬次之, 而土壤總孔隙度和含水量正好相反。除馬鈴薯茬口外, 各農(nóng)茬口田土壤均較疏松, 在0~15 cm耕層更為明顯, 說明休耕使土壤更為緊實(shí), 孔隙度減少, 田間也發(fā)現(xiàn)休耕過程中因放棄田間管理, 雜草優(yōu)勢(shì)種突出, 根深葉茂, 惡化了土壤微生態(tài)環(huán)境。青稞茬口土壤由于孔隙度大, 水分蒸發(fā)散失多, 保墑性較差, 當(dāng)歸幼苗易受旱, 保苗率差, 這可能是由于青稞為禾本科, 須根系生態(tài)位的擴(kuò)張引起土壤疏松度增大, 間接加快了水分散失, 植物在整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育過程中也通過根系分泌物等改變了土壤的一些理化性質(zhì)[34]。因此, 采用青稞茬口進(jìn)行當(dāng)歸育苗時(shí), 更應(yīng)加強(qiáng)保濕措施。馬鈴薯茬口和休耕茬口土壤總孔隙度少, 土壤易板結(jié), 影響?zhàn)B分的轉(zhuǎn)運(yùn), 根際易滋生厭氧病原菌, 保苗性差。蠶豆茬口和油菜茬口土壤總孔隙度適中, 比重和容重均小, 對(duì)土壤的調(diào)控作用最佳,這從離子含量的結(jié)果也得到印證,也可能是孔隙度適中的土壤根際微生物多樣性更為豐富, 有益菌群優(yōu)勢(shì)增強(qiáng), 導(dǎo)致供給植物所吸收利用的營養(yǎng)離子含量提高, 改善了土壤特性, 提高了土壤養(yǎng)分含量, 進(jìn)而促進(jìn)了當(dāng)歸苗的生長(zhǎng)發(fā)育, 其原因可能是植物殘留物的分解和微生物的活動(dòng)會(huì)直接影響土壤孔隙度的空間排列[32]。

3.3 適宜農(nóng)茬口有利于當(dāng)歸苗的生長(zhǎng)發(fā)育和調(diào)控個(gè)體生物量, 蠶豆和油菜茬口產(chǎn)出性能高

根系在植物生長(zhǎng)發(fā)育過程中發(fā)揮著重要作用, 促進(jìn)根的發(fā)育是高效栽培的基礎(chǔ), 也是培育壯苗的關(guān)鍵, 土壤環(huán)境決定了根系生存和發(fā)展的空間生態(tài)位優(yōu)勢(shì)。Li等[35]研究表明, 鹽、堿脅迫均會(huì)顯著降低羊草[(Trin.) Tzvel]的生物量。長(zhǎng)期以來當(dāng)歸之所以采用生荒地育苗, 其主要原因是當(dāng)歸根肉質(zhì), 根際易滋生病原菌, 極不耐連作。王田濤等[36]采用當(dāng)歸與大蒜(L.)間作, 降低了麻口病發(fā)病率, 在一定程度上減緩了當(dāng)歸連作障礙, 其原因是大蒜的殺菌作用削弱了病原菌的浸染爆發(fā)。本研究中, 熟地前茬種植不同農(nóng)作物對(duì)后茬當(dāng)歸成苗數(shù)和苗栽產(chǎn)量均具有顯著影響, 各茬口育成當(dāng)歸種苗數(shù)和苗產(chǎn)量前3位的茬口為蠶豆茬口、油菜茬口和青稞茬口, 馬鈴薯茬口和休耕茬口育苗產(chǎn)出率低, 綜合評(píng)價(jià)指數(shù)也進(jìn)一步驗(yàn)證了這一結(jié)論, 馬鈴薯茬口育成種苗數(shù)最少, 產(chǎn)量最低, 這與金彥博等[7,37]采用岷縣熟地農(nóng)茬土樣浸提液對(duì)當(dāng)歸盆栽育苗結(jié)果和不同茬口當(dāng)歸熟地育苗試驗(yàn)結(jié)果均吻合, 說明馬鈴薯茬口育成當(dāng)歸苗大, 但對(duì)當(dāng)歸種子及幼苗發(fā)育具有抑制效應(yīng), 使幼苗抗逆性下降, 死苗率高, 保苗性差。另外, 大苗移栽后成藥期早期抽薹率高, 進(jìn)一步說明馬鈴薯茬口進(jìn)行當(dāng)歸熟地育苗的劣勢(shì), 但細(xì)小苗貯藏越冬成活率低, 返青后生長(zhǎng)勢(shì)弱[6]。高寒區(qū)休耕并沒有達(dá)到養(yǎng)地的效果, 反而由于毒性雜草蔓延, 掠奪式消耗土壤營養(yǎng), 使土質(zhì)微生態(tài)環(huán)境劣化, 培育的當(dāng)歸苗弱小, 抗逆性差, 不易越冬成活。蠶豆茬口和油菜茬口產(chǎn)苗率高, 種苗大小適宜, 其次為油菜茬口和青稞茬口。

