高原高寒區域花卉種植對土壤養分含量空間分布的影響

柳文杰 楊紅 楊文鳳 王忠紅

摘要 [目的]探究高原高寒區域種植不同花卉對土壤養分空間分布特征的影響。[方法]以西藏東南部米林農場為研究對象，采集花卉種植前后的剖面土壤樣品（0～10、10～20、20～30、30～40和40～50 cm），測定土壤有機碳、全氮、全磷和全鉀含量。[結果]花卉種植前，土壤有機碳、全氮、全磷及全鉀含量隨土壤深度的增加呈降低趨勢，即表現出明顯的養分“表聚現象”。土壤平均有機碳含量表現為油菜>大花黃牡丹>月季>菊花>野韭菜，全氮平均含量表現為菊花>野韭菜>大花黃牡丹>油菜>月季，全磷平均含量表現為油菜>大花黃牡丹>菊花>野韭菜>月季，全鉀平均含量表現為大花黃牡丹>菊花>油菜>月季>野韭菜。花卉種植1年后，土壤有機碳、全氮、全磷及全鉀含量均有所提高，可見，種植以上花卉可以提高土壤養分含量。其中，土壤有機碳含量增加幅度以月季樣地最大，即種植月季后，土壤有機碳含量平均增加了10.08 g/kg，以野韭菜樣地最小，其增加值僅為5.18 g/kg;土壤全氮含量增加幅度以野韭菜最小，其增加值為0.04 g/kg，其他各樣地增加幅度一致，均提高了0.08 g/kg;土壤全磷含量增加幅度以月季最大，即種植月季后，土壤全磷含量平均增加了0.09 g/kg，以油菜最小，其全磷含量增加了0.04 g/kg;土壤全鉀含量提高幅度以油菜最高，野韭菜最低，其增加值分別為1.88和0.89 g/kg。就土壤養分垂直空間變異性而言，種植花卉前后土壤有機碳空間變異系數分別為0.29～0.34和0.35～0.40，土壤全氮空間變異系數分別為0.29～0.32和0.31～0.37，土壤全磷空間變異系數分別為0.23～0.32和0.25～0.39，土壤全鉀空間變異系數分別為0.33～0.48和0.34～0.43;由此可見，花卉種植在一定程度上改變了土壤有機碳、全氮、全磷在土壤垂直剖面上的分布特征，而土壤全鉀含量在花卉種植前后比較穩定。[結論]在高原高寒區域種植花卉可有效提高土壤養分含量，改善土壤肥力，但不同花卉種植對土壤養分含量的影響存在差異。

關鍵詞 米林農場;花卉;有機碳;全氮;全磷

中圖分類號 S 158.3? 文獻標識碼 A? 文章編號 0517-6611（2022）12-0137-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.12.035

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Effect of Flower Planting on Spatial Distribution of Soil Nutrient Content in Alpine Region of Plateau

LIU? Wen-jie，YANG? Hong，YANG? Wen-feng et al

（Resources & Environment College，Tibet Agriculture & Animal Husbandry University，Linzhi， Tibet? 860000）

Abstract [Objective]To explore the effects of planting different flowers on the spatial distribution characteristics of soil nutrients in the alpine region of the plateau. [Method]Taking Milin farm in Southeast Tibet as the research object， the profile soil samples （0-10， 10-20， 20-30， 30-40 and 40-50 cm） before and after flower planting were collected to determine the contents of soil organic carbon， total nitrogen， total phosphorus and total potassium.[Result]Before flower planting， the contents of soil organic carbon， total nitrogen， total phosphorus and total potassium decreased with the increase of soil depth.The average organic carbon content of soil was rape > rhubarb peony > rose > chrysanthemum > wild leek，the average content of total nitrogen was chrysanthemum > wild leek > rhubarb peony > rape > rose，the average content of total phosphorus was rape > rhubarb peony > chrysanthemum > wild leek > rose，the average content of total potassium was rhubarb peony > chrysanthemum > rape > rose > wild leek.? After one year of flower planting， the contents of soil organic carbon， total nitrogen， total phosphorus and total potassium were increased. It could be seen that planting the above flowers could improve the content of soil nutrients. Among them， the increase range of soil organic carbon content was the largest in rose plot， that was， after planting rose， the average increase of soil organic carbon content was 10.08 g/kg， and the smallest in wild leek plot， with an increase value of only 5.18 g/kg.The increase range of soil total nitrogen content was the smallest in wild leek， with an increase value of 0.04 g/kg， which was the same in other places， with an increase of 0.08 g/kg.The increase of soil total phosphorus content was the largest in rose， that was， after planting rose， the average increase of soil total phosphorus content was 0.09 g/kg， and rape was the smallest， and its total phosphorus content increased by 0.04 g/kg.The increase range of soil total potassium content was the highest in rape and the lowest in wild leek. The increase values were 1.88 and 0.89 g/kg respectively.? In terms of vertical spatial variability of soil nutrients， in this study， the spatial variability coefficients of soil organic carbon before and after planting flowers were 0.29-0.34 and 0.35-0.40， soil total nitrogen were 0.29-0.32 and 0.31-0.37， soil total phosphorus were 0.23-0.32 and 0.25-0.39， and soil total potassium were 0.33-0.48 and 0.34-0.43， respectively.It could be seen that flower planting has changed the distribution characteristics of soil organic carbon， total nitrogen and total phosphorus in the vertical profile of soil to a certain extent， while the content of soil total potassium was relatively stable before and after flower planting.[Conclusion]Planting flowers in alpine areas on the plateau can effectively improve soil nutrient content and soil fertility， but the effects of different flower planting on soil nutrient content are different.F9B57ECE-6143-440D-9FE3-977D76C47B17

