崔興莉，郭麥霞，黃茂林，李春榮，左利萍

(1.甘肅省合水林業(yè)總場，甘肅合水 745400；2.隴東學(xué)院，甘肅慶陽 745000；3.甘肅省慶陽市林業(yè)局，甘肅慶陽 745000)

甘肅寧縣湘樂塬不同產(chǎn)量蘋果園深層土壤養(yǎng)分含量及分布特征

崔興莉1，郭麥霞2，黃茂林3*，李春榮3，左利萍3

(1.甘肅省合水林業(yè)總場，甘肅合水 745400；2.隴東學(xué)院，甘肅慶陽 745000；3.甘肅省慶陽市林業(yè)局，甘肅慶陽 745000)

[目的]分析不同產(chǎn)量蘋果園土壤氮、磷、鉀和有機(jī)質(zhì)含量的差異及其在土壤剖面的分布特征。[方法]通過測定甘肅寧縣湘樂塬22年生高、中、低產(chǎn)量喬化紅富士果園0～200 cm土層土壤氮、磷、鉀和有機(jī)質(zhì)含量，比較分析土壤養(yǎng)分含量及分布特征。[結(jié)果]湘樂塬22年生高、中產(chǎn)園喬化蘋果樹一般在地表以下40～60 cm根際存在一個(gè)吸收活躍的土壤微區(qū)域，在90～120 cm土層存在一個(gè)有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀等的土壤累積層，構(gòu)成土壤營養(yǎng)緩沖庫。高產(chǎn)園土壤營養(yǎng)緩沖庫累積量大，中產(chǎn)園土壤累積量小，低產(chǎn)園不明顯。[結(jié)論]湘樂塬高產(chǎn)蘋果園較深土壤層存在營養(yǎng)緩沖庫，養(yǎng)分累積一般不會(huì)造成地下水體污染，且是蘋果園果樹可持續(xù)高產(chǎn)的基礎(chǔ)之一。

蘋果園；土壤養(yǎng)分；分布特征

慶陽蘋果已獲得國家地理標(biāo)志認(rèn)證，蘋果產(chǎn)業(yè)也已成為該區(qū)域農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)。寧縣是慶陽市優(yōu)質(zhì)蘋果連片主栽區(qū)，2015年蘋果種植面積達(dá)2.84萬hm2，其中掛果園1.81萬hm2，預(yù)計(jì)產(chǎn)量18萬t，產(chǎn)值12億元[1]。湘樂塬是寧縣最大的優(yōu)質(zhì)蘋果主產(chǎn)區(qū)，由于該果園土壤養(yǎng)分管理標(biāo)準(zhǔn)不同，產(chǎn)量、質(zhì)量差異很大，嚴(yán)重制約著蘋果產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。目前，關(guān)于黃土高原旱地蘋果園土壤養(yǎng)分研究較多[2-4]，而對(duì)該區(qū)域不同產(chǎn)量蘋果園較深土壤層養(yǎng)分特征的研究較少。

蘋果為多年生、深根系果樹，其根系分布和水肥吸收深度超過10 m[5]，調(diào)查與分析黃土高原不同產(chǎn)量蘋果園土壤層養(yǎng)分分布特征，有助于科學(xué)制訂蘋果園施肥方案，提高蘋果產(chǎn)量和品質(zhì)。筆者以湘樂塬22年生喬化蘋果園為研究對(duì)象，采集分析了0～200 cm土層土壤養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)含量，揭示深層土壤剖面養(yǎng)分分布特征，以期為蘋果園養(yǎng)分管理和優(yōu)質(zhì)可持續(xù)生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況 湘樂塬位于甘肅省寧縣北部，地理坐標(biāo)為108°05′05″ E,35°37′40″ N,海拔1 321 m，年平均氣溫9 ℃，生長季(4～10月)平均氣溫13.0 ℃，日溫差10.0～12.5 ℃，年降水量490～620 mm，降水入滲深度最大3 m，塬面黃土層厚度90～150 m，年日照時(shí)數(shù)2 250～2 600 h，日溫差10.0～12.5 ℃，無霜期平均140～185 d。

