寧夏紅棗主產區土壤養分的含量

李 慧，李百云，魏天軍

(寧夏農林科學院 種質資源研究所，寧夏 銀川 750002)

寧夏自治區位于我國西部的黃河上游，灌溉方便，日照充足，光熱資源豐富，是較為理想的紅棗種植區。近年來，基本形成了以靈武為核心的鮮食品種種植區，以中寧、中衛和海原為主的中部干旱帶壓砂地和同心旱地制干品種種植區。截止到2016年底，全區紅棗總面積達3.87萬hm2，其中，靈武市的靈武長棗0.93萬hm2，中部干旱帶壓砂地棗園1.34余萬hm2，總產量達7.2萬t，總產值3.1億元，已經成為寧夏自治區農村經濟發展的支柱產業。土壤是作物生長所需養分和水分的倉庫，是果樹生長不可替代的基質[1]。果園土壤營養的質量狀況對棗樹的生長發育及果實的產量和品質影響較大[2-6]。近年來，在實際生產上棗農普遍存在過量施肥和施肥不足等問題，致使棗園土壤養分不均衡，嚴重影響紅棗的產量和品質，制約了紅棗產業的可持續發展。目前，除筆者項目組于2008年開始對寧夏自治區壓砂地棗園[7-8]和同心圓棗棗園[4,9]的土壤養分及水分狀況進行過系列調查外，關于寧夏棗園土壤的養分狀況在已有的研究報道中大多集中在靈武產區[10-11]，未見對其余主產區土壤的養分狀況的研究報道。為此，選擇寧夏自治區靈武市、中寧縣、中衛市和同心縣4個主產區的代表性棗園采集土壤樣品，對其土壤養分的含量狀況進行測定與分析，以期為寧夏紅棗的科學施肥提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

土壤樣品：共計48份，采自寧夏自治區靈武市、中寧縣、中衛市和同心縣4個產區的16個盛果期棗園，紅棗樹齡為8～10 a，采樣地的基本情況見表1。

1.2 方法

1.2.1 樣品采集 于2016年棗果采收后基肥施入前在采樣地采用十字交叉法進行采集，樹齡為8～10 a。用土鉆按0～20 cm、20～40 cm分層采集土壤樣品，每個棗園選取行間6個點，相同土層混合均勻，各棗園取每層土壤混勻后作為該棗園的代表土樣，共計48份，做好標記，帶回實驗室。

1.2.2 指標測定 測定項目包括土壤pH、全鹽、有機質、全氮、全磷、全鉀、速效氮、速效磷、速效鉀、有效鋅、有效錳、有效銅和有效鐵共計13個指標。土樣由寧夏農產品質量標準與檢測技術研究所(銀川)測定，測定方法參照LY/T1239-1999、LY/T1251-1999、NY/T1121.6-2006、LY/T1228-2015、LY/T1232-2015、LY/T1234-2015和NY/T890-2004標準規定進行。

1.3 主成分分析

為進一步探明土壤不同養分指標的相對重要性，采用SPSS 20.0對13個土壤指標進行主成分分析得出各主成分的貢獻率；并用主成分對4個紅棗產區土壤養分進行綜合評價，首先利用各主成分荷載向量除以其特征值的平方根，從而得出特征向量，即主成分系數。再根據綜合評價函數計算出不同產區土壤養分綜合成分得分。

1.4 土壤評價標準

根據全國第2次土壤普查分級標準[12](表2)和我國土壤微量元素分級標準[13](表3)對調查棗園土壤養分狀況進行分析。依據Nielsen分級標準[14]，當CV<10%時，為弱變異；當10%≤CV≤100% 時，為中等變異；當CV>100%時，為強變異。全鹽分級標準：含量<3.0 g/kg為輕度鹽漬化土壤，含量3.0～5.0 g/kg為中度鹽漬化土壤，含量5.0～10.0 g/kg為重鹽土壤，含量>10.0 g/kg為極重鹽土壤[10]。

