黃小輝 王玉書 魏立本 馮大蘭 李秀珍 夏鷹
(重慶市林業(yè)科學(xué)研究院,重慶,400036)(重慶市武隆區(qū)林業(yè)局)
核桃(JuglansregiaL.)與扁桃、腰果、榛子在國(guó)際市場(chǎng)上并列為世界四大干果,也是我國(guó)四大木本油料作物之一,具有很高的營(yíng)養(yǎng)和保健價(jià)值,受國(guó)內(nèi)外消費(fèi)者青睞[1]。近年來,我國(guó)為大力增加健康優(yōu)質(zhì)食用植物油供給,切實(shí)維護(hù)國(guó)家糧油安全,相繼出臺(tái)了一系列指導(dǎo)文件和政策,迅速促進(jìn)了以核桃為主的木本油料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,全國(guó)核桃栽培面積已達(dá)6 667 km2,位居世界之首[2]。僅重慶全市就種植核桃超過400 km2,尤其是城口、巫溪、巫山等山地區(qū)域分布廣泛。但隨著核桃種植規(guī)模的擴(kuò)大,種植戶的管理水平逐漸降低,尤其科學(xué)施肥意識(shí)淡薄,導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)性變差、養(yǎng)分貧瘠且不平衡,常因缺乏某種營(yíng)養(yǎng)元素而造成生長(zhǎng)發(fā)育不良、產(chǎn)量和品質(zhì)下降,難以發(fā)揮品種特性、獲得預(yù)期經(jīng)濟(jì)效益,嚴(yán)重制約了核桃產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[3-4]。
土壤養(yǎng)分的缺失和不平衡,易導(dǎo)致樹勢(shì)減弱,影響產(chǎn)量和品質(zhì)。而盲目和過量施肥不僅造成肥料大量流失,增加經(jīng)營(yíng)成本,還對(duì)生態(tài)環(huán)境造成不利影響。只有掌握果園土壤養(yǎng)分狀況和肥力大小,才能科學(xué)有效的指導(dǎo)果園施肥,維持土地生產(chǎn)力,促進(jìn)果園可持續(xù)經(jīng)營(yíng)[5-6]。國(guó)內(nèi)外有關(guān)果園土壤養(yǎng)分調(diào)查和評(píng)價(jià)已有較多研究,但由于氣候、土壤條件和栽培管理的不同,各地果園土壤養(yǎng)分狀況差異較大。如巴西西北部柑桔園土壤主要缺乏Ca、Mg、Zn[7];印度柑橘園土壤的主要養(yǎng)分限制因子為N、K[8];我國(guó)廣東的柑桔園土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮和有效鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)均較低[9];山東蘋果園土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低,氮磷鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)在各個(gè)土層間差異顯著[10]。而有關(guān)重慶核桃產(chǎn)區(qū)的土壤養(yǎng)分和肥力調(diào)查較少。因此,本研究通過采集核桃主要產(chǎn)區(qū)土壤,分析土壤養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)及綜合肥力情況,旨在為指導(dǎo)重慶核桃園合理施肥、提高果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)提供參考,促進(jìn)核桃產(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。
選擇重慶市核桃主要產(chǎn)區(qū)作為采樣區(qū)域,在城口、巫溪、巫山、長(zhǎng)壽、墊江、北碚6大產(chǎn)區(qū)的主要核桃園,共設(shè)置14個(gè)采樣區(qū)域,各采樣區(qū)域基本情況見表1。采樣時(shí)間為2018年11月上旬。采樣點(diǎn)均選擇在核桃樹滴水線附近(避開施肥點(diǎn)),去掉表層的枯枝落葉,采集0~40 cm土壤混合樣,每個(gè)調(diào)查點(diǎn)采集5個(gè)樣品(共70個(gè)樣品),每個(gè)樣品均按照“S”形多點(diǎn)取樣法,混勻后用四分法保留1 kg,帶回室內(nèi)進(jìn)行風(fēng)干、碾磨、過篩處理后保存待測(cè)。
表1 采樣地點(diǎn)基本情況
土樣測(cè)定指標(biāo)包括pH值和有機(jī)質(zhì)(SOM)、全氮(TN)、全磷(TP)、全鉀(TK)、堿解氮(AN)、有效磷(AP)、速效鉀(AK)、有效鈣(Ca)、有效鎂(Mg)、有效硼(B)、有效鋅(Zn)、有效鐵(Fe)、有效錳(Mn)、有效銅(Cu)、有效鉬(Mo)質(zhì)量分?jǐn)?shù)。土壤pH值測(cè)定采用pH計(jì)法;有機(jī)質(zhì)測(cè)定采用重鉻酸鉀外加熱法;全氮測(cè)定采用半微量凱氏定氮法;全磷測(cè)定采用NaOH熔融鉬銻抗比色法;全鉀測(cè)定采用NaOH熔融原子吸收分光光度計(jì)法;堿解氮測(cè)定采用NaOH堿解擴(kuò)散法;有效磷測(cè)定采用碳酸氫鈉浸提鉬藍(lán)比色法;速效鉀測(cè)定采用乙酸銨浸提原子吸收分光光度計(jì)法;有效鈣和有效鎂采用NH4OAc交換法;有效鐵、銅、錳、鋅、鉬采用HCl浸提-原子吸收分光光度法;有效硼采用沸水浸提-姜黃素比色法[11]。
