越橘土壤改良研究进展

唐雪东，李亚东*，吴 林，张志东，窦 森

（1.吉林农业大学园艺学院，长春 130118；2.吉林农业大学资源与环境学院，长春 130118）

越橘（Vaccimiumspp.）属杜鹃科越橘属植物，果实含有丰富维生素、矿物质和抗氧化物质，具有较高营养价值和医疗保健作用，特别是花色苷作为越橘果实中最重要的生物活性物质，对夜盲症、毛细血管脆弱、脑血管障碍、胃溃疡治疗有重要作用[1－2]。

我国从1983年开始引入并进行栽培研究工作，近几年进入快速发展阶段，已初步形成产业化栽培[3]。

作为一种新兴果树，越橘的栽培管理与其他果树不同，由于根系不够发达，无根毛，根群分布在浅层土壤中，适合生长在有机质含量5%以上的酸性土壤[4－5]。因此土壤改良尤为重要。

文章对硫磺粉及不同有机物料改良土壤对越橘生长发育和土壤环境的影响进行综述，并介绍硫磺粉调节土壤pH的机理和不同有机物料改土效果，可为我国越橘栽培的土壤改良及经济栽培提供参考。

1 土壤改良的作用

1.1 调节土壤pH

大多数越橘品种适宜酸性土壤，适宜的pH范围为4.0～5.2。当土壤pH过高时，容易发生缺铁黄化；相反pH过低，则有可能导致锰等元素中毒。因此，无论土壤pH过高或者过低，都会对越橘的生长造成不利影响。相关研究结果表明[6]，越橘是喜铵态氮植物，对土壤和肥料中的NH4+－N比NO3－－N吸收更容易。土壤pH过高，土壤铵态氮在微生物作用下转化为不易被越橘吸收硝态氮，会引起植株缺氮[10]。土壤pH也影响土壤中各营养元素存在形式和可利用性。当pH高于5.2时，土壤中自由铁会与有机物质形成络合物，使铁被固定，而不能被越橘根系吸收；pH过高，土壤中可溶性Mn、Zn、Cu含量都会下降[11]。土壤pH接近3.0～4.0，植物就会出现叶片枯萎，脱落及生长衰弱现象，主要是由于pH过低引起Mn等一些重金属积累，产生毒害。土壤pH＞5时，可采用施硫磺降低土壤pH，当pH＜4时，常用石灰来调高pH[7]。

1.2 增加土壤有机质含量，改善土壤通气状况

土壤有机质是土壤重要组成物质，在土壤微生物的作用下有机质快速分解，释放植物可利用的矿质养分，是土壤中各种营养元素特别是氮、磷的重要来源，且含有刺激植物生长活性物质—腐殖酸类物质。腐殖质含量高低是评价土壤肥力重要指标之一，对土壤通透性、渗透性、吸附性和缓冲性等物理和化学性质产生影响，并可消除或缓解某些逆境条件对作物生长不利影响[8]。越橘与其他果树相比，根群分布在浅层土壤中，所以不耐干旱，板结的土壤不利于根系的伸长生长，而土壤透水性、通气性及排水性良好，有机质含量丰富，则越橘的生长状况良好。因此广泛采用掺入有机物料或生物覆盖方法进行土壤改良，使有机质含量达5%以上，以增加土壤通透性。

1.3 调控越橘根域环境，促进根系营养吸收

土壤中加入硫磺粉和有机物料在降低土壤pH、增加有机质同时，也对越橘的根域环境起调控作用。研究表明[9]，土壤中加入草炭、秸秆及硫磺粉后，越橘根域土壤微生物数量增加，土壤酶活性升高，细胞分裂素、有机酸和氨基酸等根系分泌物含量增加，根系对N、P、Mg等营养的吸收量增多，植株生长状况良好。