Key words Milin farm;Flowers;Organic carbon;Total nitrogen;Total phosphorus

土壤作為植物生長發育的基礎和關鍵場所，是不均一變化的獨立生態系統，因受五大成土因素（氣候、生物、母質、地形、時間）和人類活動等的影響，具有時空異質性[1-2]。土地利用方式作為人類干預土壤自然活動、影響土壤肥力變化最普遍、最直接和最深刻的客觀因素[3-4]。種植不同作物可能會通過改變土壤物理性狀[5]、動物和微生物群落[6-7]，從而改變土壤養分狀況，這將影響植物生長發育所必需的營養元素含量及種類、影響土壤肥力和改變土壤中的生命物質組成[8]。

研究表明，花卉種植可有效修復被污染的土壤，提高土壤養分，改善土壤肥力，同時花卉中的植物精油可有效抑制土壤中的病原微生物[9]。劉家女等[10]研究表明，紫茉莉、鳳仙、金盞菊和蜀葵等對土壤重金屬表現出較強的耐受性和積累性，可有效降低土壤中的重金屬含量，修復被重金屬污染的土壤。程文娟等[11]研究表明，種植玫瑰后土壤鹽分、全磷、速效氮、速效磷、速效鉀含量隨著種植年限的增加而逐漸增加。可見，花卉種植既能提高土壤肥力，又可以抑制土壤中的病原微生物。

筆者立足青藏高原高寒氣候條件，在藏東南林芝市雅魯藏布江與尼洋河交匯處農場進行不同種類的花卉種植試驗，為闡明同一時期內，土壤類型和質地相同的土壤在種植不同花卉后，土壤養分的空間變化情況提供基礎數據，為土壤養分分區管理和精準施肥提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

研究區位于藏東南林芝市米林農場，在雅魯藏布江與尼洋河交匯處，平均海拔2 860 m，年均氣溫8.5 ℃，年均降雨量780 mm。高原紫外線強，年溫差小，晝夜溫差大，農場面積約653.33 hm2。2019年開始種植月季、油菜、大花黃牡丹、菊花和野韭菜等花卉。種植花卉前在土壤中施有機肥（親土1號），用量675 kg/hm2。土壤為砂壤土。

1.2 樣品采集

土壤樣品采集分為花卉種植前和花卉種植后，2019年花卉種植前，在規劃種植月季、油菜、大花黃牡丹、菊花和野韭菜的樣地分別采集0～10、10～20、20～30、30～40和40～50 cm深度的土壤樣品，每個樣地采集3個重復;2020年花卉種植后，在種植月季、油菜、大花黃牡丹、菊花和野韭菜的樣地分別采集0～10、10～20、20～30、30～40和40～50 cm的土壤樣品，每個樣地采集3個重復。采集的土壤樣品帶回實驗室，去除植物成分和石塊等非土壤成分后自然風干，并過0.25 mm篩，測定化學指標。

