葡萄园土壤养分状况分析与肥力评价

2019-12-13周敏杨国顺

安徽农业科学 2019年22期

周敏杨国顺

摘要在常规施肥的基础上，探究葡萄园土壤养分的动态变化，并对其肥力状况进行评价，为科学施肥提供指导。通过连续6年采集刺葡萄园土壤样品，测定土壤pH、有机质、氮、磷、钾、钙、镁、铁、锰、铜、锌、硼等含量，并根据综合指数法，对土壤肥力状况进行分级评价。结果表明，土壤pH主要分布在5.5～6.4，属于偏酸性土壤;有机质含量不足，土壤基础肥力较低;碱解氮、速效磷、速效钾含量较丰富，2015年达到过量水平;交换性钙、镁、有效硼含量缺乏，是影响土壤整体肥力水平的限制因子，其他养分含量均处于适宜水平。运用Nemoro综合指数法进行评价，结果表明，各单项肥力水平差异明显，碱解氮、速效磷、速效钾肥力指数高于其他因子，土壤综合肥力逐年增加，但整体水平较低。在葡萄生产过程中应重视有机肥的使用，增施钙、镁、磷肥，改良土壤酸碱度，在开花前合理施用硼肥。该研究对该地区葡萄园土壤养分管理有一定参考意义。

关键词葡萄园;刺葡萄;土壤;肥力;评价

中图分类号 S663.1;S158.2文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2019）22-0164-06

Abstract On the basis of conventional fertilization， the dynamic changes of soil nutrients in the vineyard were studied， and the status of fertility was evaluated to provide guidance for scientific fertilization. Soil pH， organic matter， nitrogen， phosphorus， potassium， calcium， magnesium， iron， manganese， copper， zinc， boron and other contents were determined by collecting soil samples of thorn vineyard for 6 consecutive years， and soil fertility was graded and evaluated according to the comprehensive index method. The results showed that soil pH was mainly distributed in 5.5-6.4， belonging to acidic soil. The organic matter content was insufficient， the soil foundation fertility was low; The content of alkalihydrolyzed nitrogen， available phosphorus and available potassium was relatively rich， reaching the excessive level in 2015. The deficiency of exchangeable calcium， magnesium and available boron was the limiting factor that affected the overall fertility of soil， and the content of other nutrients was all at the appropriate level. By using Nemoro comprehensive index method for analysis and evaluation， the results showed that there was a significant difference in the fertility level of each individual item， and the alkalhydrolyzed nitrogen， available phosphorus and available potash were higher than other factors. Soil integrated fertility increased year by year， but the overall level was still low. In the process of grape production， we should pay attention to the use of organic fertilizer， increase the application of calcium，magnesium and phosphate fertilizer， improve soil pH，and apply boric fertilizer before flowering. This study had certain reference significance for the soil nutrient management of vineyards in this area.

