上海郊區(qū)不同種植區(qū)域桃園土壤養(yǎng)分特征研究

褚長彬，趙 崢，周德平，吳淑杭*，金海洋

(1 上海市農(nóng)業(yè)科學院生態(tài)環(huán)境保護研究所，上海 201403；2 上海市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心,上海 201103)

經(jīng)濟作物是上海農(nóng)業(yè)的重要組成部分，其中又以蔬菜和瓜果類作物為主。桃是上海主要栽培的果樹品種之一，現(xiàn)有種植面積6 000多hm2，超過了上海果樹總種植面積的20%，年產(chǎn)值達6億元(人民幣，下同)，具有較高的經(jīng)濟效益產(chǎn)出[1]。上海桃的栽培品種以水蜜桃和黃桃為主，肉質(zhì)柔軟，甜美多汁，種植區(qū)域主要集中在浦東、金山和奉賢等區(qū)[2-5]。桃中不僅含有豐富的維生素和中微量元素，同時也具有良好的保健功能，例如水蜜桃具有美膚、清胃、潤肺、祛痰等功能，而黃桃則能調(diào)節(jié)血糖、抗氧化和延緩衰老，是當下最受歡迎的水果之一。

桃的品質(zhì)是決定其經(jīng)濟價值的關(guān)鍵因素，而諸多研究表明果樹果實的品質(zhì)與土壤養(yǎng)分特征和施肥等措施密切相關(guān)[6-8]。桃樹在生長過程中不僅需要大量的N、P、K等養(yǎng)分的供給，同時也需要吸收各類微量營養(yǎng)元素以保證果實的品質(zhì)和風味[9-10]。劉樹奎等[11]的研究表明土壤養(yǎng)分含量與桃果實的多項品質(zhì)指標呈正相關(guān)關(guān)系，其中土壤有效態(tài)的Ca和Mg含量與果實中維C含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，是決定桃品質(zhì)的關(guān)鍵因素。施肥是影響土壤營養(yǎng)狀態(tài)和養(yǎng)分結(jié)構(gòu)組成的重要農(nóng)業(yè)管理措施，科學合理的施肥方式能夠在保證土壤養(yǎng)分供給的前提下維持土壤生態(tài)健康[12]。孔祥銀等[13]對京郊桃園的調(diào)查研究表明桃園要根據(jù)土壤的營養(yǎng)狀態(tài)進行按需施肥，以此保證桃園的產(chǎn)量和果實的品質(zhì)，以及桃園的生態(tài)可持續(xù)發(fā)展。李貴美等[14]在魯中山區(qū)的研究則發(fā)現(xiàn)不同種植區(qū)域的桃園其土壤養(yǎng)分存在較大差異，其中土壤有效磷含量普遍處于盈余狀態(tài)，桃園的施肥措施應(yīng)根據(jù)土壤養(yǎng)分狀況做出適當調(diào)整。近年來，微生物肥料的施用也是調(diào)節(jié)土壤養(yǎng)分結(jié)構(gòu)的重要手段。張珊珊等[15]的研究表明微生物肥料能夠大幅度提升桃園土壤中有機碳、有效磷和速效鉀的含量，同時降低土壤pH，從而改善土壤肥力，促進桃樹養(yǎng)分吸收，提高果實品質(zhì)。范潔群等[16]的研究也表明微生物肥料能顯著提高桃園土壤的堿解氮、有效磷和速效鉀，同時改善土壤微生物活性并提高果實品質(zhì)。因此，根據(jù)土壤養(yǎng)分狀況進行科學合理的按需施肥是保證桃園優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的關(guān)鍵。

本研究以上海桃主產(chǎn)區(qū)的規(guī)模化桃園為研究對象，采用ASI土壤養(yǎng)分狀況系統(tǒng)研究法，考察不同種植區(qū)域桃園土壤的養(yǎng)分特征，以期了解當下桃園土壤的營養(yǎng)狀態(tài)，為上海地區(qū)規(guī)模化桃園中養(yǎng)分的科學管理與高效施肥提供參考。以ASI法及其養(yǎng)分分級標準為依據(jù)，實現(xiàn)土壤的養(yǎng)分平衡與高效供給，對于上海地區(qū)規(guī)?；覉@的清潔高效生產(chǎn)和生態(tài)可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

