甘肅寧縣湘樂塬不同產量蘋果園深層土壤養分含量及分布特征

崔興莉，郭麥霞，黃茂林，李春榮，左利萍

(1.甘肅省合水林業總場，甘肅合水 745400；2.隴東學院，甘肅慶陽 745000；3.甘肅省慶陽市林業局，甘肅慶陽 745000)

甘肅寧縣湘樂塬不同產量蘋果園深層土壤養分含量及分布特征

崔興莉1，郭麥霞2，黃茂林3*，李春榮3，左利萍3

(1.甘肅省合水林業總場，甘肅合水 745400；2.隴東學院，甘肅慶陽 745000；3.甘肅省慶陽市林業局，甘肅慶陽 745000)

[目的]分析不同產量蘋果園土壤氮、磷、鉀和有機質含量的差異及其在土壤剖面的分布特征。[方法]通過測定甘肅寧縣湘樂塬22年生高、中、低產量喬化紅富士果園0～200 cm土層土壤氮、磷、鉀和有機質含量，比較分析土壤養分含量及分布特征。[結果]湘樂塬22年生高、中產園喬化蘋果樹一般在地表以下40～60 cm根際存在一個吸收活躍的土壤微區域，在90～120 cm土層存在一個有機質、氮、磷、鉀等的土壤累積層，構成土壤營養緩沖庫。高產園土壤營養緩沖庫累積量大，中產園土壤累積量小，低產園不明顯。[結論]湘樂塬高產蘋果園較深土壤層存在營養緩沖庫，養分累積一般不會造成地下水體污染，且是蘋果園果樹可持續高產的基礎之一。

蘋果園；土壤養分；分布特征

慶陽蘋果已獲得國家地理標志認證，蘋果產業也已成為該區域農村經濟發展的支柱產業。寧縣是慶陽市優質蘋果連片主栽區，2015年蘋果種植面積達2.84萬hm2，其中掛果園1.81萬hm2，預計產量18萬t，產值12億元[1]。湘樂塬是寧縣最大的優質蘋果主產區，由于該果園土壤養分管理標準不同，產量、質量差異很大，嚴重制約著蘋果產業的可持續發展。目前，關于黃土高原旱地蘋果園土壤養分研究較多[2-4]，而對該區域不同產量蘋果園較深土壤層養分特征的研究較少。

蘋果為多年生、深根系果樹，其根系分布和水肥吸收深度超過10 m[5]，調查與分析黃土高原不同產量蘋果園土壤層養分分布特征，有助于科學制訂蘋果園施肥方案，提高蘋果產量和品質。筆者以湘樂塬22年生喬化蘋果園為研究對象，采集分析了0～200 cm土層土壤養分和有機質含量，揭示深層土壤剖面養分分布特征，以期為蘋果園養分管理和優質可持續生產提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況 湘樂塬位于甘肅省寧縣北部，地理坐標為108°05′05″ E,35°37′40″ N,海拔1 321 m，年平均氣溫9 ℃，生長季(4～10月)平均氣溫13.0 ℃，日溫差10.0～12.5 ℃，年降水量490～620 mm，降水入滲深度最大3 m，塬面黃土層厚度90～150 m，年日照時數2 250～2 600 h，日溫差10.0～12.5 ℃，無霜期平均140～185 d。

1.2 樣品采集 2013年7月中旬，分別選取3個22年生管理基本一致的喬化紅富士高產示范果園(4.5 t/hm2以上)、中產園(3.0～4.5 t/hm2)和低產園(3.0 t/hm2以下)[6]作為樣點，每個果園按照“S”形布點，在樹冠邊緣距樹干2/3處，每20 cm土層取一次樣，取樣深度0～200 cm。每類果園每層土樣混為1個樣品，四分法留樣，帶回風干、研磨、過篩、封裝后待測。

1.3 測定項目與方法 參照鮑士旦主編的《土壤農化分析》[7]，采用重鉻酸鉀外加熱法測定土壤有機質含量；采用半微量凱氏定氮法測定全氮含量；采用KCl浸提法測定銨態氮含量；采用HClO4-H2SO4浸提-鉬銻抗比色法測定全磷含量；采用氫氧化鈉熔融火焰光度法測定全鉀含量；采用NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測定速效磷含量；采用乙酸銨浸提-火焰光度法測定速效鉀含量。

