不同樹齡石榴園土壤養(yǎng)分調(diào)查與評價

王景艷,寇偉鋒,姜超強(qiáng),高 飛

(1.安徽省農(nóng)墾集團(tuán)有限公司,安徽合肥 230061;2.安徽省農(nóng)村與社會科技發(fā)展中心,安徽合肥 230088;3.安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院,安徽合肥 230031;4.宿州市埇橋區(qū)夾溝鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心,安徽宿州 234102)

石榴(PunicagranatumL.)因其營養(yǎng)風(fēng)味突出、保健功能顯著,深受消費(fèi)者喜愛[1]。由于果實(shí)風(fēng)味獨(dú)特、營養(yǎng)價值和經(jīng)濟(jì)效益高,石榴的種植規(guī)模和市場需求不斷增加[2-3]。但隨著種植規(guī)模的擴(kuò)大,新增果農(nóng)管理標(biāo)準(zhǔn)化程度偏低,對土壤養(yǎng)分狀況缺乏了解,普遍存在憑經(jīng)驗(yàn)、隨意、盲目施肥等現(xiàn)象,導(dǎo)致養(yǎng)分供應(yīng)與樹體營養(yǎng)需求不平衡,一定程度上制約了果樹的生長發(fā)育、果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì),乃至果園的可持續(xù)發(fā)展[4]。

土壤養(yǎng)分是植物獲取所需礦質(zhì)營養(yǎng)的主要來源,適宜的養(yǎng)分狀況是石榴高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的重要保障[5]。為了提高石榴的產(chǎn)量和品質(zhì),諸多學(xué)者分析了果園土壤的理化性狀指標(biāo),其中最為常見的有pH、有機(jī)質(zhì)、速效氮、有效磷和速效鉀含量等[2,5-6]。孔婷婷等[5]對新疆皮亞曼石榴園土壤養(yǎng)分與果實(shí)品質(zhì)的分析發(fā)現(xiàn),提高土壤有機(jī)質(zhì)含量,合理增施氮肥、磷肥和微量元素肥料是提升石榴果實(shí)品質(zhì)的有效措施。蘇培明[7]對安徽懷遠(yuǎn)石榴園養(yǎng)分和產(chǎn)量的調(diào)查發(fā)現(xiàn),高產(chǎn)石榴園土壤有機(jī)質(zhì)平均含量大于25 g/kg。研究表明,多年種植的果園,由于不合理施肥造成土壤質(zhì)量下降,已成為水果產(chǎn)量和品質(zhì)提升的重要制約因素[4]。果樹生長在固定的土壤上,多年種植不斷吸收大量養(yǎng)分,如果不能及時充足地補(bǔ)充,會出現(xiàn)養(yǎng)分虧缺,如果連年盲目大量施肥,則會導(dǎo)致養(yǎng)分大量流失,造成環(huán)境污染[8-9]。因此,摸清果園土壤養(yǎng)分狀況及其隨樹齡的變化趨勢對果園養(yǎng)分管理、提高產(chǎn)量和品質(zhì)具有重要意義,也是果園科學(xué)施肥和地力提升的重要依據(jù)。筆者通過對安徽省宿州市埇橋區(qū)不同樹齡石榴園土壤養(yǎng)分的調(diào)查分析,評價土壤養(yǎng)分含量,旨在為果園土壤養(yǎng)分管理和可持續(xù)發(fā)展提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況研究區(qū)位于安徽省宿州市埇橋區(qū),該區(qū)地處淮北平原,屬暖溫帶半濕潤季風(fēng)氣候區(qū),四季分明,年平均氣溫14.4 ℃,最冷月1月平均氣溫為0 ℃,最熱月7月平均氣溫為26.8 ℃,年日照時數(shù)2 021～2 648 h,年降水量630.3～1 040.8 mm[10-11]。該區(qū)主要地形地貌為丘陵、階地、平原,主要農(nóng)作物有小麥、玉米、大豆、蔬菜、果樹,是我國糧食生產(chǎn)大區(qū)[11]。埇橋區(qū)目前石榴種植面積超666.67 hm2,夾溝、順河、欄桿等多個鄉(xiāng)鎮(zhèn)均有分布,初步形成了以夾溝鎮(zhèn)埇橋省級農(nóng)業(yè)科技園區(qū)為主的石榴產(chǎn)業(yè)帶,主栽品種為大青皮、玉石籽、黃里等,果園土壤類型以潮土、黃褐土、石灰?guī)r土為主。

