太谷區(qū)桃園養(yǎng)分投入、土壤養(yǎng)分狀況及其與桃果品質(zhì)的關(guān)系

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（山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院，山西 太谷 030801）

桃屬于薔薇科Rosaceae 桃屬Amygdalus植物，我國種植廣泛[1]。聯(lián)合國糧農(nóng)組織最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，截止于2018年底，我國桃栽培面積約有82 萬hm2，總產(chǎn)量約1 522 萬t，分別占世界桃總栽培面積和總產(chǎn)量的48.3%和62.2%[2]。然而，我國的桃生產(chǎn)普遍存在著果品品質(zhì)不佳、經(jīng)濟(jì)效益不高等問題[3]，這些問題嚴(yán)重制約了桃產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

山西省是我國桃的主產(chǎn)區(qū)和原產(chǎn)地之一，桃主要種植于運(yùn)城、臨汾、晉中和太原等地區(qū)[4]。其中，太谷區(qū)位于太行山脈中段與汾河之間，農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力較強(qiáng)，是晉中的桃主要生產(chǎn)基地，目前種植桃樹已成為當(dāng)?shù)剞r(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一。因此，進(jìn)一步引導(dǎo)當(dāng)?shù)靥耶a(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，對于增加農(nóng)民收入和實施脫貧致富攻堅戰(zhàn)略具有現(xiàn)實意義。

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展離不開肥料的支持，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中合理使用化學(xué)和有機(jī)肥料，作物的生產(chǎn)水平得到了顯著提高，品質(zhì)也能得到保證[5-7]。相關(guān)研究結(jié)果表明，桃的高產(chǎn)量高品質(zhì)，需要合理的配比施肥[8]；適宜鉀肥的施用，對桃的品質(zhì)提升具有明顯的促進(jìn)效果[9]。為了獲得優(yōu)質(zhì)果實，果農(nóng)舍得投入肥料，以期增加經(jīng)濟(jì)效益。但是，生產(chǎn)上施肥不科學(xué)的問題日益突出，主要表現(xiàn)在果農(nóng)輕視有機(jī)肥的使用，為了追求產(chǎn)量盲目加大化肥施用量，這不僅破壞了土壤生態(tài)，造成嚴(yán)重的水土流失，還削弱了果樹生產(chǎn)能力，致使桃園病蟲害尤其是生理病害愈加嚴(yán)重，果實產(chǎn)量和品質(zhì)不升反降[10-12]。針對這些問題，摸清目前桃園養(yǎng)分投入現(xiàn)狀和土壤養(yǎng)分狀況，闡明其與桃樹果實品質(zhì)的關(guān)系，對于桃園養(yǎng)分優(yōu)化管理和提質(zhì)增效具有重要意義。為此，于2018年秋季對晉中市太谷區(qū)的桃園開展了調(diào)查研究，分析了15 個具有代表性的桃園養(yǎng)分投入、土壤養(yǎng)分及果實品質(zhì)等方面的情況，以期明晰桃樹果實品質(zhì)與養(yǎng)分投入、土壤養(yǎng)分間的關(guān)系，從而為太谷區(qū)桃園的科學(xué)施肥和養(yǎng)分優(yōu)化管理提供參考依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

山西省晉中市太谷區(qū)桃園的主栽品種為‘大久?！總€桃園的面積（0.13 ～0.53 hm2）不等，桃樹樹齡為15 ～20 a，種植的株行距為3 m×4 m。太谷區(qū)的桃生產(chǎn)采用一家一戶的小規(guī)模種植模式，采用的主要栽培技術(shù)措施如下：果樹休眠期進(jìn)行樹干、大枝涂白處理，翻耕保墑，清園，灌封凍水，消滅越冬害蟲，同時進(jìn)行冬季修剪（1—2月）；萌芽前噴施石硫合劑；硬核期疏果、定果，葉果比為（30∶1）～（50∶1）；行內(nèi)保持清耕，行間自然生草；整個生長期主要依靠化學(xué)農(nóng)藥防治蚜蟲、梨小食心蟲、紅蜘蛛、流膠病等桃園中的主要病蟲害，周年噴施農(nóng)藥8 ～10 次；所施肥料以化肥為主，但各個桃園的肥料投入量及肥料配比、施肥時間的差異均較大。

