松土劑對土壤性狀及葡萄生長發(fā)育的影響

楊興旺，趙爍，高振，翟衡，杜遠(yuǎn)鵬

（山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院/作物生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東泰安 271018）

在長期的葡萄生產(chǎn)中，葡萄地下部的根系及土壤往往得不到應(yīng)有的重視。因此，果園土壤板結(jié)、土壤容重高、緊實(shí)度大等問題非常突出，嚴(yán)重制約了樹體的健康及可持續(xù)發(fā)展。緊實(shí)土壤能降低其對水分的調(diào)節(jié)能力、存儲能力，不利于植物生長[1]。緊實(shí)土壤通氣性差，使得土壤長期處于厭氧環(huán)境下，微生物活性低，土壤碳、氮、礦質(zhì)元素的礦化作用低，從而影響土壤碳、氮循環(huán)和土壤養(yǎng)分的供應(yīng)能力[2]，降低土壤肥力。此外，緊實(shí)土壤的導(dǎo)熱率低，春季地溫上升緩慢，抑制春季根系對水分和養(yǎng)分的吸收，容易導(dǎo)致葡萄發(fā)芽緩慢不整齊，以及枝條抽干現(xiàn)象[3]。

為改良土壤，提高土壤性狀，前人研究采用添加秸稈生物炭[4-5]、稻殼生物炭[6]、生物質(zhì)灰[7]、腐殖酸[8]、微生物菌劑[9-11]等土壤改良物質(zhì)改善果園土壤質(zhì)量。王偉軍等[11]的研究表明，松土劑能顯著提高土壤微生物數(shù)量，改善土壤性狀。本試驗(yàn)在不同類型土壤上應(yīng)用松土劑后，進(jìn)一步研究松土劑對不同土壤類型的改良作用及對葡萄生長發(fā)育的影響，以期為葡萄生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2018年在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)葡萄示范基地（A片區(qū)）、山東省泰安市祝陽中青葡萄酒莊園進(jìn)行；于2019年在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)葡萄示范基地（B片區(qū)）進(jìn)行。

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)葡萄示范基地（A片區(qū)），2011年建園，土壤質(zhì)地為棕壤土，表層土壤容重1.22 g/cm3。以一年生鮮食葡萄‘瑞都紅玉’（Vitis vinifera cv.Ruidu Hongyu）自根苗為試材，行間自然生草，行內(nèi)覆蓋黑色園藝地布。于當(dāng)年3月定植，定植溝寬40 cm，深40 cm。

山東省泰安市祝陽中青松石葡萄酒莊園，2012年建園，土壤質(zhì)地為砂質(zhì)土，表層土壤容重1.25 g/cm3。以一年生釀酒葡萄‘味瑞佳’（Vitis vinifera cv.Viorica）自根苗為試材。

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)葡萄示范基地（B片區(qū)），2019年建園，土壤質(zhì)地為棕壤土，該園區(qū)之前種植的作物為大豆和玉米。建園時(shí)，按照10 t/667m2蚯蚓糞的標(biāo)準(zhǔn)改土，表層土壤容重1.20 g/cm3。以一年生釀酒葡萄‘香百川’ （Chambourcin，Euro-Americain hybrid）自根苗為試材。行間人工種草，行內(nèi)覆蓋園藝地布。于當(dāng)年4月起壟栽培，壟高20 cm。

松土劑為山東金鐸農(nóng)業(yè)科技有限公司提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

于2018年4—8月，在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)葡萄示范基地（A片區(qū)）進(jìn)行。避開高溫及陽光直射時(shí)間段，打開行內(nèi)園藝地布，分別澆灌松土劑300倍液1～2 L/株（隨著植株生長，澆灌量有所增加），每月1次，共6次。以澆灌清水為對照。每小區(qū)6株，3次重復(fù)。

于2018年4月—8月，在山東省泰安市祝陽中青松石葡萄酒莊園進(jìn)行。避開高溫及陽光直射時(shí)間段，分別澆灌松土劑300倍液1～2 L/株，每月1次，共6次。以澆灌清水為對照。每小區(qū)5株，3次重復(fù)。

2019年4月—7月，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)葡萄示范基地（B片區(qū)）。施用3次松土劑300倍液，分別為4月16日、5月20日和7月1日。每小區(qū)4個柱子空20株樹，3次重復(fù)。松土劑施用配合滴灌設(shè)備進(jìn)行。每次處理前，先滴清水5 min，待配藥桶溶液滴盡后，再滴清水10 min，清洗管路。

1.3 測定指標(biāo)

