南疆4 个地区枣园土壤养分状况分析及肥力评价

王利娜，赵 文，孙 佳，黄 瑶，王姝婧，刘丰鸣，万 胜，杨智鹏，张虎国，李建贵

（1. 新疆大学 生态与环境学院，新疆 乌鲁木齐 830017；2. 新疆农业大学 a. 资源与环境学院；b. 林学与风景园林学院，新疆 乌鲁木齐 830052；3. 新疆红枣工程技术研究中心，新疆 乌鲁木齐 830013）

土壤是一个国家的重要自然资源，是农业发展的物质基础[1]。土壤由岩石风化而来，其中包含着植物生长所需的物质成分，植物主要从土壤中汲取生命活动所必需的营养成分。新疆枣树主要分布在南疆地区环塔里木盆地的巴音郭楞蒙古自治州（以下简称为“巴州”）、和田地区、喀什地区、阿克苏地区和吐哈盆地。环塔里木盆地的地理条件优越，光热资源丰富，凭借其得天独厚的自然条件，该盆地已成为全国主要的优质红枣生产基地。目前，新疆主栽红枣品种有骏枣和灰枣，因此，了解南疆地区骏枣和灰枣种植区的土壤养分状况，对于促进新疆红枣产业的发展具有十分重要的现实意义。

南疆地区的土壤类型以盐碱地和沙荒地为主，土壤结构较差，而枣树生长所需养分主要来源于土壤。许智萍等[2]的研究结果表明，土壤有机质是土壤中各种营养元素尤其是氮、磷元素的重要来源物；土壤pH 值会直接影响土壤微生物群落的分布和多样性、土壤有机质的分解和转化、各种矿质营养元素的含量和有效性等，而且会间接影响到果树的生长发育和果实的品质与产量[3-4]。有关研究结果表明，氮、磷元素直接影响着作物的产量和品质，钾元素可以促进蛋白质的合成[5]，钙元素对胞间层的形成和稳定都有重要意义，镁元素作为叶绿素的组分与多种酶的活化剂，参与作物的光合作用和代谢，硫元素参与蛋白质与特殊化合物的合成，硼元素能促进植物生殖器官的发育和受精，缺铁会引发失绿症，影响光合作用[6]。有关研究结果还表明，土壤养分会影响果实品质：万胜等[7]运用偏最小二乘回归分析法与线性规划方法，分析并确定了枣园枣果品质最佳时土壤养分的优化方案；刘伟锋等[8]采用典型相关分析方法，分析了土壤养分与枣果实品质间的密切关系，结果表明，土壤养分与枣果实品质间存在着不同程度的相关性。也有部分学者对土壤肥力进行了分析与评价：马光跃等[9]采用主成分分析法对山西临猗县枣园土壤的肥力状况进行了分析与评价；朱宁华等[10]采用主成分分析法对不同代次红心杉幼林林地土壤的肥力状况进行了综合评估；陶睿等[11]采用统计学、GIS 和模糊数学相结合的分析方法对重庆丰都县紫色土的肥力状况进行了评价；许业洲等[12]采用 Nemerow 法和隶属度函数法相结合的分析方法对湖北杉木人工林林地土壤的肥力状况进行了评价。目前，已有的关于南疆地区枣园土壤的研究内容大多为有关枣园土壤基本养分状况的分析，而鲜见有关土壤中量、微量元素的测定和土壤综合肥力的评价的研究报道。为了解南疆地区红枣产区的土壤肥力状况，从而给该地区枣园的土壤养分管理和合理施肥提供科学依据，以实现肥料的高效利用，促进红枣产业的健康持续发展，本研究对南疆环塔里木盆地的巴州、和田地区、喀什地区、阿克苏地区的枣园耕作层土壤样品的pH 值、电导率和碱解氮、有机质、有效磷、速效钾、有效硫、有效硼、有效铁、交换性钙、交换性镁的含量进行测定与分析，并采用土壤综合肥力指数（integrated fertility index，IF）对这4 个地区枣园土壤的肥力水平进行评价，现将研究结果分析报道如下。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

