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不同种植方式孩儿参根区与非根区土壤养分特性研究
李 博1，何腾兵1* ，林昌虎1，2，樊 博1
(1. 贵州大学农学院，贵州 贵阳 550025;2. 贵州科学院，贵州 贵阳 550001)
摘要 目的:研究孩儿参不同种植方式对土壤养分的影响。方法:分析测定了孩儿参轮作、间作、套作、连作 1
年、连作 3 年、连作 6 年、连作 10 年的根区与非根区土壤养分状况。结果:不同种植方式下根区土壤养分含量差异
较大，7 种不同种植方式根区土壤养分含量均显著高于非根区土壤，根区土壤养分呈明显的富集作用;连作 6 年、10
年的根区土壤全钾和速效钾的富集率均为负值，表明根区土壤钾素出现亏缺;根区土壤 pH值平均低于非根区土壤
0. 32;根区与非根区土壤有机质含量和全氮含量呈极显著正相关(P ＜ 0. 01)。在轮作和间作方式下，土壤根区和非
根区养分含量较高，有利于改善土壤养分，有利于孩儿参植株对养分的吸收。结论:合理施用氮肥和有机肥以及钾
肥，能明显增加土壤有机质含量，对土壤的供肥和保肥能力起到了很重要的作用。
关键词 孩儿参;根区土壤;非根区土壤;土壤养分
中图分类号:Ｒ282. 2 文献标识码:A 文章编号:1001-4454(2013)11-1726-05
收稿日期:2013-02-01
基金项目:贵州省中药现代化重大专项［黔科合重大专项字(2012)6010 号］;贵州省科技创新人才团队建设专项资金(2013022) ;贵州大
学研究生创新基金项目(农科 2012022)
作者简介:李博(1987-) ，男，在读硕士研究生，专业方向:土壤化学与环境;Tel:18798087940，E-mail:libo029@ 126. com。
* 通讯作者:何腾兵，E-mail:hetengbing@ 163. com。
Characteristic Ｒesearch on Soil Nutrient of Ｒoot of Pseudostellaria heterophylla Ｒoot Zone
and Non-root Zone in Different Planting Patterns
LI Bo1，HE Teng-bing1，LIN Chang-hu1，2，FAN Bo1
(1. College of Agriculture，Guizhou University，Guiyang 550025，China;2. Guizhou Academy of Sciences，Guiyang 550001，China)
Abstract Objective:To research the influence of Pseudostellaria heterophylla planting patterns on soil nutrients. Methods:The
root zone and non-root zone soil nutrient status were analyzed，which included the crop rotation，intercropping，relay cropping，1-year
planting，3-year planting，6-year planting and 10-year planting. Ｒesults:The results showed that there were differences in the soil nutri-
ent of root zone among different planting patterns . The soil nutrient of root zone in seven different planting patterns were all significantly
higher than that of non-root zone soil. And the soil nutrients of root zone showed a significant enrichment. The enrichment ratio of total
