種植年限對新疆南部果園土壤養(yǎng)分變化的影響

李志軍++唐光木++孫霞++徐志恒

摘 要：通過比較新疆南部不同種植年限下棗園和核桃園土壤的養(yǎng)分含量變化，分析不同種植年限對棗園和核桃園土壤養(yǎng)分含量的影響，以期對南疆果園土壤管理及產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。結(jié)果表明，隨著種植年限的增加，棗園土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮和速效磷指標(biāo)含量均表現(xiàn)為先增加后減小的趨勢，與棗樹樹齡有顯著的相關(guān)性，有機(jī)質(zhì)含量在盛果期較幼齡期增加了42.19%，盛果期堿解氮較幼齡期和老齡期分別增加了24.05%和32.59%。不同樹齡期速效鉀差異不明顯；隨著樹齡的增加，核桃園土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮和速效鉀呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢，盛果期有機(jī)質(zhì)較老齡期增加了43.06%，老齡期核桃園土壤全氮平均含量最低，較對照降低了10.91%，差異性不明顯；速效鉀變化在各樹齡間無明顯差異。總體上看，研究區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)、氮、磷養(yǎng)分元素缺乏，已成為可能影響果園產(chǎn)量和品質(zhì)進(jìn)一步提高的主要因子之一。

關(guān)鍵詞：種植年限；果園；新疆；土壤；養(yǎng)分

中圖分類號：Q938.1+3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2016.05.005

Effect of Planting Years on Soil Nutrient Changes in Southern Xinjiang Orchard

LI Zhijun1，TANG Guangmu2，SUN Xia1，XU Zhiheng1

（1.College of Grassland and Environmental Sciences， Xinjiang Agriculture University， Urumqi， Xinjiang 830052， China；2 Research Institute of Soil and Fertilizer and Agricultural Water Conservation， Xinjiang Academy of Agricultural Sciences， Urumqi， Xinjiang 830091， China）

Abstract： By comparison of the soil content changes under different planting years of jujube and walnut orchard in southern Xinjiang and the impact of different planting years on soil nutrient content of jujube and walnut orchard was analyzed， it will provide the theoretical basis for soil management and sustainable development of the industry. The results showed that with increasing of planting years， the content of organic， total nitrogen， alkali solution nitrogen and available phosphorus indicators of the jujube soil showed the trend of first increased and then decreased， and had significant correlation with the jujube years. The organic content in the full fruit period increased 42.19% compared with the young period full fruit period， alkaline hydrolysis nitrogen compared with the young period and aging period increased by 24.05% and 32.59%. Different ages of available potassium were not significantly different. With the increase of years， the organic， total nitrogen， alkali solution nitrogen and available potassium of the walnut orchard soil showed the trend of first increase and then decrease， organic of full fruit period increased 43.06% than the aging period， average total nitrogen content of aged walnut orchard soil was the lowest， compared with control reducing by 10.91%. Changes of available potassium in each year had no significant difference. On the whole， the soil organic， nitrogen and phosphorus nutrient elements in the research area are lack， and it has become one of the main factors that may affects the yield and quality of orchard.

