酸化土壤改良對‘煙富3’蘋果產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

侯廣軍，陳海寧,3，張金濤，王玉霞

（1.金正大生態(tài)工程集團(tuán)股份有限公司，山東臨沭276700；2.養(yǎng)分資源高效開發(fā)與綜合利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東臨沭276700；3.農(nóng)業(yè)部植物營養(yǎng)與新型肥料創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東臨沂276000；4.山東省煙臺市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，山東煙臺265500）

山東是我國蘋果主產(chǎn)區(qū)之一，栽培面積約3 萬hm2[1]，主要集中在煙臺和威海等地區(qū)。由于長期忽視土壤管理，有機(jī)肥施用量少，化肥施用量偏大且肥料種類單一，農(nóng)藥使用不合理等因素，導(dǎo)致了果園土壤環(huán)境持續(xù)惡化，土壤結(jié)構(gòu)遭到破壞，養(yǎng)分比例失調(diào)，部分果園土壤重金屬和農(nóng)藥殘留量超標(biāo)，土壤肥力逐漸退化，果園生產(chǎn)能力降低；果園內(nèi)種植的蘋果樹樹勢衰弱，腐爛病、輪紋病與錳中毒病害的頻發(fā)，產(chǎn)量與優(yōu)果率逐年下降，嚴(yán)重影響了蘋果產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，山東省蘋果園土壤有機(jī)質(zhì)含量應(yīng)該在1.5%以上，而實(shí)際測得山東省蘋果園有機(jī)質(zhì)平均含量僅為0.6%，多數(shù)果園處于有機(jī)質(zhì)含量不足或缺乏狀態(tài)。

有學(xué)者提出，果園土壤環(huán)境惡化主要表現(xiàn)在3 個方面，首先是土壤酸化日益嚴(yán)重[2]，主要原因是過量施用化肥，土壤中的酸根積累嚴(yán)重，土壤膠粒中的鈣、鎂離子被氫離子置換，造成土壤酸化逐年加重[3]；其次是土壤中細(xì)菌和真菌數(shù)量增加而放線菌等有益菌數(shù)量降低[4]，造成土傳病害頻發(fā)[5]；三是有機(jī)肥投入嚴(yán)重不足，有機(jī)與無機(jī)肥料比例失調(diào)[6]，大量元素氮、磷、鉀與中微量元素之間的比例失調(diào)，造成土壤鹽漬化，板結(jié)，透氣性差，導(dǎo)致果樹根系弱，吸收能力差[7,8]。針對果園土壤的改良，有學(xué)者提出，必須同時進(jìn)行三個方面的工作：一是改良土壤pH 值；二是激活土壤活性，添加大量的有益菌；三是增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，調(diào)節(jié)大量元素氮、磷、鉀與中微量元素之間的比例，疏松土壤，刺激生根[7]。鑒于此，本項(xiàng)目針對果園土壤現(xiàn)狀研發(fā)了一套適合環(huán)渤海灣酸化果園的土壤改良方案，并在煙臺棲霞臧家莊鎮(zhèn)豐粟村進(jìn)行了連續(xù)3 年的土壤改良定位試驗(yàn)，以期為果園土壤環(huán)境的改善、蘋果品質(zhì)的提高提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)于2015～2018 年在煙臺棲霞臧家莊鎮(zhèn)豐粟村紅富士果園中進(jìn)行。試驗(yàn)蘋果園土壤理化性質(zhì)如表1 所示。

表1 試驗(yàn)園土壤理化性質(zhì)Table 1 Soil physical and chemical properties of the test orchard

供試蘋果品種為‘煙富3’，16 年生，株行距為4 m×4 m。選擇長勢一致、無病蟲害的植株進(jìn)行試驗(yàn)，以10 株為小區(qū)，每個小區(qū)之間設(shè)置保護(hù)行。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)土壤改良方案（解決方案）與對照（習(xí)慣施肥）兩個處理（表2），各處理間設(shè)隔離行，每個小區(qū)160 m2（試驗(yàn)用樹10 株），每個處理3 次重復(fù)。根據(jù)果農(nóng)的習(xí)慣全年分為4 次施肥，均在每次生根高峰時期。習(xí)慣施肥與土壤解決方案在采果后處理不同，其它時期完全一樣，土壤解決方案比習(xí)慣施肥減肥33%。采果后施肥情況見表2。

表2 習(xí)慣施肥與解決方案施肥處理明細(xì)Table 2 Custom fertilization and solution fertilization treatment details

1.3 測定方法

采用手持糖度計(jì)（ATAGOPAL-1）測定果實(shí)可溶性固形物的含量。

表3 不同土壤改良年限下果園土壤的理化性質(zhì)Table 3 Physicochemical properties of orchard soil under different soil improvement years

碘量法測定VC 含量。

GY-3 果實(shí)硬度儀測定果實(shí)硬度。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同土壤改良年限下的果園土壤理化性質(zhì)

