黃河三角洲不同果園土壤理化狀況及其對葡萄生長發育的影響

樊連梅　房經貴　原永兵　劉更森

摘要：以葡萄品種“巨峰”為試材，研究黃河三角洲不同果園土壤鹽分、pH值和養分等狀況及其對葡萄生長發育的影響。結果表明，該地土壤含鹽量與電導率有顯著相關性。平地和臺田果園不同深度土層的土壤含鹽量和養分存在差異，表層土壤（0～20 cm）對鹽分具有積聚作用，并呈現季節性變化。與平地果園相比，臺田果園各層土壤容重相對較低，脫水后其最大值出現時間較遲，且增加幅度不同；土壤緊實度顯著低于平地果園，但在水平方向連續性不強；pH值和氮磷鉀等養分狀況優于平地果園。在對葡萄樹體生長發育和果實品質的影響方面，平地果園葡萄明顯表現生長勢偏弱，果實發育不良。

關鍵詞：黃河三角洲；果園；土壤；葡萄；生長發育

中圖分類號： S663.104文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2015）02-0142-05

收稿日期：2014-11-11

基金項目：山東省現代農業產業體系水果創新團隊建設基金（編號：SDAIT-03-022-10）；青島農業大學校級課題（編號：6610806）；青島農業大學新上專業建設項目（編號：7131012）；青島農業大學高層次人才科研基金（編號：630929）。

作者簡介：樊連梅（1971—），女，黑龍江齊齊哈爾人，博士，副教授，主要從事土壤修復和果樹分子生物學研究。Tel：（0532）88030513；E-mail：lianmeifan@163.com。

通信作者：劉更森，博士，副教授，主要從事果樹栽培生理研究。Tel：（0532）88030912；E-mail：gsliu@qau.edu.cn。黃河三角洲沖積平原地處渤海灣畔，是中國最年輕的大陸淤積地，地理坐標為118°07′～119°10′E、37°20′～38°12′N。該區氣候屬溫帶半濕潤季風氣候，四季分明，光照充足，雨熱同季，風能資源豐富，但年降水分配不均，且蒸發量大。又因成陸時間短，地下潛水位高，礦化度大，蒸發強烈，土壤鹽分含量較高，黃河三角洲不僅原生鹽堿，而且也易次生鹽漬化[1]。全區除有23萬 hm2的重鹽堿地外，每年還有20～23 km2的新淤地形成。新淤地土壤含鹽量較輕，適合農業利用，但土地非常脆弱，通常用于糧食生產15年后因土壤返鹽而撂荒[2]。因此，在該區開展果樹生產試驗性研究對于改善鹽堿地種植結構和土地充分利用具有特殊意義。近年，在當地政府“上農下漁”政策的引導下，部分農戶自發成立了葡萄專業合作社，葡萄生產發展呈現良好勢頭。與棉花生產相比，葡萄栽培經濟效益優勢明顯，但鹽堿地葡萄優質栽培仍然面臨許多亟待解決的問題。本研究對黃河三角洲鹽堿地臺田與平地2種果園土壤鹽分、養分狀況進行分析，以期發現該立地條件下葡萄生長發育狀況的差異及其原因，為今后鹽堿地果園土壤改良及葡萄優質栽培技術集成提供理論和技術支持。

1材料與方法

1.1材料與試驗設計

2011年3月選定山東省東營市東利津縣汀羅鎮毛坨村為試驗點，分別以臺田和平地果園種植的3年生“巨峰”葡萄為材料，單臂籬架種植，株行距0.8 m×1.7 m，以單株為小區，3次重復；臺田和平地果園日常土肥水等管理措施相同。

