哈密墾區(qū)不同農(nóng)場葡萄園土壤環(huán)境因子分析

阿麗亞·司地克

(新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第十三師農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，新疆 哈密 839000)

引言

新疆葡萄的面積和產(chǎn)量居全國首位，對世界葡萄生產(chǎn)有著重要影響。新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)(以下簡稱兵團(tuán))第十三師位于新疆東部的哈密市，是新疆綠洲農(nóng)業(yè)的重要組成部分，是新疆特色瓜果的主栽區(qū)之一，有著悠久的歷史和傳統(tǒng)。生產(chǎn)的葡萄和哈密瓜盛名天下。2018年，葡萄面積5546.27hm2，葡萄果品總產(chǎn)94147t，其中鮮食及制干鮮葡萄產(chǎn)量92727t，用于釀酒鮮葡萄1420t,實(shí)現(xiàn)葡萄果品銷售總產(chǎn)值5.46億元。

從國內(nèi)各種資源條件看，新疆具有比國內(nèi)各省區(qū)勞動(dòng)力低廉的優(yōu)勢外，還具有其它省區(qū)無法比擬的自然資源優(yōu)勢，這里光熱資源充足，氣候干燥，晝夜溫差大，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)果品具有得天獨(dú)厚的氣候條件。2000年，農(nóng)十三師被國家林業(yè)局和中國經(jīng)濟(jì)林協(xié)會(huì)命名為“中國葡萄之鄉(xiāng)”[1]。

1 研究區(qū)域概況

農(nóng)十三師地處E92°36′～96°30′，N41°48′～44°37′。南北寬270km，東西長297km，控制總面積約為99.87萬hm2，占哈密地區(qū)總面積的7%。共有耕地面積2.2萬hm2，占哈密地區(qū)耕地面積的24%。氣候既受溫帶天氣系統(tǒng)和北冰洋冷空氣所左右，又受南疆干熱氣流的影響，是世界上大陸性氣候最典型的地域之一。

土壤分布受天山橫貫東西地理影響，使哈密墾區(qū)、巴里坤縣區(qū)和伊吾淖毛湖墾區(qū)之間土地分布有較大區(qū)別。哈密墾區(qū)、淖毛湖墾區(qū)的地帶性土壤為典型的荒漠土——棕漠土，巴里坤墾區(qū)則為荒漠與草原的過渡類型——棕鈣土。哈密盆地北部的山前洪積—沖積扇形地上分布著礫質(zhì)棕漠土,中下部分布著棕漠土、風(fēng)沙土，有農(nóng)用土地，因此有少量的灌耕棕漠土和灌耕風(fēng)沙土。在扇緣溢出帶和扇緣下游平原分布著草甸土、草甸鹽土、典型鹽土,并有農(nóng)業(yè)利用形成的灌耕草甸土等。土壤樣品采集情況見表1。

表1 不同團(tuán)場葡萄園土壤樣品采集信息

2 材料與方法

2.1 土壤樣品采集

選取十三師范圍內(nèi)典型的、具有代表性的葡萄地塊，樣品要在施肥前取，采用GPS定位儀定位，記錄采樣地塊中心點(diǎn)的經(jīng)緯度。通過合理布置樣點(diǎn)，采用5點(diǎn)取樣法和“S”形取樣法，帶實(shí)驗(yàn)室備化驗(yàn)。

2.2 土壤環(huán)境因子的測定

土壤環(huán)境因子均按照《土壤農(nóng)化分析》的方法進(jìn)行測定，pH值采用PHSJ-6L pH計(jì)檢測。所用到的儀器有步琦K-375全自動(dòng)凱氏定氮儀、NOVAAA800F型原子吸收光譜儀、A360型紫外可見分光光度計(jì)和PL203電子天平。