于2018年選擇太谷區(qū)的15 個具有代表性的桃生產(chǎn)果園作為養(yǎng)分投入調(diào)查和試驗采樣地。桃果實成熟期（8月中旬），在標(biāo)記的桃樹樹冠東、南方位各取5 個果實，每個果園共取果實樣品30 ～45 個，帶回實驗室用于果實品質(zhì)分析。在桃果實收獲后、土壤未擾動前，每個果園隨機(jī)選取2 ～3 個小區(qū)，每個小區(qū)各選擇3 株有標(biāo)記的桃樹，分別在每株樹冠外圍滴水線的東、南、西、北4 個方位采集0 ～20 cm 土層的土壤樣品，棄去植物殘體后過2 mm 的篩，將每個取樣小區(qū)的土樣混合均勻后于室內(nèi)風(fēng)干，以用于土壤養(yǎng)分含量的分析。

1.2 養(yǎng)分投入調(diào)查

采用果農(nóng)填寫調(diào)查問卷表與實地調(diào)查相結(jié)合的方法，調(diào)查了解15 個桃園的基本種植情況與施肥現(xiàn)狀，調(diào)查內(nèi)容包括桃樹品種、栽培面積、樹齡、基肥的肥料品種和施用量、追肥的肥料品種和追施量及其他與施肥有關(guān)的問題。其中，化肥N、P2O5、K2O 的養(yǎng)分含量數(shù)據(jù)來源于各種化肥包裝袋上的說明，有機(jī)肥中N、P2O5、K2O 的養(yǎng)分含量數(shù)據(jù)來源于《中國有機(jī)肥料養(yǎng)分志》[13]中的有關(guān)記載。

1.3 土壤養(yǎng)分含量測定

采用油浴加熱重鉻酸鉀氧化容量法測定土壤有機(jī)質(zhì)含量；采用凱氏定氮法測定全氮含量，采用納氏比色分光光度法測定全磷含量，采用NaOH熔融-火焰光度法測定全鉀含量；采用堿解擴(kuò)散法測定堿解氮含量，采用碳酸氫鈉-鉬銻抗比色法測定有效磷含量，采用乙酸銨浸提-火焰光度計法測定速效鉀含量[14]。

1.4 果實品質(zhì)測定

用百分之一天平稱量單果質(zhì)量；使用GY-1 型果實硬度計測定果實硬度，即取果實赤道部分對稱兩點進(jìn)行測定[15]；采用折射儀法[16]測定可溶性固形物含量；采用NaOH 中和滴定法[17]測定可滴定酸含量；采用直接滴定法[18]測定還原糖含量；采用2-6 二氯靛酚滴定法[19]測定維生素C 含量。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

使 用SPSS 21.0 和Microsoft Excel 2017 軟 件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 太谷區(qū)桃園養(yǎng)分投入基本情況

太谷區(qū)15 個桃園的養(yǎng)分投入概況見表1。由表1可知，太谷區(qū)15 個桃園周年總養(yǎng)分投入量的折純量平均為：氮（N）584.6 kg·hm-2、磷（P2O5）224.7 kg·hm-2、鉀（K2O）109.3 kg·hm-2，N ∶P2O5∶K2O 為1 ∶0.38 ∶0.19；總養(yǎng)分投入中有94.1%的N、87.1%的P2O5和86.2%的K2O來源于化肥；不同桃園之間養(yǎng)分投入懸殊，如氮養(yǎng)分投入量高的超過1 000 kg·hm-2，而低的僅有103 kg·hm-2。綜上所述，太谷區(qū)桃園中投入的養(yǎng)分以化肥為主，氮、磷、鉀養(yǎng)分的比例失衡，且不同桃園間養(yǎng)分投入的差異較大。

表1 太谷區(qū)15 個桃園的養(yǎng)分投入概況Table 1 Nutrient input of 15 peach orchards in Taigu