1.4 提高菌根侵染率、增强根系活力

越橘为浅根系植物，根系不发达，没有根毛，吸收能力比具有根毛的根系小，但自然条件下几乎所有越橘细根都有EM（Ericoid mycorrhiza）内生菌根真菌的寄生，从而克服越橘由于没有根毛而造成对水分及营养的吸收困难，以改善植株营养状况，调节宿主的代谢活性，增强植株的抗逆性，提高越橘产量[10]。菌根是某些真菌侵染植物根部与其形成的共生体，菌根在土壤中能代替越橘的根毛吸收磷、铁等营养元素和水分，阻止磷从越橘根向外排泄。菌根真菌还可分泌有机酸，促使一些不易溶解的无机和有机化合物转化为可溶态养分，被越橘吸收。许多研究证明菌根侵染可以促进越橘的生长并提高其产量[11]。唐雪东等研究表明[12]，菌根侵染率的高低与土壤有机质含量、矿质营养、土壤pH和环境条件等有密切关系，草炭、苔藓等有机物料与硫磺粉混合不仅可以改变土壤pH，增加土壤有机质，改善土壤通气状况，有利于菌根真菌侵染并提高根系活力。Yang等研究认为，在酸性土壤条件下，菌根真菌促进植株对NH4+的吸收要优于NO3－，从而有利于植株的生长发育[11]；加硫影响土壤中氮的矿质化过程，随土壤pH降低，土壤中的腐生植物和氮矿质化作用遭到破坏，杜鹃花科菌根真菌在氮矿质化过程中起主要作用，它作用于腐生植物，破坏土壤有机质、蛋白质和肽等，有利于越橘菌根对有效氮和氨基酸吸收，植株正常生长[19－20]。

2 土壤改良的方法

2.1 施用硫磺粉

2.1.1 硫磺粉降低土壤pH的机理

硫磺是一种惰性、难溶于水的黄色固态晶体，自然条件下处于还原状态，必须被土壤微生物氧化成硫酸盐形态后才能被作物吸收利用[13]。硫磺对土壤pH调节的主要特点是效果持久稳定，其作用机理是硫磺施入土壤后，被硫细菌氧化成硫酸酐，硫酸酐再转化成硫酸，硫酸起调节pH的作用，即氧化过程为：S0→S2O32－→S4O62－→SO42－。硫磺在土壤中的氧化是通过化学和生物学过程实现的，并以生物学过程为主。硫磺氧化一方面与硫磺颗粒的大小有关，在一定的粒径范围内，硫磺的颗粒越小，硫磺氧化越快，这是因为硫磺粒径的降低会增加硫磺与土壤的接触面积，增加微生物的活动面积，从而产生更多硫酸盐，而土壤微生物与硫磺颗粒直接接触是硫磺氧化所必需的；另一方面土壤温度、通气条件等环境因子也影响硫磺氧化[14]。硫磺施入土壤后，需要40～80 d分解后才能起调节pH的作用。除用硫粉调节土壤pH外，土壤中掺入酸性草炭也可有效降低土壤pH，如果草炭与硫粉混合使用效果则更佳[15]。

目前国际上普遍采用施用硫磺方法来降低土壤pH[6]。硫磺对土壤pH的调节能够起到持久稳定效果。在植物栽培过程中，要慎重施用硫磺调节土壤pH，因为硫磺还具有杀虫和杀菌作用，使用过度导致土壤生物状况失衡。另外，施入硫磺土壤中的盐含量增加，导致植物体内激素失衡，影响植株营养状态。因此在越橘栽培中一定要适时浇水，减少土壤可溶性盐对植株本身伤害[11]。