上海農(nóng)業(yè)具有鮮明的都市農(nóng)業(yè)特征，糧食種植面積較小，而主要以經(jīng)濟附加值較高的蔬菜和瓜果類為主。桃是上海郊區(qū)主要栽培的四大果樹之一，主要分布在浦東、金山和奉賢3個區(qū)，以水蜜桃和黃桃為代表具有較高的經(jīng)濟價值，在上海果業(yè)的經(jīng)濟產(chǎn)出中占有非常重要的地位。上海的氣候類型屬于典型的亞熱帶潮濕型季風氣候，年平均氣溫約為15.4℃，年平均降雨量約為1 100 mm，四季分明，雨量充沛，降雨主要集中于每年的6—8月份，氣候條件適宜于果樹等經(jīng)濟作物的栽培。

1.2 樣品采集方案

在2015年選擇上海桃主產(chǎn)區(qū)浦東、金山和奉賢的108個桃園進行土壤樣品的采集與分析測定。其中，位于浦東的桃園60個，位于金山和奉賢的桃園各24個。采樣時間在10月當季桃采收后，土壤樣品采集方法為“S”型5點取樣法，每次采樣共采集5個樣品構(gòu)成一個混合樣，每個桃園隨機采集10個樣品(相當于10個重復)，樣品采集深度為20 cm。土壤樣品采集后立即用封口袋封裝并帶回實驗室，之后在室溫下將土壤樣品進行風干，待樣品完全風干后進行研磨并過2 mm篩，之后待測。

1.3 樣品分析測定

土壤樣品的測定指標主要包括有效氮、磷、鉀的含量、有機質(zhì)含量、中微量元素(鈣、鎂、硫、鐵、銅、錳、鋅、硼)含量和土壤pH。其中，pH在水相中進行測定(Mettler Toledo)；土壤有機質(zhì)采用重鉻酸鉀氧化法進行測定；土壤有效態(tài)養(yǎng)分含量和中微量元素含量采用土壤養(yǎng)分狀況系統(tǒng)研究法(Agro Services International Inc.，ASI法)進行分析測定。ASI法是一種快速、高效檢測土壤中有效態(tài)養(yǎng)分的實驗室分析方法，能同時測定土壤中多種大、中、微量元素的含量，從而提高實驗室分析測定的效率。該方法最早于1980年由美國佛羅里達的國際農(nóng)化服務(wù)中心提出，并在后期引入我國進行了廣泛的應(yīng)用。根據(jù)ASI法檢測結(jié)果將土壤養(yǎng)分進行了分級，共包括低、中、高和極高4個水平，各元素含量分級標準如表1所示。

表1 ASI法土壤養(yǎng)分分級標準

Table 1 Grading standard for ASI analysis method

1.4 數(shù)據(jù)處理分析

采用Excel 2010軟件記錄數(shù)據(jù)與處理分析，采用SPSS 23.0軟件檢驗不同處理之間的顯著性差異(P<0.05)。通過箱線圖對各種植區(qū)域桃園土壤的養(yǎng)分特征進行全面的比較和分析，圖中數(shù)據(jù)包括各種植區(qū)域養(yǎng)分的分布概況與變化范圍、養(yǎng)分的主要集中區(qū)域、以及養(yǎng)分的平均值與中位數(shù)等，箱線圖的繪制采用Origin 9進行。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種植區(qū)域桃園土壤主要養(yǎng)分特征

上海郊區(qū)108個桃園中土壤有效氮、磷、鉀的分布狀況如圖1所示。其中，桃園土壤有效氮含量普遍集中在10—50 mgL，浦東、金山和奉賢三個不同種植區(qū)域土壤有效氮的平均含量分別為30.09 mgL、25.06 mgL和25.78 mgL，為浦東種植區(qū)的最高，但與其他兩個種植區(qū)無顯著差異，浦東區(qū)桃園土壤有效氮低、中、高水平占比分別為36.7%、51.7%和11.6%。土壤有效磷的含量也為浦東區(qū)的最高，顯著高于金山區(qū)，但與奉賢區(qū)沒有顯著差異，三個種植區(qū)的平均含量分別為81.14 mgL，51.45 mgL和57.04 mgL，浦東區(qū)桃園土壤有效磷低、中、高水平占比分別為1.7%、6.7%和91.6%。土壤有效鉀的含量也為浦東區(qū)最高，平均含量為 233.40 mgL，顯著高于奉賢區(qū)，但與金山區(qū)無顯著差異，浦東區(qū)桃園土壤有效鉀低、中、高水平占比分別為1.7%、18.3%和70%，金山區(qū)和奉賢區(qū)桃園土壤有效鉀的平均0含量則分別為 177.49 mgL和 163.07 mgL?？偟膩碚f，浦東種植區(qū)桃園土壤中主要養(yǎng)分的有效含量普遍高于其他兩個種植區(qū)，且分布范圍也更加廣泛，而金山區(qū)與奉賢區(qū)之間則無顯著差異。

