黃河三角洲不同果園土壤理化狀況及其對葡萄生長發(fā)育的影響

樊連梅　房經(jīng)貴　原永兵　劉更森

摘要：以葡萄品種“巨峰”為試材，研究黃河三角洲不同果園土壤鹽分、pH值和養(yǎng)分等狀況及其對葡萄生長發(fā)育的影響。結(jié)果表明，該地土壤含鹽量與電導(dǎo)率有顯著相關(guān)性。平地和臺田果園不同深度土層的土壤含鹽量和養(yǎng)分存在差異，表層土壤（0～20 cm）對鹽分具有積聚作用，并呈現(xiàn)季節(jié)性變化。與平地果園相比，臺田果園各層土壤容重相對較低，脫水后其最大值出現(xiàn)時(shí)間較遲，且增加幅度不同；土壤緊實(shí)度顯著低于平地果園，但在水平方向連續(xù)性不強(qiáng)；pH值和氮磷鉀等養(yǎng)分狀況優(yōu)于平地果園。在對葡萄樹體生長發(fā)育和果實(shí)品質(zhì)的影響方面，平地果園葡萄明顯表現(xiàn)生長勢偏弱，果實(shí)發(fā)育不良。

關(guān)鍵詞：黃河三角洲；果園；土壤；葡萄；生長發(fā)育

中圖分類號： S663.104文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號：1002-1302（2015）02-0142-05

收稿日期：2014-11-11

基金項(xiàng)目：山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)體系水果創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)基金（編號：SDAIT-03-022-10）；青島農(nóng)業(yè)大學(xué)校級課題（編號：6610806）；青島農(nóng)業(yè)大學(xué)新上專業(yè)建設(shè)項(xiàng)目（編號：7131012）；青島農(nóng)業(yè)大學(xué)高層次人才科研基金（編號：630929）。

作者簡介：樊連梅（1971—），女，黑龍江齊齊哈爾人，博士，副教授，主要從事土壤修復(fù)和果樹分子生物學(xué)研究。Tel：（0532）88030513；E-mail：lianmeifan@163.com。

通信作者：劉更森，博士，副教授，主要從事果樹栽培生理研究。Tel：（0532）88030912；E-mail：gsliu@qau.edu.cn。黃河三角洲沖積平原地處渤海灣畔，是中國最年輕的大陸淤積地，地理坐標(biāo)為118°07′～119°10′E、37°20′～38°12′N。該區(qū)氣候?qū)贉貛О霛駶櫦撅L(fēng)氣候，四季分明，光照充足，雨熱同季，風(fēng)能資源豐富，但年降水分配不均，且蒸發(fā)量大。又因成陸時(shí)間短，地下潛水位高，礦化度大，蒸發(fā)強(qiáng)烈，土壤鹽分含量較高，黃河三角洲不僅原生鹽堿，而且也易次生鹽漬化[1]。全區(qū)除有23萬 hm2的重鹽堿地外，每年還有20～23 km2的新淤地形成。新淤地土壤含鹽量較輕，適合農(nóng)業(yè)利用，但土地非常脆弱，通常用于糧食生產(chǎn)15年后因土壤返鹽而撂荒[2]。因此，在該區(qū)開展果樹生產(chǎn)試驗(yàn)性研究對于改善鹽堿地種植結(jié)構(gòu)和土地充分利用具有特殊意義。近年，在當(dāng)?shù)卣吧限r(nóng)下漁”政策的引導(dǎo)下，部分農(nóng)戶自發(fā)成立了葡萄專業(yè)合作社，葡萄生產(chǎn)發(fā)展呈現(xiàn)良好勢頭。與棉花生產(chǎn)相比，葡萄栽培經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)勢明顯，但鹽堿地葡萄優(yōu)質(zhì)栽培仍然面臨許多亟待解決的問題。本研究對黃河三角洲鹽堿地臺田與平地2種果園土壤鹽分、養(yǎng)分狀況進(jìn)行分析，以期發(fā)現(xiàn)該立地條件下葡萄生長發(fā)育狀況的差異及其原因，為今后鹽堿地果園土壤改良及葡萄優(yōu)質(zhì)栽培技術(shù)集成提供理論和技術(shù)支持。