2.1.2 硫磺粉的施用量

施用硫磺粉可有效地降低土壤pH，其效果可维持3年以上，但对于不同的土壤类型、不同酸碱度土壤，硫磺粉施用量也不同。李亚东等在pH为5.9草甸沼泽土和pH为5.6暗棕色森林土上试验发现[9]，若达到越橘生长对土壤pH小于5.0的要求，按土层厚度15 cm（越橘幼树期时，根系分布深度在0～15 cm），需要施入硫量为130 g·m－2。唐雪东等研究发现[16]，长春地区近中性的黑钙土按每方土加入1 kg的硫磺粉（表示为1 kg·m－3）时，土壤pH约下降2个单位，而加入2 kg·m－3的硫磺粉pH约下降2.7～3个单位。另外，越橘不同品种pH适宜范围也不同，Covile最早提出pH 5.0为越橘生长最适pH[17]。之后，Johnston研究发现，当土壤pH为4.0时，比3.4、5.5、6.8 生长结果都好[18]。Merill研究发现[19]，当越橘生长在土壤pH为3.4时，会发生叶缘焦枯等毒害症状，而当pH从3.4增至3.8时，越橘生长恢复正常。因此提出，pH为3.8时为越橘生长最低限。Austin研究发现[20]，越橘生长的土壤pH的上限为5.5。Harner研究提出[21]，土壤pH越橘生长适宜土壤pH范围为4.0～5.2，最适为4.5～4.8。Spiers提出土壤pH 3.9～6.1之间为兔眼越橘pH适宜范围[22]，李亚东研究提出土壤pH 4.0～5.0为半高丛越橘“北空”的适宜范围，“美登”和“艾郎”适宜范围为4.0～5.5[23]，唐雪东通过土壤中加入不同比例的硫磺粉对越橘生长发育影响的研究，初步断定，在黑土上高丛“蓝丰”适宜的土壤pH范围为3.0～5.5，半高丛“圣云”为4.5～6.0[15]。因此，在越橘栽培的土壤改良过程中要针对不同品种确定硫磺粉施用量。Galletta等列出沙土、壤土和黏壤土在原有pH不同的情况下将土壤pH调节至4.5时所需的硫磺粉用量（见表1）及用硫粉调节土壤pH计算表（见表2）[24]。

表1 调节土壤pH至4.5的用硫量Table 1 Amount of sulfur powder adjusting soil pH to 4.5 (kg·hm-2)

2.1.3 硫磺对土壤养分的影响

越橘属喜铵态氮植物，对土壤中的NH4+－N比NO3－－N吸收能力强。土壤pH过高，土壤的铵态氮在微生物作用下转化为不易被越橘吸收的硝态氮。引起植株缺氮、生长受阻、叶片失绿、结果不良，而施用硫磺粉，在降低土壤pH的同时，也会促进越橘对铵态氮的吸收[6]。另外，越橘也属于喜磷肥植物，硫磺施用可提高土壤中有效磷含量，王改兰等试验表明，施硫磺粉处理土壤有效磷平均值较对照提高14.2%[25]。且硫磺粉的活化作用属于缓效性，硫磺处理土壤有效磷含量的峰值出现在第60天。吴曦等试验结果表明[26]，在一定浓度范围内，表层土壤有效磷含量随着硫磺用量的增加而增加，且各处理间差异均达显著水平。当硫磺用量为120 mg·kg－1时，土壤有效磷含量最高，比对照增加68.6%。因此，硫磺可以提高土壤中有效磷含量，促进作物生长和发育。唐雪东研究表明[9]，随硫施入量的增加，土壤pH降低，越橘根际与非根际土壤中各种元素含量发生不同程度变化，总体是随土壤pH下降，土壤碱解氮呈先升后降趋势，速效磷、钾、交换性钙、镁、锰和锌的含量呈升高趋势，主要是由于pH的下降，促进一些难溶性钙盐和磷盐溶解。土壤中的交换性钙迅速升高，这也符合越橘本身嫌钙的遗传特性。硫磺作为一种土壤调节剂，对于Fe、Mn、Cu、Zn微量养分的控释具有关键作用，在土壤pH的正常变化范围内，阳离子型微量元素Fe、Mn、Cu、Zn的溶解度都随pH下降而增大，有效性也随之提高；而Mo随pH的变化规律与上述元素相反[23]。Kayser等研究表明[27]，土壤添加硫后，土壤pH降低，土壤中Zn的NaNO3浸提态含量增加8倍。主要原因是施入土壤中的硫磺被硫杆菌氧化，使土壤pH降低，从而造成土壤中Zn的可浸提态含量明显增加。