K and Olsen K in 6-year and 10-year planting were both negative value，which indicated that the soil potassium was deficiency. The av-
erage pH value of root zone was 0. 32 lower than that of non-root zone. There was a significant positive correlation between the organic
matter value and the total nitrogen content in root zone and non-root zone(P ＜ 0. 01). The soil nutrients were high in crop rotation and
intercropping，it would be helpful to improve soil quality and absorption to nutrient. Conclusion:The reasonable application of nitrogen
fertilizer，organic fertilizer and potash fertilizer can significantly increase the organic matter content in soil，and it will help to retain the
fertilizer capacity of soil．
Key words Pseudostellaria heterophylla(Miq．)Pax ex Pax et Hoffm．;Ｒoot zone soil;Non-root zone soil;Soil nutrients
·6271· Journal of Chinese Medicinal Materials 第 36 卷第 11 期 2013 年 11 月
DOI:10.13863/j.issn1001-4454.2013.11.004
太子参来源于石竹科植物孩儿参 Pseudostellar-
ia heterophylla(Miq．)Pax ex Pax et Hoffm. 的干燥块
根〔1〕，为常用中药，主要产于贵州、福建等地，其中
以贵州省施秉县和福建省柘荣县所产最为出名。太
子参是治疗小儿脾虚而食欲不佳的良药，很受中医
药界和保健品行业的青睐，用量逐年增加。太子参
产业已成为贵州省施秉县的支柱产业之一，也是当
地农民增加收入的重要来源。但是，由于生态环境
的变化、种植方式的不合理，以及农民单一追求经济
效益使用大量化肥、农药造成种植基地土壤质量下
降，太子参生产中出现的问题愈来愈多，如生物多样
性降低、连作障碍、化肥投入量过大、病虫危害严重、
有毒元素和农残超标等，致使道地太子参已经不能
满足市场的需求。对孩儿参不同种植方式的研究，
对提高其品质和产量具有重要意义。
土壤是植物赖以生存的基质，土壤中的养分和
水分给植物的生长和发育提供最根本的环境条件。
研究表明:与非根区相比，植物根区土壤养分元素含
量有很大差别，根区效应可以有效地活化土壤养分，
提高土壤养分的利用效率，影响土壤的质量〔2〕。吉
艳芝、董兆佳、何腾兵等〔3-5〕分别对一些植物的根际
与非根际土壤有机质、氮和磷进行了比较分析，得出
根际 N、P等土壤养分较非根际土壤养分含量较高，
根际土壤 pH值明显低于非根际。有学者对孩儿参
轮作间作下土壤的氮、磷、钾等元素进行了部分研
究，但是对于孩儿参不同种植方式下根区和非根区
土壤养分特征的系统研究报道极少，特别是同时对
不同种植方式及连作条件下土壤养分状况及对土壤
环境的影响未见研究报道。为此，笔者在调查孩儿
参种植基地的前提下，选择 7 种种植方式(轮作、间
作、套作、连作 1 年、3 年、6 年、10 年)作为研究对
象，探讨不同种植方式下根区与非根区土壤养分的
差异性，以期总结出提升贵州孩儿参品质和产量的
适宜种植方式。
1 材料与方法
1. 1 研究区域概况 研究区域位于贵州省施秉县
牛大场镇，属亚热带季风湿润气候，年均气温 15 ℃，
年均日照时数 1 160. 3 h，无霜期 280 d左右，年均降
水量 1 130 mm。主要是低山丘陵地貌，海拔 600 ～
1 000m，成土母质有砂页岩、石灰岩等风化物及第四
系年黏土，土壤主要黄壤、石灰土、水稻土等，耕地耕
