高原高寒区域花卉种植对土壤养分含量空间分布的影响

柳文杰 杨红 杨文凤 王忠红

摘要 [目的]探究高原高寒區域种植不同花卉对土壤养分空间分布特征的影响。[方法]以西藏东南部米林农场为研究对象，采集花卉种植前后的剖面土壤样品（0～10、10～20、20～30、30～40和40～50 cm），测定土壤有机碳、全氮、全磷和全钾含量。[结果]花卉种植前，土壤有机碳、全氮、全磷及全钾含量随土壤深度的增加呈降低趋势，即表现出明显的养分“表聚现象”。土壤平均有机碳含量表现为油菜>大花黄牡丹>月季>菊花>野韭菜，全氮平均含量表现为菊花>野韭菜>大花黄牡丹>油菜>月季，全磷平均含量表现为油菜>大花黄牡丹>菊花>野韭菜>月季，全钾平均含量表现为大花黄牡丹>菊花>油菜>月季>野韭菜。花卉种植1年后，土壤有机碳、全氮、全磷及全钾含量均有所提高，可见，种植以上花卉可以提高土壤养分含量。其中，土壤有机碳含量增加幅度以月季样地最大，即种植月季后，土壤有机碳含量平均增加了10.08 g/kg，以野韭菜样地最小，其增加值仅为5.18 g/kg;土壤全氮含量增加幅度以野韭菜最小，其增加值为0.04 g/kg，其他各样地增加幅度一致，均提高了0.08 g/kg;土壤全磷含量增加幅度以月季最大，即种植月季后，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;土壤全钾含量提高幅度以油菜最高，野韭菜最低，其增加值分别为1.88和0.89 g/kg。就土壤养分垂直空间变异性而言，种植花卉前后土壤有机碳空间变异系数分别为0.29～0.34和0.35～0.40，土壤全氮空间变异系数分别为0.29～0.32和0.31～0.37，土壤全磷空间变异系数分别为0.23～0.32和0.25～0.39，土壤全钾空间变异系数分别为0.33～0.48和0.34～0.43;由此可见，花卉种植在一定程度上改变了土壤有机碳、全氮、全磷在土壤垂直剖面上的分布特征，而土壤全钾含量在花卉种植前后比较稳定。[结论]在高原高寒区域种植花卉可有效提高土壤养分含量，改善土壤肥力，但不同花卉种植对土壤养分含量的影响存在差异。

关键词 米林农场;花卉;有机碳;全氮;全磷

中图分类号 S 158.3  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2022）12-0137-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.12.035

开放科学（资源服务）标识码（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

土壤作为植物生长发育的基础和关键场所，是不均一变化的独立生态系统，因受五大成土因素（气候、生物、母质、地形、时间）和人类活动等的影响，具有时空异质性[1-2]。土地利用方式作为人类干预土壤自然活动、影响土壤肥力变化最普遍、最直接和最深刻的客观因素[3-4]。种植不同作物可能会通过改变土壤物理性状[5]、动物和微生物群落[6-7]，从而改变土壤养分状况，这将影响植物生长发育所必需的营养元素含量及种类、影响土壤肥力和改变土壤中的生命物质组成[8]。

研究表明，花卉种植可有效修复被污染的土壤，提高土壤养分，改善土壤肥力，同时花卉中的植物精油可有效抑制土壤中的病原微生物[9]。刘家女等[10]研究表明，紫茉莉、凤仙、金盏菊和蜀葵等对土壤重金属表现出较强的耐受性和积累性，可有效降低土壤中的重金属含量，修复被重金属污染的土壤。程文娟等[11]研究表明，种植玫瑰后土壤盐分、全磷、速效氮、速效磷、速效钾含量随着种植年限的增加而逐渐增加。可见，花卉种植既能提高土壤肥力，又可以抑制土壤中的病原微生物。

笔者立足青藏高原高寒气候条件，在藏东南林芝市雅鲁藏布江与尼洋河交汇处农场进行不同种类的花卉种植试验，为阐明同一时期内，土壤类型和质地相同的土壤在种植不同花卉后，土壤养分的空间变化情况提供基础数据，为土壤养分分区管理和精准施肥提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

研究区位于藏东南林芝市米林农场，在雅鲁藏布江与尼洋河交汇处，平均海拔2 860 m，年均气温8.5 ℃，年均降雨量780 mm。高原紫外线强，年温差小，昼夜温差大，农场面积约653.33 hm2。2019年开始种植月季、油菜、大花黄牡丹、菊花和野韭菜等花卉。种植花卉前在土壤中施有机肥（亲土1号），用量675 kg/hm2。土壤为砂壤土。