1材料與方法

1.1材料與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2011年3月選定山東省東營市東利津縣汀羅鎮(zhèn)毛坨村為試驗(yàn)點(diǎn)，分別以臺田和平地果園種植的3年生“巨峰”葡萄為材料，單臂籬架種植，株行距0.8 m×1.7 m，以單株為小區(qū)，3次重復(fù)；臺田和平地果園日常土肥水等管理措施相同。

以平地果園為基點(diǎn)，隨機(jī)選取3個(gè)采樣位點(diǎn)，建立60 cm深的土壤剖面；在每個(gè)剖面垂直隨機(jī)選取10個(gè)樣本點(diǎn)采樣，分別測定其含鹽量和電導(dǎo)率，建立含鹽量與電導(dǎo)率相關(guān)方程。從3月至10月，每月10日在距離葡萄主干30 cm處采集0～20、20～40、40～60 cm土樣，用于土壤含鹽量和理化性狀研究。不同園地土壤于萌芽前（3月20日）測定土壤容重，隨即灌1次透水，48 h后待重力水排干再測1次土壤容重；灌水后第5天至第15天每隔24 h測定1次，監(jiān)測土壤容重極大值出現(xiàn)的時(shí)間；待土壤反復(fù)吸濕脫濕后（7月15日）測定最后1次。將測定結(jié)果與萌芽前進(jìn)行比較，從而明確土壤容重的變化情況。萌芽前在平地和臺田果園各選取50 m×50 m的試驗(yàn)區(qū)，按方格法布點(diǎn)，每隔10 m建立剖面，測定各點(diǎn)0～20、20～40、40～60 cm土壤緊實(shí)度，3次重復(fù)，測得數(shù)據(jù)用Surfer 10.0軟件處理。葡萄枝葉性狀指標(biāo)和光合參數(shù)于生長季（6月25日）測定；果實(shí)生理指標(biāo)于成熟期（8月30日）測定。

1.2研究方法

1.2.1主要儀器設(shè)備搖床、DDS-11A型電導(dǎo)率儀、PHs-10A型數(shù)顯酸度離子計(jì)、火焰分光光度計(jì)、LI-6400光合儀、SPAD502型葉綠素儀、阿貝折射儀、游標(biāo)卡尺、GY-4型果實(shí)硬度計(jì)、島津分光光度計(jì)和電子天平等。

1.2.2土樣處理及理化性狀指標(biāo)測定土樣經(jīng)晾干、磨碎，過100目篩，分別將各層土樣等量混勻。準(zhǔn)確稱取10 g的土壤于離心管中，加入50 mL無CO2的去離子水（1 ∶5土水比），振蕩3 min，然后4 500～5 000 r/min離心10 min，將上清液倒入燒杯中，立即測量其電導(dǎo)率、pH值和可溶性鹽含量等。電導(dǎo)率用DDS-11A型電導(dǎo)率儀測定[3]；pH值用PHs-10A型數(shù)顯酸度離子計(jì)測定；土壤總可溶性鹽含量用殘?jiān)娓煞ê碗妼?dǎo)率法測定；有機(jī)質(zhì)用K2Cr2O7-H2SO4消煮、FeSO4容量法測定；全氮用凱氏蒸餾法測定；全磷用H2SO4-HClO4消煮、鉬藍(lán)比色法測定；有效氮用堿解擴(kuò)散法測定；有效磷用Olsen法測定（恒溫水浴振蕩浸提）；有效鉀用中性NH4AC浸提、火焰光度法測定[4]；土壤容重于萌芽前（3月20日）灌水后48 h和7月15日用環(huán)刀法測定；土壤緊實(shí)度采用6100型指針式土壤緊實(shí)度儀，在試驗(yàn)區(qū)內(nèi)直接測定讀數(shù)并記錄[5]。

