四川省獼猴桃園健康土壤培育與調控途徑

韓茹夢，游浩宇，廖慧蘋，張俊伶，陳遠學，張江周*

（1.中國農業(yè)大學資源與環(huán)境學院/植物—土壤相互作用教育部重點實驗室，北京 100193；2.四川省華勝農業(yè)股份有限公司，四川 德陽 618200；3.四川農業(yè)大學資源學院，四川 成都 631000）

獼猴桃果實多汁、美味可口且營養(yǎng)豐富，Vc含量是西紅柿的7倍[1]，食用纖維含量是許多谷類食品的5～25倍[2]，種子不飽和酸含量極高，被稱為水果之王[3～6]。隨著獼猴桃受歡迎程度的提升，我國獼猴桃種植面積逐年擴大。我國的獼猴桃種植面積居全球第一位，但單產卻低于其他主要生產國。我國獼猴桃平均單產低，與國內主要種植省份產量低有關。

四川省是我國獼猴桃第二種植大省，近年來種植面積逐漸增大，獼猴桃已成為該省扶貧特色產業(yè)之一[7]。但四川獼猴桃單產水平（4.3 t/hm2）顯著低于我國平均水平（12.2 t/hm2）。因此，提高獼猴桃單產是四川省獼猴桃產業(yè)面臨的重大挑戰(zhàn)。獼猴桃為肉質根，喜濕怕澇，最適宜在肥沃的砂質壤土上生長。而四川省獼猴桃園多由連續(xù)多年種植水稻的水田改種而來，土壤黏重、排水不暢、土壤板結問題嚴重影響獼猴桃的正常生長。適宜的土壤條件是保障獼猴桃良好生長的基礎。對四川省獼猴桃園土壤存在的物理、化學和生物學障礙因子進行分析，明確適宜獼猴桃健康生產的最佳土壤環(huán)境，提出消除獼猴桃園土壤障礙因子的調控途徑，旨為促進四川省獼猴桃產業(yè)綠色發(fā)展提供幫助。

1 四川省獼猴桃生產現狀

我國是重要的獼猴桃產區(qū)，2012～2017年獼猴桃種植面積明顯增加，占全球種植總面積的50%以上（圖1），但單產水平較低。新西蘭獼猴桃單產最高達到35.09 t/hm2，是我國的3倍。2012～2017年新西蘭獼猴桃單產逐年增加，而我國的獼猴桃單產卻呈現下降趨勢（表1）。

圖1 2012年和2017年世界獼猴桃主產國的種植面積所占比例Fig.1 The proportion of planting area in main kiwifruit planting countries in the world in 2012 and 2017

表1 2012～2017年世界獼猴桃主產國的單位面積產量Table 1 Kiwifruit yield in main planting countries in the world from 2012 to 2017 （t/hm2）

近年來四川省獼猴桃種植面積逐年增大，由2013年的3.1萬hm2增加到2018年的4.6萬hm2（圖2）[7]。2018年我國獼猴桃種植面積約為24萬hm2，其中陜西省種植面積最大，達到7.7萬hm2；四川省獼猴桃種植面積居第2位[8]，但單產水平較低，僅為陜西省平均單產的1/3左右。四川省獼猴桃主要分布在蒼溪、都江堰[9]、蒲江[10]、綿陽和綿竹等地，園區(qū)多由水稻田改建，土壤黏重、排水不暢、土壤板結等嚴重影響獼猴桃的正常生長。四川省獼猴桃生產上通常使用嫁接苗，從嫁接到結果一般需要2～4 a。獼猴桃一般在3～4月發(fā)芽開花，9～11月收獲。根系在早春開始生長，溫度升至20℃時達到生長高峰期，9月左右出現第2次生長高峰期[11]，晚秋和冬季生長衰落。四川獼猴桃根系的第2個生長高峰期恰逢降雨集中期，因土壤黏重、排水不暢等致使根系常處于漬水狀態(tài)，而獼猴桃樹淹水超過3 d將產生不可恢復的損傷[12]。四川獼猴桃園區(qū)土壤板結、黏重等導致獼猴桃根系分布較淺，約80%的根系分布在0～40 cm土層[13]。

圖2 2000～2018年四川省獼猴桃和水稻種植面積的變化Fig.2 Change of kiwifruit and rice planting areas in Sichuan Province from 2000 to 2018

