不同樹齡蘋果園土壤性質(zhì)及對西府海棠幼苗生長的影響

張博文，盧凱政，齊國輝,2,3，張雪梅,2,3

(1 河北農(nóng)業(yè)大學 林學院，河北 保定 071000;2 河北省核桃工程技術(shù)研究中心，河北 臨城 054300；3 河北省(邢臺)核桃產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院，河北 臨城 054300)

蘋果(MaluspumilaMill.)屬薔薇科蘋果屬植物，是世界性栽植水果，在我國擁有廣大的栽植面積[1]。在長期的栽培過程中，蘋果樹生物學特性與生態(tài)環(huán)境相互適應，形成了專業(yè)化的蘋果優(yōu)勢種植區(qū)，這些地區(qū)適于蘋果樹的生長發(fā)育，果實品質(zhì)優(yōu)良。但隨著樹齡的增大，常表現(xiàn)出植株生長發(fā)育不良、產(chǎn)量降低、果實品質(zhì)變差等問題，嚴重制約著蘋果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[2-4]。環(huán)境對植物的生存和進化起著選擇作用，環(huán)境因子和植物之間的雙向選擇，形成了各種植物的適生分布區(qū)域，經(jīng)濟林樹種亦如此，在經(jīng)濟林垂直或水平分布帶中，最適宜經(jīng)濟林生長發(fā)育和產(chǎn)量、品質(zhì)形成的地帶，稱為經(jīng)濟林生態(tài)最適帶[5]。我國大部分地區(qū)利用當?shù)貧夂驐l件、地質(zhì)特點和種植習慣等，形成專業(yè)化的經(jīng)濟林樹種種植區(qū)，這些經(jīng)濟林樹種種植形式單一、種植年限過長，而這些種植區(qū)因受到土地資源有限、種植習慣等因素的制約，在品種更新、衰老園改造過程中，經(jīng)常需要在老園中進行長期栽培[6-9]。種植年限的長短影響土壤的理化性質(zhì)，目前，人們已經(jīng)開展了不同年限蘋果園土壤理化性質(zhì)的研究，但關(guān)于不同樹齡蘋果園土壤對蘋果及其砧木的影響還未見報道。在蘋果砧木中，西府海棠(MalusmicromalusMak.)抗性較強，在鹽堿地生長良好，較抗黃葉病，是我國北方應用最廣的蘋果喬化砧木[10]。因此探究不同土壤類型、不同樹齡蘋果園土壤性質(zhì)及其對西府海棠幼苗生長的影響，分析影響西府海棠幼苗生長的關(guān)鍵因子，為指導蘋果衰老園改造提供指導。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

土壤性質(zhì)試驗于2019年4月進行，土壤采自河北省內(nèi)丘縣侯家莊鄉(xiāng)崗底村，土壤類型設(shè)粘土和沙壤土2類，每個蘋果園隨機選擇長勢一致的3株蘋果樹，距離樹干1 m處挖40 cm深的土坑，取0～40 cm土層的土壤，混勻。粘土蘋果園樹齡有28 a和35 a，分別為T1、T2，以同一地塊未管理土壤為對照CK粘土(蘋果園外，未種植過農(nóng)作物，有少量雜草)；沙壤土蘋果園樹齡有7 a、28 a和35 a，分別為T3、T4、T5，為片麻巖風化的沙壤土，以同一地塊未管理土壤為對照CK沙壤土(蘋果園外，未種植過農(nóng)作物，有少量雜草)。

盆栽試驗于2019年4月至8月進行，試驗地位于河北農(nóng)業(yè)大學苗圃?；ㄅ枭峡谥睆?0 cm，高13 cm，盆中土壤高度為11 cm(約1.5 kg)。播種土壤分別來自CK粘土、T1、T2、CK沙壤土、T3、T4、T5。西府海棠種子購自河北懷來，沙藏，4月進行播種，每盆播種20粒種子，幼苗2片真葉時間苗，每盆保留5株。5盆1小區(qū)，3次重復，每個處理共15盆。8月中旬，采集西府海棠幼苗，用于測定各項指標。

