寧夏紅棗主產(chǎn)區(qū)土壤養(yǎng)分的含量

李 慧，李百云，魏天軍

(寧夏農(nóng)林科學(xué)院 種質(zhì)資源研究所，寧夏 銀川 750002)

寧夏自治區(qū)位于我國西部的黃河上游，灌溉方便，日照充足，光熱資源豐富，是較為理想的紅棗種植區(qū)。近年來，基本形成了以靈武為核心的鮮食品種種植區(qū)，以中寧、中衛(wèi)和海原為主的中部干旱帶壓砂地和同心旱地制干品種種植區(qū)。截止到2016年底，全區(qū)紅棗總面積達3.87萬hm2，其中，靈武市的靈武長棗0.93萬hm2，中部干旱帶壓砂地棗園1.34余萬hm2，總產(chǎn)量達7.2萬t，總產(chǎn)值3.1億元，已經(jīng)成為寧夏自治區(qū)農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)。土壤是作物生長所需養(yǎng)分和水分的倉庫，是果樹生長不可替代的基質(zhì)[1]。果園土壤營養(yǎng)的質(zhì)量狀況對棗樹的生長發(fā)育及果實的產(chǎn)量和品質(zhì)影響較大[2-6]。近年來，在實際生產(chǎn)上棗農(nóng)普遍存在過量施肥和施肥不足等問題，致使棗園土壤養(yǎng)分不均衡，嚴(yán)重影響紅棗的產(chǎn)量和品質(zhì)，制約了紅棗產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。目前，除筆者項目組于2008年開始對寧夏自治區(qū)壓砂地棗園[7-8]和同心圓棗棗園[4,9]的土壤養(yǎng)分及水分狀況進行過系列調(diào)查外，關(guān)于寧夏棗園土壤的養(yǎng)分狀況在已有的研究報道中大多集中在靈武產(chǎn)區(qū)[10-11]，未見對其余主產(chǎn)區(qū)土壤的養(yǎng)分狀況的研究報道。為此，選擇寧夏自治區(qū)靈武市、中寧縣、中衛(wèi)市和同心縣4個主產(chǎn)區(qū)的代表性棗園采集土壤樣品，對其土壤養(yǎng)分的含量狀況進行測定與分析，以期為寧夏紅棗的科學(xué)施肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

土壤樣品：共計48份，采自寧夏自治區(qū)靈武市、中寧縣、中衛(wèi)市和同心縣4個產(chǎn)區(qū)的16個盛果期棗園，紅棗樹齡為8～10 a，采樣地的基本情況見表1。

1.2 方法

1.2.1 樣品采集 于2016年棗果采收后基肥施入前在采樣地采用十字交叉法進行采集，樹齡為8～10 a。用土鉆按0～20 cm、20～40 cm分層采集土壤樣品，每個棗園選取行間6個點，相同土層混合均勻，各棗園取每層土壤混勻后作為該棗園的代表土樣，共計48份，做好標(biāo)記，帶回實驗室。

1.2.2 指標(biāo)測定 測定項目包括土壤pH、全鹽、有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、速效氮、速效磷、速效鉀、有效鋅、有效錳、有效銅和有效鐵共計13個指標(biāo)。土樣由寧夏農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測技術(shù)研究所(銀川)測定，測定方法參照LY/T1239-1999、LY/T1251-1999、NY/T1121.6-2006、LY/T1228-2015、LY/T1232-2015、LY/T1234-2015和NY/T890-2004標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進行。

1.3 主成分分析

為進一步探明土壤不同養(yǎng)分指標(biāo)的相對重要性，采用SPSS 20.0對13個土壤指標(biāo)進行主成分分析得出各主成分的貢獻率；并用主成分對4個紅棗產(chǎn)區(qū)土壤養(yǎng)分進行綜合評價，首先利用各主成分荷載向量除以其特征值的平方根，從而得出特征向量，即主成分系數(shù)。再根據(jù)綜合評價函數(shù)計算出不同產(chǎn)區(qū)土壤養(yǎng)分綜合成分得分。