作层中性偏微酸性，有机质含量较高，土壤肥沃。目
前孩儿参种植面积约 2 000 hm2 以上，产量占全国
总产量近三分之一。
1. 2 研究方法
1. 2. 1 样地选择:根据贵州省孩儿参种植的分布
状况和重点种植区域，选择种植面积最大、历时较
长、市场声誉好的施秉县牛大场镇作为研究对象。
供试样地为孩儿参轮作、间作、套作、连作等种植方
式:①孩儿参与头花蓼轮作;②孩儿参和玉米间作;
③孩儿参与冬小麦套作;④连作 1 年;⑤连作 3 年;
⑥连作 6 年;⑦连作 10 年。供试孩儿参品种由福建
省柘荣县引进，种植时间为 2010 年 11 月，7 种种植
方式的田间施肥量及其他田间管理均一致。
1. 2. 2 土样采集:2012 年 7 月孩儿参成熟期进行
根区(孩儿参块根周围 0 ～ 10 cm 的区域)与非根区
(距离块根 10 cm 之外的区域)土壤样品的采集。
小心去掉孩儿参植株主茎下的全部枯落层，然后剥
去 1 ～ 2 cm的表层土壤，采集主根周围 0 ～ 10 cm土
壤作为根区土壤，采集深度控制在 2 ～ 20 cm;采集
距离主根 10 cm以外的土壤作为非根区土壤。非根
区土壤采集 2 ～ 20 cm 深度混合土壤。将土样装入
塑料袋编号，同时采用无菌袋装样品，密封、低温保
存。土样经室内风干研磨，过孔径 1 mm 和 0. 25
mm筛，装瓶、备用，供土壤速效养分和全量养分的
测定〔6〕。
1. 2. 3 土样测定:土壤有机质:重铬酸钾法;pH
值:酸度计法;全氮:凯氏蒸馏法;碱解氮:扩散吸收
法;全磷:硫酸-高氯酸消化-钼锑抗比色法;速效磷:
Olson法提取-钼锑抗比色法;全钾:氢氧化钠熔溶-
火焰光度计法;速效钾:乙酸铵浸提-火焰光度计
法〔6〕。
1. 3 数据处理 采用 SPSS 17. 0 软件对数据进行
处理。t检验用于孩儿参不同种植方式下根区和非
根区土壤性状之间的比较和显著性检验。采用养分
指标富集率(Erichment ratio，EＲ/B)来表示根区土壤
养分富集程度，EＲ/B值的大小反映了土壤中根区效
应的强弱。计算公式:EＲ/B =［(根区某指标含量 －
非根区某指标含量)/非根区某指标含量］× 100%，
其中 pH值与 EＲ/B值的大小与负号无关
〔7〕。
2 结果与分析
2. 1 土壤 pH值 土壤 pH 值受气候、母质、生物、
施肥灌溉等多种因素的影响。从图 1 中看出，不同
种植方式下孩儿参根区土壤 pH 值显著低于非根区
的土壤，平均低 0. 32。不同种植方式下根区 pH 降
低程度不同，其中，间作和套作的根区与非根区土壤
pH的差异最大，其根区 pH 比非根区分别低 0. 44
和 0. 38，轮作和连作 1 年、3 年、6 年和 10 年的孩儿
参根区土壤 pH与非根区土壤 pH差异分别为 0. 34、
0. 32、0. 26、0. 26 和 0. 23。产生根区土壤 pH低于非
·7271·Journal of Chinese Medicinal Materials 第 36 卷第 11 期 2013 年 11 月
根区可能的原因有:阴阳离子的吸收不平衡;植物吸
收土壤中 K、Ca、Mg等阳离子使土壤酸度增加;根系
会分泌有机酸;根系吸收植物呼吸产生的二氧化碳;
根区微生物的活动产生有机酸、二氧化碳;根系主动
分泌质子，根区 pH 值的变化会将很多难溶性营养
元素变得可被植物吸收利用〔8，9〕。
图 1 不同种植方式孩儿参根区与非根区土壤的 pH值
2. 2 土壤有机质 土壤有机质是土壤质量的核
心，其数量和质量影响土壤性质，在维持土壤质量和
控制养分方面起重要作用〔10〕。土壤有机质还可以
改善土壤的物理性状，增强土壤的保肥性和缓冲性，
减轻土壤中残留的农药和重金属的毒害作用。植物
根区土壤有机质的含量，在一定程度上代表着土壤
中可被植物吸收利用的潜在养分。从图 2 可知，不
同种植方式根区土壤有机质含量均高于非根区土
壤。但连作 1 年的差异不显著，其余种植方式下均
呈显著差异。根区土壤有机质含量依次为轮作 ＞套
作 ＞间作 ＞连作 6 年 ＞连作 10 年 ＞连作 3 年 ＞连
作 1 年。结果表明根区土壤有机质含量均高于非根
区土壤，根区土壤有机质的富集表明植物的残体以
及根系脱落物等是土壤有机质的重要来源之一。
图 2 不同种植方式孩儿参根区与非根区土壤有机质含量
