上海地区‘翠冠’梨园土壤和树体营养状况评价*
2021-12-08张静增李英丽王秀敏许建锋张玉星
张静增,李英丽,李 璇,王秀敏,许建锋,张玉星
(1 河北农业大学园艺学院河北省梨工程技术研究中心,保定071001)(2 上海市农业技术推广服务中心)
‘翠冠’梨(Pyrus pyrifoliaCuiguan)属蔷薇科(Rosaceae)梨属(PyrusL.),是浙江省农业科学院园艺研究所选育出的早熟砂梨品种[1]。该品种具有成熟期早、果形端正、生长势强、抗病性好、果肉细嫩酥脆、汁多味甜、产量高且稳产等优点[2]。目前是上海及长江中下游地区的主栽梨品种,在生产上深受果农的青睐。
果树维持正常的生命活动需要从环境中吸收多种营养物质[3],土壤是梨果生产的基础,果园土壤养分状况直接影响到树体生长、产量和品质的提高及果园的可持续生产[4];叶片营养则反映了树体营养水平与土壤养分的可利用效率,而叶片营养诊断结果的准确性与选择的标准值密切相关[5]。目前,我国梨园施肥存在盲目性,生产中存在的有机肥施用不合理,盲目施用大量氮磷钾肥;施肥方式不正确、肥料元素配比不合理等问题造成了梨果产量和品质逐年下降[6]。分析土壤和叶片的营养丰缺状况,进行科学合理的施肥,这不仅对均衡营养、提高肥效和减少农业面源污染具有重要意义,而且对提高产量和果实品质也有重要作用[7]。
本研究以‘翠冠’梨为试材,通过对上海地区的36个在产量和管理水平上有代表性的盛果期‘翠冠’梨园土壤、叶片营养状况进行调查和分析,以期摸清上海地区‘翠冠’梨园土壤和树体的养分状况,不仅为改变‘翠冠’梨园落后的传统经验施肥现状,向精准的诊断施肥技术发展提供理论依据,而且对提高‘翠冠’梨果实品质、产量和经济效益具有重要意义。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验材料为‘翠冠’梨,样品采自上海市崇明区、浦东区、奉贤区和松江区有代表性的36个盛果期‘翠冠’梨园(表1)。室内分析主要在河北农业大学“河北省梨工程技术研究中心实验室”和“河北省地矿局第三水文工程地质大队”进行。
表1 36个盛果期‘翠冠’梨园概况
1.2 试验方法
1.2.1 样品的采集与处理
连续2 年(2018—2019 年),在选定的36个盛果期梨园采集试验样品。
(1)土样。3 月上旬采集土壤。采用“之”字形取样法或5 点取样法,在树冠的垂直投影处取样。用取土器分别取0~20、20~40 cm 土层的土壤,取样点要避开施肥坑,每个取样单元的取样点数不少于5个,取样后同一土层土样混合,装入干净的塑料袋中,当天带回实验室。在牛皮纸上摊开,自然风干后去除杂质,然后用电动研磨粉碎机研磨,过1 mm 和0.25 mm 孔径的筛子。消煮,用于土壤养分的测定。
(2)叶样。6 月上旬采集叶片。从各果园中随机选取具有代表性的梨树20 株,在树冠外围东、南、西、北4个方位分别选取生长正常的发育枝4个,每个方向选定的发育枝采集其中部无病虫害的正常叶片1 片,每80 片叶作为1个样本。将采好的叶片放在牛皮纸信封或纸袋中,做好标记,注明取样地点、采样日期、果园概况等。采集当天带回实验室处理,按照蒸馏水→0.1%洗涤灵→蒸馏水→0.2%盐酸→蒸馏水→去离子水→去离子水→去离子水的步骤洗涤后,于105 ℃杀青20 min,80 ℃烘干。然后使用电动研磨粉碎机粉碎,消煮,用于营养元素的测定。
1.2.2 叶片营养元素含量标准值的制定
采用高产园法[8],将连续2 年同时满足平均单果重>330 g、可溶性固形物含量>12%、667 m2产量>2 500 kg 的果园作为优质丰产园,计算每年优质丰产园叶片营养元素含量的平均值、标准差,并将平均值±标准差作为优质丰产叶片营养元素含量标准范围值(适宜值)。
1.2.3 测定内容与方法
(1)土样。土壤有机质含量用油浴加热重铬酸钾氧化-容量法测定,pH 值用电位法测定,EC值用电导法测定,碱解氮含量用碱解扩散法测定,有效磷含量用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定,速效钾含量用乙酸铵浸提-原子吸收分光光度法测定。