4 結(jié)論

在卓尼縣進(jìn)行當(dāng)歸熟地育苗, 不同農(nóng)作物茬口造就了土壤離子配比的顯著差異, 導(dǎo)致土壤特性的不同, 繼而對(duì)后茬當(dāng)歸苗的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生了不同效應(yīng)。高寒區(qū)休耕茬口土壤較為貧瘠, 培育的當(dāng)歸種苗弱小。采用青稞茬口當(dāng)歸育苗能有效緩解土壤鹽基離子含量, 富集營養(yǎng)離子, 富含有機(jī)質(zhì), 改善土壤疏松度, 提高養(yǎng)分轉(zhuǎn)運(yùn)效率, 但保墑性差, 幼苗易受干旱脅迫, 保苗性差。馬鈴薯茬口鹽漬化趨勢(shì)明顯, 土壤緊實(shí), 死苗率高。蠶豆茬口和油菜茬口土壤富集K+, 且鹽化離子Cl-和Na+含量低, 孔隙度適宜, 偏堿性, 有利于當(dāng)歸保苗和群體生物量的積累, 適宜當(dāng)歸幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育, 蠶豆茬口更為優(yōu)異。因此, 優(yōu)異的農(nóng)茬口特性可充分優(yōu)化土壤環(huán)境資源的重組, 改善當(dāng)歸幼苗的土壤生態(tài)位環(huán)境條件, 提高幼苗的存活率和存活質(zhì)量, 值得注意的是在熟地當(dāng)歸育苗期, 要嚴(yán)防人畜踐踏擾動(dòng), 注意和加強(qiáng)保濕管理。

致謝 卓尼縣佛賜藏藥材開發(fā)責(zé)任有限公司楊育峰、久美旦增、蘇努旺杰、王宏偉和張小偉提供合作幫助; 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)博士生梁偉, 碩士生齊浩、周傳猛、楊慧珍、王華麗、金彥博、郭一青、和王小琴參與作物茬口培育和當(dāng)歸育苗試驗(yàn); 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)本科生崔桂銘、祁銳和王婷及中國科學(xué)院大學(xué)博士生陳翔參與土壤理化指標(biāo)測(cè)定, 在此表示感謝！

References

[1] 國家藥典委員會(huì). 中華人民共和國藥典(一部)[M]. 北京: 中國醫(yī)藥科技出版社, 2015: 133–134 Chinese Pharmacopoeia Commission. The Chinese Pharmacopoeia (a)[M]. Beijing: China Medical Science Press, 2015: 133–134

[2] WANG Z H, DENG X H, HOU J, et al. Molecular spectroscopy evidence of effective constituents in the binding ofto bovine serum albumin: Comparative binding and thermodynamic profile[J]. Journal of Applied Spectroscopy, 2019, 85(6): 1064–1070

[3] 萬年峰, 陳曉勤, 季香云, 等. 當(dāng)歸和蓖麻乙醇提取液對(duì)甜菜夜蛾生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖的亞致死效應(yīng)[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2013, 21(9): 1135–1141 WAN N F, CHEN X Q, JI X Y, et al. Sublethal effects ofandextracts on the growth, development and fecundity ofHübner[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2013, 21(9): 1135–1141

[4] 趙銳明, 陳垣, 郭鳳霞, 等. 甘肅岷縣野生當(dāng)歸資源分布特點(diǎn)及其與栽培當(dāng)歸生長(zhǎng)特性的比較研究[J]. 草業(yè)學(xué)報(bào), 2014, 23(2): 29–37 ZHAO R M, CHEN Y, GUO F X, et al. Comparative study on distributed feature of wildresources and the difference in growth characteristics with its cultivars native to Min County of Gansu[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2014, 23(2): 29–37