2.2 不同種植區(qū)域桃園土壤中微量養(yǎng)分特征

三個種植區(qū)桃園土壤中中微量養(yǎng)分狀況如圖2所示。其中，浦東種植區(qū)的有效態(tài)鋅含量最高，顯著高于其他兩個種植區(qū)，平均含量為7.73 mgL，有效態(tài)鋅低、中、高水平占比分別為13.3%、15%和71.7%；而有效態(tài)鐵含量最低，顯著低于其他兩個種植區(qū)，平均含量為88.97 mgL。而金山種植區(qū)桃園土壤中有效態(tài)的鈣、鎂和鐵含量均為最高，平均含量分別為2 284.95 mgL， 485.78 mgL和 143.30 mgL，其中有效態(tài)鈣、鎂均處于高水平及以上；有效態(tài)鐵低、中、高水平占比分別為0%、20.8%和79.2%；而有效鋅和硼的含量為最低，平均含量分別為4.32 mgL和0.66 mgL。在奉賢區(qū)桃園土壤中則為有效硼的含量為最高，顯著高于其他兩個種植區(qū)，平均含量為1.02 mgL，有效態(tài)硼低、中、高水平占比分別為0%、4.2%和95.8%，絕大部分處于極高水平；而有效鈣和鎂的含量為最低，平均含量分別為1 689.99 mgL和 349.12 mgL。此外，上海郊區(qū)桃園土壤中有效態(tài)硫、銅和錳的含量則三個不同種植區(qū)之間并沒有表現(xiàn)出顯著差異。

2.3 不同種植區(qū)域桃園土壤有機質(zhì)含量特征

土壤有機質(zhì)含量是反映土壤肥力的終于指標。圖3為上海郊區(qū)桃園土壤中有機質(zhì)含量的分布狀況。結(jié)果表明，金山區(qū)桃園土壤中有機質(zhì)含量最高，其變化范圍為0.73%—1.30%，平均含量為0.96%，顯著高于浦東區(qū)和奉賢區(qū)桃園，有機質(zhì)低、中、高水平占比分別為33.3%、66.7%和0%，主要集中于中等水平。浦東區(qū)和奉賢區(qū)桃園土壤的有機質(zhì)含量則普遍集中在0.2%—1.0%，平均含量分別為0.60%和0.58%，二者之間無統(tǒng)計學上的顯著性差異。

2.4 不同種植區(qū)域桃園土壤pH特征

上海郊區(qū)桃園中土壤pH的分布特征如圖4所示，變化范圍較大，為4.87—8.92，其中金山區(qū)桃園土壤的pH分布較為集中，且顯著低于其他兩個種植區(qū)，平均值為6.20。而浦東區(qū)和奉賢區(qū)桃園土壤的平均pH分別為7.30和6.99，二者之間并無顯著差異?？偟膩碚f，浦東區(qū)和奉賢區(qū)桃園的土壤為中性，而金山區(qū)桃園的土壤略為偏酸性。土壤pH是影響作物生長的關(guān)鍵因素，適宜的土壤pH條件對于果樹的正常生長至關(guān)重要。

