不同基肥配比對南方棗園土壤理化性質的影響

冉 舵，何 瀟，張偉健，譚曉風，張 琳

（中南林業(yè)科技大學a.經(jīng)濟林培育與保護教育部重點實驗室；b.經(jīng)濟林培育與利用湖南省協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南長沙 410004）

棗為鼠李科Rhamnaceae 棗屬ZizyphusMill.植物，是我國特有的果樹資源和獨具特色的優(yōu)勢果樹樹種[1]。我國不僅是棗的原產(chǎn)地，也是全世界的棗的主要生產(chǎn)地。鮮棗有“百果之王”的美稱，它不僅含有多種糖類、蛋白質、有機酸及礦質元素[2]，還富含人體所需的18 種氨基酸和多種維生素（尤其是維生素C 和維生素P），故又有“天然維生素丸”之稱[3]。

南方鮮食棗在我國眾多木本糧食樹種中占有非常重要的地位。近些年來，鮮食棗產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，尤其是南方江淮河流沖擊地區(qū)、丘陵地區(qū)及云貴川地區(qū)，已經(jīng)建立了較大規(guī)模的鮮食棗商品產(chǎn)區(qū)[4]?，F(xiàn)代棗產(chǎn)業(yè)主要的增產(chǎn)模式仍是以高投入化肥為施肥方式的生產(chǎn)模式。一些長期輪作的生產(chǎn)經(jīng)驗與施肥試驗結果均表明，在大部分溫帶和亞熱帶濕潤地區(qū)，長期持續(xù)地施用化肥不僅可以保證作物的持續(xù)高產(chǎn)和高品質，而且不會引起土壤肥力的降低[5]。就作物品質而言，肥料運籌和地力條件等能顯著地影響棗的果實品質[6-7]。但是，也有學者研究發(fā)現(xiàn)，在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中，連年施用化肥會導致土壤肥力下降、土壤結構被破壞，進而導致土地生產(chǎn)力下降[8]。另外，果園管理粗放和盲目施肥也會導致土壤養(yǎng)分平衡失調及果實品質降低一系列問題的產(chǎn)生[9-10]。因此，如何改善和維持綠色棗果生產(chǎn)所需土壤環(huán)境，提高棗果營養(yǎng)品質，已成為南方鮮食棗生產(chǎn)所急需解決的問題。

湖南省衡陽盆地地處湖南省中部偏東南，其紫色土面積高達（1.625×107）hm2，是中國南方生態(tài)環(huán)境最為脆弱的地區(qū)之一[11]。該地區(qū)經(jīng)長期風化與流水侵蝕，水土流失極其嚴重，基巖裸露，有的區(qū)域甚至沒有土壤發(fā)育層，植被恢復十分困難，生態(tài)環(huán)境十分惡劣[12-13]?！星锼执鄺棥菑暮鲜『怅柺衅顤|縣當?shù)卦耘嗥贩N‘糖棗’芽變中選育出來的南方鮮食棗品種，該品種對南方紫色土、鈣質土等貧瘠土壤具有較強的適應性，適宜于我國長江以南丘陵地區(qū)或山地栽培。但該品種在栽培時需要選擇土層深厚的園地，而且對肥水的要求高，因此，為了達到豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)高品質的鮮食棗果生產(chǎn)目標，提高土壤養(yǎng)分便成了目前迫切需要解決的問題之一。