Key words Vineyard;V.davidii Fox;Soil;Fertility;Evaluation

葡萄是我國重要的果树之一，其适应性强，在我国大部分地区均有种植。但受气候、环境、土壤、栽培措施等影响，各地区的葡萄生长情况、产量和品质存在较大差异[1]。其中，土壤是农业生产的基本资料，是植株养分的主要来源之一。土壤的养分状况直接影响到果树的生长与发育。良好的土壤条件可以满足果树对水、肥、微生物等的要求，使果树丰产、稳产。不同葡萄品种适宜栽培的土壤类型不同，如霞多丽在钙质土壤中生长较好，长相思偏爱砂性土壤，而赤霞珠适宜栽培范围较广，在大多数土壤中均可种植[2];不同质地的土壤肥力状况从大到小依次为黏土、壤土、砂土[3];侍朋宝等[4]对陕西山地酿酒葡萄园的土壤分析结果表明，该地区土壤呈碱性，有机质和氮、磷、钾含量较低;大泽山地区土壤供钾丰富，有机质含量缺乏，微量元素在各个葡萄园的差异较大，但基本处于偏低或缺乏水平[5];于费[6]在山西曲沃县调查结果表明，土壤酸碱度适宜，有机质、速效磷和速效钾含量适中，碱解氮含量较缺乏;王则玉等[7]对吐鲁番地区葡萄园土壤测定发现，该地区0～60 cm表层土壤全氮、有机质、速效氮含量适中;速效磷、速效钾含量达中等偏上水平;作物产量[8]、种植年限[9]、树龄[10]等与土壤肥力水平之间也存在一定的联系。因此，研究葡萄园土壤养分状况，不仅有利于揭示各养分之间的内在关系，对提高葡萄产量与品质也有促进作用。不科学的施肥方式不仅会造成肥料等生产资料的浪费，还会增加生产成本，污染环境。葡萄园的土壤肥力状况是制定合理施肥方案的重要依据。而合理的施肥制度对改良土壤理化条件、提高肥料利用率具有十分重要的作用[11]。目前，葡萄园土壤肥力状况的研究主要集中在北方地区，品种以酿酒葡萄为主，对南方地区的研究较缺乏，开展持续性研究鲜有报道[12]。笔者从2010年开始，连续6年对葡萄园土壤进行采样，并检测养分含量，通过分析土壤综合肥力指数，以期对土壤肥力状况进行动态分析，并作出较合理的评价，旨在为制定科学、合理的施肥方案提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验地点位于湖南农业大学长安基地。以刺葡萄为试材，贝达作为砧木，棚架栽培，株行距2.8 m×3.8 m。葡萄园土壤类型主要为南方地区较普遍的黄壤土，黏性较强。试验园面积10 005 m2。

1.2 施肥方式与施肥量 2010—2012年施肥量：3 000 kg/hm2饼肥+1 500 kg/hm2过磷酸钙+750 kg/hm2复合肥（15-15-15）+375 kg/hm2硫酸钾+37.5 kg/hm2硼砂+37.5 kg/hm2硫酸锌+生石灰750 kg/hm2;2013年饼肥4 500 kg/hm2，2014年饼肥5 250 kg/hm2，2015年饼肥6 000 kg/hm2，其他肥料用量同2010—2012年。施肥时间在10月底至11月中旬，采用沟施，施肥沟宽20 cm，深40 cm，施完后浇透水。

1.3 取样

取样时间在果实采收后至施基肥前（9月中旬），采用“S”型取样法，采集土层深度在10～30 cm的土壤样本5～10个混匀作为一个样品，每个样品重约1 kg，采集4个样本，带回实验室进行养分含量检测。

1.4 检测方法

土壤有机质采用重铬酸钾加热法测定，全氮用湿烧法测定，全磷用钼锑抗比色法测定，全钾用火焰分光光度计法测定。土壤碱解氮的测定用碱解扩散法，速效磷用0.5 mol/L碳酸氢钠浸提，钼蓝比色法测定，速效钾用1 mol/L醋酸铵浸提，火焰光度计法测定，速效锌、铜采用0.1 mol/L HCl浸提-AAS法测定，有效锰采用KMnO4比色法测定，有效铁、交换性钙、镁采用原子分光光度计法测定。具体参照《土壤农化分析》[13]。

1.5 养分含量参考值

土壤各养分含量适宜值参考杨治元[14]和《NY/T 1749—2009 南方地区耕地土壤肥力诊断与评价》（表1）。

1.6 土壤综合肥力评价

对土壤进行综合评价，更有利于了解土壤的真实营养水平。采用修正的内梅罗指数法（Nemoro）对土壤综合肥力进行评价。按照下列公式进行计算：

其中，IFI表示土壤综合肥力指数，其值越高，表示土壤肥力状况越好;IFIi 表示第i个指标的单项肥力，Ci表示土壤中某指标i的实测数据，Si表示土壤中某指标i的评价标准值;IFIi平均表示各属性肥力的平均值，IFIi最小表示各属性肥力的最小值，n表示肥力指标个数。土壤综合肥力评价标准参考《NY/T 1749—2009 南方地区耕地土壤肥力诊断与评价》（表2）。