1.2 样品采集

土壤样品采集分为花卉种植前和花卉种植后，2019年花卉种植前，在规划种植月季、油菜、大花黄牡丹、菊花和野韭菜的样地分别采集0～10、10～20、20～30、30～40和40～50 cm深度的土壤样品，每个样地采集3个重复;2020年花卉种植后，在种植月季、油菜、大花黄牡丹、菊花和野韭菜的样地分别采集0～10、10～20、20～30、30～40和40～50 cm的土壤样品，每个样地采集3个重复。采集的土壤样品带回实验室，去除植物成分和石块等非土壤成分后自然风干，并过0.25 mm筛，测定化学指标。

1.3 测定指标与方法

土壤有机碳（organic carbon，OC）采用重铬酸钾-外加热法测定，即称取土壤0.05～0.10 g样品，加入5 mL 1/6 K2Cr2O7和浓H2SO4，180 ℃条件下消煮5 min，消煮液冷却后转移至250 mL三角瓶中备用，转移液用0.2 mol/L的Fe2SO4·7H2O滴定，根据空白样品消耗的Fe2SO4·7H2O的量计算样品中的有机碳含量;土壤全氮（total nitrogen，TN）含量测定采用半微量凯氏法，即称取土壤样品1.0 g，加入催化剂和10 mL浓H2SO4高温（420 ℃）共煮1 h，然后采用定氮仪（UDK149型，意大利VELP公司）在10 mol/L碱性溶液中碱解蒸馏3 min，蒸馏液用20 g/L的H3BO3吸收，吸收液用0.01 mol/L HCl滴定。根据空白样品所消耗HCl的量计算样品全氮含量。土壤全磷（total phosphorus，TP）和全钾（total potassium，TK）含量测定采用H2SO4-HClO4法，即称取过0.149 mm筛的风干土壤样品0.5～1.0 g，样品经水润湿后加8 mL浓H2SO4摇勻，再加10滴72%HClO4，摇匀后消煮，消煮液冷却后定容至100 mL容量瓶中（事先加入30 mL蒸馏水），静置过夜，上清液中的磷采用磷钼蓝比色法测定。上清液中的钾稀释5倍后采用火焰光度法测定。

1.4 数据分析

采用Excel 2010进行数据处理，养分含量及生理指标之间的差异分析采用单因素方差分析（One-way ANOVA）法进行，显著性分析采用配对样本T检验。作图及相关性分析采用Origin9.0（Originlab公司，美国）进行。

2 结果与分析

2.1 土壤有机碳含量空间分布特征

土壤有机碳含量是评价土壤肥力水平的重要条件，对植物生长起着至关重要的作用[12]。由表1可知，5种花卉种植前后土壤有机碳含量均随土壤深度的增加呈降低趋势，即0～10 cm>10～20 cm>20～30 cm>30～40 cm>40～50 cm。其中，月季、油菜、大花黄牡丹、菊花和野韭菜种植前的土壤有机碳含量分别为17.94～38.52、16.48～38.13、14.73～37.45、17.37～38.60和16.69～34.87 g/kg，其垂直空间变异系数分别为0.32、0.29、0.32、0.34和0.34;月季、油菜、大花黄牡丹、菊花和野韭菜种植后的土壤有机碳含量分别为22.83～54.37、18.21～56.55、15.49～53.07、18.24～52.91和17.98～47.36 g/kg，垂直空间变异系数分别0.35、0.39、0.40、0.39和0.37。可见，同一种花卉，种植后的土壤有机碳垂直空间变异性大于种植前，说明花卉种植使得土壤有机碳含量产生较大波动。

花卉种植后土壤有机碳含量有所增加，其中，月季、油菜、大花黄牡丹、菊花和野韭菜种植后较种植前分别增加了37.40%、33.19%、30.20%、33.54%和19.36%。可见，在该研究范围内，花卉种植可明显提高土壤有机碳含量，增加土壤肥力。F9B57ECE-6143-440D-9FE3-977D76C47B17

2.2 土壤全氮含量空间分布特征

由表2可知，在垂直剖面上，5种花卉种植前后土壤全氮含量均隨土壤深度的增加呈降低趋势。其中，月季、油菜、大花黄牡丹、菊花和野韭菜种植前40～50 cm深度分别较0～10 cm深度降低51.85%、55.93%、54.92%、52.94%和53.44%，月季、油菜、大花黄牡丹、菊花和野韭菜种植后40～50 cm深度分别较0～10 cm深度降低58.78%、58.21%、60.00%、54.30%和54.07%。且5种花卉在种植前后，0～10 cm深度土壤全氮含量均显著高于其他各层次（P<0.05）。

