山東省果園土壤養分狀況研究

高璐陽，馬志明，房福力，武 良

（1.新洋豐農業科技股份有限公司∕農業農村部作物專用肥料重點實驗室，湖北 荊門 448000；2.山東新洋豐肥業有限公司，山東 菏澤 274000）

山東省是中國果樹主要種植區，以蘋果、桃、棗、梨等為主，經濟產量穩居全國前列。果業已成為山東省優勢產業，在增加農民收入和推動地方經濟發展方面發揮重要作用。土壤是植物生長的基礎，土壤養分狀況是判斷土壤肥力的重要指標［1，2］。近年來，隨著化肥施用量的增加，果園土壤酸化、有機質匱乏等問題日益加重。李慶軍等［3］通過分析山東省570份果園土壤樣本后發現，山東省果園土壤有明顯酸化趨勢，且酸化程度逐漸加深；馬延剛等［4］通過對平度市4 028個土樣分析后得出平度市堿解氮含量處于較低水平，平均含量為77.00 mg∕kg；唐新禮等［5］通過研究威海市文登區9 882個土壤樣本后發現糧田、菜地和果園的土壤有機質平均含量分別為9.99、10.86、10.42 g∕kg，94.7%的果園土壤有機質處于中低水平。而對山東省果園土壤養分的綜合研究較少，系統性的分析未見報道。本研究以山東省248個代表性果園為對象，通過定量分析其土壤養分狀況，為山東省不同果樹種植區的土壤改良和化肥減施增效提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

山東省位于北緯34°22′54″—38°24′00″，東經114°47′30″—122°42′18″，屬溫帶季風氣候，雨熱同季，春秋較短，冬夏較長。年降水量在550～950 mm，平均為680 mm。年均氣溫在11～14℃，氣候條件適合大部分落葉果樹生長［6］。

1.2 樣本采集與測定

1.2.1 土壤樣本的采集2018—2019年在山東省248個蘋果、桃樹、藍莓、冬棗、櫻桃、葡萄等主要水果種植園區采集土壤樣本，土壤類型涉及潮土、棕壤、鹽堿土、沙壤土等。每個果園按S形隨機采取5點土壤樣本，采樣點在樹冠滴水線附近，取樣深度為0～30 cm，剔除根系、石礫等雜物后混合為一個土壤樣本，采用四分法留存1 kg左右土壤，裝入自封袋中，并記錄采樣地點、時間等基本信息。土樣經風干、粉碎、研磨、過篩后備用待測。

1.2.2 土壤樣本的測定土壤測定項目包括土壤有機質、堿解氮、速效磷、速效鉀、交換性鈣、交換性鎂、有效鐵、有效錳、有效銅、有效鋅、有效硼等養分含量及pH。

土壤有機質含量采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法測定；土壤pH采用pH計進行測定，水土比為2.5∶1；交換性鈣、交換性鎂含量采用1 mol∕L乙酸銨浸提，原子吸收分光光度法測定；有效鐵、有效錳、有效銅和有效鋅含量采用DTPA浸提，原子吸收分光光度法測定；有效硼含量采用沸水浸提，甲亞胺比色法測定；堿解氮、速效磷和速效鉀含量參照文獻［7，8］測定。

1.3 土壤養分分級評價標準

參考第二次全國土壤普查土壤養分分級標準和文獻［9-11］，對山東省果園土壤的肥力指標進行評價。土壤pH、有機質、堿解氮、速效磷和速效鉀養分劃分為6個等級，具體分級標準見表1。土壤中、微量元素養分劃分為5個等級，具體分級標準見表2。

表1 土壤pH及養分分級標準

表2 土壤中、微量元素養分分級標準 （單位：mg∕kg）

1.4 數據分析

使用Excel 2010和SPSS 24.0軟件對數據進行處理和統計分析。

2 結果與分析

2.1 土壤pH和有機質分布狀況

由表3可知，山東省果園土壤pH平均為6.29，變輻為4.08～8.89，變化幅度較大，pH處于強酸性、酸性、弱酸性、中性、弱堿性和堿性范圍的果園數量分別占樣本總數的14.58%、22.92%、16.67%、22.92%、18.75%和4.16%。除冬棗園土壤呈堿性外，其余果園土壤整體偏酸，其中藍莓園土壤pH最低，為4.55，其他果園土壤pH在6.24～6.37。

表3 山東省主要果園土壤pH分布狀況

由表4可知，果園土壤有機質平均含量為9.34g∕kg。不同類型果園土壤有機質含量差異較大，含量從低到高依次為藍莓園、桃園、櫻桃園、蘋果園、葡萄園、冬棗園。依據土壤養分分級標準，22.92%的土壤有機質極缺乏、35.42%的土壤有機質很缺乏、39.58%的土壤有機質缺乏。山東省果園土壤有機質缺乏現象明顯，有58.34%的果園土壤有機質含量少于10 g∕kg。