2.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用Excel 2007和SPSS 19.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，利用Pearson相關(guān)性分析方法和聚類變量分析方法。利用R軟件(R3.6.3)vegan包中非限制性排序方法進(jìn)行主成分分析(Principal components analysis,PCA)。

3 結(jié)果

3.1 不同農(nóng)場葡萄園土壤因子差異

本試驗(yàn)對不同農(nóng)場pH、全鹽量、有機(jī)質(zhì)、全氮、水解性氮、有效磷和速效鉀進(jìn)行檢測分析，結(jié)果詳見表2。

表2 不同產(chǎn)地土壤無機(jī)元素含量的差異

3.2 不同農(nóng)場葡萄園土壤因子相關(guān)性分析

土壤環(huán)境因子的研究是土壤學(xué)研究的前沿基礎(chǔ)領(lǐng)域。各因子對土壤肥力具有相互促進(jìn)、相互拮抗的關(guān)系，土壤中的各個(gè)因子含量均衡，才能滿足植物的生長需求，不同環(huán)境下土壤環(huán)境因子之間的相關(guān)性，見表3。

表3 不同農(nóng)場葡萄園土壤因子相關(guān)性矩陣分析(n=3)

3.3 不同農(nóng)場葡萄園土壤因子間主成分分析

在本次研究中利用R軟件(R3.6.3)的vegan包中非限制性排序方法進(jìn)行主成分分析(Principal components analysis,PCA)，通過分析可以了解不同環(huán)境因子之間的相關(guān)性程度，見表4。

PCA結(jié)果顯示，第一軸共計(jì)解釋了31.16%的環(huán)境變量，第二軸共計(jì)解釋了22.64%的環(huán)境變量，前兩軸共計(jì)解釋了53.8%的環(huán)境變量。說明PCA較好地?cái)M合了環(huán)境因子的分布特征。

排序結(jié)果如圖1所示，全鹽量、水解性氮、速效鉀具有較高的正相關(guān)性，且pH呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；速效鉀等指標(biāo)同全氮未發(fā)現(xiàn)顯著的相關(guān)關(guān)系，有效磷、全氮及有機(jī)質(zhì)等指標(biāo)均保持正相關(guān)關(guān)系，與pH保持明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系。

圖1 哈密墾區(qū)不同農(nóng)場葡萄園樣地與環(huán)境因子的

3.4 不同農(nóng)場葡萄園土壤肥力研究

數(shù)據(jù)采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件分析，在該方法上采用系統(tǒng)聚類分析Q聚類法；10個(gè)樣品用7個(gè)因子含量作為聚類變量，按土壤肥力大小進(jìn)行研究。聚類結(jié)果見圖2。

圖2 不同農(nóng)場葡萄園土壤環(huán)境因子聚類分析

4 討論

4.1 不同農(nóng)場葡萄園土壤因子含量分析

土壤養(yǎng)分含量的研究是土壤學(xué)研究的前沿基礎(chǔ)領(lǐng)域。通過對土壤環(huán)境因子的研究，可以揭示土壤的發(fā)生學(xué)特性、母質(zhì)特征，揭示土壤的發(fā)育程度和肥力水平，為環(huán)境保護(hù)、優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)和土壤改良提供基礎(chǔ)依據(jù)[2]。本試驗(yàn)通過測定哈密墾區(qū)不同農(nóng)場葡萄園土壤pH和6種土壤因子含量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同農(nóng)場葡萄園土壤pH大小和6種因子含量存在一定的差異性，其中全鹽量和有機(jī)質(zhì)平均含量較高，分別為2.8和13.001；速效鉀和有機(jī)質(zhì)變異程度最大，分別為36.39%和34.85%，土壤中6種因子含量表現(xiàn)為全有機(jī)質(zhì)>全鹽量>全N>速效K>水解性氮>有效磷。與我國南方葡萄園理化性質(zhì)有一定的差異[3],可以推測出現(xiàn)差異與樣地生態(tài)環(huán)境有關(guān)；整體來看，土壤中全N、速效K、水解性氮和有效磷含量均不到1%，因此建議產(chǎn)區(qū)生產(chǎn)者注意改善種植肥力。

