华南荔枝园土壤性质调查与分析

2021-12-23苏雪霞刘庆辉白翠华周昌敏姚丽贤

热带作物学报 2021年11期

苏雪霞刘庆辉白翠华周昌敏姚丽贤

摘要：采集華南荔枝主产区荔枝园土壤样本470个，根据第二次全国土壤普查土壤养分分级指标对土壤性质进行评价，并对各产区土壤性质进行对比，进一步探讨土壤性质之间的关系。结果表明，华南荔枝园土壤普遍酸性强，90%以上果园土壤为酸性和强酸性。土壤阳离子交换量整体处于低水平，保水保肥能力弱。土壤有机质、碱解氮、速效钾及有效钼含量处于中低水平，交换性钙和镁及有效硼处于低水平，而有效磷、有效锌含量适中，有效硫和有效铜含量丰富。整体上荔枝园土壤养分肥力偏低且不均衡。不同产区土壤养分肥力差异较大。海南产区土壤有机质、碱解氮、有效磷和有效锌含量最高;云南产区速效钾、交换性钙、交换性镁、有效铜含量明显高于其他产区，而有机质、有效磷、有效硫、有效钼含量最低;广东产区则土壤有效硼含量最高。Pearson相关分析结果显示，土壤多种性质之间关系密切。其中，pH和交换性钙、交换性镁均呈极显著正相关关系（P<0.01）;交换性钙和交换性镁之间，有效铜和有效锌之间，速效钾与交换性钙之间均为极显著正相关（P<0.01）。针对华南荔枝园土壤酸性强及养分不均衡的问题，建议重视土壤pH改良，加强有机肥的施用，合理施用氮、磷、钾肥，并增加钙、镁、硼肥。

关键词：荔枝;土壤pH;土壤肥力;土壤养分

中图分类号：S667.1 文献标识码：A

Abstract： 470 soil samples were collected from litchi orchards in main production areas in South China. According to the Soil Nutrient Classification Norms of the Second National Soil Survey， the soil nutrient fertility status of the litchi orchards was evaluated， and the main nutrient contents in different provinces were compared. The relation among soil properties was investigated as well. The results showed that soils in most of the litchi orchards in South China were in low pH， with more than 90% of them of being acid （pH 4.5–5.5） and highly acid （pH<4.5）. Generally， soil cation ex-change capacity of litchi orchards was low and weak in water and nutrient holding capacity. The content of soil organic matter， alkali-hydrolyzable nitrogen， available potassium and available molybdenum was in lower medium levels， while soil exchangeable calcium， exchangeable magnesium and available boron were deficient， and available phosphorus and zinc were in medium values. However， soil available sulfur and copper were abundant in litchi orchards. On the whole， soil nutrient fertility in litchi orchards was low and unbalanced. Soil nutrient fertility in different production areas were variable. Soil organic matter， alkali-hydrolyzable nitrogen， available phosphorous， copper and zinc in Hainan province were higher than those in all other production areas in South China. Soil available potassium， exchangeable calcium and magnesium， and available copper in Yunnan Province ranked the highest in all production areas， however， soil organic matter， available phosphorus， sulfur and molybdenum were the lowest. Totally， soil available boron in Guangdong Province ranked first in all the production areas. Pearson correlation analysis showed that close relation among soil properties was observed. Among them， soil pH was positively correlated to soil exchangeable calcium and magnesium， respectively （P<0.01）. Positive correlation was found between exchangeable calcium and exchangeable magnesium， and between available copper and zinc， and between available potassium and exchangeable calcium as well （P<0.01）. Owing to the universally low soil pH and unbalanced soil nutrient fertility， great attention should be paid to soil pH improvement and application of organic fertilizer. Meanwhile， proper combination of nitrogen， phosphorous and potassium fertilizers and supplement of calcium， magnesium and boron fertilizers need to be highlighted.

Keywords： litchi; soil pH; soil fertility; soil nutrient

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.11.015

荔枝（Litchi chinensis Sonn.）属无患子科的常绿乔木，其种植主要集中在热带和亚热带地区[1]。我国荔枝种植面积及产量均居世界第一，2018年中国大陆荔枝产量约为302.81万t，较2017年增加54.8%[2]。荔枝树体寿命长，果实营养价值高，但受气候条件、管理水平及土壤环境等因素的影响，一直存在单产偏低且年际波动幅度较大的问题[3]。如何实现荔枝的高产稳产，是荔枝产业发展首要解决的问题。

