趙瑞芬，程 濱，張一弓，滑小贊，王 森，王 釗

（山西農(nóng)業(yè)大學資源環(huán)境學院，山西太原030031）

核桃（Juglans regiaL.）為胡桃科屬，其核仁具有很高的營養(yǎng)價值和保健價值，是世界著名的“四大干果”之一。山西省地處黃土高原東部，屬于溫帶大陸性氣候，晝夜溫差大，日照充足，是我國優(yōu)質(zhì)核桃的生產(chǎn)基地之一；隨著核桃種植的迅猛發(fā)展，核桃產(chǎn)業(yè)已成為山西多地的農(nóng)業(yè)主導產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)有種植面積已超過53萬hm2[1]，但單位面積產(chǎn)量不到國家豐產(chǎn)林標準的1/3[2]，產(chǎn)量低、品質(zhì)差制約著山西省核桃產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。有研究表明[3-5]，科學合理地施肥有利于改善土壤性狀、提高核桃產(chǎn)量和品質(zhì)。核桃園土壤是核桃生長的基礎，土壤肥力的高低直接影響核桃的產(chǎn)量的高低和品質(zhì)的好壞。因此，了解并客觀評價核桃種植地土壤的養(yǎng)分狀況，對改善土壤肥力、指導核桃產(chǎn)地土壤合理施肥、促進核桃生產(chǎn)發(fā)展具有重要意義。而土壤養(yǎng)分狀況受氣候、地形、地貌、土壤條件、植被及人類活動等因素的綜合影響。目前，針對不同種植園的土壤養(yǎng)分狀況，學者已進行了大量研究。廣西桑樹不同種植區(qū)甚至同一種植區(qū)土壤養(yǎng)分差異較大，主產(chǎn)區(qū)50% 以上的桑園土壤速效氮、磷、鉀缺乏[6]；四川廣元核桃林地土壤總體偏堿性，土壤肥沃程度總體較低，多數(shù)土壤有機質(zhì)、微量元素缺乏[7]；新疆烏什縣大多數(shù)核桃園土壤有機質(zhì)含量較低，速效氮、磷、鉀、鐵、錳和銅缺乏[8]；重慶市柑橘園87.5% 的土壤有機質(zhì)含量偏低、速效氮和有效磷缺乏，速效鉀缺乏和過量并存[9]；重慶獼猴桃主產(chǎn)區(qū)土壤pH值普遍高，速效磷豐富，有機質(zhì)、堿解氮、速效鉀適中，存在部分有效硫、鐵、錳缺乏或過量現(xiàn)象[10]。不同地區(qū)土壤養(yǎng)分狀況各異，同一地區(qū)土地種植方式不同土壤養(yǎng)分狀況也不同。核桃產(chǎn)地土壤養(yǎng)分狀況的研究已在四川[7]、新疆[8]和陜西[11]等地報道，而關于山西核桃園土壤養(yǎng)分肥力狀況還未見系統(tǒng)研究。

本研究對山西省核桃主產(chǎn)區(qū)汾陽、左權、盂縣、黎城、古縣等5個縣市的土壤養(yǎng)分含量現(xiàn)狀進行調(diào)查與分析，并利用土壤養(yǎng)分分級標準對其作出相應的評價，旨在為科學地指導山西主產(chǎn)區(qū)核桃園施肥和實現(xiàn)養(yǎng)分資源綜合管理提供一定的科學依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 土壤樣品采集

選擇核桃種植面積較大的汾陽、左權、盂縣、古縣、黎城5個縣市作為研究區(qū)，在各縣市中選取核桃種植已成規(guī)模的53個鄉(xiāng)鎮(zhèn)作為采樣點。于2017年9—10月核桃成熟期，考慮核桃樹齡、地形部位和土壤類型等因素，選擇10～15 a的核桃園進行土壤樣品采集。每個樣點按照“S”型采樣方法，在樹冠滴水線附近，視核桃園的大小，隨機采取5～10個0～30 cm土層樣品，經(jīng)混合后取1 kg土樣作為該取樣點的土壤農(nóng)化樣，共采集288個有代表性的樣本。土樣置室內(nèi)陰干，研磨過1 mm或0.25 mm的尼龍篩，裝入干凈的紙袋中，備用。同時，記錄采樣點核桃的立地條件、農(nóng)戶施肥管理和核桃產(chǎn)量情況。