[5] 趙楊景, 陳四保, 高光耀, 等. 道地與非道地當(dāng)歸栽培土壤的理化性質(zhì)[J]. 中國中藥雜志, 2002, 27(1): 19–22 ZHAO Y J, CHEN S B, GAO G Y, et al. Study on the physicochemical properties of cultivated soil of genuine crude and no-enuine crude Chinese[J]China Journal of Chinese Materia Medica, 2002, 27(1): 19–22

[6] 馬偉明, 郭鳳霞, 陳垣, 等. 在不同茬口土地上的當(dāng)歸育苗研究[J]. 中國中藥雜志, 2009, 34(5): 552–553 MA W M, GUO F X, CHEN Y, et al. Study on the seedling ofon soil from different stubbles[J]. China Journal of Chinese Materia Medica, 2009, 34(5): 552–553

[7] 金彥博, 郭鳳霞, 陳垣, 等. 岷縣不同茬口對(duì)當(dāng)歸苗栽生長(zhǎng)及抗病性的影響[J]. 草業(yè)學(xué)報(bào), 2018, 27(4): 69–78 JIN Y B, GUO F X, CHEN Y, et al. Effect of various crop residues on growth and disease resistance ofseedlings in Min County[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2018, 27(4): 69–78

[8] 呂文強(qiáng), 黨宏忠, 王立, 等. 黃土高原帶狀植被土壤理化性質(zhì)空間分異特征[J]. 草業(yè)學(xué)報(bào), 2016, 25(10): 21–30 LYU W Q, DANG H Z, WANG L, et al. The spatial differentiation of soil properties under banded vegetation systems on the Loess Plateau[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2016, 25(10): 21–30

[9] 張杰, 陳立新, 寇士偉, 等. 大慶地區(qū)不同利用方式土壤鹽堿化特征分析及評(píng)價(jià)[J]. 水土保持學(xué)報(bào), 2011, 25(1): 171–175 ZHANG J, CHEN L X, KOU S W, et al. Characteristics and evaluation of salinization of different land-use types of soils in Daqing City[J]. Journal of Soil and Water Conservation, 2011, 25(1): 171–175

[10] 張曉磊, 劉曉靜, 齊敏興, 等. 混合鹽堿對(duì)紫花苜蓿苗期根系特征的影響[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2013, 21(3): 340–346 ZHANG X L, LIU X J, QI M X, et al. Alfalfa seedling root characteristics under complex saline-alkali stress[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2013, 21(3): 340–346

[11] HE J, MCHUGH A D, LI H W, et al. Permanent raised beds improved soil structure and yield of spring wheat in arid north-western China[J]. Soil Use and Management, 2012, 28(4): 536–543

[12] 李曉宇, 藺吉祥, 李秀軍, 等. 羊草苗期對(duì)鹽堿脅迫的生長(zhǎng)適應(yīng)及Na+、K+代謝響應(yīng)[J]. 草業(yè)學(xué)報(bào), 2013, 22(1): 201–209 LI X Y, LIN J X, LI X J, et al. Growth adaptation and Na+and K+metabolism responses ofseedlings under salt and alkali stresses[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2013, 22(1): 201–209

[13] 王立祥, 李軍. 農(nóng)作學(xué)[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 2003: 188–192 WANG L X, LI J. Farming Science[M]. Beijing: Science Press, 2003: 188–192

[14] PAN C C, ZHAO H L, ZHAO X Y, et al. Biophysical properties as determinants for soil organic carbon and total nitrogen in grassland salinization[J]. PLos One, 2013, 8(1): e54827

[15] ZHANG Z Y, ABUDUWAILI J, YIMIT H. The occurrence, sources and spatial characteristics of soil salt and assessment of soil salinization risk in Yanqi Basin, Northwest China[J]. PLos One, 2014, 9(9): e106079

[16] 王惠珍, 張新慧, 李應(yīng)東, 等. 連作栽培對(duì)當(dāng)歸光合參數(shù)日變化的影響[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2011, 19(1): 120–123 WANG HZ, ZHANG X H, LI Y D, et al. Effect of continuous cropping ondiurnal photosynthetic dynamics[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2011, 19(1): 120–123

