重庆核桃主要产区土壤养分状况及肥力评价1)
2023-01-10黄小辉王玉书魏立本冯大兰李秀珍夏鹰
黄小辉 王玉书 魏立本 冯大兰 李秀珍 夏鹰
(重庆市林业科学研究院，重庆，400036)(重庆市武隆区林业局)
核桃(JuglansregiaL.)与扁桃、腰果、榛子在国际市场上并列为世界四大干果，也是我国四大木本油料作物之一，具有很高的营养和保健价值，受国内外消费者青睐[1]。近年来，我国为大力增加健康优质食用植物油供给，切实维护国家粮油安全，相继出台了一系列指导文件和政策，迅速促进了以核桃为主的木本油料产业的发展，全国核桃栽培面积已达6 667 km2，位居世界之首[2]。仅重庆全市就种植核桃超过400 km2，尤其是城口、巫溪、巫山等山地区域分布广泛。但随着核桃种植规模的扩大，种植户的管理水平逐渐降低，尤其科学施肥意识淡薄，导致土壤结构性变差、养分贫瘠且不平衡，常因缺乏某种营养元素而造成生长发育不良、产量和品质下降，难以发挥品种特性、获得预期经济效益，严重制约了核桃产业的发展[3-4]。
土壤养分的缺失和不平衡，易导致树势减弱，影响产量和品质。而盲目和过量施肥不仅造成肥料大量流失，增加经营成本，还对生态环境造成不利影响。只有掌握果园土壤养分状况和肥力大小，才能科学有效的指导果园施肥，维持土地生产力，促进果园可持续经营[5-6]。国内外有关果园土壤养分调查和评价已有较多研究，但由于气候、土壤条件和栽培管理的不同，各地果园土壤养分状况差异较大。如巴西西北部柑桔园土壤主要缺乏Ca、Mg、Zn[7]；印度柑橘园土壤的主要养分限制因子为N、K[8]；我国广东的柑桔园土壤有机质、碱解氮和有效钙质量分数均较低[9]；山东苹果园土壤有机质质量分数较低，氮磷钾质量分数在各个土层间差异显著[10]。而有关重庆核桃产区的土壤养分和肥力调查较少。因此，本研究通过采集核桃主要产区土壤，分析土壤养分质量分数及综合肥力情况，旨在为指导重庆核桃园合理施肥、提高果实产量和品质提供参考，促进核桃产业的健康可持续发展。
1 材料与方法
1.1 土壤样品采集
选择重庆市核桃主要产区作为采样区域，在城口、巫溪、巫山、长寿、垫江、北碚6大产区的主要核桃园，共设置14个采样区域，各采样区域基本情况见表1。采样时间为2018年11月上旬。采样点均选择在核桃树滴水线附近(避开施肥点)，去掉表层的枯枝落叶，采集0～40 cm土壤混合样，每个调查点采集5个样品(共70个样品)，每个样品均按照“S”形多点取样法，混匀后用四分法保留1 kg，带回室内进行风干、碾磨、过筛处理后保存待测。
表1 采样地点基本情况
1.2 测定项目及方法
土样测定指标包括pH值和有机质(SOM)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、碱解氮(AN)、有效磷(AP)、速效钾(AK)、有效钙(Ca)、有效镁(Mg)、有效硼(B)、有效锌(Zn)、有效铁(Fe)、有效锰(Mn)、有效铜(Cu)、有效钼(Mo)质量分数。土壤pH值测定采用pH计法；有机质测定采用重铬酸钾外加热法；全氮测定采用半微量凯氏定氮法；全磷测定采用NaOH熔融钼锑抗比色法；全钾测定采用NaOH熔融原子吸收分光光度计法；碱解氮测定采用NaOH碱解扩散法；有效磷测定采用碳酸氢钠浸提钼蓝比色法；速效钾测定采用乙酸铵浸提原子吸收分光光度计法；有效钙和有效镁采用NH4OAc交换法；有效铁、铜、锰、锌、钼采用HCl浸提-原子吸收分光光度法；有效硼采用沸水浸提-姜黄素比色法[11]。
1.3 土壤肥力评价方法
