贠智超，劉淑萍，郭愛(ài)紅，左劉鵬

(1.華北理工大學(xué) 化學(xué)工程學(xué)院，河北 唐山 063009；2.冀東石油公司，河北 唐山 063009)

?

栗樹(shù)土壤采樣方法及元素含量對(duì)板栗產(chǎn)量的影響

贠智超1，劉淑萍1，郭愛(ài)紅1，左劉鵬2

(1.華北理工大學(xué) 化學(xué)工程學(xué)院，河北 唐山 063009；2.冀東石油公司，河北 唐山 063009)

栗樹(shù)；土壤；采集；元素含量

針對(duì)山地栗樹(shù)下土壤的特殊環(huán)境，參考梅花采樣法,提出適應(yīng)燕山山脈地區(qū)土壤的六點(diǎn)采樣方法，研究了板栗產(chǎn)量與栗樹(shù)下土壤各元素含量的關(guān)系。結(jié)果表明，該研究所采用的六點(diǎn)采樣方法適應(yīng)于山地栗樹(shù)土壤環(huán)境；當(dāng)土壤有效鈣含量平均值在3.6 g/kg左右時(shí)，對(duì)板栗產(chǎn)量影響不明顯；當(dāng)有效硼含量在1.0～2.3 mg/kg，硝態(tài)氮含量在20.0～43.0 mg/kg，有效磷含量在40.0～140.0 mg/kg，有效鐵含量在30.0～60.0 mg/kg，有效錳含量在40.0～66.0 mg/kg范圍內(nèi)時(shí)，板栗產(chǎn)量較高。

樣品的采集要求嚴(yán)格，應(yīng)具有代表性[1]。目前，針對(duì)栗樹(shù)土壤采樣的文獻(xiàn)不多，相關(guān)文獻(xiàn)取樣方法也很簡(jiǎn)單，或存在一些問(wèn)題。例如，在樹(shù)冠下周圍0～20 cm隨機(jī)取樣[2]，在樹(shù)冠下20～30 cm厚度取土樣[3]，在板栗樹(shù)冠滴水線附近0～40 cm深土壤，取25個(gè)點(diǎn)作為混合樣本[4]，這些取樣方法均把取樣點(diǎn)只設(shè)置在了樹(shù)冠邊緣垂直對(duì)應(yīng)的土壤，代表性差。又或者，按洼地、草地、灌木叢分類，按S形取樣，但并未對(duì)取樣點(diǎn)個(gè)數(shù)，以及分布情況進(jìn)行介紹[5]，并且，樣點(diǎn)應(yīng)以一棵樹(shù)樹(shù)冠下土壤為一個(gè)單元設(shè)置采樣點(diǎn)。事實(shí)上，取樣過(guò)程只需針對(duì)具體采樣地點(diǎn)情況，設(shè)置采樣形式，對(duì)于地勢(shì)變化不大的情況，梅花形取樣較常用，當(dāng)?shù)貏?shì)變化和取樣范圍都較大時(shí)則按S形取樣，之后按高產(chǎn)和低產(chǎn)2種栗樹(shù)類型分開(kāi)研究即可。在研究了遷西縣東溝峪村的實(shí)地情況后，遵循樣品代表性原則，提出代表燕山山脈一帶栗樹(shù)土壤樣品的采集、制備方法。

1 采樣方法

1.1 采集深度以及范圍

栗樹(shù)為落葉喬木，樹(shù)根范圍一般與樹(shù)冠范圍大致相同，栗樹(shù)吸收的營(yíng)養(yǎng)范圍也在此范圍，因而，取樣點(diǎn)不宜超過(guò)樹(shù)冠范圍。當(dāng)?shù)厣缴隙鄮r石，母質(zhì)類型主要為片麻巖，因山地土層薄，只需挖到母巖風(fēng)化層即可。并且，栗農(nóng)早春施肥深度大致為30～40 cm[4]，因而主要營(yíng)養(yǎng)元素也在這個(gè)深度。綜合考慮，深度以50 cm為宜。