在我國關于棗樹施肥的研究報道中，以N、P、K 配施，以氨基酸和微量元素肥噴施的追肥研究報道居多，而有關棗樹施用基肥的研究報道卻較少，有關生物有機基肥對南方鮮食棗生長結實影響的研究鮮見報道。為給當?shù)仵r食棗生產(chǎn)提供科學依據(jù)和技術支撐，針對衡陽盆地紫色土地區(qū)土壤土層薄、養(yǎng)分低的特點，避開化學肥料的使用，對盛果期‘中秋酥脆棗’棗樹施用了不同配方的生物有機基肥，研究其對南方棗園土壤物理性質和養(yǎng)分的影響情況，以期通過施肥試驗得到能夠有效改良土壤理化性質，強健樹勢，平衡樹體營養(yǎng)，增加果實產(chǎn)量，提高果實品質，增強果樹抗逆性，減少病蟲害、生理性落果和裂果的最佳施肥配方。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地為湖南省衡陽市雁峰區(qū)岳屏鎮(zhèn)斯林村富強果業(yè)專業(yè)合作社的棗園（26°47′28.56″ N、112°34′6.32″ E）。該地區(qū)以丘陵山地為主，地勢較為平緩，土壤為發(fā)育于紫色頁巖母質的紫色土，pH 值為 6.32，有機質含量低（≤0.4%），堿解氮含量偏低（≤30 mg·kg-1），速效磷含量偏低（≤5 mg·kg-1），有效鉀含量屬于中等水平范圍；雨量充足，年均降水量1 337 mm；陽光充足，年日照時數(shù)1 640 h，常年平均氣溫18 ℃，最冷月1月的平均氣溫5.8 ℃，極端最低氣溫-2.8 ℃，最熱月7月的平均氣溫29.6 ℃，極端最高氣溫42.3 ℃，屬于亞熱帶季風濕潤性氣候。

1.2 試驗材料

供試苗木為衡陽富強果業(yè)‘中秋酥脆棗’6年生盛果期嫁接苗。供試肥料共有3 種，分別為海藻素有機肥、溫氏潤田農(nóng)家綠生物有機肥和菜粕生物有機肥。海藻素有機肥來自于武漢日清生物科技有限公司，其主要成分及其含量分別為：（N ＋P2O5＋K2O）≥6%，有機質含量≥45%，氨基酸≥5%，腐殖酸≥15%。溫氏潤田農(nóng)家綠生物有機肥自于新興縣潤田肥業(yè)有限公司，其主要成分及其含量分別為：有機質含量≥25%，有效活菌數(shù)≥0.2 億個·g-1。菜粕生物有機肥來自于瀏陽市長青果園，為自制有機堆肥，其有機質含量≥55%。

1.3 試驗設計

于2015年挑選長勢一致、產(chǎn)量相當?shù)?年生健康棗樹共60 株進行施肥試驗。試驗共設9 個處理（A～I）及對照組（CK），3 次重復，隨機區(qū)組排列。根據(jù)山地中不同區(qū)域的土壤物理化學性質的差異設置3 個區(qū)組（Ⅰ～Ⅲ），區(qū)組間設5 行保護樹，每個區(qū)組又各設10 個小區(qū)，每個小區(qū)2 株。根據(jù)測得的試驗地土壤養(yǎng)分含量設置3 種生物有機肥，每種有機肥設置4 個施肥水平，試驗方案如表1所示。

表1 L9（34）正交施肥試驗方案Table 1 L9(34) orthogonal design scheme for fertilization tests

于2015年冬季（11月下旬）清園后施基肥。按照預定方案分別施入海藻素有機肥、農(nóng)家綠有機肥和菜粕有機肥，施入方法均為穴施法，穴的規(guī)格為：40 cm×40 cm×30 cm。于2016年4月中上旬萌芽前1 周施催芽肥，即分別噴施氨基酸葉面肥和微量元素肥；分別于5月上旬的初花期、5月中下旬的盛花期施追肥，即每株施入50%的澄清沼液2 kg，葉面分別噴施0.1%～0.2%的硼砂、0.3%的尿素和0.2 %的磷酸二氫鉀；分別于6月初的開甲時、6月中下旬的穩(wěn)果壯果期施入過磷酸鈣0.5 kg·株-1，并噴施氨基酸葉面肥和微量元素肥；7月到8月果實膨大期，施入過磷酸鈣1 kg·株-1和錳等微量元素肥。重復試驗時間為2 a，兩年內的施肥量和施肥時間一致，灌溉、修剪、病蟲害防治等其他管理措施與常規(guī)管理措施均相同。