采用改进后的内梅罗综合指数法进行综合评价[12-13]，选取了pH值、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾8个指标作为参比项综合反映土壤的肥力状况。首先，对上述参数进行标准化处理，以消除各参数间量纲的差别。计算公式如下：
式中：pi为分肥力系数；ci为该属性测定值。
依据《全国第二次土壤普查养分分级标准》整理得到全国土壤养分分级标准(表2)，参照此分级标准设置各属性分级标准值(xa，xc，xp)[14](表3)。此外，土壤pH分标准值的确定参考前人的研究[15]，当6.4
表2 全国土壤养分分级标准
表3 土壤各属性的分级标准
采用改进后的内梅罗公式加以计算：
表4 土壤综合肥力等级
1.4 数据处理
采用Excel 2010进行数据统计，SPSS19.0软件进行方差分析。
2 结果与分析
2.1 重庆核桃产区总体土壤养分统计学特征
综合城口、巫溪、巫山、长寿、垫江、北碚6个核桃产区各营养元素质量分数情况，得出重庆核桃产区总体土壤养分特征，如表5所示。总体上，重庆各核桃产区土壤肥力状况不平衡，差异较明显。变异系数是衡量一组数据中各个检验值相对离散程度的一种特征数。一般情况下，当变异系数小于10%时，表明变量具有较弱的空间变异性；当变异系数介于10%～100%时，表明变量具有中等的空间变异性；当变异系数大于100%时，表明变量具有较强烈的空间变异性。重庆核桃产区总体土壤养分变异系数在14.9%～96.8%之间(见表5)，属中等变异强度。其中又以速效钾、有效钙、有效镁、有效锰和有效铜质量分数变异强度较大，其最大值与最小值之间相差几倍到十几倍，说明这几项指标在重庆各核桃产区具有较大的差异性。
表5 重庆核桃产区土壤各指标基本概况统计量
数值w(Ca)/g·kg-1w(Mg)/g·kg-1w(Fe)/mg·kg-1w(Mn)/mg·kg-1w(Cu)/mg·kg-1w(Zn)/mg·kg-1w(B)/mg·kg-1w(Mo)/mg·kg-1最大值9.670.6911.2029.033.821.540.570.22最小值0.550.021.941.310.510.420.210.13平均值4.340.205.7610.541.470.880.400.17标准差2.980.192.8510.200.980.350.120.03变异系数/%68.895.149.496.866.339.629.917.8
2.2 重庆各核桃产区土壤pH及有机质质量分数的差异
核桃对土壤酸碱度的适应范围较广，在pH值5.5～8.5范围内均能适应，其中以6.5～7.5最适。本研究采集了城口、巫溪、巫山、长寿、垫江、北碚6个核桃产区14个采样点，土壤pH值范围为5.57～8.46，其中CK1、WS1、WX1和WX4相对较低，呈微酸性，DJ的pH值为7.28，其余采样点pH值均大于7.5，呈弱碱性。总体上重庆各核桃产区土壤pH值较适宜核桃栽植，但WX1(pH值5.57)和BB(pH值8.46)两地对核桃生长可能存在一定的影响。参照全国土壤养分分级标准(表2)，重庆各核桃产区土壤有机质质量分数均较低，在4级(中下)以下水平，其中CK1、CK4、WS1、WS3四地为5级(低)水平，WS2、WX4和DJ三地为6级(很低)水平，其余均为4级(中下)水平，因此在核桃栽培方面应加强有机肥的施用，以提高土壤有机质，促进土壤改善和核桃生长。
2.3 重庆各核桃产区土壤大量元素质量分数的差异
