陜西關(guān)中甜櫻桃種植區(qū)土壤肥力空間分布研究

李 哲，胡 旭，沈 培，田 匯

(西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，農(nóng)業(yè)部西北植物營(yíng)養(yǎng)與農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 楊凌 712100)

甜櫻桃(Prunus.aviumL.)是落葉果樹(shù)中果實(shí)成熟較早的樹(shù)種之一，有“春果第一枝”的美譽(yù)，同時(shí)因其果實(shí)色澤艷麗、風(fēng)味品質(zhì)優(yōu)良、營(yíng)養(yǎng)豐富、經(jīng)濟(jì)效益甚高而倍受栽培者和消費(fèi)者歡迎[1]。甜櫻桃又叫歐洲甜櫻桃、大櫻桃，引入我國(guó)大約有100多年的歷史，陜西省最早于20世紀(jì)50年代在西安市開(kāi)始小規(guī)模種植甜櫻桃[2]。陜西關(guān)中地區(qū)屬于我國(guó)三大甜櫻桃適宜栽培區(qū)之一，光照、溫度、氣候、土壤等均適宜種植甜櫻桃[3]，極為適宜發(fā)展甜櫻桃產(chǎn)業(yè)。目前，陜西省甜櫻桃種植面積已達(dá)到2.7萬(wàn)hm2，約占全國(guó)甜櫻桃總種植面積的13.3%[4]。甜櫻桃具有需肥時(shí)間相對(duì)集中、對(duì)肥量變化較敏感、需肥種類多樣化等特點(diǎn)[5]。農(nóng)戶習(xí)慣栽培模式下甜櫻桃結(jié)果晚、產(chǎn)量低、效益差[6]，且存在農(nóng)民對(duì)果園土壤性質(zhì)不了解[7]、過(guò)于追求產(chǎn)量、盲目施肥、養(yǎng)分元素間配比不平衡、施肥方法不當(dāng)?shù)葐?wèn)題[8-10]，從而導(dǎo)致櫻桃品質(zhì)降低及減產(chǎn)時(shí)有發(fā)生。而科學(xué)施肥則能顯著增加甜櫻桃產(chǎn)量，促進(jìn)甜櫻桃早產(chǎn)豐產(chǎn)[6,11]。

果園土壤養(yǎng)分狀況對(duì)于果樹(shù)產(chǎn)量及品質(zhì)具有重要影響，同時(shí)也是果園科學(xué)施肥的重要依據(jù)[12-15]。近年來(lái)有很多有關(guān)甜櫻桃果園養(yǎng)分狀況的報(bào)道：阿根廷Los Antiguos Valley有80%的甜櫻桃果園存在氮素缺乏現(xiàn)象[16]；山東煙臺(tái)地區(qū)櫻桃園有機(jī)質(zhì)含量為1.14%、堿解氮含量為74.9 mg/kg、有效磷含量為40.9 mg/kg、速效鉀含量為122.7 mg/kg，養(yǎng)分總體特征為有機(jī)質(zhì)偏低，堿解氮呈兩極分化、總體偏高，有效磷偏高，而速效鉀偏低[17-18]；北京市海淀區(qū)甜櫻桃園有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀平均含量分別為17.0g/kg、1.2 g/kg、42.7 mg/kg、77.7 mg/kg和118.5 mg/kg，除速效鉀含量低外，整體上處于中等及以上水平[19]；大連地區(qū)櫻桃果園有機(jī)質(zhì)含量屬于中下等水平，全氮、速效鉀含量較低，有效磷含量嚴(yán)重超標(biāo)[20]。由此可以看出，不同地區(qū)甜櫻桃果園養(yǎng)分含量差異明顯，而目前尚未發(fā)現(xiàn)關(guān)于陜西關(guān)中地區(qū)甜櫻桃果園養(yǎng)分狀況的報(bào)道，本研究旨在調(diào)查陜西關(guān)中甜櫻桃主要種植區(qū)土壤養(yǎng)分含量及其空間變化趨勢(shì)，為該地區(qū)甜櫻桃合理施肥提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

甜櫻桃一般適栽于年平均氣溫10～12℃，早春氣溫變化不太劇烈，夏季涼爽干燥，光照充足，土壤深厚肥沃、通氣性良好和土壤pH值適中的地區(qū)[2]。關(guān)中地區(qū)是陜西省甜櫻桃主要種植區(qū)，該地區(qū)地處暖溫帶半旱生落葉與森林草原地帶，屬暖溫帶半干旱氣候和暖溫帶半濕潤(rùn)氣候。年平均氣溫11.5～13.6℃，1月平均氣溫-1～-2℃，7月平均氣溫在25℃以上。年降水量529.0～695.6 mm[21]，能夠較好的滿足甜櫻桃的生長(zhǎng)需求。陜西甜櫻桃每年3月上、中旬開(kāi)始萌芽，3月下旬至4月上旬為開(kāi)花期，4月中下旬為幼果期，果實(shí)成熟期多集中于5月下旬到6月上旬，較山東煙臺(tái)等地提前成熟8～10 d[22-24]。