表3 顯示了3 年土壤改良之后果園土壤的理化性質(zhì)。由表可知，3 年土壤改良之后果園土壤發(fā)生了很大變化，果園樹冠垂影下方土壤（施肥溝）的pH 變化最大，經(jīng)過3 年的改良，已經(jīng)恢復(fù)到6.5 左右，而習(xí)慣施肥酸化更加嚴(yán)重。分析原因可能是硅鈣鉀鎂肥本身呈現(xiàn)堿性，pH為9～11，粉末狀，可以均勻地土壤混合，持續(xù)的調(diào)節(jié)根系周圍的pH 環(huán)境，使得根系周圍的pH 更加適合吸收根的萌發(fā)，顯著增加了吸收根的密度，吸收能力增強(qiáng)，同時在pH 為6.5 時，各種元素的有效性最好，吸收閾值最寬，肥料的吸收利用率顯著上升，這也是可以減少用肥量33%的重要原因。

由表3 可知，在根系的密集分布區(qū)的局部改良效果最佳，有機(jī)質(zhì)3 年來增加的有限，僅為1.64 g/kg，但是被改良區(qū)域內(nèi)吸收根的密度增加50%以上，堿解氮與速效鉀的含量顯現(xiàn)下降的趨勢，交換鈣與有效硼呈現(xiàn)上升趨勢，大量元素氮、磷、鉀與中微量元素比例更加合理。習(xí)慣施肥區(qū)域堿解氮與速效鉀呈現(xiàn)上升的趨勢，有機(jī)質(zhì)與中微量元素變化不顯著，表明大量元素氮、磷、鉀與中微量元素的比例更加不協(xié)調(diào)。

2.2 土壤改良對產(chǎn)量與優(yōu)果率的影響

由表4 可知，土壤改良解決方案定位改良3 年后，苦痘病發(fā)生率降低到了1.3%，比習(xí)慣施肥降低了81.7%，這與果園土壤酸化改良過程中補(bǔ)充了大量交換性鈣有直接關(guān)系。隨著果園土壤理化性質(zhì)的改變，根系密度增加，樹勢逐年增強(qiáng)，產(chǎn)量逐年增加，連續(xù)改良3 年后，產(chǎn)量較習(xí)慣施肥增加15.9%，優(yōu)果率提升6%，經(jīng)濟(jì)效益顯著提升。有學(xué)者提出，目前苦痘病是影響優(yōu)果率的主要因素[9]，可見優(yōu)果率的提升，主要是因?yàn)榻档土颂O果苦痘病的發(fā)病率。

表4 不同土壤改良年限蘋果的產(chǎn)量與優(yōu)果率Table 4 Yield and high fruit rate of apples with different soil improvement years

2.3 土壤改良對果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)的影響

表5 顯示了不同土壤改良年限下果實(shí)的內(nèi)在品質(zhì)。由表知連續(xù)改良土壤3 年后可溶性固形物含量增加0.8%，硬度增加1 kg/cm2，極大地提升了蘋果的儲藏期，減少了擠壓損傷。產(chǎn)量增加的同時，內(nèi)在品質(zhì)得到了不同程度的提升，這與土壤改良有密切的關(guān)系，土壤改良后，吸收根的密度才會大幅度增加，研究表明土壤酸化會嚴(yán)重影響根系活力與根系密度的增加[10]，根系環(huán)境最佳的pH 為6.5 左右，此時各種元素的吸收閾值最寬，有效性最高，這也是減肥33%的情況下，果園的各項(xiàng)指標(biāo)提升的主要原因。

表5 不同土壤改良年限下果實(shí)的內(nèi)在品質(zhì)Table 5 Intrinsic quality of fruit under different soil improvement years

3 小結(jié)

果農(nóng)最關(guān)心的是蘋果的產(chǎn)量和品質(zhì)，這是決定果園效益的關(guān)鍵。有些果農(nóng)重視果園地上部的管理，但卻忽略了地下部的管理，尤其是果園土壤健康，普遍存在果園連年加大施肥量、生產(chǎn)的成本越來越高、產(chǎn)量與優(yōu)果率反而連年下降的現(xiàn)象。不重視土壤改良，施肥越多，土壤環(huán)境越差，陷入惡性循環(huán)中，各種病害頻發(fā)。生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)蘋果，必須從土壤改良做起，首要做好土壤pH 的改良，重點(diǎn)改良根系的集中分布區(qū)，其次是局部顯著增加有機(jī)質(zhì)的含量，改善板結(jié)，增加透氣性，增加吸收根的密度，養(yǎng)根壯樹，最后是降低大量元素氮、磷、鉀的投入量，增加中量元素鈣、鎂，微量元素硼、鋅等的投入量，調(diào)整大中微量元素的比例，減輕木桶原理的短板效應(yīng)，提升優(yōu)果率，才能從根本上提升果園的效益。

全園進(jìn)行土壤改良需要成本大，周期長，效果慢，而在根系的集中分布區(qū)進(jìn)行局部改良，見效快，效果好，投入的成本果農(nóng)完全可以接受，為化肥減施增效打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本研究得出，局部土壤連續(xù)改良3 年后，‘煙富3’吸收根密度顯著增加，吸收能力顯著增強(qiáng)，減肥33%的基礎(chǔ)上，還能增產(chǎn)15.9%，優(yōu)果率提升6%，硬度增加1 kg/cm2，苦痘病發(fā)生率降低81.7%，為化肥的減施增效提供了研究基礎(chǔ)。