1.4 試驗方法

1.4.1 土壤樣品的采集

針對南方棗園丘陵山地的地勢特征，采用蛇形線取樣法，布點10 個，取其混合樣品。施肥處理后，選擇2017年3、5、7、9 和11月的中旬土壤含水量適宜時，在試驗棗樹莖基部四周10～50 cm 處，先用取土鏟鏟出深50 cm 的剖面，然后用內壁涂有薄層凡士林的容積為100 cm3的環(huán)刀分別取出10～20 和20～40 cm 土層的自然狀態(tài)土壤，用于容重和孔隙度的測定；再于平行斷面下鏟取土樣，剔除石礫和植物殘根等雜物，混合制樣，過 2 mm的尼龍孔徑篩后，撿去可見有機物，將相同深度土層的土壤樣品混合后放入樣品袋中，貼上取樣標簽。每個混合土樣取1 kg 左右，同時，取部分土壤風干，過篩（100 目和10 目），用于土壤養(yǎng)分含量的測定。

1.4.2 土壤pH 值的測定

稱取風干土壤樣品5.0 g（過2 mm 的孔徑篩）置于50 mL 的離心管中，加入去除CO2的水25 mL，充分攪拌1 min，放置30 min。校準pH計后，將pH 計電極插入待測液中，重復測定3 次。

1.4.3 土壤容重的測定

用環(huán)刀法測定土壤容重，將裝滿土壤樣品的環(huán)刀直接置于105 ℃的恒溫干燥箱中烘干至恒重，在天平上稱量，重復測定3 次。

1.4.4 土壤總孔隙度的測定

用比重瓶法測定土壤總孔隙度。由于各類土壤的比重值常處在2.50～2.80 的范圍內，故取土壤比重值的平均值2.65 來計算土壤總空隙度（%）。

1.4.5 土壤有機質含量的測定

用重珞酸鉀容量法測定土壤有機質含量。選取石蠟和甘油作為加熱介質，用標準重鉻酸鉀-硫酸（K2Cr2O7-H2SO4）溶液來氧化土壤有機質（碳）。

1.4.6 土壤堿解氮含量的測定

用堿解擴散法測定土壤堿解氮的含量。

1.4.7 土壤速效磷含量的測定

用鹽酸-氟化銨提取-鉬銻抗比色法測定土壤速效磷的含量，速效磷含量測定的標準曲線如圖1所示。

圖1 速效磷含量測定的標準曲線Fig.1 Standard curve of measured result of rapidly available P content

1.4.8 土壤有效鉀含量的測定

用乙酸銨浸提-火焰光度法測定土壤有效鉀的含量。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

使用IBM SPSS Statistics 22.0 對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析和作圖，采用單因素方差分析法（one-way ANOVA）進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同基肥配比對南方棗園土壤容重和總孔隙度的影響

有機肥的施用對南方棗園土壤容重的影響情況如圖2所示。由圖2可知，各施肥處理均顯著降低了0～20 cm 土層的土壤容重（P＜0.05），其中，D 處理和F 處理的土壤容重分別為1.16和1.13 g·cm-3，比空白對照組分別低14.07%和16.3%。棗園20～40 cm 土層的土壤容重整體水平上略高于0～20 cm 土層的土壤容重。不同施肥處理的20～40 cm 土層的土壤容重與對照組的差異在0.05 水平上均達到顯著，其中F 處理的土壤容重較對照組降低了0.06 %，但各施肥處理之間土壤容重的差異不顯著（P＜0.05）。

圖2 不同施肥處理對土壤容重的影響Fig.2 Effects of different fertilization treatments on soil bulk density

不同施肥處理對南方棗園各土層土壤總孔隙度的影響情況如圖3所示。由圖3可知，各施肥處理均可顯著提高南方棗園各土層土壤總孔隙度。0～20 cm 土層土壤的總孔隙度由49.06%（CK）最高可提高至57.45%（F 處理）；D 處理的0～20 cm 土層土壤總孔隙度的增加幅度僅次于F 處理的，相比于空白對照組提高了14.8%。20～40 cm土層土壤總孔隙度的平均水平比0～20 cm 土層土壤總孔隙度的平均水平約低10%；空白對照組的20～40 cm 土層土壤總孔隙度為43.77%，各施肥處理的較之提高了4.32%～7.77%。

圖3 不同施肥處理對土壤總孔隙度的影響Fig.3 Effects of different fertilization treatments on soil porosity