1.2.3葡萄生理指標(biāo)的測定葡萄果實(shí)可溶性總糖和可滴定酸含量測定參照《植物生理實(shí)驗(yàn)技術(shù)》的方法[6]；可溶性固形物含量采用阿貝折光儀測定；果實(shí)硬度用硬度計(jì)測定；果皮花青苷含量采用馬志本等的方法[7]；果實(shí)的維生素C含量采用鉬藍(lán)比色法測定[8]；葉面積的測定參照李建華等的方法[9]；葉綠素、凈光合產(chǎn)率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和胞間CO2濃度參照管雪強(qiáng)等的方法[10-12]；結(jié)果枝基部粗度用游標(biāo)卡尺測量，發(fā)育枝生長量用鋼卷尺測量。endprint

1.3數(shù)據(jù)分析

測得的數(shù)據(jù)用Microsoft Excel 2013進(jìn)行處理，用SPSS 13.0進(jìn)行顯著性和相關(guān)性分析。

2結(jié)果與分析

2.1土壤含鹽量與電導(dǎo)率

測定土壤溶液電導(dǎo)率可以反映在一定水分條件下土壤鹽分的實(shí)際狀況，具有簡便、快捷、可比性強(qiáng)等特點(diǎn)[13-14]。本研究以平地果園為基點(diǎn)，在3個(gè)采樣位點(diǎn)建立土壤剖面，然后按照垂直方向隨機(jī)選取10個(gè)樣本點(diǎn)進(jìn)行采樣，分別測定其電導(dǎo)率和含鹽量（表1）。在60 cm土層范圍內(nèi)，土壤含鹽量在132～3.67 g/kg 之間，電導(dǎo)率范圍在0.34～1.05 mS/cm之間變動。

為進(jìn)一步研究土壤含鹽量與電導(dǎo)率的關(guān)系，并建立測定果園土壤含鹽量的數(shù)學(xué)模型，采用殘?jiān)娓煞y定土壤可溶性鹽含量與浸提液電導(dǎo)率進(jìn)行回歸分析，確定兩者的直線回歸關(guān)系。以果園土壤溶液電導(dǎo)率（x）為自變量，土壤含鹽量（y）為因變量，建立直線相關(guān)方程：y=3.470 8x+0.146 7（n=30，r=0.998）。結(jié)果表明，土壤含鹽量與土壤溶液電導(dǎo)率呈極顯著相關(guān)（P<0.01）。因此，試驗(yàn)區(qū)果園土壤含鹽量可用電導(dǎo)率法，根據(jù)上述相關(guān)方程測得（圖1）。

2.2不同果園表層土壤含鹽量的變化

表層土壤含鹽量的季節(jié)性變化反映土壤鹽分的運(yùn)動規(guī)律。試驗(yàn)測定結(jié)果表明，不同果園表層土壤鹽分呈現(xiàn)有規(guī)律的季節(jié)性波動（圖2）。春季葡萄萌芽前進(jìn)行灌溉活動，由于淡水洗鹽效應(yīng)，平地與臺田2種果園表層土壤鹽分含量呈下降趨勢。之后由于降雨與土壤蒸發(fā)的綜合作用，表層土壤鹽分含量表現(xiàn)為先緩慢上升，而后下降，再上升的趨勢。有所不同的是，生長季節(jié)平地果園表層土壤含鹽量在測定時(shí)間點(diǎn)均高于臺田。4—6月份由于降雨較少，土壤蒸發(fā)作用較強(qiáng)，鹽分沿土壤毛管系統(tǒng)隨水分向上運(yùn)動，并重新積聚在土壤表層。6月10日和7月10日，這2種果園表層土壤鹽分達(dá)到最高值，說明臺田有減緩鹽分上升的效應(yīng)。此后隨著雨季到來，表層土壤鹽分隨重力水逐漸下滲，秋季又隨著干旱季節(jié)的到來不斷上移。這一現(xiàn)象表明，果園土壤鹽分的運(yùn)動與土壤水分運(yùn)動關(guān)系密切，也從另一側(cè)面說明采用必要的農(nóng)業(yè)技術(shù)措施，如滴灌、土壤覆蓋以及起壟栽培等技術(shù)可抑制或延緩?fù)寥利}分的上升，從而為葡萄根系生長發(fā)育創(chuàng)造低鹽環(huán)境。