1.2 樣品采集點(diǎn)分布

采樣點(diǎn)分布合理，則可以代表采樣對(duì)象的特點(diǎn)，減少因采樣點(diǎn)的特殊性而帶來(lái)的誤差。同時(shí)，采樣點(diǎn)的多少還要和采樣對(duì)象特點(diǎn)相結(jié)合，土壤的肥力以及采樣單元大小都影響采樣點(diǎn)的數(shù)目。根據(jù)采樣點(diǎn)數(shù)目估計(jì)方法，在一定置信水平和相對(duì)誤差要求下，所要取樣的數(shù)量與土壤養(yǎng)分的變化程度有關(guān)，變化越小，則在滿足精度要求下，需要的采樣點(diǎn)數(shù)量越少[6]。采樣方式主要有兩種，包括梅花形取樣和S形取樣，S形取樣樣點(diǎn)較多，一般為5～10 個(gè)，能有效克服采樣點(diǎn)施肥等特殊原因帶來(lái)的誤差。而梅花取樣多用于地勢(shì)平坦或變化較小，并且采樣范圍不大的情況。燕山山脈栗樹(shù)雖種植在山上，但多數(shù)栗樹(shù)所生長(zhǎng)的地點(diǎn)都已被人為開(kāi)墾成平臺(tái)，如梯田一樣，地勢(shì)變化不大，并且采樣栗樹(shù)為成年栗樹(shù)，樹(shù)冠范圍半徑約為3～4 m，采樣點(diǎn)范圍不大，因而應(yīng)參考梅花形取樣。

1.3 樣品采集過(guò)程

本次共采集6棵栗樹(shù)下土壤，分別編號(hào)1～6，前3顆為高產(chǎn)樹(shù)，后3顆產(chǎn)量較低。首先，記錄采樣栗樹(shù)生長(zhǎng)情況，如栗樹(shù)所處坡向、直徑、樹(shù)齡、品種及產(chǎn)量情況等。然后，在樹(shù)冠中心處對(duì)應(yīng)土壤取1個(gè)點(diǎn)，再以此點(diǎn)為中心劃等分交叉線，與樹(shù)冠邊緣線交點(diǎn)取另外4個(gè)點(diǎn)。采集土壤時(shí)，每個(gè)采樣點(diǎn)挖成50 cm×50 cm，深50 cm的正方體。挖掘過(guò)程要小心，避免土壤坍塌。將土坑分為3層，10～20 cm、20～30 cm、30～40 cm，取土過(guò)程按照由下層到上層的順序完成，以免落土影響土樣數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。之后用木鏟在每層中央部分取土(若遇到碎石配合小鐵鏟，盡量少用鐵鏟)，每層的四壁都要取土，以減小局部特殊性給土樣帶來(lái)的誤差。每層取得的土樣應(yīng)不少于1 kg，將采集的土樣裝入土樣袋或塑料袋，并用標(biāo)簽貼好，袋內(nèi)、外壁各貼一張標(biāo)簽，標(biāo)明栗樹(shù)編號(hào)、層數(shù)、采樣地點(diǎn)和時(shí)間、采樣人等信息。取樣完成后用磁鐵處理與鐵器接觸過(guò)的土樣，避免因磕碰引入的金屬鐵。

2 樣品的制備

2.1 陰涼風(fēng)干

將采集的土壤樣品放在陰涼、通風(fēng)、干燥的地方，拆開(kāi)土樣袋或塑料袋，將土樣盡可能薄地?cái)傞_(kāi)，以加快風(fēng)干速度。揀出摻入的雜草、根莖以及土壤中的蟲(chóng)類，同時(shí)注意避免保存地點(diǎn)蟲(chóng)類、動(dòng)物對(duì)土壤樣品的破壞，嚴(yán)禁其他類化學(xué)品如酸類、堿類等的污染。風(fēng)干過(guò)程要及時(shí)翻動(dòng)，避免土壤板結(jié)成塊，以減少破碎難度。如有板結(jié)情況及時(shí)帶上塑料手套捏碎或木槌砸碎，注意避免飛濺到其他樣品，影響測(cè)定結(jié)果。

2.2 破碎過(guò)篩

將同一棵樹(shù)下的風(fēng)干好的樣品進(jìn)行同層間混勻，為使采集的樣品更具有代表性，減少實(shí)驗(yàn)誤差，每棵樹(shù)下的樣品歸類分為3類，上層、中層和下層，共得3個(gè)樣袋，注意做好標(biāo)簽。