Key words： planting years； orchard； Xinjiang； soil； nutrient

新疆南部是世界落葉果樹的最佳適生栽培區(qū)域之一，目前環(huán)塔里木盆地已建成107萬hm2的特色林果基地，林果業(yè)已成為新疆新的經(jīng)濟(jì)增長點和農(nóng)民增收的重要手段[1]。位于塔里木盆地澤普縣是新疆林果生產(chǎn)基地之一，林果種植歷史久遠(yuǎn)，其種植管理已形成了較為成熟的體系。憑借得天獨厚的自然條件，澤普縣的林果種植面積不斷擴(kuò)大，林果已成為該地區(qū)促進(jìn)發(fā)展的重要經(jīng)濟(jì)要素，林果產(chǎn)業(yè)已成為促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，增加農(nóng)民收入，改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境的支柱產(chǎn)業(yè)。土壤養(yǎng)分是果樹生長的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，直接影響果樹根系的生長發(fā)育和吸收[2]。土壤有機(jī)質(zhì)在土壤生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動方面扮演重要的角色，常作為表征土壤肥力的指標(biāo)。目前，國內(nèi)有關(guān)果園土壤有機(jī)質(zhì)的研究在蘋果、櫻桃、香梨、臍橙[3-8]等果樹上已見報道，但對于典型干旱區(qū)林果尤其是棗樹和核桃土壤養(yǎng)分的研究不多。已有的研究表明，長期種植致使作物減產(chǎn)導(dǎo)致病蟲害頻發(fā)、營養(yǎng)元素含量等肥力因子持續(xù)下降[9-11]。目前，國內(nèi)對連作農(nóng)田及草地的土壤性質(zhì)研究相對深入廣泛，但針對果園土壤性狀的研究有限，本研究針對干旱區(qū)果園土壤，分析研究不同種植年限下果園土壤養(yǎng)分的變化，旨在提高土壤管理質(zhì)量，為該地區(qū)果園的土壤管理及可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于新疆喀什地區(qū)澤普縣布依魯克塔吉克族鄉(xiāng)，塔克拉瑪干沙漠的西緣。地理位置為東經(jīng)77°15′22″，北緯38°02′20″，海拔1 315 m。屬于典型暖溫帶大陸性干旱氣候，年平均氣溫11.4 ℃，降雨量46 mm，蒸發(fā)量2 320 mm，土壤為棕漠土。2014年，全區(qū)現(xiàn)有耕地57.5萬hm2，其中林果種植面積3萬hm2，主要種植紅棗、核桃、蘋果等，其中紅棗和核桃占該縣林果種植面積的80.39%。研究區(qū)土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)見表1。果園種植背景、管理方式、施肥、灌溉幾乎一致，土壤的基本性狀、理化性質(zhì)很相似，該地區(qū)種植土壤為粉沙土，通透性好。有機(jī)質(zhì)含量9.59 g·kg-1，速效氮含量17.54 mg·kg-1，速效磷含量11.02 mg·kg-1，速效鉀含量107 mg·kg-1，pH值為8.11，總鹽含量3.22 g·kg-1。

1.2 樣品采集

采樣時間為2014年9月—10月，在前期調(diào)查的基礎(chǔ)上以土壤背景值基本一致的不同樹齡核桃和棗園為研究對象，范圍內(nèi)果樹種植區(qū)域大致等間距選取24個果園。其中包括生長年限為1，3，5，7，15，21 a生的棗園和生長年限為1，3，7，15，21，32 a生的核桃園，將不同生長年限的果園分為幼齡期、盛果期、老齡期，以相同區(qū)域內(nèi)的荒地作為對照。各樹齡果園選取代表性果樹5～7棵，避開施肥點在樹冠垂直投影范圍內(nèi)距樹干1/2處布設(shè)采樣點，按照0～20 cm、20～40 cm間距采集樣品，為減少果樹個體差異每個采樣點采集土壤樣品5～7個，混合成1個樣，在各樹齡果園重復(fù)取樣3次。按照“隨機(jī)”“等量”和“多點混合”原則進(jìn)行選點采樣。采集后的土壤樣品，帶回實驗室處理后測定各項指標(biāo)。

1.3 測定項目及方法

土壤有機(jī)質(zhì)的測定用重鉻酸鉀外加熱法；全氮采用半微量開氏法；堿解氮采用擴(kuò)散法測定；速效磷采用鉬藍(lán)比色法測定；速效鉀采用醋酸銨提取法測定[12]。

1.4 數(shù)據(jù)分析和處理

采用SPSS17.0統(tǒng)計分析軟件和Excel2003進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同樹齡期對果園土壤有機(jī)質(zhì)的影響

