栗樹土壤采樣方法及元素含量對板栗產(chǎn)量的影響

贠智超，劉淑萍，郭愛紅，左劉鵬

(1.華北理工大學 化學工程學院，河北 唐山 063009；2.冀東石油公司，河北 唐山 063009)

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栗樹土壤采樣方法及元素含量對板栗產(chǎn)量的影響

贠智超1，劉淑萍1，郭愛紅1，左劉鵬2

(1.華北理工大學 化學工程學院，河北 唐山 063009；2.冀東石油公司，河北 唐山 063009)

栗樹；土壤；采集；元素含量

針對山地栗樹下土壤的特殊環(huán)境，參考梅花采樣法,提出適應(yīng)燕山山脈地區(qū)土壤的六點采樣方法，研究了板栗產(chǎn)量與栗樹下土壤各元素含量的關(guān)系。結(jié)果表明，該研究所采用的六點采樣方法適應(yīng)于山地栗樹土壤環(huán)境；當土壤有效鈣含量平均值在3.6 g/kg左右時，對板栗產(chǎn)量影響不明顯；當有效硼含量在1.0～2.3 mg/kg，硝態(tài)氮含量在20.0～43.0 mg/kg，有效磷含量在40.0～140.0 mg/kg，有效鐵含量在30.0～60.0 mg/kg，有效錳含量在40.0～66.0 mg/kg范圍內(nèi)時，板栗產(chǎn)量較高。

樣品的采集要求嚴格，應(yīng)具有代表性[1]。目前，針對栗樹土壤采樣的文獻不多，相關(guān)文獻取樣方法也很簡單，或存在一些問題。例如，在樹冠下周圍0～20 cm隨機取樣[2]，在樹冠下20～30 cm厚度取土樣[3]，在板栗樹冠滴水線附近0～40 cm深土壤，取25個點作為混合樣本[4]，這些取樣方法均把取樣點只設(shè)置在了樹冠邊緣垂直對應(yīng)的土壤，代表性差。又或者，按洼地、草地、灌木叢分類，按S形取樣，但并未對取樣點個數(shù)，以及分布情況進行介紹[5]，并且，樣點應(yīng)以一棵樹樹冠下土壤為一個單元設(shè)置采樣點。事實上，取樣過程只需針對具體采樣地點情況，設(shè)置采樣形式，對于地勢變化不大的情況，梅花形取樣較常用，當?shù)貏葑兓腿臃秶驾^大時則按S形取樣，之后按高產(chǎn)和低產(chǎn)2種栗樹類型分開研究即可。在研究了遷西縣東溝峪村的實地情況后，遵循樣品代表性原則，提出代表燕山山脈一帶栗樹土壤樣品的采集、制備方法。

1 采樣方法

1.1 采集深度以及范圍

栗樹為落葉喬木，樹根范圍一般與樹冠范圍大致相同，栗樹吸收的營養(yǎng)范圍也在此范圍，因而，取樣點不宜超過樹冠范圍。當?shù)厣缴隙鄮r石，母質(zhì)類型主要為片麻巖，因山地土層薄，只需挖到母巖風化層即可。并且，栗農(nóng)早春施肥深度大致為30～40 cm[4]，因而主要營養(yǎng)元素也在這個深度。綜合考慮，深度以50 cm為宜。

1.2 樣品采集點分布

采樣點分布合理，則可以代表采樣對象的特點，減少因采樣點的特殊性而帶來的誤差。同時，采樣點的多少還要和采樣對象特點相結(jié)合，土壤的肥力以及采樣單元大小都影響采樣點的數(shù)目。根據(jù)采樣點數(shù)目估計方法，在一定置信水平和相對誤差要求下，所要取樣的數(shù)量與土壤養(yǎng)分的變化程度有關(guān)，變化越小，則在滿足精度要求下，需要的采樣點數(shù)量越少[6]。采樣方式主要有兩種，包括梅花形取樣和S形取樣，S形取樣樣點較多，一般為5～10 個，能有效克服采樣點施肥等特殊原因帶來的誤差。而梅花取樣多用于地勢平坦或變化較小，并且采樣范圍不大的情況。燕山山脈栗樹雖種植在山上，但多數(shù)栗樹所生長的地點都已被人為開墾成平臺，如梯田一樣，地勢變化不大，并且采樣栗樹為成年栗樹，樹冠范圍半徑約為3～4 m，采樣點范圍不大，因而應(yīng)參考梅花形取樣。

