西南冷凉高地苹果园土壤养分状况分析

王红叶 鲁兴凯 赵伟丽 刘 伟 柳 展 黄俊杰 张 晖 夏敬源 胡志芳

(1. 云南磷化集团有限公司，云南 昆明 650600；2. 昭通苹果产业研究所，云南 昭通 657000;3. 云南云天化股份有限公司，云南 昆明 650228)

昭通地区处在云贵高原冷凉高地，以独特的区位优势和生态优势被国家农业部列为我国南方优质苹果生 (Maluspumila) 产基地。苹果主产区位于东经103°29′44″～103°48′33″，北纬27°08′33″～27°25′44″的低纬度、高海拔地区[1]，此地区无霜期长、光照充足、昼夜温差大，该地区的苹果具有熟期较早，膳食纤维丰富、糖酸比高等特点[2-3]，此地区苹果产业经过70多年发展，截止到2014年，种植面积达到2.10 × 104hm2，产量达到 3.96 × 105t，产值达到20.35亿元[4]，苹果产业成为当地农民增收的最主要产业之一。我国西南冷凉高地果园多为丘陵山地，立地条件及土、肥、水等条件较差，交通不便，果农老龄化严重，文化素质偏低，缺乏科学施肥，广大果农为了省时省工，追求短期效益，大量施用化肥，不但破坏了土壤结构和理化性质，还影响农业生产的可持续发展[5]。关于苹果园土壤养分含量与丰缺状况，国内外许多专家已经做了大量的研究工作[6-10]，黄土高原苹果园土壤中有机质缺乏，主要土壤养分氮多钾少，环渤海湾地区苹果园土壤酸化严重[11]。国内研究主要集中在山东环渤海湾和西北地区，西南冷凉高地苹果园土壤养分状况相关的研究还十分缺乏。本研究通过对昭通地区老苹果园土壤进行实地取样，分析果园pH、有机质及主要养分存在的问题，旨在为当地老果园测土配方、土壤改良及提质增效等提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 土壤样品采集

2016年10—12月，于西南冷凉高地——昭通地区洒渔镇、乐居镇、永丰镇等具有代表性的不同规模、不同管理模式的70个老苹果园 (20 a左右树龄) 采集土样。每个果园采用S型取样法，每个苹果园选取5株树，以树干为中心向外延伸到树冠边缘，用不锈钢土钻取表层土壤 (0～30 cm)，每株对角取2点，混合后用四分法留土样1 kg，放在干净的塑料袋内，编上号码，带回室内自然风干，除去杂质后进行研磨，分别过20目和100目筛，分别放入封口袋进行保存。

1.2 土壤样品测定方法

土壤pH测定采用1 mol/L KCl浸提，酸度计测定；土壤有机质含量采用重铬酸钾外加热法测定；全氮含量测定采用重铬酸钾-硫酸消化法；有效磷含量测定采用酸性氟化铵法 (NH4F-HCL)；有效钾含量测定采用1 mol/L醋酸铵浸提火焰光度法；交换性钙、交换性镁含量采用1 mol/L醋酸铵浸提的原子吸收分光光度法；有效铁、铜、锰、锌含量采用Mehlich 3法浸提，ICP-AES测定。重复测定3次，求平均值。

1.3 土壤养分评价标准

苹果园有机质、有效铁、有效锌、有效铜和有效锰含量分级指标参考我国南方果园养分分级标准综合而定[12-13]，其中微量元素含量分级标准见表1，有机质分级标准为：≤ 5.00 g/kg为极低；5.00～10.00 g/kg为低；10.00～15.00 g/kg为偏低；15.00～30.00 g/kg为适中；> 30.00 g/kg为丰富。土壤pH分级指标根据我国土壤第二次普查的酸碱度分级标准：< 4.50为强酸；4.50～5.50为酸性；5.50～6.50为微酸；6.50～7.50为中性；> 7.50为碱性。土壤全氮、有效磷和有效钾含量分级标准参照我国第二次土壤普查标准；交换性钙、交换性镁含量的分级参照ASI的标准[14]。

表1 土壤微量元素含量分级指标Table 1 The classificatory standard of soil trace element content mg/kg

2 结果与分析

2.1 苹果园土壤pH

苹果园土壤pH分布情况见表2。昭通老苹果园土壤pH在4.10～6.45，平均值为5.28。强酸性土壤果园占调查总苹果园数的12.86%，酸性土壤果园占调查总苹果园数的44.29%，微酸性土壤果园占调查总苹果园数的42.85%，不存在中性及碱性土壤的果园，变异系数达到11.24%。说明昭通地区老苹果园土壤整体呈酸性。