1.4 土壤評價標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)全國第2次土壤普查分級標(biāo)準(zhǔn)[12](表2)和我國土壤微量元素分級標(biāo)準(zhǔn)[13](表3)對調(diào)查棗園土壤養(yǎng)分狀況進行分析。依據(jù)Nielsen分級標(biāo)準(zhǔn)[14]，當(dāng)CV<10%時，為弱變異；當(dāng)10%≤CV≤100% 時，為中等變異；當(dāng)CV>100%時，為強變異。全鹽分級標(biāo)準(zhǔn)：含量<3.0 g/kg為輕度鹽漬化土壤，含量3.0～5.0 g/kg為中度鹽漬化土壤，含量5.0～10.0 g/kg為重鹽土壤，含量>10.0 g/kg為極重鹽土壤[10]。

表1 采樣地的基本信息Table 1 The basic information of sampling sites

表2 土壤大量養(yǎng)分的分級標(biāo)準(zhǔn)Table 2 The grading standard of soil massive nutrients

表3 土壤有效態(tài)微量元素的分級標(biāo)準(zhǔn)Table 3 The grading standard of soil available microelements

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003和SPSS 20.0對數(shù)據(jù)進行處理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同產(chǎn)區(qū)棗園土壤養(yǎng)分的含量

從表4可知，棗園土壤pH、全鹽、全氮、有機質(zhì)、全磷、全鉀、速效氮、速效磷、速效鉀、有效鋅、有效錳、有效銅和有效鐵的含量變化與變異情況。

2.1.1 pH、全鹽和有機質(zhì) pH：土壤pH為8.38，屬于堿性土壤。棗樹生長適宜土壤pH為5.5～8.5，靈武、中寧、中衛(wèi)棗園土壤pH處于適宜范圍；同心棗園土壤pH不適宜棗樹生長，應(yīng)適當(dāng)施入偏酸性肥料進行調(diào)節(jié)。全鹽：棗園土壤的全鹽含量為0.90 g/kg，呈輕度鹽漬化，部分棗園土壤呈中度鹽漬化；靈武棗園土壤全鹽含量為1.97 g/kg，高于中寧、中衛(wèi)和同心棗園。有機質(zhì)：棗園土壤的有機質(zhì)含量為5.18 g/kg；與分級標(biāo)準(zhǔn)相比，有機質(zhì)屬極缺乏型土壤，靈武和中寧棗園土壤有機質(zhì)含量分別為7.51 g/kg和7.24 g/kg，高于中衛(wèi)和同心產(chǎn)區(qū)，且4個產(chǎn)區(qū)棗園土壤有機質(zhì)含量相對較為平衡，均處于缺乏型土壤。表明，寧夏棗園應(yīng)增加有機肥的施用量，以滿足棗樹生長對土壤有機質(zhì)的要求。

2.1.2 氮/磷/鉀 氮：棗園土壤全氮和速效氮含量分別為0.38 g/kg和25.95 mg/kg，與分級標(biāo)準(zhǔn)相比，全氮和速效氮含量屬極缺乏型土壤。磷：全磷和速效磷含量平均為0.48 g/kg和4.02 mg/kg，全磷含量屬中等型土壤、速效磷含量屬缺乏型土壤。鉀：全鉀和速效鉀含量平均為16.56 g/kg和74.34 mg/kg；全鉀含量屬豐富型，速效鉀含量屬中等型土壤。

綜合來看，寧夏棗園土壤全氮、速效氮含量極缺乏，速效磷含量很缺乏，速效鉀含量適宜。因此，生產(chǎn)上應(yīng)增施氮肥和磷肥，平衡鉀肥。靈武棗園土壤的速效磷和速效鉀含量高于中寧、中衛(wèi)和同心，中寧棗園土壤的全氮、全鉀和速效氮含量高于靈武、中衛(wèi)和同心，同心棗園土壤的全磷含量高于靈武、中寧和中衛(wèi)。表明靈武和中寧棗園土壤養(yǎng)分狀況優(yōu)于中衛(wèi)和同心。

表4 不同產(chǎn)區(qū)棗園土壤養(yǎng)分的含量Table 4 Content of soil nutrients in different red jujube producing areas