2.2 不同基肥配比對南方棗園土壤有機質含量的影響

不同基肥配比對南方棗園0～20 cm 土層土壤有機質含量的影響情況如圖4所示。由圖4可知，從整體來看，0～20 cm 土層土壤有機質的含量從3月到11月的變化趨勢為先上升后下降，在5月或7月達到最大值，隨后緩慢降低，變化幅度較小。各施肥處理的土壤有機質含量比空白對照組高33.33%～119.44%，其中E、G 和I 處理的0～20 cm 土層土壤有機質的含量均顯著高于其他施肥處理的（P＜0.05），其最高值分別達到了8.54、8.66 和9.57 g·kg-1。

不同施肥處理對南方棗園20～40 cm 土層土壤有機質含量的影響情況如圖5所示。由圖5可知，各施肥處理的20～40 cm 土層土壤有機質的含量在不同月份均趨于穩(wěn)定，相比于空白對照組在0.05 水平上差異顯著。20～40 cm 土層土壤有機質含量的整體水平低于0～20 cm 土層土壤有機質含量的整體水平，且數(shù)據(jù)的波動性比淺層土壤的也要小些。

2.3 不同基肥配比對南方棗園土壤堿解氮含量的影響

不同施肥處理對南方棗園0～20 cm 土層土壤堿解氮含量的影響情況如圖6所示。由圖6可知，該棗園0～20 cm 土層土壤堿解氮的含量在3—11月的變化較有規(guī)律性。從整體上看，各施肥處理的0～20 cm 土層土壤堿解氮含量的差異顯著（P＜0.05），且土壤堿解氮的含量基本上隨著施肥量的增加而增加。3—5月土壤堿解氮的含量變化不大，但各施肥處理在0.05 水平上均顯著高于空白對照組；而在5—11月各施肥處理的堿解氮含量均呈現(xiàn)出明顯的緩慢下降趨勢。I 處理的土壤堿解氮含量在5月份達到最大值，為119.74 mg·kg-1，比對照組同期的堿解氮含量高約4 倍。

圖4 不同施肥處理對0～20 cm 土層土壤有機質含量的影響Fig.4 Effects of different fertilization treatments on organic matter content in 0-20 cm soil layer

圖5 不同施肥處理對20～40 cm 土層土壤有機質含量的影響Fig.5 Effects of different fertilization treatments on organic matter content in 20-40 cm soil layer

不同施肥處理對該棗園20～40 cm 土層土壤堿解氮含量的影響情況如圖7所示。由圖7可知，各施肥處理的20～40 cm 土層土壤堿解氮含量在3—11月波動不大，均趨于穩(wěn)定，但相比于空白對照組均有顯著的差異（P＜0.05）。D、E、F、G、H 和I 處理的20～40 cm 土層土壤堿解氮的含量水平相比于其他處理均有較明顯的優(yōu)勢；其中，G 處理的堿解氮含量在3、5、7、9 與11月的測定值都達到了最大值，分別為48.73、47.69、53.11、50.04 和48.42 mg·kg-1，比對照組分別高168.93%、132.52%、118.29%、179.24%和284.59%。

2.4 不同基肥配比對南方棗園土壤速效磷含量的影響

不同施肥處理對南方棗園0～20 cm 土層土壤速效磷含量的影響情況如圖8所示。由圖8可知，各施肥處理的0～20 cm 土層土壤速效磷的含量變化均較大。從整體來看，從3月開始，各施肥處理的0～20 cm 土層土壤速效磷含量均保持上升趨勢，并在7月份均達到最大值，隨后持續(xù)下降，其在9—11月的下降幅度高于其在7—9月的下降幅度。11月各施肥處理的0～20 cm 土層土壤速效磷含量均值低于其3月的速效磷含量均值。E 和H 處理的土壤速效磷含量，各個月份的測定值均顯著高于其他處理同期的測定值，H 處理的土壤速效磷含量，各個月份的測定值相比于對照組的同期測定值平均高1 倍以上。

圖6 不同施肥處理對0～20 cm 土層土壤堿解氮含量的影響Fig.6 Effects of different fertilization treatments on alkali-hydrolyzable N content in 0-20 cm soil layer

圖7 不同施肥處理對20～40 cm 土層土壤堿解氮含量的影響Fig.7 Effects of different fertilization treatments on alkali-hydrolyzable N content in 20-40 cm soil layer