1.2 測定項目及方法

分析項目包括pH、有機質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀、有效銅、有效鋅、有效錳、有效鐵等10個指標，采用常規(guī)方法進行分析[12]。其中，土壤pH采用土水比（1∶2.5）pH酸度計進行測定；有機質(zhì)含量采用重鉻酸鉀外加熱-容量法進行測定；全氮含量采用半微量凱氏定氮法進行測定；堿解氮含量采用堿解擴散法進行測定；有效磷含量采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法進行測定；速效鉀含量采用乙酸銨浸提-火焰光度法進行測定；有效銅、有效鋅、有效錳、有效鐵含量采用中性DTPA浸提-火焰原子吸收分光光度法進行測定。

1.3 數(shù)據(jù)處理及參考養(yǎng)分分級標準

數(shù)據(jù)采用Excel 2007和SPSS 18.0統(tǒng)計軟件進行分析。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)核桃種植多為農(nóng)林復合種植，因此，土壤pH值、有機質(zhì)、全氮、大量元素和微量元素養(yǎng)分分級指標參考我國第二次土壤普查制定的養(yǎng)分分級標準[13]。

土壤pH分級標準為：pH值在5.6～6.5時為弱酸性土壤，可以種植核桃；pH值在6.6～7.5時為中性土壤，最適宜核桃的生長；pH值在7.5～8.5時為微堿性土壤，比較適宜種植核桃；pH值在8.5～9.0時為堿性土壤，可以種植核桃，但產(chǎn)量會受影響。有機質(zhì)與其他養(yǎng)分分級標準如表1所示。

表1土壤養(yǎng)分分級標準

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤pH狀況

核桃適應性較強，可以在多種土壤上生長，通常在土壤pH值為5.5～8.2的微酸性到堿性土壤中均可正常生長，而在相對偏中性土壤中生長更好（pH值為6.4～7.2）[14]。由表2可知，調(diào)查區(qū)土壤pH值主要分布在7.71～8.71，平均為8.26，綜合變異系數(shù)為2.05% ，說明研究區(qū)土壤pH基本一致；山西核桃主產(chǎn)區(qū)95.2% 的土壤樣本pH值在7.6～8.5，為弱堿性土壤，可以種植核桃；各縣市pH均值都在適宜范圍內(nèi)。在pH值較高的地方，生產(chǎn)中可以適當施用酸性肥料來調(diào)節(jié)pH值。

表2核桃園土壤pH值和分布頻率

2.2 土壤有機質(zhì)豐缺狀況

土壤有機質(zhì)含量大小是反映土壤肥力高低最重要的指標之一，是土壤中各種營養(yǎng)元素特別是氮、磷的重要來源，其高低能夠反映當季土壤養(yǎng)分供應能力的大小[15]。由表3可知，調(diào)查區(qū)核桃種植地土壤樣本有機質(zhì)含量變化范圍為4.7～46.6 g/kg，平均為15.4 g/kg，變異系數(shù)為36.1% 。有機質(zhì)含量適宜和豐富的樣本比例為14.8% ，其中，左權占23.8% ，盂縣只占8.8% ；有機質(zhì)含量缺乏（10～20 g/kg）的樣本比例為70.2% ，其中，古縣（80.7% ）占的比例最大，其次依次為黎城（77.8% ）、汾陽（70.2% ）、左權（64.3% ）、盂縣（58.7% ）；有機質(zhì)含量很缺和極缺的樣本比例為15.0% ，其中，盂縣（32.6% ）占的比例最大。

表3核桃園土壤有機質(zhì)含量和分布頻率

2.3 土壤全氮豐缺狀況

土壤含氮量是衡量土壤氮素的重要基礎肥力指標，其含量多少可反映土壤供氮潛力的高低[15]。由表4可知，調(diào)查區(qū)核桃種植地土壤樣本全氮含量變化范圍為0.13～1.81 g/kg，平均為0.90 g/kg，變異系數(shù)為36.4% 。全氮含量超過1.0 g/kg在適量范圍的樣本比例占35.1% ，其中，左權占66.7% 、黎城占38.9% 、古縣占27.7% 、盂縣占21.7% 、汾陽占8.8% ；全氮含量缺乏（0.75～1.0 g/kg）的樣本比例占35.1% ，其中，汾陽（50.9% ）占的比例最大，其次是黎城（44.4% ）；全氮含量低于0.75 g/kg處于很缺和極缺范圍的土壤占29.8% ，其中，盂縣（56.6% ）占的比例最大，其次是汾陽（38.5% ）。

