延長縣蘭街村蘋果園土壤質(zhì)量分析與評價

薛衛(wèi)鵬，李 楊，張涵瑞，郭中瑞

［1.陜西省林業(yè)科技推廣與國際項目管理中心（陜西省林業(yè)工作站），陜西西安 710082；2.陜西科技大學環(huán)境科學與工程學院，陜西西安710021］

當前，黃土高原地區(qū)由以種植糧食作物為主轉(zhuǎn)向以蘋果種植為主，截至2015年，黃土高原地區(qū)蘋果種植面積達118.42 萬hm2，產(chǎn)量達1 851.16 萬t。于年文等對陜西省延長縣蘋果園研究發(fā)現(xiàn)，在使用傳統(tǒng)肥料時，50%以上的蘋果園缺乏有機物、100%缺乏氮元素、81%缺乏磷元素、63%缺乏鉀元素，且由于不合理的施肥模式和不平衡的無機養(yǎng)分輸入，果園土壤呈弱堿性，不適宜蘋果樹生長[1-2]。延長縣羅子山鎮(zhèn)蘭街村果農(nóng)通常在2—3 月和9—10 月各施肥一次，每次施肥總量為1 500～4 000 kg·hm-2，以氮、磷肥為主，少量混用復合肥，少數(shù)農(nóng)戶會施用農(nóng)家肥[3-4]。果園土壤的理化性狀和養(yǎng)分含量會直接影響營養(yǎng)元素在土壤中的轉(zhuǎn)化和使用效率，進而影響果樹的生長發(fā)育及果實的產(chǎn)量和品質(zhì)。為保障果樹健康生長，農(nóng)戶需通過監(jiān)測土壤數(shù)據(jù)明確土壤質(zhì)量情況，制訂科學合理的施肥和養(yǎng)分管理方案[5-6]。基于此，對蘭街村蘋果園8 個樣地的pH 值、有機質(zhì)含量和其他營養(yǎng)元素進行調(diào)查分析，為蘋果園科學施肥、提高肥料利用率、改善土壤環(huán)境及提高蘋果品質(zhì)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查方法及土壤樣品采集

2020 年12 月進行實地調(diào)查，選擇蘭街村8 個主要的蘋果種植區(qū)作為樣本點，分別標記為1、2、3、4、5、6、7、8，以了解蘋果園土壤的理化性狀和營養(yǎng)元素含量情況。采用“S”形多點取樣，取深0～40 cm的混合土樣。樣品充分混合后，用“四分法”保留約1 kg 土樣。將土樣帶回實驗室，自然風干，去除石塊及動植物殘體，用2 mm尼龍篩進行篩分并儲存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 測定項目及方法

土壤pH值通過pH計測定水土質(zhì)量比為5∶1的液體得到；全氮采用半微量開氏法測定；有效磷和速效鉀檢測均采用聯(lián)合浸提比色法測定；有機質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法+加熱法測定；汞采用冷原子吸收分光光度法測定；砷采用原子熒光光譜分析法測定；銅采用原子吸收與熒光光度法；鋅采用火焰原子吸收光譜法測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 蘭街村蘋果園土壤理化性狀

對樣本點土壤的基本性質(zhì)進行測定分析，對土壤肥力等級進行了綜合評價。表1為土壤養(yǎng)分分級標準，本文據(jù)此分析評價蘭街村蘋果園土壤質(zhì)量。

表1 全國第二次土壤普查養(yǎng)分分級標準

2.1.1 pH值

最適宜蘋果生長的土壤pH 值在6.5～7.5，但樣品點所在果園土壤pH 值均在8.0 以上（見表2），為弱堿性。當土壤pH 值大于8.0 時，果樹根系對生長所需的大量元素如N、P、K、Mg、Ca 等吸收利用能力降低，果樹易發(fā)生缺素失綠現(xiàn)象[7]。

表2 蘭街村8個樣地土壤性狀

2.1.2 有機質(zhì)含量

土壤有機質(zhì)不僅能為果樹生長提供養(yǎng)分，還能提高土壤持水保肥能力及土壤緩沖性，當土壤有機質(zhì)含量低于2%時，果樹生長緩慢、肥料利用率低，蘋果產(chǎn)量低、質(zhì)量差，易發(fā)生苦痘病。如表2 所示，當前延長縣蘭街村果園0～40 cm 土層的平均土壤有機質(zhì)含量為0.756%，東部（樣地1、2、3）和西部（樣地4、5、6、7、8）果園的土壤有機質(zhì)含量差異較大，東部果園的有機質(zhì)含量相對較高，但都沒有超過1.0%。對比分級標準表1可知，蘭街村土壤有機質(zhì)含量屬于Ⅴ級。

2.1.3 全氮含量

如表2所示，8個土壤樣品所在蘋果園區(qū)的土壤全氮含量差異較小，為0.038～0.049 g·kg-1。對比分級標準表1 可知，蘭街村果園內(nèi)土壤含氮量屬于VI 級標準，全氮含量較低。

