不同樹齡石榴園土壤養分調查與評價

王景艷,寇偉鋒,姜超強,高 飛

(1.安徽省農墾集團有限公司,安徽合肥 230061;2.安徽省農村與社會科技發展中心,安徽合肥 230088;3.安徽省農業科學院,安徽合肥 230031;4.宿州市埇橋區夾溝鎮農業綜合服務中心,安徽宿州 234102)

石榴(PunicagranatumL.)因其營養風味突出、保健功能顯著,深受消費者喜愛[1]。由于果實風味獨特、營養價值和經濟效益高,石榴的種植規模和市場需求不斷增加[2-3]。但隨著種植規模的擴大,新增果農管理標準化程度偏低,對土壤養分狀況缺乏了解,普遍存在憑經驗、隨意、盲目施肥等現象,導致養分供應與樹體營養需求不平衡,一定程度上制約了果樹的生長發育、果實產量和品質,乃至果園的可持續發展[4]。

土壤養分是植物獲取所需礦質營養的主要來源,適宜的養分狀況是石榴高產、穩產、優質的重要保障[5]。為了提高石榴的產量和品質,諸多學者分析了果園土壤的理化性狀指標,其中最為常見的有pH、有機質、速效氮、有效磷和速效鉀含量等[2,5-6]。孔婷婷等[5]對新疆皮亞曼石榴園土壤養分與果實品質的分析發現,提高土壤有機質含量,合理增施氮肥、磷肥和微量元素肥料是提升石榴果實品質的有效措施。蘇培明[7]對安徽懷遠石榴園養分和產量的調查發現,高產石榴園土壤有機質平均含量大于25 g/kg。研究表明,多年種植的果園,由于不合理施肥造成土壤質量下降,已成為水果產量和品質提升的重要制約因素[4]。果樹生長在固定的土壤上,多年種植不斷吸收大量養分,如果不能及時充足地補充,會出現養分虧缺,如果連年盲目大量施肥,則會導致養分大量流失,造成環境污染[8-9]。因此,摸清果園土壤養分狀況及其隨樹齡的變化趨勢對果園養分管理、提高產量和品質具有重要意義,也是果園科學施肥和地力提升的重要依據。筆者通過對安徽省宿州市埇橋區不同樹齡石榴園土壤養分的調查分析,評價土壤養分含量,旨在為果園土壤養分管理和可持續發展提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區概況研究區位于安徽省宿州市埇橋區,該區地處淮北平原,屬暖溫帶半濕潤季風氣候區,四季分明,年平均氣溫14.4 ℃,最冷月1月平均氣溫為0 ℃,最熱月7月平均氣溫為26.8 ℃,年日照時數2 021～2 648 h,年降水量630.3～1 040.8 mm[10-11]。該區主要地形地貌為丘陵、階地、平原,主要農作物有小麥、玉米、大豆、蔬菜、果樹,是我國糧食生產大區[11]。埇橋區目前石榴種植面積超666.67 hm2,夾溝、順河、欄桿等多個鄉鎮均有分布,初步形成了以夾溝鎮埇橋省級農業科技園區為主的石榴產業帶,主栽品種為大青皮、玉石籽、黃里等,果園土壤類型以潮土、黃褐土、石灰巖土為主。

1.2 樣品采集于2020年9月下旬,在埇橋區夾溝鎮選取4種不同樹齡(1、3、5、10年)的石榴園,每種樹齡選擇5個具有代表性的果園。根據果園面積和地形,采用“S”型采樣方法,用木鏟和土鉆取0～20和20～40 cm土層土壤,按照四分法取混合樣品1 kg,共40個土壤樣品。采集的樣品經風干后剔除植物殘體、研磨過篩,備用待測。種植的石榴品種為大青皮。

1.3 測定項目與方法土壤理化性狀指標參照鮑士旦[12]的方法測定,其中,pH采用pH計電位法測定,有機質含量采用重鉻酸鉀容量法測定,速效氮采用堿解擴散法測定,有效磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測定,速效鉀采用1 mol/L NH4OAC浸提-火焰光度計法測定。

1.4 分級標準按照全國第二次土壤普查中的分級標準[13-14],將土壤pH、有機質、速效氮、有效磷、速效鉀含量等指標分為6個級別(表1)。

表1 第二次土壤普查分級標準

1.5 數據處理試驗數據采用SPSS 19.0進行統計分析,用最小顯著差數法(LSD法)分析數據間的差異顯著性,并用Microsoft Excel 2013繪制圖表。