表4核桃園土壤全氮含量和分布頻率

2.4 土壤大量元素狀況

土壤中有效養(yǎng)分含量是影響作物產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素之一。由表5可知，調(diào)查區(qū)核桃種植地土壤堿解氮含量變化范圍為10.2～152.5 mg/kg，平均為52.3 mg/kg，變異系數(shù)為51.0% ，土壤中的氮主要受外界環(huán)境如施肥的影響。從分布頻率來看，9.3% 的土壤堿解氮含量在適量及以上水平，分布在黎城（8.3% ）和古縣（6.5% ）；23.3% 的土壤堿解氮含量在適量水平，各縣市分布頻率依次為黎城19.5% 、古縣17.1% 、左權7.2% 、盂縣4.3% 、汾陽1.7% ；調(diào)查區(qū)土壤堿解氮含量在60 mg/kg以下很缺和極缺級占67.5% ，缺氮較為嚴重的是汾陽（93.0% ）和盂縣（76.1% ），其次依次是左權（69.0% ）、黎城（55.5% ）和古縣（36.1% ）。在嚴重缺氮的核桃種植地應增施氮肥。

表5核桃園土壤堿解氮含量和分布頻率

土壤有效磷是土壤磷素養(yǎng)分供應水平高低的指標，土壤磷素含量高低在一定程度上反映了土壤中磷的貯存量和供應能力。從表6可以看出，調(diào)查區(qū)核桃種植地土壤有效磷含量變化范圍為2.3～55.2 mg/kg，平均為11.0 mg/kg，變異系數(shù)為75.1% ，各區(qū)域土壤有效磷變異系數(shù)大小依次為汾陽（82.4% ）、左權（65.4% ）、盂縣（64.0% ）、古縣（62.7% ）和黎城（46.7% ），說明各縣市有效磷含量存在差別。從分布頻率來看，汾陽和盂縣分別有14.0% 和19.4% ，有效磷含量偏高；調(diào)查區(qū)土壤有效磷含量在10 mg/kg以下缺乏、很缺和極缺級占60.0% ，缺磷較為嚴重的是左權（78.6% ）和古縣（72.3% ），其次依次是黎城（63.9% ）、汾陽（49.2% ）、和盂縣（41.3% ）。

表6核桃園土壤有效磷含量和分布頻率

核桃果實需要的鉀較多，土壤中速效鉀的豐缺會影響核桃的產(chǎn)量及品質(zhì)[8]。從表7可以看出，調(diào)查區(qū)核桃種植地土壤速效鉀含量變化范圍為75～459 mg/kg，其變幅較大，平均為170 mg/kg，變異系數(shù)為34.8% 。含量在適宜范圍（100～150 mg/kg）的土壤樣本比例以黎城（55.5% ）最大，其次依次是盂縣（39.1% ）、古縣（38.3% ）、和汾陽（35.6% ），左權最?。?6.7% ）；調(diào)查區(qū)土壤有61.9% 的土壤存在鉀過量現(xiàn)象，如左權過量比例占76.2% 、汾陽占52.6% 、古縣占46.8% 、黎城占30.6% ，盂縣所占比例最?。?7.4% ），各縣之間的差異除與當?shù)赝寥滥纲|(zhì)有關外，這與近年來各地實施秸稈還田的力度有很大關系。

表7核桃園土壤速效鉀含量和分布頻率

2.5 土壤微量元素養(yǎng)分狀況

由表8可知，土壤有效鐵含量范圍為2.04～15.60 mg/kg，平均為5.25 mg/kg，變異系數(shù)為36.5% ；全區(qū)土壤有效鐵含量有61.0% 屬適量及以上水平，約有39.0% 的核桃種植地土壤有效鐵缺乏，其中，黎城所占比例最大，約為58.4% ，其次依次是古縣（46.8% ）、汾陽（42.1% ）、盂縣（30.5% ）和左權（19.1% ）。

表8核桃園土壤有效鐵含量和分布頻率

由表9可知，土壤有效錳含量范圍為0.14～6.18 mg/kg，平均為0.89 mg/kg，變異系數(shù)為83.3% ，說明不同縣市、同一縣市不同取樣點土壤有效錳含量變異較大；約有52.2% 的土壤有效錳含量屬適量水平，其中，汾陽所占比例最大，為96.5% ；約有47.8% 土壤存在缺錳現(xiàn)象，其中，古縣占的比例最大，為87.2% 。

表9核桃園土壤有效錳含量和分布頻率

由表10可知，土壤有效銅含量范圍為0.21～1.76 mg/kg，平均為0.85 mg/kg，變異系數(shù)為41.4% ；全區(qū)土壤有效銅含量有71.0% 屬適量水平，28.9% 屬豐富水平；平均含量最大的為汾陽，最小的為古縣。