2 四川省獼猴桃園土壤障礙因子

四川省獼猴桃園土壤障礙因素主要包括果園土壤黏重、土壤板結、雨季排水不暢、部分土壤養(yǎng)分缺乏、土壤pH值多呈酸性[14，15]。且隨著獼猴桃種植年限的增加，土壤微生物數量和結構發(fā)生變化，對碳源利用能力降低，細菌和放線菌數量明顯減少[16]。雨季獼猴桃樹體發(fā)生澇害后，若土壤黏重、通透性差，長時間排水不暢，會造成樹體死亡[17]。土壤pH值低會導致獼猴桃錳中毒，造成小枝死亡。土壤微生物多樣性降低，也會影響獼猴桃產量的提高[18]。四川省獼猴桃園土壤障礙因子較多，可以歸納為物理障礙因子、化學障礙因子和生物學障礙因子3類。

2.1 物理障礙因子

四川省獼猴桃園多建在土壤瘠薄、土層較薄、土壤黏重的地區(qū)[19，20]。近年來，四川省開發(fā)的獼猴桃園區(qū)大多分布在山前平原、沖積平原的水稻土上，除少數古河道土壤外，絕大多數種植區(qū)土壤質地黏重、結構性差、耕層淺薄，顯著影響土壤水氣的通透性[21]。且由水稻土改建的獼猴桃園，土壤黏重、板結，不利于排水，耕性不良，土體堅實，阻礙獼猴桃根系深扎，嚴重影響樹體的正常生長[22]。與高產的新西蘭獼猴桃生長環(huán)境相比，四川省降雨不均勻，夏季降雨多，土壤黏重、硬度大；而新西蘭降雨均勻，土壤松軟肥沃、排水性好。因此，改善土壤物理結構是提高四川省獼猴桃產量的重要前提。

2.2 化學障礙因子

四川省獼猴桃園土壤大多為紫色土、水稻土等，土壤呈偏酸性，且部分養(yǎng)分失衡（表2）。浦江獼猴桃園水改旱土壤有酸化趨向，土壤總體呈偏酸性[14，22]，而土壤pH值過低將會導致獼猴桃錳中毒。按照全國土壤普查辦公室[23]劃定的養(yǎng)分等級，四川盆地紫色土、黃棕壤和水稻土有機質含量總體處于缺乏水平（＜20 g/kg）[24，25]。高有機質含量土壤是優(yōu)質高產獼猴桃生產的基礎。土壤有機質含量低造成土壤生物活力低，土壤水熱氣不協(xié)調，養(yǎng)分釋放遲緩，影響土壤肥力[26，27]。王西銳[28]指出，連續(xù)多年種植獼猴桃會導致土壤中某些特定養(yǎng)分失衡、有害微生物富集并產生自毒，不利于獼猴桃健康生長。因此，優(yōu)質獼猴桃生產需要調節(jié)獼猴桃生長所需的養(yǎng)分狀況以及土壤pH值環(huán)境，培育良好的耕層土壤，促進獼猴桃生長。

表2 四川省獼猴桃園的土壤養(yǎng)分含量Table 2 Soil nutrient contents of kiwifruit orchards in Sichuan Province

2.3 生物學障礙因子

土壤微生物可直接參與物質轉化，以及養(yǎng)分的釋放和固定過程。水田旱作后，土壤微生物生物量減少，過氧化氫酶活性降低。研究表明，微生物不僅促進土壤養(yǎng)分的轉化，還促進植物對養(yǎng)分的吸收[29]。水田改果園后，土壤微生物量碳、氮平均含量分別下降74.4%和73.3%，造成土壤有機碳活性下降、供氮能力削弱；土壤過氧化氫酶活性降低，致使抵抗毒害作用的能力減弱[30]。隨著獼猴桃種植年限的增加，土壤微生物多樣性下降，細菌和放線菌數量明顯減少，對碳源的利用能力降低，同時還會產生毒害作用[16，28～31]。土壤微生物群落結構的變化影響土壤養(yǎng)分的有效性，造成養(yǎng)分失衡，從而削弱獼猴桃對毒害生物體的抵抗能力，影響獼猴桃的健康生長。土壤中存在數萬種的微生物，對植物的健康生長至關重要，控制植物根系微生物群落可以為植物增產提供新的機會[32]。可以看出，土壤生物學因子對獼猴桃健康生長也至關重要。

3 四川省獼猴桃園健康土壤培育途徑

健康土壤不僅要構建理想的耕層，提高土壤養(yǎng)分的有效性，還要提高生態(tài)系統(tǒng)的服務功能[33，34]。人們常通過深耕、秸稈還田以及施用有機肥和土壤結構改良劑來改善農田土壤的物理結構[35]，通過養(yǎng)分綜合管理技術以及種植綠肥來提高土壤養(yǎng)分含量。常用的健康土壤培育方法有施用有機肥、多樣化種植、覆蓋作物、種植功能化植物等[34]。四川省獼猴桃園土壤黏重，需要采用綜合方法進行健康土壤培育。

