哈密垦区不同农场葡萄园土壤环境因子分析

阿丽亚·司地克

(新疆生产建设兵团第十三师农业科学研究所，新疆 哈密 839000)

引言

新疆葡萄的面积和产量居全国首位，对世界葡萄生产有着重要影响。新疆生产建设兵团(以下简称兵团)第十三师位于新疆东部的哈密市，是新疆绿洲农业的重要组成部分，是新疆特色瓜果的主栽区之一，有着悠久的历史和传统。生产的葡萄和哈密瓜盛名天下。2018年，葡萄面积5546.27hm2，葡萄果品总产94147t，其中鲜食及制干鲜葡萄产量92727t，用于酿酒鲜葡萄1420t,实现葡萄果品销售总产值5.46亿元。

从国内各种资源条件看，新疆具有比国内各省区劳动力低廉的优势外，还具有其它省区无法比拟的自然资源优势，这里光热资源充足，气候干燥，昼夜温差大，生产优质果品具有得天独厚的气候条件。2000年，农十三师被国家林业局和中国经济林协会命名为“中国葡萄之乡”[1]。

1 研究区域概况

农十三师地处E92°36′～96°30′，N41°48′～44°37′。南北宽270km，东西长297km，控制总面积约为99.87万hm2，占哈密地区总面积的7%。共有耕地面积2.2万hm2，占哈密地区耕地面积的24%。气候既受温带天气系统和北冰洋冷空气所左右，又受南疆干热气流的影响，是世界上大陆性气候最典型的地域之一。

土壤分布受天山横贯东西地理影响，使哈密垦区、巴里坤县区和伊吾淖毛湖垦区之间土地分布有较大区别。哈密垦区、淖毛湖垦区的地带性土壤为典型的荒漠土——棕漠土，巴里坤垦区则为荒漠与草原的过渡类型——棕钙土。哈密盆地北部的山前洪积—冲积扇形地上分布着砾质棕漠土,中下部分布着棕漠土、风沙土，有农用土地，因此有少量的灌耕棕漠土和灌耕风沙土。在扇缘溢出带和扇缘下游平原分布着草甸土、草甸盐土、典型盐土,并有农业利用形成的灌耕草甸土等。土壤样品采集情况见表1。

表1 不同团场葡萄园土壤样品采集信息

2 材料与方法

2.1 土壤样品采集

选取十三师范围内典型的、具有代表性的葡萄地块，样品要在施肥前取，采用GPS定位仪定位，记录采样地块中心点的经纬度。通过合理布置样点，采用5点取样法和“S”形取样法，带实验室备化验。

2.2 土壤环境因子的测定

土壤环境因子均按照《土壤农化分析》的方法进行测定，pH值采用PHSJ-6L pH计检测。所用到的仪器有步琦K-375全自动凯氏定氮仪、NOVAAA800F型原子吸收光谱仪、A360型紫外可见分光光度计和PL203电子天平。

2.3 数据分析

数据采用Excel 2007和SPSS 19.0进行统计分析，利用Pearson相关性分析方法和聚类变量分析方法。利用R软件(R3.6.3)vegan包中非限制性排序方法进行主成分分析(Principal components analysis,PCA)。

3 结果

3.1 不同农场葡萄园土壤因子差异

本试验对不同农场pH、全盐量、有机质、全氮、水解性氮、有效磷和速效钾进行检测分析，结果详见表2。

表2 不同产地土壤无机元素含量的差异

3.2 不同农场葡萄园土壤因子相关性分析

土壤环境因子的研究是土壤学研究的前沿基础领域。各因子对土壤肥力具有相互促进、相互拮抗的关系，土壤中的各个因子含量均衡，才能满足植物的生长需求，不同环境下土壤环境因子之间的相关性，见表3。

表3 不同农场葡萄园土壤因子相关性矩阵分析(n=3)

3.3 不同农场葡萄园土壤因子间主成分分析

在本次研究中利用R软件(R3.6.3)的vegan包中非限制性排序方法进行主成分分析(Principal components analysis,PCA)，通过分析可以了解不同环境因子之间的相关性程度，见表4。

PCA结果显示，第一轴共计解释了31.16%的环境变量，第二轴共计解释了22.64%的环境变量，前两轴共计解释了53.8%的环境变量。说明PCA较好地拟合了环境因子的分布特征。