1.3.1 土壤容重及土壤含水量的測定

2018年7月、11月，用環(huán)刀法[12]測定0～10 cm、10～20 cm和20～30 cm的土壤容重；用酒精燃燒法[12]測定7月土壤含水量。重復(fù)3次，取平均值。下同。

2019年4月、5月、7月、9月，用環(huán)刀法測定0～10 cm（壟上）、10～20 cm（壟上）、20～30 cm和30～40 cm的土壤容重和酒精燃燒法7月土壤含水量；10月取土測定0～20 cm（壟上）、20～40 cm、40～60 cm和60～80 cm的土壤容重。

1.3.2 土壤緊實(shí)度的測定

2019年5月、6月，用土壤緊實(shí)度測定儀（托普云農(nóng)科技有限公司，中國）測定10 cm、20 cm、30 cm和40 cm深度的土壤緊實(shí)度；10月測定20 cm、40 cm、60 cm和80 cm深度土壤緊實(shí)度。測定桿長度40 cm，測量40 cm以下深度的土壤緊實(shí)度時(shí)，剖出40 cm深平面測定。

1.3.3 新梢生長量、副梢生長量測定

定植后每株保留一個新梢，并抹除所有副梢。用皮尺每7 d從葡萄梢基部量到梢尖生長點(diǎn)，精確到0.1 cm。新梢生長至第一道鉛絲時(shí)摘心，不再測量主梢生長量。待主梢摘心處頂端第一節(jié)位副梢萌發(fā)后，開始測定副梢生長量。

新梢/副梢生長速率=（終止測定長度－初始測定長度）/測量天數(shù)

1.3.4 葉片生物指標(biāo)的測定

2018年7月，每個處理選取10片葉，用數(shù)顯式游標(biāo)卡尺測定葉片厚度，精確到0.01 mm；用直尺測定葉片縱橫徑，精確到0.1 cm；參照趙世杰[13]乙醇浸提法測定葉綠素含量。

2019年6月、7月、9月，每個處理選取20片葉，用CL-01葉綠素計(jì)（Hansatech，英國）測定葉片SPAD值；用數(shù)顯式游標(biāo)卡尺測定葉片厚度，精確到0.01 mm；用JA2003N型電子天平測定葉片重，精確到0.1 g；平鋪于 1 cm×1 cm方格紙上拍照，用Digmizer軟件進(jìn)行葉面積計(jì)算，精確到0.01 cm2。

1.3.5 枝條生物指標(biāo)的測定。

于10月下旬，用皮尺測定其同一節(jié)位節(jié)間長度，精確到0.1 cm；用數(shù)顯式游標(biāo)卡尺同時(shí)測定莖粗，精確到0.01 mm。

1.3.6 可溶性糖、淀粉的測定

2018年11月，落葉后選取第5節(jié)位的枝條，除去節(jié)間，烘干磨碎，采用蒽酮比色法測定枝條中可溶性糖及淀粉的含量[13]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測定取3次生物學(xué)重復(fù)，用Microsoft Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和作圖；采用SPSS 24.0軟件進(jìn)行方差分析，采用T檢驗(yàn)法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 松土劑對土壤性狀的影響

2.1.1 松土劑對土壤容重、緊實(shí)度的影響

試驗(yàn)結(jié)果表明，松土劑顯著降低山東農(nóng)業(yè)大學(xué)葡萄示范基地（A片區(qū)）的土壤容重，7月20～30 cm土層容重比對照降低11.45%；11月0～10 cm、20～30 cm土層容重比對照降低10.24%、6.43%（表1）。但松土劑顯著增加了祝陽中青松石葡萄酒莊的土壤容重，7月20～30 cm土層容重比對照增加3.32%；11月0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm土層容重比對照增加5.14%、9.21%和10.71%，這可能與該地土質(zhì)為砂質(zhì)土有關(guān)。

由表2可知，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)葡萄示范基地（B片區(qū)）起壟栽培葡萄后，滴灌條件下，在4—9月間，土壤不斷沉實(shí)，土壤容重不斷增加。尤其是0～10 cm（壟上）、10～20 cm（壟上）土層容重增幅最大，分別增加7.23%、5.41%。而松土劑處理后0～40 cm各土層從4—9月土壤容重并未顯著增加。0～10 cm、20～30 cm土層5—7月間容重比對照降低4.78%～6.38%、3.27%～6.79%；10～20 cm土層僅9月土壤容重比對照顯著降低7.24%；30～40 cm土層5—9月間土壤容重比對照顯著降低5.44%～7.77%。這表明，松土劑顯著抑制0～40 cm土層土壤的沉實(shí)。