3.1 利用土壤結構改良劑

常利用土壤結構改良劑來增加土壤孔隙，改善土壤結構。常用的土壤改良劑分為天然改良劑和人工改良劑2種[36]，其中天然改良劑包括沙、沸石、蛭石、珍珠巖等，人工改良劑包括生物炭、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇等[37～44]。改良劑不同，對土壤的改良效果也不一樣。左建等[45]在種植玉米的鹽化草甸土上摻入沸石，土壤容重較對照降低0.1 g/cm3，硬度降低13.6 kg/cm2。研究表明，使用體積比為10%、粒徑2～7 mm的“泡沫砂”改良黏重土壤，土壤孔隙度提高7.39%、容重降低6.48%，達到適宜農業(yè)生產的最適宜范圍[38]。生物炭也被廣泛應用于土壤改良，不僅可以改善土壤的物理性質，增加土壤養(yǎng)分含量，還可以改善土壤的微生物群落結構[46～48]。張崢嶸[49]盆栽試驗發(fā)現，生物炭能夠顯著降低土壤硬度，減少耕作阻力。生物炭本身含有許多養(yǎng)分，能夠顯著增加土壤總碳、有效磷、速效鉀以及交換性鈣鎂和鉀的含量。聚丙烯酰胺作為土壤改良劑，不僅會影響土壤的物理結構，還會影響土壤的水分入滲速率和持水能力[44～50]。Yu等[51]研究發(fā)現，在土壤表層5 cm添加10和20 kg/hm2的聚丙烯酰胺會使土壤水分入滲速率略微降低。因此，對黏重土壤進行改良時，需要根據土壤特性選擇適宜的土壤改良劑。

3.2 施用土壤有機物料

施用有機肥不僅可以提高土壤養(yǎng)分含量，還可以改善土壤結構，降低土壤容重等[52，53]。常見的有機肥主要有牲畜糞便、作物殘渣、生活垃圾等所制備成的生物有機肥、腐殖酸肥以及糞肥等[41，54，55]。研究表明，施用由城市垃圾、污泥污水、木屑按照體積比62∶21∶17堆制而成的有機肥料300 m3/hm2進行黏土改良效果最佳，土壤物理性狀的改善程度與堆肥施用量呈正比[56]。施用有機肥對提高土壤有機質含量和團聚體形成也具有重要作用[57]。研究表明，長期施用有機肥通過增加根際微生物多樣性和網絡復雜性促進植物對養(yǎng)分的吸收，從而提高獼猴桃產量[30，57，58]。使用生物菌肥可以增加土壤微生物數量，獼猴桃施用腐植酸500 g/株+解磷菌250 mL/株+生防菌肥250 g/株，能夠提高土壤中的細菌、放線菌和酵母菌數量，降低真菌數量，還能提高土壤蔗糖酶活性，從而達到提升獼猴桃品質的效果[59]。研究表明，有機碳含量與土壤pH值呈顯著負相關，增施有機肥使土壤有機質含量穩(wěn)定在一定范圍內，可以穩(wěn)定土壤pH值[60～62]。

3.3 覆蓋作物

種植綠肥或覆蓋作物不僅能改善土壤的物理結構，還能對土壤的生物學性質產生積極影響[63]。覆蓋作物可以降低土壤容重，增加土壤孔隙度，提高土壤含水率等。在土壤容重達1.42 g/cm3的獼猴桃園種植豆科綠肥山黧豆、毛葉苕子、箭筈豌豆，可以提高土壤孔隙度，降低土壤容重14.79%[64，65]。在黃土高原果園種植覆蓋作物，可以顯著提高微生物多樣性，并對細菌豐富度和優(yōu)勢種豐度產生積極影響，這有利于提高土壤健康水平[66]。在獼猴桃園種植黑麥草和白三葉混合的覆蓋作物，能夠提高土壤微生物群落總量，改變土壤微生物群落結構，其中覆蓋作物刈割翻壓與不種植覆蓋作物相比，微生物量碳和氮含量分別增加30%和19%[67]。獼猴桃生產上，可根據時間以及功能需求來確定覆蓋作物的種類（表3和圖3）。由于混播覆蓋作物處理的地下生物量高于單作，更有利于改善黏重土壤的結構，因此建議使用作物混播進行覆蓋[68]。