1.2 樣品采集于2020年9月下旬,在埇橋區(qū)夾溝鎮(zhèn)選取4種不同樹齡(1、3、5、10年)的石榴園,每種樹齡選擇5個具有代表性的果園。根據(jù)果園面積和地形,采用“S”型采樣方法,用木鏟和土鉆取0～20和20～40 cm土層土壤,按照四分法取混合樣品1 kg,共40個土壤樣品。采集的樣品經(jīng)風(fēng)干后剔除植物殘?bào)w、研磨過篩,備用待測。種植的石榴品種為大青皮。

1.3 測定項(xiàng)目與方法土壤理化性狀指標(biāo)參照鮑士旦[12]的方法測定,其中,pH采用pH計(jì)電位法測定,有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量法測定,速效氮采用堿解擴(kuò)散法測定,有效磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測定,速效鉀采用1 mol/L NH4OAC浸提-火焰光度計(jì)法測定。

1.4 分級標(biāo)準(zhǔn)按照全國第二次土壤普查中的分級標(biāo)準(zhǔn)[13-14],將土壤pH、有機(jī)質(zhì)、速效氮、有效磷、速效鉀含量等指標(biāo)分為6個級別(表1)。

表1 第二次土壤普查分級標(biāo)準(zhǔn)

1.5 數(shù)據(jù)處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 19.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,用最小顯著差數(shù)法(LSD法)分析數(shù)據(jù)間的差異顯著性,并用Microsoft Excel 2013繪制圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤pH特征由表2可知,石榴園土壤pH為7.62～8.52,其中,0～20和20～40 cm土層土壤pH分別為7.62～8.44和7.70～8.52,0～20 cm土層pH略低于20～40 cm土層。隨著樹齡的增長,果園0～20和20～40 cm土層土壤pH有提升趨勢,種植5年和10年果園相同土層土壤pH均顯著高于種植1年和3年的果園。與種植1年的果園相比,種植5年和10年0～20 cm土層pH分別顯著提升了0.45和0.46,20～40 cm土層pH則分別顯著提升了0.37和0.39,種植年限(樹齡)對耕層(0～20 cm)pH的影響大于20～40 cm土層。從土壤pH的結(jié)果來看,不同果園土壤呈弱堿性。

表2 不同樹齡石榴園土壤pH和有機(jī)質(zhì)含量

2.2 土壤有機(jī)質(zhì)由表2可知,石榴園土壤有機(jī)質(zhì)含量為11.1～31.7 g/kg,其中0～20和20～40 cm土層土壤有機(jī)質(zhì)含量分別為15.2～31.7和11.1～23.0 g/kg,0～20 cm土層土壤有機(jī)質(zhì)含量比20～40 cm土層顯著高30.4%。隨著種植樹齡的增長,0～20和20～40 cm土層土壤有機(jī)質(zhì)有降低趨勢,與種植1年的果園相比,種植10年0～20和20～40 cm土層土壤有機(jī)質(zhì)分別顯著降低29.7%和28.3%。總體而言,0～20 cm土層土壤有機(jī)質(zhì)含量(21.0 g/kg)屬于中等水平,而20～40 cm土層土壤有機(jī)質(zhì)含量(16.1 g/kg)處于缺乏水平,其中85%的果園20～40 cm土層土壤有機(jī)質(zhì)含量低于20 g/kg(圖1)。

圖1 不同樹齡石榴園土壤養(yǎng)分指標(biāo)頻率分布

2.3 土壤大量元素含量由表3可知,石榴園土壤速效氮含量為41.2～138.6 mg/kg,平均為73.15 mg/kg,其中,85%的土壤樣品速效氮含量低于90 mg/kg,表現(xiàn)為缺乏水平。0～20和20～40 cm土層土壤速效氮平均含量分別為81.6和64.7 mg/kg,0～20 cm土層土壤速效氮含量顯著高于20～40 cm土層。隨著樹齡的增長,0～20和20～40 cm土層土壤速效氮含量均呈降低趨勢,與種植1年的果園相比,種植10年0～20和20～40 cm土層土壤速效氮含量分別顯著降低36.4%和30.6%。總體而言,研究區(qū)石榴園土壤速效氮含量比較缺乏,只有15%的果園土壤速效氮含量達(dá)90 mg/kg以上(圖1)。

