西南冷涼高地蘋果園土壤養(yǎng)分狀況分析

王紅葉 魯興凱 趙偉麗 劉 偉 柳 展 黃俊杰 張 暉 夏敬源 胡志芳

(1. 云南磷化集團(tuán)有限公司，云南 昆明 650600；2. 昭通蘋果產(chǎn)業(yè)研究所，云南 昭通 657000;3. 云南云天化股份有限公司，云南 昆明 650228)

昭通地區(qū)處在云貴高原冷涼高地，以獨(dú)特的區(qū)位優(yōu)勢(shì)和生態(tài)優(yōu)勢(shì)被國(guó)家農(nóng)業(yè)部列為我國(guó)南方優(yōu)質(zhì)蘋果生 (Maluspumila) 產(chǎn)基地。蘋果主產(chǎn)區(qū)位于東經(jīng)103°29′44″～103°48′33″，北緯27°08′33″～27°25′44″的低緯度、高海拔地區(qū)[1]，此地區(qū)無霜期長(zhǎng)、光照充足、晝夜溫差大，該地區(qū)的蘋果具有熟期較早，膳食纖維豐富、糖酸比高等特點(diǎn)[2-3]，此地區(qū)蘋果產(chǎn)業(yè)經(jīng)過70多年發(fā)展，截止到2014年，種植面積達(dá)到2.10 × 104hm2，產(chǎn)量達(dá)到 3.96 × 105t，產(chǎn)值達(dá)到20.35億元[4]，蘋果產(chǎn)業(yè)成為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民增收的最主要產(chǎn)業(yè)之一。我國(guó)西南冷涼高地果園多為丘陵山地，立地條件及土、肥、水等條件較差，交通不便，果農(nóng)老齡化嚴(yán)重，文化素質(zhì)偏低，缺乏科學(xué)施肥，廣大果農(nóng)為了省時(shí)省工，追求短期效益，大量施用化肥，不但破壞了土壤結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)，還影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展[5]。關(guān)于蘋果園土壤養(yǎng)分含量與豐缺狀況，國(guó)內(nèi)外許多專家已經(jīng)做了大量的研究工作[6-10]，黃土高原蘋果園土壤中有機(jī)質(zhì)缺乏，主要土壤養(yǎng)分氮多鉀少，環(huán)渤海灣地區(qū)蘋果園土壤酸化嚴(yán)重[11]。國(guó)內(nèi)研究主要集中在山東環(huán)渤海灣和西北地區(qū)，西南冷涼高地蘋果園土壤養(yǎng)分狀況相關(guān)的研究還十分缺乏。本研究通過對(duì)昭通地區(qū)老蘋果園土壤進(jìn)行實(shí)地取樣，分析果園pH、有機(jī)質(zhì)及主要養(yǎng)分存在的問題，旨在為當(dāng)?shù)乩瞎麍@測(cè)土配方、土壤改良及提質(zhì)增效等提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 土壤樣品采集

2016年10—12月，于西南冷涼高地——昭通地區(qū)灑漁鎮(zhèn)、樂居鎮(zhèn)、永豐鎮(zhèn)等具有代表性的不同規(guī)模、不同管理模式的70個(gè)老蘋果園 (20 a左右樹齡) 采集土樣。每個(gè)果園采用S型取樣法，每個(gè)蘋果園選取5株樹，以樹干為中心向外延伸到樹冠邊緣，用不銹鋼土鉆取表層土壤 (0～30 cm)，每株對(duì)角取2點(diǎn)，混合后用四分法留土樣1 kg，放在干凈的塑料袋內(nèi)，編上號(hào)碼，帶回室內(nèi)自然風(fēng)干，除去雜質(zhì)后進(jìn)行研磨，分別過20目和100目篩，分別放入封口袋進(jìn)行保存。

1.2 土壤樣品測(cè)定方法

土壤pH測(cè)定采用1 mol/L KCl浸提，酸度計(jì)測(cè)定；土壤有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀外加熱法測(cè)定；全氮含量測(cè)定采用重鉻酸鉀-硫酸消化法；有效磷含量測(cè)定采用酸性氟化銨法 (NH4F-HCL)；有效鉀含量測(cè)定采用1 mol/L醋酸銨浸提火焰光度法；交換性鈣、交換性鎂含量采用1 mol/L醋酸銨浸提的原子吸收分光光度法；有效鐵、銅、錳、鋅含量采用Mehlich 3法浸提，ICP-AES測(cè)定。重復(fù)測(cè)定3次，求平均值。