1.3 樣品采集過程

本次共采集6棵栗樹下土壤，分別編號1～6，前3顆為高產(chǎn)樹，后3顆產(chǎn)量較低。首先，記錄采樣栗樹生長情況，如栗樹所處坡向、直徑、樹齡、品種及產(chǎn)量情況等。然后，在樹冠中心處對應(yīng)土壤取1個點，再以此點為中心劃等分交叉線，與樹冠邊緣線交點取另外4個點。采集土壤時，每個采樣點挖成50 cm×50 cm，深50 cm的正方體。挖掘過程要小心，避免土壤坍塌。將土坑分為3層，10～20 cm、20～30 cm、30～40 cm，取土過程按照由下層到上層的順序完成，以免落土影響土樣數(shù)據(jù)準確性。之后用木鏟在每層中央部分取土(若遇到碎石配合小鐵鏟，盡量少用鐵鏟)，每層的四壁都要取土，以減小局部特殊性給土樣帶來的誤差。每層取得的土樣應(yīng)不少于1 kg，將采集的土樣裝入土樣袋或塑料袋，并用標簽貼好，袋內(nèi)、外壁各貼一張標簽，標明栗樹編號、層數(shù)、采樣地點和時間、采樣人等信息。取樣完成后用磁鐵處理與鐵器接觸過的土樣，避免因磕碰引入的金屬鐵。

2 樣品的制備

2.1 陰涼風干

將采集的土壤樣品放在陰涼、通風、干燥的地方，拆開土樣袋或塑料袋，將土樣盡可能薄地攤開，以加快風干速度。揀出摻入的雜草、根莖以及土壤中的蟲類，同時注意避免保存地點蟲類、動物對土壤樣品的破壞，嚴禁其他類化學品如酸類、堿類等的污染。風干過程要及時翻動，避免土壤板結(jié)成塊，以減少破碎難度。如有板結(jié)情況及時帶上塑料手套捏碎或木槌砸碎，注意避免飛濺到其他樣品，影響測定結(jié)果。

2.2 破碎過篩

將同一棵樹下的風干好的樣品進行同層間混勻，為使采集的樣品更具有代表性，減少實驗誤差，每棵樹下的樣品歸類分為3類，上層、中層和下層，共得3個樣袋，注意做好標簽。

在破碎處理前檢查是否還有大的土塊、石塊，及時進行合適粒度的處理。之后用GJ型密封式制樣粉碎機破碎，注意破碎前要用預(yù)處理的土樣沖洗粉碎機的磨盤和磨，并用干凈的毛刷清理干凈，反復(fù)沖洗3～5次。每更換一個樣品都要沖洗，避免樣品間相互影響。破碎后的樣品要通過100目篩，未通過的土樣返回粉碎機中再磨細，直到土樣全部通過100目篩為止。

2.3 縮分保存

取干凈塑料布平鋪，用環(huán)錐法混合均勻土樣，四分法縮分破碎好的樣品，縮分到所需重量，一般取300～500 g為宜。將縮分好的土樣放入磨口廣口瓶保存，貼好標簽，注明栗樹編號、層數(shù)、采樣地點和時間、采樣制樣人。同時，注意樣品要放到陰涼干燥的地點，避免暴曬改變土壤性質(zhì)。

3 結(jié)果與分析

3.1 土壤氮元素測定結(jié)果與分析

本次土壤測定硝態(tài)氮，分析方法采用紫外分光光度法，數(shù)據(jù)結(jié)果如圖1所示。氮在板栗生長發(fā)育中的作用極其重要[7-10]，從圖1可以看出，1～3號栗樹硝態(tài)氮含量合適，促進板栗開花結(jié)果，增加了栗樹產(chǎn)量。4～6號栗樹硝態(tài)氮含量偏高，可能與當?shù)乩蹀r(nóng)經(jīng)常施肥有關(guān)，造成土壤氮元素含量偏高，引起樹木枝條徒增，有落花落果現(xiàn)象，引起板栗產(chǎn)量偏低，可見本次采樣制樣方法能夠突出土壤養(yǎng)分含量與板栗產(chǎn)量之間的影響關(guān)系。

圖1 氮元素測定結(jié)果

3.2 土壤磷元素測定結(jié)果與分析

磷在板栗的營養(yǎng)生長和生殖生長中起著生理生化的調(diào)控作用[11-12]。本次土壤樣品測定其中有效磷含量，采用氟化銨-鹽酸提取-鉬銻抗比色法，數(shù)據(jù)結(jié)果如圖2所示。據(jù)全國第2次土壤普查(暫行)技術(shù)規(guī)程養(yǎng)分分級標準，有效磷含量大于91.6 mg/kg為富磷土壤，45.8～91.6 mg/kg豐度為高，22.9～45.8 mg/kg豐度為中，11.5～22.9 mg/kg豐度為低，6.9～11.5 mg/kg豐度為缺，小于6.9 mg/kg豐度為極缺，對照本次測定結(jié)果，如圖2所示，發(fā)現(xiàn)1～3號栗樹無論上、中、下層土壤有效磷含量均為富磷土壤或高磷土壤，4～6號栗樹含磷量較低，造成其開花期晚，葉片小，產(chǎn)量低。也表明本次分析測定方法很好地表現(xiàn)了土壤中有效磷的豐缺度。

