京津冀地區葡萄園土壤肥力水平分析及施肥建議

劉 佳，李兆君，龍 健，李 娟

（1.貴州師范大學地理與環境科學學院，貴州 貴陽 550001；2．中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所，北京 100081）

葡萄是漿果類產品中貿易量最大的品種，種植范圍廣闊，是我國也是世界上重要的水果，品種繁多，營養豐富。我國葡萄栽培地域廣闊，葡萄產業發展迅速，截至2019年底，中國葡萄總產量達到1080萬t，鮮食葡萄產量穩居世界首位，2014年起葡萄栽培面積已躍居世界第2位，葡萄酒產量居世界第8位，中國已成為世界葡萄生產大國［1-4］。

土壤是葡萄果樹生長與結果的重要基礎，它為促進葡萄生長和結果提供必需的水分和養分，土壤的類型、結構、質地、肥力狀態、水分含量以及土層深度、土壤溫度、土壤中的微生物活動和其他生物學特性等均會直接影響葡萄的生長和果實的品質，肥沃的土壤可以在較大程度上滿足葡萄生長所需的水、肥、氣、熱條件和要求，從而使葡萄獲得豐產［5］。在相同環境條件下，葡萄最適宜的質地類型主要是砂礫土和砂壤土，土壤pH值一般在6.0～7.0之間，富含磷、鈣、鋁和鎂等微量元素。砂礫土和砂壤土空氣通透性強，夏季紫外線輻射較強，土壤晝夜溫差較大，可以有效地加快葡萄葉片光合速率，提高其果實糖度、色澤和風味等［6］；土壤pH值直接影響植株對土壤中各種營養物質的吸收，在弱酸性環境下，葡萄植株會生長旺盛，果實品質優良［7］；釀酒葡萄對鉀的需求較高，從漿果初期開始到成熟采收前鉀需求量急劇上升，富含鉀、磷、錳的土壤可以有效促進漿果中糖分的積聚、香氣物質和多種花青素的合成［8］。另外，土壤肥力和土壤中的微生物活動都會對葡萄糖度等有一定的影響［9］。

京津冀地區面積為21.70萬km2，2019年耕地面積696.9萬hm2。目前對于京津冀地區的葡萄園養分研究大都是針對某個點的分析，相對零散，關于葡萄園土壤養分綜合性分析較少，本研究取樣較為豐富，實驗結果基本可以代表該區域的總體狀況。葡萄在種植過程中由于各種肥料施加不一樣，土壤中各養分的積累量也有所不同，可能會對葡萄產量和品質有所影響［10-12］，因此了解葡萄種植土壤養分狀況，對葡萄產地產出質量的提升有著重要意義，還可以為后期的施肥提供依據，為此本研究采集了京津冀地區典型葡萄園的土壤樣品，對其養分含量進行分析，以期為京津冀地區葡萄產地肥料施用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

2019年10月，對京津冀地區的典型葡萄園進行了取樣，取樣時采用1 m管混合型土鉆，分別在0～20和20～40 cm兩個土層上進行5點混合取樣，分別在距離葡萄架左右兩邊40 cm處各取1個土樣，葡萄架中間（株距之間）取1個土樣。每個土樣重約500 g，用自封袋裝帶回實驗室。采樣時使用GPS定位，記錄樣點定位信息，以便今后進行深入研究。

1.2 樣品分布

樣品采集地基本代表了京津冀葡萄種植的主要區域，總取樣數達546個，其中，在北京地區取樣地點包括通州、順義、密云、延慶、昌平、大興和房山7個區，12個大型典型葡萄園，共計146個土樣。取樣地點基本涵蓋了北京范圍內的典型葡萄園，取樣選點具有代表性，土壤有砂質土、壤土和膠黏土，還有石灰巖土，取樣葡萄園（合作社）葡萄品種包括鮮食、釀酒等品種，種類繁多。取樣的葡萄植株生長年限涵蓋范圍也比較廣（表1）。在天津地區，取樣地點包括濱海新區、北辰區和武清區的5個典型葡萄園，共計88個土樣。取樣的土壤類型主要有鹽堿土、黃土和膠黏土。在河北地區的取樣場所跨度比較大，包括河北南部的廊坊市（安次區牛角村、永清縣冰窖村）、西北部的張家口市（陽原縣五馬坊村、懷來縣頭堡等7個村）、東北部的秦皇島市（昌黎縣、盧龍縣）和唐山市（樂亭縣），總共4市、6縣1區、13個村，21個典型葡萄園，314個土樣。河北地區葡萄園的土壤主要有砂質土、膠黏土和鹽堿土等。