土壤是荔枝生长的载体，土壤养分的状况直接影响着树体的营养水平。目前，已有众多研究报道了荔枝园土壤性质状况[4-8]。然而，目前已有的研究通常是针对某个区域的荔枝园，且评价标准各异，缺乏对我国荔枝产区土壤养分肥力状况的整体探讨，也不利于不同产区荔枝园土壤性质的比较。我国荔枝商业化种植集中在广东、广西、海南、福建、云南和四川。本研究对华南五省区荔枝园土壤性质进行调查和评价，并对不同产区进行比较，进而研究土壤不同性质之间的关系，以期为较大范围内的荔枝园土壤管理及科学施肥提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

于2009—2014年在广东、广西、福建、海南、云南5个荔枝主产区采集当地具有代表性的生产性荔枝园土壤。未密闭荔枝园采样点在树冠滴水线外20 cm左右，密闭荔枝园采样点在荔枝树盘下。每个荔枝园采集8～10钻土，采集深度为50 cm，充分混匀后作为一个土壤样本。所用土钻为北京新地标XDB0302直压式半圆槽钻。共采集土壤样本470个，其中广东产区226个，广西产区191个，福建产区25个，海南产区20个，云南产区8个。不同产区土壤采样密度基本一致，按照种植面积确定土样数量。

1.2 方法

将土壤样本带回实验室后，剔除植物残茬和沙砾，风干、过筛后备用。

土壤测定指标及方法如下[9]：pH为电位法（水土体积比为2.5∶1）;有机质为沙浴加热重铬酸钾容量法;阳离子交换量（cation exchange capacity，CEC）为乙酸铵法;碱解氮为1 mol/L NaOH碱解扩散法;有效磷为盐酸-氟化铵浸提-钼锑抗比色法;速效钾为1 mol/L醋酸铵浸提-火焰光度法;有效钙、镁为1 mol/L醋酸铵交换法;有效硫为磷酸盐-醋酸浸提-硫酸钡比浊法;有效铜和有效锌为0.1 mol/L盐酸浸提-原子吸收分光光度法;有效硼经沸水浸提后，采用甲亚胺比色法进行测定;有效钼经草酸-草酸铵浸提后，采用极谱法测定。所有的测试均用标样（GBW07416a）控制质量。

采用第二次全国土壤普查土壤养分分级指标评价荔枝园土壤性质[4]。

1.3 数据处理

采用Excel 2019和SPSS 24.0软件进行数据处理及统计分析，采用Origin 2018软件进行作图，使用SPSS 24.0软件进行Pearson相关分析。

2 结果与分析

2.1 荔枝园土壤性质状况

2.1.1 土壤pH和阳离子交换量华南荔枝园土壤pH处于3.9～7.8之间，平均值为4.65，变异系数为11.5%。如图1A所示，土壤为强酸性（pH< 4.5）的荔枝园占46.1%，土壤属于酸性（pH 4.5～ 5.5）的荔枝园占47.2%，属于弱酸性（pH 5.5～6.5）及中性（pH 6.5～7.5）的果园分别占5.2%和1.3%，而土壤为弱碱性的荔枝園仅占0.2%。华南荔枝园通常分布在丘陵坡地，土壤类型主要为赤红壤、砖红壤及黄壤等，基础土壤酸性强。加上不合理施肥现象仍较普遍存在，进一步加剧了土壤酸化。如按荔枝生长最适宜的土壤pH 5.0来衡量[10]，则有46.1%的荔枝园需要提高pH。

阳离子交换量可衡量土壤保水保肥能力，是土壤改良及合理施肥的重要依据。华南荔枝园土壤CEC在1.0～38.4 cmol/kg之间，平均值为6.8 cmol/kg，变异系数52.1%。保肥能力弱（CEC< 10 cmol/kg）的果园占84.7%，保肥能力中等的（CEC 10～20 cmol/kg）占14.6%，保肥能力强的（CEC>20 cmol/kg）仅占0.7%。据此说明，华南荔枝园土壤保水保肥能力差（图1B）。

2.1.2 土壤有机质和大量元素养分华南荔枝园土壤有机质和大量元素含量状况见表1。土壤有机质平均含量为12.9 g/kg，变异系数为43.0%;碱解氮、有效磷、速效钾平均含量分别为64.1、22.1、65.4 mg/kg，变异系数分别为37.4%、148.3%和71.0%，表明不同果园有效磷和速效钾含量差异较大。