1.7 数据分析试验数据采用Excel 2013和SPSS 19.0进行统计与方差分析。

2 结果与分析

2.1 葡萄园pH、有机质含量变化

土壤酸碱度是土壤的重要属性之一，也是影响植株生长和营养元素吸收的因素之一[15-16]。从图1可以看出，该地区土壤pH分布于5.5～6.4，平均值5.90，变异系数为7.72%，属偏酸性土壤，容易发生土壤板结，不利于葡萄的生长。适宜葡萄生长的pH在6.5～7.5。不同年份之间pH变化较小，且有逐渐升高的趋势。因此在南方地区，可以通过施用生石灰或增施碱性肥料来达到提高土壤pH、改良土壤结构的作用。

有机质含量是衡量土壤营养状况的重要指标。该地区有机质含量在9.751～16.675 g/kg，平均值为13.62 g/kg，变异系数为20.28%。南方地区葡萄园土壤有机质含量在15～20 g/kg[17]。从图2可以看出，该地区葡萄园有机质含量相对较为缺乏，仅2014、2015年2年达到了适宜水平。不同年份有机质含量大致呈上升趋势。主要原因是从2013年起，饼肥施用量逐渐增加，经腐熟后形成了良好的有机质。

2.2 葡萄园氮、磷和钾含量变化土壤全氮含量是衡量基础肥力的标准之一，而碱解氮（有效氮）则与作物的生长密切相关，更能反映土壤与作物之间氮素交流的能力。土壤全氮含量在0.743～1.161 g/kg，平均值为0.916 g/kg，变异系数为24.05%。由图3A可知，全氮含量有逐年降低的趋势，这与控制氮肥的使用有关。碱解氮与全氮之间并无直接的相关性。该地区碱解氮含量分布在58.364～89.125 mg/kg（图3B），平均值为75.15 mg/kg，变异系数为15.72%。其变化趋势与全氮相反，其中，2014年碱解氮含量最高。

葡萄园土壤的全磷含量在0.214～0.555 g/kg，平均值为0.39 g/kg，变异系数为35.68%。从不同年份的变化看，2010年全磷含量最低，以后随着年份的增长，全磷含量逐渐增加;速效磷的年变化趋势与全磷相似。年平均值为32.71 mg/kg，变异系数达53.66%（图4）。

根据第二次全国土壤普查结果，我国土壤全钾的含量在16 g/kg左右。由图5A可知，除2015年全钾含量在19.706 g/kg以上，其余年份土壤全钾均低于标准值，尤其以2010年最低，仅为6 g/kg左右。土壤全钾的年平均值为11.56 g/kg，变异系数为37.83%。速效钾主要分布在64.075～166.875 mg/kg，年平均值为124.79 mg/kg，变异系数为39.70%。我国葡萄园速效钾的适宜含量在60～150 mg/kg，由图5B可知，该地区土壤速效钾含量基本在适宜范围内，可以满足植株的养分需求。随着年份的增加，土壤中速效钾含量有逐渐升高的趋势。

2.3 葡萄园钙和镁含量变化

土壤胶体表面带负电荷，能从介质中吸收阳离子，当土壤用某种阳离子的溶液淋洗时，土壤本身可以用其中的阳离子来替代溶液中的阳离子。由图6可知，土壤交换性钙含量在1 516.25～2 340 mg/kg，年平均值为1 814.46 mg/kg，變异系数为25.14%;交换性镁含量在136.28～208.08 mg/kg，年平均值为174.41 mg/kg，变异系数为17.26%。钙、镁的年变化趋势相似。参照《南方地区土壤肥力评价主要理化指标建议参考标准值》，葡萄园土壤阳离子交换量明显低于标准值，尤其是镁缺乏严重。同时，阳离子的缺失是造成我国南方地区土壤酸性较重的主要原因之一[18]。因此，酸性土壤改良的关键在于阳离子交换量的积累。

2.4 葡萄园铁、锰、铜、锌和硼含量变化微量元素在土壤中的含量很低，但是作物生长所必需的，参与植物体内多种重要的代谢过程。

土壤有效铁含量在17.074～122.00 mg/kg，平均值为63.07 mg/kg，变异系数为68.53%。从图7A可以看出，除2010、2011年有效铁含量低于正常值外，其余年份均明显高于标准值;有效铁含量随年份的增加而迅速增加，2015年有效铁含量最高，约为2010年的10倍。