所研究的4个地区的海拔高度为800～1 375 m，地势西高东低，略向北倾，均属温带大陆性气候。其中，阿克苏地区的地理经纬度为东经78°03′～84°07′，北纬39°30′～42°41′；巴州的地理位置为 东 经82°38′～93°45′，北 纬35°38′～43°36′；这2 个地区均属中温带和暖温带大陆性气候。和田地区的中心位置为东经79°55′，北纬37°07′，该地区属于暖温带极端干旱的荒漠气候。喀什地 区 的 地 理 位 置 为 东 经73°20′～79°57′，北 纬35°20′～40°18′，该地区属于暖温带大陆性干旱气候带。研究区的土壤类型主要为灌淤土、草甸土、风沙土、盐土、棕漠土。

1.2 样品的采集

2020 年10 月22 日—11 月19 日，选取环塔里木盆地周边的21 个灰枣园和16 个骏枣园，根据张梅等[13]对新疆红枣适生区的预测结果确定采样县市，具体采样地包括阿克苏地区的阿瓦提县、库车县、沙雅县，喀什地区的岳普湖县，和田地区的民丰县、策勒县、墨玉县、皮山县，巴州的若羌县、且末县、库尔勒市。具体的采样方法是，在枣园中按照五点法取样，去除土壤表层的杂草，采集土层深度为5 ～30 cm 的土壤样品，将在同一个枣园5 个采样点采集的土壤样品混匀，装在同一个自封袋内并编号，带回实验室风干、过筛后备用。

1.3 测定指标与测定方法

所采土壤样品中各个养分指标的测定标准与测定方法见表1。

表1 土壤样品中各个养分指标的测定标准与测定方法Table 1 Determination standards and methods of various nutrient indexes in soil samples

1.4 数据分析及评价方法

采用Microsoft Office Professional Plus 2019 软件进行数据处理；利用 SPSS Statistics 26.0（IBM，USA）软件进行统计分析。以全国第二次土壤普查技术规程规定的养分分级标准（表2）为依据，划分土壤养分指标的肥力等级，利用土壤综合肥力指数对各地区的土壤肥力状况进行评价。

1.5 土壤肥力的综合评价

1.5.1 土壤养分指标权重的计算

采用相关系数法确定土壤各个养分指标的权重。选取影响枣树生长的10 个土壤养分指标进行土壤肥力评价，各个养分指标权重的计算公式分别为式（1）～（2）。

1.5.2 土壤各个养分指标隶属度的确定

确定各个养分指标的隶属度函数模型，计算其隶属度。常见的隶属度函数模型包括S 型隶属函数式（3）和抛物线型隶属函数式（4）。根据各样地枣园土壤的养分状况，结合相关文献[14-15]中说明的各指标所采用的隶属度函数模型，确定的应用S 型隶属度函数式计算的各个土壤养分指标包括有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、有效硫、交换性钙、交换性镁、有效硼、有效铁；土壤pH 值的隶属度应用抛物线型隶属度函数式[15]来计算。

式（3）～（4）中：x1、x2、x3、x4分 别 代 表 两种隶属度函数在不同转折点的取值。本研究根据全国第二次土壤普查养分分级标准及相关研究结果[16]，结合各样地枣园土壤的养分状况，确定了各个养分指标在隶属度函数曲线各转折点的取值（表3）。

表3 各个养分指标在隶属度函数曲线各转折点的取值Table 3 Value of each nutrient index at each turning point of membership function curve

1.5.3 土壤综合肥力的评价

以模糊数学中的加乘原则为原理，根据计算得出的土壤各个养分指标的权重值及隶属度，计算土壤综合肥力指数（IF）[17]，其计算式为：

式（5）中：Fi为第i个养分指标的隶属度。有关研究结果[11]表明，隶属度和土壤综合肥力指数的取值范围为0 ～1，该指数越接近于1，表明该区域的土壤肥力等级越高，评价结果越优。结合相关研究结果[14-16]与研究区的实际情况确定的土壤综合肥力指数与土壤肥力等级对照标准见表4。