根据全国第二次土壤普查分级指标，70.0%的果园有机质含量处于中下（10～20 g/kg）水平，18.9%和5.7%的果园分别处于缺乏（6～10 g/kg）和极缺乏（<6 g/kg）水平，仅有5.1%的果园处于中上（20～30 g/kg）及以上水平。41.1%和47.2%的果园土壤碱解氮含量分别处于中下（60～90 g/kg）和缺乏（30～60 g/kg）水平，还有1.9%的果园处于极缺乏（<30 g/kg）水平，而在中上（90～120 g/kg）及以上水平的合计只有9.7%。有效磷在各分级水平上比较平均，极丰富（>40 mg/kg）、丰富（20～ 40 g/kg）、中上（10～20 g/kg）、中下（5～10 g/kg）、缺乏（3～5 mg/kg）和极缺乏（<3 mg/kg）的果园分别占15.3%、16.0%、18.4%、19.7%、10.6%和20.0%。速效钾则主要处于中下（50～100 mg/kg）和缺乏（30～50 mg/kg）水平，分别占39.8%和27.4%，极缺乏（<30 mg/kg）和中上（100～150 mg/kg）水平的分别占17.9%和10.6%，仅有2.3%和1.9%处于丰富（150～200 mg/kg）和极丰富（>200 mg/kg）水平。整体而言，荔枝园土壤有机质处于中等偏低水平，碱解氮和速效钾为中低水平，有效磷为中等水平。

2.1.3 土壤中、微量元素养分华南荔枝园土壤中、微量元素养分含量见表2。土壤中交换性钙、镁平均含量分别为319.7和38.5 mg/kg，变异系数分别为114.1%和141.4%;有效硫平均含量为61.2 mg/kg，变异系数为60.7%。表明交换性钙、镁在不同果园的含量差别很大，有效硫含量差异相对较小。微量元素中，有效铜、有效锌、有效硼、有效钼平均含量分别为0.8、1.7、0.27、0.13 mg/kg，各果园养分变异系数分别为189.0%、273.6%、85.1%、135.9%。

根据全国第二次土壤普查分级指标，63.1%的果园土壤交换性钙含量处于极缺乏（<300 mg/kg）水平，21.5%和6.8%的果园分别处于缺乏（300～ 500 mg/kg）和中等（500～700 mg/kg）水平，达到丰富（700～1000 mg/kg）水平及以上的果园仅有8.6%。交换性镁含量在极缺乏（<50 mg/kg）和缺乏（50～100 mg/kg）水平的果园高达80.6%和13.4%，仅有6.1%的果园处于中等（100～ 200 mg/kg）水平以上。有效硫含量处于丰富（>30 mg/kg）、中等（16～30 mg/kg）、缺乏（<16 mg/kg）水平的果园分别占84.1%、14.2%、1.7%。綜上，钙、镁含量整体评价为低水平，而有效硫含量整体评价为丰富水平。

微量元素中，60.4%的果园有效铜含量处于中等（0.2～1.0 mg/kg）水平，处于缺乏（0.1～ 0.2 mg/kg）和极缺乏（<0.1 mg/kg）水平共占19.6%，达丰富（1.0～1.8 mg/kg）及以上水平共占20.0%，整体评价为中上水平。有效锌在各分级水平上比较平均，占比由高到低依次为中等（0.5～1.0 mg/kg）、缺乏（0.3～0.5 mg/kg）、丰富（1.0～3.0 mg/kg）、极缺乏（<0.3 mg/kg）极丰富（>3.0 mg/kg）水平，分别占30.9%、21.3%、20.2%、18.9%、8.7%，整体评价为中等水平。有效硼含量主要处于缺乏（0.20～0.50 mg/kg）和极缺乏（<0.20 mg/kg）水平，共占92.7 %，而中等（0.50～1.00 mg/kg）水平占7.1%，达丰富（1.00～2.00 mg/kg）及以上水平仅有0.2%，整体评价为低水平。有效钼含量则主要处于极缺乏（<0.10 mg/kg）水平，占比高达59.6%，缺乏（0.10～0.15 mg/kg）和中等（0.15～ 0.2 mg/kg）水平也分别占了15.9%和8.8%，达丰富（0.20～0.30 mg/kg）及以上水平共占15.6%，整体评价为中低水平。

2.2 不同产区荔枝园土壤性质比较

2.2.1 土壤pH、CEC和有机质含量如图2A所示，各大荔枝产区土壤基本为酸性。其中，云南产区荔枝园土壤pH在4.6～7.0之间，平均值达到5.9，为各产区最高，海南次之，均值为4.9，福建和广东两地土壤pH接近，平均值分别为4.8和4.7，而广西最低，pH均值仅为4.5。其中广东、广西地区酸性土壤（pH<5.5）分别占92.9%和97.9%。pH值的高低主要与土壤类型有关，云南产区所采土壤以淋溶土为主，呈弱酸性，而其他产区均为富铁土和铁铝土，主要呈酸性或强酸性[11]。