以平地果園為基點，隨機選取3個采樣位點，建立60 cm深的土壤剖面；在每個剖面垂直隨機選取10個樣本點采樣，分別測定其含鹽量和電導率，建立含鹽量與電導率相關方程。從3月至10月，每月10日在距離葡萄主干30 cm處采集0～20、20～40、40～60 cm土樣，用于土壤含鹽量和理化性狀研究。不同園地土壤于萌芽前（3月20日）測定土壤容重，隨即灌1次透水，48 h后待重力水排干再測1次土壤容重；灌水后第5天至第15天每隔24 h測定1次，監測土壤容重極大值出現的時間；待土壤反復吸濕脫濕后（7月15日）測定最后1次。將測定結果與萌芽前進行比較，從而明確土壤容重的變化情況。萌芽前在平地和臺田果園各選取50 m×50 m的試驗區，按方格法布點，每隔10 m建立剖面，測定各點0～20、20～40、40～60 cm土壤緊實度，3次重復，測得數據用Surfer 10.0軟件處理。葡萄枝葉性狀指標和光合參數于生長季（6月25日）測定；果實生理指標于成熟期（8月30日）測定。

1.2研究方法

1.2.1主要儀器設備搖床、DDS-11A型電導率儀、PHs-10A型數顯酸度離子計、火焰分光光度計、LI-6400光合儀、SPAD502型葉綠素儀、阿貝折射儀、游標卡尺、GY-4型果實硬度計、島津分光光度計和電子天平等。

1.2.2土樣處理及理化性狀指標測定土樣經晾干、磨碎，過100目篩，分別將各層土樣等量混勻。準確稱取10 g的土壤于離心管中，加入50 mL無CO2的去離子水（1 ∶5土水比），振蕩3 min，然后4 500～5 000 r/min離心10 min，將上清液倒入燒杯中，立即測量其電導率、pH值和可溶性鹽含量等。電導率用DDS-11A型電導率儀測定[3]；pH值用PHs-10A型數顯酸度離子計測定；土壤總可溶性鹽含量用殘渣烘干法和電導率法測定；有機質用K2Cr2O7-H2SO4消煮、FeSO4容量法測定；全氮用凱氏蒸餾法測定；全磷用H2SO4-HClO4消煮、鉬藍比色法測定；有效氮用堿解擴散法測定；有效磷用Olsen法測定（恒溫水浴振蕩浸提）；有效鉀用中性NH4AC浸提、火焰光度法測定[4]；土壤容重于萌芽前（3月20日）灌水后48 h和7月15日用環刀法測定；土壤緊實度采用6100型指針式土壤緊實度儀，在試驗區內直接測定讀數并記錄[5]。

1.2.3葡萄生理指標的測定葡萄果實可溶性總糖和可滴定酸含量測定參照《植物生理實驗技術》的方法[6]；可溶性固形物含量采用阿貝折光儀測定；果實硬度用硬度計測定；果皮花青苷含量采用馬志本等的方法[7]；果實的維生素C含量采用鉬藍比色法測定[8]；葉面積的測定參照李建華等的方法[9]；葉綠素、凈光合產率、蒸騰速率、氣孔導度和胞間CO2濃度參照管雪強等的方法[10-12]；結果枝基部粗度用游標卡尺測量，發育枝生長量用鋼卷尺測量。endprint

1.3數據分析

測得的數據用Microsoft Excel 2013進行處理，用SPSS 13.0進行顯著性和相關性分析。

2結果與分析

2.1土壤含鹽量與電導率

測定土壤溶液電導率可以反映在一定水分條件下土壤鹽分的實際狀況，具有簡便、快捷、可比性強等特點[13-14]。本研究以平地果園為基點，在3個采樣位點建立土壤剖面，然后按照垂直方向隨機選取10個樣本點進行采樣，分別測定其電導率和含鹽量（表1）。在60 cm土層范圍內，土壤含鹽量在132～3.67 g/kg 之間，電導率范圍在0.34～1.05 mS/cm之間變動。

為進一步研究土壤含鹽量與電導率的關系，并建立測定果園土壤含鹽量的數學模型，采用殘渣烘干法測定土壤可溶性鹽含量與浸提液電導率進行回歸分析，確定兩者的直線回歸關系。以果園土壤溶液電導率（x）為自變量，土壤含鹽量（y）為因變量，建立直線相關方程：y=3.470 8x+0.146 7（n=30，r=0.998）。結果表明，土壤含鹽量與土壤溶液電導率呈極顯著相關（P<0.01）。因此，試驗區果園土壤含鹽量可用電導率法，根據上述相關方程測得（圖1）。