2. 3 不同种植方式孩儿参根区与非根区土壤养分
的差异性 从表 1 看出，孩儿参不同种植方式下根
区与非根区土壤 pH 值、有机质(SOM)、全磷(TP)
有极显著差异(P ＜ 0. 01) ，全氮(TN)、全钾(TK)、
碱解氮(AN)、有效磷(AP)和速效钾(AK)差异不显
著。与非根区土壤相比，根区土壤 pH 值平均低
0. 32，有机质平均高 3. 90%，土壤全磷高 5. 19%。
根区土壤全钾含量较非根区土壤因种植方式不同差
异显著。总体来说，孩儿参根系对土壤养分表现出
明显的增加效应。
表 1 不同种植方式孩儿参根区与非根区土壤养分测定结果
变量 部位 均值 n 标准差
配对样本 t检验
t P
pH 根区 5. 21 7 0. 3428 － 7. 081 0. 000 ＜ 0. 01
非根区 5. 53 7 0. 4035
SOM /(g /kg) 根区 29. 29 7 2. 8166 4. 006 0. 000 ＜ 0. 01
非根区 28. 19 7 2. 3832
TN /(g /kg) 根区 1. 87 7 0. 1198 0. 842 0. 466 ＞ 0. 05
非根区 1. 83 7 0. 0693
TP /(g /kg) 根区 0. 4929 7 0. 4645 2. 887 0. 009 ＜ 0. 01
非根区 0. 4686 7 0. 4375
TK /(g /kg) 根区 27. 37 7 0. 9182 2. 239 0. 043 ＜ 0. 05
非根区 26. 69 7 1. 2516
AK /(mg /kg) 根区 165. 15 7 18. 5490 3. 432 0. 876 ＞ 0. 05
非根区 153. 19 7 14. 0515
AN /(mg /kg) 根区 121. 60 7 2. 7198 4. 301 0. 617 ＞ 0. 05
非根区 108. 52 7 9. 4343
AP /(mg /kg) 根区 16. 36 7 0. 8542 4. 123 0. 460 ＞ 0. 05
非根区 14. 50 7 1. 1647
2. 4 不同种植方式孩儿参根区与非根区土壤养分
变化特征 从表 2 中可以看出不同种植方式下，孩
儿参根区均高于非根区的土壤养分含量。(1)根区
土壤 pH值小于非根区土壤，轮作与连作 3 年、6 年、
10 年都有显著性差异(P ＜ 0. 05) ;(2)轮作与连作 1
年、3 年、6 年、10 年的土壤有机质含量有显著性差
异;(3)不同种植方式土壤全氮、碱解氮、速效磷含
量的差异不明显; (4)套作与连作 6 年的土壤全磷
含量有显著性差异;(5)轮作与连作 10 年的土壤速
效钾含量存在显著性差异。结合以上研究结果更能
·8271· Journal of Chinese Medicinal Materials 第 36 卷第 11 期 2013 年 11 月
说明根区的根系能够释放比非根区的酸类物质，促
使土壤矿物中的矿质养分更多的释放出来，土壤的
pH值也深刻的影响着土壤中养分含量，同时不同种
植方式下孩子参的根系释放酸类物质也不尽相同，
从而使土壤中的矿质养分释放出来的酸性物质也不
同，从而影响着土壤养分含量不同。
表 2 不同种植方式孩儿参根区与非根区土壤养分的变异特征
方式 部位 pH SOM/(g /kg)
TN
/(g /kg)
TP
/(g /kg)
TK
/(g /kg)
AN
/(mg /kg)
AP
/(mg /kg)
AK
/(mg /kg)
轮作 根区 5. 80a 35. 11a 2. 116a 0. 452b 28. 43a 124. 8a 15. 9a 192. 6a
非根区 6. 08a 32. 85a 1. 882a 0. 424b 27. 78a 118. 7a 14. 2a 172. 3a
间作 根区 5. 66ab 29. 33b 1. 922a 0. 452b 26. 04b 124. 2a 15. 3a 177. 4a
非根区 6. 00a 28. 75ab 1. 860a 0. 466ab 25. 23c 106. 8a 13. 2a 152. 9abc
套作 根区 5. 60ab 29. 36b 1. 800a 0. 572a 26. 90ab 119. 3a 15. 6a 160. 3ab