华南荔枝园土壤CEC总体处于中下水平，海南产区CEC最高，平均值达到9.9 cmol/kg，其次是广西，为8.2 cmol/kg（图2B）。CEC主要受土壤胶体类型和土壤pH的影响。通常有机质丰富的土壤CEC含量较高，本研究中海南产区的有机质含量最高，这可能是海南土壤CEC较其他产区高的主要原因。而土壤pH则通过决定土壤胶体表面负电荷的存量，进而影响CEC的高低。一般情况下，随着pH的升高，CEC也会增加。云南产区pH最高，这可能是该产区虽有机质含量极缺乏，而CEC并非5个产区最低的主要原因。

不同产区荔枝园土壤有机质含量见图2C。其中，云南产区荔枝园土壤有机质含量最低，平均值仅为5.7 g/kg，而海南产区有机质含量最高，达到15.0 g/kg。广东、广西和福建三省产区土壤有机质含量较为接近，处于11.5～14.0 g/kg范围之间。

2.2.2 土壤大、中、微量元素养分含量华南不同产区荔枝园土壤大、中量元素养分含量情况如图3。海南产区碱解氮、有效磷平均含量最高，分别为98.6 mg/kg和44.9 mg/kg，分别处于中上和极丰富水平，而其余产区碱解氮为中低水平，有效磷则均在中等水平以上。云南产区速效钾、交换性钙、交换性镁含量均明显高于其余产区，其中速效钾达120.7 mg/kg，为中上水平;交换性钙、镁含量分别为1461.6和194.8 mg/kg，均处于丰富水平;有效硫含量则为各产区最低，平均值仅11.7 mg/kg，为缺乏水平。除云南外，其余省区速效钾均处于中低水平，交换性钙、镁处于缺乏或极缺乏水平，有效硫则均达到丰富水平。综上，交换性钙、镁是除云南以外的荔枝产区最缺乏的土壤养分。

华南荔枝园土壤微量元素含量情况见图4。其中海南和云南土壤有效铜含量较高，分别为2.7 mg/kg和3.0 mg/kg，均达丰富水平，而广东、广西和福建均为中等水平。海南产区有效锌含量最高，为13.3 mg/kg，其次为云南产区，均为极丰富水平，其余产区也均达中等水平以上。广东产区有效硼含量最高，但也仅为0.39 mg/kg，属于缺乏水平。广西产区有效硼含量最低，仅为0.14 mg/kg，为极缺乏水平，其余产区均处于缺乏水平。福建产区有效钼含量最高，达丰富水平，而云南产区则最低，仅为0.07 mg/kg，为极缺乏水平，其余产区均处于缺乏水平。由此可见，硼是华南荔枝园土壤最普遍缺乏的养分元素，钼是除福建产区外普遍缺乏的元素。

2.3 土壤性质之间的关系

华南荔枝园土壤pH、有机质和各养分之间的相关关系如表3。荔枝园pH和交换性钙（r= 0.695**）、交换性镁（r=0.436**）、速效钾（r=0.232**）、有效铜（r=0.293**）及有效锌（r=0.265**）均存在显著正相关关系（P<0.01）。这表明土壤pH是影响养分有效性的重要因素。有研究指出，土壤pH下降会引起土壤胶体表面电荷性质发生变化，导致钙、镁等阳性离子的吸附能力降低，进而加速阳离子的扩散和流失[12-13]，降低它们在土壤中的含量。这大概是本研究中土壤pH和交换性钙、镁及其他金属元素有效含量为正相关的重要因素。

此外，土壤其他性质之间往往也存在不同程度的相关关系。如土壤交换性钙与交换性镁（r=0.684**）、有效铜与有效锌（r=0.530**）、速效钾与交换性钙（r=0.426**）、碱解氮与速效钾（r=0.312**）之间均存在显著正相关关系。

3 讨论

3.1 荔枝园土壤改良的必要性

土壤酸碱度是衡量土壤性质的重要指标，对土壤物理性质、微生物活动、植物生长发育和土壤养分有效性等都有很大影响[14-15]。在本调查中，除云南外，华南荔枝主产区土壤总体酸性强。导致土壤酸性強的因素有很多，包括大气沉降、淋溶作用及植物吸收导致的土壤碱性阳离子含量降低等，而人为因素如铵基肥料的施用也是导致土壤酸化的重要因素[15-18]。