2.2不同果園表層土壤含鹽量的變化

表層土壤含鹽量的季節性變化反映土壤鹽分的運動規律。試驗測定結果表明，不同果園表層土壤鹽分呈現有規律的季節性波動（圖2）。春季葡萄萌芽前進行灌溉活動，由于淡水洗鹽效應，平地與臺田2種果園表層土壤鹽分含量呈下降趨勢。之后由于降雨與土壤蒸發的綜合作用，表層土壤鹽分含量表現為先緩慢上升，而后下降，再上升的趨勢。有所不同的是，生長季節平地果園表層土壤含鹽量在測定時間點均高于臺田。4—6月份由于降雨較少，土壤蒸發作用較強，鹽分沿土壤毛管系統隨水分向上運動，并重新積聚在土壤表層。6月10日和7月10日，這2種果園表層土壤鹽分達到最高值，說明臺田有減緩鹽分上升的效應。此后隨著雨季到來，表層土壤鹽分隨重力水逐漸下滲，秋季又隨著干旱季節的到來不斷上移。這一現象表明，果園土壤鹽分的運動與土壤水分運動關系密切，也從另一側面說明采用必要的農業技術措施，如滴灌、土壤覆蓋以及起壟栽培等技術可抑制或延緩土壤鹽分的上升，從而為葡萄根系生長發育創造低鹽環境。

2.3不同果園土壤鹽分、pH值與養分狀況

對平地和臺田果園不同深度土層的土壤鹽分、pH值、有機質和氮、磷、鉀進行測定分析，結果表明，平地和臺田果園的土壤之間，以及同一果園不同深度的土層之間，上述指標具有一定差異，并在垂直方向呈明顯的變化（圖3）。由于平地果園土壤基本保持未擾動土壤切面結構，在0～20、20～40、40～60 cm 土層中含鹽量分別是3.32、2.46、1.63 g/kg，呈現遞減趨勢，說明表層土壤對鹽分的積聚作用較強。pH值、有機質、堿解氮和速效鉀在不同土層間也有相似分布規律。如平地果園0～20 cm土壤pH值高達8.32，其下2層土壤pH值分別為8.22和8.07，說明葡萄根系主要分布層均處于pH值8.0以上的堿性環境。進一步相關分析表明，無論平地或是臺田果園，土壤含鹽量與pH值具有顯著相關性（r=0739，P<0.05）。數據顯示，平地果園土壤有機質含量也極度匱乏，含量最多的上層土壤只有9.26 g/kg，不到1%；鉀的含量明顯高出堿解氮和有效磷，但土壤肥力的整體水平普遍偏低。臺田果園由上至下各層土壤含鹽量分別是2.26、199、1.46 g/kg，雖然含鹽量也呈梯度下降，由于經過多年淡水處理，差別不大；在根系分布范圍內，土壤有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀平均值明顯高于平地果園，各指標的平均含量分別比平地高4.53 g/kg和22.93、8.49、40.31 mg/kg，增加幅度分別為57.25%、49.19%、71.43%、52.31%。可見，臺田果園土壤的鹽分與養分狀況明顯好于平地。