非根区 5. 79ab 28. 59ab 1. 744a 0. 552a 26. 16bc 93. 7a 15. 9a 142. 7bc
连作 1 年 根区 5. 47abc 26. 01b 1. 780a 0. 516ab 27. 83ab 119. 0a 16. 8a 169. 2ab
非根区 5. 66ab 25. 73b 1. 932a 0. 480ab 26. 84abc 115. 0a 13. 6a 156. 2abc
连作 3 年 根区 5. 25bcd 27. 78b 1. 862a 0. 490ab 27. 21ab 123. 0a 16. 1a 169. 1ab
非根区 5. 41bc 25. 94b 1. 824a 0. 500ab 26. 01bc 113. 5a 13. 8a 166. 4ab
连作 6 年 根区 5. 01cd 28. 58b 1. 828a 0. 448b 28. 48a 122. 7a 17. 5a 153. 6ab
非根区 5. 12c 27. 31b 1. 860a 0. 424b 26. 95ab 113. 8a 16. 3a 151. 5abc
连作 10 年 根区 4. 89d 28. 87b 1. 790a 0. 524ab 26. 68ab 118. 1a 17. 3a 133. 9b
非根区 5. 07c 28. 19ab 1. 750a 0. 464ab 25. 86bc 98. 0a 14. 4a 130. 3c
注:同列不同小写字母表示有显著性差异，P ＜ 0. 05
2. 5 不同种植方式孩儿参根区土壤 pH 及养分的
富集率 从表 3 可知: (1)间作和轮作对土壤有效
酸度富集率较大，pH值分别为 5. 74%和 4. 73%;连
作 10 年的根区土壤 pH 值富集率最低，为 2. 02%。
(2)间作和轮作方式对有机质的富集率最高，分别
为 6. 48%和 6. 92%;有机质富集率最低的为连作 10
年，仅 3. 41%，富集率依次为轮作 ＞间作 ＞套作 ＞
连作 1 年 ＞连作 3 年 ＞连作 6 年 ＞连作 10 年。(3)
几种种植方式下全氮富集率和有机质基本一致。
(4)碱解氮富集率依次为间作 ＞连作 10 年 ＞套作
＞连作 6 年 ＞轮作 ＞连作 1 年 ＞连作 3 年。(5)连
作 10 年的孩儿参根区土壤全磷富集率最高为
13. 45%，其它种植方式下全磷富集率差异不大，富
集率依次为连作 1 年 ＞轮作 ＞间作 ＞连作 6 年 ＞套
作 ＞连作 3 年。(6)连作 6 年和连作 10 年的根区土
壤有效磷富集率最高，分别为 17. 58%和 23. 03%;
最低的是套作，仅为 8. 67%。(7)全钾富集率最高
的是轮作，为 5. 35%;最低的是连作 6 年和连作 10
年，仅为 － 0. 67%和 － 1. 22%，富集率依次为轮作 ＞
间作 ＞套作 ＞连作 3 年 ＞连作 1 年 ＞连作 6 年 ＞连
作 10 年。(8)速效钾富集率最高的是间作，为
16. 47%;最低的是连作 6 年和连作 10 年，仅为
－ 0. 43%和 － 1. 75%，富集率依次为间作 ＞轮作 ＞
套作 ＞连作 1 年 ＞连作 3 年 ＞连作 6 年 ＞连作 10
年。造成根区土壤富集率为负值的原因可能是因为
孩儿参对钾素的需求量较大，长期连作消耗钾素，导
致根区周围土壤出现钾素的亏缺〔9〕。
表 3 不同种植方式孩儿参根区土壤 pH及养分的富集率
种植方式
EＲ/B /%
pH SOM TN TP TK AN AP AK
轮作 － 4. 73 6. 92 12. 37 6. 52 5. 35 15. 88 11. 8 11. 88
间作 － 5. 74 6. 48 11. 6 6. 06 5. 32 22. 06 17 16. 47
套作 － 3. 22 5. 77 10. 95 4. 66 4. 84 20. 61 8. 67 10. 94
连作 1 年 － 3. 47 4. 44 8. 74 7. 66 3. 75 13. 73 11. 93 8. 33
连作 3 年 － 2. 89 4. 43 8. 1 3. 15 4. 71 12. 57 12. 1 1. 36
连作 6 年 － 2. 89 3. 8 6. 87 5. 36 － 0. 67 17. 56 17. 58 － 0. 43