(2)叶样。N 含量用AA3 连续流动分析仪测定,P 含量用NaOH 碱熔-钼锑抗比色法测定,K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn、B 含量用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP)测定。
1.3 数据处理与分析
试验数据用Excel 2010 软件进行统计和分析。
2 结果与分析
2.1 上海地区‘翠冠’梨园土壤营养状况分析
2.1.1 土壤pH 值、EC 值和有机质含量
由表2 可知,上海地区‘翠冠’梨园土壤pH值为 3.92~8.38,平均值为 6.54,变异系数为20.00%;土壤EC 值为40.60~139.63 μs/cm,平均值为72.55 μs/cm,变异系数为28.30%;土壤有机质含量为11.96~60.34 g/kg,变异系数为41.73%。
表2 ‘翠冠’梨园土壤pH 值、EC 值和有机质含量
2.1.2 土壤营养元素含量
梨园土壤碱解氮、有效磷、速效钾的适宜标准值分别为60~130、10~40、65~200 mg/kg[9]。如表3 所示,上海‘翠冠’梨园土壤平均碱解氮含量为104.06 mg/kg,变异系数为54.46%。24%的梨园碱解氮含量低于适宜标准值范围,碱解氮含量不足;48%的梨园碱解氮含量在适宜标准值范围内;28%的梨园碱解氮含量超过适宜标准值范围,碱解氮含量丰富。
表3 ‘翠冠’梨园土壤营养元素(速效)含量
土壤平均有效磷含量为133.26 mg/kg,变异系数为57.00%。没有发现土壤有效磷含量低于适宜标准值范围的梨园;11%的梨园有效磷含量在适宜标准值范围内;89%的梨园有效磷含量高于适宜标准值范围,有效磷含量丰富(表3)。
土壤平均速效钾含量为438.66 mg/kg,变异系数为53.74%。没有发现土壤速效钾含量在适宜标准值范围以下的梨园;17%的梨园速效钾含量在适宜标准值范围以内;83%的梨园速效钾含量超过适宜标准值范围,速效钾含量丰富(表3)。
2.2 上海地区‘翠冠’梨园树体营养状况分析
2.2.1 叶片营养元素含量标准值的确定
通过对上海地区9个(清澄、董建忠、宝绿、桃咏、零珊、唐士兴、戴荣章、乔群华、仓桥1 号)优质丰产‘翠冠’梨园连续2 年树体营养状况、果实品质和产量水平的研究,使用高产园法建立了上海地区‘翠冠’梨优质丰产叶片10 种主要营养元素含量标准值(表4)。
2.2.2 树体营养状况评价
将36个‘翠冠’梨园叶片营养元素含量与上海地区‘翠冠’梨叶片营养元素含量标准值(表4)进行对比,分析上海地区‘翠冠’梨园树体营养状况。由表5 可知,上海地区‘翠冠’梨园叶片中N、P、K 含量分别为1.19%~2.87%、0.08%~0.20%、0.87%~2.47%,而上海地区‘翠冠’梨叶片N、P、K 的适宜值范围分别为2.02%~2.45%、0.11%~0.15%、1.32%~1.68%,比较发现,大部分‘翠冠’梨园叶片P 含量处于适宜水平。其中,叶片平均N含量为2.11%,在适宜值范围内的梨园占53%,35%的梨园叶片N 含量低于适宜值范围,12%的梨园叶片N 含量高于适宜值范围;叶片平均P 含量为0.14%,P 含量在适宜值范围内的梨园占68%,低量的梨园仅占6%,高量的梨园占26%;叶片平均K 含量为1.59%,在适宜值范围内的梨园占44%,低量的梨园占18%,高量的梨园占38%。
表4 ‘翠冠’梨叶片营养元素含量标准值
表5 ‘翠冠’梨园叶片营养元素含量状况
供试梨园叶片Ca、Mg 含量大多在适宜值范围内,含量适宜的梨园分别占54%和53%。叶片平均Ca 含量为2.52%,有31%的梨园叶片Ca 含量低于适宜值范围。叶片平均Mg 含量为0.36%,有31%的梨园叶片Mg 含量低于适宜值范围(表5)。
