浙江省典型地貌区果园土壤有机碳和酸碱度状况及改良对策

王京文，陈志良，谢国雄

（1杭州市农业技术推广中心，杭州 310020；2建德市农业技术推广中心，浙江建德 311600）

0 引言

水果是浙江农业的十大主导产业之一。“十二五”以来，该省水果产业以“特色精品、生态高效”为目标，积极“打造精品果业”，通过发展特色优势水果，推广精品生产技术，水果效益和产业地位稳步提升。近年来，浙江全省果树栽培面积近34万hm2，果品产值约175亿元，种植的水果主要包括柑橘、杨梅、葡萄、桃、梨等[1]。水果生产的效益除受气候、品种、市场等影响外，深受产地土壤性状的影响，产地土壤肥力的高低直接影响果品的产量和质量[2-4]。

众多研究表明[5-8]，土壤的质地、结构、有机碳、酸碱度、大量元素和微量元素均可不同程度影响果树生长及其产量与品质的形成，土壤有机质过低、土壤过酸则不利果树生长；矿质养分的不足会严重影响果树的营养生长和生殖生长；微量元素的欠缺将降低水果的品质。近年来的调查表明[9-13]，受集约化高产、高投入的驱动，中国某些区域果园土壤质量出现了土壤酸化和退化现象，严重影响了果园生产体系的良性持续发展[14]。浙江省的果园多数是近30 a 发展起来的，有的是新开发的土地，也有一些是原有粮地改造而成的。由于不同地区果园土壤性状差异大，管理水平不同，果园生产力有较大的差别。一些果园管理粗放、基础设施落后、土壤肥力低下，果实产量低、果实品质差、病虫危害严重。

近年来，浙江省农业科研与技术服务部门对局部地区果园土壤质量进行了调查[15-20]，发现果园土壤普遍存在有机碳低下、土壤酸化、中量和微量元素缺乏及养分不平衡等问题。有机碳和pH 是农业土壤二个重要的质量指标[21-26]，控制着农地土壤物理、化学和生物学特性，对农作物生长有较大的影响。

本研究在浙江省丘陵、河谷平原、水网平原和滨海平原的4 类地貌区选择代表性的果园，采样分析各地貌区果园土壤有机碳和酸碱度状况及变化规律，并就果园管理提出了初步的看法，以期了解浙江省典型区域果园土壤的质量状况。

1 材料与方法

1.1 土样采集与预处理

于2016—2018 年冬季在浙江省内选择148 个果园采集表层(0～30 cm)土样。根据果园分布区的地形地貌，把采样区分划为丘陵、河谷平原、水网平原和滨海平原4 类地貌类型，相应的采样数分别为45、38、33、32个。

丘陵区果园采集的土样包括：红壤、紫色土、粗骨土等土壤类型，主要采自杭州市、金衢盆地和丽水市；河谷平原和水网平原涉及的土壤类型包括水稻土和潮土，其中河谷平原果园土壤主要采自杭州市和丽水市，水网平原果园土壤主要采自绍兴市和嘉兴市；滨海平原区涉及的土壤类型包括滨海盐土、潮土和水稻土，采自绍兴市和杭州市。采集的每1个土样为同一果园内的多点混合采样，每个样品由8～10 个分样点混合而成。采样同时调查果园种植年限。土样经室内风干后，用木棍碾压，过2 mm 孔径土筛，用于pH 的测定。将通过2 mm孔径筛的土样用四分法取出一部分继续碾磨，使之全部通过0.25 mm孔径筛，供有机质的测定。

1.2 分析方法

pH 用土液比1:2.5 浸提液，电位法测定[27]；有机质采用油浴加热-重铬酸钾容量法测定[27]；用SPSS(V18.0)软件对所测数据进行统计与分析。

2 结果与分析

2.1 果园土壤酸碱度

据148 个样品统计，全省果园土壤酸碱度有很大的变化，最低为pH 4.15，最高为pH 8.42，相差达4.27个单位，中值为pH 5.36。主要分布在pH 4.5～6.5 之间，其中，酸性(pH 4.5～5.5)和微酸性(pH 5.5～6.5)的果园土壤分别占38.51%和35.81%，二者共占74.32%；强酸性（pH 4.5 以下）土样占4.05%；中性(pH 6.5～7.5)和碱性(pH>7.5)的果园土样比例分别占16.22%和5.41%。总体上，浙江省果园土壤酸碱度差异很大，酸性(pH<5.5)土壤比例达42.58%。