20～40 cm 土層土壤速效磷含量的變化規(guī)律與0～20 cm 土層的相似，但各施肥處理的20～40 cm 土層土壤速效磷含量在不同月份的變化幅度（如圖9所示）均較小。由圖9可知，各施肥處理的20～40 cm 土層土壤速效磷含量在5～35 mg·kg-1的范圍內波動，且在7—9月均達到最大值。

2.5 不同基肥配比對南方棗園土壤有效鉀含量的影響

不同施肥處理對南方棗園0～20 cm 土層土壤有效鉀含量的影響情況如圖10所示。由圖10可知，該棗園各施肥處理0～20 cm 土層土壤有效鉀在7—9月的含量明顯高于其在他月份的含量，其在3—5月的增幅不明顯，而其在5—7月的增幅則高達55.92%。其中，B、D 和F 處理的有效鉀含量與空白對照組的相比差異不顯著（P＞0.05），其他施肥處理的有效鉀含量比空白對照組的高50%～80%。I 處理的土壤有效鉀含量在7月份達到了最大值（163.2 mg·kg-1），比對照組的高77.24%。

圖8 不同施肥處理對0～20 cm 土層土壤速效磷含量的影響Fig.8 Effects of different fertilization treatments on rapidly available P content in 0-20 cm soil layer

圖9 不同施肥處理對20～40 cm 土層土壤速效磷含量的影響Fig.9 Effects of different fertilization treatments on rapidly available P content in 20-40 cm soil layer

不同施肥處理對南方棗園20～40 cm 土層土壤有效鉀含量的影響情況如圖11所示。由圖11可知，各施肥處理的20～40 cm 土層土壤有效鉀含量在不同月份的波動范圍為0～20 mg·kg-1，其變化比較緩慢，但是，相比于空白對照組，各施肥處理的土壤有效鉀含量均有顯著的提高，其中，G、H 和I 處理的土壤有效鉀含量均達到80 mg·kg-1以上，均顯著高于其他處理的（P＜0.05）。

3 結論與討論

3.1 不同基肥配比與南方棗園土壤物理性質的關系

土壤容重和孔隙度直接體現(xiàn)了土壤的密實程度，也能間接反映出土壤的水分、空氣、熱量狀況。由于土壤比重的變化幅度一般較小，土壤容重值往往隨著土壤孔隙度值的增加而降低。本研究結果表明，施肥處理能夠顯著降低南方棗園土壤的容重（P＜0.05），提高土壤的孔隙度，施肥處理對0～20 cm 土層土壤的影響程度要大于其對20～40 cm 土層土壤的影響程度，這與謝巧娟[14]、張麗娜等[15]、李志友[16]和陳長坤[17]的研究結果一致。南方棗園土壤容重和孔隙度的變化，主要受人為翻耕、土壤小動物活動和植物根系生長的影響。生物有機肥的施用為棗園土壤帶來了具有固氮、硝化等作用的大量微生物（包括細菌和真菌在內），其與土壤中的氧化還原酶、水解酶等種土壤酶一起作用，能推動土壤物質的轉化，這對植物根系的生長極其有利。棗園中棗樹的根系尤其是水平根與白三葉等綠肥植物根系的生長及其根系分泌物的分泌，以及蚯蚓、螞蟻和青蛙等土壤小動物的活動，對土壤團粒結構的形成、土壤容重的降低及土壤孔隙度的增加均能起到非常重要的促進作用。施肥對0～20 cm 土層土壤的影響程度要大于其對20～40 cm土層土壤的影響程度，這可能是深層土壤所受荷載更大以及下雨或灌溉造成土壤沉降的共同影響的結果。施肥處理后該棗園0～20 cm 土層土壤容重降低了2.22%～16.48%，總孔隙度提高了1.53%～9.99%。有機肥的不同配比造成了土壤物理性質改善程度的差異。

圖10 不同施肥處理對0～20 cm 土層土壤有效鉀含量的影響Fig.10 Effects of different fertilization treatment on available K content in 0-20 cm soil layer

圖11 不同施肥處理對20～40 cm 土層土壤有效鉀含量的影響Fig.11 Effects of different fertilization treatments on available K content in 20-40 cm soil layer