1.3 土壤養(yǎng)分評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

蘋果園有機(jī)質(zhì)、有效鐵、有效鋅、有效銅和有效錳含量分級(jí)指標(biāo)參考我國(guó)南方果園養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)綜合而定[12-13]，其中微量元素含量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見表1，有機(jī)質(zhì)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為：≤ 5.00 g/kg為極低；5.00～10.00 g/kg為低；10.00～15.00 g/kg為偏低；15.00～30.00 g/kg為適中；> 30.00 g/kg為豐富。土壤pH分級(jí)指標(biāo)根據(jù)我國(guó)土壤第二次普查的酸堿度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：< 4.50為強(qiáng)酸；4.50～5.50為酸性；5.50～6.50為微酸；6.50～7.50為中性；> 7.50為堿性。土壤全氮、有效磷和有效鉀含量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)參照我國(guó)第二次土壤普查標(biāo)準(zhǔn)；交換性鈣、交換性鎂含量的分級(jí)參照ASI的標(biāo)準(zhǔn)[14]。

表1 土壤微量元素含量分級(jí)指標(biāo)Table 1 The classificatory standard of soil trace element content mg/kg

2 結(jié)果與分析

2.1 蘋果園土壤pH

蘋果園土壤pH分布情況見表2。昭通老蘋果園土壤pH在4.10～6.45，平均值為5.28。強(qiáng)酸性土壤果園占調(diào)查總蘋果園數(shù)的12.86%，酸性土壤果園占調(diào)查總蘋果園數(shù)的44.29%，微酸性土壤果園占調(diào)查總蘋果園數(shù)的42.85%，不存在中性及堿性土壤的果園，變異系數(shù)達(dá)到11.24%。說明昭通地區(qū)老蘋果園土壤整體呈酸性。

2.2 蘋果園土壤有機(jī)質(zhì)與大量元素含量

蘋果園土壤有機(jī)質(zhì)和大量元素含量分布情況見表3。對(duì)昭通地區(qū)70個(gè)蘋果園土壤有機(jī)質(zhì)和大量營(yíng)養(yǎng)元素進(jìn)行分析，結(jié)果表明，有機(jī)質(zhì)含量為10.96～40.07 g/kg，平均為22.47 g/kg，整體處于適中以上水平，有機(jī)質(zhì)含量豐富的蘋果園占到11.43%，偏低的蘋果園占到調(diào)查樣本為35.71%，不存在缺乏現(xiàn)象。全氮含量為0.61～2.49 g/kg，平均為1.23 g/kg，整體處于適中以上水平，全氮含量豐富的蘋果園占22.86%，偏低的蘋果園占到25.43%，缺乏的蘋果園僅占3.14%。有效磷含量為6.58～136.48 mg/kg，平均為46.56 mg/kg，整體處于適中以上水平，豐富的蘋果園占31.43%，偏低的蘋果園占到13.68%，缺乏的蘋果園僅占4.89%。有效鉀含量為59.91～962.47 mg/kg，平均為348.87 mg/kg，整體處于豐富以上水平，適中的為19.95%，偏低的蘋果園為14.29%，不存在缺乏現(xiàn)象。變異系數(shù)表現(xiàn)為有效磷最大，有機(jī)質(zhì)最小。說明昭通地區(qū)老蘋果園土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷和有效鉀養(yǎng)分含量變異大，分布不均，整體處于適中以上水平。

表2 蘋果園土壤pH分布情況Table 2 Distribution of soil pH of apple orchards

表3 蘋果園土壤有機(jī)質(zhì)和大量元素含量分布Table 3 Soil organic matter and macronutrient content distribution of apple orchards

指標(biāo)有機(jī)質(zhì)全氮(g?kg-1)有效磷有效鉀(mg?kg-1)最小值10.960.616.5859.91最大值40.072.49136.48 962.47平均值22.471.2346.58348.87變異系數(shù)/%28.5928.8069.6558.86各級(jí)別豐富11.4322.8631.4365.76果園占適中52.8648.5750.0019.95比/%偏低35.7125.4313.6814.29缺乏0.003.144.890.00