表4 山東省主要果園土壤有機質分布狀況

2.2 土壤大量元素速效養分豐缺狀況

由表5可知，山東省果園土壤堿解氮含量平均為97.37 mg∕kg，土壤氮素養分缺乏（包括4級、5級和6級，下同）、中等（3級）和豐富（1級、2級，下同）的果園占比分別為47.92%、31.25%和20.83%，其中藍莓園土壤氮素缺乏程度較重，85.72%的土壤氮素處于缺乏狀態。土壤速效磷含量在4.00～275.50 mg∕kg，變化幅度較大，磷素缺乏、中等和豐富的果園占比分別為12.50%、14.58%和72.92%，速效磷含量總體較豐富；各類型果園土壤速效磷含量整體表現為藍莓園＞蘋果園＞桃園＞葡萄園＞冬棗園＞櫻桃園。土壤速效鉀平均含量為156.31 mg∕kg，土壤鉀素缺乏、中等和豐富的果園占比分別為27.08%、25.00%和47.92%，總體呈豐富狀態；藍莓園土壤速效鉀含量缺乏程度較嚴重，果園數量占比達71.44%，其次為蘋果園，果園數量占比達33.34%，冬棗園土壤鉀素含量豐富。

表5 山東省主要果園土壤大量元素速效養分分布狀況

2.3 土壤中量元素豐缺狀況

由表6可知，山東省果園土壤交換性鈣養分缺乏（包括4級、5級，下同）、中等（3級）和豐富（1級、2級，下同）的果園數量占比分別為6.06%、3.03%和90.91%，總體上果園土壤交換性鈣含量豐富。果園土壤交換性鎂養分缺乏、中等和豐富的果園占比分別為9.09%、15.15%和75.76%，總體上含量豐富。桃園、蘋果園土壤交換性鈣含量豐富，無缺乏現象；葡萄園土壤交換性鎂缺乏較嚴重，果園數量占比達28.58%，其次為櫻桃園，果園數量占比達14.29%。

表6 山東省主要果園土壤中量元素養分分布狀況

2.4 土壤微量元素豐缺狀況

由表7可知，山東省果園土壤有效鐵含量豐富，平均含量為99.11 mg∕kg。有效鐵養分缺乏（包括4級、5級，下同）、中等（3級）和豐富（1級、2級，下同）的果園占比分別為8.88%、6.67%和84.45%。冬棗園土壤有效鐵養分含量缺乏較嚴重，60.00%的冬棗園土壤有效鐵缺乏；櫻桃園、藍莓園土壤有效鐵含量豐富。

表7 山東省主要果園土壤微量元素養分分布狀況

土壤有效錳含量范圍在0.62～178.89 mg∕kg，總體呈較豐富狀態。有效錳養分缺乏、中等和豐富的果園占比分別為15.55%、11.11%和74.34%。土壤有效錳含量由低到高依次為冬棗園、蘋果園、桃園、葡萄園、櫻桃園、藍莓園。

土壤有效銅含量普遍豐富，平均含量為5.24 mg∕kg。土壤有效銅無缺乏現象，養分中等和豐富的果園占比分別為20.45%和79.55%。蘋果園土壤有效銅含量最多，平均為11.41 mg∕kg；藍莓園土壤有效銅含量最少，平均為1.88 mg∕kg。

土壤有效鋅含量范圍在0.01～31.89 mg∕kg。土壤有效鋅養分缺乏、中等和豐富的果園占比分別為11.62%、20.93%和67.45%。桃園土壤有效鋅較缺乏，處于缺乏的果園占比達50.00%，其余果園土壤有效鋅含量較高。

土壤有效硼含量普遍不足，平均含量為0.48 mg∕kg。有效硼缺乏現象較嚴重，缺乏、中等和豐富的果園占比分別為55.89%、29.41%和14.70%。土壤有效硼平均含量由低到高依次為桃園、葡萄園、櫻桃園、蘋果園、冬棗園。桃園土壤有效硼缺乏較嚴重，達85.71%。

2.5 土壤pH、有機質和有效營養元素間的相關性分析

土壤營養元素含量受土壤類型、施肥和耕作方式等因素影響。對pH、有機質和土壤營養元素間的相關性進行分析，結果（表8）表明，土壤pH與速效磷、有效鐵和有效錳含量呈極顯著負相關（P＜0.01），與有效硼含量呈極顯著正相關（P＜0.01），與速效鉀含量呈顯著正相關（P＜0.05）；土壤有機質和堿解氮、速效鉀含量呈極顯著正相關（P＜0.01），與有效銅含量呈顯著正相關（P＜0.05），與有效鐵含量呈顯著負相關（P＜0.05）。土壤多種有效營養元素之間也存在極顯著（P＜0.01）或顯著（P＜0.05）的相關關系。