由表7所示，重庆各核桃产区之间土壤全氮、全磷、全钾和碱解氮、有效磷、速效钾质量分数具有明显的差异性，但碱解氮、有效磷、速效钾与全氮、全磷、全钾质量分数之间并没有明显的相关性。参照全国土壤养分分级标准(表2)，城口核桃产区的土壤全氮和有效磷质量分数总体处于中等水平，全磷、全钾质量分数普遍较高，但碱解氮和速效钾质量分数普遍偏低，处于6级(低)～4级(中下)水平；巫山核桃产区的土壤全氮和全磷质量分数总体均处于中等水平，全钾和有效磷质量分数普遍较高，但除WS3以外，碱解氮和速效钾总体均处于较低水平；巫溪核桃产区除WX4全氮处于低水平，其余采样区域全氮、有效磷和全钾质量分数均处于中上及以上水平，WX1和WX3速效钾质量分数处于中等水平，其余两地均处于低水平，而碱解氮四地均处于低水平，另外，巫溪四地土壤全磷质量分数相差较大，从4级(中下)～1级(很高)均有分布；垫江核桃产区土壤全磷和速效钾质量分数均处于4级(中下)水平，而全氮和碱解氮质量分数较低，仅在5级(低)水平，有效磷和全钾质量分数处于3级(中上)水平；北碚核桃产区土壤全氮质量分数处于3级(中上)水平，但碱解氮质量分数较低，土壤全磷和有效磷质量分数均处于2级(高)水平，全钾质量分数处于1级(很高)水平，但速效钾质量分数仅为4级(中下)水平；长寿核桃产区土壤全氮、全磷和速效钾质量分数处于中上水平，但碱解氮质量分数为中下水平，有效磷和全钾质量分数较高，分别为2级(高)和1级(很高)水平。
表6 重庆各核桃产区土壤pH及有机质质量分数
表7 重庆各核桃产区土壤大量元素质量分数
2.4 重庆各核桃产区土壤中微量元素质量分数的差异
由表8所示，重庆各核桃产区土壤中微量元素质量分数具有明显的差异性。参照第二次全国土壤普查中的微量元素质量分数分级标准[14](表9)，城口核桃产区土壤的有效钙和镁质量分数总体较高，仅CK1的有效钙和有效镁分别处于3级(中)和5级(很低)水平。除CK1的有效铁和CK4的有效钼质量分数处于4级(低)水平，城口其他区域的有效铁、铜、钼质量分数均在3级(中)水平以上，但CK1的有效锰和CK3的有效硼质量分数分别达到了2级(高)和3级(中)水平，其他区域的有效锰、锌、硼质量分数均在4级(低)水平以下；巫山核桃产区土壤的有效钙、镁质量分数总体在2级(高)水平以上，除WS2有效镁质量分数较低，在5级(很低)水平。有效铁和有效锌均处于3级(中)及以下水平，有效锰除WS1处于2级(高)水平，其他区域均为5级(很低)水平，有效硼的质量分数总体均较低，但有效钼在各区域土壤含量相差较大，从4级(低)～2级(高)水平均有分布；巫溪核桃产区土壤有效钙质量分数较高，在2级(高)水平以上，但有效镁质量分数处于中等偏下水平，有效铁、锌、硼质量分数均在3级(中)以下水平，有效铜、钼质量分数在3级(中)～2级(高)水平之间；垫江核桃产区土壤有效钙、镁、铜含量丰富，质量分数均达到了1级(很高)水平，有效铁、锰、锌质量分数处于中等水平，而有效硼、钼质量分数更低，在4级(低)以下水平；北碚核桃产区土壤有效钙、镁、铜质量分数总体较高，有效铁、锌、硼、钼质量分数均处于中等水平，仅有效锰质量分数很低；长寿核桃产区土壤有效钙、镁质量分数总体较高，有效锌质量分数处于中等水平，有效铁、硼、钼质量分数相对较低，而有效锰、铜质量分数处于5级(很低)水平。
表9 土壤中微量元素质量分数分级标准
2.5 重庆各核桃产区土壤肥力综合评价
土壤肥力水平是土壤众多指标综合作用的结果，在气候环境与栽培技术水平相对接近的地理区域内，土壤的肥力水平是影响土壤质量与作物长势的重要因素。因此，选取土壤pH值、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾8个指标对重庆各核桃产区土壤肥力进行定量化的综合评价，结果如表10所示。重庆各核桃产区土壤综合肥力系数变幅在0.87～1.47，而城口、巫溪、巫山、长寿、垫江、北碚6个核桃产区14个采样点中，除了巫溪的WX4综合肥力为IV级，属瘦瘠肥力，其余地点综合肥力均为III级，属一般肥力水平。