表1 京津冀不同種植年限葡萄園土壤樣品分布

1.3 測定方法

土樣處理風干：將現場采集帶回來的土樣，去除清晰可見的各種動植物遺骸及石塊、金屬等雜物，放在白色塑料布或紙上攤成薄薄的一層，置于室內，在透風干燥處陰干。當土樣半干時，須將較大的土塊用工具或手輕輕捏碎，以免土樣完全干燥后水分凝結而形成堅實的硬塊，難以用研磨儀打磨細。風干的地點需要保持空氣干燥通風，并防止吸收酸性水蒸氣、氨氣及其他灰塵造成樣品污染。

土樣粉碎過篩：將風干后的土樣置于研磨儀中粉碎，每份風干的樣品經研磨后，樣品分別通過各目篩網，土壤先全部經0.85 mm篩網，混勻后挑出其中1/4土樣進行裝袋，作為經過0.85 mm篩網的土壤分析樣。剩余的土壤再全部經0.15 mm過篩，混勻，選擇其中1/3的土樣進行裝袋，作為經過0.15 mm篩網的土壤分析樣。如此已經基本完成了所需的材料分析樣，這些土樣都具有均勻性和代表性。

土壤pH值的測定參考《土壤農化分析》［13］，取5.00 g通過0.85 mm篩的風干土壤樣品，置于100 mL玻璃燒杯中，加入50 mL蒸餾水，玻璃棒攪拌均勻后，靜置0.5 h，用pH計進行測定。土壤有機質含量的測定參照中華人民共和國農業行業標準NY/T 1121.6—2006，稱取0.1 g過0.15 mm篩的土樣，用0.4 mol/L K2Cr2O4-H2SO4溶液，在175℃環境下加熱氧化15 min，用0.1 mol/L FeSO4進行滴定。有效磷和速效鉀含量的測定參考《土壤農化分析》［13］。

全量氮、磷、鉀統一消煮后分別測定，消煮方法：稱取過0.85 mm篩的風干土樣0.2 g（精準至0.0002 g）置于100 mL的消煮管底部，加入少量的水潤濕，加入濃H2SO45 mL，搖勻后蓋上彎頸漏斗，放置過夜后在消煮爐（HYP-340）上先小火加熱，待H2SO4冒出白煙后再升高溫度，當溶液呈均勻的棕黑色時取下，稍冷后加入3 mL H2O2溶液，再加熱30 min，稍冷后重復加入H2O2溶液，如此重復數次，每次添加的H2O2溶液應逐次減少，消煮至溶液呈無色或清亮后，再加熱10 min，除去剩余的H2O2，取下冷卻后，用水將消煮液無損地轉移入100 mL容量瓶中，冷卻至室溫后定容。

消煮液稀釋后，全氮、全磷使用AA3連續流動分析儀進行測定，全鉀使用火焰光度計（AP1302）進行測定。

1.4 數據分析

試驗數據采用Excel 2016和SPSS 26.0進行統計分析，制圖使用Origin 2019b。

2 結果與分析

2.1 土壤的pH值和EC值

土壤pH值對土壤重金屬的生物有效性有較強的影響。通過對多個葡萄園采集的土樣進行分析，京津冀地區葡萄園土壤的pH值見圖1，在種植葡萄年限為10～12年的土壤中0～20 cm土層的土壤pH值平均值高于20～40 cm土層的土壤，而其他土壤則呈現出相反的趨勢。隨著種植年限的增加，土壤pH值整體維持在8.0～9.5之間，土壤呈堿性，對于葡萄種植土壤的需求而言pH值較高。就地區而言，河北葡萄園0～20 cm土層土壤的pH值平均值最高，其次為北京和天津，分別為9.18、8.37和8.87。在20～40 cm土層土壤pH值平均值也是河北葡萄園最高，其次為北京和天津。

圖1 京津冀葡萄園的土壤pH值

無論是0～20 cm土層還是20～40 cm土層的土壤EC值均為河北地區普遍較低，天津地區普遍較高。隨著栽培年限的增加，土壤EC值也呈現一個波動性的變化（圖2）。

