核桃土壤养分评价及其与核桃产量的相关性分析

2019-08-15李青军耿庆龙赖宁陈署晃

新疆农业科学 2019年5期

李青军，耿庆龙，赖宁，陈署晃

(新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所，乌鲁木齐 830091)

0 引言

【研究意义】土壤是植物根系生长发育的基础，主要以可溶无机物离子或矿质养分来供给植物正常生长所需要的营养元素。土壤养分含量是保障植物生长和农田生产力的重要因子，是表征土壤肥沃程度的重要指标[1]。土壤养分是构成土壤肥力的核心因素，对增加农作物的产量和品质具有重要作用[2]，客观评价土壤养分丰缺状况及其与农作物产量的关系在农业生产中具有重要意义。【前人研究进展】核桃(JuglansregiaL.)营养价值丰富，是世界四大干果之一，属于重要的经济林树种[3]。国外的一些发达国家和地区对经济林开展了大量的土壤质量相关的研究[4-7]。近年来，对多个省份和地区的不同种植模式下核桃土壤养分状况进行了相应的研究，并取得了一定的研究成果[8-12]。【本研究切入点】新疆叶城县地处塔克拉玛干大沙漠的南部，叶城县核桃产量2018年达到12.2×104t，以核桃为主的特色林果业已成为农牧民增收的支柱产业。但目前针对新疆核桃土壤养分研究较少，尤其是核桃产量与养分的相关性研究未见报道。长期以来尚缺乏对核桃园土壤肥力状况的系统评价，普遍对核桃土壤养分管理的认识比较模糊，导致核桃施肥量过高、单位面积产量低和品质不高等问题。【拟解决的关键问题】研究土壤养分评价及其与核桃产量的相关性分析。通过对叶城县20个乡镇的核桃园土壤样品的采集和养分测定，土壤肥力分析核桃产量和土壤养分的关系，为叶城县核桃土壤养分管理、合理施肥提供科学依据，达到化肥减施增效的目的。

1 材料与方法

1.1 材料

叶城县位于新疆西南部，南依喀喇昆仑山和昆仑山脉，北接开阔平原，紧连塔克拉玛干大沙漠，叶尔羌河畔上游，地形南高北低。南部高山地带多冰川雪原，中部山势起伏较大，分布着大片森林、草场，北部为冲积扇地带，地势低平，沙丘起伏。山地占73.3%，平原占23.6%，沙漠戈壁占3.1%。有提孜那甫河、乌鲁克河、棋盘河、柯克牙河等河流，地表水资源量27.61×108m3，平原区地下水补给量6.89×108m3。

叶城县属暖温带极干旱气候区。年平均气温11.4℃，极端最高气温39.5℃，极端最低气温-22.7℃。年平均日照时数2 742 h，≥10℃的积温4 060℃，无霜期234 d。年平均降水量 53.2 mm，年平均蒸发量2 480 mm。

1.2 方法

1.2.1 土样采集与处理

于2017年3月在叶城县20个乡镇197个村采集代表性的土壤采样点518处，研究选择10～15年的核桃园，根据调查的面积大小，选择5～10棵具有代表性的核桃树，根据核桃树树冠的大小，在树冠的投射面积内，距离树体1.0～1.5 m 处避开施肥沟( 坑) ，用土钻采取0～40 cm 土层样品，将同一取样点采集的土壤充分混匀，编号装入干净布袋带回实验室，在通风干燥、无污染的环境条件下风干，碾碎并过1 mm筛，装入干净的布袋用于养分含量测定。

1.2.2 测定指标

各项测定指标按照土壤农化分析中方法测定[13]：土壤pH 值采用电位法测定(水土比为5∶1)；可溶性总盐采用残渣烘干-质量法测；有机质采用重铬酸钾容量法-外加热法；速效氮采用碱解扩散法；速效磷采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定；速效钾采用NH4OAc浸提，火焰光度法。产量测定：成熟期调查取样果园的实际产量。

1.3 数据处理

实验数据使用Microsoft Excel 2003进行处理及制图，SPSS18.0进行单因素方差分析(One-way ANOVA)、最小显著差数法(LSD)多重比较。