2.1.3 微量元素 棗園土壤的有效鋅、有效錳、有效銅和有效鐵含量分別為0.48 mg/kg、4.14 mg/kg、1.06 mg/kg和7.36 mg/kg，與分級標(biāo)準(zhǔn)相比，有效鋅和有效錳含量屬缺乏型土壤，有效銅含量屬豐富型土壤，有效鐵含量屬適宜型土壤。靈武、中寧和同心棗園土壤有效鋅含量適宜，且高于中衛(wèi)產(chǎn)區(qū)；中寧棗園土壤有效錳含量適宜，且高于靈武、中衛(wèi)和同心產(chǎn)區(qū)；靈武和中寧棗園土壤有效銅含量豐富，中衛(wèi)和同心棗園土壤有效銅含量適宜；中寧、中衛(wèi)和同心棗園土壤有效鐵含量適宜，且高于靈武產(chǎn)區(qū)；中寧棗園土壤4種微量元素含量均高于靈武、中衛(wèi)和同心產(chǎn)區(qū)，可能是中寧當(dāng)?shù)貤椶r(nóng)較為注重微量元素肥料的施用。

2.1.4 土壤養(yǎng)分變異 棗園土壤速效磷變異系數(shù)為115.93%，屬于強變異；pH變異系數(shù)為1.96%，屬于弱變異；全鹽、有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、速效氮、速效鉀、有效鋅、有效錳、有效銅和有效鐵變異系數(shù)都屬于中等變異。全氮、全磷和全鉀的變異系數(shù)分別低于速效氮、速效磷和速效鉀。表明，土壤全量養(yǎng)分含量相對穩(wěn)定，變動幅度較小，而速效養(yǎng)分含量易受施肥水平、耕作制度和灌溉方式的影響，變異系數(shù)相對較高。

2.2 不同土層棗園土壤養(yǎng)分的含量

從表5看出，pH：0～20 cm和20～40 cm土層土壤的pH平均分別為8.28和8.41，土層越深pH越高。土壤鹽含量的分布規(guī)律為土層越深，其含量越低[15]。0～20 cm和20～40 cm土層土壤的全鹽含量分別為1.01 g/kg和0.92 g/kg，表層土壤全鹽含量稍高，符合土壤鹽含量的分分布規(guī)律。0～20 cm和20～40 cm土層土壤的有效鐵含量分別為7.04 mg/kg和8.02 mg/kg，表層土壤有效鐵含量稍低。除有效鐵外，0～20 cm土層土壤的有機質(zhì)、全量養(yǎng)分、速效養(yǎng)分、有效鋅、有效錳和有效銅含量均高于20～40 cm。由此可知，棗園土壤養(yǎng)分大都集中在0～20 cm土層，表聚化現(xiàn)象明顯。0～20 cm土層土壤的速效磷和有效鋅含量變異系數(shù)分別為138.56%和127.82%，變幅較大，屬于強變異，其余養(yǎng)分的變異系數(shù)屬中等變異；20～40 cm土層土壤養(yǎng)分變異系數(shù)均屬中等變異。除速效氮和有效錳外，0～20 cm土層土壤的有機質(zhì)、全量養(yǎng)分、速效養(yǎng)分、有效鋅和有效銅含量變異系數(shù)均高于20～40 cm土層，可能是表層土壤受到人為施肥的影響所致。

表5 不同土層棗園土壤養(yǎng)分的含量Table 5 Content of soil nutrients at different soil layers in red jujube producing areas

2.3 不同土壤因子的主成分分析

從表6可知，3個主成分累積貢獻率為78.363%，說明主成分分析解釋了78.363%的原始變異信息，只有21.637%的原始變異信息損失。第一主成分中，有機質(zhì)、全氮、全磷、速效氮、速效磷、速效鉀、有效錳和有效銅含量的主成分載荷相對較高，分別為0.916、0.936、0.605、0.780、0.596、0.785、0.610和0.824，說明第1主成分主要反映有機質(zhì)、全氮、全磷、速效氮、速效磷、速效鉀、有效錳和有效銅含量對土壤養(yǎng)分的供給狀況；第2主成分中，pH、全鹽和全鉀含量的主成分載荷相對較高，分別為0.720、-0.730和0.816，說明第2主成分主要反映土壤pH、全鹽和全鉀含量對土壤養(yǎng)分的供給狀況；第三主成分中，有效鐵含量的主成分載荷最高，為0.793，說明第3主成分主要反映有效鐵含量對土壤養(yǎng)分的供給狀況。從表7看出，3個主成分對4個紅棗產(chǎn)區(qū)土壤養(yǎng)分綜合評價得出特征向量，即主成分系數(shù)，再根據(jù)綜合評價函數(shù)IFI=0.4095 9F1+0.192 8F2+0.1812 5F3計算出不同產(chǎn)區(qū)土壤養(yǎng)分綜合成分得分，4個產(chǎn)區(qū)土壤養(yǎng)分綜合得分(表8)依次為靈武>中寧>同心>中衛(wèi)。

