酸化土壤改良對‘煙富3’蘋果產量和品質的影響

侯廣軍，陳海寧,3，張金濤，王玉霞

（1.金正大生態工程集團股份有限公司，山東臨沭276700；2.養分資源高效開發與綜合利用國家重點實驗室，山東臨沭276700；3.農業部植物營養與新型肥料創制重點實驗室，山東臨沂276000；4.山東省煙臺市農業科學研究院，山東煙臺265500）

山東是我國蘋果主產區之一，栽培面積約3 萬hm2[1]，主要集中在煙臺和威海等地區。由于長期忽視土壤管理，有機肥施用量少，化肥施用量偏大且肥料種類單一，農藥使用不合理等因素，導致了果園土壤環境持續惡化，土壤結構遭到破壞，養分比例失調，部分果園土壤重金屬和農藥殘留量超標，土壤肥力逐漸退化，果園生產能力降低；果園內種植的蘋果樹樹勢衰弱，腐爛病、輪紋病與錳中毒病害的頻發，產量與優果率逐年下降，嚴重影響了蘋果產業的可持續發展。據統計，山東省蘋果園土壤有機質含量應該在1.5%以上，而實際測得山東省蘋果園有機質平均含量僅為0.6%，多數果園處于有機質含量不足或缺乏狀態。

有學者提出，果園土壤環境惡化主要表現在3 個方面，首先是土壤酸化日益嚴重[2]，主要原因是過量施用化肥，土壤中的酸根積累嚴重，土壤膠粒中的鈣、鎂離子被氫離子置換，造成土壤酸化逐年加重[3]；其次是土壤中細菌和真菌數量增加而放線菌等有益菌數量降低[4]，造成土傳病害頻發[5]；三是有機肥投入嚴重不足，有機與無機肥料比例失調[6]，大量元素氮、磷、鉀與中微量元素之間的比例失調，造成土壤鹽漬化，板結，透氣性差，導致果樹根系弱，吸收能力差[7,8]。針對果園土壤的改良，有學者提出，必須同時進行三個方面的工作：一是改良土壤pH 值；二是激活土壤活性，添加大量的有益菌；三是增加土壤有機質含量，調節大量元素氮、磷、鉀與中微量元素之間的比例，疏松土壤，刺激生根[7]。鑒于此，本項目針對果園土壤現狀研發了一套適合環渤海灣酸化果園的土壤改良方案，并在煙臺棲霞臧家莊鎮豐粟村進行了連續3 年的土壤改良定位試驗，以期為果園土壤環境的改善、蘋果品質的提高提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

試驗于2015～2018 年在煙臺棲霞臧家莊鎮豐粟村紅富士果園中進行。試驗蘋果園土壤理化性質如表1 所示。

表1 試驗園土壤理化性質Table 1 Soil physical and chemical properties of the test orchard

供試蘋果品種為‘煙富3’，16 年生，株行距為4 m×4 m。選擇長勢一致、無病蟲害的植株進行試驗，以10 株為小區，每個小區之間設置保護行。

1.2 試驗設計

試驗設土壤改良方案（解決方案）與對照（習慣施肥）兩個處理（表2），各處理間設隔離行，每個小區160 m2（試驗用樹10 株），每個處理3 次重復。根據果農的習慣全年分為4 次施肥，均在每次生根高峰時期。習慣施肥與土壤解決方案在采果后處理不同，其它時期完全一樣，土壤解決方案比習慣施肥減肥33%。采果后施肥情況見表2。

表2 習慣施肥與解決方案施肥處理明細Table 2 Custom fertilization and solution fertilization treatment details

1.3 測定方法

采用手持糖度計（ATAGOPAL-1）測定果實可溶性固形物的含量。

表3 不同土壤改良年限下果園土壤的理化性質Table 3 Physicochemical properties of orchard soil under different soil improvement years

