旱區(qū)種植不同蘋果品種對土壤養(yǎng)分的影響

張艾明， 朱建宇， 余洪茜， 劉蘇藍(lán)， 徐玉梅

(赤峰學(xué)院 a 農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，b 資源環(huán)境與建筑工程學(xué)院，內(nèi)蒙古 赤峰 024000)

蘋果在生長過程中喜冷涼、喜光，是我國北方種植面積最大、產(chǎn)量最高的水果。內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市位于北方典型農(nóng)牧交錯帶，屬干旱半干旱區(qū)，其氣候條件基本能滿足蘋果的生長需求。目前，內(nèi)蒙古赤峰市主栽的蘋果品種有新世紀(jì)、新蘋紅、寒富等，蘋果種植面積超2.3萬hm2，年產(chǎn)量可達(dá)20萬t[1]。近年來為提高蘋果種植的經(jīng)濟效益，同時發(fā)展綠色生態(tài)果園，在不斷引進(jìn)新品種的同時，果農(nóng)也越來越重視科學(xué)施肥。但對果園的施肥管理仍缺乏相關(guān)技術(shù)，管理粗放，對氮磷肥的施用存在多施或少施的現(xiàn)象。果園土壤養(yǎng)分狀況直接影響到果樹的產(chǎn)量、品質(zhì)和生長狀況[2-4]，對果園的可持續(xù)發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。因此，加強對該區(qū)果樹土壤養(yǎng)分的監(jiān)測與分析，對該區(qū)果業(yè)發(fā)展具有一定的指導(dǎo)意義。當(dāng)前研究表明，果樹對氮肥、磷肥的吸收利用率較低，在果園中近80%的氮肥以各種途徑損失不能為果樹利用[5-6]，磷肥盈余率可達(dá)85%[7]。在果園管理中對肥料的投入存在超標(biāo)現(xiàn)象，在黃土高原果園氮磷肥投入過量比例高達(dá)99.3%和99.7%[8]，不合理的施肥量及施肥方式也帶來資源浪費、環(huán)境污染和果園土壤質(zhì)量下降等問題[9]。目前，對蘋果種植管理的研究主要集中在山東、陜西等地[8-9]，對于北方典型旱區(qū)農(nóng)牧交錯帶赤峰市蘋果種植過程中施肥管理的研究較少，且對適宜該區(qū)種植的主栽品種對土壤養(yǎng)分影響的研究也較為欠缺。赤峰市的土壤類型主要為栗鈣土、栗褐土，其基礎(chǔ)養(yǎng)分含量低，保水保肥性差，對果園養(yǎng)分的管理要求也更高。因此，本研究以位于北方典型旱區(qū)農(nóng)牧交錯帶的赤峰市為例，結(jié)合不同蘋果品種種植園不同土層的土壤養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)，研究不同蘋果品種對土壤氮磷養(yǎng)分的影響，旨在掌握該地區(qū)主栽的不同蘋果品種的土壤養(yǎng)分狀況，為該地區(qū)蘋果種植的合理施肥、肥料利用率的提高提供理論依據(jù)。從而在提高蘋果種植經(jīng)濟效益的同時保護(hù)生態(tài)脆弱的農(nóng)牧交錯帶。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

內(nèi)蒙古赤峰市位于內(nèi)蒙古自治區(qū)東部，地理坐標(biāo)41°17′10″～45°24′15″N，116°21′07″～120°58′52″E。地理環(huán)境復(fù)雜多樣，山地、高原、丘陵、盆地、平原俱全，中低山和丘陵約占總面積的73.3%。主要土壤類型以栗鈣土、栗褐土為主，土壤質(zhì)地多為砂性壤土，氣候?qū)儆跍貛О敫珊荡箨懶约撅L(fēng)氣候，年平均氣溫0～7 ℃，年降水量381 mm，年無霜期135～145 d，年有效積溫2 800～3 100 ℃，年日照時數(shù)在3 000 h左右，晝夜溫差大[10]。

1.2 樣品采集及測定

土壤樣品采自赤峰市南山大天蘋果園，該果園采用常規(guī)施肥管理技術(shù)，果樹開花前每株果樹分別施用無機肥1.5 kg，盛果期每株施用農(nóng)家肥5 kg、生物菌肥2 kg、無機肥1.5 kg(N 20%、P20520%、K2O 20%)。土壤樣品于蘋果收獲期采集，選取該果園4個主栽蘋果品種(新世紀(jì)、新蘋紅、雞心果和寒富)，每個品種3個重復(fù)，挖土壤剖面后分層取樣(0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm)。