土壤酸化是农业用地最严重的问题之一，不仅会限制作物产量，还会使植物群落和土壤微生物群落结构发生变化[19-20]。长期酸化还会导致土壤阳离子交换能力出现难以逆转的降低，引起土壤钙、镁、钾等养分的流失，并伴有铝、铁和锰潜在毒性的活化[14-16]。若按荔枝生长最适宜的土壤pH（5.0）来衡量，则有46.1%的荔枝园需要适当调高pH。施用石灰性物质是改良土壤酸性的有效方法[21-22]。其中，石灰和白云石粉是适用于酸性荔枝园土壤pH改良的物质[23]。另外，也可以根据当地资源优势采取经济有效的方法。如广东荔枝主产区的茂名、阳江、潮汕和湛江地区、福建以及海南等沿海地区，海产贝类资源丰富海产贝壳主要成分是碳酸钙和少量碳酸镁[24]。经检测，粉状贝壳粉的pH可高达12.3（未发表数据）。利用合适细度的贝壳粉作为土壤pH改良剂具有生态环保、成本低廉、原材料易得的优点。此外，减少荔枝园铵基肥料的施用，用钙镁磷肥代替过磷酸钙等也可以减缓土壤酸化[23， 25]。

其次，荔枝园土壤多种养分的有效性受土壤pH影响（表3）。提高荔枝园土壤pH，也将提高土壤钙、镁、铜、锌、钾等养分的有效性，从而提高土壤肥力，一举多得。因此，在荔枝生产中，可以定期监测土壤酸碱度，并将其作为改良土壤、合理施肥的重要依据。此外，土壤养分之间关系密切，施肥时需综合考虑多种养分的配合施用，以提高肥料的利用率。

此外，华南荔枝园有机质含量整体处于中低水平。将有机肥（鸡粪、猪粪、牛粪和花生麸等）与化肥配合施用于荔枝，比单施化肥不但提高荔枝产量，而且明显改善果色，减少叶片病害的发生[26]。因此，建议荔枝园施肥采用有机-无机肥配合的方式施用。另外，增加果园土壤覆盖，以草养地等也是提高有机质含量的有效举措[27]。

3.2 不同荔枝产区施肥建议

不同荔枝产区土壤性质及养分肥力状况不同，土壤施肥措施也应有所变化。除云南产区外，其他产区荔枝园土壤普遍酸性强。在土壤酸性强的产区，可在施用过磷酸钙的同时补充施用硅钙钾镁肥等碱性肥料，也可以用碱性的钙镁磷肥直接代替过磷酸钙，不但提高土壤pH，而且同时补充磷、钙、镁、硅等养分，施肥性价比高。在沿海荔枝产区，施用贝壳粉也是一种兼具改土和补充钙养分的有效办法。

华南荔枝园土壤碱解氮、速效钾含量整体处于中等偏低水平，有效磷含量比较丰富。田间试验表明，在土壤缺氮低钾的华南荔枝园，施用适宜比例（1∶1.0～1.2）的钾氮肥，不但提高荔枝产量和种植效益，而且提高果实的品质和耐贮性[28-29]。每个产区钾氮肥施用的适宜比例，可根据当地土壤氮钾养分有效性进行适当调整。另外，荔枝碎枝覆盖能减轻雨水冲刷，减少土壤矿质养分的流失。如果将碎枝还田覆土一段时间后再翻耕入土，则更有利于碎枝的腐解及养分的释放，可代替部分化学肥料，适当减少钾、磷肥的用量[30-31]。对于土壤钙镁素养分，可施用硝酸钙、硝酸铵钙、农用硫酸镁、硫酸钾镁或氯化钾镁等肥料来补充。

对于微量元素，硼是各产区普遍缺乏的元素，而钼是除福建产区外普遍缺乏的元素。硼和钼均是促进果树成花、坐果的重要元素，可通过叶面喷施硼酸或硼砂来补硼[32]。缺钼产区可通过叶面喷施钼酸铵或钼酸钠以快速补钼[33-34]。

4 结论

华南荔枝园土壤酸性强，90%以上荔枝园土壤为酸性和强酸性土壤。土壤有机质、CEC、碱解氮、速效钾及有效钼含量处于中低水平，交换性钙、镁及有效硼属于低水平，而有效磷、有效锌含量为中等水平，有效硫和有效铜含量则较丰富。整体而言，荔枝园土壤肥力整体偏低且各产区差异较大。交换性钙、镁是除云南以外各荔枝产区土壤最缺乏的元素，而硼是各产区最普遍缺乏的元素。土壤pH和交换性钙、交换性镁等养分之间具有极显著正相关关系。建议根据不同产区土壤性质，因地制宜选用经济有效的土壤改良方法，并选用合适种类的肥料合理搭配施用。

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