赤峰地區(qū)萬壽菊種植對大棚土壤環(huán)境的影響研究

王哈彬

摘 要：土壤環(huán)境對作物的生長發(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，赤峰市萬壽菊大棚種植面積不斷擴大，土壤環(huán)境問題也日益凸現(xiàn)。本文以赤峰市喀喇沁旗大三家村萬壽菊大棚土壤為研究對象，對種植兩年的萬壽菊大棚土壤樣本進行采樣，分析萬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)萬壽菊大棚種植土壤環(huán)境的改善提供意見和建議。結(jié)果表明，萬壽菊種植兩年后，大棚土壤容重和pH呈現(xiàn)下降的趨勢，土壤有機質(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。在萬壽菊的生產(chǎn)管理過程中應(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。在對大棚管理中增加通風(fēng)時間，改善土壤通氣性，同時增加有機肥施用量，提高植物殘體在有機肥中的比重。

關(guān)鍵詞：萬壽菊;土壤環(huán)境;大棚;氮磷養(yǎng)分

中圖分類號：Q948? 文獻標(biāo)識碼：A? 文章編號：1673-260X（2021）08-0019-05

1 引言

萬壽菊，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，耐干旱，耐移植，在生長過程中對土壤、氣候條件要求較低[1]。萬壽菊可按用途分為兩類，分別為觀賞萬壽菊與色素萬壽菊。其中色素萬壽菊中富含葉黃素，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)濟價值[2]。隨著近年來國內(nèi)外市場需求的不斷擴大，特別是我國葉黃素市場需求缺口的擴大，萬壽菊種植具有十分廣闊的市場前景，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)濟價值和巨大的市場需求也使萬壽菊種植成為了農(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，適合萬壽菊的生長。赤峰地區(qū)的萬壽菊制種從1994年就已開始，經(jīng)過20年的發(fā)展，花卉種子從觀賞萬壽菊的單一品種發(fā)展到了現(xiàn)在觀賞萬壽菊、色素萬壽菊和長春花等30多個品種，花卉制種占據(jù)了國內(nèi)市場的20%。其中自主培育的色素萬壽菊品種“猩雜一號”占據(jù)了國內(nèi)市場的100%，市場競爭力較強[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1萬余人。

在赤峰市喀喇沁旗，萬壽菊種植以制種為其主要目的，因此為保證花種的質(zhì)量，防止外來花粉接觸萬壽菊，遂采用大棚種植的方式進行隔離，母本與父本分棚種植，花期時進行人工授粉。研究表明，萬壽菊抗性較強，對土壤質(zhì)量要求不是特別高，在盆栽試驗條件下，萬壽菊在氮的施用量為210kg hm-1時生長最好[7]。而目前，在對萬壽菊的肥料施用管理中，農(nóng)戶重施氮肥，往往忽略了各種肥料的相互配施，導(dǎo)致萬壽菊的產(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]，同時長期在大棚種植的環(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題[10]，進而導(dǎo)致萬壽菊質(zhì)量變差，對萬壽菊的生長產(chǎn)生不利影響，影響經(jīng)濟效益。目前，有關(guān)赤峰地區(qū)大棚種植條件下萬壽菊對土壤環(huán)境的影響研究較少，而隨著赤峰市萬壽菊大棚種植面積的不斷加大，農(nóng)戶對萬壽菊種植過程中出現(xiàn)的大棚土壤環(huán)境及養(yǎng)分管理問題亟待解決?；诖耍狙芯恳猿喾迨锌咂鞛檠芯繀^(qū)，對該區(qū)連續(xù)種植兩年的萬壽菊大棚的土壤進行采樣，將其與未種植萬壽菊的土壤進行比較分析，通過分析萬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)可能影響萬壽菊生長的土壤因素，并據(jù)此分析為該區(qū)萬壽菊的大棚種植提出合理的氮磷肥施用管理建議，改善萬壽菊生長的土壤環(huán)境，從而保證大棚環(huán)境下種植萬壽菊的可持續(xù)性。

2 材料和方法

2.1 試驗區(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，無霜期135～145d，年有效積溫2800～3100℃，年日照時數(shù)在3000h左右，晝夜溫差大。

2.2 供試材料

萬壽菊供試品種：高株種卷溝型色素萬壽菊。

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)實際情況7～10天進行適當(dāng)灌溉。

大棚種植管理：大棚面積為1畝，每個棚中共種植6行萬壽菊。每年10月末收獲后進行揭棚，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)進行土壤樣品采集。樣品采集于種植兩年的萬壽菊大棚，以改建大棚前的露天空地作為對照，4個重復(fù)，采土深度為0～20cm。采集時，在大棚靠近中央的位置進行第一個土樣的采集，而后在該位置左右兩側(cè)一定距離的位置再次采集兩個土樣，避開大棚兩端入口與棚中小徑的位置，而后將三個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，帶回實驗室處理。