采用改進(jìn)后的內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[12-13],選取了pH值、有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷、速效鉀8個(gè)指標(biāo)作為參比項(xiàng)綜合反映土壤的肥力狀況。首先,對(duì)上述參數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,以消除各參數(shù)間量綱的差別。計(jì)算公式如下:
式中:pi為分肥力系數(shù);ci為該屬性測(cè)定值。
依據(jù)《全國(guó)第二次土壤普查養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》整理得到全國(guó)土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(表2),參照此分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置各屬性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值(xa,xc,xp)[14](表3)。此外,土壤pH分標(biāo)準(zhǔn)值的確定參考前人的研究[15],當(dāng)6.4
表2 全國(guó)土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)
表3 土壤各屬性的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)
采用改進(jìn)后的內(nèi)梅羅公式加以計(jì)算:
表4 土壤綜合肥力等級(jí)
采用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),SPSS19.0軟件進(jìn)行方差分析。
綜合城口、巫溪、巫山、長(zhǎng)壽、墊江、北碚6個(gè)核桃產(chǎn)區(qū)各營(yíng)養(yǎng)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)情況,得出重慶核桃產(chǎn)區(qū)總體土壤養(yǎng)分特征,如表5所示??傮w上,重慶各核桃產(chǎn)區(qū)土壤肥力狀況不平衡,差異較明顯。變異系數(shù)是衡量一組數(shù)據(jù)中各個(gè)檢驗(yàn)值相對(duì)離散程度的一種特征數(shù)。一般情況下,當(dāng)變異系數(shù)小于10%時(shí),表明變量具有較弱的空間變異性;當(dāng)變異系數(shù)介于10%~100%時(shí),表明變量具有中等的空間變異性;當(dāng)變異系數(shù)大于100%時(shí),表明變量具有較強(qiáng)烈的空間變異性。重慶核桃產(chǎn)區(qū)總體土壤養(yǎng)分變異系數(shù)在14.9%~96.8%之間(見表5),屬中等變異強(qiáng)度。其中又以速效鉀、有效鈣、有效鎂、有效錳和有效銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)變異強(qiáng)度較大,其最大值與最小值之間相差幾倍到十幾倍,說明這幾項(xiàng)指標(biāo)在重慶各核桃產(chǎn)區(qū)具有較大的差異性。
表5 重慶核桃產(chǎn)區(qū)土壤各指標(biāo)基本概況統(tǒng)計(jì)量
數(shù)值w(Ca)/g·kg-1w(Mg)/g·kg-1w(Fe)/mg·kg-1w(Mn)/mg·kg-1w(Cu)/mg·kg-1w(Zn)/mg·kg-1w(B)/mg·kg-1w(Mo)/mg·kg-1最大值9.670.6911.2029.033.821.540.570.22最小值0.550.021.941.310.510.420.210.13平均值4.340.205.7610.541.470.880.400.17標(biāo)準(zhǔn)差2.980.192.8510.200.980.350.120.03變異系數(shù)/%68.895.149.496.866.339.629.917.8