连作 10 年 － 2. 02 3. 41 5. 75 13. 45 － 1. 22 21. 06 23. 03 － 1. 75
2. 6 土壤养分之间的相关性 表 4 可见，不同种
植方式下孩子参根区与非根区土壤养分之间存在一
定的相关性。(1)pH 值:一般来说土壤 pH 值影响
土壤养分的有效性，表 4 显示根区土壤 pH 值与有
·9271·Journal of Chinese Medicinal Materials 第 36 卷第 11 期 2013 年 11 月
机质、全氮呈显著正相关性，与有效磷之间呈极显著
负相关性;非根区土壤 pH 值与全磷呈一定的负相
关关系、与有效磷呈显著负相关关系，与有机质呈显
著正相关关系。说明土壤的酸碱性显著的影响着土
壤的其他养分的含量。(2)土壤有机质:根区土壤
全氮与有机质呈极显著正相关;非根区土壤全氮与
有机质呈极显著正相关，pH值与有机质呈显著正相
关，其余养分指标与有机质相关性不显著。说明给
土壤中增加有机质是土壤中氮、磷等营养元素的重
要来源。(3)土壤全氮:非根区土壤的全氮与碱解
氮呈极显著正相关，而根区土壤全氮与碱解氮二者
之间相关性不显著。已有研究表明不同种植方式下
合理施用化肥和有机肥，能明显增加土壤有机质含
量，对土壤的供肥和保肥能力起到很重要的作
用〔11〕。
表 4 不同种植方式孩儿参根区与非根区土壤养分的相关性
项目 pH SOM TN TP TK AN AP AK
pH 1. 0000 0. 3900* 0. 3600* － 0. 0200 0. 1100 0. 1600 － 0. 4500＊＊ 0. 1600
SOM 0. 3700* 1. 0000 0. 8000＊＊ － 0. 1700 0. 1900 0. 2000 － 0. 1700 0. 1200
TN 0. 1900 0. 4600＊＊ 1. 0000 － 0. 1600 0. 2000 0. 0600 － 0. 0700 － 0. 0200
TP － 0. 0700 － 0. 1400 0. 0600 1. 0000 － 0. 1200 0. 1300 － 0. 1000 － 0. 2000
TK 0. 1800 0. 1000 0. 0400 0. 0300 1. 0000 － 0. 2200 0. 1300 0. 0000
AN 0. 0300 0. 2800 0. 7300＊＊ 0. 2400 0. 3200 1. 0000 － 0. 2000 0. 2400
AP － 0. 3700* 0. 0000 0. 0800 0. 1600 0. 1600 0. 1700 1. 0000 － 0. 2300
AK 0. 0700 0. 1200 0. 1700 － 0. 2500 0. 2200 0. 2800 － 0. 0700 1. 0000
注:* 为 0. 05 水平上显著相关，＊＊为 0. 01 水平上显著相关;以表中对角线为分界线，左下方数据为非根区养分，右上方数据为根区养分
3 结论与讨论
为了揭示不同种植方式下孩儿参土壤主要化学
性质变化的内在机理，研究了不同种植方式下根区
与非根区土壤养分特性，对比分析了孩儿参产地根
区与非根区土壤的 pH值与土壤养分的差异性。结
果表明:孩儿参根区与非根区土壤 pH 值、有机质
(SOM)、全磷(TP)有极显著差异(P ＜ 0． 01) ，全氮
(TN)、碱解氮(AN)和有效磷(AP)和速效钾(AK)
差异不显著。土壤为植物的生长提供了所需的养分
和水分，植物的根系则通过呼吸和释放作用影响着
根区土壤的理化性质，总体来说，植物根系对土壤养
分表现出明显的增加效应，在不同种植方式下根际
和非根际土壤养分含量均有差异，但差异性各异。
不同连作年限对土壤性状影响差异较大，连作
年限越长土壤酸性越强。在供试的种植方式下有机
质、全氮、碱解氮和有效磷在根区均呈现较高的富集
作用，而在连作 6 年和连作 10 年的根区土壤全钾和
速效钾呈现亏缺现象，表明长期连作消耗钾素，导致
根区周围土壤出现钾素的胁迫。因此，在孩儿参种
植过程中应合理安排种植方式，减少土壤养分亏缺
引起胁迫。
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·0371· Journal of Chinese Medicinal Materials 第 36 卷第 11 期 2013 年 11 月