1.4 數據統計 運用Microsoft Excel 2003軟件進行數據統計分析及作圖。

2 結果與分析

2.1 不同產量蘋果園土壤有機質分布 從圖1可以看出，湘樂塬不同產量蘋果園土壤層有機質含量分布差異明顯，且變化趨勢基本一致，即表層土壤有機質含量較高，40～80 cm土層為低谷，在90 cm土層出現高峰，表現為有機質的累積，形成該層土壤有機質庫，往下逐漸減少，在160 cm以下土層中，高、中、低產量蘋果園有機質含量相差不明顯，逐漸趨于一致。低產園0～200 cm土層土壤有機質含量平均為5.50 g/kg,中產園為7.04 g/kg，高產園為11.26 g/kg。蘋果根系吸收養分的活躍層[8-9]40～80 cm土層高產園有機質含量為10.77 g/kg，中產園有機質含量為7.73 g/kg，低產園有機質含量為5.66 g/kg。高產園40～80 cm土層土壤有機質含量較低產園高出31%。

圖1 不同產量蘋果園有機質含量分布Fig. 1 Distribution of organic matter content in different yield apple orchards

2.2 不同產量蘋果園土壤全氮、銨態氮、硝態氮分布 從圖2可以看出，湘樂塬22年生喬化果園土壤剖面全氮、銨態氮、硝態氮含量的變化趨勢基本一致。從表層土壤向下，氮素含量出現了由高到低再升高再降低的變化趨勢，即除表層土壤外呈現一谷一峰的變化，且氮素含量從高到低依次為高產園、中產園、低產園。在40～60 cm土層氮素含量較低，低谷值出現在60 cm土層，90～120 cm土層氮素為波峰變化，高峰值基本出現在100或120 cm土層。0～20 cm土層氮素含量較高是由于施肥較淺，40～60 cm土層氮素含量較上層低，

可能是由于該層是果樹吸收根系分布富集區。由于蘋果處在膨大期，根系吸收活躍，出現根際微區域的土壤氮素養分含量下降[10]。

比較低、中、高產園不同土層土壤全氮、硝態氮和銨態氮含量的變化情況可知，0～200 cm土層高、中、低產園的全氮平均含量分別為0.81、0.45和0.39 g/kg,高產園比中產園高80.00%，比低產園高107.69%。0～200 cm土層高、中、低產園的硝態氮含量分別為72.96、50.30和30.10 mg/kg，高產園比中產園高45.05%，比低產園高142.39%。0～200 cm土層銨態氮平均含量分別為63.88、38.07和23.74 mg/kg。由于硝態氮受土壤水分運移影響較大，除了在40～80 cm土層含量較低外，在100～140 cm土層有一個累積峰，而土壤銨態氮因土壤黏粒的吸附，受水分影響相對較小[11]，移動范圍窄，連年使用銨態肥使其較多集聚在上層土壤。湘樂塬土壤pH一般為7.8～8.5，因此由銨態氮轉化為硝態氮的硝化作用較旺盛，即使施用銨態氮肥(銨鹽、尿素以及有機氮)，也有相當部分在土壤中轉化成硝態氮供果樹利用[12]。

高產園土壤硝態氮累積峰雖然較高，但湘樂塬年降雨量在540 mm左右，果樹利用及蒸發后剩余下滲水量不多，地下水一般在60 m土層以下，因而不會造成深層土壤、水體污染，而且這個氮素庫所在土層還在果樹根系可利用范圍之內。果樹生長期當土壤水分難以滿足果樹根系需要時，根系通過利用較深土壤層水分，也能促使深層土壤硝態氮素上移利用。在冬季凍融聚墑時[13]，也有一部分硝態氮隨下層水分上移，從而起到平衡土壤根際微區域氮素養分含量的作用。

圖2 不同產量蘋果園氮素土壤分布Fig. 2 Distribution of nitrogen in different yield apple orchard

2.3 不同產量蘋果園土壤全磷、速效磷分布 湘樂塬屬于石灰性土壤，也是缺磷性土壤。這種土壤磷素極易被固定，磷素移動范圍較小，因而不同產量蘋果園的土壤磷素含量最能反映磷素的供給能力和水平。從圖3可以看出，高、中、低產園不同土層的土壤全磷、速效磷差異明顯，全磷和速效磷含量從大到小依次為高產園、中產園、低產園。0～120 cm土層高產園全磷土壤含量高于中產園，而在120 cm以下，差別不明顯。高產園與中低產園差別最大的是速效磷的土壤供給能力，0～100 cm土層高、中、低產園的速效磷平均含量分別為52.09、22.12、9.62 mg/kg，高產園的速效磷含量是中產園的135.49%,是低產園的441.48%。這說明中、低產果園磷素供應能力欠缺，可能是限制增產的因素之一。