核桃對(duì)土壤酸堿度的適應(yīng)范圍較廣,在pH值5.5~8.5范圍內(nèi)均能適應(yīng),其中以6.5~7.5最適。本研究采集了城口、巫溪、巫山、長(zhǎng)壽、墊江、北碚6個(gè)核桃產(chǎn)區(qū)14個(gè)采樣點(diǎn),土壤pH值范圍為5.57~8.46,其中CK1、WS1、WX1和WX4相對(duì)較低,呈微酸性,DJ的pH值為7.28,其余采樣點(diǎn)pH值均大于7.5,呈弱堿性??傮w上重慶各核桃產(chǎn)區(qū)土壤pH值較適宜核桃栽植,但WX1(pH值5.57)和BB(pH值8.46)兩地對(duì)核桃生長(zhǎng)可能存在一定的影響。參照全國(guó)土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(表2),重慶各核桃產(chǎn)區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)均較低,在4級(jí)(中下)以下水平,其中CK1、CK4、WS1、WS3四地為5級(jí)(低)水平,WS2、WX4和DJ三地為6級(jí)(很低)水平,其余均為4級(jí)(中下)水平,因此在核桃栽培方面應(yīng)加強(qiáng)有機(jī)肥的施用,以提高土壤有機(jī)質(zhì),促進(jìn)土壤改善和核桃生長(zhǎng)。
由表7所示,重慶各核桃產(chǎn)區(qū)之間土壤全氮、全磷、全鉀和堿解氮、有效磷、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)具有明顯的差異性,但堿解氮、有效磷、速效鉀與全氮、全磷、全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間并沒有明顯的相關(guān)性。參照全國(guó)土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(表2),城口核桃產(chǎn)區(qū)的土壤全氮和有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)總體處于中等水平,全磷、全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)普遍較高,但堿解氮和速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)普遍偏低,處于6級(jí)(低)~4級(jí)(中下)水平;巫山核桃產(chǎn)區(qū)的土壤全氮和全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)總體均處于中等水平,全鉀和有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)普遍較高,但除WS3以外,堿解氮和速效鉀總體均處于較低水平;巫溪核桃產(chǎn)區(qū)除WX4全氮處于低水平,其余采樣區(qū)域全氮、有效磷和全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)均處于中上及以上水平,WX1和WX3速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)處于中等水平,其余兩地均處于低水平,而堿解氮四地均處于低水平,另外,巫溪四地土壤全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)相差較大,從4級(jí)(中下)~1級(jí)(很高)均有分布;墊江核桃產(chǎn)區(qū)土壤全磷和速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)均處于4級(jí)(中下)水平,而全氮和堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低,僅在5級(jí)(低)水平,有效磷和全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)處于3級(jí)(中上)水平;北碚核桃產(chǎn)區(qū)土壤全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)處于3級(jí)(中上)水平,但堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低,土壤全磷和有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)均處于2級(jí)(高)水平,全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)處于1級(jí)(很高)水平,但速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅為4級(jí)(中下)水平;長(zhǎng)壽核桃產(chǎn)區(qū)土壤全氮、全磷和速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)處于中上水平,但堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為中下水平,有效磷和全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高,分別為2級(jí)(高)和1級(jí)(很高)水平。
表6 重慶各核桃產(chǎn)區(qū)土壤pH及有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)
表7 重慶各核桃產(chǎn)區(qū)土壤大量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)
