不同生长环境下人参根区土壤肥力特性研究

发布时间：2018-12-14 22:29

【摘要】：土壤肥力是人参质量形成的主要制约因素,针对林下护育山参和农田栽参中存在的制约产业发展的瓶颈问题,通过对野山参、林下护育山参及农田栽参根区土壤的主要肥力指标养分组成及含量、土壤酶活性及土壤微生物多样性进行了系统研究,明确了不同生长环境下人参根区的土壤肥力状况及直接影响人参药效成分皂苷形成的主要土壤因子,同时应用数值化法对不同生长环境下的人参根区土壤的肥力状况进行了综合评价。主要研究结果如下：1.不同生长环境下的人参根区土壤养分状况差异较大,全量和速效氮磷钾组成比例不同。野山参与林下护育山参根区土壤pH值范围相似在4.74～6.46之间；有机质含量在82.5g/kg～528.6g/kg范围；全氮含量在3.45-16.84g/kg,碱解氮含量在31.74mg/kg～1 41.19 mg/kg;全磷含量在0.15g/kg～1.74g/kg,速效磷含量在9.93～55.44mg/kg;全钾在3.22 g/kg～10.30 g/kg,有效钾在290.3 mg/kg～970.4 mg/kg范围,野山参全量N：P：K的比例范围为2.20～9.68:1：30.57-50.34,而速效的N：P：K的比例范围为1.60～2.55：1：10.32～21.81；林下护育山参的全量N：P：K的比例范围为21.43～44.05：1：49.68～77.83,而速效的N：P：K的比例范围为0.61～4.49：l：8.3l-31.78。不同年生农田栽参根区土壤pH值范围在5.17-5.54之间；有机质含量在17.5g/kg～ 27.7g/kg范围；全氮含量在1.63～1.85g/kg,碱解氮含量在11.91 mg/kg～18.43 mg/kg;全磷含量在0.09g/kg～0.11g/kg,速效磷含量在10.03mg/kg～18.85mg/kg;全钾在10.28g/kg～11.18 g/kg,有效钾在480.8 mg/kg～649.7 mg/kg范围,全量N：P：K的比例范围为1.72～1.96：1：91.91～125.40,而速效的N：P：K的比例范围为0.73～1.20：1：33.93～94.54。野山参与林下护育山参的土壤养分含量和比例相似而与农田栽参土壤间差异较大,不同环境对养分的组成比例影响较大。2.土壤酶活性与人参的生长环境有直接关系,同一生长环境下不同年生人参根区的土壤酶活性亦不同。野山参根区土壤脲酶活性在1.39 mg/g～1.63 mg/g/d;蔗糖酶活性在6.31 mg/g～23. 34 mg/g,且根区土壤蔗糖酶活性低于对照；土壤磷酸酶的变化在45.62mg/g～56.52mg/ g,且高于相应对照土壤酶活性；过氧化氢酶的变化范围在0.88 ml/g/20min～0.96 ml/g/20min。林下护育山参根区土壤酶活性与野山参相似,呈略低的状态,不同年生均表现为过氧化氢酶活性较高。农田栽参土壤过氧化氢酶、磷酸酶活性和蔗糖酶变化趋势均呈倒“V”字形变化,并且2年生表现最高,分别为0.56ml/g/20mi、8.31mg/g/d和16.70 mg/g/d;农田栽参土壤酶活性低于野山参和林下护育山参土壤。林下护育山参和农田栽参根区土壤酶活性比较发现,林下护育山参根区土壤过氧化氢酶与蔗糖酶、脲酶和磷酸酶呈显著相关,农田栽参土壤过氧化氢酶与脲酶不相关,蔗糖酶与磷酸酶达极显著相关。农田栽培人参对于土壤中的酶活性影响作用较大。3.不同生长环境下人参根区土壤微生物群落结构组成和微生物量不同。随参龄的增加,土壤中优势微生物种群发生变化。PLFAs方法可以很好地分析土壤微生物的组成,研究发现野山参根区土壤微生物脂肪酸图谱与对照相比微生物总量明显减少,代表真菌生物的18：20)9,18：1ω9c,18：1ω9t的总量低于对照土壤。特有的根区土壤微生物群落特性可能是其健康生长的直接原因。15年生以上的林下护育山参根区土壤微生物总量与小年生及对照相比数量增加,且放线菌及细菌的增加比例较大,真菌的增加比例较小,与野山参的土壤群落结构类似。农田栽参随着人参参龄的增加,根区土壤微生物总量逐渐增加,且以真菌增加的幅度大于放线菌和细菌的增加幅度,真菌从7.17 nmol/g增加到47.5 nmol/g,而放线菌从6.95 nmol/g增加到8.98 nmol/g,使农田栽参土壤的群落结构不利于人参生长,容易发生真菌病害。4.利用液-质谱联机分析了不同生长环境的人参单体皂苷的含量,结果发现野山参及林下护育山参中人参皂苷Rc、Rb1含量较高,变异系数较小,农田栽参中人参皂苷Rc、Rg1含量较高,但低于野山参及林下山参且变异系数较大。通过与主要土壤肥力指标的主成分分析及相关性分析,发现土壤有机质、土壤氮及土壤速效钾是影响人参皂苷组成及含量的主要因子。5.利用数值化方法(IFI)对不同生长环境的人参根区土壤肥力进行评价,以土壤有机质、全量及速效氮磷钾、土壤酶、土壤容重、和土壤微生物量作为指标建立隶度函数,在一定范围内土壤养分、酶活性及微生物群落结构对土壤肥力效应为S型隶属度函数。野山参及林下山参由于其特殊的生长环境,其土壤肥力综合评价指标值较高而农田栽参土壤的则相对较低。
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【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S567.51

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