栗树土壤采样方法及元素含量对板栗产量的影响

贠智超，刘淑萍，郭爱红，左刘鹏

(1.华北理工大学 化学工程学院，河北 唐山 063009；2.冀东石油公司，河北 唐山 063009)



栗树土壤采样方法及元素含量对板栗产量的影响

贠智超1，刘淑萍1，郭爱红1，左刘鹏2

(1.华北理工大学 化学工程学院，河北 唐山 063009；2.冀东石油公司，河北 唐山 063009)

栗树；土壤；采集；元素含量

针对山地栗树下土壤的特殊环境，参考梅花采样法,提出适应燕山山脉地区土壤的六点采样方法，研究了板栗产量与栗树下土壤各元素含量的关系。结果表明，该研究所采用的六点采样方法适应于山地栗树土壤环境；当土壤有效钙含量平均值在3.6 g/kg左右时，对板栗产量影响不明显；当有效硼含量在1.0～2.3 mg/kg，硝态氮含量在20.0～43.0 mg/kg，有效磷含量在40.0～140.0 mg/kg，有效铁含量在30.0～60.0 mg/kg，有效锰含量在40.0～66.0 mg/kg范围内时，板栗产量较高。

样品的采集要求严格，应具有代表性[1]。目前，针对栗树土壤采样的文献不多，相关文献取样方法也很简单，或存在一些问题。例如，在树冠下周围0～20 cm随机取样[2]，在树冠下20～30 cm厚度取土样[3]，在板栗树冠滴水线附近0～40 cm深土壤，取25个点作为混合样本[4]，这些取样方法均把取样点只设置在了树冠边缘垂直对应的土壤，代表性差。又或者，按洼地、草地、灌木丛分类，按S形取样，但并未对取样点个数，以及分布情况进行介绍[5]，并且，样点应以一棵树树冠下土壤为一个单元设置采样点。事实上，取样过程只需针对具体采样地点情况，设置采样形式，对于地势变化不大的情况，梅花形取样较常用，当地势变化和取样范围都较大时则按S形取样，之后按高产和低产2种栗树类型分开研究即可。在研究了迁西县东沟峪村的实地情况后，遵循样品代表性原则，提出代表燕山山脉一带栗树土壤样品的采集、制备方法。

1 采样方法

1.1 采集深度以及范围

栗树为落叶乔木，树根范围一般与树冠范围大致相同，栗树吸收的营养范围也在此范围，因而，取样点不宜超过树冠范围。当地山上多岩石，母质类型主要为片麻岩，因山地土层薄，只需挖到母岩风化层即可。并且，栗农早春施肥深度大致为30～40 cm[4]，因而主要营养元素也在这个深度。综合考虑，深度以50 cm为宜。

1.2 样品采集点分布

采样点分布合理，则可以代表采样对象的特点，减少因采样点的特殊性而带来的误差。同时，采样点的多少还要和采样对象特点相结合，土壤的肥力以及采样单元大小都影响采样点的数目。根据采样点数目估计方法，在一定置信水平和相对误差要求下，所要取样的数量与土壤养分的变化程度有关，变化越小，则在满足精度要求下，需要的采样点数量越少[6]。采样方式主要有两种，包括梅花形取样和S形取样，S形取样样点较多，一般为5～10 个，能有效克服采样点施肥等特殊原因带来的误差。而梅花取样多用于地势平坦或变化较小，并且采样范围不大的情况。燕山山脉栗树虽种植在山上，但多数栗树所生长的地点都已被人为开垦成平台，如梯田一样，地势变化不大，并且采样栗树为成年栗树，树冠范围半径约为3～4 m，采样点范围不大，因而应参考梅花形取样。