由表8所示,重慶各核桃產(chǎn)區(qū)土壤中微量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)具有明顯的差異性。參照第二次全國(guó)土壤普查中的微量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[14](表9),城口核桃產(chǎn)區(qū)土壤的有效鈣和鎂質(zhì)量分?jǐn)?shù)總體較高,僅CK1的有效鈣和有效鎂分別處于3級(jí)(中)和5級(jí)(很低)水平。除CK1的有效鐵和CK4的有效鉬質(zhì)量分?jǐn)?shù)處于4級(jí)(低)水平,城口其他區(qū)域的有效鐵、銅、鉬質(zhì)量分?jǐn)?shù)均在3級(jí)(中)水平以上,但CK1的有效錳和CK3的有效硼質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別達(dá)到了2級(jí)(高)和3級(jí)(中)水平,其他區(qū)域的有效錳、鋅、硼質(zhì)量分?jǐn)?shù)均在4級(jí)(低)水平以下;巫山核桃產(chǎn)區(qū)土壤的有效鈣、鎂質(zhì)量分?jǐn)?shù)總體在2級(jí)(高)水平以上,除WS2有效鎂質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低,在5級(jí)(很低)水平。有效鐵和有效鋅均處于3級(jí)(中)及以下水平,有效錳除WS1處于2級(jí)(高)水平,其他區(qū)域均為5級(jí)(很低)水平,有效硼的質(zhì)量分?jǐn)?shù)總體均較低,但有效鉬在各區(qū)域土壤含量相差較大,從4級(jí)(低)~2級(jí)(高)水平均有分布;巫溪核桃產(chǎn)區(qū)土壤有效鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高,在2級(jí)(高)水平以上,但有效鎂質(zhì)量分?jǐn)?shù)處于中等偏下水平,有效鐵、鋅、硼質(zhì)量分?jǐn)?shù)均在3級(jí)(中)以下水平,有效銅、鉬質(zhì)量分?jǐn)?shù)在3級(jí)(中)~2級(jí)(高)水平之間;墊江核桃產(chǎn)區(qū)土壤有效鈣、鎂、銅含量豐富,質(zhì)量分?jǐn)?shù)均達(dá)到了1級(jí)(很高)水平,有效鐵、錳、鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)處于中等水平,而有效硼、鉬質(zhì)量分?jǐn)?shù)更低,在4級(jí)(低)以下水平;北碚核桃產(chǎn)區(qū)土壤有效鈣、鎂、銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)總體較高,有效鐵、鋅、硼、鉬質(zhì)量分?jǐn)?shù)均處于中等水平,僅有效錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)很低;長(zhǎng)壽核桃產(chǎn)區(qū)土壤有效鈣、鎂質(zhì)量分?jǐn)?shù)總體較高,有效鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)處于中等水平,有效鐵、硼、鉬質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對(duì)較低,而有效錳、銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)處于5級(jí)(很低)水平。
表9 土壤中微量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)
土壤肥力水平是土壤眾多指標(biāo)綜合作用的結(jié)果,在氣候環(huán)境與栽培技術(shù)水平相對(duì)接近的地理區(qū)域內(nèi),土壤的肥力水平是影響土壤質(zhì)量與作物長(zhǎng)勢(shì)的重要因素。因此,選取土壤pH值、有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷、速效鉀8個(gè)指標(biāo)對(duì)重慶各核桃產(chǎn)區(qū)土壤肥力進(jìn)行定量化的綜合評(píng)價(jià),結(jié)果如表10所示。重慶各核桃產(chǎn)區(qū)土壤綜合肥力系數(shù)變幅在0.87~1.47,而城口、巫溪、巫山、長(zhǎng)壽、墊江、北碚6個(gè)核桃產(chǎn)區(qū)14個(gè)采樣點(diǎn)中,除了巫溪的WX4綜合肥力為IV級(jí),屬瘦瘠肥力,其余地點(diǎn)綜合肥力均為III級(jí),屬一般肥力水平。