在破碎處理前檢查是否還有大的土塊、石塊，及時(shí)進(jìn)行合適粒度的處理。之后用GJ型密封式制樣粉碎機(jī)破碎，注意破碎前要用預(yù)處理的土樣沖洗粉碎機(jī)的磨盤(pán)和磨，并用干凈的毛刷清理干凈，反復(fù)沖洗3～5次。每更換一個(gè)樣品都要沖洗，避免樣品間相互影響。破碎后的樣品要通過(guò)100目篩，未通過(guò)的土樣返回粉碎機(jī)中再磨細(xì)，直到土樣全部通過(guò)100目篩為止。

2.3 縮分保存

取干凈塑料布平鋪，用環(huán)錐法混合均勻土樣，四分法縮分破碎好的樣品，縮分到所需重量，一般取300～500 g為宜。將縮分好的土樣放入磨口廣口瓶保存，貼好標(biāo)簽，注明栗樹(shù)編號(hào)、層數(shù)、采樣地點(diǎn)和時(shí)間、采樣制樣人。同時(shí)，注意樣品要放到陰涼干燥的地點(diǎn)，避免暴曬改變土壤性質(zhì)。

3 結(jié)果與分析

3.1 土壤氮元素測(cè)定結(jié)果與分析

本次土壤測(cè)定硝態(tài)氮，分析方法采用紫外分光光度法，數(shù)據(jù)結(jié)果如圖1所示。氮在板栗生長(zhǎng)發(fā)育中的作用極其重要[7-10]，從圖1可以看出，1～3號(hào)栗樹(shù)硝態(tài)氮含量合適，促進(jìn)板栗開(kāi)花結(jié)果，增加了栗樹(shù)產(chǎn)量。4～6號(hào)栗樹(shù)硝態(tài)氮含量偏高，可能與當(dāng)?shù)乩蹀r(nóng)經(jīng)常施肥有關(guān)，造成土壤氮元素含量偏高，引起樹(shù)木枝條徒增，有落花落果現(xiàn)象，引起板栗產(chǎn)量偏低，可見(jiàn)本次采樣制樣方法能夠突出土壤養(yǎng)分含量與板栗產(chǎn)量之間的影響關(guān)系。

圖1 氮元素測(cè)定結(jié)果

3.2 土壤磷元素測(cè)定結(jié)果與分析

磷在板栗的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)中起著生理生化的調(diào)控作用[11-12]。本次土壤樣品測(cè)定其中有效磷含量，采用氟化銨-鹽酸提取-鉬銻抗比色法，數(shù)據(jù)結(jié)果如圖2所示。據(jù)全國(guó)第2次土壤普查(暫行)技術(shù)規(guī)程養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，有效磷含量大于91.6 mg/kg為富磷土壤，45.8～91.6 mg/kg豐度為高，22.9～45.8 mg/kg豐度為中，11.5～22.9 mg/kg豐度為低，6.9～11.5 mg/kg豐度為缺，小于6.9 mg/kg豐度為極缺，對(duì)照本次測(cè)定結(jié)果，如圖2所示，發(fā)現(xiàn)1～3號(hào)栗樹(shù)無(wú)論上、中、下層土壤有效磷含量均為富磷土壤或高磷土壤，4～6號(hào)栗樹(shù)含磷量較低，造成其開(kāi)花期晚，葉片小，產(chǎn)量低。也表明本次分析測(cè)定方法很好地表現(xiàn)了土壤中有效磷的豐缺度。

圖2 磷元素測(cè)定結(jié)果

3.3 土壤硼元素測(cè)定結(jié)果與分析

硼可以使花粉萌發(fā)快，有利于花粉可以快速進(jìn)入子房受精及種子的形成，硼含量過(guò)低會(huì)造成板栗空苞嚴(yán)重[13-16]，本次土樣測(cè)定其中水溶性硼，采用姜黃素比色法，測(cè)定結(jié)果如圖3所示。分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，上層土中硼元素含量相較于中下層，按照全國(guó)第2次土壤普查(暫行)技術(shù)規(guī)程養(yǎng)分含量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)劃分，1～3號(hào)土壤為豐硼土壤或很豐硼土壤，且未超過(guò)土壤硼含量最優(yōu)值，花芽生長(zhǎng)良好，空包率很低，板栗產(chǎn)量相對(duì)較高，4～6號(hào)土壤豐缺度屬于缺硼土壤或適中硼土壤，花果受精不良，或果實(shí)畸形，空苞率相對(duì)較高，造成4～6號(hào)產(chǎn)量較低，印證了本次采樣方法的可靠性。