1.3 样品采集过程

本次共采集6棵栗树下土壤，分别编号1～6，前3颗为高产树，后3颗产量较低。首先，记录采样栗树生长情况，如栗树所处坡向、直径、树龄、品种及产量情况等。然后，在树冠中心处对应土壤取1个点，再以此点为中心划等分交叉线，与树冠边缘线交点取另外4个点。采集土壤时，每个采样点挖成50 cm×50 cm，深50 cm的正方体。挖掘过程要小心，避免土壤坍塌。将土坑分为3层，10～20 cm、20～30 cm、30～40 cm，取土过程按照由下层到上层的顺序完成，以免落土影响土样数据准确性。之后用木铲在每层中央部分取土(若遇到碎石配合小铁铲，尽量少用铁铲)，每层的四壁都要取土，以减小局部特殊性给土样带来的误差。每层取得的土样应不少于1 kg，将采集的土样装入土样袋或塑料袋，并用标签贴好，袋内、外壁各贴一张标签，标明栗树编号、层数、采样地点和时间、采样人等信息。取样完成后用磁铁处理与铁器接触过的土样，避免因磕碰引入的金属铁。

2 样品的制备

2.1 阴凉风干

将采集的土壤样品放在阴凉、通风、干燥的地方，拆开土样袋或塑料袋，将土样尽可能薄地摊开，以加快风干速度。拣出掺入的杂草、根茎以及土壤中的虫类，同时注意避免保存地点虫类、动物对土壤样品的破坏，严禁其他类化学品如酸类、碱类等的污染。风干过程要及时翻动，避免土壤板结成块，以减少破碎难度。如有板结情况及时带上塑料手套捏碎或木槌砸碎，注意避免飞溅到其他样品，影响测定结果。

2.2 破碎过筛

将同一棵树下的风干好的样品进行同层间混匀，为使采集的样品更具有代表性，减少实验误差，每棵树下的样品归类分为3类，上层、中层和下层，共得3个样袋，注意做好标签。

在破碎处理前检查是否还有大的土块、石块，及时进行合适粒度的处理。之后用GJ型密封式制样粉碎机破碎，注意破碎前要用预处理的土样冲洗粉碎机的磨盘和磨，并用干净的毛刷清理干净，反复冲洗3～5次。每更换一个样品都要冲洗，避免样品间相互影响。破碎后的样品要通过100目筛，未通过的土样返回粉碎机中再磨细，直到土样全部通过100目筛为止。

2.3 缩分保存

取干净塑料布平铺，用环锥法混合均匀土样，四分法缩分破碎好的样品，缩分到所需重量，一般取300～500 g为宜。将缩分好的土样放入磨口广口瓶保存，贴好标签，注明栗树编号、层数、采样地点和时间、采样制样人。同时，注意样品要放到阴凉干燥的地点，避免暴晒改变土壤性质。

3 结果与分析

3.1 土壤氮元素测定结果与分析

本次土壤测定硝态氮，分析方法采用紫外分光光度法，数据结果如图1所示。氮在板栗生长发育中的作用极其重要[7-10]，从图1可以看出，1～3号栗树硝态氮含量合适，促进板栗开花结果，增加了栗树产量。4～6号栗树硝态氮含量偏高，可能与当地栗农经常施肥有关，造成土壤氮元素含量偏高，引起树木枝条徒增，有落花落果现象，引起板栗产量偏低，可见本次采样制样方法能够突出土壤养分含量与板栗产量之间的影响关系。

图1 氮元素测定结果

3.2 土壤磷元素测定结果与分析

磷在板栗的营养生长和生殖生长中起着生理生化的调控作用[11-12]。本次土壤样品测定其中有效磷含量，采用氟化铵-盐酸提取-钼锑抗比色法，数据结果如图2所示。据全国第2次土壤普查(暂行)技术规程养分分级标准，有效磷含量大于91.6 mg/kg为富磷土壤，45.8～91.6 mg/kg丰度为高，22.9～45.8 mg/kg丰度为中，11.5～22.9 mg/kg丰度为低，6.9～11.5 mg/kg丰度为缺，小于6.9 mg/kg丰度为极缺，对照本次测定结果，如图2所示，发现1～3号栗树无论上、中、下层土壤有效磷含量均为富磷土壤或高磷土壤，4～6号栗树含磷量较低，造成其开花期晚，叶片小，产量低。也表明本次分析测定方法很好地表现了土壤中有效磷的丰缺度。