2.4不同果園土壤容重變化

土壤容重是土壤緊實度的敏感性指標，也是表征土壤質量的重要參數[15-16]。土壤容重不同，其有效水分、導熱率和氣體比例等物理性狀也不一樣，因此對葡萄生長發育將產生不同的影響。測定結果表明，平地與臺田土壤容重的共同特征是深層土壤容重比上層高，但在灌水48 h后和反復脫濕后（7月15日）的增加值，以及灌水后土壤容重極大值及其出現的時間有所不同（表2）。2種類型果園土壤在葡萄萌芽前，容重處于較低水平；灌水后48 h土壤容重明顯增加，平地與臺田不同土層土壤容重增加量的平均值分別為0.10、0.13、0.14 g/cm3和0.08、0.11、0.15 g/cm3。灌水停止后，隨著表層土壤開始脫水，土壤容重逐漸增至某一極大值，平地果園各層土壤極大值出現在灌水后的7 d，臺田則在10～11 d出現，說明臺田能較長時間維持粒間孔隙，保持土壤氣體通暢。繼續脫水使得土壤容重由最大值緩慢減小，最后土壤容重處于某個相對穩定值。土壤容重不僅與成土母質有關，而且受有機質含量的影響。臺田果園土壤容重普遍低于平地，這可能與有機質含量較高有一定關系。

2.5不同果園土壤緊實度狀況及其空間分布特征

緊實度是重要的土壤物理狀態指標，影響根系穿透阻力的大小，是土壤水分和養分高效利用的重要限制因子[17]。土壤緊實度大小除受本身屬性制約之外，還受土壤耕作、肥水管理以及環境因素共同作用的影響。黃河三角洲2種類型果園的土壤都有板結現象發生，但是2種土壤緊實度明顯不同。如表3所示，平地與臺田果園各層土壤緊實度平均值分別為246.99、764.88、1 199.81 kPa和2 01.39、646.17、1 034.60 kPa，隨著土層的加深，兩者都呈顯著性遞增（P<005）；結果表明，臺田果園各層土壤緊實度均小于平地，但0～20 cm土層土壤緊實度差異不顯著。上述情況說明，2種類型果園土壤在顆粒組成、孔隙度和建園質量等方面存在著本質的區別。endprint

果園土壤緊實度在相同深度，即水平方向上呈不均勻分布，表現明顯的空間變異特征，而且都有一定的點發性。但總體而言，臺田土壤緊實度低于平地，相鄰地塊之間連續性不強，反映出臺田果園人為活動頻繁，擾動程度不同。上述情況對葡萄栽培具有積極意義，但在土壤管理上仍然需全園深翻，加強有機肥的利用。因為，土壤耕作方式和水平，以及施肥是否均勻都會給土壤緊實度帶來較大的影響。

2.6不同果園土壤對葡萄枝葉生長及光合參數的影響

葡萄枝葉生長發育及其光合參數的數據表明，平地種植的葡萄結果枝粗度小于臺田結果枝，發育枝生長量則長于臺田葡萄，葉面積、葉綠素和凈光合產率等光合參數不同程度低于臺田（表4）。平地果園葡萄除發育枝外，其他指標如葉面積和葉綠素等數據相對較小。此種差異可能由于平地果園土壤立地條件差、通氣不良以及鹽堿脅迫等逆境因素綜合作用的結果。本研究所在地的土壤是典型的潮質壤土，土壤顆粒細小、質密、孔隙度小。另外，平地果園土壤有機質含量較少，土壤團粒結構形成不好，通透性差。上述情況不僅影響土壤微生物的種類、分布和活動，也影響根系呼吸生理與發育進程，這是葡萄地上部枝葉生長不良的主要原因之一。凈光合產率與環境溫度、光照強度、光飽和點和CO2補償點有關，對于同一試驗點相同的葡萄品種而言，平地與臺田果園葡萄的凈光合產率差異主要來自枝葉生長狀況的不同。平地果園葡萄葉片葉綠素含量、蒸騰速率、氣孔導度和胞間CO2濃度都低于臺田正說明了這一點。從栽培學角度來看，這些差異顯然與2種類型果園土壤質地、含鹽量、pH值和有機質等營養狀況相聯系，即由根系土壤環境不同所致。前人研究發現植物耐鹽性的強弱與植物根區水分和養分的供應、離子的平衡以及葉綠體功能的發揮關系密切[18]?？梢?，鹽堿地葡萄栽培采取培肥地力和科學灌水，對改善葡萄根系養分與水分狀況，緩解鹽分脅迫具有重要意義。