各‘翠冠’梨园叶片中微量元素Fe、Cu 平均含量分别为194.30、180.45 mg/kg,大部分梨园处于高量范围内。叶片平均Mn、B 含量分别为207.15、30.21 mg/kg,分别有61%、66%的梨园处于适宜值范围内,分别有22%、13%的梨园低于适宜值范围,分别有17%、21%的梨园高于适宜值范围。叶片平均Zn 含量为48.75 mg/kg,56%的梨园叶片Zn 含量处于适宜值范围内,33%的梨园叶片Zn 含量处于高量范围内,缺Zn 的梨园占11%(表5)。
3 讨 论
前人研究发现,土壤养分与叶片养分并非完全呈正相关,而叶片养分比土壤养分更能反映树体养分状况[10],所以,生产上施肥应以叶片营养状况为主,以土壤营养状况为辅[11]。
土壤pH 值决定土壤多种营养元素的状态,从而影响梨树根系对多种营养元素的吸收与利用[12]。张玉星[13]研究认为,梨树在pH 值5.8~8.5 的土壤中生长良好,丰产性好。对比发现,上海地区部分‘翠冠’梨园土壤pH 值低于5.8,使得梨树不能健康的生长。在偏酸性土壤中撒施适量的石灰或者石灰石粉是改良酸性土壤的传统有效的方法,可以中和土壤的活性酸和潜性酸,迅速有效地降低酸性土壤的酸度[14]。
叶片营养诊断结果的准确性与选择的标准值密切相关[5]。迄今为止,上海地区还没有合适的‘翠冠’梨叶片营养元素含量标准值。鉴于此,本文确定了上海地区‘翠冠’梨叶片营养元素含量标准值,为判断树体的营养状况提供了参考。与安贵阳等[15]建立的亚热带季风红壤地区‘翠冠’梨矿质营养适宜值相比,上海地区‘翠冠’梨叶片营养元素含量标准值中Ca、Cu 元素水平偏高,N、Mn 元素水平偏低,其他元素水平基本一致,这些特点是土壤、环境、栽培措施和树龄、大小年等综合反映的结果,所展现出的问题正在生产过程中通过施肥等一系列的举措逐渐转变。本研究结果也说明建立区域性的叶片营养标准值是必要的,区域性的叶片营养标准值更接近生产,更加准确地反映当地果树营养状况,对区域生产指导性更强。
上海地区‘翠冠’梨叶片的营养元素丰缺情况不尽相同。具体来说,叶片N 总体处于低量和适量水平,35%的梨园N 含量低于适宜值范围。因此,上海地区‘翠冠’梨种植应高度重视氮营养元素存在的问题,一方面多施用腐熟的有机肥,减少土壤氮素的流失;另一方面无机氮肥的施入宜采用雨前撒施或滴灌方式,做到少量多次,以提高氮肥利用率[16]。大多数梨园叶片P 含量较为适宜,26%的梨园P 含量处在过量水平,这部分果园应根据梨树的需肥规律、梨园土壤的供肥规律适当减少磷肥的施用量,才能达到树体叶片营养的平衡供应[17]。叶片K 含量过量和缺乏并存,K 含量高于标准值的梨园在生产上应适当减少钾肥的施用量;K 含量不足的梨园,施肥宜采用沟施方式,加强富钾化肥与有机肥的配合施用,以改良土壤、提高土壤钾含量及交换能力[18]。有31%的‘翠冠’梨园存在Ca 和Mg 含量不足的问题,这部分梨园应重视增施钙镁肥以平衡各营养元素的供应。
王晓庆等[19]研究发现,上海地区‘翠冠’梨树体Fe 元素含量比国内外指标均高,并提出这与上海地区大部分梨园土壤pH 值偏高、树体易黄化和长期喷施铁制剂有关。刘小勇等[20]研究发现,优质丰产梨园由于树体喷施铁肥较少,其叶片中的铁元素含量要明显低于低产量水平梨园,这与本试验结果相符。部分梨园存在Mn、B、Zn 等微量元素含量不足的问题,叶面喷肥是果树补充微量元素最直接有效的方法[21]。
根据最小养分定律,植物生长受最小养分所制约[22]。从本研究结果看,上海地区完全不缺素的梨园很少,这应该是该地区‘翠冠’梨产量普遍不高的原因之一。因此,梨树生产上应大力推广以叶片营养诊断为基础的平衡配方施肥,这样不仅可以有效提高肥效,提高果实产量和品质,还能有效减少肥料流失引发的污染,保护上海地区生态环境。
4 结 论
上海地区‘翠冠’梨园中有24%的梨园土壤碱解氮含量偏低,35%的梨园叶片N 含量不足,这部分梨园需增施氮肥并提高氮肥利用率。有31%的梨园叶片Ca、Mg 含量不足,这部分梨园需增加钙、镁肥的施用量;部分梨园存在Mn、B、Zn 等微量元素含量不足的问题,可以通过叶面喷肥的方法补充;部分梨园存在Fe、Cu 等微量元素过量的问题,在生产管理中应减少铁、铜肥的施用量。