2.2 太谷區(qū)桃園土壤養(yǎng)分狀況

太谷區(qū)15 個桃園的土壤養(yǎng)分狀況見表2。由表2可知，太谷區(qū)15 個桃園土壤有機(jī)質(zhì)的平均含量為23.03 g·kg-1；其全氮、全磷、全鉀的平均含量分別為1.81、1.33、12.43 g·kg-1，其堿解氮、有效磷和速效鉀的平均含量分別為131.29、36.31、233.92 mg·kg-1。按照全國第二次土壤普查養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)，太谷區(qū)桃園土壤養(yǎng)分中的速效鉀處于1 級水平，全氮和有效磷含量均處于2 級水平，有機(jī)質(zhì)、全磷和堿解氮含量均處于3 級水平，全鉀含量處于4 級水平，土壤各養(yǎng)分的含量均較高。這一結(jié)果說明，近些年通過推廣果園土壤改良和培肥地力等栽培技術(shù)，部分桃園土壤有機(jī)質(zhì)含量有了顯著提高。但是，除土壤全鉀以外，土壤各養(yǎng)分因子含量的變異系數(shù)均超過30%，說明太谷區(qū)不同桃園之間土壤養(yǎng)分含量的差異極大。

表2 太谷區(qū)15 個桃園的土壤養(yǎng)分狀況Table 2 Soil nutrient contents of 15 peach orchards in Taigu

2.3 太谷區(qū)桃園養(yǎng)分投入合理性分析

前人研究結(jié)果表明，桃園氮、磷、鉀肥施用的合理水平分別為：氮肥（N）100 ～200 kg·hm-2、磷肥（P2O5）20 ～100 kg·hm-2、鉀肥（K2O）100 ～200 kg·hm-2[20-21]?；诖耍瑢⒏黟B(yǎng)分投入量分別劃分為不足、適宜和過量3 個檔次，之后分別統(tǒng)計養(yǎng)分投入量不足、適宜和過量的桃園數(shù)量占調(diào)查桃園總數(shù)的比例，統(tǒng)計與評價結(jié)果見表3。從表3中可以看出，與桃園推薦施肥量相比，太谷區(qū)大多數(shù)桃園氮和磷養(yǎng)分的實際投入量都過高。其中，86.67%的桃園中氮肥的實際投入量超過了其適宜的施用量，73.33%的桃園中磷肥的實際投入量也多于其適宜的施用量。就鉀肥的投入量而言，20%的桃園中鉀肥的實際投入量超過了其合理的施用量，但是，還有46.67%的桃園中鉀肥的投入不足。

表3 太谷區(qū)15 個桃園養(yǎng)分投入量的統(tǒng)計與評價結(jié)果Table 3 Statistic and evaluation of nutrient input of 15 peach orchards in Taigu

從理論上講，隨著土壤養(yǎng)分含量的增加，養(yǎng)分投入量應(yīng)該降低，兩者應(yīng)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。從太谷區(qū)桃園中氮肥（N）、磷肥（P2O5）、鉀肥（K2O）的實際投入量與土壤養(yǎng)分含量的雙向關(guān)系圖（圖1）中可以看出，氮、磷、鉀養(yǎng)分的投入量與土壤各養(yǎng)分含量之間均呈負(fù)相關(guān)性，但其相關(guān)性（R2＜0.1）較低。這一結(jié)果說明，太谷桃園施肥量與土壤養(yǎng)分含量不匹配，其施肥存在一定的盲目性。

圖1 桃園養(yǎng)分投入量與土壤養(yǎng)分含量的關(guān)系Fig.1 The relationship between nutrient input and soil nutrient contents in peach orchards

2.4 太谷區(qū)桃園果實品質(zhì)基本情況

太谷區(qū)15 個桃園桃果品質(zhì)指標(biāo)的測定結(jié)果見表4。由表4可知，桃果實的單果質(zhì)量為192.80 ～243.48 g，其均值為221.18 g；果實硬度為6.89 ～8.92 kg·cm-2，其均值為8.1 kg·cm-2；可溶性固形物含量為10.00%～12.70%，其平均含量為11.54%；還原糖含量為4.32%～6.43%，其均值為5.17%；總酸含量為0.42%～0.69%，其均值為0.50%；維生素C 含量為2.92%～7.01%，其均值為5.11%。其中，不同桃園間桃果實中總酸和維生素C 的含量變異均較大，其變異系數(shù)均超過30%。整體而言，桃果實各項品質(zhì)指標(biāo)的平均值均達(dá)到了鮮桃商品果的要求。

續(xù)圖1Continuation of Fig.1

表4 太谷區(qū)15 個桃園桃果品質(zhì)指標(biāo)的測定結(jié)果Table 4 Fruit quality of 15 pear orchards in Taigu