不同地貌区果园土壤的酸碱度存在一定的差异，丘陵、河谷平原、水网平原和滨海平原果园土壤酸碱度分别在pH 4.15～6.33、pH 4.57～7.02、pH 4.75～6.74 和pH 5.38～8.42 之间，变异系数分别为11.28%、10.46%、7.98%和13.04%，平均分别为pH 5.14、5.83、5.76、6.90。总体上，丘陵区果园土壤酸化最为明显，以酸性为主；河谷平原和水网平原土壤主要由酸性和微酸性土壤组成；而滨海平原果园土壤主要以中性和微酸性为主。不同地貌区果园土壤酸碱度的差异与各地貌区成土环境差异有关。丘陵区土壤主要属富铝化土壤，深受脱硅、脱盐基的影响，因此其土壤pH普遍较低；而该地貌区内少数pH 的土壤主要为紫色土，其风化较弱，盐基饱和度较高。滨海平原土壤发育于浅海沉积物，其包含少量的碳酸钙，因此其形成的果园土壤pH较高。河谷平原与水网平原是浙江省水稻土的主要分布区，新建的果园多由水田改造而成，由于历史上长期种植水稻，这些土壤的酸化相对较弱。

2.2 果园土壤有机碳

全省果园土壤有机碳含量在2.64～16.58 g/kg 之间，平均为9.35 g/kg，变异系数为30.27%。高于中国果园土壤有机碳的平均含量[28]。土壤有机碳含量主要处于5～15 g/kg 之间；有机碳含量在5～10 g/kg 之间的样品比例最高，占52.03%；其次在10～15 g/kg 之间，占39.86%；而有机碳含量在<5 g/kg 和>15 g/kg 的样品比例较低，分别占7.43%和0.68%。总体上，浙江省果园土壤有机碳以中量以下为主。

不同地貌区果园土壤的有机碳也有较大的变化，它们之间存在一定的差异。丘陵、河谷平原、水网平原和滨海平原果园土壤有机碳分别在3.25～14.56、6.87～14.25、7.65～16.58、2.64～13.25 g/kg之间，变异系数分别为34.20%、18.75%、15.83%和35.96%，平均分别为8.04、10.24、11.81、7.62 g/kg。总体上，滨海平原和丘陵区果园土壤有机碳较低且变异较大，而水网平原区果园土壤有机碳相对较高，其变异较小。滨海平原果园土壤有机碳较低与滨海区土壤形成时间相对较短，加之绍兴和杭州两市滨海地区土壤质地偏砂有机碳不易积累有关。丘陵区果园土壤有机碳较低与丘陵地区修建果园初期土壤平整、表土与有机碳缺乏的心土混杂有关。河谷平原与水网平原果园土壤有机碳相对较高，这与河谷平原与水网平原果园多是由原稻田改造而来有关，稻田因土壤湿度较高有利于土壤有机碳积累。

2.3 种植年限对果园土壤有机碳和酸碱度的影响

由表1可知，种植年限对果园土壤pH和有机碳含量有明显的影响，但影响程度和方式在各地貌区有所差异。随着果树种植时间的增加，各地貌区中土壤pH均呈现下降的趋势，其中河谷平原、水网平原和滨海平原不同时间段的差异达到是显著水平，以滨海平原区的各时间段的差异最为明显。土壤有机碳随种植时间的变化较为特殊，在各地貌区的变化有所差别，在丘陵和滨海平原区，随着种植时间的增加，土壤有机碳呈现增加趋势，不同时间段的差异达到是显著水平，并以滨海平原区的差异最为显著；在河谷平原和水网平原区，随着种植时间的增加，土壤有机碳呈现下降趋势，其中河谷平原区，种植时间为0～5 a 至6～15 a 时，有机碳有明显的下降过程，但当种植时间超过16 a后，有机碳又逐渐回升，但始终低于0～5 a的果园。而水网平原果园的有机碳随种植时间呈逐年下降。

表1 不同地貌区种植年限对果园土壤有机碳和酸碱度的影响

果树种植过程中土壤pH的下降显然与长期施用化学肥料有关。单施化肥的土壤容易发生酸化，而施有机肥或有机肥与化肥配合施用的土壤不易发生酸化[29]。据研究[30]，中国农田施氮贡献20～33 kmol[H+]/(hm2·a)。连年的高产栽培从土壤中移走过多的碱基元素，如钙、镁、钾等，进一步导致土壤向酸化方向发展。不同地貌区果园土壤有机碳消长不同可能与有机物质输入与输出平衡有关。丘陵与滨海平原因本底土壤有机碳较低，在种植果树条件下，有机物质输入要大于土壤有机碳本身的分解，因此有机碳趋向积累；而河谷平原与水网平原地区土壤本底有机碳较高，种植水果后，水分条件发生变化，通气性变好，促进了有机碳的分解，表明由水田转变为果园过程中土壤有机碳发生了明显的损失。