2.3不同果園土壤鹽分、pH值與養(yǎng)分狀況

對平地和臺田果園不同深度土層的土壤鹽分、pH值、有機(jī)質(zhì)和氮、磷、鉀進(jìn)行測定分析，結(jié)果表明，平地和臺田果園的土壤之間，以及同一果園不同深度的土層之間，上述指標(biāo)具有一定差異，并在垂直方向呈明顯的變化（圖3）。由于平地果園土壤基本保持未擾動土壤切面結(jié)構(gòu)，在0～20、20～40、40～60 cm 土層中含鹽量分別是3.32、2.46、1.63 g/kg，呈現(xiàn)遞減趨勢，說明表層土壤對鹽分的積聚作用較強(qiáng)。pH值、有機(jī)質(zhì)、堿解氮和速效鉀在不同土層間也有相似分布規(guī)律。如平地果園0～20 cm土壤pH值高達(dá)8.32，其下2層土壤pH值分別為8.22和8.07，說明葡萄根系主要分布層均處于pH值8.0以上的堿性環(huán)境。進(jìn)一步相關(guān)分析表明，無論平地或是臺田果園，土壤含鹽量與pH值具有顯著相關(guān)性（r=0739，P<0.05）。數(shù)據(jù)顯示，平地果園土壤有機(jī)質(zhì)含量也極度匱乏，含量最多的上層土壤只有9.26 g/kg，不到1%；鉀的含量明顯高出堿解氮和有效磷，但土壤肥力的整體水平普遍偏低。臺田果園由上至下各層土壤含鹽量分別是2.26、199、1.46 g/kg，雖然含鹽量也呈梯度下降，由于經(jīng)過多年淡水處理，差別不大；在根系分布范圍內(nèi)，土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀平均值明顯高于平地果園，各指標(biāo)的平均含量分別比平地高4.53 g/kg和22.93、8.49、40.31 mg/kg，增加幅度分別為57.25%、49.19%、71.43%、52.31%?？梢姡_田果園土壤的鹽分與養(yǎng)分狀況明顯好于平地。

2.4不同果園土壤容重變化

土壤容重是土壤緊實(shí)度的敏感性指標(biāo)，也是表征土壤質(zhì)量的重要參數(shù)[15-16]。土壤容重不同，其有效水分、導(dǎo)熱率和氣體比例等物理性狀也不一樣，因此對葡萄生長發(fā)育將產(chǎn)生不同的影響。測定結(jié)果表明，平地與臺田土壤容重的共同特征是深層土壤容重比上層高，但在灌水48 h后和反復(fù)脫濕后（7月15日）的增加值，以及灌水后土壤容重極大值及其出現(xiàn)的時(shí)間有所不同（表2）。2種類型果園土壤在葡萄萌芽前，容重處于較低水平；灌水后48 h土壤容重明顯增加，平地與臺田不同土層土壤容重增加量的平均值分別為0.10、0.13、0.14 g/cm3和0.08、0.11、0.15 g/cm3。灌水停止后，隨著表層土壤開始脫水，土壤容重逐漸增至某一極大值，平地果園各層土壤極大值出現(xiàn)在灌水后的7 d，臺田則在10～11 d出現(xiàn)，說明臺田能較長時(shí)間維持粒間孔隙，保持土壤氣體通暢。繼續(xù)脫水使得土壤容重由最大值緩慢減小，最后土壤容重處于某個(gè)相對穩(wěn)定值。土壤容重不僅與成土母質(zhì)有關(guān)，而且受有機(jī)質(zhì)含量的影響。臺田果園土壤容重普遍低于平地，這可能與有機(jī)質(zhì)含量較高有一定關(guān)系。

2.5不同果園土壤緊實(shí)度狀況及其空間分布特征

緊實(shí)度是重要的土壤物理狀態(tài)指標(biāo)，影響根系穿透阻力的大小，是土壤水分和養(yǎng)分高效利用的重要限制因子[17]。土壤緊實(shí)度大小除受本身屬性制約之外，還受土壤耕作、肥水管理以及環(huán)境因素共同作用的影響。黃河三角洲2種類型果園的土壤都有板結(jié)現(xiàn)象發(fā)生，但是2種土壤緊實(shí)度明顯不同。如表3所示，平地與臺田果園各層土壤緊實(shí)度平均值分別為246.99、764.88、1 199.81 kPa和2 01.39、646.17、1 034.60 kPa，隨著土層的加深，兩者都呈顯著性遞增（P<005）；結(jié)果表明，臺田果園各層土壤緊實(shí)度均小于平地，但0～20 cm土層土壤緊實(shí)度差異不顯著。上述情況說明，2種類型果園土壤在顆粒組成、孔隙度和建園質(zhì)量等方面存在著本質(zhì)的區(qū)別。endprint

