土壤深松对乌拉尔甘草(Glycyrrhiza uralensis)产量品质和土壤环境的影响

乌拉尔甘草(Glycyrrhiza uralensis Fish)为豆科(Leguminosae)甘草属(Glycyrrhiza)多年生草本植物,是传统的大宗中药材,在我国入药历史悠久,目前在国内外市场上呈现出供不应求的局面。甘草产量、主根长度、主根粗度以及有效成分(甘草酸与总黄酮)含量是影响其市场价格和经济收益的重要因素。新疆是我国甘草的主产区,也是甘草的道地性产区。由于常年的传统浅旋耕作方式导致农田土壤犁底层加厚,植物根系下扎困难,作物生长的土壤环境受到了严重的破坏,不利于甘草产量与品质的提升,这在一定程度上挫伤了农户的甘草种植热情。因此,改善甘草的种植环境,提升栽培甘草的产量与品质是提高农户种植甘草积极性和缓解市场商品甘草紧缺的关键。本文以犁深为20cm的浅松为对照(S20)研究了不同犁深(深松60cm:S60和深松100cm:S100)对土壤紧实度、土壤含水量、土壤理化性质、土壤微生物数量及群落功能多样性与乌拉尔甘草产量和品质的影响,以期为高产优质栽培技术模式的研究提供科学理论依据。研究结果如下:1.土壤深松对乌拉尔甘草根围土壤紧实度,土壤含水量和土壤理化性质的影响深松可有效打破犁底层,改善土壤的渗透性能,提高水分利用效率。深松与浅松相比,距地表0—15cm土层土壤紧实度无显著差异,距地表15—40cm土层土壤紧实度显著降低(P<0.05),有利于甘草根系的延伸生长。由于深松降低了耕地下层土壤紧实度,从而增强了下层土壤水分的入渗能力,对土壤深层的蓄水性能有一定的促进作用,其中S100的蓄水能力大于S60。与浅松相比,深松可改善土壤的理化性质。深松能显著降低乌拉尔甘草根围土壤的p H和电导率(P<0.05),两年生样地显著低于一年生样地(P<0.05)。在乌拉尔甘草连续两年的生长过程中,与S20相比,S60与S100均能显著提高下耕层有机质、全氮、全磷和全钾的含量(P<0.05),其中S100对40—60cm耕层的影响程度高于S60。速效养分碱解氮、速效磷和速效钾表现出与全氮、全磷和全钾相似的结果,此外,深松能显著提高表层土壤中碱解氮、速效磷和速效钾的含量(P<0.05)。2.土壤深松对乌拉尔甘草根围土壤微生物数量及微生物群落功能多样性的影响深松能够显著提高各耕层中土壤微生物数量(P<0.05),在乌拉尔甘草连续两年的生长过程中,3种类型的微生物数量呈上升趋势,总体表现为深松大于浅松的格局。通过对土壤中微生物群落功能多样性的分析可以看出,在乌拉尔甘草连续两年的生长过程中,两种深松处理样地的AWCD值、Shannon-Wiener物种多样性指数(H)、Simpson优势度指数(D)和碳源利用丰富度指数(S)均显著高于浅松样地(P<0.05)。通过主成分分析表明,碳水化合物、氨基酸类,羧酸类和聚合物类是造成土壤微生物碳源利用差异的主要碳源。3.土壤深松对乌拉尔甘草产量品质的影响深松能显著提高乌拉尔甘草地下器官的产量、主根长和芦头直径;可以有效提高乌拉尔甘草中甘草酸和总黄酮的含量,其中以S60的效果最优。综上所述,深松不但改善了土壤理化性质,提高了土壤中微生物的数量和微生物群落功能多样性,而且显著提升了乌拉尔甘草的产量和品质。