圖2 磷元素測定結(jié)果

3.3 土壤硼元素測定結(jié)果與分析

硼可以使花粉萌發(fā)快，有利于花粉可以快速進入子房受精及種子的形成，硼含量過低會造成板栗空苞嚴重[13-16]，本次土樣測定其中水溶性硼，采用姜黃素比色法，測定結(jié)果如圖3所示。分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，上層土中硼元素含量相較于中下層，按照全國第2次土壤普查(暫行)技術(shù)規(guī)程養(yǎng)分含量分級標準劃分，1～3號土壤為豐硼土壤或很豐硼土壤，且未超過土壤硼含量最優(yōu)值，花芽生長良好，空包率很低，板栗產(chǎn)量相對較高，4～6號土壤豐缺度屬于缺硼土壤或適中硼土壤，花果受精不良，或果實畸形，空苞率相對較高，造成4～6號產(chǎn)量較低，印證了本次采樣方法的可靠性。

圖3 硼元素測定結(jié)果

3.4 土壤鈣元素測定結(jié)果與分析

本次土樣采用EDTA間接絡(luò)合滴定法測定土壤鈣元素，數(shù)據(jù)結(jié)果如圖4所示。由于采樣地位于燕山山脈遷西縣境內(nèi)，該區(qū)域主要以片麻巖為主，碳酸鈣含量較高，鈣不是限制栗樹生長的主要原因，測定結(jié)果也比較平均，可見采樣、測定方法實用性很好。

圖4 鈣元素測定結(jié)果

3.5 土壤鐵元素測定結(jié)果與分析

鐵是葉綠素形成所不可缺少的，缺鐵條件下葉綠素形成受抑[17-19]，進而影響板栗樹光合作用。同時，栗樹適應(yīng)高鐵含量土壤，有記載表明遷西縣板栗品質(zhì)優(yōu)秀很大一部分原因在于該縣鐵礦豐富。

本實驗采用鄰啡啰啉比色法測定鐵元素，測定結(jié)果如圖5所示。參照全國第2次土壤普查(暫行)技術(shù)規(guī)程養(yǎng)分含量分級標準劃分，有效鐵含量大于20 mg/kg土壤豐度為很豐，11～20 mg/kg土壤豐度為豐，分析數(shù)據(jù)可知，1～3號栗樹下土壤有效鐵含量顯著高于4～6號栗樹下土壤有效鐵含量，有利于葉綠體的合成，光合作用效率高，對其他營養(yǎng)元素的吸收起到更好的促進作用，從而產(chǎn)量也高于4～6號栗樹，同時也證明了采樣方法的可行性。

圖5 鐵元素測定結(jié)果

3.6 土壤錳元素測定結(jié)果與分析

錳廣泛地參與植物體內(nèi)的催化作用、光合作用、氮素代謝以及一些氧化還原過程[19]，還參與樹體糖類積累和運轉(zhuǎn)，與葉綠素的形成、果實的發(fā)育關(guān)系密切。

該項目采用高碘酸鉀比色法測定錳元素，測定數(shù)據(jù)如圖6所示。分析可見1～3號各棵栗樹的有效錳總量均高于4～6號各棵栗樹的有效錳總量，高錳土壤對栗樹生長代謝有正向提高，因而產(chǎn)量也會有所提高，不難發(fā)現(xiàn)本次的采樣、制樣、測定方法的準確性也得到證明。

圖6 錳元素測定結(jié)果

4 結(jié)論

(1)六點采樣法對燕山山脈栗樹下土壤有良好適用性，測定值可以代表該地區(qū)土壤元素含量分布情況。

(2)土壤營養(yǎng)元素的高低與板栗產(chǎn)量存在正負相關(guān)性，土壤有效鈣含量平均值在3.6 g/kg左右，影響不明顯，有效硼含量在1.0～2.3 mg/kg，硝態(tài)氮含量在20.0～43.0 mg/kg，有效磷含量在40.0～140.0 mg/kg，有效鐵含量在30.0～60.0 mg/kg，有效錳含量在40.0～66.0 mg/kg范圍內(nèi)時，板栗產(chǎn)量較高。

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Sampling Method of Soil and Effect of Element Contents on Yield of Chestnut

YUN Zhi-chao1, LIU Shu-ping1, GUO Ai-hong1, ZUO Liu-peng2

(1. College of Chemical Engineering, North China University of Science and Technology,Tangshan Hebei 063009, China; 2. Jidong Petroleum Company, Tangshan Hebei 063009, China)

chestnut; soil; collection; element content

According to the special circumstances for mountain chestnut soil, based on the plum blossom sampling method, a method of soil collection and preparation method adapted to the Yanshan Mountains soil was proposed, and the relationship between chestnut output and the contents of various elements in the soil under chestnut trees were investigated. The results show that this method was suitable for the environment of chestnut mountain soil; When the average content of available calcium in the soil was about 3.6 g/kg, the effect was not obvious; The yield of chestnut was higher when the content of available boron was in the range of 1.0-2.3 mg/kg, the content of available nitrogen was 20.0-43.0 mg/kg, the effective phosphorus content was 40.0-140.0 mg/kg, the effective iron content was 30.0-60.0 mg/kg, the available manganese content was 40.0-66.0 mg/kg.

S159-3；S151.9+5

A