果園土壤緊實(shí)度在相同深度，即水平方向上呈不均勻分布，表現(xiàn)明顯的空間變異特征，而且都有一定的點(diǎn)發(fā)性。但總體而言，臺田土壤緊實(shí)度低于平地，相鄰地塊之間連續(xù)性不強(qiáng)，反映出臺田果園人為活動頻繁，擾動程度不同。上述情況對葡萄栽培具有積極意義，但在土壤管理上仍然需全園深翻，加強(qiáng)有機(jī)肥的利用。因?yàn)?，土壤耕作方式和水平，以及施肥是否均勻都會給土壤緊實(shí)度帶來較大的影響。

2.6不同果園土壤對葡萄枝葉生長及光合參數(shù)的影響

葡萄枝葉生長發(fā)育及其光合參數(shù)的數(shù)據(jù)表明，平地種植的葡萄結(jié)果枝粗度小于臺田結(jié)果枝，發(fā)育枝生長量則長于臺田葡萄，葉面積、葉綠素和凈光合產(chǎn)率等光合參數(shù)不同程度低于臺田（表4）。平地果園葡萄除發(fā)育枝外，其他指標(biāo)如葉面積和葉綠素等數(shù)據(jù)相對較小。此種差異可能由于平地果園土壤立地條件差、通氣不良以及鹽堿脅迫等逆境因素綜合作用的結(jié)果。本研究所在地的土壤是典型的潮質(zhì)壤土，土壤顆粒細(xì)小、質(zhì)密、孔隙度小。另外，平地果園土壤有機(jī)質(zhì)含量較少，土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成不好，通透性差。上述情況不僅影響土壤微生物的種類、分布和活動，也影響根系呼吸生理與發(fā)育進(jìn)程，這是葡萄地上部枝葉生長不良的主要原因之一。凈光合產(chǎn)率與環(huán)境溫度、光照強(qiáng)度、光飽和點(diǎn)和CO2補(bǔ)償點(diǎn)有關(guān)，對于同一試驗(yàn)點(diǎn)相同的葡萄品種而言，平地與臺田果園葡萄的凈光合產(chǎn)率差異主要來自枝葉生長狀況的不同。平地果園葡萄葉片葉綠素含量、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和胞間CO2濃度都低于臺田正說明了這一點(diǎn)。從栽培學(xué)角度來看，這些差異顯然與2種類型果園土壤質(zhì)地、含鹽量、pH值和有機(jī)質(zhì)等營養(yǎng)狀況相聯(lián)系，即由根系土壤環(huán)境不同所致。前人研究發(fā)現(xiàn)植物耐鹽性的強(qiáng)弱與植物根區(qū)水分和養(yǎng)分的供應(yīng)、離子的平衡以及葉綠體功能的發(fā)揮關(guān)系密切[18]。可見，鹽堿地葡萄栽培采取培肥地力和科學(xué)灌水，對改善葡萄根系養(yǎng)分與水分狀況，緩解鹽分脅迫具有重要意義。

2.7不同果園土壤對葡萄果實(shí)性狀的影響

由表5可知，在果實(shí)成熟期，平地與臺田果園的葡萄單果粒質(zhì)量分別是8.36、9.14 g，兩者存在極顯著差異；臺田果實(shí)品質(zhì)性狀，如可溶性固形物、總糖、可滴定酸、維生素C和果皮花青苷含量優(yōu)于平地。