土壤有效锰含量在9.219 ～31.075 mg/kg，平均值为21.55 mg/kg，变异系数为53.29%。不同年份之间差异较大（图7B）。2011、2012年有效锰含量较低，2014年含量最高。从2013年起，有效锰含量显著增加，可能与有机肥施用量增加有关。

土壤中有效铜含量在0.997～1.873 mg/kg，平均值为1.33 mg/kg，变异系数为25.83%。其中以2012、2013年有效铜含量较低，其次为2010、2011、2014年，上述年份有效铜含量均低于标准值，2015年有效铜含量略高于标准值（图7C）。

土壤有效锌含量在1.503～1.894 mg/kg，平均值为1.70 mg/kg，变异系数为30.59%。不同年份之间有效锌含量差异不大，基本维持在适宜值水平（图7D）。

有效硼含量在0.188～0.341 mg/kg，平均值为0.28 mg/kg，变异系数为27.04%。2010—2012年有效硼含量基本保持在同一水平，从2013年开始有效硼含量降低，至2015年开始升高。总体水平在适宜值以下（图7E）。

2.5 土壤肥力综合评价

土壤是一个复杂的整体，其肥力状况是多个营养指标的综合表现。选取pH、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾8个与葡萄生长紧密相关的主要肥料指标来衡量土壤的综合肥力。由表2、3可知，不同年份单项肥力指标差异显著。pH肥力指数均大于1.7，说明该地区土壤酸碱度较适宜葡萄种植;有机质肥力等级基本处于Ⅱ级，肥力状况一般;全氮肥力等级指数在0.74～1.16，2010、2011、2013年肥力等级属于Ⅱ级，2012、2014、2015年属于Ⅲ级;全磷肥力指数在0.36～0.94，除2015年肥力等级处于Ⅱ级，其他年份均处于Ⅲ级;全钾肥力指数在0.40～1.23，仅2015年肥力等级为Ⅱ级，其他年份为Ⅲ级;碱解氮肥力指数在1.17～1.78，肥力等级处于Ⅱ级;速效磷肥力指数在1.30～5.98，2010年肥力等级为Ⅱ级，其他年份为Ⅰ级;速效钾肥力指数在0.80～2.09，2010、2011年肥力等级为Ⅲ级，2012年为Ⅱ级，2013、2014、2015年为Ⅰ级;综合肥力指数在0.65～1.35，按综合指数排序，表现为2010年<2012年<2011年<2013年<2014年<2015年，说明土壤条件在逐步改善。

同一年份不同单项肥力之间差异显著。按肥力等级排序，2010年表现为全磷<全钾<有机质<速效钾<全氮<碱解氮<速效磷

3 讨论

葡萄园土壤是植株吸收养分的主要来源，其营养状况是制定施肥方案的重要依据，也是获得高产优质葡萄的重要保障。我国南方地区葡萄园由于土壤质地为黄壤、红壤，加上常年避雨栽培、铺设地膜，部分地区化学肥料使用较多，土壤受雨淋较少，导致酸性偏重[14，19]。pH过低，会影响土壤中阳离子交换量，影响对磷酸根的有效吸收，还会加速对部分重金属元素的活化，造成根系中毒[20]。该试验园pH分布在5.0～6.5，属偏酸性土壤，因此可以通过施用石灰，提高有机肥用量和增加淋溶作用来改良土壤的酸性[21]。增加葡萄园土壤有机质含量，不仅可以获得高产稳产，还可以提高果实品质。我国土壤有机质含量在10～20 g/kg[22-24]，处于一般或较低水平，与国外存在一定差异，个别国家有机质含量甚至达60 g/kg [25]。针对我国土壤有机质含量偏低的现状，应逐步加大有机肥的施用量，减少化学肥料的使用量，充分利用秸秆、绿肥等来培育土壤肥力，推行“果-畜-沼-肥-果”的循环经济模式[26]。