2.3 蘋果園土壤中量元素含量

蘋果園土壤中量元素含量分布情況見表4。對(duì)70個(gè)蘋果園土壤中量元素進(jìn)行分析，結(jié)果表明，交換性鈣含量為891.23～5 619.49 mg/kg，平均為2 365.69 mg/kg，整體處于高量水平以上，交換性鈣含量過量的果園占到20.00%，適中僅占14.17%，不存在低量現(xiàn)象。交換性鎂含量為83.96～918.00 mg/kg，平均為388.49 mg/kg，整體處于高量水平以上，其過量的蘋果園占到27.14%，適中的為28.57%，低量的僅占1.43%。變異系數(shù)表現(xiàn)為交換性鎂較大，交換性鈣略低。說明昭通地區(qū)老果園土壤交換性鈣和交換性鎂含量較高，分布不均。

表4 蘋果園土壤中量礦質(zhì)元素含量分布Table 4 Distribution of mineral elements in soil of apple orchards

2.4 蘋果園土壤主要微量元素含量

蘋果園土壤主要微量元素含量分布情況見表5。對(duì)昭通地區(qū)70個(gè)老蘋果園土壤主要微量元素進(jìn)行分析，結(jié)果表明，有效鐵含量為23.41～463.14 mg/kg，平均為172.28 mg/kg，整體處于過量水平，不存在適中和低量現(xiàn)象。有效鋅含量為1.47～39.36 mg/kg，平均為10.93 mg/kg，近一半果園處于過量水平，有效鋅含量適中的蘋果園為40.00%，不存在低量現(xiàn)象。有效銅含量為1.09～15.51 mg/kg，平均為5.48 mg/kg，整體處于過量水平，不存在適中和低量現(xiàn)象。有效錳含量為9.15～325.50 mg/kg，平均為95.47 mg/kg，整體處于過量水平，適中的為11.43%，低量的僅為2.86%。主要微量元素的變異系數(shù)都較大，都達(dá)到50%以上。說明昭通地區(qū)老果園主要微量元素有效鐵、有效鋅、有效銅及有效錳含量都存在過量現(xiàn)象，且分布不均。

表5 蘋果園土壤微量礦質(zhì)元素含量分布Table 5 Soil trace mineral content distribution of apple orchards

3 結(jié)論與討論

土壤pH是土壤重要的化學(xué)性質(zhì)之一，它的高低會(huì)影響土壤中主要大量元素磷、中量元素鈣和鎂及微量元素鐵、鋅、銅、錳等的養(yǎng)分形態(tài)和有效性[11]，蘋果適宜在中性的土壤上生長(zhǎng)，土壤過酸或過堿都會(huì)抑制蘋果樹的生長(zhǎng)甚至導(dǎo)致死亡[15]。本研究中，昭通地區(qū)老蘋果園土壤pH平均值為5.28，酸性及強(qiáng)酸性土壤的老果園達(dá)到57.15%，整體呈酸性，這與10年前調(diào)研的土壤pH相比下降了1.08[16]，主要原因可能是近些年蘋果效益較高，果農(nóng)大量施用化肥追求產(chǎn)量，導(dǎo)致土壤酸化。這與我國(guó)北方蘋果園存在同樣的問題，長(zhǎng)期施用化肥造成土壤酸化，山東膠東半島，酸化蘋果園占到69.00%[11]。因此，建議果農(nóng)在生產(chǎn)中重視土壤改良，提高蘋果園土壤的pH，有利于土壤養(yǎng)分的吸收。

果園土壤有機(jī)質(zhì)含量高低是衡量土壤肥力的一個(gè)重要指標(biāo)，也是果樹高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的基本條件與保障[17-18]。本研究中，昭通地區(qū)果園土壤有機(jī)質(zhì)含量平均值為22.47 g/kg，達(dá)到我國(guó)豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)果園有機(jī)質(zhì)含量標(biāo)準(zhǔn) (> 15.0 g/kg)，但低于日本一般果園土壤有機(jī)質(zhì)含量標(biāo)準(zhǔn) (30.0～50.0 g/kg)[19]，此地區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)達(dá)到適量以上水平的果園達(dá)到64.29%，不存在缺乏現(xiàn)象，這與北方果園有機(jī)質(zhì)含量具有一定差異，主要原因可能與近年來當(dāng)?shù)毓r(nóng)大量施用有機(jī)肥來改善品質(zhì)有關(guān)。

