山西临猗苹果园土壤肥力现状评价及相关性分析

杨明霞,刘政海,张战备,陈明昌,冯两瑞

(1.山西农业大学果树研究所,山西 太谷 030815;2.山西农业大学棉花研究所,山西 运城 044000;3.山西省农业厅,山西 太原 030002;4.山西农业大学,山西 太谷 030800)

目前,有关苹果园土壤养分状况的研究和报告已有很多,但各地苹果产区的土壤和气候差异较大,且果园的栽培管理措施不同,导致不同苹果产区的果园土壤养分水平存在较大差异。袁嘉玮等对运城市苹果主产区的土壤养分状况进行了研究,从全市范围内分析比较了不同县域、不同海拔高度和不同树龄的苹果园土壤养分状况[1],但未对县域苹果园养分情况进行具体分析。

果业是临猗县“一县一业”的支柱产业, 70%的耕地栽植果树,70%的农民从事果业,农民人均纯收入70%来自果业。先后被农业部列为黄土高原苹果生产优势产业带重点,被命名为“全国首家优质苹果生产基地”“全国无公害水果生产示范基地县”“全国水果生产优势县”[2]。果园土壤肥力是苹果生产的基础,是提高果品质量和生产优质果品的基本条件和保障[1]。因此,了解果园土壤肥力的状况,完善肥水管理措施,是果业良性发展的根本保障。通过调查临猗全县相近树龄的苹果园土壤肥力状况,综合分析果园土壤肥力情况和各成分间的相关性,为全县苹果园肥水管理,生产优质苹果,提高果业经济效益提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 研究区概况

临猗县位于山西省西南部，运城盆地三角地带北沿，东经110°17′30.7″～110°54′38.9″，北纬34°58′52.9″～35°18′47.6″。气候属暖温带大陆性气候。一年四季分明,日照时间充足,全年平均日照时数2 353 h,年平均降水量508.7 mm,无霜期 217 d。7-10月昼夜温差达12 ℃,气候温和,土壤肥沃,光照充足。全县大部分地区海拔在360～600 m之间,地势平坦,灌溉便利[2-3]。这些条件都非常利于苹果等种植业发展。

1.2 样品采集方法和地点

2017年11月,在临猗县13个种植苹果的乡镇选取5～8年树龄的果园40个(见表1)。经询问调查,果园管理方式相近。采样时,在果园对角线上和果园中心处用土钻取0～40 cm土样,见图1所示,每个果园5个点,3次重复。全部均匀混合后,取500 g 土样带回试验室检测。

表1 采样苹果园地点(按采样时间编号)

1.3 样品分析[4-5]

土壤pH采用酸度计法;碱解氮采用KCL浸提法;全氮采用半微量凯氏法;有效P采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法;速效K采用中性乙酸铵提取-火焰光度计法;有机质采用重铬酸钾外加热法。试验均设3次重复。

1.4 数据统计分析

采用Excel 2010进行各因子的数据分析,利用SAS 9.0进行LSD差异显著性分析。

2 结果分析

2.1 苹果园土壤肥力状况评价

在苹果园土壤肥力各成分中,有效磷含量的变异程度最大,变异系数为112.04%;土壤pH的变异程度最小,变异系数仅为1.82%(表2)。按袁嘉玮等对运城果园土壤养分含量5个分级的参考标准[1],碱解氮含量为30.99 mg/kg,变幅为14.44～75.86,变异系数为36.63%,土壤养分状况属较低的Ⅳ级标准;全氮含量为0.74 g/kg,变幅为0.45～1.48,变异系数为24.23%,属较低的Ⅳ级标准;速效钾含量为216.74 mg/kg,变幅为104.00～407.90,变异系数为36.58%,属最高的Ⅰ级标准;有机质含量为1.173%,变幅为0.636～1.844,变异系数为20.20%,属较低的Ⅳ级标准。除了土壤 pH以外,其他各成分的变异系数均大于15%,说明全县土壤肥力水平变化较大。有效磷含量、速效钾含量属Ⅰ级标准,碱解氮含量、全氮含量及有机质含量均属较低的Ⅳ级标准。

表2 临猗苹果园土壤肥力状况

2.2 土壤 pH 值

耕地中 pH 影响土壤结构性质和土壤肥力[6]。山西省土壤pH大多为中性或碱性,酸化土壤少,适合作物生长。对临猗县40个不同苹果园的土壤 pH 研究结果与此一致。各果园的土壤均偏碱性, pH 值变幅为7.93～8.69,变异系数为1.82%。其中在闫家庄工贸区23、24号2个果园土壤 pH 最高,分别为8.67、8.69,且显著高于其他所有果园。这可能与灌溉水有关。40个苹果园中只有北景乡的13号、牛杜镇的3号、嵋阳镇的27号果园的 pH 低于8.0,且13号果园的 pH 显著低于其他所有果园(图2)。