2 結果與分析

2.1 土壤pH特征由表2可知,石榴園土壤pH為7.62～8.52,其中,0～20和20～40 cm土層土壤pH分別為7.62～8.44和7.70～8.52,0～20 cm土層pH略低于20～40 cm土層。隨著樹齡的增長,果園0～20和20～40 cm土層土壤pH有提升趨勢,種植5年和10年果園相同土層土壤pH均顯著高于種植1年和3年的果園。與種植1年的果園相比,種植5年和10年0～20 cm土層pH分別顯著提升了0.45和0.46,20～40 cm土層pH則分別顯著提升了0.37和0.39,種植年限(樹齡)對耕層(0～20 cm)pH的影響大于20～40 cm土層。從土壤pH的結果來看,不同果園土壤呈弱堿性。

表2 不同樹齡石榴園土壤pH和有機質含量

2.2 土壤有機質由表2可知,石榴園土壤有機質含量為11.1～31.7 g/kg,其中0～20和20～40 cm土層土壤有機質含量分別為15.2～31.7和11.1～23.0 g/kg,0～20 cm土層土壤有機質含量比20～40 cm土層顯著高30.4%。隨著種植樹齡的增長,0～20和20～40 cm土層土壤有機質有降低趨勢,與種植1年的果園相比,種植10年0～20和20～40 cm土層土壤有機質分別顯著降低29.7%和28.3%。總體而言,0～20 cm土層土壤有機質含量(21.0 g/kg)屬于中等水平,而20～40 cm土層土壤有機質含量(16.1 g/kg)處于缺乏水平,其中85%的果園20～40 cm土層土壤有機質含量低于20 g/kg(圖1)。

圖1 不同樹齡石榴園土壤養分指標頻率分布

2.3 土壤大量元素含量由表3可知,石榴園土壤速效氮含量為41.2～138.6 mg/kg,平均為73.15 mg/kg,其中,85%的土壤樣品速效氮含量低于90 mg/kg,表現為缺乏水平。0～20和20～40 cm土層土壤速效氮平均含量分別為81.6和64.7 mg/kg,0～20 cm土層土壤速效氮含量顯著高于20～40 cm土層。隨著樹齡的增長,0～20和20～40 cm土層土壤速效氮含量均呈降低趨勢,與種植1年的果園相比,種植10年0～20和20～40 cm土層土壤速效氮含量分別顯著降低36.4%和30.6%。總體而言,研究區石榴園土壤速效氮含量比較缺乏,只有15%的果園土壤速效氮含量達90 mg/kg以上(圖1)。

表3 不同樹齡石榴園土壤速效氮、磷和鉀含量

石榴園土壤有效磷含量為9.9～43.7 mg/kg,平均為20.5 mg/kg,其中,97.5%的土壤樣品有效磷含量大于10 mg/kg,達中等水平;47.5%的土壤樣品有效磷含量大于20 mg/kg,表現為豐富水平。0～20和20～40 cm土層土壤有效磷平均含量分別為22.5和18.5 mg/kg,0～20 cm土層土壤有效磷含量顯著高于20～40 cm土層。隨著樹齡的增長,0～20和20～40 cm土層土壤有效磷含量均呈先增加后降低的趨勢;種植3年時果園土壤有效磷含量最高,顯著高于種植10年的果園。總體而言,研究區石榴園土壤有效磷含量較為豐富(圖1)。

石榴園土壤速效鉀含量為97.6～353.0 mg/kg,平均為189.85 mg/kg,其中,80%的土壤樣品速效鉀含量大于150 mg/kg,達到豐富水平。0～20 cm土層土壤速效鉀平均含量(216.9 mg/kg)顯著高于20～40 cm土層(162.8 mg/kg),且80%土壤樣品0～20 cm土層土壤速效鉀含量大于150 mg/kg,達到豐富水平。隨著樹齡的增長,0～20和20～40 cm土層土壤速效鉀含量均呈減少趨勢,種植1年的果園土壤速效鉀含量最高,顯著高于種植10年的果園。總體而言,研究區石榴園土壤速效鉀含量較為豐富(圖1)。

各項土壤養分指標之間的相關性見表4,土壤pH與其他指標呈負相關關系,與速效氮和速效鉀呈極顯著負相關關系;有機質與速效氮和速效鉀呈極顯著正相關關系;速效鉀與有機質、速效氮和有效磷呈極顯著正相關關系。