土樣采集后過2 mm篩，去除雜質(zhì)，鮮土進(jìn)行銨態(tài)氮、硝態(tài)氮的測定，風(fēng)干土研磨過100目篩進(jìn)行養(yǎng)分全量測定，過2 mm篩進(jìn)行其他化學(xué)指標(biāo)的測定。土壤pH采用pH計測定；有機質(zhì)采用重鉻酸鉀氧化法；全氮采用凱氏消煮法；全磷采用高氯酸法；銨態(tài)氮采用流動注射分析儀法；硝態(tài)氮采用紫外分光光度校正因數(shù)法；有效磷采用鉬銻鈧比色法；無機磷采用硫酸浸提-鉬藍(lán)比色法。

1.3 數(shù)據(jù)處理

運用Microsoft Excel 2019軟件處理數(shù)據(jù)，SPSS 16.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的單因素、雙因素方差分析，處理間的差異分析采用Duncan法，數(shù)據(jù)結(jié)果均為3次重復(fù)的平均值。采用Origin 8.0進(jìn)行數(shù)據(jù)作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤pH與有機質(zhì)

由表1可知，4個品種的蘋果土壤pH都在8左右，屬偏堿性土壤。其中，新世紀(jì)和富騰土壤pH隨土壤深度變化不顯著，雞心果和新蘋紅土壤pH在表層較低。在20～<40 cm土層中雞心果的土壤pH極顯著高于新世紀(jì)與新蘋紅的土壤pH?？傮w來看，土壤有機質(zhì)含量在0～<20 cm土層最高，與20～<40 cm和40～60 cm土層差異顯著。比較各品種蘋果土壤有機質(zhì)含量可知，新蘋紅的各層土壤有機質(zhì)含量均高于其他品種，且其表層土壤有機質(zhì)含量達(dá)到了17.3 g·kg-1，而富騰的各層土壤有機質(zhì)含量均較低(表1)。

2.2 土壤氮

由圖1可知，除新蘋紅外，其余3個品種的蘋果土壤全氮含量均在表層含量最高，在20～<40 cm和40～60 cm土層土壤中全氮含量顯著下降。比較不同品種可知，富騰無論是在表層土壤還是在40～60 cm土層土壤的全氮含量均極顯著低于其他3個品種。

表1 不同品種、不同土層土壤pH與有機質(zhì)含量

同一土層比較，柱間無相同大小寫字母分別表示不同品種間差異達(dá)極顯著(P<0.01)和顯著(P<0.05)水平。圖2～6同。圖1 不同品種、不同土層土壤全氮含量

從圖2可知，該園區(qū)土壤硝態(tài)氮的含量除富騰外均表現(xiàn)出與土壤有機質(zhì)含量相同的變化趨勢(表1)，即在這3個蘋果品種土壤中均表現(xiàn)出0～<20 cm土層中硝態(tài)氮含量最高，在20～<40 cm和40～60 cm土層中較低。而富騰則表現(xiàn)出深層土壤硝態(tài)氮含量高于表層土壤的現(xiàn)象。不同蘋果品種的土壤銨態(tài)氮含量均較低，且品種間以及土層間的銨態(tài)氮含量均無顯著差異(圖3)。

圖2 不同品種、不同土層土壤硝態(tài)氮含量

圖3 不同品種、不同土層土壤銨態(tài)氮含量

2.3 土壤磷

由圖4可知，4個蘋果品種的土壤全磷含量均處于較高的水平，富騰表層土壤的全磷含量顯著高于20～<40 cm和40～60 cm土層。20～<40 cm土層新蘋紅的土壤全磷含量較其他品種要高。

圖4 不同品種、不同土層土壤全磷含量

由圖5可知，不同蘋果品種的土壤有效磷在表層含量均較高，且顯著高于其他土層含量。在各土層中新蘋紅與新世紀(jì)的土壤有效磷含量均顯著高于雞心果與富騰。

圖5 不同品種、不同土層土壤有效磷含量

由圖6可知，除新蘋紅外，其余3個蘋果品種0～<20 cm土層土壤無機磷含量顯著高于20～<40 cm和40～60 cm土層，而新蘋紅的土壤無機磷含量在不同深度土層間不存在顯著差異。從不同品種間看，0～<20 cm土層富騰土壤無機磷含量較低，20～<40 cm土層無顯著差異，40～60 cm土層新蘋紅的土壤無機磷含量最高，富騰最低。