不同樹齡期果園土壤有機(jī)質(zhì)含量的變化見表1。數(shù)據(jù)分析表明，棗園有機(jī)質(zhì)含量介于9.78～15.74 g·kg-1，平均含量為12.33g·kg-1，最大值出現(xiàn)在盛果期，平均含量為14.70 g·kg-1，最小值為對照5.18 g·kg-1，二者比值為2.84。隨著種植年限的增加，土壤有機(jī)質(zhì)含量不斷增加，有機(jī)質(zhì)在盛果期達(dá)到最高值后開始下降。幼齡期平均含量較對照變化幅度較大，增加了99.51%，表明幼齡期果樹樹體養(yǎng)分吸收能力不高，消耗量有限，有利于土壤有機(jī)質(zhì)積累。從土壤層次來看，有機(jī)質(zhì)主要集中在表層0～20 cm以內(nèi)，0～20 cm土層平均含量13.26 g·kg-1，比20～40 cm土層11.40 g·kg-1提高了16.31%，土壤有機(jī)質(zhì)含量表層化明顯。總體來看，不同深度不同樹齡土壤有機(jī)質(zhì)消長趨勢相似，均為盛果期>老齡期>幼齡期>對照。幼齡期與老齡期有機(jī)質(zhì)含量差異不明顯。

隨著種植年限的增加，核桃園有機(jī)質(zhì)含量表現(xiàn)為先增大后減小的趨勢，平均含量為9.36 g·kg-1，盛果期有機(jī)質(zhì)含量最高為11.60 g·kg-1，較幼齡期和老齡期增加了38.26%和43.06%，各樹齡期有機(jī)質(zhì)含量表現(xiàn)為盛果期>幼齡期>老齡期，除了幼齡期與老齡期有機(jī)質(zhì)變化不顯著外，其他各樹齡期間差異均顯著。土壤深度方面，0～20 cm和20～40 cm土層之間無顯著差異。分析其原因，筆者認(rèn)為核桃樹生長進(jìn)入老齡期，果樹生產(chǎn)力較旺盛期，樹體變大土壤消耗較大，不利于土壤有機(jī)質(zhì)的積累。

2.2 不同樹齡期對果園土壤全氮的影響

土壤全氮包括所有形式的有機(jī)和無機(jī)氮素，是標(biāo)志土壤氮素總量和供應(yīng)植物有效氮素的源和庫，綜合反映了土壤的氮素狀況[13]。其含量的大小主要決定于有機(jī)質(zhì)的積累和作用的相對強(qiáng)度[14]。如表2所示，不同樹齡期棗園土壤全氮含量隨著種植年限的增加表現(xiàn)為先增加后減小，棗園全氮含量介于0.42～0.68 g·kg-1，平均值為0.52 g·kg-1，最大值出現(xiàn)在盛果期棗園，比幼齡期提高了42.19%。0～40 cm土層土壤全氮在各年限之間均有較明顯的差異，表現(xiàn)為盛果期>老齡期>幼齡期，0～20 cm土層盛果期較幼齡期和老齡期分別增加了19.29%和19.30%；棗園各樹齡期全氮含量總體高于對照。

核桃園全氮平均值為0.30 g·kg-1，總體上核桃園全氮含量高于棗園。0～20 cm土層中盛果期全氮值最高，較0～20 cm土層幼齡期和老齡期分別增加了17.65%和17.65%。20～40 cm土層各樹齡間全氮含量差異不明顯，總體呈下降趨勢。各樹齡期核桃園0～20 cm土層全氮平均含量0.36 g·kg-1比20～40 cm土層0.23 g·kg-1提高了54.29%，老齡期土壤全氮平均含量最低。

2.3 不同種植年限對果園土壤堿解氮的影響

土壤堿解氮是植物氮營養(yǎng)的主要來源，土壤堿解氮易被植物吸收，對植物的生長起著十分關(guān)鍵的作用[15]，從表3可以看出，棗園土壤堿解氮不同土壤深度之間有較明顯的差異，0～20 cm土層堿解氮含量比20～40 cm土層提高了19.83%。棗園堿解氮含量介于21.97～32.28 mg·kg-1之間，平均含量為26.47 mg·kg-1，最大值出現(xiàn)在盛果期，平均含量為30.64 mg·kg-1，較幼齡期和老齡期棗園土壤堿解氮分別增加了24.05%和32.59%。隨著棗樹種植年限的增加，土壤堿解氮含量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。