圖2 京津冀葡萄園的土壤EC值

2.2 土壤的有機質含量

京津冀地區不同年限的葡萄種植土壤中的有機質含量見圖3，總體而言，有機質含量的平均值都呈現出較低的水平。由圖3可知，從剖面層次來看，無論葡萄連續種植了多少年，表層（0～20 cm）土壤有機質含量的平均值大多明顯高于深層（20～40 cm）土壤有機質含量。而在不同的區域，0～20 cm土層北京的土壤有機質含量平均值最高，20～40 cm土層天津的土壤有機質含量平均值最高，有機質含量平均值最低的區域均為河北地區的葡萄園；不同土層土壤有機質含量平均值最低值均出現在河北地區的葡萄園。

圖3 京津冀葡萄園土壤中的有機質含量

北京地區和河北地區表層（0～20 cm）土壤有機質含量隨著葡萄種植年限的增加呈顯著上升的趨勢，而天津地區則呈現出相反的趨勢，可能是在葡萄種植中有機肥施用較少的原因；而北京地區深層（20～40 cm）土壤有機質含量隨著葡萄種植年限的增加變化較小，天津和河北地區的葡萄園則表現為波動性變化，均在種植葡萄6～10年的土壤中最低，而后又逐漸富集，在種植大于10年后逐漸接近表層土壤的有機質含量。

2.3 土壤的全量氮、磷、鉀含量

如圖4所示，京津冀地區的養分（氮、磷、鉀）含量平均值因區域、土層深度和種植年限的不同而存在著差異。

北京地區的氮、磷含量平均值均在種植年限小于等于5年的葡萄園土壤中最大，而后呈現出下降的趨勢，鉀含量平均值逐年稍微減少但變化不大，由此可以看出，不同連作年限對葡萄種植土壤的全鉀含量影響不大。天津地區的全氮含量和全磷含量平均值在逐年減少，在種植年限大于10年的土壤中含量平均值都較小，與其他栽培年限差異顯著，呈現出了缺氮的趨勢；全鉀的含量平均值在6～10年時達到最大，大于10年的葡萄種植土壤鉀含量平均值都相對較少。河北地區的全鉀隨著年限的增加變化不大，全氮和全磷的含量平均值在大于10年的土壤中含量均較多，隨著種植年限的增加呈現出上升的趨勢，說明在連作種植過程中對氮素、磷素的補充較為及時。總體來講，天津地區的土壤全氮、全磷含量平均值均為京津冀地區最低值，而北京地區的葡萄園土壤則相對于天津、河北地區而言含鉀量普遍較少，天津地區的氮、磷、鉀含量隨著葡萄栽培年限的變化，不同養分含量波動較大，河北地區則相對比較穩定。

由試驗分析可知，在京津冀地區的葡萄園中，全鉀含量的平均值普遍遠高于氮、磷的含量。葡萄是喜鉀植物，鉀的含量對葡萄的果實影響較大，為追求產量可能會有鉀肥施用較多的情況發生。據研究，葡萄對鉀的吸收大于對氮的吸收，對磷的吸收最少，氮、磷、鉀吸收比大致為1∶0.5∶1.2，氮、磷、鉀養分的含量決定了葡萄的產量和質量［14］，因此對氮、磷、鉀肥的施用比例較為關鍵［15］。據此得出，采樣地區的土壤氮、磷、鉀含量比例大多未達到適宜狀態，原因可能是通過連年的種植，有些農戶對葡萄的施肥比例把控較為粗糙，不能及時實現“缺什么補什么”，在多年種植后就出現了缺少某種營養素或是某種營養素富集的現象。

2.4 土壤的有效磷、速效鉀含量

圖5顯示了京津冀地區葡萄園隨著種植年限的增加土壤有效磷和速效鉀含量的變化，從養分變化趨勢來看，京津冀地區土壤有效磷在種植前7年都處于明顯的積累狀態，在7年后逐步趨于穩定。從地區上看，0～20和20～40 cm土層土壤有效磷含量平均值最高的均為位于天津地區的葡萄園，含量最低的均為位于河北地區的葡萄園。淺層（0～20 cm）土壤的速效鉀含量平均值均高于深層（20～40 cm）土壤。從地區來看，0～20和20～40 cm土層土壤有效磷含量平均值最高的均位于天津地區的葡萄園，含量最低的均位于河北地區的葡萄園。