1.2 測定指標與測定方法

參照鮑士旦的試驗方法測定土壤pH值(電位法)、有機質(zhì)(重鉻酸鉀容量法—稀釋熱法)、全N、全P、全K(土樣全N、全P、全K采用硫酸消煮法提取，測定N用凱氏定氮法，測定P用鉬銻抗比色法，測定K用原子吸收分光光度法)、堿解氮(堿解擴散法)、速效磷(0.5 mol/L NaHCO3法)、速效鉀(NH4OAC浸提，原子吸收分光光度法)[11]。

苗高用直尺測量，地徑采用游標卡尺測量，地上部鮮重、地下部鮮重采用萬分之一電子天平測量。單葉面積采用紙樣稱重法測量。參照李合生的試驗方法測定幼苗葉片葉綠素含量、SOD活性、POD活性、MDA含量。葉綠素提取液為 95%無水乙醇，以95%乙醇為空白，在波長665 mm、649 mm和470 mm下測定吸光度；葉片SOD活性采用氮藍四唑光還原法、POD活性采用愈創(chuàng)木酚法；葉片丙二醛(MDA)含量的測定采用硫代巴比妥法測定[12]。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，DPS9.01進行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤類型和樹齡對土壤化學性質(zhì)的影響

不同類型和不同樹齡蘋果園土壤中的化學性質(zhì),見表1。

表1 不同土壤類型、不同樹齡蘋果園土壤化學性質(zhì)

由表1可知，2個樹齡粘土蘋果園土壤pH顯著低于未進行耕作的對照，35 a生蘋果樹的土壤pH值僅為4.96，極顯著低于對照和28 a生蘋果樹的土壤；28 a和35 a生蘋果樹的土壤有機質(zhì)含量極顯著高于對照，35 a蘋果樹的土壤有機質(zhì)含量為11.00 g/kg，顯著高于28 a生蘋果樹的土壤；28 a和35 a樹齡土壤全N、全P、堿解氮、速效磷和速效鉀含量極顯著高于對照，35 a樹齡土壤高于28 a樹齡土壤；28 a和35 a樹齡土壤全K含量極顯著高于對照，35 a樹齡土壤極顯著低于28 a樹齡土壤。

在沙壤土蘋果園，3個樹齡沙壤土蘋果園土壤pH值極顯著低于對照，28 a樹齡土壤顯著高于35 a樹齡土壤，35 a樹齡土壤低于7 a樹齡土壤；3個樹齡蘋果園土壤全N、全P、全K、堿解氮、速效磷和速效鉀含量均顯著高于對照，造成這個結(jié)果的原因可能是在蘋果管理中每年施肥使土壤養(yǎng)分含量提高。

2.2 不同土壤類型、不同樹齡蘋果園土壤對西府海棠幼苗生長及生理的影響

2.2.1 不同土壤類型、不同樹齡蘋果園土壤對西府海棠幼苗生長的影響 不同類型和不同樹齡蘋果園土壤中西府海棠幼苗生長指標,見表2。

表2 不同土壤類型、不同樹齡蘋果園土壤對西府海棠幼苗生長的影響

由表2可知，28 a和35 a樹齡粘土蘋果園土壤種植的西府海棠幼苗生長指標均顯著高于對照，35 a樹齡蘋果園土壤的西府海棠幼苗地上部鮮重、地下部鮮重和單葉面積分別為6.61 g、6.93 g和9.15 cm2，顯著高于28 a樹齡土壤的幼苗。

3個樹齡沙壤土蘋果園土壤種植的西府海棠幼苗生長指標顯著高于對照，28 a樹齡土壤的西府海棠幼苗生長指標均極顯著高于7 a和35 a樹齡土壤的幼苗。35 a樹齡土壤的幼苗地徑和地上部鮮重分別為4.49 mm和4.87 g，均低于7 a樹齡土壤的幼苗；35 a樹齡土壤的幼苗苗高、地下部鮮重和單葉面積分別為2.77 cm、3.50 g和5.26 cm2，均高于7 a樹齡土壤的幼苗。