表3 不同樹齡石榴園土壤速效氮、磷和鉀含量

石榴園土壤有效磷含量為9.9～43.7 mg/kg,平均為20.5 mg/kg,其中,97.5%的土壤樣品有效磷含量大于10 mg/kg,達(dá)中等水平;47.5%的土壤樣品有效磷含量大于20 mg/kg,表現(xiàn)為豐富水平。0～20和20～40 cm土層土壤有效磷平均含量分別為22.5和18.5 mg/kg,0～20 cm土層土壤有效磷含量顯著高于20～40 cm土層。隨著樹齡的增長,0～20和20～40 cm土層土壤有效磷含量均呈先增加后降低的趨勢;種植3年時果園土壤有效磷含量最高,顯著高于種植10年的果園。總體而言,研究區(qū)石榴園土壤有效磷含量較為豐富(圖1)。

石榴園土壤速效鉀含量為97.6～353.0 mg/kg,平均為189.85 mg/kg,其中,80%的土壤樣品速效鉀含量大于150 mg/kg,達(dá)到豐富水平。0～20 cm土層土壤速效鉀平均含量(216.9 mg/kg)顯著高于20～40 cm土層(162.8 mg/kg),且80%土壤樣品0～20 cm土層土壤速效鉀含量大于150 mg/kg,達(dá)到豐富水平。隨著樹齡的增長,0～20和20～40 cm土層土壤速效鉀含量均呈減少趨勢,種植1年的果園土壤速效鉀含量最高,顯著高于種植10年的果園。總體而言,研究區(qū)石榴園土壤速效鉀含量較為豐富(圖1)。

各項(xiàng)土壤養(yǎng)分指標(biāo)之間的相關(guān)性見表4,土壤pH與其他指標(biāo)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,與速效氮和速效鉀呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系;有機(jī)質(zhì)與速效氮和速效鉀呈極顯著正相關(guān)關(guān)系;速效鉀與有機(jī)質(zhì)、速效氮和有效磷呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。

表4 各項(xiàng)土壤養(yǎng)分指標(biāo)之間的相關(guān)系數(shù)

3 討論

土壤pH是土壤肥力的重要因素之一,是評價土壤各種反應(yīng)的一個重要指標(biāo)。石榴耐鹽性較強(qiáng),可在含鹽量約0.3%的土壤條件下正常生長[15]。綜合多地石榴生產(chǎn)狀況來看,一般認(rèn)為pH為6.0～8.2的土壤種植石榴比較適宜[3,5-6]。該研究發(fā)現(xiàn),不同樹齡石榴果園土壤pH為7.62～8.52,0～20和0～40 cm土層pH平均值分別為8.08和8.12,說明土壤pH偏高,普遍呈弱堿性,不利于石榴樹體生長。這可能與研究區(qū)域石灰?guī)r土壤母質(zhì)多為碳酸鹽巖有關(guān)[16],石灰?guī)r母質(zhì)發(fā)育的土壤酸緩沖容量遠(yuǎn)高于其他母質(zhì)發(fā)育土壤,其碳酸鹽(pH 6.2～8.6)含量高[17]。該研究發(fā)現(xiàn),石榴園土壤pH隨樹齡的增長(種植年限的延長)呈升高趨勢,且土壤pH與速效氮和速效鉀呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。據(jù)此,在石榴園施肥管理中,應(yīng)注重施用酸性肥料或生理酸性肥料;亦可結(jié)合果園秋季基肥,施用一次農(nóng)用硫磺粉1 500 kg/hm2[18]。因此,根據(jù)果園土壤pH特點(diǎn),應(yīng)采取綜合措施,適度降低土壤pH,創(chuàng)造適宜的土壤酸堿條件,提高養(yǎng)分有效性,促進(jìn)石榴樹體生長發(fā)育。