表1 采樣地的基本信息Table 1 The basic information of sampling sites

表2 土壤大量養分的分級標準Table 2 The grading standard of soil massive nutrients

表3 土壤有效態微量元素的分級標準Table 3 The grading standard of soil available microelements

1.5 數據處理

采用Excel 2003和SPSS 20.0對數據進行處理與分析。

2 結果與分析

2.1 不同產區棗園土壤養分的含量

從表4可知，棗園土壤pH、全鹽、全氮、有機質、全磷、全鉀、速效氮、速效磷、速效鉀、有效鋅、有效錳、有效銅和有效鐵的含量變化與變異情況。

2.1.1 pH、全鹽和有機質 pH：土壤pH為8.38，屬于堿性土壤。棗樹生長適宜土壤pH為5.5～8.5，靈武、中寧、中衛棗園土壤pH處于適宜范圍；同心棗園土壤pH不適宜棗樹生長，應適當施入偏酸性肥料進行調節。全鹽：棗園土壤的全鹽含量為0.90 g/kg，呈輕度鹽漬化，部分棗園土壤呈中度鹽漬化；靈武棗園土壤全鹽含量為1.97 g/kg，高于中寧、中衛和同心棗園。有機質：棗園土壤的有機質含量為5.18 g/kg；與分級標準相比，有機質屬極缺乏型土壤，靈武和中寧棗園土壤有機質含量分別為7.51 g/kg和7.24 g/kg，高于中衛和同心產區，且4個產區棗園土壤有機質含量相對較為平衡，均處于缺乏型土壤。表明，寧夏棗園應增加有機肥的施用量，以滿足棗樹生長對土壤有機質的要求。

2.1.2 氮/磷/鉀 氮：棗園土壤全氮和速效氮含量分別為0.38 g/kg和25.95 mg/kg，與分級標準相比，全氮和速效氮含量屬極缺乏型土壤。磷：全磷和速效磷含量平均為0.48 g/kg和4.02 mg/kg，全磷含量屬中等型土壤、速效磷含量屬缺乏型土壤。鉀：全鉀和速效鉀含量平均為16.56 g/kg和74.34 mg/kg；全鉀含量屬豐富型，速效鉀含量屬中等型土壤。

綜合來看，寧夏棗園土壤全氮、速效氮含量極缺乏，速效磷含量很缺乏，速效鉀含量適宜。因此，生產上應增施氮肥和磷肥，平衡鉀肥。靈武棗園土壤的速效磷和速效鉀含量高于中寧、中衛和同心，中寧棗園土壤的全氮、全鉀和速效氮含量高于靈武、中衛和同心，同心棗園土壤的全磷含量高于靈武、中寧和中衛。表明靈武和中寧棗園土壤養分狀況優于中衛和同心。

表4 不同產區棗園土壤養分的含量Table 4 Content of soil nutrients in different red jujube producing areas

2.1.3 微量元素 棗園土壤的有效鋅、有效錳、有效銅和有效鐵含量分別為0.48 mg/kg、4.14 mg/kg、1.06 mg/kg和7.36 mg/kg，與分級標準相比，有效鋅和有效錳含量屬缺乏型土壤，有效銅含量屬豐富型土壤，有效鐵含量屬適宜型土壤。靈武、中寧和同心棗園土壤有效鋅含量適宜，且高于中衛產區；中寧棗園土壤有效錳含量適宜，且高于靈武、中衛和同心產區；靈武和中寧棗園土壤有效銅含量豐富，中衛和同心棗園土壤有效銅含量適宜；中寧、中衛和同心棗園土壤有效鐵含量適宜，且高于靈武產區；中寧棗園土壤4種微量元素含量均高于靈武、中衛和同心產區，可能是中寧當地棗農較為注重微量元素肥料的施用。

2.1.4 土壤養分變異 棗園土壤速效磷變異系數為115.93%，屬于強變異；pH變異系數為1.96%，屬于弱變異；全鹽、有機質、全氮、全磷、全鉀、速效氮、速效鉀、有效鋅、有效錳、有效銅和有效鐵變異系數都屬于中等變異。全氮、全磷和全鉀的變異系數分別低于速效氮、速效磷和速效鉀。表明，土壤全量養分含量相對穩定，變動幅度較小，而速效養分含量易受施肥水平、耕作制度和灌溉方式的影響，變異系數相對較高。

2.2 不同土層棗園土壤養分的含量

從表5看出，pH：0～20 cm和20～40 cm土層土壤的pH平均分別為8.28和8.41，土層越深pH越高。土壤鹽含量的分布規律為土層越深，其含量越低[15]。0～20 cm和20～40 cm土層土壤的全鹽含量分別為1.01 g/kg和0.92 g/kg，表層土壤全鹽含量稍高，符合土壤鹽含量的分分布規律。0～20 cm和20～40 cm土層土壤的有效鐵含量分別為7.04 mg/kg和8.02 mg/kg，表層土壤有效鐵含量稍低。除有效鐵外，0～20 cm土層土壤的有機質、全量養分、速效養分、有效鋅、有效錳和有效銅含量均高于20～40 cm。由此可知，棗園土壤養分大都集中在0～20 cm土層，表聚化現象明顯。0～20 cm土層土壤的速效磷和有效鋅含量變異系數分別為138.56%和127.82%，變幅較大，屬于強變異，其余養分的變異系數屬中等變異；20～40 cm土層土壤養分變異系數均屬中等變異。除速效氮和有效錳外，0～20 cm土層土壤的有機質、全量養分、速效養分、有效鋅和有效銅含量變異系數均高于20～40 cm土層，可能是表層土壤受到人為施肥的影響所致。

