山東省果園土壤養(yǎng)分狀況研究

高璐陽，馬志明，房福力，武 良

（1.新洋豐農(nóng)業(yè)科技股份有限公司∕農(nóng)業(yè)農(nóng)村部作物專用肥料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 荊門 448000；2.山東新洋豐肥業(yè)有限公司，山東 菏澤 274000）

山東省是中國(guó)果樹主要種植區(qū)，以蘋果、桃、棗、梨等為主，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量穩(wěn)居全國(guó)前列。果業(yè)已成為山東省優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)，在增加農(nóng)民收入和推動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面發(fā)揮重要作用。土壤是植物生長(zhǎng)的基礎(chǔ)，土壤養(yǎng)分狀況是判斷土壤肥力的重要指標(biāo)［1，2］。近年來，隨著化肥施用量的增加，果園土壤酸化、有機(jī)質(zhì)匱乏等問題日益加重。李慶軍等［3］通過分析山東省570份果園土壤樣本后發(fā)現(xiàn)，山東省果園土壤有明顯酸化趨勢(shì)，且酸化程度逐漸加深；馬延剛等［4］通過對(duì)平度市4 028個(gè)土樣分析后得出平度市堿解氮含量處于較低水平，平均含量為77.00 mg∕kg；唐新禮等［5］通過研究威海市文登區(qū)9 882個(gè)土壤樣本后發(fā)現(xiàn)糧田、菜地和果園的土壤有機(jī)質(zhì)平均含量分別為9.99、10.86、10.42 g∕kg，94.7%的果園土壤有機(jī)質(zhì)處于中低水平。而對(duì)山東省果園土壤養(yǎng)分的綜合研究較少，系統(tǒng)性的分析未見報(bào)道。本研究以山東省248個(gè)代表性果園為對(duì)象，通過定量分析其土壤養(yǎng)分狀況，為山東省不同果樹種植區(qū)的土壤改良和化肥減施增效提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

山東省位于北緯34°22′54″—38°24′00″，東經(jīng)114°47′30″—122°42′18″，屬溫帶季風(fēng)氣候，雨熱同季，春秋較短，冬夏較長(zhǎng)。年降水量在550～950 mm，平均為680 mm。年均氣溫在11～14℃，氣候條件適合大部分落葉果樹生長(zhǎng)［6］。

1.2 樣本采集與測(cè)定

1.2.1 土壤樣本的采集2018—2019年在山東省248個(gè)蘋果、桃樹、藍(lán)莓、冬棗、櫻桃、葡萄等主要水果種植園區(qū)采集土壤樣本，土壤類型涉及潮土、棕壤、鹽堿土、沙壤土等。每個(gè)果園按S形隨機(jī)采取5點(diǎn)土壤樣本，采樣點(diǎn)在樹冠滴水線附近，取樣深度為0～30 cm，剔除根系、石礫等雜物后混合為一個(gè)土壤樣本，采用四分法留存1 kg左右土壤，裝入自封袋中，并記錄采樣地點(diǎn)、時(shí)間等基本信息。土樣經(jīng)風(fēng)干、粉碎、研磨、過篩后備用待測(cè)。

1.2.2 土壤樣本的測(cè)定土壤測(cè)定項(xiàng)目包括土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀、交換性鈣、交換性鎂、有效鐵、有效錳、有效銅、有效鋅、有效硼等養(yǎng)分含量及pH。

土壤有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法測(cè)定；土壤pH采用pH計(jì)進(jìn)行測(cè)定，水土比為2.5∶1；交換性鈣、交換性鎂含量采用1 mol∕L乙酸銨浸提，原子吸收分光光度法測(cè)定；有效鐵、有效錳、有效銅和有效鋅含量采用DTPA浸提，原子吸收分光光度法測(cè)定；有效硼含量采用沸水浸提，甲亞胺比色法測(cè)定；堿解氮、速效磷和速效鉀含量參照文獻(xiàn)［7，8］測(cè)定。

1.3 土壤養(yǎng)分分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

參考第二次全國(guó)土壤普查土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和文獻(xiàn)［9-11］，對(duì)山東省果園土壤的肥力指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。土壤pH、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷和速效鉀養(yǎng)分劃分為6個(gè)等級(jí)，具體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見表1。土壤中、微量元素養(yǎng)分劃分為5個(gè)等級(jí)，具體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表1 土壤pH及養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