土壤有機(jī)質(zhì)是衡量土壤肥力的重要指標(biāo)之一[5,18-19]。該研究不同樹齡石榴果園土壤有機(jī)質(zhì)含量為11.1～31.7 g/kg,0～20和0～40 cm土層有機(jī)質(zhì)平均含量分別為21.0和16.1 g/kg,85%的果園土壤有機(jī)質(zhì)含量低于20 g/kg,可見,該研究區(qū)域石榴園土壤有機(jī)質(zhì)含量較為缺乏。研究表明,有機(jī)質(zhì)含量直接影響石榴的產(chǎn)量和品質(zhì),高產(chǎn)石榴園土壤有機(jī)質(zhì)含量應(yīng)大于25 g/kg[7]。該研究發(fā)現(xiàn),石榴園土壤有機(jī)質(zhì)含量隨樹齡的增加呈降低趨勢,種植10年后,果園土壤有機(jī)質(zhì)含量平均降低29%。這一方面可能是隨著樹體生長發(fā)育和果實(shí)產(chǎn)量增加,植株?duì)I養(yǎng)吸收和果實(shí)帶走養(yǎng)分的增加,加速了土壤有機(jī)質(zhì)的消耗,降低了土壤有機(jī)質(zhì)含量;另一方面也反映了果園肥料管理上有機(jī)質(zhì)投入的不足。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),有機(jī)質(zhì)與速效氮和速效鉀呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。因此,為了保障果樹的正常生長發(fā)育、維持高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)和果園的可持續(xù)生產(chǎn),尤其是樹齡較大的石榴園應(yīng)注重提升土壤有機(jī)質(zhì),如施用有機(jī)肥、秸稈還田、套種綠肥等。

大量營養(yǎng)元素有效含量是土壤肥沃程度的重要指標(biāo),也是果園制定施肥方案的重要依據(jù),其豐缺直接影響果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)[18]。該研究區(qū)域石榴園土壤速效氮含量為41.2～138.6 mg/kg,平均為73.1 mg/kg,其中85%的果園土壤速效氮含量低于90 mg/kg,總體表現(xiàn)為缺乏水平;果園土壤有效磷含量(20.5 mg/kg)和速效鉀含量(189.8 mg/kg)均在適應(yīng)范圍,且較為豐富。果園土壤有效氮含量較低,這可能與當(dāng)?shù)毓麍@分布在坡地為主,容易導(dǎo)致氮肥養(yǎng)分流失,以及施肥深度不夠等因素有關(guān)。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),果園土壤速效氮、有效磷和速效鉀含量均隨著樹齡的增加呈降低趨勢。研究表明,土壤速效氮、有效磷和速效鉀含量均與石榴果實(shí)Vc、可溶性糖和可溶性固形物呈正相關(guān)關(guān)系[5]。石榴是富鉀果樹,適量增施鉀肥有助于提高石榴果實(shí)營養(yǎng)[20]。因此,在今后果園養(yǎng)分管理中,應(yīng)適當(dāng)增加氮肥施用量,改進(jìn)施肥方式,提高肥料利用率;適當(dāng)控制磷、鉀化肥的施用,避免過量施肥造成的環(huán)境問題;此外,應(yīng)穩(wěn)定樹齡較大的果園磷鉀肥的施用。

由于不同樹齡的石榴樹在生長發(fā)育過程中對各種必需營養(yǎng)元素的吸收量和比例有一定的差異,從而在不同樹齡果園中的樹體和果實(shí)表現(xiàn)的豐缺程度有所差異,因此需要在一定年限內(nèi)(達(dá)到一定樹齡)及時調(diào)整養(yǎng)分管理和施肥方案,以保障樹體正常生長發(fā)育和果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)。因此,在不同樹齡的石榴園養(yǎng)分管理中應(yīng)根據(jù)果園土壤養(yǎng)分測定結(jié)果,結(jié)合樹體生長發(fā)育的需肥規(guī)律和植株及果實(shí)礦質(zhì)元素含量進(jìn)行合理施肥。此外,有關(guān)該研究區(qū)域不同樹齡石榴園土壤養(yǎng)分含量與果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)的關(guān)系有待深入研究,以更加精準(zhǔn)指導(dǎo)果園養(yǎng)分管理,促進(jìn)其健康可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)論

研究區(qū)域石榴園土壤pH偏高,呈中性至弱堿性,在果園施肥管理中,應(yīng)采取綜合措施加以調(diào)節(jié),適度降低pH;石榴園土壤有機(jī)質(zhì)含量相對缺乏,70%的果園土壤有機(jī)質(zhì)含量低于20 g/kg,土壤速效氮含量相對缺乏,而有效磷含量和速效鉀含量較為豐富。不同樹齡果園0～20 cm土層土壤有機(jī)質(zhì)、速效氮、有效磷和速效鉀含量均顯著高于20～40 cm土層。果園土壤有機(jī)質(zhì)、速效氮、有效磷和速效鉀含量均隨樹齡的增加呈降低趨勢,應(yīng)注重提升土壤有機(jī)質(zhì),適當(dāng)增加氮肥施用量,改進(jìn)施肥方式,提高肥料利用率。