2.2 苹果园土壤有机质与大量元素含量

苹果园土壤有机质和大量元素含量分布情况见表3。对昭通地区70个苹果园土壤有机质和大量营养元素进行分析，结果表明，有机质含量为10.96～40.07 g/kg，平均为22.47 g/kg，整体处于适中以上水平，有机质含量丰富的苹果园占到11.43%，偏低的苹果园占到调查样本为35.71%，不存在缺乏现象。全氮含量为0.61～2.49 g/kg，平均为1.23 g/kg，整体处于适中以上水平，全氮含量丰富的苹果园占22.86%，偏低的苹果园占到25.43%，缺乏的苹果园仅占3.14%。有效磷含量为6.58～136.48 mg/kg，平均为46.56 mg/kg，整体处于适中以上水平，丰富的苹果园占31.43%，偏低的苹果园占到13.68%，缺乏的苹果园仅占4.89%。有效钾含量为59.91～962.47 mg/kg，平均为348.87 mg/kg，整体处于丰富以上水平，适中的为19.95%，偏低的苹果园为14.29%，不存在缺乏现象。变异系数表现为有效磷最大，有机质最小。说明昭通地区老苹果园土壤有机质、全氮、有效磷和有效钾养分含量变异大，分布不均，整体处于适中以上水平。

表2 苹果园土壤pH分布情况Table 2 Distribution of soil pH of apple orchards

表3 苹果园土壤有机质和大量元素含量分布Table 3 Soil organic matter and macronutrient content distribution of apple orchards

指标有机质全氮(g∙kg-1)有效磷有效钾(mg∙kg-1)最小值10.960.616.5859.91最大值40.072.49136.48 962.47平均值22.471.2346.58348.87变异系数/%28.5928.8069.6558.86各级别丰富11.4322.8631.4365.76果园占适中52.8648.5750.0019.95比/%偏低35.7125.4313.6814.29缺乏0.003.144.890.00

2.3 苹果园土壤中量元素含量

苹果园土壤中量元素含量分布情况见表4。对70个苹果园土壤中量元素进行分析，结果表明，交换性钙含量为891.23～5 619.49 mg/kg，平均为2 365.69 mg/kg，整体处于高量水平以上，交换性钙含量过量的果园占到20.00%，适中仅占14.17%，不存在低量现象。交换性镁含量为83.96～918.00 mg/kg，平均为388.49 mg/kg，整体处于高量水平以上，其过量的苹果园占到27.14%，适中的为28.57%，低量的仅占1.43%。变异系数表现为交换性镁较大，交换性钙略低。说明昭通地区老果园土壤交换性钙和交换性镁含量较高，分布不均。

表4 苹果园土壤中量矿质元素含量分布Table 4 Distribution of mineral elements in soil of apple orchards

2.4 苹果园土壤主要微量元素含量

苹果园土壤主要微量元素含量分布情况见表5。对昭通地区70个老苹果园土壤主要微量元素进行分析，结果表明，有效铁含量为23.41～463.14 mg/kg，平均为172.28 mg/kg，整体处于过量水平，不存在适中和低量现象。有效锌含量为1.47～39.36 mg/kg，平均为10.93 mg/kg，近一半果园处于过量水平，有效锌含量适中的苹果园为40.00%，不存在低量现象。有效铜含量为1.09～15.51 mg/kg，平均为5.48 mg/kg，整体处于过量水平，不存在适中和低量现象。有效锰含量为9.15～325.50 mg/kg，平均为95.47 mg/kg，整体处于过量水平，适中的为11.43%，低量的仅为2.86%。主要微量元素的变异系数都较大，都达到50%以上。说明昭通地区老果园主要微量元素有效铁、有效锌、有效铜及有效锰含量都存在过量现象，且分布不均。

表5 苹果园土壤微量矿质元素含量分布Table 5 Soil trace mineral content distribution of apple orchards

3 结论与讨论

土壤pH是土壤重要的化学性质之一，它的高低会影响土壤中主要大量元素磷、中量元素钙和镁及微量元素铁、锌、铜、锰等的养分形态和有效性[11]，苹果适宜在中性的土壤上生长，土壤过酸或过碱都会抑制苹果树的生长甚至导致死亡[15]。本研究中，昭通地区老苹果园土壤pH平均值为5.28，酸性及强酸性土壤的老果园达到57.15%，整体呈酸性，这与10年前调研的土壤pH相比下降了1.08[16]，主要原因可能是近些年苹果效益较高，果农大量施用化肥追求产量，导致土壤酸化。这与我国北方苹果园存在同样的问题，长期施用化肥造成土壤酸化，山东胶东半岛，酸化苹果园占到69.00%[11]。因此，建议果农在生产中重视土壤改良，提高苹果园土壤的pH，有利于土壤养分的吸收。