种植花卉可明显提高土壤全氮含量，其中，月季、油菜、大花黄牡丹、菊花和野韭菜种植后较种植前分别增加了10.67%、10.13%、9.76%、8.51%和4.60%。可见，在该研究范围内，花卉种植可明显提高土壤全氮含量，增加土壤肥力。

2.3 土壤全磷含量空间分布特征

由表3可知，种植花卉前，月季、油菜、大花黄牡丹、菊花和野韭菜样地剖面土壤全磷含量分别为0.32～0.80、0.41～0.81、0.50～0.87、0.41～0.85、0.39～0.88 g/kg，且大花黄牡丹和野韭菜样地的表层（0～10 cm）土壤全磷含量显著（P<0.05）高于其他各层，月季、油菜和菊花样地0～10 cm层次除与10～20 cm层差异不显著外（P>0.05），与其他各层差异也达显著水平（P<0.05）。种植花卉后，月季、油菜、大花黄牡丹、菊花和野韭菜样地剖面土壤全磷含量分别为0.36～1.05、0.43～0.90、0.53～1.00、0.51～0.92、0.45～0.99 g/kg，且除油菜样地外，其他各样地表层（0～10 cm）土壤全磷含量显著高于其他各层（P<0.05）。

就各样地种植花卉前后土壤全磷平均含量而言，种植花卉后土壤全磷含量有所提高，月季、油菜、大花黄牡丹、菊花和野韭菜种植后较种植前分别增加了15.25%、5.97%、10.61%、6.35%、9.68%。

2.4 土壤全钾含量空间分布特征

由表4可知，在种植花卉前，月季、油菜、大花黄牡丹、菊花和野韭菜样地剖面土壤全钾含量分别为5.54～16.65、5.24～16.31、7.56～17.13、5.09～19.22、5.97～16.39 g/kg，且土壤全钾含量均表现为明显的“表聚”现象，即0～10 cm层高于深层土壤，其中，月季、油菜、大花黄牡丹、菊花和野韭菜样地0～10 cm土壤层分别高于40～50 cm土壤层200.54%、211.26%、126.59%、277.60%、174.54%。在种植花卉后，月季、油菜、大花黄牡丹、菊花和野韭菜样地剖面土壤全钾含量分别为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土层显著高于其他各土壤层（P<0.05）。

种植花卉可有效提高土壤全钾含量，种植月季、油菜、大花黄牡丹、菊花和野韭菜前，各样地土壤全钾平均含量分别为10.58、11.13、12.03、11.58和10.39 g/kg，种植月季、油菜、大花黄牡丹、菊花和野韭菜后，各样地土壤全钾平均含量分别为12.29、13.01、13.14、12.76和11.28 g/kg。可见，花卉种植后土壤全钾含量较种植前明显增加。

3 结论与讨论

花卉种植前，土壤有机碳、全氮、全磷及全钾含量随土壤深度的增加呈降低趋势，即表现出明显的养分“表聚现象”。其中，垂直剖面上有机碳含量的空间变异性以菊花和野韭菜最高，其变异系数均为0.34，油菜样地土壤有机碳垂直空间变异系数最小，为0.29;土壤全氮含量在剖面上的垂直空间变异性以油菜和大花黄牡丹样地最大，其变异系数均为0.32，菊花样地最小，为0.29;土壤全磷含量垂直空间变异性以月季最大，其变异系数为0.32，油菜样地最小，为0.24;土壤全钾含量垂直空间变异系数以菊花样地最大，其空间变异系数为0.48，大花黄牡丹样地垂直空间变异性最小，为0.33。种植花卉后，土壤有机碳、全氮、全磷及全钾含量随土壤深度的增加呈降低趋势。其中，土壤有机碳垂直空间变异系数在0.35～0.40，土壤全氮垂直空间变异系数为0.31～0.37，土壤全磷垂直空间变异系数为0.25～0.39，土壤全钾垂直空间变异系数为0.34～0.43。

花卉种植1年后，土壤有机碳、全氮、全磷及全钾含量均有所提高，可见，种植以上花卉可以提高土壤养分含量。其中，土壤有机碳含量增加幅度以月季样地最大，即种植月季后，土壤有机碳含量平均增加了10.08 g/kg，以野韭菜样地最小，其增加值仅为5.18 g/kg;土壤全氮含量增加幅度以野韭菜最小，其增加值为0.04 g/kg，其他各样地增加幅度一致，均提高了0.08 g/kg;土壤全磷含量增加幅度以月季最大，即种植月季后，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;土壤全钾含量提高幅度以油菜最高，野韭菜最低，其增加值分别为1.88和0.89 g/kg。

参考文献

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