[17] 張新慧, 張恩和, 郎多勇, 等. 不同茬口對(duì)當(dāng)歸根際土壤酶活性及其產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J]. 中草藥, 2011, 42(11): 2322–2325 ZHANG X H, ZHANG E H, LANG D Y, et al. Effect of different cropping rotations on enzyme activities in rhizosphere soil and production quality of[J]. Chinese Traditional and Herbal Drugs, 2011, 42(11): 2322–2325

[18] 王華麗. 當(dāng)歸不同作物茬口特性研究[D]. 蘭州: 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué), 2015 WANG H L. Studies on characteristics of various crop stubbles for[D]. Lanzhou: Gansu Agricultural University, 2015

[19] 梁偉, 郭鳳霞, 陳垣, 等. 高寒區(qū)農(nóng)茬口對(duì)當(dāng)歸田雜草群落特征的影響[J]. 草業(yè)學(xué)報(bào), 2017, 26(11): 35–46LIANG W, GUO F X, CHEN Y, et al. Effects of crop stubble on weed community characteristics infields in an alpine cold region[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2017, 26(11): 35–46

[20] 袁洪超, 郭鳳霞, 陳垣, 等. 高寒區(qū)輪作模式對(duì)當(dāng)歸田土壤特性及藥材產(chǎn)量的影響[J]. 草業(yè)學(xué)報(bào), 2018, 27(10): 183–193YUAN H C, GUO F X, CHEN Y, et al. Effect of crop rotation patterns on field soil properties and medicinal material yield forin alpine regions[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2018, 27(10): 183–193

[21] 白剛, 郭鳳霞, 陳垣, 等. 岷縣生荒地和熟地育成當(dāng)歸苗抗逆生理特性的差異[J]. 草業(yè)學(xué)報(bào), 2019, 28(11): 86–95 BAI G, GUO F X, CHEN Y, et al. Differences in physiological resistance traits ofseedlings from uncultivated and cultivated fields in Min County[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2019, 28(11): 86–95

[22] 梁海紅. 甘南州草場(chǎng)土壤分布及特點(diǎn)[J]. 甘肅農(nóng)業(yè), 2014, (15): 73–74 LIANG H H. Distribution and characteristics of grassland soil in Gannan Prefecture[J]. Journal of Agriculture in Gansu, 2014, (15): 73–74

[23] 中國科學(xué)院南京土壤研究所. 土壤理化分析[M]. 上海: 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社, 1978: 36–58 Institute of Soil Science, China Academy of Sciences. Analysis on Soil Physical and Chemical Characteristics[M]. Shanghai: Shanghai Science and Technology Press, 1978: 36–58

[24] 魏強(qiáng), 凌雷, 柴春山, 等. 甘肅興隆山森林演替過程中的土壤理化性質(zhì)[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2012, 32(15): 4700–4713 WEI Q, LING L, CHAI C S, et al. Soil physical and chemical properties in forest succession process in Xinglong Mountain of Gansu[J]. Acta Ecologica Sinica, 2012, 32(15): 4700–4713

[25] 景宇鵬, 段玉, 妥德寶, 等. 河套平原棄耕地土壤鹽堿化特征[J]. 土壤學(xué)報(bào), 2016, 53(6): 1410–1420 JING Y P, DUAN Y, TUO D B, et al. Characteristics of salinization of deserted farmland in Hetao Plain, China[J]. Acta Pedologica Sinica, 2016, 53(6): 1410–1420

[26] 王合云, 李紅麗, 董智, 等. 濱海鹽堿地不同造林樹種林地土壤鹽堿化特征[J]. 土壤學(xué)報(bào), 2015, 52(3): 706–712 WANG H Y, LI H L, DONG Z, et al. Salinization characteristics of afforested coastal saline soil as affected by species of trees used in afforestation[J]. Acta Pedologica Sinica, 2015, 52(3): 706–712

[27] SKIERUCHA W, WILCZEK A, SZYP?OWSKA A, et al. A TDR-Based soil moisture monitoring system with simultaneous measurement of soil temperature and electrical conductivity[J]. Sensors, 2012, 12(10): 13545–13566

[28] 冉啟洋, 貢璐, 韓麗, 等. 塔里木河上游綠洲土壤表層鹽分特征[J]. 中國沙漠, 2013, 33(4): 1098–1103 RAN Q X, GONG L, HAN L, et al. Analysis on characteristics of soil salinity in a typical oasis in the upper reaches of the Tarim River[J]. Journal of Desert Research, 2013, 33(4): 1098–1103