2.4 實驗方法

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

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，而后烘干稱取土樣重量，進而求得土壤的密度。

土壤pH采用pH計測定：稱取風(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計測量上清液，計數(shù)。

有機質(zhì)采用重鉻酸鉀氧化法：稱取過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，使瓶內(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，通過滴定量計算出有機質(zhì)含量。

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

全磷采用高氯酸法：稱取1g過100目篩的土至消煮管中，用蒸餾水潤濕，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)倍用鉬藍法測定。

銨態(tài)氮采用流動注射分析儀法：測定方法：稱取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，過濾，用流動分析儀測定銨態(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后過濾。測定浸提液在220nm和275nm處的吸光度，然后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計算硝態(tài)氮含量。

有效磷采用鉬銻鈧比色法：稱取過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)震蕩機上震蕩30min，然后用無磷濾紙過濾。吸出濾液10mL，加入顯色劑5mL、水10mL，搖勻后放置30min，然后在880nm波長處比色，測讀吸光度，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

運用SPSS 26軟件進行數(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進行數(shù)據(jù)制圖。

3 結(jié)果

3.1 土壤容重、pH與有機質(zhì)含量的變化

由表1可知，大棚土壤容重在萬壽菊種植兩年后發(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)過兩年的萬壽菊種植，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。整體來看，在經(jīng)過兩年種植后，萬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，土壤容重與有機質(zhì)和全氮含量均呈現(xiàn)顯著負相關(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，土壤容重通常會呈現(xiàn)增大的趨勢[11]。但在本研究中，經(jīng)過兩年萬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壽菊殘體還田有關(guān)，有機肥和植物殘體進入土壤后會提高土壤孔隙度，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質(zhì)的負相關(guān)很好地佐證了這一點（表3）。土壤pH逐漸降低，呈現(xiàn)出酸化的趨勢這一結(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]。土壤有機質(zhì)對于保持土壤肥力、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肥有關(guān)。雖然土壤有機質(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肥不利于緩解土壤pH的下降，可以增加萬壽菊殘體的施用量，在提高土壤有機質(zhì)的同時也可以緩解酸化趨勢[17]。適量的增施有機肥也可以改善質(zhì)量[18]。

大棚土壤全氮含量在萬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，厭氧的反硝化細菌大量增殖，不斷進行反硝化作用，土壤中的硝態(tài)氮最終被轉(zhuǎn)化為氮氣，這可能是土壤中硝態(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，加之土壤中的氮氣大量流失與銨態(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，硝化作用的過程中還會釋放大量的H+，過量的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。這主要是因為相對于氮素而言，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)境中過高時，還會影響植物吸收鋅、鐵、鎂等營養(yǎng)元素，對植物的生長發(fā)育產(chǎn)生不利影響[19]。當(dāng)土壤中的磷素大量富集時，會滲入地下水，對地下水產(chǎn)生嚴(yán)重的污染[23]。所以在種植年限達到一定程度時，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。土壤有機質(zhì)含量的增加可以顯著提高土壤養(yǎng)分的含量，同時降低土壤容重，但在本研究中土壤有機質(zhì)與pH呈現(xiàn)負相關(guān)，可以嘗試調(diào)整基肥中牛羊糞和萬壽菊殘體的比例，來調(diào)節(jié)土壤pH。

5 結(jié)論

通過對種植兩年的萬壽菊大棚土壤理化指標(biāo)進行測定與分析，并與棚邊空地進行對照，可以發(fā)現(xiàn)萬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)意見和建議如下：

1.萬壽菊種植兩年后，土壤容重與pH下降，有機質(zhì)含量增加。建議在萬壽菊生產(chǎn)管理中繼續(xù)調(diào)整基肥中牛羊糞和萬壽菊殘體回歸的比例，提升土壤有機質(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大于全磷的增加幅度;土壤中的磷素含量的增加可能會產(chǎn)生流失的風(fēng)險，對地下水及周邊環(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，推測萬壽菊對氮素的需求量較大，可適當(dāng)提高氮肥的施用量，同時應(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。

在日后的萬壽菊大棚種植過程中，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、萬壽菊質(zhì)量下降等情況的發(fā)生，保證萬壽菊種植的可持續(xù)發(fā)展。同時還應(yīng)不斷改進萬壽菊的種植技術(shù)，培育品質(zhì)更高的雜交品種，提高萬壽菊種植的經(jīng)濟效益，為農(nóng)民致富提供強大助力。

參考文獻：

〔1〕任春華.論述萬壽菊種植的栽培技術(shù)及田間管理[J].花卉，2018，37（12）：6-11.