氮磷钾是葡萄园土壤的主要养分元素，也是影响葡萄产量和品质的关键元素。研究表明[27]，每生产100 kg葡萄，需从土壤中吸收纯氮0.5～1.5 kg，纯磷0.4～1.5 kg，纯钾0.25～1.25 kg。葡萄对肥料的吸收存在差异。在我国，氮磷钾的利用率分别为50%、30%和40%，远低于发达国家[28]。我国云南省主要葡萄园土壤全氮磷钾含量为2.13、0.92、27.72 g/kg，速效氮磷钾含量为118.63、74.94、359.57 mg/kg，整体养分含量水平较高，但有明显的地区差异[29]，其中红河州弥勒县酿酒葡萄土壤碱解氮整体水平偏低，速效磷、钾含量处于一般水平;该地区土壤磷钾含量不同年份之间也存在较大差异，与每年的施肥量水平存在直接关系。浙江沿海地区葡萄园土壤碱解氮含量在66～286 mg/kg，大部分处于适宜范围之内，速效磷、钾均分別大于40、200 mg/kg，含量十分丰富[30];陈云霞等[31]研究太原市葡萄园土壤养分现状时发现，全氮、速效磷钾的含量分别为0.71 g/kg、20.6 mg/kg、149.7 mg/kg，土壤存在缺氮现象;唐美玲等[22]在烟台地区的研究结果显示，该地区土壤碱解氮含量不高，速效磷含量偏低，可能与近年来控制化学肥料使用量有关;河北怀来地区葡萄园土壤速效钾含量缺乏严重，应注意增施钾肥[32]。

钙、镁是仅次于大量元素需求量较多的元素。交换性钙、镁基本上来自过磷酸钙和土壤中的含量。在南方大部分地区，交换性钙含量分布在1 000～2 000 mg/kg，交换性镁含量更低，广西桂林地区葡萄园仅为12.4 mg/kg，属于严重缺乏，四川双流、广西兴安地区交换性镁含量也在极度缺乏范围之内[17];北宁市葡萄园在开始种植前几年钙镁积累较多，但随着种植年限的增加，其含量均出现了不同程度的下降。因此在葡萄园施肥管理过程中，应重视钙镁肥的施入，其中钙镁磷肥除補充所需的磷肥外，还可防止土壤进一步酸化，提高土壤酸碱度。微量元素由于需求量较少，在生产过程中常常会被种植者所忽视。部分地区甚至不补充微肥，结果造成营养失衡。重庆吴小平葡萄园土壤有效铁、锰、铜、锌含量分别达330.10、68.65、22.707、26.427 mg/kg，均处于较高水平，这与其有机肥施用量较大有直接的关系;在陕西关中地区调查发现，葡萄园有效铁、锌含量偏低[33];河北省部分果园土壤有效铁、铜含量丰富，但有效锰、锌含量相对缺乏，且地区差异较大;贺兰山东麓由于土壤呈碱性和本身微量元素缺乏，加之长期补充不足，使得土壤有效微量元素含量明显低于全国平均水平[34];烟台地区则存在铜含量超标的问题，与长期使用波尔多液有关。

4 结论

试验园土壤pH主要分布在5.0～6.5，属于偏酸性土壤;有机质含量处于一般或偏低水平，但近年来，有机肥施用量的增加提高了土壤有机质含量;土壤速效氮、磷、钾含量较丰富，且随着年限的增加有逐渐增加的趋势，说明该试验园氮磷钾施入量可以满足葡萄的正常生长所需;土壤阳离子交换量缺乏严重，尤其是交换性镁，是限制该试验园葡萄生长的重要营养因子，在施肥管理过程中应加大钙镁肥的使用量，用碱性的钙镁磷肥代替传统的过磷酸钙效果更好，同时施用生石灰也可改良土壤酸碱度，提高钙离子利用率;有效铁、铜含量丰富，有效锰、锌含量较适宜，有效硼相对缺乏，故在生产上，可于葡萄开花前采用土施硼肥或叶面喷施硼砂的方法补充硼肥，同时，还应控制铜制剂的使用，防止阳离子中毒。采用修正的内梅罗指数法对土壤综合肥力进行评价，结果显示，该地区土壤肥力等级为Ⅲ和Ⅱ级，属中等或偏低肥力水平，随着种植年限的增加，综合肥力水平逐渐上升，说明有机肥的施用对提高土壤综合肥力具有明显影响。

参考文献

[1] 贺普超.葡萄学[M].北京：中国农业出版社，2000：59-60.