土壤肥力狀況是確定果園產(chǎn)量及高效平衡施肥的重要依據(jù)[16-17]。通過對(duì)核桃主要產(chǎn)區(qū)土壤基本養(yǎng)分的分析研究,發(fā)現(xiàn)各產(chǎn)區(qū)各土壤營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)情況差異明顯,變異系數(shù)在14.9%~96.8%之間,達(dá)到了中等變異強(qiáng)度,其中又以速效鉀、有效鈣、有效鎂、有效錳和有效銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異最大,其最大值與最小值之間相差數(shù)倍,這與各產(chǎn)區(qū)地理環(huán)境和經(jīng)營(yíng)方式不同有關(guān)。對(duì)于這幾項(xiàng)指標(biāo),在平衡施肥配施肥料時(shí)應(yīng)注意當(dāng)?shù)赝寥赖臓I(yíng)養(yǎng)水平,做到因地制宜。具體來看,大部分產(chǎn)區(qū)土壤pH值基本在核桃生長(zhǎng)的適宜范圍內(nèi),呈中性到弱堿性,僅WX1(pH值5.57)和BB(pH值8.46)兩地酸堿性存在輕微的失衡。而土壤過酸或過堿均會(huì)影響土壤各養(yǎng)分的有效性、酶活性與微生物活力,從而影響樹體生長(zhǎng)和產(chǎn)量[18-19],因此在兩地的核桃栽植上,急需進(jìn)行土壤改善。土壤有機(jī)質(zhì)是反映土壤肥力的重要指標(biāo),重慶核桃產(chǎn)區(qū)有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍為5.11~16.22 g/kg,總體上處于較低水平,這是重慶大部分果園的有機(jī)質(zhì)含量特征,并且隨著化肥施用年限的增加,土壤有機(jī)質(zhì)含量可能還會(huì)逐年下降。全氮、全磷、全鉀是指土壤中所含的植物可利用和不可利用的各種形態(tài)的氮、磷、鉀總量,堿解氮、有效磷、速效鉀是土壤中可以被植被直接利用的氮、磷、鉀。各核桃產(chǎn)區(qū)土壤堿解氮、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)總體處于中下及更低水平,但土壤全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高。部分地區(qū)有效磷含量較為豐富,其質(zhì)量分?jǐn)?shù)總體達(dá)到中上及更高水平,這是由于近幾年林農(nóng)施用的復(fù)合肥中磷含量較高,施入土壤不易移動(dòng),且當(dāng)季利用率低,所以富集于土壤中??傮w看來,重慶核桃產(chǎn)區(qū)土壤三大重要營(yíng)養(yǎng)元素以氮和鉀較為缺乏,而磷較為豐富。植物對(duì)微量元素的需求量較少,但它們對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的作用與大量元素是同等重要的,當(dāng)某種微量元素缺乏時(shí),作物生長(zhǎng)發(fā)育會(huì)受到明顯影響,產(chǎn)量降低,品質(zhì)下降[20-21]。對(duì)重慶核桃主要產(chǎn)區(qū)土壤有效態(tài)微量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定結(jié)果顯示,總體上有效鈣、鎂質(zhì)量分?jǐn)?shù)較豐富,質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到3級(jí)水平以上,而大部分區(qū)域有效鐵、錳、鋅、硼質(zhì)量分?jǐn)?shù)處于中等偏下水平??梢?,對(duì)于重慶各核桃產(chǎn)區(qū)施肥不僅要著重于氮、磷、鉀,還應(yīng)適當(dāng)配施鐵、錳、鋅、硼等微量元素,以更好促進(jìn)核桃的生長(zhǎng)和結(jié)實(shí)。有效銅、鉬質(zhì)量分?jǐn)?shù)在各產(chǎn)區(qū)差異性較大,從低到高水平均有分布,因此在配施肥料時(shí)應(yīng)注意當(dāng)?shù)氐挠行с~、鉬含量,做到因地制宜。一般來說,在有機(jī)質(zhì)含量豐富的土地中,有效態(tài)微量元素含量相對(duì)較高。因?yàn)檩^多的微量元素能夠溶解在有機(jī)物分解產(chǎn)生的有機(jī)酸中,同時(shí)有機(jī)物也有助于減少土壤顆粒對(duì)微量元素離子的吸附作用,因此微量元素被固定的機(jī)會(huì)大大降低[22-23]。此外,土壤中的有機(jī)酸流能夠帶動(dòng)微量元素在根系部分的運(yùn)移,從而增加微量元素的有效性,因此適當(dāng)使用有機(jī)肥可以改善土壤有效態(tài)微量元素的含量水平[24]。
重慶各核桃產(chǎn)區(qū)土壤綜合肥力系數(shù)變幅在0.87~1.47,而城口、巫溪、巫山、長(zhǎng)壽、墊江、北碚6個(gè)核桃產(chǎn)區(qū)14個(gè)采樣點(diǎn)中,除了巫溪的WX4綜合肥力為IV級(jí),屬瘦瘠肥力水平,其余地點(diǎn)綜合肥力均為III級(jí),屬一般肥力水平,表明在重慶核桃的豐產(chǎn)栽培上還應(yīng)注重施肥管理,以改善土壤肥力。修正的內(nèi)梅羅公式突出了最差因子對(duì)土壤肥力的影響,反映了生態(tài)學(xué)中植物生長(zhǎng)最小因子定律。而重慶各核桃產(chǎn)區(qū)有機(jī)質(zhì)、堿解氮和速效鉀的分肥力系數(shù)均小于其他指標(biāo),這說明有機(jī)質(zhì)、堿解氮和速效鉀是限制其土壤肥力的最主要因子。因此,在核桃施肥上也要更加注重這些限制因子的管理和提高。