碘量法測定VC 含量。

GY-3 果實硬度儀測定果實硬度。

2 結果與分析

2.1 不同土壤改良年限下的果園土壤理化性質

表3 顯示了3 年土壤改良之后果園土壤的理化性質。由表可知，3 年土壤改良之后果園土壤發生了很大變化，果園樹冠垂影下方土壤（施肥溝）的pH 變化最大，經過3 年的改良，已經恢復到6.5 左右，而習慣施肥酸化更加嚴重。分析原因可能是硅鈣鉀鎂肥本身呈現堿性，pH為9～11，粉末狀，可以均勻地土壤混合，持續的調節根系周圍的pH 環境，使得根系周圍的pH 更加適合吸收根的萌發，顯著增加了吸收根的密度，吸收能力增強，同時在pH 為6.5 時，各種元素的有效性最好，吸收閾值最寬，肥料的吸收利用率顯著上升，這也是可以減少用肥量33%的重要原因。

由表3 可知，在根系的密集分布區的局部改良效果最佳，有機質3 年來增加的有限，僅為1.64 g/kg，但是被改良區域內吸收根的密度增加50%以上，堿解氮與速效鉀的含量顯現下降的趨勢，交換鈣與有效硼呈現上升趨勢，大量元素氮、磷、鉀與中微量元素比例更加合理。習慣施肥區域堿解氮與速效鉀呈現上升的趨勢，有機質與中微量元素變化不顯著，表明大量元素氮、磷、鉀與中微量元素的比例更加不協調。

2.2 土壤改良對產量與優果率的影響

由表4 可知，土壤改良解決方案定位改良3 年后，苦痘病發生率降低到了1.3%，比習慣施肥降低了81.7%，這與果園土壤酸化改良過程中補充了大量交換性鈣有直接關系。隨著果園土壤理化性質的改變，根系密度增加，樹勢逐年增強，產量逐年增加，連續改良3 年后，產量較習慣施肥增加15.9%，優果率提升6%，經濟效益顯著提升。有學者提出，目前苦痘病是影響優果率的主要因素[9]，可見優果率的提升，主要是因為降低了蘋果苦痘病的發病率。

表4 不同土壤改良年限蘋果的產量與優果率Table 4 Yield and high fruit rate of apples with different soil improvement years

2.3 土壤改良對果實內在品質的影響

表5 顯示了不同土壤改良年限下果實的內在品質。由表知連續改良土壤3 年后可溶性固形物含量增加0.8%，硬度增加1 kg/cm2，極大地提升了蘋果的儲藏期，減少了擠壓損傷。產量增加的同時，內在品質得到了不同程度的提升，這與土壤改良有密切的關系，土壤改良后，吸收根的密度才會大幅度增加，研究表明土壤酸化會嚴重影響根系活力與根系密度的增加[10]，根系環境最佳的pH 為6.5 左右，此時各種元素的吸收閾值最寬，有效性最高，這也是減肥33%的情況下，果園的各項指標提升的主要原因。

表5 不同土壤改良年限下果實的內在品質Table 5 Intrinsic quality of fruit under different soil improvement years

3 小結

果農最關心的是蘋果的產量和品質，這是決定果園效益的關鍵。有些果農重視果園地上部的管理，但卻忽略了地下部的管理，尤其是果園土壤健康，普遍存在果園連年加大施肥量、生產的成本越來越高、產量與優果率反而連年下降的現象。不重視土壤改良，施肥越多，土壤環境越差，陷入惡性循環中，各種病害頻發。生產優質蘋果，必須從土壤改良做起，首要做好土壤pH 的改良，重點改良根系的集中分布區，其次是局部顯著增加有機質的含量，改善板結，增加透氣性，增加吸收根的密度，養根壯樹，最后是降低大量元素氮、磷、鉀的投入量，增加中量元素鈣、鎂，微量元素硼、鋅等的投入量，調整大中微量元素的比例，減輕木桶原理的短板效應，提升優果率，才能從根本上提升果園的效益。

全園進行土壤改良需要成本大，周期長，效果慢，而在根系的集中分布區進行局部改良，見效快，效果好，投入的成本果農完全可以接受，為化肥減施增效打下了堅實的基礎。本研究得出，局部土壤連續改良3 年后，‘煙富3’吸收根密度顯著增加，吸收能力顯著增強，減肥33%的基礎上，還能增產15.9%，優果率提升6%，硬度增加1 kg/cm2，苦痘病發生率降低81.7%，為化肥的減施增效提供了研究基礎。