2 结果与分析

2.1 核桃土壤养分评价

土壤养分分级参照全国第二次土壤普查的分级标准，根据新疆地方实际情况，将叶城县核桃土壤养分划分为低、中、高三个等级。表1

表1 核桃土壤养分分级指标
Table 1 Nutrient grading indicators of walnut soil

研究表明，叶城县核桃土壤有机质含量范围在0.7～15.0 g/kg，平均为8.7 g/kg，变异系数为22.2%，其中处于低水平的占74.3%，中水平占25.7%，没有高水平的样点，整体处于低水平。速效氮含量在16.0～127.7 mg/kg，平均为56.6 mg/kg，变异系数为31.7%，其中处于低水平的占27.0%，中水平占67.6%，高水平占5.4%，整体处于中等水平。速效磷含量范围在1.4～108.8 mg/kg，平均为13.6 mg/kg，变异系数为87.7%，其中处于低水平的占45.2%，中水平占38.0%，高水平占16.8%，整体处于中低水平。速效钾含量在53～284 mg/kg，平均为116 mg/kg，变异系数为31.1%，其中处于低水平的占13.5%，中水平占75.3%，高水平占11.2%，整体处于中等水平。pH值在7.3～8.9，平均为8.5，变异系数为2.1%，其中处于小于8的占1.5%，8.0～8.5的占28.8%，大于8.5的占69.7%，pH值整体偏高。可溶性总盐含量在0.05～4.7 mg/kg，平均为0.7 g/kg，变异系数为52.8%，其中无盐化土壤占98.6%，轻度盐化占1.4%，整体处于无盐化水平。叶城县核桃土壤整体处于中低水平。表2

表2 核桃土壤养分含量与分级
Table 2 Nutrient content and grading of walnut soil

养分指标Nutrient index有机质Organic matter (g/kg)速效氮Available nitrogen (mg/kg)速效磷 Available phosphorus (mg/kg)速效钾Available potassium (mg/kg)pH可溶性总盐Total soluble salt (g/kg)最小值minimum value0.716.01.4537.30.05最大值Maximum value15.0127.7108.82848.94.7平均Average8.756.613.61168.50.7标准偏差standard deviation1.9418.011.936.10.20.4变异系数(%)Coefficient of variation22.2 31.7 87.7 31.1 2.1 52.8 低Low样本数Sample size385140234708511比例%Proportion74.327.045.213.51.598.6中Medium样本数Sample size1333501973901497比例%Proportion25.767.638.075.328.81.4高High样本数Sample size/288758361/比例%Proportion/5.416.811.269.7/

2.2 土壤有机质与核桃产量的相关性

叶城县土壤有机质整体低于20 g/kg。当有机质<10 g/kg时，核桃产量为2 700 kg/hm2；当有机质为10～20 g/kg时，核桃产量为2 670 kg/hm2；两者间没有显著差异，表明土壤有机质低于20 g/kg时对核桃产量没有显著影响。图1

注：图中不同字母表示处理间差异达到显著性水平 (P< 0.05)。下同

Note: The different letters mean significant difference atP< 0.05. The same as below

图1 有机质与核桃产量关系
Fig. 1 Relationship between organic matter and walnut yield

2.3 土壤速效氮与核桃产量的相关性

研究表明，核桃产量随土壤速效氮的增加而增加。当速效氮>90 mg/kg时，核桃产量为2 850 kg/hm2，比速效氮<45 mg/kg时显著增产13.1%。当速效氮介于45～90 mg/kg时，核桃产量比速效氮<45 mg/kg时有所增产，比速效氮>90 mg/kg时有所减产，但与二者的差异都不显著。土壤速效氮大于90 mg/kg时能显著提高核桃产量。图2

图2 速效氮与核桃产量关系
Fig. 2 Relationship between available nitrogen and walnut yield

2.4 土壤速效磷与核桃产量的相关性

研究表明，当速效磷<20 mg/kg时，核桃产量没有显著变化；当速效磷>20 mg/kg时，核桃产量为2 940 kg/hm2，分别比速效磷<10 mg/kg和10～20 mg/kg时增产10.1%和12.6%，平均增产11.4%。土壤速效磷大于20 mg/kg时能显著提高核桃产量。图3