表4 土壤综合肥力指数与土壤肥力等级的对照标准Table 4 Comparison standard of soil integrated fertility index and soil fertility grade

2 结果与分析

2.1 南疆4 个地区枣园土壤的pH 值

南疆4 个地区枣园土壤样品的pH 值为7.79 ～9.06，其变异系数为3.62%，说明4 个地区间土壤pH 值的差异不明显。研究区枣园的土壤类型均为碱性土，阿克苏地区、喀什地区、和田地区、巴州的枣园土壤样品的pH 均值分别为8.437、8.135、8.305、8.401，其中，阿克苏地区枣园土壤样品的pH 均值最高。

2.2 南疆4 个地区枣园土壤的电导率

南疆4个地区枣园土壤样品的电导率为110.53～3 387 μS·cm-1，其变异系数为109.6%，说明其变异性最强，4 个地区间枣园土壤电导率的差异明显。阿克苏地区、喀什地区、和田地区、巴州的枣园土壤样品的电导率均值分别为389.0、2 458.3、860.2、557.7 μS·cm-1，其 中，喀 什 地 区 的 枣 园土壤电导率均值最高，而土壤电导率的最大值（3 387 μS·cm-1）出现于和田地区的枣园土壤样品中，表明部分采样点的土壤离子含量极高。

2.3 南疆4 个地区枣园土壤养分的基本状况

变异系数是衡量离散程度的标准，当变异系数＜10%、10%～100% 和＞100%时，其变异程度分别属于弱、中等和强等级[18]。南疆4 个地区枣园土壤养分状况的调查结果见表5。由表5 可知，南疆4 个地区枣园土壤有效磷、有效硫、交换性钙和交换性镁的变异程度均属强等，而其余养分指标的变异程度均属中等，其中，有效硫的变异系数最大，其含量差别较大。在所调查的4 个地区中，阿克苏地区的枣园土壤有机质含量最高，阿克苏地区与巴州枣园土壤的有机质含量值均高于4 个地区的有机质含量均值。阿克苏地区的枣园土壤有机质含量高的原因可能是，部分枣园的管理较差，枣园中的杂草及落叶较多。在所调查的4个地区中，喀什地区的枣园土壤样品中速效钾、有效硼、有效硫、交换性钙、交换性镁的含量均最高，其含量均高出4 个地区的含量均值；巴州的枣园土壤样品中有效磷的含量最高；和田地区的枣园土壤样品中碱解氮、有效铁的含量均处于4 个地区的最高含量水平。喀什地区的枣园土壤样品中有机质、碱解氮、有效磷的含量均最低；巴州的枣园土壤样品中有效铁、速效钾的含量均最低；阿克苏地区的枣园土壤样品中有效硼、有效硫的含量均最低；和田地区的枣园土壤样品中交换性钙、交换性镁的含量均处于最低水平。

表5 南疆4个地区枣园土壤的养分状况Table 5 Nutrient status of jujube garden soil in four regions of Southern Xinjiang

按照土壤养分分级标准，对土壤各个养分指标的不同含量等级在所有采样点的分布频率进行了统计，结果见表6。从表6 中可以看出，南疆4 个地区枣园土壤中有机质、碱解氮的含量均相对偏低，在所有的采样点中，土壤中有机质、碱解氮的含量等级均为4 级的采样点的占比最高；而土壤中有效磷、速效钾的含量都很高，但是，不同采样点之间土壤有效磷的含量差异较大，土壤中有效磷、速效钾的含量等级均为1 级的采样点个数占所调查的采样点总数的比例最高；土壤中有效铁的含量相对较高，其含量等级为2 级的采样点个数占所调查的采样点总数的比例最高；各个采样点之间土壤有效硼的含量差异不大，其各个含量等级在各个采样点的分布均较均匀，其中，土壤有效硼的含量等级为3 级的采样点个数占所调查的采样点总数的比例最高；土壤有效硫的含量等级为1 级的采样点个数占所调查的采样点总数的比例最高；所有采样点的土壤交换性钙含量均相对较低，土壤交换性钙的含量等级为5 级的采样点个数占所调查的采样点总数的比例高达86.49%；土壤交换性镁为中等含量水平的采样点个数占所调查的采样点总数的比例较高，其各个含量等级在各个采样点的分布均匀，其中，其含量等级分别为3 级和5 级的采样点个数占所调查的采样点总数的比例均较高。这一结果说明，新疆4 个地区枣园土壤中磷、钾、硫的含量均相对较高，应减少这几种肥料的施用量。