排序结果如图1所示，全盐量、水解性氮、速效钾具有较高的正相关性，且pH呈负相关关系；速效钾等指标同全氮未发现显著的相关关系，有效磷、全氮及有机质等指标均保持正相关关系，与pH保持明显的负相关关系。

图1 哈密垦区不同农场葡萄园样地与环境因子的

3.4 不同农场葡萄园土壤肥力研究

数据采用SPSS 19.0统计软件分析，在该方法上采用系统聚类分析Q聚类法；10个样品用7个因子含量作为聚类变量，按土壤肥力大小进行研究。聚类结果见图2。

图2 不同农场葡萄园土壤环境因子聚类分析

4 讨论

4.1 不同农场葡萄园土壤因子含量分析

土壤养分含量的研究是土壤学研究的前沿基础领域。通过对土壤环境因子的研究，可以揭示土壤的发生学特性、母质特征，揭示土壤的发育程度和肥力水平，为环境保护、优质生产和土壤改良提供基础依据[2]。本试验通过测定哈密垦区不同农场葡萄园土壤pH和6种土壤因子含量，结果发现，不同农场葡萄园土壤pH大小和6种因子含量存在一定的差异性，其中全盐量和有机质平均含量较高，分别为2.8和13.001；速效钾和有机质变异程度最大，分别为36.39%和34.85%，土壤中6种因子含量表现为全有机质>全盐量>全N>速效K>水解性氮>有效磷。与我国南方葡萄园理化性质有一定的差异[3],可以推测出现差异与样地生态环境有关；整体来看，土壤中全N、速效K、水解性氮和有效磷含量均不到1%，因此建议产区生产者注意改善种植肥力。

4.2 不同农场葡萄园土壤因子相关性分析

大量试验证明，土壤肥力与葡萄品质关系十分密切，对提高葡萄品质有明显促进作用，可减少裂果率，延长保鲜时间，使耐贮性提高[4]。本试验在前人研究的基础上，对土壤因子进行了相关性分析，结果发现，在不同农场葡萄园生长的土壤中全水解性N和全盐量及速效K呈极显著正相关(P<0.01)；速效K与全盐量呈显著正相关(P<0.05)；有机质和全N呈显著正相关(P<0.05)，其它各项指标间也表现一定的正负相关关系，但均未达到显著水平。这些充分说明哈密垦区不同农场葡萄园土壤环境因子之间相互关联，当地葡萄生长受土壤肥力含量的影响。

在主成分分析中可以看出，全盐量、水解性氮、速效钾具有较高的正相关性，且pH呈负相关关系；速效钾等指标同全氮未发现显著的相关关系，有效磷、全氮及有机质等指标均保持正相关关系，与pH保持明显的负相关关系。这些进一步说明哈密垦区不同农场土壤因子之间相互关联，充分反映了葡萄生长明显受土壤养分的影响，为其选择合理的施肥标准提供科学指导。

4.3 不同农场葡萄园土壤肥力划分

通过对哈密垦区10个不同农场土样的pH和6个影响因子进行聚类分析，将这10个产地的土样分为3大类：2、4、8、9号农场的土样为一类；1、5、7号农场土样为一类；3、6、10号农场土样为一类。分析可以看出，这种分类除了与土壤本身理化性质有关外，还可能与当地土壤对无机元素的选择性吸收有很大关系。仅看土壤肥力不能充分了解不同农场葡萄园土壤肥力之间的关系，除了土壤肥力含量外，要进一步研究土壤理化性质与环境微量元素之间的关系，微量元素对植物的各种生理代谢过程的关键步骤起调控作用[5]。土壤pH值、有机质及各类矿物质含量间存在着一定的促进与拮抗关系，各测定指标表现出一定的正负相关关系，因此为了获得产量高、品质好的葡萄，建议哈密垦区葡萄生产者在种植的同时加强当地土壤肥力等各方面生态因素的考察，为当地产业化发展提供合理有效的保证。本次研究为当地葡萄园土壤环境因子的检测与科学施肥打下了初步的基础，在今后的研究中需要扩大检测范围，分析自然环境与葡萄产量之间的关系。