土壤緊實(shí)度是由土壤在抗剪力和壓縮力等的綜合作用下，抵抗其被壓實(shí)和破碎的一個狀態(tài)指標(biāo)，用來表征土壤結(jié)構(gòu)的惡化狀況[14-15]。松土劑可以有效降低土壤緊實(shí)度（表3）。5月松土劑處理后20～30 cm和30～40 cm土層土壤緊實(shí)度分別比對照降低43.53%和25.97%；6月10～20 cm、20～30 cm、30～40 cm土層土壤緊實(shí)度顯著降低13.58%、37.14%和25.35%。

表1 松土劑對土壤容重的影響（2018）Table 1 Applying scarification agent effects on soil bulk density (2018)/(g/cm3)

于2019年10月，測定滴灌條件下山東農(nóng)業(yè)大學(xué)葡萄示范基地（B片區(qū)）0～80 cm土層容重和緊實(shí)度?？梢园l(fā)現(xiàn)（表4），相比對照，松土劑處理后20～40 cm、40～60 cm土層的土壤容重顯著降低5.31%、11.99%；0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm、60～80 cm土層緊實(shí)度分別比對照顯著降低30.54%、50.31%、36.81%和32.43%。

2.1.2 松土劑對土壤含水量的影響

土壤水分作為土壤養(yǎng)分運(yùn)移的物質(zhì)基礎(chǔ)，對于作物的生長具有重要作用[15]。試驗(yàn)于2018年7月（降水量為30.2 mm），取土測定了山東農(nóng)業(yè)大學(xué)葡萄示范基地（A片區(qū)）、祝陽中青松石葡萄酒莊園0～30 cm土層含水量。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)（表5），松土劑顯著提升山東農(nóng)業(yè)大學(xué)葡萄示范基地（A片區(qū)）20～30 cm和祝陽中青松石葡萄酒莊0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm土層含水量，相比對照分別提升15.47%和24.66%、35.59%、44.80%，提高了土壤的保水性。

表2 松土劑對4—9月山農(nóng)農(nóng)業(yè)大學(xué)（B片區(qū)）土壤容重的影響（2019）Table 2 Effects of scarification agent on soil bulk density in B area of Shandong Agricultural University from April to September (2019)/(g/cm3)

表3 松土劑對山東農(nóng)業(yè)大學(xué)（B片區(qū)）土壤緊實(shí)度的影響（2019）Table 3 Effects of scarification agent on soil compactness in B area of Shandong Agricultural University (2019)/(kg/cm3)

表4 松土劑對山東農(nóng)業(yè)大學(xué)（B片區(qū)）土壤容重、土壤緊實(shí)度的影響（2019）Table 4 effects of scarification agent on soil bulk density and soil compactness in B area of Shandong Agricultural University (2019)

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)葡萄示范基地（B片區(qū)）試驗(yàn)中，7月5日取土測定土壤含水量（7月1日滴灌）?？梢园l(fā)現(xiàn)（表5），對照20～30 cm土層含水量遠(yuǎn)高于30～40 cm土層，這是因?yàn)閷φ?0～40 cm土層過于緊實(shí)，不利于水分下滲。而松土劑顯著降低了10～30 cm土層的含水量，相比對照分別降低28.93%和27.54%，提高土壤透水透氣性，有利于水分排出。

2.2 松土劑對葡萄生長發(fā)育的影響

2.2.1 松土劑對‘瑞都紅玉’‘味瑞佳’葡萄生長發(fā)育的影響

2018年試驗(yàn)結(jié)果表明，松土劑顯著促進(jìn)了葡萄的生長發(fā)育（表6），山東農(nóng)業(yè)大學(xué)葡萄示范基地（A片區(qū)）試驗(yàn)中，相比對照，葡萄新梢生長速率、葉厚度、葉片縱徑、橫徑分別增加27.65%、31.98%、15.07%、21.51%；祝陽中青松石葡萄酒莊試驗(yàn)中，葡萄新梢生長速率和葉綠素含量分別增加12.75%、12.81%。

2018年兩地試驗(yàn)中，松土劑處理顯著提高葡萄的節(jié)間長、莖粗、可溶性糖含量和淀粉含量。節(jié)間長比對照提高25%～40.65%；莖粗比對照提高20.85%～24.45%；可溶性糖含量比對照顯著提升19.10%～19.85%；淀粉含量比對照顯著提升23.40%～34.12%。

2.2.2 松土劑對‘香百川’葡萄生長發(fā)育的影響

2019年在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)葡萄示范基地（B片區(qū)）試驗(yàn)中，松土劑顯著提高了葡萄的生長勢（表8）。相比對照，葡萄新梢生長速率、副梢生長速率、莖粗分別增加22.71%、29.33%、7.15%；節(jié)間長有所增加，但與對照相比無顯著性差異。