2.1.4 全鉀、速效鉀含量

由于蘭街村果園土壤母質(zhì)為黃土，因此樣本點土壤全鉀含量差異較小，土壤中鉀肥的可利用性較好。如表2 所示，全鉀含量為1.92%～2.10%，平均值為1.97%[8]。速效鉀的含量差異相對較大，為70～144 mg·kg-1，平均值為104.0 mg·kg-1。對比分級標準表1 可知，樣本點所在果園中50%的土壤速效鉀含量大于100.0 mg·kg-1，為Ⅲ級(優(yōu)良)。

2.1.5 全磷、有效磷含量

如表2 所示，土壤中全磷含量的變化相對較小，為0.598～0.669 g·kg-1，平均值為0.617 g·kg-1；有效磷含量的變化相對較大，為2.9～7.0 mg·kg-1。對比分級標準表1 可知，所調(diào)查果園中有25%的土壤中速效磷含量大于5 g·kg-1，屬于Ⅳ級標準，75%土壤屬于V級標準，可見蘭街村果園土壤的磷肥供應狀況較差。

試驗果園土壤養(yǎng)分指標除了速效鉀含量部分達到Ⅲ級標準外，其余指標均為Ⅳ級及以下，尤其是土壤有機質(zhì)含量嚴重偏低[9]。土壤有機質(zhì)含量偏低會造成土壤微生物種群和數(shù)量減少，微生物活動和繁衍較弱，土壤結(jié)構(gòu)易遭到破壞，養(yǎng)分供給不及時，進而影響蘋果產(chǎn)量[10]。

2.2 蘭街村蘋果園土壤CCA分析

將8 個土壤樣本的理化性質(zhì)、微生物群落與各樣本土壤周圍果樹產(chǎn)量進行CCA 分析，結(jié)果如圖1 所示。蘭街村不同園區(qū)地塊的土壤性質(zhì)差異顯著，可能是由于蘭街村蘋果園實行各農(nóng)戶分區(qū)承包種植，土壤養(yǎng)分管理不統(tǒng)一，進而導致土壤性質(zhì)變化較大。其中，對土壤理化性質(zhì)的差異解釋量排在前4 位的分別為總氮、總磷、總鉀及pH 值。樣點周圍單株平均產(chǎn)量（YieldPp）與總有機碳（TOC）、速效氮（SN）、鎂（Mg）、鋅（Zn）、真菌生物量（Fungus）、細菌生物量（Bacteria）呈正相關(guān)，說明土壤有機質(zhì)含量、微生物種群與果園產(chǎn)量呈正相關(guān)。同時，蘭街村蘋果園土壤pH 值偏高，故適當降低土壤酸堿度不僅有利于增加果樹產(chǎn)量，還有利于優(yōu)化土壤微生物環(huán)境，增加真菌、細菌生物量，促進真菌、細菌在土壤內(nèi)均勻分布[11-13]。

圖1 蘭街村8個樣地土壤與環(huán)境因子的CCA分析圖

2.3 蘭街村蘋果園土壤肥力評價

根據(jù)監(jiān)測結(jié)果和全國第二次土壤普查養(yǎng)分分級標準對調(diào)查果園土壤進行分級評價。由表3 可知，有效磷含量變異度最大，土壤pH 值變異度最小；有效磷、速效鉀的變異系數(shù)均大于20%，有機質(zhì)的變異系數(shù)接近15%。樣本點果園土壤肥力水平變化較大，營養(yǎng)元素分布不均，需改善果園施肥管理措施。

表3 蘭街村果園土壤整體養(yǎng)分評價

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

土壤肥力質(zhì)量是對土壤化學、物理和生物特性的整體反映，反映了土壤的生產(chǎn)能力，土壤肥力質(zhì)量下降會限制蘋果行業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展[14-16]。本次土壤數(shù)據(jù)測定表明：1）延長縣蘭街村蘋果園0～40 cm 土壤有機質(zhì)平均含量為0.77%，含量較低；2）蘭街村蘋果園pH 值均大于8.0，顯著高于蘋果種植最佳pH 范圍，導致果樹易發(fā)生缺素癥[17-18]；3）蘭街村果園全氮和有效磷分別為Ⅵ級、Ⅴ級，而我國蘋果園土壤全氮含量為0.08%～0.13%，故蘭街村蘋果園果樹存在生長不良、新梢粗短、樹勢較弱、抗病能力差等問題，同時存在部分葉片發(fā)黃、花芽分化停滯等現(xiàn)象[19]；4）蘭街村蘋果園0～40 cm 土層土壤有效磷、速效鉀、有機質(zhì)等區(qū)域變異較大，變異系數(shù)分別為35.02%、22.56%、14.69%，除部分陡坡造成施肥困難外，各家各戶承包區(qū)域的施肥量和施肥方式不同是造成該現(xiàn)象的主要原因。

3.2 建議

建議蘭街村蘋果園實施能有效增加土壤有機質(zhì)含量的措施。1）增施有機肥、果園種植綠肥、覆蓋有機物料、優(yōu)化氮磷鉀施肥比例和施用時期等[20]。2）適當施用酸性肥料或生理酸性肥料以改善土壤酸堿度，根據(jù)土壤評測結(jié)果周期性地調(diào)整施肥策略。3）根據(jù)評測結(jié)果，針對各承包區(qū)域，制定差異化的施肥標準，實現(xiàn)蘭街村蘋果園土壤的整體生態(tài)經(jīng)濟型改良[21]。