2.7不同果園土壤對葡萄果實性狀的影響

由表5可知，在果實成熟期，平地與臺田果園的葡萄單果粒質量分別是8.36、9.14 g，兩者存在極顯著差異；臺田果實品質性狀，如可溶性固形物、總糖、可滴定酸、維生素C和果皮花青苷含量優于平地。

3討論

黃河三角洲處于河流、海洋、陸地等多種動力系統共同的作用帶上，是多種物質和能量體系交匯的界面，其生態系統具有易變性、不穩定性和脆弱性[19]。土壤鹽分與養分等生態因素復雜多變，極易發生次生鹽漬化。不但如此，不同類型果園土壤理化狀況也呈現一定的差異，并對葡萄生長發育產生較大的影響。

研究發現，黃河三角洲平地和臺田果園土壤含鹽量與電導率具有顯著的相關性；表層土壤的含鹽量明顯高于底層，并呈現季節性的波動；鹽分隨土壤水分蒸發向地表運動，又隨著淡水灌溉和降雨而消長?？梢?，如有效地控制土壤水分向地表蒸發，即可減輕葡萄根系的鹽離子脅迫。有機質含量的匱乏和鹽分的積聚會導致土壤導水率下降[20-21]，土壤鹽分和土壤膠體之間相互作用致使土壤結構發生變化，造成雨季排水不暢，嚴重影響葡萄根系呼吸生理，甚至使其窒息死亡。此外，土壤含鹽量較高可能直接影響脲酶的活性。脲酶能催化尿素水解成氨，其活性可表征土壤中有機態氮的轉化狀況[22]。由此可見，鹽堿地葡萄的生長發育受土壤通氣、地下水位和可給態養分狀況的影響。

黃河三角洲土壤含鹽量與pH值具有顯著相關性，與前人的研究結果[23]較為一致，平地和臺田果園土壤含鹽量均與pH值高低存在耦合現象。雖然葡萄耐鹽堿能力較強，但長期處在較高pH值和高鹽的土壤環境中常表現生長發育不良。因為高pH值條件下，土壤許多礦質營養如錳、鋅和鐵等元素易被固定或淋溶，土壤養分有效性降低，交換性陽離子的吸收和利用受到影響；土壤鹽分過高容易引發生理干旱，導致葡萄根系生長發育不良，木栓化程度加快，從而使根系對養分和水分的吸收和運輸能力下降，甚至地上部出現明顯的缺素癥、漿果大小粒和葉片早衰等現象。另外，平地與臺田果園的不同土層除氮、磷、鉀含量不同外，土壤容重和緊實度狀況也有差異。土壤緊實度越高，容重就越大，通氣狀況不良，也會使葡萄根系延伸生長阻力加大；由于土壤緊實度高，大孔隙減少，水分滲透率明顯下降，從而降低了鹽堿地果園土壤鹽分的淋溶效果，隨著土壤蒸發作用，土壤鹽分沿毛管系統不斷上升。因此，葡萄根系生長發育除受物理阻力和生理干旱的影響外，還面臨嚴重的鹽分脅迫。平地果園葡萄生長發育狀況，如發育枝生長細弱、葉片偏小、凈光合產率和光合參數低、單果粒小、可溶性固形物含量低和著色不良等現象充分證實了這一點。

綜上所述，黃河三角洲平地和臺田果園土壤理化特性及其養分狀況的不同是當地葡萄生長發育狀況呈現差異的主要原因。那么，采用相應的農業技術措施，如臺田種植、淡水洗鹽、土壤深翻和果園覆蓋等進行果園土壤改良，不僅能減輕葡萄根系的鹽分脅迫，而且還能改善根域土壤的理化狀況，進而促進鹽堿地葡萄產量和品質的提高。

參考文獻：

[1]劉高煥，漢斯·德羅斯特. 黃河三角洲可持續發展圖集[M]. 北京：測繪出版社，1997： 26-29.