北京地區的土壤有效磷含量呈現出逐年積累的趨勢，表層土壤有效磷在大于10年的葡萄種植土壤中達到最大值，深層土壤則在6～10年的葡萄種植土壤中達到最大值。天津地區的有效磷含量呈現出逐年下降的趨勢，均在大于10年的葡萄種植土壤中達到最小值，結合圖5可知，全磷含量也呈現出大幅下降的趨勢，可能是由于研究區土壤中磷含量過高，近年來對于磷肥施用較少的緣故。河北地區的有效磷含量隨著葡萄種植年限的增加逐漸升高，不同土層的土壤有效磷含量均在大于10年的葡萄種植土壤中達到最大值。

圖5 京津冀葡萄園土壤中的有效磷、速效鉀含量

北京地區的速效鉀含量隨著種植年限的增加呈現出先升高后降低的趨勢，天津地區則與之相反，但整體而言含量都有所升高。河北地區不同土層的速效鉀含量均逐年升高，但總體含量還在適宜范圍內。

3 討論

3.1 土壤肥力評價

隨著葡萄產業鏈的快速發展，葡萄種植引起的各種生態農業問題日益突出。其中，葡萄連作、種植過程中不科學的施肥習慣和不合理的栽培技術導致葡萄園土壤質量的下降，它已成為限制葡萄產業鏈健康的關鍵問題之一［16］。本研究共分析了7個基礎土壤指標平均值（pH值、土壤有機質、全氮、全磷、全鉀、有效磷和速效鉀），以全國第二次土壤普查分級標準（表2）對其進行評價。

表2 全國第二次土壤普查分級標準

研究表明，京津冀地區全氮含量普遍在三至四級，天津地區可以達到二級；全磷含量均遠高于一級，說明磷素在土壤中積累較多，全鉀含量天津和河北地區的葡萄園均為一級，北京地區含量較低，為三級；有效磷含量河北地區普遍較低，速效鉀含量平均值各地均較高。有機質含量平均值各地都較低，說明施肥過程中有機肥施用較少。

3.2 京津冀地區葡萄園土壤施肥建議

明確植株對于養分需求的規律性是建立一個合理、科學施肥方法的基礎，是確保植物在環境中高質量收獲和實現理想生產率的重要條件，遵循植物中所有的營養元素均衡施肥原則，防止由于營養元素供應過剩造成的環境污染或者由于施入不足而導致的植株生長和發育不良［17］。隨著我國農業作物種植施肥技術的不斷進步和農業發展以及對農業營養生產管理水平的不斷提升，定向研究農業作物在使用土壤與作物肥料中所需要吸收、利用的各種營養代謝要素和其他作物營養代謝因子的變化規律，不僅可以幫助實現簡單科學的作物施肥和營養管理，還能夠有效地降低其在農業營養生產中的費用［18-21］。

首先是目前京津冀地區葡萄園的土壤大多呈堿性（pH值＞7.5），韓真等［22］研究發現土壤pH值對葡萄砧木中的鉀含量及丙二醛含量有影響。土壤pH值為6時，葡萄砧木中的鉀含量和積累量最高。當pH值過高時可能會使土壤鐵、鋅、銅、錳、硼的有效性下降，因此多年種植的葡萄園土壤應定時修復，園區在種植葡萄前應當做好堿性土壤的改良工作，以保證葡萄的優質生產。

其次是土壤中的有機質含量略低，這對葡萄的生產非常不利。種植的土壤越多，貧瘠的土地就越多。為了增加果實的產量和質量，必須有足夠的土壤有機質含量。因此還應增施有機肥料，有機肥料不僅可以增加土壤肥力，改善土壤濕度、氣體和熱量條件，增加微生物菌株總數及土壤的儲存和抗病能力，還可以提高二氧化碳的濃度，在溫室中也有利于葡萄的生長發育。韓建等［23］發現中量有機肥+化肥處理下葡萄的產量最高，品質最佳，而且降低了土壤硝態氮在各土層的累積，增加了土壤微生物生物量碳、氮含量，且葡萄果實和果園土壤重金屬含量未超標。同時，所使用的有機肥料必須是高質量有機肥料，并且在施用前必須經過充分精制和醇化。否則，它將加劇土壤鹽堿化水平，并繼續引起許多有害物質的增加［24-26］。在采樣過程中了解到，許多葡萄園采用的是表面施有機肥，深層施羊糞等肥料的施肥方式，這也是表層土壤有機質含量高于深層土壤的原因之一。