3 讨论与结论
土壤肥力状况是确定果园产量及高效平衡施肥的重要依据[16-17]。通过对核桃主要产区土壤基本养分的分析研究，发现各产区各土壤营养指标情况差异明显，变异系数在14.9%～96.8%之间，达到了中等变异强度，其中又以速效钾、有效钙、有效镁、有效锰和有效铜质量分数差异最大，其最大值与最小值之间相差数倍，这与各产区地理环境和经营方式不同有关。对于这几项指标，在平衡施肥配施肥料时应注意当地土壤的营养水平，做到因地制宜。具体来看，大部分产区土壤pH值基本在核桃生长的适宜范围内，呈中性到弱碱性，仅WX1(pH值5.57)和BB(pH值8.46)两地酸碱性存在轻微的失衡。而土壤过酸或过碱均会影响土壤各养分的有效性、酶活性与微生物活力，从而影响树体生长和产量[18-19]，因此在两地的核桃栽植上，急需进行土壤改善。土壤有机质是反映土壤肥力的重要指标，重庆核桃产区有机质质量分数范围为5.11～16.22 g/kg，总体上处于较低水平，这是重庆大部分果园的有机质含量特征，并且随着化肥施用年限的增加，土壤有机质含量可能还会逐年下降。全氮、全磷、全钾是指土壤中所含的植物可利用和不可利用的各种形态的氮、磷、钾总量，碱解氮、有效磷、速效钾是土壤中可以被植被直接利用的氮、磷、钾。各核桃产区土壤碱解氮、速效钾质量分数总体处于中下及更低水平，但土壤全钾质量分数较高。部分地区有效磷含量较为丰富，其质量分数总体达到中上及更高水平，这是由于近几年林农施用的复合肥中磷含量较高，施入土壤不易移动，且当季利用率低，所以富集于土壤中。总体看来，重庆核桃产区土壤三大重要营养元素以氮和钾较为缺乏，而磷较为丰富。植物对微量元素的需求量较少，但它们对植物生长发育的作用与大量元素是同等重要的，当某种微量元素缺乏时，作物生长发育会受到明显影响，产量降低，品质下降[20-21]。对重庆核桃主要产区土壤有效态微量元素质量分数的测定结果显示，总体上有效钙、镁质量分数较丰富，质量分数达到3级水平以上，而大部分区域有效铁、锰、锌、硼质量分数处于中等偏下水平。可见，对于重庆各核桃产区施肥不仅要着重于氮、磷、钾，还应适当配施铁、锰、锌、硼等微量元素，以更好促进核桃的生长和结实。有效铜、钼质量分数在各产区差异性较大，从低到高水平均有分布，因此在配施肥料时应注意当地的有效铜、钼含量，做到因地制宜。一般来说，在有机质含量丰富的土地中，有效态微量元素含量相对较高。因为较多的微量元素能够溶解在有机物分解产生的有机酸中，同时有机物也有助于减少土壤颗粒对微量元素离子的吸附作用，因此微量元素被固定的机会大大降低[22-23]。此外，土壤中的有机酸流能够带动微量元素在根系部分的运移，从而增加微量元素的有效性，因此适当使用有机肥可以改善土壤有效态微量元素的含量水平[24]。
重庆各核桃产区土壤综合肥力系数变幅在0.87～1.47，而城口、巫溪、巫山、长寿、垫江、北碚6个核桃产区14个采样点中，除了巫溪的WX4综合肥力为IV级，属瘦瘠肥力水平，其余地点综合肥力均为III级，属一般肥力水平，表明在重庆核桃的丰产栽培上还应注重施肥管理，以改善土壤肥力。修正的内梅罗公式突出了最差因子对土壤肥力的影响，反映了生态学中植物生长最小因子定律。而重庆各核桃产区有机质、碱解氮和速效钾的分肥力系数均小于其他指标，这说明有机质、碱解氮和速效钾是限制其土壤肥力的最主要因子。因此，在核桃施肥上也要更加注重这些限制因子的管理和提高。