表4 各項土壤養分指標之間的相關系數

3 討論

土壤pH是土壤肥力的重要因素之一,是評價土壤各種反應的一個重要指標。石榴耐鹽性較強,可在含鹽量約0.3%的土壤條件下正常生長[15]。綜合多地石榴生產狀況來看,一般認為pH為6.0～8.2的土壤種植石榴比較適宜[3,5-6]。該研究發現,不同樹齡石榴果園土壤pH為7.62～8.52,0～20和0～40 cm土層pH平均值分別為8.08和8.12,說明土壤pH偏高,普遍呈弱堿性,不利于石榴樹體生長。這可能與研究區域石灰巖土壤母質多為碳酸鹽巖有關[16],石灰巖母質發育的土壤酸緩沖容量遠高于其他母質發育土壤,其碳酸鹽(pH 6.2～8.6)含量高[17]。該研究發現,石榴園土壤pH隨樹齡的增長(種植年限的延長)呈升高趨勢,且土壤pH與速效氮和速效鉀呈極顯著負相關關系。據此,在石榴園施肥管理中,應注重施用酸性肥料或生理酸性肥料;亦可結合果園秋季基肥,施用一次農用硫磺粉1 500 kg/hm2[18]。因此,根據果園土壤pH特點,應采取綜合措施,適度降低土壤pH,創造適宜的土壤酸堿條件,提高養分有效性,促進石榴樹體生長發育。

土壤有機質是衡量土壤肥力的重要指標之一[5,18-19]。該研究不同樹齡石榴果園土壤有機質含量為11.1～31.7 g/kg,0～20和0～40 cm土層有機質平均含量分別為21.0和16.1 g/kg,85%的果園土壤有機質含量低于20 g/kg,可見,該研究區域石榴園土壤有機質含量較為缺乏。研究表明,有機質含量直接影響石榴的產量和品質,高產石榴園土壤有機質含量應大于25 g/kg[7]。該研究發現,石榴園土壤有機質含量隨樹齡的增加呈降低趨勢,種植10年后,果園土壤有機質含量平均降低29%。這一方面可能是隨著樹體生長發育和果實產量增加,植株營養吸收和果實帶走養分的增加,加速了土壤有機質的消耗,降低了土壤有機質含量;另一方面也反映了果園肥料管理上有機質投入的不足。進一步分析發現,有機質與速效氮和速效鉀呈極顯著正相關關系。因此,為了保障果樹的正常生長發育、維持高產穩產和果園的可持續生產,尤其是樹齡較大的石榴園應注重提升土壤有機質,如施用有機肥、秸稈還田、套種綠肥等。

大量營養元素有效含量是土壤肥沃程度的重要指標,也是果園制定施肥方案的重要依據,其豐缺直接影響果實產量和品質[18]。該研究區域石榴園土壤速效氮含量為41.2～138.6 mg/kg,平均為73.1 mg/kg,其中85%的果園土壤速效氮含量低于90 mg/kg,總體表現為缺乏水平;果園土壤有效磷含量(20.5 mg/kg)和速效鉀含量(189.8 mg/kg)均在適應范圍,且較為豐富。果園土壤有效氮含量較低,這可能與當地果園分布在坡地為主,容易導致氮肥養分流失,以及施肥深度不夠等因素有關。進一步分析發現,果園土壤速效氮、有效磷和速效鉀含量均隨著樹齡的增加呈降低趨勢。研究表明,土壤速效氮、有效磷和速效鉀含量均與石榴果實Vc、可溶性糖和可溶性固形物呈正相關關系[5]。石榴是富鉀果樹,適量增施鉀肥有助于提高石榴果實營養[20]。因此,在今后果園養分管理中,應適當增加氮肥施用量,改進施肥方式,提高肥料利用率;適當控制磷、鉀化肥的施用,避免過量施肥造成的環境問題;此外,應穩定樹齡較大的果園磷鉀肥的施用。

由于不同樹齡的石榴樹在生長發育過程中對各種必需營養元素的吸收量和比例有一定的差異,從而在不同樹齡果園中的樹體和果實表現的豐缺程度有所差異,因此需要在一定年限內(達到一定樹齡)及時調整養分管理和施肥方案,以保障樹體正常生長發育和果實產量及品質。因此,在不同樹齡的石榴園養分管理中應根據果園土壤養分測定結果,結合樹體生長發育的需肥規律和植株及果實礦質元素含量進行合理施肥。此外,有關該研究區域不同樹齡石榴園土壤養分含量與果實產量及品質的關系有待深入研究,以更加精準指導果園養分管理,促進其健康可持續發展。

4 結論

研究區域石榴園土壤pH偏高,呈中性至弱堿性,在果園施肥管理中,應采取綜合措施加以調節,適度降低pH;石榴園土壤有機質含量相對缺乏,70%的果園土壤有機質含量低于20 g/kg,土壤速效氮含量相對缺乏,而有效磷含量和速效鉀含量較為豐富。不同樹齡果園0～20 cm土層土壤有機質、速效氮、有效磷和速效鉀含量均顯著高于20～40 cm土層。果園土壤有機質、速效氮、有效磷和速效鉀含量均隨樹齡的增加呈降低趨勢,應注重提升土壤有機質,適當增加氮肥施用量,改進施肥方式,提高肥料利用率。