1.3 測定指標與方法

土壤有機碳（organic carbon，OC）采用重鉻酸鉀-外加熱法測定，即稱取土壤0.05～0.10 g樣品，加入5 mL 1/6 K2Cr2O7和濃H2SO4，180 ℃條件下消煮5 min，消煮液冷卻后轉移至250 mL三角瓶中備用，轉移液用0.2 mol/L的Fe2SO4·7H2O滴定，根據空白樣品消耗的Fe2SO4·7H2O的量計算樣品中的有機碳含量;土壤全氮（total nitrogen，TN）含量測定采用半微量凱氏法，即稱取土壤樣品1.0 g，加入催化劑和10 mL濃H2SO4高溫（420 ℃）共煮1 h，然后采用定氮儀（UDK149型，意大利VELP公司）在10 mol/L堿性溶液中堿解蒸餾3 min，蒸餾液用20 g/L的H3BO3吸收，吸收液用0.01 mol/L HCl滴定。根據空白樣品所消耗HCl的量計算樣品全氮含量。土壤全磷（total phosphorus，TP）和全鉀（total potassium，TK）含量測定采用H2SO4-HClO4法，即稱取過0.149 mm篩的風干土壤樣品0.5～1.0 g，樣品經水潤濕后加8 mL濃H2SO4搖勻，再加10滴72%HClO4，搖勻后消煮，消煮液冷卻后定容至100 mL容量瓶中（事先加入30 mL蒸餾水），靜置過夜，上清液中的磷采用磷鉬藍比色法測定。上清液中的鉀稀釋5倍后采用火焰光度法測定。

1.4 數據分析

采用Excel 2010進行數據處理，養分含量及生理指標之間的差異分析采用單因素方差分析（One-way ANOVA）法進行，顯著性分析采用配對樣本T檢驗。作圖及相關性分析采用Origin9.0（Originlab公司，美國）進行。

2 結果與分析

2.1 土壤有機碳含量空間分布特征

土壤有機碳含量是評價土壤肥力水平的重要條件，對植物生長起著至關重要的作用[12]。由表1可知，5種花卉種植前后土壤有機碳含量均隨土壤深度的增加呈降低趨勢，即0～10 cm>10～20 cm>20～30 cm>30～40 cm>40～50 cm。其中，月季、油菜、大花黃牡丹、菊花和野韭菜種植前的土壤有機碳含量分別為17.94～38.52、16.48～38.13、14.73～37.45、17.37～38.60和16.69～34.87 g/kg，其垂直空間變異系數分別為0.32、0.29、0.32、0.34和0.34;月季、油菜、大花黃牡丹、菊花和野韭菜種植后的土壤有機碳含量分別為22.83～54.37、18.21～56.55、15.49～53.07、18.24～52.91和17.98～47.36 g/kg，垂直空間變異系數分別0.35、0.39、0.40、0.39和0.37。可見，同一種花卉，種植后的土壤有機碳垂直空間變異性大于種植前，說明花卉種植使得土壤有機碳含量產生較大波動。

花卉種植后土壤有機碳含量有所增加，其中，月季、油菜、大花黃牡丹、菊花和野韭菜種植后較種植前分別增加了37.40%、33.19%、30.20%、33.54%和19.36%。可見，在該研究范圍內，花卉種植可明顯提高土壤有機碳含量，增加土壤肥力。F9B57ECE-6143-440D-9FE3-977D76C47B17

2.2 土壤全氮含量空間分布特征

由表2可知，在垂直剖面上，5種花卉種植前后土壤全氮含量均隨土壤深度的增加呈降低趨勢。其中，月季、油菜、大花黃牡丹、菊花和野韭菜種植前40～50 cm深度分別較0～10 cm深度降低51.85%、55.93%、54.92%、52.94%和53.44%，月季、油菜、大花黃牡丹、菊花和野韭菜種植后40～50 cm深度分別較0～10 cm深度降低58.78%、58.21%、60.00%、54.30%和54.07%。且5種花卉在種植前后，0～10 cm深度土壤全氮含量均顯著高于其他各層次（P<0.05）。

種植花卉可明顯提高土壤全氮含量，其中，月季、油菜、大花黃牡丹、菊花和野韭菜種植后較種植前分別增加了10.67%、10.13%、9.76%、8.51%和4.60%。可見，在該研究范圍內，花卉種植可明顯提高土壤全氮含量，增加土壤肥力。