1.2 樣品采集 2013年7月中旬，分別選取3個(gè)22年生管理基本一致的喬化紅富士高產(chǎn)示范果園(4.5 t/hm2以上)、中產(chǎn)園(3.0～4.5 t/hm2)和低產(chǎn)園(3.0 t/hm2以下)[6]作為樣點(diǎn)，每個(gè)果園按照“S”形布點(diǎn)，在樹冠邊緣距樹干2/3處，每20 cm土層取一次樣，取樣深度0～200 cm。每類果園每層土樣混為1個(gè)樣品，四分法留樣，帶回風(fēng)干、研磨、過篩、封裝后待測。

1.3 測定項(xiàng)目與方法 參照鮑士旦主編的《土壤農(nóng)化分析》[7]，采用重鉻酸鉀外加熱法測定土壤有機(jī)質(zhì)含量；采用半微量凱氏定氮法測定全氮含量；采用KCl浸提法測定銨態(tài)氮含量；采用HClO4-H2SO4浸提-鉬銻抗比色法測定全磷含量；采用氫氧化鈉熔融火焰光度法測定全鉀含量；采用NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測定速效磷含量；采用乙酸銨浸提-火焰光度法測定速效鉀含量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì) 運(yùn)用Microsoft Excel 2003軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析及作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同產(chǎn)量蘋果園土壤有機(jī)質(zhì)分布 從圖1可以看出，湘樂塬不同產(chǎn)量蘋果園土壤層有機(jī)質(zhì)含量分布差異明顯，且變化趨勢基本一致，即表層土壤有機(jī)質(zhì)含量較高，40～80 cm土層為低谷，在90 cm土層出現(xiàn)高峰，表現(xiàn)為有機(jī)質(zhì)的累積，形成該層土壤有機(jī)質(zhì)庫，往下逐漸減少，在160 cm以下土層中，高、中、低產(chǎn)量蘋果園有機(jī)質(zhì)含量相差不明顯，逐漸趨于一致。低產(chǎn)園0～200 cm土層土壤有機(jī)質(zhì)含量平均為5.50 g/kg,中產(chǎn)園為7.04 g/kg，高產(chǎn)園為11.26 g/kg。蘋果根系吸收養(yǎng)分的活躍層[8-9]40～80 cm土層高產(chǎn)園有機(jī)質(zhì)含量為10.77 g/kg，中產(chǎn)園有機(jī)質(zhì)含量為7.73 g/kg，低產(chǎn)園有機(jī)質(zhì)含量為5.66 g/kg。高產(chǎn)園40～80 cm土層土壤有機(jī)質(zhì)含量較低產(chǎn)園高出31%。

圖1 不同產(chǎn)量蘋果園有機(jī)質(zhì)含量分布Fig. 1 Distribution of organic matter content in different yield apple orchards

2.2 不同產(chǎn)量蘋果園土壤全氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮分布 從圖2可以看出，湘樂塬22年生喬化果園土壤剖面全氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮含量的變化趨勢基本一致。從表層土壤向下，氮素含量出現(xiàn)了由高到低再升高再降低的變化趨勢，即除表層土壤外呈現(xiàn)一谷一峰的變化，且氮素含量從高到低依次為高產(chǎn)園、中產(chǎn)園、低產(chǎn)園。在40～60 cm土層氮素含量較低，低谷值出現(xiàn)在60 cm土層，90～120 cm土層氮素為波峰變化，高峰值基本出現(xiàn)在100或120 cm土層。0～20 cm土層氮素含量較高是由于施肥較淺，40～60 cm土層氮素含量較上層低，