由表11可知，土壤有效鋅含量范圍為1.49～13.30 mg/kg，平均為5.34 mg/kg，變異系數(shù)為35.1% ；全區(qū)土壤有效鋅含量有72.0% 屬適量及以上水平，其中，汾陽約有50.8% 、黎城約有44.5% ，有28.0% 的核桃種植地土壤有效鋅缺乏，其中，古縣占比最大，約為68.0% ，其次依次是左權（33.3% ）、盂縣（30.5% ）。

表10核桃園土壤有效銅含量和分布頻率

表11核桃園土壤有效鋅含量和分布頻率

總體來看，山西省核桃主產(chǎn)區(qū)土壤有不同程度的鐵、錳和鋅缺乏及銅、鋅過量現(xiàn)象。在實際生產(chǎn)中，應根據(jù)微量元素養(yǎng)分豐缺情況，在鐵、錳和鋅缺乏的地塊增施鐵、錳和鋅肥；在銅和鋅過量的區(qū)域不施銅肥和鋅肥，并禁止施用含銅、鋅的農(nóng)藥等。

2.6 土壤養(yǎng)分相關性分析

受成土母質(zhì)、風化過程等自然因素及土地利用方式等人為因素的影響，土壤不同養(yǎng)分含量間具有一定的相關性[9，16]。山西核桃產(chǎn)區(qū)土壤樣品的各養(yǎng)分含量之間相關性分析結(jié)果表明（表12），土壤pH與有機質(zhì)、全氮及各有效養(yǎng)分含量之間無相關性；土壤有機質(zhì)與全氮、有效銅間呈極顯著正相關（r＝0.374和r＝0.182），與有效鋅間呈顯著正相關（r＝0.139）；土壤全氮與堿解氮間呈極顯著正相關（r＝0.357），與速效鉀間呈顯著正相關（r＝0.165）；土壤堿解氮與有效銅、有效錳間呈極顯著負相關（r＝-0.238和r＝-0.199）；土壤有效磷與速效鉀、有效銅和有效錳間呈極顯著正相關（r＝0.235、r＝0.176和r＝0.229）；土壤速效鉀與有效鋅間呈顯著正相關（r＝0.165）；土壤有效銅與有效鋅、有效錳間呈極顯著正相關（r＝0.416和r＝0.636）；土壤有效鋅與有效錳間呈極顯著正相關（r＝0.324），與有效鐵間呈極顯著正相關（r＝0.228）。

表12核桃園土壤pH、有機質(zhì)、全氮及有效養(yǎng)分間的相關性分析（n＝228）

3 結(jié)論與討論

pH對土壤中養(yǎng)分元素的有效性影響較大，核桃在土壤pH值為5.5～8.2的微酸性到堿性土壤中均可正常生長；而土壤pH值在6.5～7.5時，土壤養(yǎng)分有效性最高[14，17]。李青軍等[17]研究發(fā)現(xiàn)，pH值的升高或降低都會影響核桃的產(chǎn)量。山西核桃主產(chǎn)區(qū)95.2% 的土壤樣本pH值在7.6～8.5，為弱堿性土，可以種植核桃。但為了實現(xiàn)土壤養(yǎng)分平衡，獲得核桃優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，應在核桃園增施有機肥或使用酸性肥料以降低pH值。

土壤有機質(zhì)是評價土壤肥力的重要指標，有機質(zhì)可以改善土壤物理性狀、影響化肥的肥效，進而影響農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)[18]。土壤有機質(zhì)與其他有效養(yǎng)分不同，在周年植物生長期間土壤有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)變化較小[19]。本研究表明，山西省核桃主產(chǎn)區(qū)土壤總體有機質(zhì)含量偏低，平均達15.4 g/kg，只有14.8% 的土壤有機質(zhì)含量超過20 g/kg，不同縣區(qū)情況不同，如左權土壤有機質(zhì)含量超過20 g/kg的比例占23.8% ，而盂縣只占8.8% ，原因可能是由于左權的畜牧業(yè)比較發(fā)達，有機肥來源多；另外，左權的主導產(chǎn)業(yè)為農(nóng)業(yè)，農(nóng)戶對土壤培肥比較重視，而盂縣一直以來都以煤業(yè)為主，對農(nóng)業(yè)不重視，導致土壤比較貧瘠。有機質(zhì)含量的多少直接影響土壤其他營養(yǎng)元素的豐缺，因此，在生產(chǎn)中應增施有機肥、提高土壤肥力，進而促進核桃優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)。

