川貝母規(guī)范化種植（GAP）研究基地土壤肥力診斷與綜合評價

段廣佩， 海平， 張敏娟， 楊海源， 付紹兵， 詹若挺， 蘆進財

[1.青海省藥品檢驗檢測院，青海省中藏藥現(xiàn)代化研究重點實驗室，國家藥監(jiān)局中藥（藏藥）質量控制重點實驗室，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)藥大學中藥學院，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，具有清熱潤肺、化痰止咳、散結消癰的功效，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 年我國就將川貝母、暗紫貝母、梭砂貝母、甘肅貝母4種納入《國家重點保護野生植物名錄》，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種列為二級國家重點保護野生植物。川貝母野生資源匱乏，使得目前市場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周期長、產量低等難題[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。本試驗研究其基地土壤質量狀況，對其育苗棚和大田產業(yè)化地土壤肥力狀況作診斷和綜合評估，提出針對性改良措施，以期為后續(xù)川貝母GAP 研究提供參考，現(xiàn)將研究結果報道如下。

1 材料與方法

1.1 試驗地 川貝母GAP 基地（包含育苗棚和大田產業(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，年相對濕度63%[4]。試驗地總面積約為800 畝，平均海拔3 000 m，育苗棚原為農田，大田產業(yè)化地原為牧場。

1.2 土壤 根據(jù)基地面積，每200 畝為1 個采樣單元，分為4個采樣單元，每個采樣單元內各采集表層（0 ～ 30 cm）、深層（30 ～60 cm）兩個深度的土壤，采用“S”形布點隨機等量采樣[5]。分別將各采樣單元內采集所得土壤充分混合，風干過篩共得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 土壤各項指標檢測所用主要試劑：重鉻酸鉀（國藥集團化學試劑，批號：20150106）；硫酸亞鐵（天津市大茂化學試劑廠，批號：20180215）；鄰菲啰啉鹽酸鹽（沈陽賽尼歐化工有限公司，批號：11102002）；硼酸（天津市光復精細化工有限公司，批號：20160214）；甲基紅（天津市福晨化學試劑廠，批號：20130802）；硫酸鉀（阿拉丁試劑公司，批號：P112584）；碳酸鈉（天津市百世化工有限公司， 批號：20120420）；鉬酸銨（上海膠體化工廠，批號：770116）；酒石酸銻鉀（西隴化工股份有限公司，批號：140115）；硫酸亞鐵（天津市大茂化學試劑廠，批號：20110503）；乙酸銨（北京化工廠，批號：610510）；乙酸（四川西隴科學有限公司，批號：190808）；金屬鎂（國家有色金屬及電子材料測試中心，批號：2016012）；金屬銅（國家有色金屬及電子材料測試中心，批號：2015018-3）；金屬鐵（國家有色金屬及電子材料測試中心，批號：2016011-1）；金屬鋅（國家有色金屬及電子材料測試中心，批號：2017011）。

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

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

1.5 土壤肥力綜合評價方法 本試驗采用修正內梅羅綜合指數(shù)法[7]對青海省互助縣川貝母GAP基地土壤肥力進行綜合評價。評價因子主要考慮與肥力有關的土壤性狀，主要因子有土壤pH、有機質、全氮、全磷、全鉀、水解氮、速效磷、速效鉀等。首先對上述參數(shù)進行標準化計算，以消除各參數(shù)間量的差別，土壤各屬性因子分級標準值主要參照中國第2 次土壤普查分級標準劃分。方法：當屬性值屬于差一級時，即Ci≤Xa時，Pi=Ci/Xa（Pi≤1）；當屬性值屬于中等一級時，即Xa＜Ci≤Xc時，Pi=1+（Ci-Xa）/（Xc-Va）（1＜Pi≤2）；當屬性值屬于較好一級時，即Xc＜Ci≤Xp時，Pi= 2+（Ci-Xc）/（Xp-Xc）（2＜Pi＜3）；當屬性值屬于好一級時，即Ci＞Xp時，Pi=3。以上各式中，Pi稱為分肥力系數(shù)，Ci為該屬性測定值，Xa、Xc、Xp為分級指標（參照中國第2次土壤普查分級標準，分別為：低標準、中標準、高標準）。修正的內梅羅綜合指數(shù)法計算綜合肥力系數(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最小代替原內梅羅公式中的“Pi最大”是為了突出土壤屬性中最差一項指標對肥力的影響，即突出限制性因子；增加修正項是為了反映可信度，即參評土壤屬性項目（n）越多，則可信度越高。根據(jù)修正的內梅羅公式計算的綜合肥力系數(shù)P給出土壤的肥力評價，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 結果

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

表2 基地土壤pH、有機質及大量元素理化檢測結果Table 2 Results of physical and chemical testing of the soil for pH，organic matter and major elements （g·kg-1）

表3 中國第2次土壤普查標準Table 3 Standards for the second soil census in China

表4為基地土壤交換性鈣鎂檢測結果，參照常用標準[9]（見表5），結果表明：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，鈣元素含量缺乏嚴重。