可能是由于該層是果樹吸收根系分布富集區(qū)。由于蘋果處在膨大期，根系吸收活躍，出現(xiàn)根際微區(qū)域的土壤氮素養(yǎng)分含量下降[10]。

比較低、中、高產(chǎn)園不同土層土壤全氮、硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量的變化情況可知，0～200 cm土層高、中、低產(chǎn)園的全氮平均含量分別為0.81、0.45和0.39 g/kg,高產(chǎn)園比中產(chǎn)園高80.00%，比低產(chǎn)園高107.69%。0～200 cm土層高、中、低產(chǎn)園的硝態(tài)氮含量分別為72.96、50.30和30.10 mg/kg，高產(chǎn)園比中產(chǎn)園高45.05%，比低產(chǎn)園高142.39%。0～200 cm土層銨態(tài)氮平均含量分別為63.88、38.07和23.74 mg/kg。由于硝態(tài)氮受土壤水分運(yùn)移影響較大，除了在40～80 cm土層含量較低外，在100～140 cm土層有一個(gè)累積峰，而土壤銨態(tài)氮因土壤黏粒的吸附，受水分影響相對(duì)較小[11]，移動(dòng)范圍窄，連年使用銨態(tài)肥使其較多集聚在上層土壤。湘樂塬土壤pH一般為7.8～8.5，因此由銨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮的硝化作用較旺盛，即使施用銨態(tài)氮肥(銨鹽、尿素以及有機(jī)氮)，也有相當(dāng)部分在土壤中轉(zhuǎn)化成硝態(tài)氮供果樹利用[12]。

高產(chǎn)園土壤硝態(tài)氮累積峰雖然較高，但湘樂塬年降雨量在540 mm左右，果樹利用及蒸發(fā)后剩余下滲水量不多，地下水一般在60 m土層以下，因而不會(huì)造成深層土壤、水體污染，而且這個(gè)氮素庫所在土層還在果樹根系可利用范圍之內(nèi)。果樹生長期當(dāng)土壤水分難以滿足果樹根系需要時(shí)，根系通過利用較深土壤層水分，也能促使深層土壤硝態(tài)氮素上移利用。在冬季凍融聚墑時(shí)[13]，也有一部分硝態(tài)氮隨下層水分上移，從而起到平衡土壤根際微區(qū)域氮素養(yǎng)分含量的作用。

圖2 不同產(chǎn)量蘋果園氮素土壤分布Fig. 2 Distribution of nitrogen in different yield apple orchard

2.3 不同產(chǎn)量蘋果園土壤全磷、速效磷分布 湘樂塬屬于石灰性土壤，也是缺磷性土壤。這種土壤磷素極易被固定，磷素移動(dòng)范圍較小，因而不同產(chǎn)量蘋果園的土壤磷素含量最能反映磷素的供給能力和水平。從圖3可以看出，高、中、低產(chǎn)園不同土層的土壤全磷、速效磷差異明顯，全磷和速效磷含量從大到小依次為高產(chǎn)園、中產(chǎn)園、低產(chǎn)園。0～120 cm土層高產(chǎn)園全磷土壤含量高于中產(chǎn)園，而在120 cm以下，差別不明顯。高產(chǎn)園與中低產(chǎn)園差別最大的是速效磷的土壤供給能力，0～100 cm土層高、中、低產(chǎn)園的速效磷平均含量分別為52.09、22.12、9.62 mg/kg，高產(chǎn)園的速效磷含量是中產(chǎn)園的135.49%,是低產(chǎn)園的441.48%。這說明中、低產(chǎn)果園磷素供應(yīng)能力欠缺，可能是限制增產(chǎn)的因素之一。

2.4 不同產(chǎn)量蘋果園土壤全鉀、速效鉀分布 從圖4可以看出，不同產(chǎn)量果園0～200 cm土層全鉀、速效鉀從大到小依次為高產(chǎn)園、中產(chǎn)園、低產(chǎn)園，同時(shí)從表層到深層土壤鉀素含量呈現(xiàn)峰-谷-峰的變化。其中，低谷值及峰值分別出現(xiàn)在40～70、90～130 cm土層。在0～200 cm土層，高、中、低產(chǎn)園的全鉀平均含量分別為19.23、14.34、9.51 g/kg，其中高產(chǎn)園的全鉀含量比中產(chǎn)園高34.10%，比低產(chǎn)園高102.21%。在0～200 cm土層，高、中、低產(chǎn)園的速效鉀平均含量分別為196.72、135.58、104.24 mg/kg，其中，高產(chǎn)園的速效鉀比中產(chǎn)園高45.10%，比低產(chǎn)園高出88.72%。比較全鉀和速效鉀土壤累積峰的差別，可以看出，全鉀高峰值出現(xiàn)在140 cm土層，而速效鉀出現(xiàn)在120 cm土層。