3.2 不同基肥配比與南方棗園土壤養(yǎng)分的關系

施用有機肥能夠有效提高南方棗園不同深度土層土壤中有機質、堿解氮、速效磷和有效鉀等養(yǎng)分的含量。試驗結果表明，E、G 和I 處理的0～20與20～40 cm 土層土壤有機質含量的增幅分別為95.94%、98.72%、119.57%和90.86%、113.58%、112.06%；土壤堿解氮、速效磷和有效鉀含量的增加幅度最大的處理分別為I、H 和I 處理；I 處理的基肥配方（海藻素有機肥7.5 kg·株-1，農(nóng)家綠有機肥7.5 kg·株-1，菜粕有機肥5.0 kg·株-1）為最適宜的基肥配方。土壤中有機質、氮素、磷素和鉀素等養(yǎng)分的含量是評價土壤肥力的重要指標[18-19]。土壤有機質具有礦化作用和腐殖化作用，是土壤中微生物、動植物分泌物及其殘體的集合。堿解氮含量占全氮含量的1%，是氨基酸、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、酰胺和容易水解的蛋白質的總和。堿解氮是近期可被植物直接利用的有效性氮，故常被用來反映土壤近期氮素的供應情況。土壤速效磷是土壤有效磷儲庫對作物最為有效的部分，其含量是衡量土壤磷素供應狀況的重要指標。土壤速效鉀占全鉀量的1%～2%，它包括土壤溶液中的鉀和吸附在土壤膠體表面的代換性鉀，兩者都易被植物吸收與利用。一般情況下，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常常采用單施或配施化肥的追肥方式來提高土壤中上述各養(yǎng)分的含量。研究中發(fā)現(xiàn)，施用不同配比的生物有機肥均能有效提高南方棗園不同深度土層土壤有機質、堿解氮、速效磷和有效鉀等養(yǎng)分的含量。有機肥的制作原料就是有機質，因此，兩年的施肥處理能促使土壤有機質含量水平得以大幅度的提高，從原來的0.42%最高提高至0.96%。E、G和I 處理的施肥總量均為17.5 kg·株-1，其土壤有機質含量也均顯著高于其他處理的，說明土壤有機質的含量隨著施用的有機肥總量的增加而增加。假如繼續(xù)施用生物有機肥作基肥，那么該棗園土壤有機質含量水平極有可能會再次提升。跟蹤土壤中堿解氮含量的動態(tài)變化后發(fā)現(xiàn)，堿解氮在3—5月的含量水平相當，這是由于有機肥本身富含氮素，肥料的施用直接促進了土壤含氮量的提高；棗樹的萌芽展葉期是其對氮元素的需求高峰期，由于新梢和新葉的快速生長，棗樹會消耗土壤中大量的氮素，但土壤堿解氮含量在5—11月卻呈緩慢下降而不是驟降的變化趨勢，這是有機肥中接種的固氮菌迅速繁殖、綠肥的刈割翻壓及其根瘤菌固氮共同作用的結果。另外，4—5月的氣溫回升、降雨增多，為土壤微生物活動創(chuàng)造了很適宜的條件。有機肥中接種的解磷菌和解鉀菌的數(shù)量急劇增加，其活性也迅速增強，將紫色土壤中難以被植物利用的磷和鉀轉化為可被植物直接吸收和利用的水溶性無機形態(tài)，為土壤補充了磷鉀肥。而7月份為棗果實膨大期，樹體需要消耗大量的磷素和鉀素，故土壤中的速效磷和有效鉀含量在7月或9月之前會有所增加，之后則會減少。秋末冬初是棗樹生長周期內根系生長的最后一個高峰期，此時土壤中的養(yǎng)分已經(jīng)不夠充足，但土壤溫度仍然能滿足棗樹根系生長的需求。有機肥作為基肥的施入，為生長周期末的棗樹提供了充足的有機質和有效氮磷鉀等養(yǎng)分，誘導其水平根的生長，以帶動次年樹冠的生長，增加樹體內營養(yǎng)物質的積累，這是來年棗樹花芽質量與數(shù)量的保障，也將直接影響到棗果的產(chǎn)量。