表4 基地土壤交換性鈣鎂檢測結果（以Ca2+、Mg2+離子形式計算）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準（以Ca2+、Mg2+離子形式計算）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結果，參照中國土壤背景值[10]和青海土壤背景值[11]（見表7），結果表明：基地各土壤樣品有效Cu2+和有效Fe3+含量均能達到標準水平，育苗棚各層土壤有效鋅含量遠低于中國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結果（以Cu2+、Zn2+、Fe3+離子形式計算）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 土壤肥力綜合評價結果 本試驗采用修正內梅羅綜合指數(shù)法對青海省互助縣川貝母GAP 基地土壤肥力進行綜合評價。評價因子主要考慮與肥力有關的土壤性狀，主要因子有土壤pH、有機質、全氮、全磷、全鉀、水解氮、速效磷、速效鉀等。根據(jù)計算得出基地土壤肥力綜合評價（見表8），參照對比，結果表明：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價Table 8 Comprehensive evaluation of soil fertility of Fritillaria cirrhosa D.Don GAP site

3 討論

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

3.1 育苗棚土壤改良 基地育苗棚表層土壤pH值達到8.1，有堿化的現(xiàn)象；育苗棚各層土壤全磷含量超標準、表層土壤全鉀含量超標，加劇了土壤堿化。以上可能與川貝母育苗方式有關。由于采用溫棚育苗，每個溫棚內復種指數(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，導致育苗棚常年排水不暢，使多余鹽分無法流走，進而導致育苗棚內土壤pH偏高、磷鉀元素超標。另外，可能是溫棚內外溫差大，育苗棚土壤蒸發(fā)量增大，引起下部土壤水分沿土壤毛細管上移，同時土壤中的鹽分也隨著土壤水分向上運動，水分到達土壤表層后發(fā)生蒸發(fā)損失，而鹽分則在土壤表層累積，如此過程長期反復進行，當表層土壤鹽分離子達到一定濃度時，造成土壤鹽漬化。因此，在川貝母育苗過程中，應修筑排水渠并科學灌溉，同時，應盡量施用有機肥（本地一般為腐熟羊糞）代替化肥，這也是中藥材GAP 生產提倡的施肥方式。多施有機肥可以改善土壤結構，提高土壤對酸堿度的緩沖能力，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行離子交換，交換下來的鈉離子溶于水中被排洗掉，從而達到降低鹽堿的目的[12]。有研究[13]表明，施用酒糟可有效降低土壤pH 值。基地所在互助縣是青海省青稞酒生產基地，全縣共有釀酒廠數(shù)量眾多，釀酒產生的廢棄物酒糟購買方便便宜，因此，可以利用這一優(yōu)勢，多施用酒糟降低育苗棚表層土壤堿性。

3.2 大田土壤有機質和氮元素補充 大田深層土壤中，有機質、全氮和堿解氮含量均低于標準值，而大田表層土壤各項指標正常，其原因可能是大田所在地原為牧場，牛羊產生的糞便經自然腐熟，補充了表層土壤有機質及各種大量元素，因此，表層土壤肥力水平達到合格標準。而基地所在地為高海拔高寒地區(qū)，凍土層深厚，牛羊產生的天然肥料不能有效地進入大田深層土壤，進而導致大田深層土壤肥力貧瘠。因此，在后續(xù)大田復種和新開墾過程中，應采用深耕的方式，有效翻地深度應達到60 cm以上，同時，每畝使用有機肥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）產區(qū)，蠶豆作為豆科植物，根系上有發(fā)達的根瘤菌，具有天生的固氮優(yōu)勢，可以將自然界中分子態(tài)氮轉化為氮素化合物，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。待蠶豆成株后進行川貝母種苗移栽，在固氮的同時，蠶豆植株可對川貝母種苗起到一定防曬防護作用，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生產提倡的綠色環(huán)保方法。

3.3 育苗棚土壤鈣鎂元素補充 土壤中鈣鎂是植物所需必備的重要中量營養(yǎng)元素，并能改善土壤結構和調節(jié)土壤酸堿度，有利于土壤微生物的活動，并能提高磷的有效性，因此，交換性鈣鎂含量的多少是評價土壤保水、保肥能力的重要指標之一[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，大量施入化肥和連續(xù)復種育苗，使得種苗產量高，但也從土壤中帶走大量的鈣素，而鈣素又沒有得到外源補充，另一方面土壤交換性鈣會隨灌溉遷移，使得土壤鈣元素含量減少。有研究[15]表明，大量施用化肥對交換性鎂的耗竭影響很大，在沒有有機肥施入的土壤中，交換性鎂含量表現(xiàn)出隨土層深度的增加而增加的趨勢，體現(xiàn)了交換性鎂在土壤中的淋溶特點，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。有機肥中含有大量鈣和鎂元素，使土壤交換性鈣鎂得到及時的補充，因此，施用有機肥代替化肥是提高土壤交換性鈣鎂含量的重要措施。另外，可對育苗棚土壤每畝開溝施用適量熟石灰和碳酸鎂進行鈣鎂元素補充。

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

4 結論

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