2.2.2 不同土壤類型、不同樹齡蘋果園土壤對西府海棠幼苗葉片色素含量的影響 不同類型和不同樹齡蘋果園土壤中西府海棠幼苗葉片色素含量,見表3。

表3 不同土壤類型、不同樹齡蘋果園土壤中西府海棠幼苗葉片色素含量

表3表明，2個樹齡粘土蘋果園土壤種植的西府海棠幼苗葉片葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量低于對照，28 a和35 a樹齡土壤的西府海棠幼苗葉片類胡蘿卜素含量高于對照。35 a樹齡土壤種植的西府海棠幼苗葉片的葉綠素a、類胡蘿卜素和總?cè)~綠素含量分別為1.04 mg/g、0.21 mg/g和1.61 mg/g，低于28 a樹齡土壤的幼苗；35 a樹齡土壤種植的西府海棠幼苗葉片葉綠素b含量為0.64 mg/g，極顯著高于28 a樹齡土壤的幼苗。

3個樹齡沙壤土蘋果園土壤的西府海棠幼苗葉片色素含量顯著高于對照，28 a樹齡土壤的幼苗葉片色素含量顯著高于7 a和35 a樹齡土壤的幼苗。35 a樹齡土壤的幼苗葉片葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量分別為1.37 mg/g、0.52 mg/g和1.90 mg/g，低于7 a樹齡土壤的幼苗；35 a樹齡土壤的幼苗葉片類胡蘿卜素含量為0.34 mg/g，顯著高于7 a樹齡土壤的幼苗。

2.2.3 不同土壤類型、不同樹齡蘋果園土壤對西府海棠幼苗葉片酶活性及MDA含量的影響 不同類型和不同樹齡蘋果園土壤中西府海棠幼苗葉片酶活性及MDA含量,見表4。

表4 不同土壤類型、不同樹齡蘋果園土壤中西府海棠幼苗葉片酶活性及MDA含量

由表4可知，2個樹齡粘土蘋果園土壤種植的西府海棠幼苗葉片MDA含量極顯著高于對照，35 a樹齡土壤的幼苗葉片MDA含量和SOD活性分別為14.67 μmol/g FW和83.32 U/(min·g )FW，極顯著低于28 a樹齡土壤的幼苗；2個樹齡土壤種植的西府海棠幼苗葉片POD活性極顯著低于對照，35 a樹齡土壤的幼苗葉片POD活性為47.73 U/(min·g)FW，顯著高于28 a樹齡幼苗。

沙壤土蘋果園土壤種植的西府海棠幼苗，7 a、28 a樹齡的西府海棠幼苗葉片MDA含量顯著低于對照，28 a和35 a樹齡土壤的幼苗葉片MDA含量顯著高于7 a樹齡土壤的幼苗，35 a樹齡土壤的幼苗葉片MDA含量為13.16 μmol/g FW，高于28 a樹齡土壤的幼苗；7 a樹齡土壤的幼苗葉片SOD活性極顯著高于對照，28 a和35 a樹齡土壤的幼苗葉片SOD活性極顯著低于對照和7 a樹齡幼苗，35 a樹齡土壤的幼苗葉片SOD活性為54.08 U/(min·g )FW，極顯著低于28 a樹齡土壤的幼苗；3個樹齡土壤的幼苗葉片POD活性顯著高于對照，35 a樹齡土壤的幼苗葉片POD活性為80.18 U/(min·g) FW，顯著高于7 a樹齡幼苗。

2.3 土壤養(yǎng)分與西府海棠幼苗生長指標相關(guān)性

不同類型蘋果園土壤養(yǎng)分與西府海棠幼苗生長指標的相關(guān)系數(shù)，見表5。

表5(續(xù))

在粘土蘋果園內(nèi)，土壤pH與西府海棠幼苗地下部鮮重和單葉面積呈極顯著負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.98和-0.93；土壤全P含量與幼苗地下部鮮重呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.80；土壤全K含量與幼苗苗高呈顯著負相關(guān)，與地徑呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.82和0.79；土壤堿解氮含量與幼苗地徑、地下部鮮重和單葉面積呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.76、0.84、0.87；速效磷含量與幼苗地下部鮮重和單葉面積呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.89和0.93；速效鉀含量與幼苗苗高呈極顯著正相關(guān)，與地上部鮮重呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.88和0.82。