2.3 土壤全磷含量空間分布特征

由表3可知，種植花卉前，月季、油菜、大花黃牡丹、菊花和野韭菜樣地剖面土壤全磷含量分別為0.32～0.80、0.41～0.81、0.50～0.87、0.41～0.85、0.39～0.88 g/kg，且大花黃牡丹和野韭菜樣地的表層（0～10 cm）土壤全磷含量顯著（P<0.05）高于其他各層，月季、油菜和菊花樣地0～10 cm層次除與10～20 cm層差異不顯著外（P>0.05），與其他各層差異也達顯著水平（P<0.05）。種植花卉后，月季、油菜、大花黃牡丹、菊花和野韭菜樣地剖面土壤全磷含量分別為0.36～1.05、0.43～0.90、0.53～1.00、0.51～0.92、0.45～0.99 g/kg，且除油菜樣地外，其他各樣地表層（0～10 cm）土壤全磷含量顯著高于其他各層（P<0.05）。

就各樣地種植花卉前后土壤全磷平均含量而言，種植花卉后土壤全磷含量有所提高，月季、油菜、大花黃牡丹、菊花和野韭菜種植后較種植前分別增加了15.25%、5.97%、10.61%、6.35%、9.68%。

2.4 土壤全鉀含量空間分布特征

由表4可知，在種植花卉前，月季、油菜、大花黃牡丹、菊花和野韭菜樣地剖面土壤全鉀含量分別為5.54～16.65、5.24～16.31、7.56～17.13、5.09～19.22、5.97～16.39 g/kg，且土壤全鉀含量均表現為明顯的“表聚”現象，即0～10 cm層高于深層土壤，其中，月季、油菜、大花黃牡丹、菊花和野韭菜樣地0～10 cm土壤層分別高于40～50 cm土壤層200.54%、211.26%、126.59%、277.60%、174.54%。在種植花卉后，月季、油菜、大花黃牡丹、菊花和野韭菜樣地剖面土壤全鉀含量分別為6.34～18.65、7.19～19.47、7.52～18.58、6.04～20.18、6.31～18.05 g/kg，且0～10 cm土層顯著高于其他各土壤層（P<0.05）。

種植花卉可有效提高土壤全鉀含量，種植月季、油菜、大花黃牡丹、菊花和野韭菜前，各樣地土壤全鉀平均含量分別為10.58、11.13、12.03、11.58和10.39 g/kg，種植月季、油菜、大花黃牡丹、菊花和野韭菜后，各樣地土壤全鉀平均含量分別為12.29、13.01、13.14、12.76和11.28 g/kg。可見，花卉種植后土壤全鉀含量較種植前明顯增加。

3 結論與討論

花卉種植前，土壤有機碳、全氮、全磷及全鉀含量隨土壤深度的增加呈降低趨勢，即表現出明顯的養分“表聚現象”。其中，垂直剖面上有機碳含量的空間變異性以菊花和野韭菜最高，其變異系數均為0.34，油菜樣地土壤有機碳垂直空間變異系數最小，為0.29;土壤全氮含量在剖面上的垂直空間變異性以油菜和大花黃牡丹樣地最大，其變異系數均為0.32，菊花樣地最小，為0.29;土壤全磷含量垂直空間變異性以月季最大，其變異系數為0.32，油菜樣地最小，為0.24;土壤全鉀含量垂直空間變異系數以菊花樣地最大，其空間變異系數為0.48，大花黃牡丹樣地垂直空間變異性最小，為0.33。種植花卉后，土壤有機碳、全氮、全磷及全鉀含量隨土壤深度的增加呈降低趨勢。其中，土壤有機碳垂直空間變異系數在0.35～0.40，土壤全氮垂直空間變異系數為0.31～0.37，土壤全磷垂直空間變異系數為0.25～0.39，土壤全鉀垂直空間變異系數為0.34～0.43。

花卉種植1年后，土壤有機碳、全氮、全磷及全鉀含量均有所提高，可見，種植以上花卉可以提高土壤養分含量。其中，土壤有機碳含量增加幅度以月季樣地最大，即種植月季后，土壤有機碳含量平均增加了10.08 g/kg，以野韭菜樣地最小，其增加值僅為5.18 g/kg;土壤全氮含量增加幅度以野韭菜最小，其增加值為0.04 g/kg，其他各樣地增加幅度一致，均提高了0.08 g/kg;土壤全磷含量增加幅度以月季最大，即種植月季后，土壤全磷含量平均增加了0.09 g/kg，以油菜最小，其全磷含量增加了0.04 g/kg;土壤全鉀含量提高幅度以油菜最高，野韭菜最低，其增加值分別為1.88和0.89 g/kg。

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