表5 不同土層棗園土壤養分的含量Table 5 Content of soil nutrients at different soil layers in red jujube producing areas

2.3 不同土壤因子的主成分分析

從表6可知，3個主成分累積貢獻率為78.363%，說明主成分分析解釋了78.363%的原始變異信息，只有21.637%的原始變異信息損失。第一主成分中，有機質、全氮、全磷、速效氮、速效磷、速效鉀、有效錳和有效銅含量的主成分載荷相對較高，分別為0.916、0.936、0.605、0.780、0.596、0.785、0.610和0.824，說明第1主成分主要反映有機質、全氮、全磷、速效氮、速效磷、速效鉀、有效錳和有效銅含量對土壤養分的供給狀況；第2主成分中，pH、全鹽和全鉀含量的主成分載荷相對較高，分別為0.720、-0.730和0.816，說明第2主成分主要反映土壤pH、全鹽和全鉀含量對土壤養分的供給狀況；第三主成分中，有效鐵含量的主成分載荷最高，為0.793，說明第3主成分主要反映有效鐵含量對土壤養分的供給狀況。從表7看出，3個主成分對4個紅棗產區土壤養分綜合評價得出特征向量，即主成分系數，再根據綜合評價函數IFI=0.4095 9F1+0.192 8F2+0.1812 5F3計算出不同產區土壤養分綜合成分得分，4個產區土壤養分綜合得分(表8)依次為靈武>中寧>同心>中衛。

表6 13個土壤因子的載荷矩陣及主成分貢獻率Table 6 Loading matrix and principle component contribution rate of 13 soil factors

表7 各主成分的特征向量Table 7 Eigenvetor of different principal components

表8 不同產區棗園土壤養分主成分的綜合得分Table 8 Comprehensive score of principal components of soil nutrients in different red jujube producing areas

3 結論與討論

在紅棗生產中，土壤養分水平不僅是棗樹正常發育的重要保障，也是衡量土壤生產力的綜合指標，直接影響棗園的經濟效益和生態效益。研究結果表明，寧夏紅棗主產區有機質、全氮、速效氮、速效磷和速效鉀的含量分別為5.18 g/kg、0.38 g/kg、25.95 mg/kg、4.02 mg/kg和74.34 mg/kg，與第二次全國土壤普查結果相比，寧夏棗園土壤有機質、全氮和速效氮含量下降幅度較大，速效磷含量有所下降。據報道，山東棗園土壤有機質、速效氮、速效磷和速效鉀的適宜含量分別為10～20 g/kg、50～100 mg/kg、10～30 mg/kg和50～100 mg/kg[16-18]，寧夏棗園土壤僅速效鉀含量達適宜水平，且顯著低于河北[19]和新疆[20]棗園土壤的肥力水平。綜上所述，寧夏紅棗主產區土壤養分肥力水平總體較低，已成為紅棗產業發展的主要制約因素之一。

影響棗園土壤肥力水平高低的因素較多，其中土壤自身成土母質是重要原因，寧夏壓砂地棗園土壤類型以灰鈣土為主[21]，土壤瘠薄，保水保肥性能差，可能是中衛地區棗園土壤肥力低的原因之一。在紅棗生產中，棗農往往通過施肥達到優質高產的目的，但是棗農多數是根據種植經驗進行施肥，從而造成了施肥不足、施肥過量和施肥比例不合理等諸多問題。李華[10]調查發現，靈武長棗種植戶在棗樹不同生長期不考慮養分需求，肥料種類混亂，比例失衡，主要以化肥為主，施有機肥較少。王雪斌等[22]報道，寧夏棗農不重視有機肥施入，偏施化肥。筆者在生產中發現，中部干旱帶壓砂地棗園大多都種植在低丘緩坡地帶，立地條件差，個別棗園沒有補水條件，交通不便，有機肥施入欠缺，在施肥過程依賴復合肥，加之施肥量不足，比例不平衡，造成土壤養分狀況較差。可見，不合理施肥是導致寧夏棗園肥力低的重要原因。有研究發現，寧夏棗園土壤養分含量分布具有明顯區域性，以引黃灌區的靈武產區棗園土壤肥力最好，中部干旱帶中衛產區棗園土壤肥力最差，與該研究結果相近。

針對寧夏棗園土壤養分狀況和施肥管理中的問題，當前的首要任務是在生產中增施有機肥，增強土壤的保水保肥能力，在施入有機肥的基礎上，增施氮肥和磷肥，平衡鉀肥施入量，施肥時應結合棗樹的需肥規律，適當調整施肥時期和肥料比例，微量元素采取因缺補缺的策略。因此，在今后棗園管理中應科學施肥，因地施肥，提高肥料的利用效率，節約成本，減少浪費，走出一條適合寧夏棗園實情的果業發展之路。