圖3 硼元素測(cè)定結(jié)果

3.4 土壤鈣元素測(cè)定結(jié)果與分析

本次土樣采用EDTA間接絡(luò)合滴定法測(cè)定土壤鈣元素，數(shù)據(jù)結(jié)果如圖4所示。由于采樣地位于燕山山脈遷西縣境內(nèi)，該區(qū)域主要以片麻巖為主，碳酸鈣含量較高，鈣不是限制栗樹(shù)生長(zhǎng)的主要原因，測(cè)定結(jié)果也比較平均，可見(jiàn)采樣、測(cè)定方法實(shí)用性很好。

圖4 鈣元素測(cè)定結(jié)果

3.5 土壤鐵元素測(cè)定結(jié)果與分析

鐵是葉綠素形成所不可缺少的，缺鐵條件下葉綠素形成受抑[17-19]，進(jìn)而影響板栗樹(shù)光合作用。同時(shí)，栗樹(shù)適應(yīng)高鐵含量土壤，有記載表明遷西縣板栗品質(zhì)優(yōu)秀很大一部分原因在于該縣鐵礦豐富。

本實(shí)驗(yàn)采用鄰啡啰啉比色法測(cè)定鐵元素，測(cè)定結(jié)果如圖5所示。參照全國(guó)第2次土壤普查(暫行)技術(shù)規(guī)程養(yǎng)分含量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)劃分，有效鐵含量大于20 mg/kg土壤豐度為很豐，11～20 mg/kg土壤豐度為豐，分析數(shù)據(jù)可知，1～3號(hào)栗樹(shù)下土壤有效鐵含量顯著高于4～6號(hào)栗樹(shù)下土壤有效鐵含量，有利于葉綠體的合成，光合作用效率高，對(duì)其他營(yíng)養(yǎng)元素的吸收起到更好的促進(jìn)作用，從而產(chǎn)量也高于4～6號(hào)栗樹(shù)，同時(shí)也證明了采樣方法的可行性。

圖5 鐵元素測(cè)定結(jié)果

3.6 土壤錳元素測(cè)定結(jié)果與分析

錳廣泛地參與植物體內(nèi)的催化作用、光合作用、氮素代謝以及一些氧化還原過(guò)程[19]，還參與樹(shù)體糖類積累和運(yùn)轉(zhuǎn)，與葉綠素的形成、果實(shí)的發(fā)育關(guān)系密切。

該項(xiàng)目采用高碘酸鉀比色法測(cè)定錳元素，測(cè)定數(shù)據(jù)如圖6所示。分析可見(jiàn)1～3號(hào)各棵栗樹(shù)的有效錳總量均高于4～6號(hào)各棵栗樹(shù)的有效錳總量，高錳土壤對(duì)栗樹(shù)生長(zhǎng)代謝有正向提高，因而產(chǎn)量也會(huì)有所提高，不難發(fā)現(xiàn)本次的采樣、制樣、測(cè)定方法的準(zhǔn)確性也得到證明。

圖6 錳元素測(cè)定結(jié)果

4 結(jié)論

(1)六點(diǎn)采樣法對(duì)燕山山脈栗樹(shù)下土壤有良好適用性，測(cè)定值可以代表該地區(qū)土壤元素含量分布情況。

(2)土壤營(yíng)養(yǎng)元素的高低與板栗產(chǎn)量存在正負(fù)相關(guān)性，土壤有效鈣含量平均值在3.6 g/kg左右，影響不明顯，有效硼含量在1.0～2.3 mg/kg，硝態(tài)氮含量在20.0～43.0 mg/kg，有效磷含量在40.0～140.0 mg/kg，有效鐵含量在30.0～60.0 mg/kg，有效錳含量在40.0～66.0 mg/kg范圍內(nèi)時(shí)，板栗產(chǎn)量較高。

[1] 奚廷孔，張艷新. 土壤樣品的采集和處理技術(shù)[J]. 廣西農(nóng)學(xué)報(bào),2007,03:36-37+43.

[2] 劉楊，孫志梅，許靖，等. 京東板栗主產(chǎn)區(qū)土壤元素背景值及其影響因素分析[J]. 水土保持學(xué)報(bào),2010,05:49-53+73.