图3 速效磷与核桃产量的关系
Fig. 3 Relationship between available phosphorus and walnut yield

2.5 土壤速效钾与核桃产量的相关性分析

研究表明，速效钾<80、80～160、>160 mg/kg时，核桃产量分别为2 715、2 685、2 715 kg/hm2，产量几乎相同，没有显著差异，土壤速效钾对核桃产量没有显著影响。图4

图4 速效钾与核桃产量的关系
Fig. 4 Relationship between available potassium and walnut yield

2.6 土壤pH值与核桃产量的相关性

研究表明，当pH<8.0时，核桃产量为3 210，显著大于pH>8.0 时的核桃产量。pH值为8.0～8.5 和pH>8.5 时核桃产量没有显著差异，但分别比pH<8.0 时减产18.7%和15.4%，平均减产17.1%。pH值大于8.0 时能显著降低核桃产量。图5

图5 pH值与核桃产量的关系
Fig. 5 Relationship between pH and walnut yield

2.7 土壤可溶性总盐与核桃产量的相关性

叶城县土壤可溶性总盐整体小于6.0 g/kg。当可溶性总盐2.0～6.0 g/kg时，核桃产量为2 295 kg/hm2，比可溶性总盐<2.0 g/kg时显著减产15.0%，表明土壤可溶性总盐大于2.0 g/kg时能显著降低核桃产量。图1

图6 可溶性总盐与核桃产量的关系
Fig. 6 Relationship between total soluble salt and walnut yield

3 讨论

土壤养分是影响作物生长发育的重要因子，也是进行合理施肥的基础。土壤肥力主要是由各种养分含量的多少来决定的，明确土壤养分特征及划分养分等级是制定土壤肥料管理措施的依据。研究表明，由于受到成土母质、地理位置、气候条件、施肥水平和管理措施的影响，叶城县核桃土壤养分整体处于中低水平，且pH偏高，肥力等级偏低。

研究区调查树龄多为10～15年的核桃园，每棵树推荐施用N、P2O5、K2O的量分别约为 1.4、 0.7和0.5 kg左右，农家肥施用量为10 kg。在肥料用量大体一致的情况下，土壤养分对核桃生长发育的影响就显得尤为重要。土壤有机质含量在决定土壤质量方面起着核心作用，不仅仅在土壤养分供应和保持方面起作用，而且对土壤其它理化性质与微生物活动都起着重要作用，最终影响农产品的产量和品质[14]。而叶城县土壤有机质对核桃产量没有显著影响，这可能是由于叶城县有机质含量整体偏低(<20 g/kg)，未达到影响产量的临界值造成的。充足的速效氮、速效磷都能显著增加核桃产量，但叶城县土壤速效氮、速效磷均处于中低水平，因此，提高土壤中速效氮、速效磷的含量是核桃园施肥与养分管理应优先考虑的措施。速效钾整体属于中等水平，但仍有13.5%处于低水平，从培肥地力考虑应补充一定量的钾肥。

pH值对土壤中养分元素的有效性影响巨大，土壤 pH 在6.5～7.5，土壤养分有效性最高，土壤 pH值过低或过高，都会降低供给作物生长的营养元素的有效性，致使作物所需的营养元素的失调[15]。研究表明，叶城县土壤pH值平均为8.5，其中大于8.5的占69.7%，属于强碱化土壤，与pH<8.0相比，核桃减产15.4%。因此，核桃施用有机肥或酸性肥料以降低pH值是急需采用的对策。研究表明，叶城县核桃园大部分属于无盐化土壤，但土壤可溶性总盐大于2.0 g/kg时能显著降低核桃产量，这可能是土壤盐分尤其是Na+含量过高，Na+/K+、Na/Ca比例失衡，发生核桃叶片叶缘焦枯病，导致果实营养不良、烂果等，影响了核桃的产量[16]。