表2 土壤中、微量元素養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn) （單位：mg∕kg）

1.4 數(shù)據(jù)分析

使用Excel 2010和SPSS 24.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤pH和有機(jī)質(zhì)分布狀況

由表3可知，山東省果園土壤pH平均為6.29，變輻為4.08～8.89，變化幅度較大，pH處于強(qiáng)酸性、酸性、弱酸性、中性、弱堿性和堿性范圍的果園數(shù)量分別占樣本總數(shù)的14.58%、22.92%、16.67%、22.92%、18.75%和4.16%。除冬棗園土壤呈堿性外，其余果園土壤整體偏酸，其中藍(lán)莓園土壤pH最低，為4.55，其他果園土壤pH在6.24～6.37。

表3 山東省主要果園土壤pH分布狀況

由表4可知，果園土壤有機(jī)質(zhì)平均含量為9.34g∕kg。不同類型果園土壤有機(jī)質(zhì)含量差異較大，含量從低到高依次為藍(lán)莓園、桃園、櫻桃園、蘋果園、葡萄園、冬棗園。依據(jù)土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，22.92%的土壤有機(jī)質(zhì)極缺乏、35.42%的土壤有機(jī)質(zhì)很缺乏、39.58%的土壤有機(jī)質(zhì)缺乏。山東省果園土壤有機(jī)質(zhì)缺乏現(xiàn)象明顯，有58.34%的果園土壤有機(jī)質(zhì)含量少于10 g∕kg。

表4 山東省主要果園土壤有機(jī)質(zhì)分布狀況

2.2 土壤大量元素速效養(yǎng)分豐缺狀況

由表5可知，山東省果園土壤堿解氮含量平均為97.37 mg∕kg，土壤氮素養(yǎng)分缺乏（包括4級(jí)、5級(jí)和6級(jí)，下同）、中等（3級(jí)）和豐富（1級(jí)、2級(jí)，下同）的果園占比分別為47.92%、31.25%和20.83%，其中藍(lán)莓園土壤氮素缺乏程度較重，85.72%的土壤氮素處于缺乏狀態(tài)。土壤速效磷含量在4.00～275.50 mg∕kg，變化幅度較大，磷素缺乏、中等和豐富的果園占比分別為12.50%、14.58%和72.92%，速效磷含量總體較豐富；各類型果園土壤速效磷含量整體表現(xiàn)為藍(lán)莓園＞蘋果園＞桃園＞葡萄園＞冬棗園＞櫻桃園。土壤速效鉀平均含量為156.31 mg∕kg，土壤鉀素缺乏、中等和豐富的果園占比分別為27.08%、25.00%和47.92%，總體呈豐富狀態(tài)；藍(lán)莓園土壤速效鉀含量缺乏程度較嚴(yán)重，果園數(shù)量占比達(dá)71.44%，其次為蘋果園，果園數(shù)量占比達(dá)33.34%，冬棗園土壤鉀素含量豐富。

表5 山東省主要果園土壤大量元素速效養(yǎng)分分布狀況

2.3 土壤中量元素豐缺狀況

由表6可知，山東省果園土壤交換性鈣養(yǎng)分缺乏（包括4級(jí)、5級(jí)，下同）、中等（3級(jí)）和豐富（1級(jí)、2級(jí)，下同）的果園數(shù)量占比分別為6.06%、3.03%和90.91%，總體上果園土壤交換性鈣含量豐富。果園土壤交換性鎂養(yǎng)分缺乏、中等和豐富的果園占比分別為9.09%、15.15%和75.76%，總體上含量豐富。桃園、蘋果園土壤交換性鈣含量豐富，無缺乏現(xiàn)象；葡萄園土壤交換性鎂缺乏較嚴(yán)重，果園數(shù)量占比達(dá)28.58%，其次為櫻桃園，果園數(shù)量占比達(dá)14.29%。

表6 山東省主要果園土壤中量元素養(yǎng)分分布狀況

2.4 土壤微量元素豐缺狀況

由表7可知，山東省果園土壤有效鐵含量豐富，平均含量為99.11 mg∕kg。有效鐵養(yǎng)分缺乏（包括4級(jí)、5級(jí)，下同）、中等（3級(jí)）和豐富（1級(jí)、2級(jí)，下同）的果園占比分別為8.88%、6.67%和84.45%。冬棗園土壤有效鐵養(yǎng)分含量缺乏較嚴(yán)重，60.00%的冬棗園土壤有效鐵缺乏；櫻桃園、藍(lán)莓園土壤有效鐵含量豐富。