表2 用硫粉调节土壤pH计算表Table 2 Calculation table of sulfur powder adjusting soil pH

2.2 施用有机物料的方法和作用

2.2.1 有机物料施入方法

有机物料能够改善土壤的理化性质，使土壤容重下降，总孔度增加，田间持水量增大，大小孔隙比例协调，增加土壤有机质和各种养分含量，培肥土壤[28]。有机物料改良土壤方法主要有两种形式，一种是将有机物料掺入土壤，可在定植前挖定植沟或定植穴，定植沟和定植穴挖好后，将取出的泥土掺入苔藓、草炭、秸秆、磨碎的松树皮或松林下的腐殖土等，混合均匀后回填入穴内，回填土要高出地面20～30 cm，高丛越橘定植沟和定植穴规格（深度×宽度）分别为40 cm×50 cm和0.5 m×1.0 m，半高丛越橘和矮丛越橘可适当缩小整地规格，兔眼越橘可适当增大整地规格。有条件的可用机械开沟。第二种形式是地面覆盖，在越橘定植后，将秸秆、锯末、松针、树叶等覆盖于树下地面[6]。

2.2.2 不同有机物料的作用

2.2.2.1 增加土壤有机质，促进植株生长发育

保持土壤较高的有机质含量是越橘生长必不可少的条件。土壤有机质的主要功能是改善土壤结构，疏松土壤、土壤微生物活性高、促进根系发育、保持土壤水分和养分。由于越橘根系为须根系，当土壤中有机质含量低于5%时会出现通透性差、保水性差、易板结，不利于根系发育，导致越橘树体长势弱，直接影响产量和成活。越橘栽培中常添加的有机物料包括草炭、苔藓、锯末、煤渣、秸秆等，目前越橘生产上多用草炭，草炭增加土壤有机质的效果明显，因其本身有机质含量可达50%～70%；草炭本身含有的腐植酸具有较强吸附力，增加土壤团粒结构，使土壤疏松并且具有较强吸水性和吸氮力，从而促进越橘植株生长发育。锯末具有通气、吸湿保水性强、缓冲性能好等特点，在土壤改良上应用较多。Haynes研究在土壤中加入草炭和利用锯末覆盖能促进越橘植株的生长和营养吸收[29]。Chen认为，由于锯末具有较高的C/N比，因此在利用锯末改良土壤时，应加入一些动物粪肥等有机肥消除其不利影响[30]。Townsend指出新鲜锯末的应用使叶片Ca明显升高[31]，而且极大地影响氮的利用，因此越橘栽培中，应尽量不使用新鲜锯末。而Haynes等认为[29]，即使用腐烂的锯末改良土壤，在第一个生长季也会限制越橘生长，表明锯末影响土壤氮素的矿质化过程，同时叶片的光合作用和植株生长都低于加入其他物质的处理。因此在近中性土壤中用锯末改良时，应适当增加元素硫和氮肥施入量，与其他有机物料配合。李亚东研究利用锯末和烂树皮进行土壤覆盖可促进越橘生长结果和叶片元素吸收的影响[9]。唐雪东等采用盆栽试验研究黑土中加入苔藓、草炭、锯末、酒糟等有机物料，发现加入草炭和苔藓的处理，植株的各项生理指标优于其他处理，植株生长发育良好[8]。Moore在阿肯色的矿质土中进行土面覆盖和添加有机物料的综合研究[32]，发现土面覆盖和在定植穴内添加草炭对北方高丛越橘定植苗当年和以后的生长都有较好效果。徐品三等在棕壤土施用松针的试验表明[33]，1松针+2原土+粪肥（1 kg·m－3）+硫磺粉（0.5 kg·m－3）配比，越橘生长高度、植株粗度、发枝量、叶面积和百叶重都显著高于对照（原土），可知，利用松针改良土壤行之有效。