1.2 采樣點(diǎn)布設(shè)

結(jié)合陜西省關(guān)中地區(qū)甜櫻桃種植區(qū)分布情況，于寶雞市鳳翔縣、扶風(fēng)縣、眉縣、岐山縣、渭濱區(qū)、陳倉(cāng)區(qū)、韓城市、銅川市耀州區(qū)、印臺(tái)區(qū)、渭南市白水縣、澄城縣、富平縣、合陽(yáng)縣、蒲城縣、華縣、臨渭區(qū)、蒲城縣、潼關(guān)縣、西安市灞橋區(qū)、臨潼區(qū)、戶縣、藍(lán)田縣、周至縣、咸陽(yáng)市三原縣、武功縣、楊凌區(qū)、興平市、漢中市西鄉(xiāng)縣28個(gè)櫻桃主要種植地區(qū)共隨機(jī)選取73個(gè)產(chǎn)量和管理上具有代表性的、樹(shù)齡在6年以上的櫻桃果園作為采樣地點(diǎn)。采集土樣過(guò)程中用GPS定位并記錄采樣點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)信息，繪制采樣布點(diǎn)圖(圖1A)。調(diào)研的果園包含先鋒、紅燈、意大利早紅、拉賓斯、艷陽(yáng)、龍冠、岱紅、早大果、雷尼和薩米脫等常見(jiàn)櫻桃品種。

圖1 陜西關(guān)中地區(qū)櫻桃園土壤采樣點(diǎn)及土壤pH值地理空間分布

1.3 取樣方法

根據(jù)果園的大小及形狀，避開(kāi)施肥點(diǎn)，于距離樹(shù)干1 m處采樣，采用“S”型采樣法于每個(gè)果園選取6～7點(diǎn)采集0～40 cm土層土壤，后將于同一果園采集的樣品混合，共計(jì)73個(gè)土壤樣品。土壤經(jīng)充分混勻后利用四分法獲取試驗(yàn)所需量。將土樣置于溫室內(nèi)風(fēng)干。風(fēng)干土樣經(jīng)研磨，一部分過(guò)0.149 mm篩，用于土壤有機(jī)質(zhì)和全氮測(cè)定；另一部分過(guò)1 mm篩，用于土壤pH、有效磷、速效鉀測(cè)定。

1.4 土壤肥力測(cè)定方法

有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀外加熱法測(cè)定；pH值采用電位法測(cè)定(水土比為2.5∶1)；有效磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提，鉬銻抗比色法測(cè)定；速效鉀采用1 mol/L NH4OAc浸提，火焰光度法測(cè)定[25]；全氮在K2S04-CuSO4混合催化劑作用下以濃硫酸消煮，后通過(guò)AA3型連續(xù)流動(dòng)分析儀(SEAL,德國(guó))測(cè)定[26]。

1.5 土壤評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

土壤養(yǎng)分等級(jí)劃分以全國(guó)第二次土壤普查分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[27]為準(zhǔn)。

1.6 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Excel 2013整理，采用SPSS 20.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，利用ARCGIS 10.1軟件采用Kriging法進(jìn)行制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤pH值

陜西省關(guān)中櫻桃種植區(qū)79.5%的土壤為堿性和強(qiáng)堿性，其中pH值為6.5～7.5、7.5～8.5和8.5～9.5的土壤分別占20.5%、60.3%和19.2%(圖2A)。眉縣、西鄉(xiāng)縣、太白縣以及周至縣的大部分櫻桃種植區(qū)為中性土壤,適宜甜櫻桃生長(zhǎng)；寶雞市陳倉(cāng)區(qū)、岐山縣、扶風(fēng)縣、武功縣、戶縣、長(zhǎng)安縣、藍(lán)田縣、華縣、華陰市、潼關(guān)縣、周至縣以及太白縣的部分櫻桃種植區(qū)土壤pH值為7.5～8.0；三原縣及渭南市大部分縣的櫻桃種植區(qū)土壤pH值為8.0～8.5；而合陽(yáng)縣內(nèi)櫻桃種植區(qū)土壤pH值則達(dá)到8.5～9.2(圖1B)。

圖2 陜西省關(guān)中櫻桃種植區(qū)土壤養(yǎng)分頻率分布

2.2 土壤有機(jī)質(zhì)