2.5 果實品質(zhì)構(gòu)成元素與投入養(yǎng)分、土壤養(yǎng)分間的相關(guān)性分析

果實品質(zhì)指標(biāo)與養(yǎng)分投入量和土壤養(yǎng)分含量的相關(guān)性分析結(jié)果見表5。從表5中可以看出，絕大多數(shù)桃果實品質(zhì)指標(biāo)與養(yǎng)分投入量、土壤養(yǎng)分含量間均無顯著相關(guān)性（P＞0.05）。只有如下8 組相關(guān)指標(biāo)之間存在著顯著相關(guān)性（P＜0.05）：果實單果質(zhì)量與土壤速效鉀含量間的相關(guān)系數(shù)為-0.546；果實硬度與土壤堿解氮含量間的相關(guān)系數(shù)為-0.546；果實中可溶性固形物含量與氮養(yǎng)分投入量間的相關(guān)系數(shù)為-0.624，而與土壤全鉀含量間的相關(guān)系數(shù)為-0.546；果實中還原糖含量與氮養(yǎng)分投入量間的相關(guān)系數(shù)為-0.546，而與土壤全鉀含量間的相關(guān)系數(shù)為 -0.545；果實中的維生素C 含量與土壤有效磷含量間的相關(guān)系數(shù)為0.558。這一結(jié)果說明，在太谷區(qū)桃園土壤養(yǎng)分含量較高的基礎(chǔ)上，不合理的施肥尤其是過量的氮、磷養(yǎng)分的投入，并不能提高果實硬度和果實中的可溶性固形物含量、糖含量等桃果實品質(zhì)。

表5 果實品質(zhì)指標(biāo)與養(yǎng)分投入量和土壤養(yǎng)分含量的相關(guān)性分析結(jié)果?Table 5 The correlation between the amount of nutrient input, soil nutrient and fruit quality indexes

3 討論與結(jié)論

桃果實營養(yǎng)豐富，具有較高的商品價值，因此果農(nóng)十分重視桃樹的管理，為了獲得較高產(chǎn)量和優(yōu)良品質(zhì)而施入大量的肥料[22-23]。但在生產(chǎn)實踐中，由于化肥對果樹的快速增長效果明顯，果農(nóng)在選擇肥料類型時普遍傾向于化肥，而忽視有機(jī)肥的使用[24-25]。對太谷區(qū)桃園施肥狀況的調(diào)查結(jié)果（表1）也證明了這一點。此外，與推薦的氮、磷、鉀施用的適宜比例（1.0∶0.6∶1.0）相比[26]，化肥的不合理施用也造成了太谷區(qū)桃園養(yǎng)分比例（1.00∶0.38∶0.19）的嚴(yán)重失衡?？傊?，太谷區(qū)桃園生產(chǎn)中存在著輕有機(jī)肥而重化肥、養(yǎng)分配比不合理等問題。

為了達(dá)到養(yǎng)分的投入效果，應(yīng)綜合考慮土壤養(yǎng)分狀況、桃樹生長發(fā)育期、營養(yǎng)需求及目標(biāo)產(chǎn)量等因素，以確定桃樹肥料的適宜用量。據(jù)國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)[27-28]報道，每生產(chǎn)100 kg 桃樹果實，需要吸收N 500 ～880 g，P2O590 ～200 g，K2O 600 ～850 g。在此基礎(chǔ)上推算出的桃園養(yǎng)分投入量的適宜水平為：氮肥（N）100 ～200 kg·hm-2、磷肥（P2O5）20 ～100 kg·hm-2、鉀肥（K2O）100 ～200 kg·hm-2[20-21]。然而，桃生產(chǎn)中普遍存在過量施用肥料的問題。孟月華等[21]對平谷區(qū)桃園肥料投入狀況進(jìn)行了調(diào)查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，太谷區(qū)的大部分桃園氮、磷養(yǎng)分投入量均嚴(yán)重超量，其平均投入量分別為桃樹養(yǎng)分推薦投入量的4 和3 倍。本研究還對太谷區(qū)桃園的施肥量進(jìn)行了評價，結(jié)果（表3）表明，86.67%的氮肥和73.33%的磷肥投入量均超過了推薦養(yǎng)分投入量的上限。因此，太谷區(qū)桃園存在較大的減肥空間。