圖3 不同產(chǎn)量果園磷素土壤分布Fig.3 Soil distribution of phosphorus in different yield apple orchard

圖4 不同產(chǎn)量蘋果園鉀素土壤分布情況Fig. 4 Distribution of potassium in different yield apple orchard

3 結(jié)論與討論

綜合分析湘樂塬22年生高、中和低產(chǎn)蘋果園土壤養(yǎng)分的差異，結(jié)果表明，高、中產(chǎn)果園土壤除了土壤各種養(yǎng)分含量比低產(chǎn)園高外，更主要的是在較深土層存在一個(gè)明顯的養(yǎng)分庫。這個(gè)庫是果樹在一個(gè)生長季吸收利用過程中，剩余的養(yǎng)分隨降水入滲，淋溶遷移等形成的。降雨量大，養(yǎng)分隨水分入滲較深，降雨量小，入滲土層較淺。表層土壤養(yǎng)分含量豐富，在較深土壤層累積的量就大，表現(xiàn)為峰值高。由于土壤養(yǎng)分庫的存在，構(gòu)成了土壤養(yǎng)分吸收利用和暫存的緩沖系統(tǒng)，保證了蘋果樹生產(chǎn)力可持續(xù)的養(yǎng)分基礎(chǔ)。由此可以初步得到以下結(jié)論：①22年生喬化蘋果樹根際存在一個(gè)吸收活躍的土壤微區(qū)域，一般在40～60 cm土層。②高產(chǎn)蘋果園90～120 cm土層，有機(jī)質(zhì)、氮磷鉀等元素存在一個(gè)累積層，即構(gòu)成土壤營養(yǎng)緩沖庫。高產(chǎn)園累積量大，中產(chǎn)園土壤累積量小，低產(chǎn)園不明顯。③湘樂塬土壤深厚，地下水埋藏較深，地面水分流失較小，土壤養(yǎng)分累積的緩沖庫一般不會(huì)造成地下水體污染。④22年生喬化蘋果園果樹較深土壤層營養(yǎng)庫是湘樂黃土旱塬果園果樹可持續(xù)高產(chǎn)的基礎(chǔ)之一。

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Study on Nutrient Content and Characteristics in Depth Soil of Apple Orchards in Xiangleyuan Area of Ning County of Gansu Province

CUI Xing-li1, GUO Mai-xia2, HUANG Mao-lin3*et al

(1. Heshui Forestry Farm of Gansu Province, Heshui, Gansu 745400; 2. Longdong University, Qingyang, Gansu 745000; 3. Qingyang Forestry Bureau of Gansu, Qingyang, Gansu 745000)

[Objective] The study aimed to determine soil nitrogen, phosphorus, potassium and organic matter content and soil profile distribution characteristics in different yield orchard soils. [Method]By measuring the content of nitrogen, phosphorus, potassium and organic matter in cm 0-200 soil of 22 year old high, medium and low yield apple orchards in Xiangleyuan Area of Gansu Province, the content and distribution characteristics of soil nutrients were compared and analyzed.[Result]There have a absorption of active soil microarea in 40 to 60 cm below the surface. There also have a accumulation layer of soil that contains organic, nitrogen, phosphorus and potassium, which consist of soil nutrient storage buffer. The cumulative amount of soil nutrient buffer pool of high yield garden is big, the middle garden soil is small, and the low yield garden is not obvious. [Conclusion]Nutrient accumulation of deeper soil layer does not generally cause underground water pollution in Xiangleyuan Aera, and is one of the basis of sustainable high yield orchards and trees.

Apple orchard; Soil nutrients;Distribution characteristic

慶陽市青年創(chuàng)新人才培養(yǎng)資助項(xiàng)目；咸陽德豐公司試點(diǎn)項(xiàng)目。

崔興莉(1980- )，女，甘肅慶陽人，工程師，從事經(jīng)濟(jì)林推廣與栽植研究。*通訊作者，高級(jí)工程師，從事林果栽植研究。

2016-10-13

S 155.4+6

A

0517-6611(2016)34-0132-03