3 结论

对浙江全省典型地区果园土壤有机碳和酸碱度的调查分析如下。

（1）土壤有机碳在2.64～16.58 g/kg 之间，平均为9.35 g/kg，属于中、低水平。土壤有机碳含量由高至低依次为：水网平原>河谷平原>丘陵>滨海平原；随着种植时间的增加，丘陵和滨海平原区土壤有机碳呈现增加趋势，但河谷平原和水网平原区土壤有机碳呈现下降趋势。对于交通条件良好和有机物料较为丰富的河谷平原和水网平原果园，可重点考虑增施有机肥料和采用秸秆覆盖等方式来维持和提升土壤有机碳；而对于交通条件稍差或有机肥料不足的丘陵和滨海平原，除施用有机肥的同时，还应通过果园生草来提升土壤有机碳水平。

（2）土壤在pH 4.15～8.42 之间，平均为pH 5.83，以酸性为主。土壤pH由高至低分别为：滨海平原>水网平原>河谷平原>丘陵，随着果树种植时间的增加，省内4 种地貌区土壤pH 均呈现下降趋势。建议通过科学施肥、加强石灰和增加有机肥料施用来矫治土壤酸化，预防土壤进一步酸化。

4 讨论

4.1 果园土壤有机碳的提升

由以上结果可知，浙江省果园土壤有机碳偏低，其中以丘陵和滨海平原区最为突出，因此，从浙江全省来看果园土壤有机碳的提升应重点放在丘陵和滨海平原区。丘陵和滨海区土壤有机碳较低，对这2 个区域的果园土壤应从提升的角度来改善土壤有机碳状况，特别是对于新建的果园需加大有机物料的投入。河谷平原和水网平原区果园土壤有机碳稍高，可考虑以维持和提升相结合的方式来改善土壤有机碳状况，其中，对于有机碳较高的果园，可适当降低有机物料的投入水平。根据国内外的研究，果园土壤有机质提升的途径主要有科学施用有机肥、果园覆草、果园埋草、果园种草、自然生草等[31-35]。根据浙江省各类地貌区的特点，对于交通条件良好和有机物料较为丰富的河谷平原和水网平原果园，可重点考虑增施有机肥料和采用秸秆覆盖等方式来增加有机物料的投入。施用有机肥能显著提高土壤有机碳含量，且有机碳的增加幅度与施用量直接相关，可考虑施用的有机肥源包括人畜粪便、作物秸秆、各种饼肥、堆肥、沤肥、厩肥、沼肥、绿肥等农家肥料以及商品有机肥。果园覆草即是将农作物秸秆、果园内杂草、果树的枯枝落叶等作为覆盖材料，这些材料的腐烂是增加果园土壤有机质的一种常用办法。而对于交通条件稍差或有机肥料不足的丘陵和滨海平原，除适量施用有机肥外，还应通过果园生草来提升土壤有机碳水平。其中，丘陵区采用果园生草还有利于降低水土流失、减少有机碳的侵蚀损失。果园生草是提高果园土壤有机质最经济、有效的途径，这已得到广泛认可[36]。有条件的果园还可通过建立生态型果园方式，即通过建立果园生草＋适宜的家畜（家禽）的生态型果园来提高土壤有机质。

4.2 果园土壤酸度的校治

在浙江省4 类地貌区的果园中，丘陵区果园土壤的酸化最为突出，因此应把丘陵区作为重点开展果园土壤酸度校治的对象。大量的试验与生产实践表明，对酸化土壤的治理应采取综合措施，在应用石灰改良剂降低土壤酸度的同时[37-38]，增施有机肥和生物肥，提高土壤有机质，改善土壤结构，增加土壤缓冲能力[39-40]。目前，改良剂的选择已经从传统的碱性矿物质如石灰、石膏、磷矿粉等转变为选择廉价、易得的碱性工业副产品和有机物料等[41-43]。在酸性土壤中施用石灰或者石灰石粉是改良酸性土壤的传统和有效的方法。使用石灰可以中和土壤的活性酸和潜性酸，生成氢氧化物沉淀，消除铝毒，迅速有效的降低酸性土壤的酸度，还能增加土壤中交换性钙的含量。除了利用石灰改良酸性土壤的传统方法外，人们还发现利用某些矿物和工业废弃物也能改良土壤酸度，如白云石、粉煤灰和磷矿粉等矿物及工业废弃物。白云石主要是结晶碳酸钙镁化合物，其改良酸性土壤的作用与石灰类似。粉煤灰含有CaO、MgO 等碱性物质，可以中和土壤中的酸性物质。但大多数工业废弃物含有一定量的有毒金属元素，但长期施用存在着污染环境的风险。近年来的研究表明，土壤中施用有机物质不仅能提供作物需要的养分，提高土壤的肥力水平，还能增加土壤微生物的活性，增强土壤对酸的缓冲性能。向土壤中加入绿肥，可增加铝在土壤固相表面的吸附，绿肥分解产生的有机阴离子与土壤表面羟基的配位交换反应将OH-释放至土壤溶液中，可以中和土壤酸度，降低土壤铝的活性。另外，降低化肥用量也是防治果园土壤酸化的重要途径[44]。