土壤全氮是衡量土壤氮素的重要基礎肥力指標，其含量大小還能反映出土壤供氮潛力的高低，堿解氮是當季作物可以利用的有效態(tài)氮。本研究相關分析表明，山西核桃主產(chǎn)區(qū)堿解氮與全氮間存在極顯著相關性，土壤全氮含量平均為0.90 g/kg，堿解氮含量平均為52.3 mg/kg，氮水平總體偏低；不同縣區(qū)（市）土壤全氮和堿解氮含量空間差異略有不同，左權土壤全氮含量超過1.0 g/kg在適量范圍的樣本比例為66.7% ，而堿解氮含量超過90 mg/kg在適量范圍的樣本比例僅為7.2% ；盂縣土壤全氮含量低于0.75 g/kg，處于很缺和極缺范圍的樣本比例為56.6% ，堿解氮含量在60 mg/kg以下很缺和極缺范圍的樣本比例為76.1% 。這是因為全氮與有機質(zhì)間存在極顯著相關性，而堿解氮水平主要受人為施肥管理的調(diào)控。因此，應科學施用氮肥，進行測土施肥，有條件的可以開展水肥一體化，以提高氮肥利用率。

磷是植物生長的三大必需營養(yǎng)元素之一，有研究表明，土壤有效磷顯著影響核桃產(chǎn)量[17]及山核桃果實中粗脂肪含量[20-21]。山西省核桃主產(chǎn)區(qū)土壤有效磷含量變化范圍為2.3～52.2 mg/kg，變異系數(shù)為75.1% ，說明磷水平的空間差異性較大；土壤有效磷含量平均為11.0 mg/kg，較第二次土壤普查時耕地土壤有明顯增加[22]，這與近年來增施磷肥有關，但在10 mg/kg以下缺乏、很缺和極缺級仍占60.0% ，主要是因為山西大多數(shù)土壤為石灰性土壤，土壤中碳酸鈣含量較高，磷肥施入土壤后易與鈣形成磷酸二鈣、磷酸八鈣、羥基磷灰石以及難溶的磷灰石等磷酸鈣鹽沉淀，從而降低磷的有效性[23]。有研究發(fā)現(xiàn)，施肥特別是施用酸性肥料和氮肥有助于提高土壤的有效磷含量[24]。因此，核桃主產(chǎn)區(qū)需增施磷肥，在選擇肥料時優(yōu)選酸性肥料。

鉀素可以提高作物抗逆性及促進豐產(chǎn)和提升農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)。有研究表明，核桃需鉀量較大，其葉片和果實硬殼中含鉀高，周年葉片和硬殼帶走的鉀量較大[25-26]。因此，核桃周年生育期內(nèi)需充足的鉀供應。本研究調(diào)查區(qū)核桃種植地土壤樣本速效鉀含量平均為170 mg/kg；有61.9% 的土壤存在鉀過量現(xiàn)象，31.1% 的土壤速效鉀含量在適宜范圍（100～150 mg/kg），7.0% 的土壤速效鉀為缺乏水平，主要分布在盂縣，這可能與農(nóng)戶重氮磷肥輕鉀肥有關。所以，在生產(chǎn)中，要根據(jù)土壤情況，適當增施鉀肥。

微量元素與植物的生長息息相關，鋅參與葉綠素和生長素及其他生物酶的合成，能提高碳氮代謝，促進細胞分裂生長[21]；銅會影響植物的光合作用，土壤缺銅時植物會出現(xiàn)生長不良的情況，但當植物體內(nèi)含銅過多時，則會造成植物銅中毒；鐵能提高亞硝酸還原酶和次亞硝酸還原酶的活性[27]；錳會影響植物中其他營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和同化。山西核桃主產(chǎn)區(qū)土壤有效銅含量均為適量或豐富水平，而本研究調(diào)查發(fā)現(xiàn)，主產(chǎn)區(qū)農(nóng)民沒有施用微肥的習慣，土壤中銅含量增加除與土壤母質(zhì)有關外，也有可能與含銅殺菌劑如波爾多液的使用有關。本研究調(diào)查區(qū)有47.8% 的土壤缺錳，39.0% 的土壤有效鐵缺乏，28.0% 的土壤有效鋅缺乏，這可能與核桃多年生長吸收、帶走土壤中微量元素和農(nóng)民習慣施肥有關。因此，在實際生產(chǎn)中，應根據(jù)微量元素養(yǎng)分豐缺情況，在鐵、錳和鋅缺乏的地塊增施鐵、錳和鋅肥，在銅和鋅過量的區(qū)域不施銅肥和鋅肥。