[3] 林莉. 板栗礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)與施肥研究[D].北京:北京林業(yè)大學(xué),2004.

[4] 李廣會(huì)，郭素娟，鄒鋒，等. 板栗葉片營(yíng)養(yǎng)與土壤養(yǎng)分的動(dòng)態(tài)變化及回歸分析[J]. 中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào),2012,09:41-46.

[5] 李光超. 典型巖溶區(qū)板栗樹(shù)下土壤鈣元素的遷移及其生態(tài)效應(yīng)[D].桂林:廣西師范大學(xué),2012.

[6] 陳天恩，陳立平，王彥集，等. 基于地統(tǒng)計(jì)的土壤養(yǎng)分采樣布局優(yōu)化[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2009,S2:49-55.

[7] 周繼芬. 礦物營(yíng)養(yǎng)元素對(duì)防止臍橙裂果的影響[J]. 北方園藝,2014,15:35-37.

[8] H.馬斯納. 高等植物的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)[M]. 北京:北京農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社,1991.

[9] 顧曼如，束懷瑞，曲桂敏，等. 紅星蘋(píng)果果實(shí)的礦質(zhì)元素含量與品質(zhì)關(guān)系[J]. 園藝學(xué)報(bào),1992,04:301-306.

[10] 秦嶺, 王有年, 韓濤, 等. 板栗三高栽培技術(shù)[M]. 北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，1998.

[11] 黃宏文，張力田，盧瑛，等. 磷對(duì)板栗結(jié)實(shí)性能及產(chǎn)量的影響[J]. 園藝學(xué)報(bào),1991,01:21-26.

[12] 樊衛(wèi)國(guó)，唐成萬(wàn)，安華明，等. 紅油大板栗高產(chǎn)樹(shù)和低產(chǎn)樹(shù)的營(yíng)養(yǎng)特征[J]. 山地農(nóng)業(yè)生物學(xué)報(bào),2001,04:266-270.

[13] 周志翔. 中國(guó)板栗空苞形成機(jī)理研究進(jìn)展[J]. 中南林學(xué)院學(xué)報(bào),1999,03:73-77.

[14] 王祥坤，阮飛虎，張忠良，等. 噴施硼肥對(duì)降低板栗空苞率及增產(chǎn)效果的影響[J]. 西北林學(xué)院學(xué)報(bào),2008,03:130-132.

[15] 劉祥林，吳曉仿，李華風(fēng)，等. 板栗施硼技術(shù)探討[J]. 河北果樹(shù),1999,02:11-12.

[16] 史瑞和. 植物營(yíng)養(yǎng)原理[M]. 南京:江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，1989.

[17] 蓋素芬，王德永，郝忠穎，等. 栗葉營(yíng)養(yǎng)診斷指標(biāo)的初步研究[J]. 林業(yè)科技通訊,1991,10:18-20.

[18] 陸景陵. 植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)[M]. 北京:北京農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，1994.

[19] 黃斌. 施硼對(duì)板栗空棚及產(chǎn)量的影響[J]. 落葉果樹(shù),2000,03:44.

Sampling Method of Soil and Effect of Element Contents on Yield of Chestnut

YUN Zhi-chao1, LIU Shu-ping1, GUO Ai-hong1, ZUO Liu-peng2

(1. College of Chemical Engineering, North China University of Science and Technology,Tangshan Hebei 063009, China; 2. Jidong Petroleum Company, Tangshan Hebei 063009, China)

chestnut; soil; collection; element content

According to the special circumstances for mountain chestnut soil, based on the plum blossom sampling method, a method of soil collection and preparation method adapted to the Yanshan Mountains soil was proposed, and the relationship between chestnut output and the contents of various elements in the soil under chestnut trees were investigated. The results show that this method was suitable for the environment of chestnut mountain soil; When the average content of available calcium in the soil was about 3.6 g/kg, the effect was not obvious; The yield of chestnut was higher when the content of available boron was in the range of 1.0-2.3 mg/kg, the content of available nitrogen was 20.0-43.0 mg/kg, the effective phosphorus content was 40.0-140.0 mg/kg, the effective iron content was 30.0-60.0 mg/kg, the available manganese content was 40.0-66.0 mg/kg.

S159-3；S151.9+5

A