表6 13個土壤因子的載荷矩陣及主成分貢獻率Table 6 Loading matrix and principle component contribution rate of 13 soil factors

表7 各主成分的特征向量Table 7 Eigenvetor of different principal components

表8 不同產(chǎn)區(qū)棗園土壤養(yǎng)分主成分的綜合得分Table 8 Comprehensive score of principal components of soil nutrients in different red jujube producing areas

3 結(jié)論與討論

在紅棗生產(chǎn)中，土壤養(yǎng)分水平不僅是棗樹正常發(fā)育的重要保障，也是衡量土壤生產(chǎn)力的綜合指標(biāo)，直接影響棗園的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益。研究結(jié)果表明，寧夏紅棗主產(chǎn)區(qū)有機質(zhì)、全氮、速效氮、速效磷和速效鉀的含量分別為5.18 g/kg、0.38 g/kg、25.95 mg/kg、4.02 mg/kg和74.34 mg/kg，與第二次全國土壤普查結(jié)果相比，寧夏棗園土壤有機質(zhì)、全氮和速效氮含量下降幅度較大，速效磷含量有所下降。據(jù)報道，山東棗園土壤有機質(zhì)、速效氮、速效磷和速效鉀的適宜含量分別為10～20 g/kg、50～100 mg/kg、10～30 mg/kg和50～100 mg/kg[16-18]，寧夏棗園土壤僅速效鉀含量達適宜水平，且顯著低于河北[19]和新疆[20]棗園土壤的肥力水平。綜上所述，寧夏紅棗主產(chǎn)區(qū)土壤養(yǎng)分肥力水平總體較低，已成為紅棗產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要制約因素之一。

影響棗園土壤肥力水平高低的因素較多，其中土壤自身成土母質(zhì)是重要原因，寧夏壓砂地棗園土壤類型以灰鈣土為主[21]，土壤瘠薄，保水保肥性能差，可能是中衛(wèi)地區(qū)棗園土壤肥力低的原因之一。在紅棗生產(chǎn)中，棗農(nóng)往往通過施肥達到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的目的，但是棗農(nóng)多數(shù)是根據(jù)種植經(jīng)驗進行施肥，從而造成了施肥不足、施肥過量和施肥比例不合理等諸多問題。李華[10]調(diào)查發(fā)現(xiàn)，靈武長棗種植戶在棗樹不同生長期不考慮養(yǎng)分需求，肥料種類混亂，比例失衡，主要以化肥為主，施有機肥較少。王雪斌等[22]報道，寧夏棗農(nóng)不重視有機肥施入，偏施化肥。筆者在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，中部干旱帶壓砂地棗園大多都種植在低丘緩坡地帶，立地條件差，個別棗園沒有補水條件，交通不便，有機肥施入欠缺，在施肥過程依賴復(fù)合肥，加之施肥量不足，比例不平衡，造成土壤養(yǎng)分狀況較差?？梢姡缓侠硎┓适菍?dǎo)致寧夏棗園肥力低的重要原因。有研究發(fā)現(xiàn)，寧夏棗園土壤養(yǎng)分含量分布具有明顯區(qū)域性，以引黃灌區(qū)的靈武產(chǎn)區(qū)棗園土壤肥力最好，中部干旱帶中衛(wèi)產(chǎn)區(qū)棗園土壤肥力最差，與該研究結(jié)果相近。

針對寧夏棗園土壤養(yǎng)分狀況和施肥管理中的問題，當(dāng)前的首要任務(wù)是在生產(chǎn)中增施有機肥，增強土壤的保水保肥能力，在施入有機肥的基礎(chǔ)上，增施氮肥和磷肥，平衡鉀肥施入量，施肥時應(yīng)結(jié)合棗樹的需肥規(guī)律，適當(dāng)調(diào)整施肥時期和肥料比例，微量元素采取因缺補缺的策略。因此，在今后棗園管理中應(yīng)科學(xué)施肥，因地施肥，提高肥料的利用效率，節(jié)約成本，減少浪費，走出一條適合寧夏棗園實情的果業(yè)發(fā)展之路。