果园土壤有机质含量高低是衡量土壤肥力的一个重要指标，也是果树高产、优质的基本条件与保障[17-18]。本研究中，昭通地区果园土壤有机质含量平均值为22.47 g/kg，达到我国丰产优质果园有机质含量标准 (> 15.0 g/kg)，但低于日本一般果园土壤有机质含量标准 (30.0～50.0 g/kg)[19]，此地区土壤有机质达到适量以上水平的果园达到64.29%，不存在缺乏现象，这与北方果园有机质含量具有一定差异，主要原因可能与近年来当地果农大量施用有机肥来改善品质有关。

许多北方苹果专家研究表明，北方优质苹果园大量元素含量标准速效氮90～120 mg/kg，速效磷40～60 mg/kg，速效钾250～300 mg/kg[20-21]。昭通地区老果园土壤全氮含量平均为1.23 g/kg，丰富的果园达到22.86%，与黄土高原苹果园一致，氮含量较高[9]，主要原因是果农过量施用氮肥；有效磷含量平均为46.58 mg/kg，磷变异系数较大，丰富的果园达到31.43%，这与渭北黄土高原苹果园速效磷含量特别低刚好相反[8]；有效钾含量平均为348.87 mg/kg，丰富的果园达到65.76%，不存在缺乏现象，这与黄土高原苹果园土壤有效钾含量较低相反[9]，昭通地区苹果园土壤大量元素整体含量达到优质果园标准，同时昭通地区老苹果园土壤pH偏酸性，养分分布不均，主要原因可能是施肥不科学，建议果农通过测土配方使苹果园土壤各营养元素比例协调，提高养分利用效率。

许多研究表明，土壤中氮、钾过高，会对钙的吸收产生拮抗，而土壤钾含量过高，表现出缺镁，镁的缺乏又会导致缺锌[22]，土壤中磷含量越多，苹果树对锌的吸收越困难[8]。同时微量元素之间也会造成拮抗作用，果园土壤中铁、铜和锰等元素含量过高，也会抑制锌的运转[23-24]。昭通地区苹果园土壤交换性钙和交换性镁含量平均分别为2 365.69 mg/kg和388.49 mg/kg，达到高量以上的果园分别为85.83%和70.00%，说明昭通地区老苹果园钙和镁含量非常丰富，而在实际生产中此地区苹果苦痘病较严重的原因不是土壤中缺乏钙，而是苹果树吸收不了土壤中的钙，其主要原因可能是土壤中的钙与过量的氮和钾产生了拮抗作用，也可能是酸性土壤中钙和镁的有效性受到土壤中钙和镁饱和度、钙和镁的含量、土壤溶液中钙和镁的浓度以及阻碍钙和镁吸收的Al3+和Mn2+含量等因素的影响[11]。建议果农进行测土配方施肥，提高土壤大、中量元素的利用率。昭通地区老苹果园土壤有效铁、有效锌、有效铜和有效锰的含量分别为172.28 mg/kg、10.93 mg/kg、5.48 mg/kg和95.47 mg/kg，各微量元素在土壤中都是过量现象，该分布的苹果园占比为 48.57%～78.57%，主要原因可能是在酸性土壤中，pH越低，土壤中有效铁、锌、铜和锰含量增加，活性铝含量也会增加，而铝和锰对植物的铁、钙、镁等营养元素都具有拮抗作用，进而抑制了植物对铁、钙和镁的吸收[11]，建议果农科学施用微量元素，避免出现微量元素中毒的情况。

总之，昭通地区苹果园土壤中大量、中量及微量元素存在不平衡现象，易造成拮抗现象，降低养分的利用率。因此，建议西南冷凉高地苹果园采用测土配方技术，在提升果园的pH值的同时，强化果园土壤肥料管理和应用，促进和提高果园土壤养分的吸收与利用。由于西南冷凉高地种植苹果时间相对较短，针对土壤肥力的研究过去多集中在我国北部地区，针对该片区研究少而浅，所以在生产实践中的应用尚需针对该产区苹果需肥规律、肥料利用率、果实生长发育规律、土壤种类分级等进一步研究。

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