圖6 不同品種、不同土層土壤無機磷含量

3 討論

本研究表明，不同品種蘋果的土壤pH均偏高，呈偏堿性，這可能與研究區(qū)土壤類型有關(guān)。該區(qū)土壤為栗鈣土，而栗鈣土中有厚度不一的鈣積層，鈣積層中含有的碳酸鈣可能是pH較高的原因之一[11]。土壤pH會對土壤養(yǎng)分的吸收和利用產(chǎn)生影響[2,12-13]。研究表明，當(dāng)土壤pH在6.5～7.5時，有利于果樹的正常生長，同時也能減輕由于土壤pH過高引起的營養(yǎng)元素的缺乏和毒害作用[13-16]。因此，建議該園區(qū)用0.3 g·L-1的硫酸亞鐵作為調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)土壤pH值[17]。該園區(qū)的土壤有機質(zhì)含量較低，與國外30 g·kg-1以上的有機質(zhì)含量以及黃土高原地區(qū)高產(chǎn)果園有機質(zhì)含量的要求均有一定的差距[9]。研究表明，土壤有機質(zhì)與土壤養(yǎng)分供應(yīng)呈正相關(guān)關(guān)系[16]，因此，為提高蘋果的產(chǎn)量和品質(zhì)，應(yīng)適當(dāng)增施有機肥，提高土壤的有機質(zhì)含量，改善土壤質(zhì)量[18]，特別是針對土壤有機質(zhì)含量較低的富騰，應(yīng)大量增施有機肥。

蘋果是一種喜硝植物，硝態(tài)氮可以促進(jìn)果樹幼嫩器官的生長[19]。由于該地區(qū)硝態(tài)氮含量較低，所以應(yīng)增施氮肥。同時可以將氮肥的施用深度控制在20 cm左右，以提高氮肥的利用率[20]，進(jìn)而提高蘋果的產(chǎn)量和品質(zhì)。但由于硝態(tài)氮易隨雨水流失，且硝態(tài)氮含量過高還會抑制根系的生長[21-22]。所以在施用氮肥時應(yīng)控制用量、增加追肥，為防止脫氮還應(yīng)在施用時配合一定量的銨態(tài)氮。富騰的土壤全氮含量較低，表明其對氮肥的吸收利用量要比其他品種多，因此，在施用氮肥時可對富騰施用量高于其他品種，而對土壤氮含量較高的新蘋紅可較其他品種少施。

不同品種蘋果的土壤全磷含量總體看差異不大，但富騰的土壤無機磷含量均顯著低于其余3個品種，富騰與雞心果的土壤有效磷含量低于新世紀(jì)與新蘋紅，表明新蘋紅對土壤磷的吸收較少，而雞心果與富騰吸收的則較多。土壤有效磷是土壤供磷能力的重要指標(biāo)之一，對果樹的生長發(fā)育起著重要的作用。由于土壤中磷的向下運移能力差，所以容易在表層聚集[23]。4個蘋果品種的土壤有效磷與無機磷在0～20 cm土層含量均顯著高于20～40 cm土層，全磷雖也表現(xiàn)出表聚現(xiàn)象，但差異不顯著。當(dāng)土壤養(yǎng)分表聚明顯時將導(dǎo)致果樹的根系向上分布，從而影響果樹的生長發(fā)育和抗寒抗旱能力[15]。因該地區(qū)土壤磷素的總體含量均較高，土壤磷淋溶風(fēng)險較大[24]。土壤磷含量過高，會提高土壤的磷鋅比，而當(dāng)磷鋅比大于100時會出現(xiàn)小葉病癥，對葉片細(xì)胞產(chǎn)生不良影響，嚴(yán)重影響果樹的光合作用[25-26]。為提高經(jīng)濟效益，降低磷肥盈余率，可以減少磷肥的施用量，并深施磷肥，增施有機肥與鋅肥，減少土壤磷的表層聚集，降低磷鋅比。

4 小結(jié)

4個蘋果品種的土壤pH均較高，呈現(xiàn)偏堿性。土壤有機質(zhì)含量總體偏低，新蘋紅土壤有機質(zhì)含量最高，富騰有機質(zhì)含量最低，因此，建議該區(qū)在蘋果管理上增施有機肥，提升土壤質(zhì)量?？傮w來看，該研究區(qū)土壤氮素含量較低，需針對不同品種蘋果對氮肥的需求量增施氮肥，如可對富騰施用比其他品種較多的氮肥，而對土壤氮含量較高的新蘋紅可少施。在施用氮肥時還應(yīng)采用合適的施肥方式、增加追肥，提高氮肥利用率。該區(qū)土壤磷含量偏高，應(yīng)對磷肥進(jìn)行減施、少施，甚至是不施，以降低磷肥的盈余率，防止蘋果小葉病的發(fā)生。不同蘋果品種土壤的有效磷、無機磷表現(xiàn)出的差異表明，富騰對磷的需求較其他品種要大。綜上，在對蘋果的施肥管理中，應(yīng)根據(jù)不同品種蘋果對土壤氮磷養(yǎng)分的需求差異以及各土層特點確定合適的施肥量及施肥方式，進(jìn)行合理施肥。