表3 4種果園覆蓋作物的特點Fig.3 Characteristics of four different mulching crops in orchard

圖3 覆蓋作物模型圖Fig.3 Model diagram of mulching crops

3.4 合理施肥

四川獼猴桃園多建在排水不暢的水稻田或土壤貧瘠的山坡地[19]，施肥上常存在過量施用化肥、養(yǎng)分配比不合理等問題[69，70]。大量施用化肥雖然可以提高獼猴桃的經濟效益，但會降低土壤質量，導致樹體長勢不佳。近年來，有機肥、微肥與化肥配合施用模式正在逐漸推廣[60，71，72]。另外，在施肥管理中還要注意養(yǎng)分的投入量及其比例。研究表明，成齡‘紅陽’獼猴桃的肥料施用量為N 250 g/株、P2O5250 g/株、K2O 250 g/株和有機肥6 kg/株[73]；施肥時兼顧大量元素與微量元素，噴施濃度0.10%的B肥和0.30%的Zn肥，有利于獼猴桃產量和品質的提高[74]。還要注意，幼齡樹體的施肥量低于成齡大樹，未結果或結果初期樹體的施肥量低于盛果期樹，肥力差園地的施肥量多于較肥沃果園[69]。不同時期獼猴桃的施肥比例不同，萌芽肥掌握高氮、低磷、低鉀，一般施肥質量比例為5∶2∶2；高溫季節(jié)肥料施用掌握低氮、低磷、高鉀；而休眠期獼猴桃應更加注意基肥的投入[75，76]。根據生產實際，選擇合理的施肥方式與比例，以避免果園土壤質量下降、果樹長勢不佳等。

3.5 果園綜合管理

目前，果園管理機械化如機械施肥、機械除草等逐漸成熟。與傳統(tǒng)的除草劑除草相比，機械除草效果最佳，在我國農業(yè)發(fā)展中具有不可或缺的地位[77～79]。機械化操作雖然普遍提高了工作效率，但會導致土壤緊實度增大，這對于四川省土壤黏重的獼猴桃園來說會進一步阻礙獼猴桃根系的深扎[80]。四川省獼猴桃園多由水稻田改建，土壤黏重、板結，因此需加強排水設施建設，以避免雨季造成嚴重水漬問題。

對于健康土壤培育，不是通過單一措施就能夠實現的，應采用綜合調控措施。曹曉風等[81]認為，通過施用土壤改良劑和有機肥、合理管理養(yǎng)分、種植覆蓋作物等綜合措施，可以改善土壤的物理性質，提升土壤養(yǎng)分含量及其有效性，增加土壤食物網的復雜程度（圖4）。同時在果園管理中，盡量減少重型機械進園，加固園區(qū)排水設施，使土壤結構免遭破壞?？傊瑢τ谒拇ㄊ～J猴桃園土壤，應采用綜合調控措施進行改良與培育，提升土壤健康水平，為獼猴桃健康生長提供良好的土壤環(huán)境條件，促進獼猴桃產業(yè)提質增效和綠色發(fā)展。

圖4 提升獼猴桃園土壤健康水平的綜合調控措施Fig.4 Comprehensive control measures to improve soil health level in kiwifruit orchard

4 建議與展望

四川省獼猴桃土壤障礙因子的削減，需要通過綜合調控措施來實現。從土壤改良劑、合理施肥、覆蓋作物以及果園管理等方面出發(fā)，全面調控土壤的物理、化學和生物學性質，使獼猴桃生長在質地疏松，排水良好、養(yǎng)分供應充足、生物多樣性高的健康土壤上，促進獼猴桃產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

隨著現代科學技術的發(fā)展，農業(yè)生產方式變得復雜多樣。四川省獼猴桃產業(yè)發(fā)展的主要制約因素之一是土壤黏重、排水性差，除采取以上綜合調控措施對土壤進行改良和培育外，還可通過以下栽培措施促進獼猴桃產業(yè)的發(fā)展：

（1）使用耐澇砧木，降低雨季澇漬對獼猴桃根系的脅迫。對萼獼猴桃為中型落葉藤本植物，其根系不同于傳統(tǒng)獼猴桃的肉質根，是較美味系獼猴桃、中華系獼猴桃等分布更深的木質根，不易遭受澇害[82，83]。研究表明，在相同的淹水條件下，對萼獼猴桃KR2作為砧木時根系活性仍然很高，低氧傷害較KR5、15-13和永豐1號獼猴桃小[84]。未來可以開展田間研究，選育抗逆性強的獼猴桃品種或砧木。

（2）采用避雨大棚水肥一體化設施栽培，從源頭將雨水阻擋，避免獼猴桃根系淹水。避雨大棚栽培在減少雨水進園的同時，還能降低獼猴桃潰瘍病的傳播[85]。

（3）采用輕基質栽培，避免土壤障礙因子對獼猴桃的影響。近年來，輕基質的應用范圍越來越廣，除育苗外，還應用于果蔬如西紅柿、茄子、藍莓等種植[86～88]。采用輕基質栽培，能夠避免土壤黏重、板結、排水不暢等障礙因子對獼猴桃生產的不利影響，具有極大的研究價值和應用前景。未來需要在輕基質種類的選擇、配比以及水分和養(yǎng)分管理等方面開展研究和示范工作，帶動獼猴桃產業(yè)健康、可持續(xù)發(fā)展。