3 討論與結(jié)論

已有研究結(jié)果表明[17]，不同種植區(qū)域的桃園土壤中主要養(yǎng)分和中微量元素含量均存在較大差異。其中，浦東區(qū)桃園土壤中有效磷和速效鉀的含量明顯高于其他兩個種植區(qū)，這不僅與各種植區(qū)土壤養(yǎng)分的本底值有關(guān)，同時也與各種植區(qū)桃園中的養(yǎng)分管理方式有關(guān)。調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)，浦東區(qū)桃園的總施肥量普遍高于金山區(qū)和奉賢區(qū)，這也可能是導致浦東區(qū)桃園土壤主要養(yǎng)分含量較高的主要原因。在土壤中微量元素含量方面，則是金山種植區(qū)的桃園處于較高水平，其中鈣含量、鎂含量和鐵含量顯著高于其他兩個種植區(qū)，而其他中微量元素含量則無顯著差別。此外，金山區(qū)桃園土壤中有機質(zhì)的含量也顯著高于其他兩個種植區(qū)，這主要與金山區(qū)有機肥的施用比例較高有關(guān)，有機肥中含有大量的有機質(zhì)和中微量元素成分，在長期施用有機肥后在土壤中慢慢累積[18]。在土壤pH方面，金山區(qū)桃園也顯著低于其他兩個種植區(qū)，這一方面與金山區(qū)所處的地理位置有關(guān)，上海市金山區(qū)位于長江入?？谂R海的位置，土壤pH的本底值偏酸性，顯著低于其他兩個種植區(qū)；另一方面，金山區(qū)土壤pH偏低與土壤較高的有機質(zhì)含量有關(guān)，諸多研究均表明土壤有機質(zhì)含量與土壤pH呈顯著的負相關(guān)關(guān)系[19-20]。

雖然各種植區(qū)桃園土壤養(yǎng)分含量存在較大差異，但總體土壤的營養(yǎng)狀態(tài)均處較高水平。根據(jù)本研究中ASI法的檢測結(jié)果和ASI法養(yǎng)分分級標準，上海各種植區(qū)桃園土壤中速效氮含量普遍處于中級水平，有效磷含量普遍處于高級水平，而速效鉀含量則普遍處于極高水平。在土壤中微量元素含量方面，土壤有效態(tài)的鈣、鎂、鐵、錳、鋅和硼含量普遍處于高級水平，而土壤有效態(tài)的硫和銅含量則普遍處于極高水平。在土壤有機質(zhì)含量方面，則是浦東區(qū)和奉賢區(qū)桃園處于中級水平，而金山區(qū)桃園處于高級水平。總的來說，上海各種植區(qū)桃園土壤中養(yǎng)分含量處于較充足的狀態(tài)，能夠滿足桃樹生長對土壤養(yǎng)分的基本需求。然而，根據(jù)本研究的調(diào)查研究結(jié)果，以及從土壤健康和桃園清潔高效生產(chǎn)的角度出發(fā)，桃園中的養(yǎng)分管理方式也應(yīng)該進行適當調(diào)整。例如，應(yīng)該適當降低桃園的總施肥量，尤其是磷鉀肥的施用量。過量施肥是我國農(nóng)田中普遍存在的問題，也是導致農(nóng)業(yè)面源污染的主要原因之一[21]。以土壤有機質(zhì)含量和中微量元素含量為參考，金山區(qū)桃園應(yīng)適當減少有機肥的施用量，而浦東區(qū)和奉賢區(qū)桃園則應(yīng)適當增加有機肥的施用量，從而滿足桃樹生長對土壤中有機質(zhì)和中微量元素含量的需求，科學合理的施用有機肥也是調(diào)節(jié)土壤pH的有效措施[22-23]。過量施肥和不合理施肥是目前制約我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展的重要阻礙，根據(jù)土壤養(yǎng)分狀況進行科學施肥和按需施肥是實現(xiàn)上海地區(qū)桃園清潔高效生產(chǎn)和生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的重要措施。

采用ASI法對上海三個不同種植區(qū)桃園土壤的養(yǎng)分狀況進行了調(diào)查研究，結(jié)果表明，三個不同種植區(qū)桃園土壤中氮、磷、鉀主要養(yǎng)分含量，土壤有機質(zhì)含量以及中微量元素含量均存在較大差異，各種植區(qū)養(yǎng)分管理方式的不同和土壤養(yǎng)分本底值的差異可能是導致該差異的主要原因。根據(jù)ASI法養(yǎng)分分級標準，目前上海各種植區(qū)桃園土壤的養(yǎng)分普遍處于高或極高水平，因此，應(yīng)適當降低桃園的總施肥量，同時根據(jù)各種植區(qū)的需求調(diào)整有機肥的施用比例，從而實現(xiàn)桃園土壤養(yǎng)分的科學平衡供給，為上海各種植區(qū)桃園的生態(tài)可持續(xù)發(fā)展和清潔高效生產(chǎn)提供保障。