許多北方蘋果專家研究表明，北方優(yōu)質(zhì)蘋果園大量元素含量標(biāo)準(zhǔn)速效氮90～120 mg/kg，速效磷40～60 mg/kg，速效鉀250～300 mg/kg[20-21]。昭通地區(qū)老果園土壤全氮含量平均為1.23 g/kg，豐富的果園達(dá)到22.86%，與黃土高原蘋果園一致，氮含量較高[9]，主要原因是果農(nóng)過量施用氮肥；有效磷含量平均為46.58 mg/kg，磷變異系數(shù)較大，豐富的果園達(dá)到31.43%，這與渭北黃土高原蘋果園速效磷含量特別低剛好相反[8]；有效鉀含量平均為348.87 mg/kg，豐富的果園達(dá)到65.76%，不存在缺乏現(xiàn)象，這與黃土高原蘋果園土壤有效鉀含量較低相反[9]，昭通地區(qū)蘋果園土壤大量元素整體含量達(dá)到優(yōu)質(zhì)果園標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)昭通地區(qū)老蘋果園土壤pH偏酸性，養(yǎng)分分布不均，主要原因可能是施肥不科學(xué)，建議果農(nóng)通過測(cè)土配方使蘋果園土壤各營(yíng)養(yǎng)元素比例協(xié)調(diào)，提高養(yǎng)分利用效率。

許多研究表明，土壤中氮、鉀過高，會(huì)對(duì)鈣的吸收產(chǎn)生拮抗，而土壤鉀含量過高，表現(xiàn)出缺鎂，鎂的缺乏又會(huì)導(dǎo)致缺鋅[22]，土壤中磷含量越多，蘋果樹對(duì)鋅的吸收越困難[8]。同時(shí)微量元素之間也會(huì)造成拮抗作用，果園土壤中鐵、銅和錳等元素含量過高，也會(huì)抑制鋅的運(yùn)轉(zhuǎn)[23-24]。昭通地區(qū)蘋果園土壤交換性鈣和交換性鎂含量平均分別為2 365.69 mg/kg和388.49 mg/kg，達(dá)到高量以上的果園分別為85.83%和70.00%，說明昭通地區(qū)老蘋果園鈣和鎂含量非常豐富，而在實(shí)際生產(chǎn)中此地區(qū)蘋果苦痘病較嚴(yán)重的原因不是土壤中缺乏鈣，而是蘋果樹吸收不了土壤中的鈣，其主要原因可能是土壤中的鈣與過量的氮和鉀產(chǎn)生了拮抗作用，也可能是酸性土壤中鈣和鎂的有效性受到土壤中鈣和鎂飽和度、鈣和鎂的含量、土壤溶液中鈣和鎂的濃度以及阻礙鈣和鎂吸收的Al3+和Mn2+含量等因素的影響[11]。建議果農(nóng)進(jìn)行測(cè)土配方施肥，提高土壤大、中量元素的利用率。昭通地區(qū)老蘋果園土壤有效鐵、有效鋅、有效銅和有效錳的含量分別為172.28 mg/kg、10.93 mg/kg、5.48 mg/kg和95.47 mg/kg，各微量元素在土壤中都是過量現(xiàn)象，該分布的蘋果園占比為 48.57%～78.57%，主要原因可能是在酸性土壤中，pH越低，土壤中有效鐵、鋅、銅和錳含量增加，活性鋁含量也會(huì)增加，而鋁和錳對(duì)植物的鐵、鈣、鎂等營(yíng)養(yǎng)元素都具有拮抗作用，進(jìn)而抑制了植物對(duì)鐵、鈣和鎂的吸收[11]，建議果農(nóng)科學(xué)施用微量元素，避免出現(xiàn)微量元素中毒的情況。

總之，昭通地區(qū)蘋果園土壤中大量、中量及微量元素存在不平衡現(xiàn)象，易造成拮抗現(xiàn)象，降低養(yǎng)分的利用率。因此，建議西南冷涼高地蘋果園采用測(cè)土配方技術(shù)，在提升果園的pH值的同時(shí)，強(qiáng)化果園土壤肥料管理和應(yīng)用，促進(jìn)和提高果園土壤養(yǎng)分的吸收與利用。由于西南冷涼高地種植蘋果時(shí)間相對(duì)較短，針對(duì)土壤肥力的研究過去多集中在我國(guó)北部地區(qū)，針對(duì)該片區(qū)研究少而淺，所以在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用尚需針對(duì)該產(chǎn)區(qū)蘋果需肥規(guī)律、肥料利用率、果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律、土壤種類分級(jí)等進(jìn)一步研究。

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