[2]郗金標，邢尚軍，宋玉民，等. 黃河三角洲不同造林模式下土壤鹽分和養分的變化特征[J]. 林業科學，2007，43（增刊1）：33-38.

[3]董新光，鄧銘江，周金龍，等. 論新疆平原灌區土壤鹽堿化與水資源開發[J]. 灌溉排水學報，2005，24（5）：14-17.

[4]董合忠，辛承松，李維江，等. 山東濱海鹽漬棉田鹽分和養分特征及對棉花出苗的影響[J]. 棉花學報，2009，21（4）：290-295.

[5]孫建，劉苗，李立軍，等. 不同施肥處理對土壤理化性質的影響[J]. 華北農學報，2010，25（4）：221-225.

[6]郝再彬，蒼晶，徐仲. 植物生理實驗技術[M]. 哈爾濱：哈爾濱出版社，2002：107-111.endprint

[7]馬志本，程玉娥. 關于蘋果果實表面花青素含量的化學測定方法[J]. 中國果樹，1984（4）：49-51.

[8]高俊鳳. 植物生理學實驗指導[M]. 北京：高等教育出版社，2006：200-201.

[9]李建華，羅國光. 巨峰葡萄葉片生長動態與光合特性的研究[J]. 園藝學報，1996，23 （3）：213-217.

[10]管雪強，趙世杰，李德全，等. 干旱脅迫下抑制光呼吸對‘赤霞珠葡萄光抑制的影響[J]. 園藝學報，2004，31（4）：433-436.

[11]周燕萍，單廣福. 水分脅迫下蘋果光合作用的氣孔與非氣孔限制[J]. 蘇州絲綢工學院學報，1998，18（5）：65-67.

[12]曹慧，蘭彥平，高峰，等. 土壤水分脅迫對短枝型蘋果樹光合速率的影響[J]. 山西農業大學學報，2000（4）：356-359.

[13]Rhoades J D，Shouse P J，Alves N A，et al. Determining soil salinity from soil electrical conductivity using different models and estimates[J]. Soil Sci Soc Am J，1990，54：46-54.

[14]孫宇瑞. 土壤含水率和鹽分對土壤電導率的影響[J]. 中國農業大學學報，2000，5（4）：39-41.

[15]王莉，張強，牛西午，等. 黃土高原丘陵區不同土地利用方式對土壤理化性質的影響[J]. 中國生態農業學報，2007，15（4）：53-56.

[16]李潮海，周順利. 土壤容重對玉米苗期生長的影響[J]. 華北農學報，1994，9（2）：49-54.

[17]姜秋香，付強，王子龍. 空間變異理論在土壤特性分析中的應用研究進展[J]. 水土保持研究，2008，15（1）：250-253.

[18]Parida A K，Das A B. Salt tolerance and salinity effects on plants：a review[J]. Ecotoxicol Environ Saf，2005，60（3）：324-349.

[19]葉慶華，劉高煥，田國良，等. 黃河三角洲土地利用時空復合變化圖譜分析[J]. 中國科學：D輯，2004，34（5）：461-474.

[20]Le Bissonnais Y. Aggregate stability and assessment of soil crustability and erodibility：Ⅰ. Theory and methodology[J]. Europ J Soil Sci，1996，47：425-437.

[21]陳效民，白冰，黃德安. 黃河三角洲海水灌溉對土壤鹽堿化和導水率的影響[J]. 農業工程學報，2006，22（2）：50-53.

[22]黃書濤. 黃河三角洲鹽堿地土壤脲酶活性與土壤性質的通徑分析[J]. 山東農業科學，2007（6）：89-91.

[23]趙欣勝，崔保山，孫濤，等. 黃河三角洲潮溝濕地植被空間分布對土壤環境的響應[J]. 生態環境學報，2010，19（8）：1855-1861.

吳俊俠，董元華，李建剛，等. 施肥模式對設施生菜產量、硝酸鹽含量及土壤酶活性的影響[J]. 江蘇農業科學，2015，43（2）：147-149.endprint