[29] 武紅旗, 谷海斌, 陳冰, 等. 土地開發(fā)對(duì)農(nóng)田土壤養(yǎng)分和鹽分變異特征的影響[J]. 土壤, 2012, 44(1): 90–94 WU H Q, GU H B, CHEN B, et al. Effects of land development on spatial variation of farmland nutrients and salinity[J]. Soils, 2012, 44(1): 90–94

[30] 李小剛, 曹靖, 李鳳民. 鹽化及鈉質(zhì)化對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響[J]. 土壤通報(bào), 2004, 35(1): 64–72 LI X G, CAO J, LI F M. Influence of salinity, sodicity and organic matter on some physical properties of salt-affected soils[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2004, 35(1): 64–72

[31] 胡化廣, 張振銘, 孫同興, 等. 復(fù)鹽脅迫下結(jié)縷草K+、Na+吸收與運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)[J]. 熱帶作物學(xué)報(bào), 2016, 37(11): 2145–2149 HU H G, ZHANG Z M, SUN T X, et al. Effects of mixed saline stress on the absorption and transportation of K+and Na+ofwilld[J]. Chinese Journal of Tropical Crops, 2016, 37(11): 2145–2149

[32] NEGASSA W C, GUBER A K, KRAVCHENKO A N, et al. Properties of soil pore space regulate pathways of plant residue decomposition and community structure of associated bacteria[J]. PLos One, 2015, 10(4): e0123999

[33] 梁淑敏, 謝瑞芝, 湯永祿, 等. 成都平原不同耕作模式的農(nóng)田效應(yīng)研究Ⅰ. 對(duì)土壤性狀及作物產(chǎn)量的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2010, 43(19): 3988–3996 LIANG S M, XIE R Z, TANG Y L, et al. Effects of tillage systems on fields in Chengdu Plain I. The effects of tillage systems on soil properties and crop yields[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2010, 43(19): 3988–3996

[34] 黃昌勇, 徐建明. 土壤學(xué)[M]. 3版. 北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社, 2010: 32–34 HUANG C Y, XU J M. Soil[M]. 3rd ed. Beijing: China Agriculture Press, 2010: 32–34

[35] LI X Y, WANG J F, LIN J X, et al. Rhizomes help the forage grassto adapt to the salt and alkali stresses[J]. The Scientific World Journal, 2014, 2014: 213401

[36] 王田濤, 王琦, 王惠珍, 等. 連作條件下間作模式對(duì)當(dāng)歸生長(zhǎng)特性和產(chǎn)量的影響[J]. 草業(yè)學(xué)報(bào), 2013, 22(2): 54–61 WANG T T, WANG Q, WANG H Z, et al. Effects of intercropping patterns on growth characters and yield ofunder continuous mono-cropping planting[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2013, 22(2): 54–61

[37] 金彥博, 郭鳳霞, 陳垣, 等. 三種作物根際土壤水浸液對(duì)當(dāng)歸的化感效應(yīng)[J]. 核農(nóng)學(xué)報(bào), 2018, 32(11): 2248–2257 JIN Y B, GUO F X, CHEN Y, et al. Allelopathic effect of aqueous extracts from rhizospheric soil of three kinds of crops on[J]. Journal of Nuclear Agricultural Science, 2018, 32(11): 2248–2257

Regulated effects of preceding crop on soil property and cultivating seedlingsforon cultivated farmland*

1,1**,2,3**,1,1,1

(1. College of Life Science and Technology, Gansu Agricultural University / Gansu Key Lab of Crop Genetic & Germplasm Enhancement / Gansu Provincial Key Lab of Arid Land Crop Science, Lanzhou 730070, China; 2. College of Agronomy, Gansu Agricultural University / Gansu Provincial Key Lab of Good Agricultural Production for Traditional Chinese Medicines / Gansu Provincial Engineering Research Centre for Medical Plant Cultivation and Breeding, Lanzhou 730070, China; 3. Gansu Zhongtian Pharmaceutical Co., Ltd / Gansu Engineering Lab of Resource Reservation and Utilization for Characteristic Medical Plants / Gansu Cultivated Engineering and Technology Research Center of Standardization and Traceability for Characteristic Chinese Medicine, Dingxi 748100, China)