4.2 不同農(nóng)場葡萄園土壤因子相關(guān)性分析

大量試驗(yàn)證明，土壤肥力與葡萄品質(zhì)關(guān)系十分密切，對提高葡萄品質(zhì)有明顯促進(jìn)作用，可減少裂果率，延長保鮮時(shí)間，使耐貯性提高[4]。本試驗(yàn)在前人研究的基礎(chǔ)上，對土壤因子進(jìn)行了相關(guān)性分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在不同農(nóng)場葡萄園生長的土壤中全水解性N和全鹽量及速效K呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)；速效K與全鹽量呈顯著正相關(guān)(P<0.05)；有機(jī)質(zhì)和全N呈顯著正相關(guān)(P<0.05)，其它各項(xiàng)指標(biāo)間也表現(xiàn)一定的正負(fù)相關(guān)關(guān)系，但均未達(dá)到顯著水平。這些充分說明哈密墾區(qū)不同農(nóng)場葡萄園土壤環(huán)境因子之間相互關(guān)聯(lián)，當(dāng)?shù)仄咸焉L受土壤肥力含量的影響。

在主成分分析中可以看出，全鹽量、水解性氮、速效鉀具有較高的正相關(guān)性，且pH呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；速效鉀等指標(biāo)同全氮未發(fā)現(xiàn)顯著的相關(guān)關(guān)系，有效磷、全氮及有機(jī)質(zhì)等指標(biāo)均保持正相關(guān)關(guān)系，與pH保持明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系。這些進(jìn)一步說明哈密墾區(qū)不同農(nóng)場土壤因子之間相互關(guān)聯(lián)，充分反映了葡萄生長明顯受土壤養(yǎng)分的影響，為其選擇合理的施肥標(biāo)準(zhǔn)提供科學(xué)指導(dǎo)。

4.3 不同農(nóng)場葡萄園土壤肥力劃分

通過對哈密墾區(qū)10個(gè)不同農(nóng)場土樣的pH和6個(gè)影響因子進(jìn)行聚類分析，將這10個(gè)產(chǎn)地的土樣分為3大類：2、4、8、9號農(nóng)場的土樣為一類；1、5、7號農(nóng)場土樣為一類；3、6、10號農(nóng)場土樣為一類。分析可以看出，這種分類除了與土壤本身理化性質(zhì)有關(guān)外，還可能與當(dāng)?shù)赝寥缹o機(jī)元素的選擇性吸收有很大關(guān)系。僅看土壤肥力不能充分了解不同農(nóng)場葡萄園土壤肥力之間的關(guān)系，除了土壤肥力含量外，要進(jìn)一步研究土壤理化性質(zhì)與環(huán)境微量元素之間的關(guān)系，微量元素對植物的各種生理代謝過程的關(guān)鍵步驟起調(diào)控作用[5]。土壤pH值、有機(jī)質(zhì)及各類礦物質(zhì)含量間存在著一定的促進(jìn)與拮抗關(guān)系，各測定指標(biāo)表現(xiàn)出一定的正負(fù)相關(guān)關(guān)系，因此為了獲得產(chǎn)量高、品質(zhì)好的葡萄，建議哈密墾區(qū)葡萄生產(chǎn)者在種植的同時(shí)加強(qiáng)當(dāng)?shù)赝寥婪柿Φ雀鞣矫嫔鷳B(tài)因素的考察，為當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供合理有效的保證。本次研究為當(dāng)?shù)仄咸褕@土壤環(huán)境因子的檢測與科學(xué)施肥打下了初步的基礎(chǔ)，在今后的研究中需要擴(kuò)大檢測范圍，分析自然環(huán)境與葡萄產(chǎn)量之間的關(guān)系。