[2] 范英华，江志国.葡萄园土壤管理的研究进展[J].中外葡萄与葡萄酒，2002（5）：33-34.

[3] 韩守良，刘惠军，王学芬，等.蓬莱酿酒葡萄园土壤肥力状况调查与分析[J].安徽农业科学，2012，40（8）：4540-4541，4625.

[4] 侍朋宝，陈海菊，张振文.山地酿酒葡萄园土壤理化性质分析[J].土壤，2009，41（3）：495-499.

[5] 刘昌岭，任宏波，李伟英，等.山东大泽山葡萄产地土壤及植株中营养元素丰缺状况评价[J].中外葡萄与葡萄酒，2004（6）：10-14.

[6] 于费.山西省曲沃县里村镇葡萄园土壤养分状况分析[J].园艺与种苗，2015（5）：39-40，60.

[7] 王则玉，马雪琴，蒲胜海，等.吐鲁番市葡萄果园土壤养分分布特征[J].新疆农业科学，2014，51（3）：492-496.

[8] 孙权，于大华，王国珍，等.贺兰山东麓酿酒葡萄园土壤肥力特征与空间变异[J].中外葡萄与葡萄酒，2012（2）：25-27，31.

[9] 郭修武，李坤，郭印山，等.不同种植年限葡萄园根区土壤养分变化及对再植葡萄生长的影响[J].中国生态农业学报，2010，18（3）：477-481.

[10] 徐超，王雪梅，陈波浪，等.不同树龄‘库尔勒香梨园土壤养分的特征[J].果树学报，2016，33（3）：275-282.

[11] ORTIZVILLAJOS J A A，NAVARRO F J G，DE LOS REYES C P，et al.Geochemical influence of soil on leaf and grape （Vitis vinifera L.Cencibel）composition in La Mancha region （Spain） [J].Vitis，2012，51（3）：111-118.

[12] ORTIZ I，SIMN M，DORRONSORO C，et al.Soil evolution over the Quaternary period in a Mediterranean climate （SE Spain）[J].Catena，2002，48（3）：131-148.

[13] 鲍士旦.土壤农化分析[M].北京：中国农业出版社，2000：39.

[14] 杨治元.葡萄营养与科学施肥[M].北京：中国农业出版社，2009：36-37.

[15] 杨治元.我国南方中东部地区葡萄园土壤 pH 值测定及酸性土壤矫治[J].中国南方果树，2016，45（1）：121-122.

[16] 于年文，李俊才，王家珍，等.辽宁省‘南果梨园土壤和叶片养分状况调查分析[J].果树学报，2013，30（2）：254-259.

[17] 周敏，杨国顺，石雪晖，等.南方地区部分葡萄园营养状况分析[J].安徽农业科学，2014，42（16）：5077-5079，5257.

[18] 刁莉华，彭良志，淳长品，等.赣南脐橙园土壤有效镁含量状况研究[J].果树学报，2013，30（2）：241-247.

[19] 李东坡，武志杰，梁成华，等.设施土壤生态环境特点与调控[J].生态学杂志，2004，23（5）：192-197.

[20] 王宁，李九玉，徐仁扣.土壤酸化及酸性土壤的改良和管理[J].安徽农学通报，2007，13（23）：48-51.

[21] 易杰祥，吕亮雪，刘国道.土壤酸化和酸性土壤改良研究[J].華南热带农业大学学报，2006，12（1）：23-28.

[22] 唐美玲，郑秋玲，张超杰，等.烟台地区葡萄园的土壤营养状况分析[J].北方园艺，2013（24）：164-166.

[23] 毋永龙，聂继云，李海飞，等.辽西主产区葡萄的根区土壤养分研究[J].土壤通报，2013，44（1）：138-143.