在沙壤土蘋果園內(nèi)，土壤全N含量與幼苗苗高、地徑和單葉面積呈極顯著正相關(guān)，與地上部鮮重呈極顯著負相關(guān)，與地下部鮮重呈顯著負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.81、0.79、0.80、-0.79、-0.73；土壤速效磷含量與地徑呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.64。其余土壤養(yǎng)分與幼苗生長指標有相關(guān)性，但不顯著。

不同類型蘋果園土壤養(yǎng)分與海棠幼苗葉片色素、酶活性的相關(guān)系數(shù),見表6。

在粘土蘋果園內(nèi)，土壤pH與西府海棠幼苗葉片總?cè)~綠素含量呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.8；土壤有機質(zhì)含量與幼苗葉片SOD活性呈極顯著正相關(guān)，與POD活性呈極顯著負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.85和-0.89；土壤全N含量與幼苗葉片葉綠素a含量呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.78；土壤全K含量與幼苗葉片葉綠素b含量呈顯著負相關(guān)，與類胡蘿卜素含量呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.71和0.71；土壤堿解氮含量與幼苗葉片總?cè)~綠素含量呈極顯著負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.85；土壤速效磷含量與幼苗葉片葉綠素a含量呈顯著負相關(guān)，與總?cè)~綠素含量呈極顯著負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.74和-0.86；土壤速效鉀含量與葉綠素b含量呈極顯著正相關(guān)，與類胡蘿卜素呈極顯著負相關(guān)，與MDA含量呈顯著負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.84、-0.94和-0.76。其余土壤養(yǎng)分與幼苗葉片色素和酶有相關(guān)性，但不顯著。

在沙壤土蘋果園內(nèi)，土壤全N、速效磷含量與西府海棠幼苗葉片葉綠素a、總?cè)~綠素含量呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.79、0.68和0.76、0.67；土壤全K含量與幼苗葉片SOD活性、POD活性呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.65、0.67；土壤堿解氮含量與葉片SOD活性和POD活性呈顯著負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.68、-0.64、-0.64。

表6 不同類型蘋果園土壤養(yǎng)分與海棠幼苗葉片色素、酶活性的相關(guān)系數(shù)

3 討論和結(jié)論

不少研究發(fā)現(xiàn)，不同種植年限土壤營養(yǎng)元素有顯著差異，隨種植年限的延長，呈現(xiàn)一定的規(guī)律，如在康亞龍等人的研究中發(fā)現(xiàn)，加工番茄連作土壤pH值上升，土壤有機質(zhì)、全N和速效鉀含量下降，全P、全K和速效磷在3 a內(nèi)有所增加，3 a后顯著下降[13]。孫鵬研究發(fā)現(xiàn)，蘋果園土壤有酸化現(xiàn)象，招遠市蘋果園pH值基本低于7.0[14]。本試驗中，除沙壤土蘋果園土壤全K含量低于對照外，粘土和沙壤土蘋果園土壤有機質(zhì)和礦質(zhì)營養(yǎng)含量均高于對照，主要原因是果農(nóng)每年施肥，提高了土壤營養(yǎng)。本試驗中，粘土蘋果園土壤全K含量在6.04 g/kg以下，沙壤土蘋果園土壤全K含量在3.60 g/kg以下，屬于低含量水平；粘土蘋果園土壤速效鉀含量在68.84 mg/kg以下，沙壤土蘋果園土壤速效鉀含量在52.81 mg/kg以下，屬于極低含量水平[11]。一方面可能原因是長期種植蘋果樹導致對K元素吸收較多，另一方面可能是鉀肥價格較高，蘋果栽培管理中施鉀肥量不足[15]。在2個樹齡粘土蘋果園和3個樹齡沙壤土蘋果園中，與對照土壤相比，土壤pH值均顯著下降，造成土壤pH值下降的原因是植物吸收大量的K+、H+、NH4+等陽離子，土壤中陽離子含量減少，陰離子含量增多，從而導致pH降低[16]。另外，有機質(zhì)分解會降低土壤pH值，本研究中2類土壤各樹齡蘋果園土壤有機質(zhì)含量均在10 g/kg以上，在華北地區(qū)屬于中等偏上肥力，有機質(zhì)分解產(chǎn)生CO2，CO2含量過多會使土壤酸化[11,14]。