表7 山東省主要果園土壤微量元素養(yǎng)分分布狀況

土壤有效錳含量范圍在0.62～178.89 mg∕kg，總體呈較豐富狀態(tài)。有效錳養(yǎng)分缺乏、中等和豐富的果園占比分別為15.55%、11.11%和74.34%。土壤有效錳含量由低到高依次為冬棗園、蘋果園、桃園、葡萄園、櫻桃園、藍(lán)莓園。

土壤有效銅含量普遍豐富，平均含量為5.24 mg∕kg。土壤有效銅無缺乏現(xiàn)象，養(yǎng)分中等和豐富的果園占比分別為20.45%和79.55%。蘋果園土壤有效銅含量最多，平均為11.41 mg∕kg；藍(lán)莓園土壤有效銅含量最少，平均為1.88 mg∕kg。

土壤有效鋅含量范圍在0.01～31.89 mg∕kg。土壤有效鋅養(yǎng)分缺乏、中等和豐富的果園占比分別為11.62%、20.93%和67.45%。桃園土壤有效鋅較缺乏，處于缺乏的果園占比達(dá)50.00%，其余果園土壤有效鋅含量較高。

土壤有效硼含量普遍不足，平均含量為0.48 mg∕kg。有效硼缺乏現(xiàn)象較嚴(yán)重，缺乏、中等和豐富的果園占比分別為55.89%、29.41%和14.70%。土壤有效硼平均含量由低到高依次為桃園、葡萄園、櫻桃園、蘋果園、冬棗園。桃園土壤有效硼缺乏較嚴(yán)重，達(dá)85.71%。

2.5 土壤pH、有機(jī)質(zhì)和有效營(yíng)養(yǎng)元素間的相關(guān)性分析

土壤營(yíng)養(yǎng)元素含量受土壤類型、施肥和耕作方式等因素影響。對(duì)pH、有機(jī)質(zhì)和土壤營(yíng)養(yǎng)元素間的相關(guān)性進(jìn)行分析，結(jié)果（表8）表明，土壤pH與速效磷、有效鐵和有效錳含量呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），與有效硼含量呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與速效鉀含量呈顯著正相關(guān)（P＜0.05）；土壤有機(jī)質(zhì)和堿解氮、速效鉀含量呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與有效銅含量呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），與有效鐵含量呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05）。土壤多種有效營(yíng)養(yǎng)元素之間也存在極顯著（P＜0.01）或顯著（P＜0.05）的相關(guān)關(guān)系。

表8 山東省果園土壤pH、有機(jī)質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)元素間的相關(guān)性分析

3 討論

土壤是供給果樹所需養(yǎng)分和水分的基礎(chǔ)［12］，其肥力高低直接影響果樹生產(chǎn)效益［13，14］。山東省是中國(guó)果樹主要種植區(qū)，系統(tǒng)研究山東省果園土壤狀況能夠明確土壤養(yǎng)分豐缺情況，查明土壤養(yǎng)分限制因子，對(duì)于山東省果樹產(chǎn)業(yè)健康綠色發(fā)展具有重要意義。

3.1 土壤pH和有機(jī)質(zhì)

適宜的土壤pH是植物正常生長(zhǎng)的必要條件，土壤過酸、過堿都會(huì)影響果樹對(duì)養(yǎng)分的吸收和利用［15-17］。有機(jī)質(zhì)是衡量土壤肥力的重要指標(biāo)，通常其含量與作物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量呈正相關(guān)［18］。孫鵬［19］的研究發(fā)現(xiàn)，招遠(yuǎn)市50%果園土壤pH在5.0～6.0，部分果園土壤pH小于5.0，土壤酸化較嚴(yán)重。王忠和等［20］的研究發(fā)現(xiàn)，煙臺(tái)市和威海市土壤有機(jī)質(zhì)含量總體偏低，多數(shù)果園土壤有機(jī)質(zhì)含量不足10 g∕kg。本研究表明，山東省果園土壤pH范圍為4.08～8.89，藍(lán)莓園土壤酸化較嚴(yán)重；有機(jī)質(zhì)匱乏現(xiàn)象明顯，58.34%的果園土壤有機(jī)質(zhì)含量少于10 g∕kg，與孫鵬［19］和王忠和等［20］的研究結(jié)果大致相同。過量施肥是造成土壤酸化的主要原因，果園土壤在施肥上多重施氮肥、輕施有機(jī)肥，致使土壤有機(jī)質(zhì)含量缺乏［21-24］。針對(duì)山東省果園土壤偏酸、有機(jī)質(zhì)匱乏等問題，在保證產(chǎn)量的前提下，可改變施肥方式、施肥品種，適量施用生石灰、生物質(zhì)炭等改善土壤酸堿性，同時(shí)進(jìn)行有機(jī)肥替代化肥、推進(jìn)沼肥和腐殖酸肥料的應(yīng)用，以提高土壤有機(jī)質(zhì)含量。