核桃園堿解氮平均含量24.51 mg·kg-1。隨著種植年限的增加，核桃園堿解氮含量表現(xiàn)為先增大后減小的趨勢，與棗園變化一致。不同樹齡土壤堿解氮變化趨勢相似，均為盛果期最高，幼齡期次之，老齡期最小。

2.4 不同樹齡期對果園土壤速效磷的影響

不同樹齡期果園土壤速效磷變化見表4，隨著種植年限的增加，果園土壤速效磷含量先增加后減小，變化趨勢較明顯。0～40 cm土層，棗園土壤速效磷含量介于5.17～10.49 mg·kg-1，平均含量為7.59 g·kg-1，棗園表層土壤速效鉀含量均高于下層土壤，棗園0～20 cm土層速效磷平均含量比20～40 cm土層高出16.10%。棗園0～40 cm土層平均速效磷表現(xiàn)為盛果期時最大，較幼齡期和老齡期棗園分別增加了25.63%和80.26%。

核桃園速效磷變化情況與棗園一致，在不同年限0～40 cm土層中核桃園土壤速效磷低于棗園，介于4.03～9.16 mg·kg-1，平均含量為5.95 mg·kg-1，最大值出現(xiàn)在盛果期，平均含量為8.20 mg·kg-1，0～40 cm土層速效磷含量大小表現(xiàn)為盛果期>幼齡期>老齡期。各年限核桃園0～20 cm土層速效磷平均含量比20～40 cm土層高了24.64%。

2.5 不同樹齡期對果園土壤速效鉀的影響

土壤速效鉀是指易被作物吸收利用的鉀，主要以交換性鉀形態(tài)吸附在土壤膠體表面 [16]。表5顯示出不同種植年限果園土壤速效鉀含量變化。速效鉀在果園不同樹齡之間變化的規(guī)律性不明顯，差異性不顯著。棗園所有年份不同深度的平均速效鉀含量為122 mg·kg-1，棗園速效鉀總體呈上升趨勢。核桃園平均速效鉀含量為108 mg·kg-1。棗園和核桃園0～20 cm土層較20～40 cm土層分別增加了11.21%和15.00%。

3 結(jié)論與討論

3.1 討 論

研究區(qū)果園隨著土層深度的增加，土壤養(yǎng)分有明顯的下降趨勢，果樹是深根系植物，具有龐大的根系支撐著地上冠層。隨著果樹樹體的增大，根系的不斷生長，下層土壤養(yǎng)分逐漸被消耗，同時果樹凋謝物對上層土壤的養(yǎng)分補(bǔ)給，使得上層土壤養(yǎng)分高于下層。

果園有機(jī)質(zhì)含量表現(xiàn)為先增大后減小，幼齡期的棗園和核桃園較對照增加99.51%和61.87%，增加趨勢顯著。分析其原因，筆者認(rèn)為幼齡期果樹樹體較弱，養(yǎng)分吸收能力有限，有利于土壤有機(jī)質(zhì)的積累。從幼齡期到盛果期果園土壤有機(jī)質(zhì)含量逐步增加，而盛果期到老齡期減小。在盛果期時農(nóng)戶合理的果園管理使得土壤含水量增大[17]，土壤透氣性減小，可能有利于土壤有機(jī)質(zhì)的積累；同時盛果期果園土壤中有害物質(zhì)積累較少，果園整齊度強(qiáng)，使得盛果期土壤有機(jī)質(zhì)含量最大。甘卓亭的研究表明，小于15 a的果園種植方式有利于土壤有機(jī)碳的增加，大于15 a的果園土壤有機(jī)碳下降[18]，這與本次果園有機(jī)質(zhì)含量變化趨勢的研究結(jié)果一致。