图2 磷元素测定结果

3.3 土壤硼元素测定结果与分析

硼可以使花粉萌发快，有利于花粉可以快速进入子房受精及种子的形成，硼含量过低会造成板栗空苞严重[13-16]，本次土样测定其中水溶性硼，采用姜黄素比色法，测定结果如图3所示。分析数据发现，上层土中硼元素含量相较于中下层，按照全国第2次土壤普查(暂行)技术规程养分含量分级标准划分，1～3号土壤为丰硼土壤或很丰硼土壤，且未超过土壤硼含量最优值，花芽生长良好，空包率很低，板栗产量相对较高，4～6号土壤丰缺度属于缺硼土壤或适中硼土壤，花果受精不良，或果实畸形，空苞率相对较高，造成4～6号产量较低，印证了本次采样方法的可靠性。

图3 硼元素测定结果

3.4 土壤钙元素测定结果与分析

本次土样采用EDTA间接络合滴定法测定土壤钙元素，数据结果如图4所示。由于采样地位于燕山山脉迁西县境内，该区域主要以片麻岩为主，碳酸钙含量较高，钙不是限制栗树生长的主要原因，测定结果也比较平均，可见采样、测定方法实用性很好。

图4 钙元素测定结果

3.5 土壤铁元素测定结果与分析

铁是叶绿素形成所不可缺少的，缺铁条件下叶绿素形成受抑[17-19]，进而影响板栗树光合作用。同时，栗树适应高铁含量土壤，有记载表明迁西县板栗品质优秀很大一部分原因在于该县铁矿丰富。

本实验采用邻啡啰啉比色法测定铁元素，测定结果如图5所示。参照全国第2次土壤普查(暂行)技术规程养分含量分级标准划分，有效铁含量大于20 mg/kg土壤丰度为很丰，11～20 mg/kg土壤丰度为丰，分析数据可知，1～3号栗树下土壤有效铁含量显著高于4～6号栗树下土壤有效铁含量，有利于叶绿体的合成，光合作用效率高，对其他营养元素的吸收起到更好的促进作用，从而产量也高于4～6号栗树，同时也证明了采样方法的可行性。

图5 铁元素测定结果

3.6 土壤锰元素测定结果与分析

锰广泛地参与植物体内的催化作用、光合作用、氮素代谢以及一些氧化还原过程[19]，还参与树体糖类积累和运转，与叶绿素的形成、果实的发育关系密切。

该项目采用高碘酸钾比色法测定锰元素，测定数据如图6所示。分析可见1～3号各棵栗树的有效锰总量均高于4～6号各棵栗树的有效锰总量，高锰土壤对栗树生长代谢有正向提高，因而产量也会有所提高，不难发现本次的采样、制样、测定方法的准确性也得到证明。

图6 锰元素测定结果

4 结论

(1)六点采样法对燕山山脉栗树下土壤有良好适用性，测定值可以代表该地区土壤元素含量分布情况。

(2)土壤营养元素的高低与板栗产量存在正负相关性，土壤有效钙含量平均值在3.6 g/kg左右，影响不明显，有效硼含量在1.0～2.3 mg/kg，硝态氮含量在20.0～43.0 mg/kg，有效磷含量在40.0～140.0 mg/kg，有效铁含量在30.0～60.0 mg/kg，有效锰含量在40.0～66.0 mg/kg范围内时，板栗产量较高。

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Sampling Method of Soil and Effect of Element Contents on Yield of Chestnut

YUN Zhi-chao1, LIU Shu-ping1, GUO Ai-hong1, ZUO Liu-peng2

(1. College of Chemical Engineering, North China University of Science and Technology,Tangshan Hebei 063009, China; 2. Jidong Petroleum Company, Tangshan Hebei 063009, China)

chestnut; soil; collection; element content

According to the special circumstances for mountain chestnut soil, based on the plum blossom sampling method, a method of soil collection and preparation method adapted to the Yanshan Mountains soil was proposed, and the relationship between chestnut output and the contents of various elements in the soil under chestnut trees were investigated. The results show that this method was suitable for the environment of chestnut mountain soil; When the average content of available calcium in the soil was about 3.6 g/kg, the effect was not obvious; The yield of chestnut was higher when the content of available boron was in the range of 1.0-2.3 mg/kg, the content of available nitrogen was 20.0-43.0 mg/kg, the effective phosphorus content was 40.0-140.0 mg/kg, the effective iron content was 30.0-60.0 mg/kg, the available manganese content was 40.0-66.0 mg/kg.

S159-3；S151.9+5

A