The traditional nursery approach for(Oliv.) Diels seedlings in wild alpine meadow causes serious soil erosion. In order to reveal how preceding crop regulates the soil property and affects the subsequent nursery outcome ofseedlings,seedlings were cultivated in cultivated farmland with different preceding crops in Zhuoni County, Gansu Province. This region is a geo-authentic habitat for the medical plant. The soil characteristics and seedling yield were measured at the seedling cultivated stage, taking fallow as the control. The rotation crops had significant effects on soil characteristics in the subsequent field ofseedlings. Compared with the fallow field, soil conductivity in fields with potato(L.), oil rape (L.), and broad bean (L.) as preceding crops was significantly decreased. The soil pH was significantly increased, while the soil pH and conductivity in highland barley(var.Hook. f.) field were both decreased. Rotation with crop significantly increased soil cation and decreased anion contents. The K+content in fields with different preceding crops was arranged as highland barley > broad beans > oilseed rape > potato > fallow. Na+was arranged as potato > highland barley > broad bean > rape and fallow. Cl-was ranked as fallow > potato > highland barley > oil rape > broad bean. As the soil layer deepened, compactness increased and porosity decreased, while the water content varies with the soil layer and the preceding crop. Loose soil with high water content in 0-15 cm layer of soil was beneficial to seedling survival. Seedling numbers and yield were all significantly negatively correlated with soil conductivity and Cl-content. The seedling yield was positively significantly related to pH and K+content, but was negatively significantly related to bulk density in the 5-10 cm soil layer. Seedling numbers were significantly positively correlated with total porosity in 0-5 cm soil. The ranking of seedling yield under each preceding crop was consistent with the comprehensive assessment index, and the index ranked as broad bean(0.986) > oilseed rape (0.682) > highland barley (0.668) > potato (0.297) > fallow (0.159). Therefore, optimal preceding crop could adequately optimize soil environment in whichseedlings rely on. Concerning acquisition strategies, improving soil property, enriching nutrient ions, promoting growth and seedling surviving, broad bean stubble was markedly superior in regulation.

Preceding crop; Cultivated farmland;(Oliv.) Diels; Seedling culturing; Soil property

s: GUO Fengxia, E-mail: guofx@gsau.edu.cn; CHEN Yuan, E-mail: chenyuan@gsau.edu.cn

Oct. 11, 2019;

10.13930/j.cnki.cjea.190719

白剛, 郭鳳霞, 陳垣, 袁洪超, 姜小鳳, 甄世偉. 農(nóng)茬口對(duì)土壤特性及熟地當(dāng)歸育苗的調(diào)控效應(yīng)[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)(中英文), 2020, 28(5): 701-712

BAI G, GUO F X, CHEN Y, YUAN H C, JIANG X F, ZHEN S W. Regulated effects of preceding crop on soil property and cultivating seedlingsforon cultivated farmland[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2020,28(5): 701-712

S156.4; S567.2

* 國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31560175, 31360317)、甘肅省高?？蒲许?xiàng)目(2017A-033)、甘肅省大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目(201810733232)、甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)SRTP項(xiàng)目(20150802, 20160802, 20170924)、甘肅省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中藥材產(chǎn)業(yè)體系首席專家項(xiàng)目(GARS-ZYC-1)和國家中藥標(biāo)準(zhǔn)化項(xiàng)目(ZYBZH-Y-GS-11)資助

郭鳳霞, 主要從事藥用植物生態(tài)生理研究, E-mail: guofx@gsau.edu.cn; 陳垣, 主要從事藥用植物栽培研究, E-mail: chenyuan@gsau.edu.cn

白剛, 主要從事藥用植物生態(tài)生理研究。E-mail: baigang@gsau.edu.cn

2019-10-11

2020-03-08

* This study was supported by the National Natural Science Foundation of China (31560175, 31360317),the Provincial Scientific Research Project for College and University of Gansu Province (2017A-033), the Provincial Innovative Training Program for College Students of Gansu Province (201810733232), the SRTP of Gansu Agricultural University (20150802, 20160802, 20170924), the Project to Chief Expert of Modern Agricultural Traditional Chinese Medicine Industry System in Gansu Province (GARS-ZYC-1) and the National Standardization Project of Traditional Chinese Medicine of China (ZYBZH-Y-GS-11).

Mar. 8, 2020