理論上講，果園養(yǎng)分投入量應(yīng)與土壤養(yǎng)分含量相匹配，兩者間應(yīng)呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系。然而，太谷區(qū)桃園過多施用肥料（主要是化肥），導(dǎo)致養(yǎng)分投入量與土壤養(yǎng)分含量之間沒有顯著的相關(guān)性（圖1）。造成這一結(jié)果的原因可能是：1）盲目施肥，果農(nóng)只是憑生產(chǎn)經(jīng)驗確定施肥量；2）果農(nóng)追求大果高產(chǎn)，采取的措施是多施化肥，然而過量施肥又導(dǎo)致土壤質(zhì)量下降，反過來使得化肥投入量增加更多，這樣便形成了惡性循環(huán)。因此建議，對于太谷區(qū)桃園的施肥管理，應(yīng)發(fā)展測土施肥和以農(nóng)戶桃園為單元的精準(zhǔn)施肥技術(shù)，以實現(xiàn)科學(xué)而又合理的養(yǎng)分投入。

有關(guān)研究者對多種果樹的研究結(jié)果證實，豐富的土壤礦質(zhì)營養(yǎng)含量能為樹體提供充足的養(yǎng)分，進(jìn)而顯著影響果實品質(zhì)。楊妙賢等[29]發(fā)現(xiàn)，在一定范圍內(nèi)，獼猴桃果實中可溶性糖、可溶性固形物的含量與固酸比和土壤有機(jī)質(zhì)含量間均呈正相關(guān)；馬亞平等[30]在對靈武長棗土壤養(yǎng)分元素與果實品質(zhì)指標(biāo)之間相關(guān)關(guān)系的研究中指出，土壤有機(jī)質(zhì)含量與氮、磷、鉀養(yǎng)分含量間均呈正相關(guān)，與果實單果質(zhì)量、可溶性固形物、可溶性糖、維生素C 含量間也均呈正相關(guān)；張強(qiáng)等[31]研究了蘋果園土壤營養(yǎng)成分與果實品質(zhì)間的相關(guān)性，他們也得到了相似結(jié)果。然而，相關(guān)性分析結(jié)果（表5）表明，果實品質(zhì)與大多數(shù)養(yǎng)分投入水平和土壤養(yǎng)分含量間呈負(fù)相關(guān)或不相關(guān)，這與前人的研究結(jié)果并不一致。其原因可能是，太谷區(qū)桃園土壤養(yǎng)分含量處于適宜或者偏高水平（表2），但施肥量并未相應(yīng)減少。Jia 等[32]研究了施肥水平對桃樹體生長和果實品質(zhì)的影響情況，結(jié)果表明，桃樹過量施肥不僅降低了果實的香氣，還降低了果實的甜度和風(fēng)味。這一結(jié)果說明，當(dāng)土壤礦質(zhì)養(yǎng)分含量超過一定值時，繼續(xù)加大養(yǎng)分的投入并不能使樹體的營養(yǎng)含量相應(yīng)地增高，也許可能對果實品質(zhì)產(chǎn)生不利影響。此外，果農(nóng)施肥屬于經(jīng)濟(jì)行為，直接影響了桃園的經(jīng)濟(jì)效益。以調(diào)查的太谷區(qū)桃園為例，化肥和人工投入成本為6 000 ～9 000 元·hm-2，占生產(chǎn)總成本的5%～8%。因此，投入過量化肥不僅降低了果實品質(zhì)，增加了生產(chǎn)成本，還帶來了較高的環(huán)境風(fēng)險。

綜上所述，太谷區(qū)果農(nóng)偏好施用化肥，不注重施用有機(jī)肥；桃農(nóng)盲目施肥，養(yǎng)分投入量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過適宜施用量；不同桃園間土壤養(yǎng)分含量存在很大差異，多數(shù)桃園的土壤養(yǎng)分含量處于較高水平；在此有機(jī)養(yǎng)分含量高的土壤上，繼續(xù)投入過量的養(yǎng)分，并不能提高果實品質(zhì)。因此，太谷區(qū)應(yīng)根據(jù)桃園土壤養(yǎng)分狀況、不同品種目標(biāo)產(chǎn)量及養(yǎng)分需求量進(jìn)行科學(xué)施肥，重視施用有機(jī)肥，在保證產(chǎn)量的基礎(chǔ)上，適量減少氮、磷的投入，調(diào)整養(yǎng)分投入比例，以期實現(xiàn)桃產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，達(dá)到提質(zhì)增效的目的。受試驗條件的限制和試驗周期短的影響，本研究結(jié)果不完全準(zhǔn)確，因此，后續(xù)研究仍需進(jìn)行長期監(jiān)測。