本試驗中，不同樹齡2類蘋果園土壤中西府海棠生長量均高于對照，主要原因是果農(nóng)每年進行施肥，提高了土壤中養(yǎng)分含量，促進了西府海棠幼苗生長。本試驗中，與對照相比，粘土蘋果園種植的西府海棠幼苗葉片葉綠素合成受到抑制作用，2個樹齡土壤種植的西府海棠幼苗葉片總?cè)~綠素含量分別下降了22.87%和27.80%，沙壤土種植的西府海棠幼苗葉片葉綠素合成受到促進，3個樹齡土壤種植的西府海棠幼苗葉片總?cè)~綠素含量分別提升了48.98%、71.43%和29.25%。這與劉鵬飛的研究結(jié)果一致[17]。本試驗中，不同樹齡2類土壤中西府海棠幼苗葉片酶活性和MDA含量差異顯著，說明不同樹齡土壤對植物酶系統(tǒng)有顯著影響。

本研究發(fā)現(xiàn)，粘土蘋果園土壤速效磷、速效鉀與西府海棠幼苗苗高、地下部鮮重、單葉面積等呈極顯著(P<0.01)正相關(guān)，沙壤土蘋果園土壤全N含量與西府海棠幼苗苗高、地徑、單葉面積呈極顯著(P<0.01)正相關(guān)，與吳彥樺、朱叢飛等人的研究結(jié)果基本一致[18-19]。2類土壤pH與西府海棠幼苗生長指標基本呈負相關(guān)，說明土壤酸化不利于植物生長[20]。因此，在蘋果生產(chǎn)中，應注意監(jiān)測土壤pH值的變化，如果發(fā)生土壤酸化現(xiàn)象，應及時施用堿性肥料，或用熟石灰調(diào)整土壤pH值，防止因土壤酸化影響蘋果樹體的生長發(fā)育。在粘土蘋果園，土壤有機質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀含量與西府海棠幼苗葉片POD活性、總?cè)~綠素含量、類胡蘿卜素含量呈極顯著(P<0.01)負相關(guān)，土壤有機質(zhì)、速效鉀含量與西府海棠幼苗葉片SOD活性、葉綠素b含量呈極顯著(P<0.01)正相關(guān)，在沙壤土蘋果園，土壤營養(yǎng)物質(zhì)與西府海棠幼苗葉片色素含量和酶活性無顯著相關(guān)性。說明不同土壤類型對色素合成和酶活影響不一樣，具體影響還需進一步研究。

通過對河北省內(nèi)丘縣侯家莊鄉(xiāng)崗底村2種土壤類型，不同樹齡蘋果園土壤調(diào)查發(fā)現(xiàn)，粘土蘋果園28 a樹齡和35 a樹齡土壤和沙壤土蘋果園7 a樹齡、28 a樹齡和35 a樹齡土壤的pH均顯著低于對照；2類土壤有機質(zhì)、全N、全P、全K、堿解氮、速效磷和速效鉀含量均顯著高于對照。2個樹齡粘土蘋果園土壤種植的西府海棠幼苗葉片總?cè)~綠素含量極顯著低于對照，分別較對照低22.87%和27.80%，3個樹齡沙壤土蘋果園土壤種植的西府海棠幼苗葉片總?cè)~綠素含量極顯著高于對照，分別較對照高48.98%、71.43%和29.25%。2個樹齡粘土蘋果園中，28 a樹齡土壤種植的西府海棠幼苗葉片MDA含量和SOD、POD活性最高；3個樹齡沙壤土蘋果園中，對照土壤種植的西府海棠幼苗葉片MDA含量最高，7 a樹齡土壤種植的西府海棠幼苗葉片SOD、POD活性最高。土壤pH與地下部鮮重、單葉面積呈極顯著負相關(guān)，土壤有機質(zhì)、全N、堿解氮、速效磷、速效鉀與SOD活性、POD活性、總?cè)~綠素、類胡蘿卜素、葉綠素b、地下部鮮重、單葉面積、地上部鮮重、地徑、苗高等呈極顯著相關(guān)性。