2.3 土壤碱解氮含量

土壤中碱解氮是能够被植物直接吸收利用的有机态氮。由图3可知,40个苹果园的碱解氮含量差异明显,其中含量较高的地块为:36号>27号>13号>16号>32号>35号(均为P<0.05)。其中36号苹果园的碱解氮含量为75.85 mg/Kg,其含量显著高于其他果园;比11号果园高425%,比闫家庄工贸区的22、24号果园分别高223%、282%(均为P<0.05)。

2.4 土壤有效磷含量

40个苹果园土壤中的有效磷含量在8.17～198.03 mg/kg之间。不同果园的土壤中有效磷含量差异显著,其中36号、13号、18号、27号、34号、3号苹果园铁有效磷含量均显著高于其他果园。且36号苹果园分别比13、18、27、34、3号果园含量高20.46%、48.85%、131.15%、165.31%、234.06%(均为P< 0.05)。闫家庄工贸区的22、23号苹果园及北景乡15号、嵋阳镇4号、耽子镇9号苹果园有效磷含量较低,且显著低于其他苹果园(见图4)。

2.5 土壤速效钾含量

从图5可以看到,40个苹果园土壤中速效钾含量有34个之间存在显著性差异。含量较高的苹果园为:39号>33号>27号>13号>38号>35号>36号(均为P<0.05),其中36号苹果园的土壤速效钾含量为311.57 mg/Kg,显著高于他33个苹果园;比闫家庄工贸区含量低的23、24号果园分别高139.24%、185.15%(均为P<0.05)。

2.6 土壤全氮含量

40个苹果园土壤的全氮含量结果中,36号苹果园的全氮含量最高,为 1.48 g/Kg;并且显著高于其他苹果园土壤的全氮含量。有14个苹果园的土壤全氮含量在0.80 g/Kg以上,其中嵋阳镇27号苹果园的土壤全氮含量显著低于角杯乡的36和北景乡的16号苹果园;但显著高于其他37个苹果园(均为P<0.05)。北景乡的11、10号苹果园土壤中全氮含量低于0.50 g/Kg,且显著低于其他38个苹果园(均为P<0.05)(见图6)。

2.7 土壤有机质含量

由图7可知,40个苹果园土壤中有机质含量在0.637%～1.843%之间。其中嵋阳镇的27号苹果园和北景乡17号苹果园的有机质含量显著高于其他苹果园。角杯乡36号苹果园的土壤有机质含量为1.387%,显著低于嵋阳镇27号、北景乡17、19号苹果园(均为P<0.05);与东张镇35号苹果园、临晋镇28号和角杯乡39号苹果园差异不显著,显著高于其他34个苹果园(均为P<0.05)。北景乡11号苹果园的土壤有机质含量最低,显著低于其他所有苹果园(P<0.05)。

2.8 土壤养分的简单相关性

对所测土壤 pH 、碱解氮含量、有效磷含量、速效钾含量、全氮含量、有机质含量进行相关性分析。 pH 与其他含量均成负相关,其中与有效磷含量负相关性最大,为-0.45。碱解氮、有效磷、速效钾、全氮、有机质之间均成正相关,其中全氮含量与碱解氮、有效磷、有机质正相关性均较高,且全氮含量与碱解氮含量正相关性最大,为0.83(见表3)。

表3 土壤有机质含量

3 结果与讨论

3.1 结果

在对苹果园土壤肥力评价中,有效磷含量、速效钾含量属Ⅰ级标准,碱解氮含量、全氮含量及有机质含量均属较低的Ⅳ级标准。有效磷含量的变异程度最大,土壤pH的变异程度最小。除了土壤 pH以外,其他各成分的变异系数均大于15%,说明全县土壤肥力水平变化很大。

通过对各苹果园土壤的碱解氮含量、有效磷含量、速效钾含量、全氮含量和有机质含量比较分析,角杯乡的36号和嵋阳镇的的27号苹果园是土壤肥力最好的果园,其他果园均可借鉴。

相关性分析结果表明, pH 与其他含量均成负相关,其中与有效磷含量负相关性最大。碱解氮、有效磷、速效钾、全氮、有机质之间均成正相关,其中全氮含量与碱解氮、有效磷、有机质正相关性均较高,且全氮含量与碱解氮含量正相关性最大。

3.2 讨论

临猗县苹果主产区的13个乡镇40个不同地点的苹果园中,土壤表现为中性或偏碱性,没有土壤酸化,适合作物生长[7]。土壤碱解氮、有效磷、速效钾、全氮和有机质含量差异较大。说明虽然苹果园的管理模式相近,但由于仍然是一家一户的家庭管理,果园肥力很难达到水平相近或一致。这与现代农业规模化发展的需求相冲突。随着生产力的发展和土地流转政策的实施,一家一户的家庭管理模式可能会逐渐减少或消失,从而进行农业规模化生产经营。

从分析结果看,苹果园的磷和钾平均值均处于高水平或超高水平,土壤磷钾过量富含。究其原因,一方面山西土壤本底值钾素本身就很高;另一方面,运城地区果农存在化学氮磷钾肥的过量投入现象[5]。因此,果园肥水管理应注意降低肥料的施用量,采用测土配方施肥,单质元素和复合肥相配合,实现果园减肥增效,提高果园经济效益