2.2.2.2 对土壤pH和根系活力的影响

加入不同有机物料的各处理，土壤pH变化幅度不同，主要原因是不同有机物料本身pH不同，如草炭pH为4.2～6.5，锯末pH为6.2～7.0；同时不同有机物料对土壤的酸碱度有缓冲作用，影响土壤pH的变化。许多试验研究也表明，土壤加入草炭促进越橘生长的原因之一是通过降低土壤的pH，而且有机物料加入土壤后可增加土壤中的乙酸、丙酸等脂肪酸含量。而加入锯末后，土壤pH较高，原因可能是锯末本身pH较高以及锯末加入土壤后影响土壤酶的活性，不利于硫化细菌对元素硫的氧化分解，与Chen研究结果一致[30]。徐品三等在棕壤土施用松针的试验表明，1松针+2原土+粪肥（1 kg·m－3）+硫磺粉（0.5 kg·m－3）配比，最能有效降低土壤的pH[33]。唐雪东等试验表明[21]，不同有机物料影响土壤中微生物和酶活性，不同有机物料处理根系活力有显著差异，加入苔藓、草炭的处理，根系活力较高，植株生长健壮，生物产量也较高。

2.2.2.3 对土壤和叶片矿质营养的影响

Spiers研究表明，不同基质影响土壤矿质营养含量，影响叶片对各种营养元素的吸收[34]。James研究证明，越橘生长需要较低氮素水平，土壤中加入较高的氮素会抑制越橘生长，随着叶片中氮素水平增高，果实变小，说明越橘产量与氮等营养元素呈负相关[35]。唐雪东研究结果表明，利用锯末改良土壤越橘植株生长势弱，植株矮小，与N、P、K含量缺乏有关，而加入草炭后，情况明显改善[28]。只用草炭处理，叶片中Fe、Mn、Zn含量低，致使植株后期出现不同程度枯尖和黄化，加入苔藓和锯末后以上情况得到明显改善，植株生长较健壮，用草炭和锯末改良土壤处理，叶片中Ca含量最高，因为越橘本身是嫌钙植物，所以这一处理的植株生长势不如“苔藓+草炭”处理，说明利用草炭、锯末改良土壤栽培越橘时，加入少量生物活性较高的苔藓对越橘生长有利。

2.2.3 玉米秸秆的应用

近年来尝试用玉米秸秆作为越橘栽培的土壤改良材料，因为在利用有机物料改良土壤方面，多数添加的是草炭、苔藓、锯未等，利用这些有机物料存在着价格昂贵和资源浪费等弊端[36]。玉米秸秆资源丰富、价格相对低廉，用于改良土壤已有许多报道。玉米秸秆混合土壤后可以改善土壤的理化性状，增加土壤有机质，降低土壤容重，使土壤疏松，改善土壤的通气状况，同时能增加土壤中微生物数量，有利于植物生长。Tisdale等指出，秸秆添加到土壤中，会消耗一定量的氮素，导致C/N过大，所以需要施加一定量的氮肥调节C/N。秸秆使用过量、增施氮肥过量和不足均会导致越橘生长势较弱，生长缓慢，果实品质下降[37]。分析原因，秸秆施入过量时由于C/N过高，影响越橘植株对氮素的吸收，导致前一年花芽形成不良。赵姗姗等认为秸秆可以作为有机物料改良栽培越橘的土壤[36]，并提出合理使用方法为秸秆与园土以质量比1∶20配比，施加约占玉米秸秆质量1%的氮肥及硫磺粉1 kg·m－3。唐雪东试验结果也表明[9]，越橘栽培过程中添加秸秆的处理土壤微生物数量明显高于加入草炭的处理，同时各自土壤酶活性也高于草炭，如加入5%秸秆的处理越橘根际脲酶、磷酸酶、蛋白酶、过氧化氢酶活性在新梢旺长期分别比加入等量草炭的处理高出133.6%、107.9%、45.3%、25.1%，由此推断有机物料的质量在很大程度上会影响微生物的活动，从而影响土壤酶活性，即尽管有机物料中含有各种酶，但添加有机物料后土壤酶活性的增加可能是有机物料剌激了土壤微生物的活性，而不是有机物料直接增加土壤中的酶所致；研究也指出，秸秆配施氮肥并添加一定量的硫磺粉和磷肥可增加土壤有机质含量，提高硫磺粉的氧化速率，改善土壤养分状况，其效果优于草炭；施加土壤重量3%～5%的秸秆配施秸秆重量1%的氮肥时，越橘植株的生长情况较好。