表6 各个养分指标的不同含量等级在所有采样点的分布频率Table 6 Distribution frequency of different content grades of each nutrient index at all sampling points

2.4 南疆4 个地区枣园土壤各个养分指标之间的相关性分析

土壤各个养分指标相互之间存在协同或拮抗作用，某个养分指标值的高低对其他养分指标值的高低也会造成一定程度的影响。南疆4 个地区枣园土壤各个养分指标之间的相关性分析结果见表7。由表7 可知，土壤pH 值与电导率呈显著负相关，与速效钾呈极显著负相关，而与有机质呈极显著正相关，这可能因为，土壤pH 值会影响离子含量，继而影响电导率，且pH 值还会影响到微生物的活性，进而影响到有机质的降解；土壤pH值与有效铁呈显著负相关；土壤电导率与有效硫、交换性钙均呈极显著正相关，与交换性镁呈显著正相关，这可能因为，电导率是表示土壤浸出液中盐离子含量的重要指标；土壤有机质与速效钾呈极显著负相关；土壤有效磷与有效铁呈极显著正相关，而与有效硼呈显著正相关，这可能因为，在固磷作用发生时，磷与铁会发生沉淀反应及吸附反应；土壤速效钾与交换性镁呈显著负相关；土壤有效硫与交换性钙、交换性镁均呈极显著正相关，这可能是由阴阳离子间的相互作用造成的；土壤交换性钙与交换性镁呈极显著正相关，这可能因为钙和镁之间还会产生双向互助吸收的作用。

表7 南疆4个地区枣园土壤各个养分指标之间的相关系数†Table 7 Correlation coefficients among soil nutrient indexes of jujube orchards in four regions of Southern Xinjiang

2.5 南疆4 个地区枣园土壤肥力的综合评价

应用相关系数法，利用各个养分指标之间的相关系数，分别按照公式（1）和（2）计算得到土壤各个养分指标的权重；结合所确定的隶属度函数转折点的取值，然后分别按照公式（3）和（4）计算得到各个养分指标的隶属度；最后结合前面计算得出的土壤各个养分指标的权重和隶属度，应用公式（5）计算得出土壤综合肥力指数，再根据土壤综合肥力指数对南疆4 个地区枣园土壤的肥力等级进行综合评价，结果见表8。由表8可知，南疆4 个地区土壤肥力水平存在明显差异，4 个地区枣园土壤综合肥力指数的大小顺序为喀什地区＞巴州＞和田地区＞阿克苏地区。在研究的4 个地区中，仅有喀什地区枣园土壤的肥力等级为2 级，表明该地区枣园土壤质量良好，而其他地区枣园土壤的肥力等级均为3 级，表明其他地区枣园土壤质量均一般。

表8 南疆4个地区枣园土壤综合肥力等级的评价结果Table 8 Evaluation results of soil comprehensive fertility grade of jujube orchards in four regions of Southern Xinjiang

3 讨 论

土壤综合肥力评价法是一种常用的定量化的土壤肥力评价方法，采用这种方法进行评价，可以将评价结果量化为 0 ～1 的数值，数值越靠近1，表明土壤肥力水平越高[15]。调查的南疆4 个地区枣园土壤的综合肥力指数为0.60 ～0.74，其均值为0.676，说明其土壤肥力均处于一般水平。本研究采用相关指数法对南疆红枣种植区的土壤肥力状况进行综合评价，研究结果可为当地红枣的合理种植与土壤的可持续利用提供数据支撑。