3.2 土壤堿解氮、速效磷、速效鉀

適宜的土壤氮、磷、鉀含量是果樹產(chǎn)量和品質(zhì)的保障［25］。王海云等［26］的研究表明，山東省膠東半島蘋果園土壤氮、磷、鉀養(yǎng)分整體表現(xiàn)為氮素含量豐缺并存，速效磷含量偏高，速效鉀含量偏低。國(guó)艷春等［27］的研究表明，平度市蘋果園土壤堿解氮、速效鉀含量較豐富，速效磷含量空間分布不足。本研究表明，山東省47.92%的果園土壤堿解氮含量低于中等水平，速效磷含量豐缺并存，速效鉀含量較豐富。本研究結(jié)果與上述研究［26，27］存在差異，可能與果樹種類、果園肥料投入量、果園管理措施的不同有關(guān)。針對(duì)山東省目前土壤氮、磷、鉀養(yǎng)分狀況，應(yīng)采取增氮、固磷和保鉀的措施，在生產(chǎn)中推薦施用緩控釋氮肥，延緩氮素釋放，配施有機(jī)肥料，提高土壤速效磷和速效鉀含量。

3.3 土壤中、微量元素

中、微量元素是土壤肥力的重要組成要素，是植物體內(nèi)酶類、維生素等重要組成部分，能夠改善果實(shí)品質(zhì)、提高作物抗逆性［28，29］。研究表明，農(nóng)田土壤缺鋅現(xiàn)象普遍存在，石灰性土壤比酸性土壤缺鋅更嚴(yán)重［30］。張錦韜等［31］的研究表明，土壤酸性強(qiáng)是有效鐵、有效錳含量高的主要原因，鐵、錳缺乏情況主要發(fā)生在pH較高的石灰性土壤。本研究表明，山東省果園土壤中量元素鈣、鎂和微量元素鐵、錳、鋅豐缺并存，有效銅含量豐富，有效硼含量普遍不足，缺乏現(xiàn)象較嚴(yán)重。針對(duì)山東省果園土壤微量元素養(yǎng)分狀況，在生產(chǎn)過程中可通過葉面噴施鐵、錳、鋅、硼肥的方式，保證果樹對(duì)微量元素的需求。

3.4 土壤pH、有機(jī)質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)元素的相關(guān)性

土壤營(yíng)養(yǎng)元素含量受土壤質(zhì)地、類型、施肥量等多種因素影響，各種營(yíng)養(yǎng)元素之間相互影響。張超博等［11］的研究表明，土壤有機(jī)質(zhì)與堿解氮、速效鉀含量呈極顯著正相關(guān)，土壤pH與有機(jī)質(zhì)、速效鉀含量呈正相關(guān)。本研究表明，土壤pH與速效鉀含量呈顯著正相關(guān)，土壤有機(jī)質(zhì)與堿解氮、速效鉀含量呈極顯著正相關(guān)，與張超博等［11］的研究結(jié)果基本一致，總體上符合土壤養(yǎng)分之間的基本規(guī)律。

4 小結(jié)

本研究中山東省果園土壤有機(jī)質(zhì)含量較低，土壤偏酸性，果園土壤存在營(yíng)養(yǎng)元素失衡現(xiàn)象。47.92%的果園土壤堿解氮含量較匱乏，速效磷含量和速效鉀含量較豐富；中量元素鈣、鎂和微量元素鐵、錳、鋅豐缺并存，有效銅含量豐富，有效硼含量缺乏較嚴(yán)重。山東省果園土壤養(yǎng)分限制因子主要為土壤偏酸化，有機(jī)質(zhì)匱乏和有效鋅、有效硼等含量不足，生產(chǎn)上可適量施用生石灰、生物質(zhì)炭等物質(zhì)，注重有機(jī)肥替代化肥、秸稈還田和腐殖酸肥料的應(yīng)用，提高土壤pH和有機(jī)質(zhì)含量，并通過葉面噴施鐵、錳、鋅、硼肥等保證果樹對(duì)微量元素的需求。