研究區(qū)果園土壤全氮、堿解氮和速效磷隨著果樹種植年限的增加，都呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢。隨著果樹種植年限的增長，土壤養(yǎng)分的累積不斷增加，這是由于種植初期果樹每年向果園土壤提供大量的凋落物，同時施肥量較大，從而使得果園土壤養(yǎng)分含量并沒有因果樹生長而降低。這與王靜等[4]在研究種植年限對櫻桃園土壤養(yǎng)分的影響中的結(jié)論一致。棗樹和核桃樹種植超過一定的年限后果園肥力下降，種植果樹超過盛果期后，果樹進(jìn)入老齡期，果樹年生長量大，果實對養(yǎng)分的吸收增強(qiáng)，同時農(nóng)民的不合理施肥，都能使土壤積累的養(yǎng)分逐漸減小。有研究表明，種植5 a或6 a的果園進(jìn)入盛果期，較其他種植年限的果園的土壤全氮、堿解氮和速效磷含量高[19]，這與本次的研究結(jié)果一致。

棗園速效鉀總體呈上升趨勢，核桃園土壤速效鉀變化不明顯，原因可能是土壤本身有速效鉀的累積，同時果農(nóng)對鉀肥的不合理施用，導(dǎo)致土壤速效鉀含量變化不明顯。

果園有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮和速效磷均表現(xiàn)為盛果期時含量較高，從盛果期到老齡期發(fā)生退化，甚至低于初耕時期的養(yǎng)分含量，這可能與老齡期果園進(jìn)入退化階段有關(guān)。如研究區(qū)內(nèi)大于15 a果園基本處于退化階段，對于退化期果園而言，樹體對土壤養(yǎng)分的消耗較大，施肥不能及時補(bǔ)充對養(yǎng)分的消耗；果樹底層根系多年連續(xù)消耗該層中的土壤水分從而形成果園土壤干旱層[20]，同時根系分泌物逐漸減少，相對的細(xì)根生物量變少[21]，果樹光合生理能力弱，從而表現(xiàn)出老齡期果園土壤養(yǎng)分逐漸下降。

3.2 結(jié) 論

隨著果園種植年限的增加，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮和速效磷指標(biāo)含量均表現(xiàn)為先增加后減小的趨勢，與果樹樹齡有顯著相關(guān)。有機(jī)質(zhì)含量在盛果期較幼齡期增加了42.19%；盛果期較幼齡期和老齡期棗園堿解氮分別增加了24.05%和32.59%；盛果期較幼齡期和老齡期棗園速效磷分別增加了25.63%和80.26%。速效鉀呈增加趨勢，不同樹齡期速效鉀增幅為1.25%，10.73%，12.50%。核桃園盛果期有機(jī)質(zhì)含量較幼齡期和老齡期增加了38.26%和43.06%，全氮含量在各樹齡期間差異不顯著，速效鉀變化幅度較小無明顯差異。

研究區(qū)不同樹齡段果園土壤養(yǎng)分屬于中低水平，果園土壤養(yǎng)分普遍集中在表層0～20 cm處，隨著樹體的生長，果樹根系向土壤深層擴(kuò)展，建議提高果樹施肥深度，同時合理配施氮、磷、鉀肥，提高土壤通透性，改善土壤結(jié)構(gòu)，才能不斷培肥果園地力。幼齡期樹體較小，對土壤養(yǎng)分吸收有限，果農(nóng)可在保證果樹養(yǎng)分供給條件下減少施肥，確保不必要的浪費。對于進(jìn)入老齡期的果園要對果樹縮剪更新，切斷、清除溝內(nèi)大小根系使斷根上萌生新根，加強(qiáng)根系的吸收能力，使斷根上萌生新根，同時增加施肥量，以提高果園土壤的整體生產(chǎn)力，實現(xiàn)果園的養(yǎng)分資源高效利用和持續(xù)生產(chǎn)。

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