分析土壤样品中11 个土壤养分指标的检测结果后发现，南疆4 个地区枣园土壤的pH 值为7.794 ～9.055，而枣树生长适宜的土壤pH 值为5.5 ～8.5[19]，说明南疆部分枣园的盐碱化程度较高，其中，检测到的土壤pH 最大值出现于阿克苏地区阿瓦提县采样点的土壤样品中，而宋锋惠等[20]测定的阿克苏地区的土壤pH 值均在8.5 以下，这可能因为他们没有在阿瓦提县采集土壤样品，在不同的管理水平下，土壤的pH 值也会有所不同。对于土壤碱性较强的枣园，应采取添加土壤改良剂、合理施肥等措施进行盐碱化土壤的改良。本研究测定的阿克苏地区土壤中有机质、有效磷、速效钾的含量值均略高于田立文等[21]测定的含量值，而所测土壤碱解氮的含量值与田立文等[21]测定的结果相近，这可能是由于林地与耕地的施肥方式与肥料配比的不同而造成的。本研究所测南疆4 个地区枣园土壤速效钾含量的大小顺序为喀什地区＞和田地区＞阿克苏地区，而张丹等[22]测定的土壤速效钾含量的大小顺序为和田地区＞阿克苏地区＞喀什地区，这可能因为测定时间不同，或者因受人为施肥或其他人类活动的影响而致，因而测得的土壤速效钾的含量有所不同，且本研究检测的土壤样品取自喀什地区的红枣有机种植区，所以其土壤速效钾含量较高。相关性分析结果表明，土壤pH 值与有效铁呈负相关，这一分析结果与孙燕鑫等[23]、迪里木拉提·玉苏甫等[24]的研究结果均一致；土壤pH 值与电导率、速效钾之间均呈负相关，而与有机质呈正相关，造成这一结果的原因可能是，土壤pH 值会影响离子含量，继而影响电导率，土壤中有机质的降解主要是由微生物进行的，pH 值会影响微生物的活性，进而影响有机质的降解。

梁丰志[25]对灰枣品质指标的测定结果表明，塔里木盆地灰枣品质排名为：东部＞南部＞西部＞北部。土壤肥力综合评价结果表明，南疆4 个地区枣园土壤综合肥力指数的大小顺序为喀什地区＞巴州＞和田地区＞阿克苏地区，这一评价结果与梁丰志[25]的研究结果相似，其原因可能是，喀什地区的采样点位于有机红枣种植区内，该地区的土壤肥力等级高于其他地区的，故该地区的红枣品质也会相应提高。刘伟峰等[8]的研究结果也表明，土壤养分与枣果实品质间的关系密切，而且并不是土壤养分越多就越好，而土壤养分含量是有一定的阈值的。

本研究仅针对南疆地区红枣主产区部分枣园的土壤基本理化性质与土壤元素有效态的含量进行了测定分析与初步评价，后期可以进一步加大采样点的密度，并对土壤全量养分指标进行分析，并结合枣果品质指标进行相关研究，从而为促进南疆地区红枣产业的健康持续发展提供更加科学的理论依据。

4 结 论

研究结果表明，南疆地区红枣种植区部分土壤的盐碱化现象较为严重，在所研究的4个地区中，仅有喀什地区的土壤肥力良好，其他地区的土壤肥力均处于一般水平，故在枣树的种植与管理过程中，需要施用配比合理的肥料，而配比不当的施肥会导致枣果品质的下降。和田地区的大部分土壤属于沙质土，保肥能力较差，有机质含量较低，该地区枣园的施肥可以适当增加有机肥的用量；但是，该地区的枣园土壤中碱解氮、有效磷、速效钾的含量均处于1 级水平，故应相应减少这几种化肥的施用量，避免造成资源的浪费与土壤的污染。阿克苏地区的枣园土壤中有效硼的含量较低，故应适当喷施硼肥。巴州的枣园施肥可以适当补充钾肥。南疆各地都应注重盐碱化的改良，均可适当增加氮肥的施用量，南疆各地的土壤中有效硫的含量均较高，故应减少该类肥料的施用量；而其他养分指标的含量都处于一般水平，故应注意科学施肥，以提高红枣果实品质，促进红枣产业的可持续发展。