陜西省關(guān)中櫻桃種植區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)整體上較為缺乏，有機(jī)質(zhì)含量為五級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(6～10 g/kg)、四級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(10～20 g/kg)、三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(20～30 g/kg)和二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(30～40 g/kg)的土壤分別占2.7%、84.9%、11.0%和1.4%(圖2B)，無(wú)土壤樣品有機(jī)質(zhì)含量達(dá)到一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(>40 g/kg)。除了韓城市部分區(qū)域的櫻桃種植區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)含量為中等水平以外，其余櫻桃種植區(qū)(約87.6%)的土壤有機(jī)質(zhì)含量均處于缺乏水平(圖3A)。

2.3 土壤全氮

陜西省關(guān)中西部櫻桃種植區(qū)土壤全氮含量適中，但關(guān)中東部櫻桃種植區(qū)土壤全氮較為缺乏。全氮含量為五級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(0.5～0.75 g/kg)、四級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(0.75～1.0 g/kg)、三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(1.0～1.5 g/kg)、二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(1.5～2.0 g/kg)和一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(>2.0 g/kg)的土壤分別占16.4%、39.7%、38.4%、4.1%和1.4%(圖2C)。寶雞市陳倉(cāng)區(qū)、扶風(fēng)縣、漢中市西鄉(xiāng)縣和西安市、渭南市大部分縣市的櫻桃種植區(qū)土壤全氮含量處于缺乏或較為缺乏水平；關(guān)中地區(qū)中西部區(qū)域及銅川市耀州區(qū)、渭南市富平縣、韓城市的櫻桃種植區(qū)土壤全氮含量處于中上水平(圖3B)。

2.4 土壤有效磷

陜西省關(guān)中大部分櫻桃種植區(qū)有效磷含量處于中上水平，其中有效磷含量為五級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(3～5 mg/kg)、四級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(5～10 mg/kg)、三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(10～20 mg/kg)、二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(20～40 mg/kg)和一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(>40 mg/kg)的土壤分別占1.4%、8.2%、15.1%、27.4%和47.9%(圖2D)。寶雞市陳倉(cāng)區(qū)和西鄉(xiāng)縣部分櫻桃種植區(qū)土壤有效磷含量處于較缺或中等水平；太白縣、西鄉(xiāng)縣、扶風(fēng)縣、西安市臨潼區(qū)、三原縣、藍(lán)田縣、蒲城縣、合陽(yáng)縣、大荔縣和潼關(guān)縣的部分櫻桃種植區(qū)土壤有效磷含量較為豐富；寶雞市、咸陽(yáng)市、西安市和渭南市剩余的櫻桃種植區(qū)有效磷含量則極為豐富(圖3C)。

2.5 土壤速效鉀

陜西省關(guān)中櫻桃種植區(qū)土壤速效鉀含量基本處于中等以上水平，其中速效鉀含量在四級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(50～100 mg/kg)、三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(100～150 mg/kg)、二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(150～200 mg/kg)、一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(>200 mg/kg)的土壤分別占1.3%、5.5%、37.0%和56.2%(圖2E)。寶雞市陳倉(cāng)區(qū)及太白縣、眉縣的部分區(qū)域、渭南市周至縣和西鄉(xiāng)縣部分區(qū)域的櫻桃種植區(qū)土壤速效鉀含量處于中等或較豐富水平；關(guān)中地區(qū)其他縣市的櫻桃種植區(qū)土壤速效鉀含量則處于豐富水平(圖3D)。

圖3 陜西省關(guān)中櫻桃種植區(qū)有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷和速效鉀地理空間分布

3 討論

本研究發(fā)現(xiàn)，陜西關(guān)中地區(qū)櫻桃園土壤pH值在6.5～9.2之間，除了太白縣、眉縣及周至縣等近秦嶺地區(qū)外，絕大多數(shù)土壤pH值在7.5～8.5之間，這與郭兆元[28]的研究結(jié)果一致。甜櫻桃耐鹽堿能力差，適宜在pH值為6.0～7.5的土壤中種植[29]。在陳丹[30]、楊杰[31]的研究中，華陰地區(qū)、西安市灞橋區(qū)的櫻桃果園土壤pH值分別為8.0和8.0～8.7。而與之類似，本研究中包括華陰市、西安市灞橋區(qū)在內(nèi)的關(guān)中地區(qū)有79.5%的櫻桃果園土壤pH值在7.5以上，這表明關(guān)中地區(qū)大部分櫻桃種植園中的甜櫻桃生長(zhǎng)會(huì)受到一定的脅迫作用，不利于果樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育。同時(shí)，土壤pH值會(huì)極大地影響土壤養(yǎng)分有效性、土壤保肥能力以及土壤中多種微生物的活性，而大多數(shù)土壤pH值高于7.5則意味著土壤中許多微量元素難以被果樹(shù)根系吸收利用[32]。因此，關(guān)中地區(qū)的多數(shù)櫻桃種植區(qū)果園需要著重考慮土壤改良措施，調(diào)節(jié)土壤pH值，使之達(dá)到甜櫻桃生長(zhǎng)適宜范圍。