表5 松土劑對土壤含水量的影響Table 5 Effect of applying scarification agent on soil moisture contents/%

表6 松土劑對葡萄新梢影響（2018）Table 6 Effect of applying scarification agent on grape new shoot (2018)

表7 松土劑對葡萄枝條的影響（2018）Table 7 Effect of applying scarification agent on grape shoot (2018)

2019年6月、7月、9月在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)葡萄示范基地（B片區(qū)）測定中，松土劑顯著提高了葡萄的葉片質(zhì)量（表9）。相比對照，6月測定的新梢葉片的SPAD值、葉面積和葉片質(zhì)量分別提升16.81%、11.65%和9.61%；7月測定的副梢葉片的SPAD值、葉面積和葉片質(zhì)量分別提升24.67%、21.36%和33.14%；9月測定的副梢葉片的SPAD值、葉面積、葉厚度和葉片質(zhì)量提升22.60%、6.96%、7.31%和3.83%。

3 討論與結(jié)論

土壤容重指自然狀態(tài)下單位容積土體的質(zhì)量，它影響著土壤水分、肥力、透氣性和土溫等土壤理化性質(zhì)。前人研究表明，松土劑能夠顯著降低土壤容重，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量和土壤孔隙度，改善土壤性狀[11]。這與本試驗(yàn)在壤土地上的研究基本一致，松土劑顯著降低壤質(zhì)土土壤容重、土壤緊實(shí)度，能夠降低10～60 cm深度的土壤容重和20～80 cm深度的土壤緊實(shí)度；但在砂質(zhì)土土壤中，松土劑提高土壤容重，推測可能由于松土劑含有加速砂粒風(fēng)化和促進(jìn)團(tuán)聚體形成的作用。

高容重土壤條件下土壤非毛管孔隙減少，表土層與心土層孔隙連接性減弱，土層間水分連續(xù)性變差，易造成上層水分滯留[16]。在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)葡萄示范基地（B片區(qū)）試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，灌溉水滯留在對照20～30 cm土層，這與該土層土壤容重、土壤緊實(shí)度高度有關(guān)；松土劑明顯降低10～30 cm土層含水量，促進(jìn)水分下滲，增強(qiáng)土壤水分傳導(dǎo)性能。而施用松土劑顯著提高祝陽中青松石葡萄酒莊園和山東農(nóng)業(yè)大學(xué)葡萄示范基地（A片區(qū)）土壤含水量，這可能因?yàn)樗赏羷└纳仆寥揽紫稜顩r，使得毛管作用增強(qiáng)，對水分吸附力增大，提高土壤蓄水能力[17]。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，松土劑對于砂質(zhì)土較壤質(zhì)土更能提高土壤含水量，這與前人研究結(jié)果[18]類似，土壤調(diào)理劑對砂土土壤含水量的提升較砂壤土更為顯著。原因是增加土壤粘粒，以提高持水能力。

高容重土壤對作物的影響，首先表現(xiàn)在對根系的影響。在高容重土壤中，根量減少、根系加粗、根系活力下降等[19-23]。研究表明，當(dāng)土壤容重達(dá)到1.47 g/cm3時(shí)，‘赤霞珠’葡萄根系數(shù)量顯著降低，且容重小的土層細(xì)根比例高，容重大的土層粗根比例高[23-24]。根系的生長直接影響地上部生長。諸多研究表明，高容重土壤抑制植物地上部的生長，降低葉面積、葉綠素含量、葉厚度、凈光合速率等，還可造成植物早衰[25-26]，嚴(yán)重影響光合產(chǎn)物積累，從而影響地上部生物量[25,26-28]。本研究山發(fā)現(xiàn)，松土劑可以顯著促進(jìn)新梢、副梢生長；提高葉面積、葉厚度、葉綠素含量，從而提高葉片的光合性能；延緩葉片的衰老，延長葉片光合時(shí)間，提升了光合產(chǎn)物的積累；提高莖粗、枝條貯藏營養(yǎng)，從而提高了枝條的越冬性和抗寒能力，顯著促進(jìn)葡萄生長發(fā)育。說明松土劑對地下部根系的改善顯著提高地上部的生長。

表8 松土劑對‘香百川’葡萄枝條的影響Table 8 Effect of applying scarification agent on'Chambourcin'grapevine shoot

表9 松土劑對‘香百川’葡萄葉片的影響Table 9 Effect of applying scarification agent on'Chambourcin'grapevine leaf

綜上可見，松土劑可以顯著降低土壤容重、土壤緊實(shí)度（對于砂質(zhì)土提高土壤容重），改善土壤孔隙狀況，提高土壤保水保肥能力，并能促進(jìn)葡萄地上部的生長發(fā)育。