2.3 地面覆盖

地面覆盖也是越橘栽培生产中较重要方面。研究发现覆盖树皮最利于矮丛越橘根茎延伸，布满整片土地，在单位土地使用面积上产量最大，覆盖可使越橘在较干旱的高坡矿质土壤栽培成功。于强波研究利用玉米秸秆、锯末、草炭、苔藓、稻草进行地面覆盖对越橘生长发育和土壤性质的影响[38]，指出地面有机物覆盖能够增加土壤有机质，改善土壤理化性质，总体上可促进越橘生长，增加产量，改善果实品质。不同覆盖物中以苔藓和玉米秸秆表现最好，而玉米秸秆成本比较低廉，是进行越橘栽培最适宜的地面覆盖材料。Gustavsson在研究黑色塑料膜、草炭、松针、锯末、碎树皮、砾石地面覆盖对红豆越橘生长和产量影响时指出草炭在定植后直接进行地面覆盖对越橘生长和产量效果最好[39]，5年累计产量比对照增加76%，但是随着树体生长，在晚霜危害严重地区，草炭覆盖会推迟晚霜来临时间，使越橘开花期受到影响，在这些地区可考虑用黑色塑料膜进行覆盖。另外，这些物质进行地面覆盖，除碎树皮外，其他所有材料都会使土壤pH降低，草炭降低幅度最大，从5.6降到4.6；不同处理因真菌侵袭造成植株落叶较严重的分别是对照、砾石和草炭，而松针和碎树皮的处理受病害影响最小。

地面覆盖的另一种形式是种植绿肥作物，在越橘商业生产中，大面积种植越橘进行地面覆盖成本较高，可考虑定植前用除草剂杀灭杂草，定植后全垦园地播撒绿肥，如白三叶、红三叶等豆科植物，3年后可完全覆盖园地，增加土壤肥力；或者在适当时间将绿肥和其他肥料一同翻入土壤，也可增加土壤肥力[6]。

2.4 接种菌根真菌

国内外研究都证实菌根真菌侵染根系可促进越橘生长和增加果实产量，土壤有机质含量、矿质营养、土壤酸碱度等因素能够对菌根真菌对根系的侵染产生重要影响[40]。唐雪东等试验发现[4]，不同有机物料和硫磺粉影响土壤理化性质，使越橘根系菌根侵染率存在明显差异。

Haynes等研究发现通过接种菌根真菌也可以提高菌根侵染率[19]，新西兰已将接种菌根真菌作为促进越橘生长、改善营养状况、提高肥料利用率和果实产量的一种有效措施。在自然条件下，菌根真菌对越橘根系的侵染需要较长时间而且侵染率低[40]。因此，在育苗中采用纯培养的菌丝体接种或采用菌根土接种可以提高菌根真菌的侵染率。李亚东等研究发现[17]，采用培养基中加入菌丝体与越橘幼枝共同培养，可以达到既繁殖苗木又接种菌根真菌目的。

3 小 结

我国越橘栽培的土壤改良工作主要集中在调节土壤pH和增加土壤有机质两个方面。进行土壤pH调节要针对不同的土壤类型、土壤酸碱度和越橘不同品种适宜的pH范围添加适量的硫磺粉。利用不同有机物料增加土壤有机质，应对不同土壤条件下各种有机物料的长期效果进行研究，包括对土壤性质、越橘生长发育、抗病性等的影响，比如草炭是沼泽植物残体经过长期泥炭化形成，本身积累了许多有害物质，用于越橘栽培的土壤改良，在一定时期可能会对植物造成伤害；另外不同有机物料应用过程中一定要注意与肥料的合理使用，特别是氮肥；从产业化角度考虑，选择来源丰富、价格低廉的秸秆作为越橘栽培土壤改良基质；土壤覆盖和接种菌根真菌等方式可有效地解决土壤条件对越橘栽培的限制，在越橘栽培过程中应推广应用。目前，虽然越橘栽培已形成较为完善的土壤改良技术，但其需物力和人力较多。因此，深入探索越橘现代栽培技术，准确认识越橘“喜酸”机理，尝试培育抗盐碱新品种、通过接种菌根真菌、肥水管理等方法调控越橘根域环境有待深入研究。

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