與山東省煙臺(tái)地區(qū)[17-18]、大連地區(qū)[20]有機(jī)質(zhì)含量情況相似，本研究表明，陜西省關(guān)中地區(qū)84.9%的櫻桃果園土壤有機(jī)質(zhì)含量處于10～20 g/kg之間，較為缺乏，這與趙業(yè)婷[33]所報(bào)道的關(guān)中地區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)含量主要集中在10～20 g/kg相符。此外，在劉子龍等[12]的報(bào)道中，白水縣、澄城縣、合陽(yáng)縣、鳳翔縣、扶風(fēng)縣、銅川市、富平縣等地蘋(píng)果園土壤有機(jī)質(zhì)含量在11.7～17.3 g/kg之間；張進(jìn)[34]報(bào)道陳倉(cāng)區(qū)、富平縣、合陽(yáng)縣等地蘋(píng)果園土壤有機(jī)質(zhì)含量較為缺乏，鳳翔縣、白水縣、澄城縣、蒲城縣等地區(qū)蘋(píng)果園土壤有機(jī)質(zhì)含量處于中下水平，且其中有很大部分果園土壤有機(jī)質(zhì)含量較為缺乏；李文等[35]報(bào)道澄城縣蘋(píng)果園有機(jī)質(zhì)平均含量為11.6 g/kg；王銀福[36]報(bào)道寶雞市陳倉(cāng)區(qū)果園有機(jī)質(zhì)平均含量為14.7 g/kg。這些報(bào)道均與本研究結(jié)果大體上一致，而其中個(gè)別存在的差異則可能與蘋(píng)果、櫻桃果園施肥習(xí)慣不同有關(guān)。陜西關(guān)中地區(qū)櫻桃園土壤有機(jī)質(zhì)含量中部偏西地區(qū)較高，關(guān)中東部除韓城外整體較低。關(guān)中地區(qū)年平均氣溫自西北向東南呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì)[37-38]，而較高的溫度有利于有機(jī)質(zhì)的分解，從而致使有機(jī)質(zhì)整體上呈現(xiàn)東部高、西部低的趨勢(shì)；同時(shí)，近山區(qū)的氣候有利于有機(jī)質(zhì)的積累，平原區(qū)的氣候因素和作物消耗大而不利于有機(jī)質(zhì)積累[39]。除氣候因素外，果園管理方式也是重要原因，長(zhǎng)期大量的有機(jī)肥投入也會(huì)造成某些果園土壤有機(jī)質(zhì)含量的提高。土壤有機(jī)質(zhì)能提供果樹(shù)生長(zhǎng)所需的各種營(yíng)養(yǎng)元素，同時(shí)改良土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤養(yǎng)分有效性，增強(qiáng)土壤保水保肥能力，改善土壤吸熱性能[40]。因此，這些地區(qū)的果園需要在日后的生產(chǎn)實(shí)踐中重視有機(jī)肥投入，多方面增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，實(shí)現(xiàn)土壤養(yǎng)分平衡、培肥地力、增強(qiáng)樹(shù)體抗病、抗蟲(chóng)、抗旱能力，提高甜櫻桃產(chǎn)量和品質(zhì)。

4 結(jié)論

陜西省關(guān)中櫻桃種植區(qū)土壤pH值較高，79.5%的土壤呈堿性或強(qiáng)堿性，其中包括寶雞市陳倉(cāng)區(qū)、岐山縣、扶風(fēng)縣、武功縣、戶縣、長(zhǎng)安縣、藍(lán)田縣、華縣、華陰市、潼關(guān)區(qū)、周至縣、太白縣、三原縣及渭南市大部分縣。因此陜西關(guān)中櫻桃園應(yīng)重視土壤改良措施，從而降低土壤pH值以適宜甜櫻桃果樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育。

包括寶雞市、咸陽(yáng)市、西安市、渭南市大部分縣區(qū)在內(nèi)的多數(shù)(87.6%)櫻桃園土壤有機(jī)質(zhì)含量存在缺乏現(xiàn)象，建議在秋季施用基肥時(shí)加大櫻桃園有機(jī)肥的投入量。

陜西省關(guān)中東部約有56.1%的櫻桃果園土壤全氮含量較低，而土壤有效P、速效K含量整體上處于適宜范圍，有效磷含量較為缺乏的櫻桃園僅占9.6%，主要集中在寶雞市陳倉(cāng)區(qū)和漢中市西鄉(xiāng)縣的部分區(qū)域，建議陜西關(guān)中櫻桃園施肥時(shí)采用高氮低磷中鉀養(yǎng)分配比。