〔2〕陳晶，張寶國.萬壽菊價值及其栽培技術(shù)[J].農(nóng)業(yè)工程技術(shù)（溫室園藝），2008，56（01）：59-66.

〔3〕張華，吳興壯，王小鶴，等.沈陽市色素萬壽菊產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與對策[J].遼寧農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，67（06）：45-46.

〔4〕辛平，胡建軍，周玉燕.秦安縣高寒冷涼區(qū)萬壽菊高產(chǎn)栽培技術(shù)[J].甘肅科技，2020，36（23）：153-154 +152.

〔5〕吳建雄.萬壽菊成了“致富花”[J].當(dāng)代兵團，2020， 39（23）：25-28.

〔6〕朱芹仙，藺以柱.騰沖市萬壽菊產(chǎn)業(yè)影響因素淺析[J].基層農(nóng)技推廣，2020，8（08）：76-78.

〔7〕朱亞，馬雪莉，趙永平，等.氮鉀配施對萬壽菊幼苗生理特性的影響[J].陜西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019，65（12）：20-24.

〔8〕胡海波，郝永麗，高博，等.2014年赤峰地區(qū)萬壽菊雜交制種情況調(diào)研分析[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)科技，2015，43（04）：123-124.

〔9〕耿貴，楊瑞瑞，於麗華，等.作物連作障礙研究進展[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2019，35（10）：36-42.

〔10〕徐玉華，唐衛(wèi)紅，熊漢琴，等.大棚土壤鹽漬化狀況[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（04）：1928-1930.

〔11〕蔡彥明，沃飛，方堃，等.天津市不同種植年限蔬菜地土壤物理性質(zhì)分析[J].華北農(nóng)學(xué)報，2011，26（01）：167-171.

〔12〕高新昊，張英鵬，劉兆輝，等.種植年限對壽光設(shè)施大棚土壤生態(tài)環(huán)境的影響[J].生態(tài)學(xué)報，2015， 35（05）：1452-1459.

〔13〕李玉濤，李博文，馬理，等.不同種植年限設(shè)施番茄土壤理化性質(zhì)變化規(guī)律的研究[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2016，39（01）：63-68.

〔14〕趙滿興，劉慧，白二磊，等.延安不同種植年限日光溫室土壤肥力評價[J].農(nóng)學(xué)學(xué)報，2019，9（04）：54-58.

〔15〕蘇友波，李剛，毛昆明，等.昆明地區(qū)主要花卉蔬菜基地設(shè)施栽培土壤養(yǎng)分變化特點[J].土壤，2004，79（03）：303-306.

〔16〕周建斌，翟丙年，陳竹君，等.西安市郊區(qū)日光溫室大棚番茄施肥現(xiàn)狀及土壤養(yǎng)分累積特性[J].土壤通報，2006，35（02）：2287-2290.

〔17〕Rabah S. Shareef ， Awang soh， Zakaria Wahab， et al. Rapid composting of rice husks with chicken bones to produce compost rich with calcium and the effect of product compost in the increase of soil pH value[J]. Journal of Plant and Environmental Research， 2016， 1.

〔18〕董艷，董坤，魯耀，等.設(shè)施栽培對土壤化學(xué)性質(zhì)及微生物區(qū)系的影響[J].云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2009，24（03）：418-424.

〔19〕沈靈鳳，白玲玉，曾希柏，等.施肥對設(shè)施菜地土壤硝態(tài)氮累積及pH的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2012，31（07）：1350-1356.

〔20〕曹艦艇，楊紅，彭艷，等.藏東南不同種植年限蔬菜大棚土壤pH及養(yǎng)分的變化特征[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2019，47（08）：117-126.

〔21〕曹齊衛(wèi)，張衛(wèi)華，李利斌，等.濟南地區(qū)日光溫室土壤養(yǎng)分的分布狀況和累積規(guī)律[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2012，23（01）：115-124.

〔22〕張菊，董杰，鄧煥廣，等.山東聊城不同種植年限蔬菜大棚土壤理化性質(zhì)的演變[J].土壤通報，2016，47（05）：1119-1125.

〔23〕Lei Wang， Xu Zhao， Jixi Gao， et al. Effects of fertilizer types on nitrogen and phosphorous loss from rice-wheat rotation system in the Taihu Lake region of China[J]. Agriculture， Ecosystems and Environment， 2019， 285.