2.4 不同產量蘋果園土壤全鉀、速效鉀分布 從圖4可以看出，不同產量果園0～200 cm土層全鉀、速效鉀從大到小依次為高產園、中產園、低產園，同時從表層到深層土壤鉀素含量呈現峰-谷-峰的變化。其中，低谷值及峰值分別出現在40～70、90～130 cm土層。在0～200 cm土層，高、中、低產園的全鉀平均含量分別為19.23、14.34、9.51 g/kg，其中高產園的全鉀含量比中產園高34.10%，比低產園高102.21%。在0～200 cm土層，高、中、低產園的速效鉀平均含量分別為196.72、135.58、104.24 mg/kg，其中，高產園的速效鉀比中產園高45.10%，比低產園高出88.72%。比較全鉀和速效鉀土壤累積峰的差別，可以看出，全鉀高峰值出現在140 cm土層，而速效鉀出現在120 cm土層。

圖3 不同產量果園磷素土壤分布Fig.3 Soil distribution of phosphorus in different yield apple orchard

圖4 不同產量蘋果園鉀素土壤分布情況Fig. 4 Distribution of potassium in different yield apple orchard

3 結論與討論

綜合分析湘樂塬22年生高、中和低產蘋果園土壤養分的差異，結果表明，高、中產果園土壤除了土壤各種養分含量比低產園高外，更主要的是在較深土層存在一個明顯的養分庫。這個庫是果樹在一個生長季吸收利用過程中，剩余的養分隨降水入滲，淋溶遷移等形成的。降雨量大，養分隨水分入滲較深，降雨量小，入滲土層較淺。表層土壤養分含量豐富，在較深土壤層累積的量就大，表現為峰值高。由于土壤養分庫的存在，構成了土壤養分吸收利用和暫存的緩沖系統，保證了蘋果樹生產力可持續的養分基礎。由此可以初步得到以下結論：①22年生喬化蘋果樹根際存在一個吸收活躍的土壤微區域，一般在40～60 cm土層。②高產蘋果園90～120 cm土層，有機質、氮磷鉀等元素存在一個累積層，即構成土壤營養緩沖庫。高產園累積量大，中產園土壤累積量小，低產園不明顯。③湘樂塬土壤深厚，地下水埋藏較深，地面水分流失較小，土壤養分累積的緩沖庫一般不會造成地下水體污染。④22年生喬化蘋果園果樹較深土壤層營養庫是湘樂黃土旱塬果園果樹可持續高產的基礎之一。

[1] 甘肅寧縣蘋果獲豐收(高清組圖)[EB/OL].[2015-10-15].http://www.gs.xinhuanet.com/photo/2015-10115/c_11/6837644.html.

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Study on Nutrient Content and Characteristics in Depth Soil of Apple Orchards in Xiangleyuan Area of Ning County of Gansu Province

CUI Xing-li1, GUO Mai-xia2, HUANG Mao-lin3*et al

(1. Heshui Forestry Farm of Gansu Province, Heshui, Gansu 745400; 2. Longdong University, Qingyang, Gansu 745000; 3. Qingyang Forestry Bureau of Gansu, Qingyang, Gansu 745000)

[Objective] The study aimed to determine soil nitrogen, phosphorus, potassium and organic matter content and soil profile distribution characteristics in different yield orchard soils. [Method]By measuring the content of nitrogen, phosphorus, potassium and organic matter in cm 0-200 soil of 22 year old high, medium and low yield apple orchards in Xiangleyuan Area of Gansu Province, the content and distribution characteristics of soil nutrients were compared and analyzed.[Result]There have a absorption of active soil microarea in 40 to 60 cm below the surface. There also have a accumulation layer of soil that contains organic, nitrogen, phosphorus and potassium, which consist of soil nutrient storage buffer. The cumulative amount of soil nutrient buffer pool of high yield garden is big, the middle garden soil is small, and the low yield garden is not obvious. [Conclusion]Nutrient accumulation of deeper soil layer does not generally cause underground water pollution in Xiangleyuan Aera, and is one of the basis of sustainable high yield orchards and trees.

Apple orchard; Soil nutrients;Distribution characteristic

慶陽市青年創新人才培養資助項目；咸陽德豐公司試點項目。

崔興莉(1980- )，女，甘肅慶陽人，工程師，從事經濟林推廣與栽植研究。*通訊作者，高級工程師，從事林果栽植研究。

2016-10-13

S 155.4+6

A

0517-6611(2016)34-0132-03