表8 山東省果園土壤pH、有機質和營養元素間的相關性分析

3 討論

土壤是供給果樹所需養分和水分的基礎［12］，其肥力高低直接影響果樹生產效益［13，14］。山東省是中國果樹主要種植區，系統研究山東省果園土壤狀況能夠明確土壤養分豐缺情況，查明土壤養分限制因子，對于山東省果樹產業健康綠色發展具有重要意義。

3.1 土壤pH和有機質

適宜的土壤pH是植物正常生長的必要條件，土壤過酸、過堿都會影響果樹對養分的吸收和利用［15-17］。有機質是衡量土壤肥力的重要指標，通常其含量與作物經濟產量呈正相關［18］。孫鵬［19］的研究發現，招遠市50%果園土壤pH在5.0～6.0，部分果園土壤pH小于5.0，土壤酸化較嚴重。王忠和等［20］的研究發現，煙臺市和威海市土壤有機質含量總體偏低，多數果園土壤有機質含量不足10 g∕kg。本研究表明，山東省果園土壤pH范圍為4.08～8.89，藍莓園土壤酸化較嚴重；有機質匱乏現象明顯，58.34%的果園土壤有機質含量少于10 g∕kg，與孫鵬［19］和王忠和等［20］的研究結果大致相同。過量施肥是造成土壤酸化的主要原因，果園土壤在施肥上多重施氮肥、輕施有機肥，致使土壤有機質含量缺乏［21-24］。針對山東省果園土壤偏酸、有機質匱乏等問題，在保證產量的前提下，可改變施肥方式、施肥品種，適量施用生石灰、生物質炭等改善土壤酸堿性，同時進行有機肥替代化肥、推進沼肥和腐殖酸肥料的應用，以提高土壤有機質含量。

3.2 土壤堿解氮、速效磷、速效鉀

適宜的土壤氮、磷、鉀含量是果樹產量和品質的保障［25］。王海云等［26］的研究表明，山東省膠東半島蘋果園土壤氮、磷、鉀養分整體表現為氮素含量豐缺并存，速效磷含量偏高，速效鉀含量偏低。國艷春等［27］的研究表明，平度市蘋果園土壤堿解氮、速效鉀含量較豐富，速效磷含量空間分布不足。本研究表明，山東省47.92%的果園土壤堿解氮含量低于中等水平，速效磷含量豐缺并存，速效鉀含量較豐富。本研究結果與上述研究［26，27］存在差異，可能與果樹種類、果園肥料投入量、果園管理措施的不同有關。針對山東省目前土壤氮、磷、鉀養分狀況，應采取增氮、固磷和保鉀的措施，在生產中推薦施用緩控釋氮肥，延緩氮素釋放，配施有機肥料，提高土壤速效磷和速效鉀含量。

3.3 土壤中、微量元素

中、微量元素是土壤肥力的重要組成要素，是植物體內酶類、維生素等重要組成部分，能夠改善果實品質、提高作物抗逆性［28，29］。研究表明，農田土壤缺鋅現象普遍存在，石灰性土壤比酸性土壤缺鋅更嚴重［30］。張錦韜等［31］的研究表明，土壤酸性強是有效鐵、有效錳含量高的主要原因，鐵、錳缺乏情況主要發生在pH較高的石灰性土壤。本研究表明，山東省果園土壤中量元素鈣、鎂和微量元素鐵、錳、鋅豐缺并存，有效銅含量豐富，有效硼含量普遍不足，缺乏現象較嚴重。針對山東省果園土壤微量元素養分狀況，在生產過程中可通過葉面噴施鐵、錳、鋅、硼肥的方式，保證果樹對微量元素的需求。

3.4 土壤pH、有機質和營養元素的相關性

土壤營養元素含量受土壤質地、類型、施肥量等多種因素影響，各種營養元素之間相互影響。張超博等［11］的研究表明，土壤有機質與堿解氮、速效鉀含量呈極顯著正相關，土壤pH與有機質、速效鉀含量呈正相關。本研究表明，土壤pH與速效鉀含量呈顯著正相關，土壤有機質與堿解氮、速效鉀含量呈極顯著正相關，與張超博等［11］的研究結果基本一致，總體上符合土壤養分之間的基本規律。

4 小結

本研究中山東省果園土壤有機質含量較低，土壤偏酸性，果園土壤存在營養元素失衡現象。47.92%的果園土壤堿解氮含量較匱乏，速效磷含量和速效鉀含量較豐富；中量元素鈣、鎂和微量元素鐵、錳、鋅豐缺并存，有效銅含量豐富，有效硼含量缺乏較嚴重。山東省果園土壤養分限制因子主要為土壤偏酸化，有機質匱乏和有效鋅、有效硼等含量不足，生產上可適量施用生石灰、生物質炭等物質，注重有機肥替代化肥、秸稈還田和腐殖酸肥料的應用，提高土壤pH和有機質含量，并通過葉面噴施鐵、錳、鋅、硼肥等保證果樹對微量元素的需求。