3討論

黃河三角洲處于河流、海洋、陸地等多種動力系統(tǒng)共同的作用帶上，是多種物質(zhì)和能量體系交匯的界面，其生態(tài)系統(tǒng)具有易變性、不穩(wěn)定性和脆弱性[19]。土壤鹽分與養(yǎng)分等生態(tài)因素復(fù)雜多變，極易發(fā)生次生鹽漬化。不但如此，不同類型果園土壤理化狀況也呈現(xiàn)一定的差異，并對葡萄生長發(fā)育產(chǎn)生較大的影響。

研究發(fā)現(xiàn)，黃河三角洲平地和臺田果園土壤含鹽量與電導(dǎo)率具有顯著的相關(guān)性；表層土壤的含鹽量明顯高于底層，并呈現(xiàn)季節(jié)性的波動；鹽分隨土壤水分蒸發(fā)向地表運(yùn)動，又隨著淡水灌溉和降雨而消長?？梢姡缬行У乜刂仆寥浪窒虻乇碚舭l(fā)，即可減輕葡萄根系的鹽離子脅迫。有機(jī)質(zhì)含量的匱乏和鹽分的積聚會導(dǎo)致土壤導(dǎo)水率下降[20-21]，土壤鹽分和土壤膠體之間相互作用致使土壤結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，造成雨季排水不暢，嚴(yán)重影響葡萄根系呼吸生理，甚至使其窒息死亡。此外，土壤含鹽量較高可能直接影響脲酶的活性。脲酶能催化尿素水解成氨，其活性可表征土壤中有機(jī)態(tài)氮的轉(zhuǎn)化狀況[22]。由此可見，鹽堿地葡萄的生長發(fā)育受土壤通氣、地下水位和可給態(tài)養(yǎng)分狀況的影響。

黃河三角洲土壤含鹽量與pH值具有顯著相關(guān)性，與前人的研究結(jié)果[23]較為一致，平地和臺田果園土壤含鹽量均與pH值高低存在耦合現(xiàn)象。雖然葡萄耐鹽堿能力較強(qiáng)，但長期處在較高pH值和高鹽的土壤環(huán)境中常表現(xiàn)生長發(fā)育不良。因?yàn)楦遬H值條件下，土壤許多礦質(zhì)營養(yǎng)如錳、鋅和鐵等元素易被固定或淋溶，土壤養(yǎng)分有效性降低，交換性陽離子的吸收和利用受到影響；土壤鹽分過高容易引發(fā)生理干旱，導(dǎo)致葡萄根系生長發(fā)育不良，木栓化程度加快，從而使根系對養(yǎng)分和水分的吸收和運(yùn)輸能力下降，甚至地上部出現(xiàn)明顯的缺素癥、漿果大小粒和葉片早衰等現(xiàn)象。另外，平地與臺田果園的不同土層除氮、磷、鉀含量不同外，土壤容重和緊實(shí)度狀況也有差異。土壤緊實(shí)度越高，容重就越大，通氣狀況不良，也會使葡萄根系延伸生長阻力加大；由于土壤緊實(shí)度高，大孔隙減少，水分滲透率明顯下降，從而降低了鹽堿地果園土壤鹽分的淋溶效果，隨著土壤蒸發(fā)作用，土壤鹽分沿毛管系統(tǒng)不斷上升。因此，葡萄根系生長發(fā)育除受物理阻力和生理干旱的影響外，還面臨嚴(yán)重的鹽分脅迫。平地果園葡萄生長發(fā)育狀況，如發(fā)育枝生長細(xì)弱、葉片偏小、凈光合產(chǎn)率和光合參數(shù)低、單果粒小、可溶性固形物含量低和著色不良等現(xiàn)象充分證實(shí)了這一點(diǎn)。

綜上所述，黃河三角洲平地和臺田果園土壤理化特性及其養(yǎng)分狀況的不同是當(dāng)?shù)仄咸焉L發(fā)育狀況呈現(xiàn)差異的主要原因。那么，采用相應(yīng)的農(nóng)業(yè)技術(shù)措施，如臺田種植、淡水洗鹽、土壤深翻和果園覆蓋等進(jìn)行果園土壤改良，不僅能減輕葡萄根系的鹽分脅迫，而且還能改善根域土壤的理化狀況，進(jìn)而促進(jìn)鹽堿地葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)的提高。

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