據調查，采樣區域在北京地區的葡萄園土壤主要以砂質土、壤土、膠黏土以及石灰巖土為主，天津地區的葡萄園土壤主要有鹽堿土、黃土和膠黏土，河北地區的葡萄園土壤主要有砂質土、膠黏土和鹽堿土等。在采樣中發現京津冀區域有些葡萄園的土壤板結狀況嚴重，特別是在河北，會使土壤通透性降低，土壤中微生物菌株的活動受到限制，有益菌的數量減少。在這種類型的土壤上種植葡萄，抗性降低，并且產量將受到極大限制，因此多年種植葡萄的土壤應注意土壤的修復管理。林則雙等［27］研究發現，施入雞糞進行土壤改良后，板結土壤葡萄園的土壤理化性質和肥力產生了較大的有益改變。

北京地區葡萄園土壤主要存在的問題在于有機質含量較低，土壤中的氮、磷、鉀含量隨著種植年限的增加逐年下降，有效磷在土壤中逐年積累。說明隨著種植年限的增加土壤中的養分有所缺乏，應增施有機肥和氮肥，減少磷肥的施用，控制好土壤中的養分比例，更有助于葡萄對鉀肥的吸收，以增加產量和提高葡萄的質量。天津地區葡萄園土壤主要存在的問題在于土壤中的有機質基礎含量較低，且隨著年限的增加還在逐年降低，氮、磷養分的含量隨著種植年限的增加其在土壤中的含量顯著降低，鉀的含量則相對其他兩個地區而言相對較高。在種植中應當加強對有機肥的施用，增施氮肥，控制好土壤中的氮、磷、鉀比例［28-29］。河北地區葡萄園土壤的主要問題是氮、磷、鉀的含量隨著種植年限的增加變化不大，但整體上氮的含量較低，有機質的含量水平也不高，在種植中應增施有機肥和氮肥。

大多數種植者都是通過工作經驗和其他參考資料進行施肥，有些只是傾聽肥料生產商推銷的方式而盲目地進行施肥，但是仍然沒有將土壤中的養分情況、葡萄吸收養分的規律和其目標產率等作為施肥時的一個重要參考，因此產生不合理的施肥配比。如施用過多的磷肥，導致鈣的缺乏［30］；或是在土壤中施用了過量的鉀肥，影響其他元素的吸收［31］。京津冀地區養分的不平衡主要體現在土層中磷的含量過高，這可能會影響葡萄對其他養分的吸收，因此在施肥時應當注意目前葡萄園土壤的養分豐缺狀況，并根據不同葡萄品種的肥料吸收規律和總體目標產量，確定要使用的肥料類型并配制。

除此之外，在葡萄種植中還應當注意掌握施肥時間、適時補充中微量元素肥料、規范施肥方法、合理輪作。

4 結論

通過對京津冀地區典型葡萄園的土壤各類養分進行化學分析，結果顯示：不同地區、不同連作年限的葡萄種植土壤營養物質含量各有不同，其中氮、磷的變化較大，鉀對于同一地區不同種植年限和深度的變化不顯著，施肥時應注意考慮土壤的養分背景值。該區域的核心問題在于磷在土壤中積累量較高，有機質的含量平均值水平較低，在種植過程中北京地區可以增施有機肥和氮肥、鉀肥，減少磷肥的施用；天津地區應增施有機肥和氮肥，減少磷肥的施用；河北地區可以增加有機肥和氮肥的施用，同時也要控制好氮、磷、鉀養分的比例。而對于不同種植年限的葡萄果樹營養管理而言，應當在種植中把握好土壤的養分現狀，隨著種植年限的增加應適時注重補充土壤的有機質和氮素，控制其有效磷的積累。

本研究揭示了京津冀地區不同種植年限及不同土層的葡萄土壤各養分變化規律，分析了該區域的養分含量現狀及問題所在，研究結果可為京津冀地區的肥料施用提供科學依據。