江仲鵬，鄭婉錚，李麗紅，林 強，陳世品，馮麗貞

(1.福建農林大學林學院，福建 福州 350002； 2.福建省水土保持試驗站，福建 福州 350003)

楊梅(Myricarubra)為楊梅科(Myricaceae)楊梅屬(MyricaLinn.)植物，是我國著名經濟果樹，在國外分布極少，原產于浙江余姚[1]。 據統(tǒng)計，我國現有楊梅栽培品種有305個[2]，東魁楊梅是果實體積較大的一個品種，占栽培總面積的20%。楊梅富含營養(yǎng)元素，具有藥用保健價值，據研究發(fā)現，楊梅汁有很強的清除人體內氧自由基的能力，并且果實內多酚物質對人體造血組織具有保護作用[3]。近幾年，隨著楊梅市場的發(fā)展，楊梅種植規(guī)模逐漸擴大，社會對于楊梅林產量及品質的要求日益增加。但由于楊梅一直以來都是以粗放的傳統(tǒng)方式種植，沒有科學有效的給予土壤養(yǎng)分補償，從而出現楊梅果樹座果率低、產量少、大小年結果嚴重和品質低劣等問題[4]。有研究表明，土壤養(yǎng)分補償種類不同、時間不同及養(yǎng)分補償方式不同，對楊梅果實品質的影響均不同[5-6]。且當楊梅林出現大小年結果現象時，若及時對楊梅林進行科學的土壤養(yǎng)分補償，就能在很大程度上減少楊梅林大小年結果現象[7]。但目前對土壤養(yǎng)分補償的研究多集中于普通化肥的種類和配比，如農家肥[8]、葉面肥、復合肥[9]等，雖微生物菌肥能明顯地促進蘋果等產量和果實品質，但在楊梅栽培研究中卻鮮有報道[10]。

福建省長汀縣在20世紀40年代曾是我國最嚴重的紅壤水土流失區(qū)之一，長期水土流失導致土壤肥力低，雖然楊梅林根系發(fā)達，具有固土的作用[11]，但也改變不了楊梅產量少和品質低劣的狀況。前期研究也表明，楊梅林土壤養(yǎng)分含量均低于楊梅樹對土壤養(yǎng)分的需求標準[12]。有鑒于此，本文以長汀縣東魁楊梅為試驗材料，開展復合肥、菌肥、磷肥、菌肥+磷肥4種土壤養(yǎng)分補償試驗，并分析0～20、20～40 cm土層對不同土壤養(yǎng)分補償方式的響應，以期為長汀縣水土流失治理及當地楊梅產業(yè)開發(fā)提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

本試驗在福建省長汀縣河田鎮(zhèn)車寮村楊梅園內進行，試驗地處東經116°25′、北緯25°42′，南鄰廣東，西接江西。屬中亞熱帶海洋性季風氣候區(qū)，年均降水量1737 mm，年均氣溫17.5～18.8 ℃。該地以低山、丘陵地貌為主，海拔約300～500 m。園內試驗區(qū)坡向為東向，坡度40°，土壤為山地紅壤，成土母巖屬粗晶花崗巖，土層雖然深厚，但結構疏松，含砂量大，持水、抗蝕能力差，在土壤侵蝕發(fā)生嚴重的區(qū)域可見母質層和基巖層顯露，是南方水土流失較為嚴重的土壤類型。

施肥前試驗地的楊梅生產管理模式多為過去傳統(tǒng)的栽培模式，果農憑自身經驗偏施氮磷鉀肥。并且由于福建省長汀縣多為山地和丘陵地形，楊梅樹體高大，因此多數楊梅樹仍處于半野生狀態(tài)。

表1 養(yǎng)分補償前土壤肥力狀況

1.2 試驗材料

以長汀縣東魁楊梅林為試驗材料。楊梅林為13年生，樹勢強健，樹木經矮化管理，樹高約為2.4～3.1 m，株行距為(5.3～6.8)m×(6.4～6.9)m。養(yǎng)分補償用的硫酸鉀型復合肥料(N+P2O5+K2O≥45%)由史丹利化肥股份有限公司生產，菌肥由ETS(天津)生物科技發(fā)展有限公司生產(有效活菌數5000萬個·g-1，有機質≥45%，N+P2O5+K2O≥6%)，磷肥是由山東陽光化肥有限公司生產的農用級“沃能牌”磷酸二氫鉀(KH2PO4含量≥98%)。

1.3 土壤養(yǎng)分補償方式

在楊梅園同一坡面上于同一高度選擇位置并列的3個試驗重復區(qū)，去除邊際效應，在每個試驗區(qū)內均包含從山頂至山腳方向3棵×5列共15棵樹，3次重復共45棵樹(數字1～45為試驗楊梅樹編號，見圖1)。

圖1 試驗地設計圖

土壤養(yǎng)分補償方式為設置5個施肥處理(表2)，施肥時間分2次，春肥和壯果肥。春肥于2016年1月19日采用條狀溝施，在每棵樹東西兩側的樹冠滴水線處挖4個40 cm×30 cm×30 cm的坑進行施肥再覆土；壯果肥于2016年5月10日施用，由于磷肥肥效慢，本次磷肥采用兌水向葉面噴施的方式，磷肥∶水=1∶300，其余施肥方式與施春肥相同，但施肥位置在樹冠滴水線處與施春肥處錯開，達到全園深翻之目的。

1.4 土壤樣品采集方法

于2016年1月18日楊梅林施春肥之前和2016年6月30日楊梅采收之后，分別取1次土壤樣品，2次取土方式相同。即在試驗區(qū)內每棵樹的東西南北對角的樹冠外圍滴水線至主干方向30 cm處，用土鉆和土鏟先移除地表的枯枝落葉及雜草，分別取0～20、20～40 cm的土壤樣品，不采集施肥溝及附近土壤。土壤樣品經充分混合后，用四分法留下1 kg土壤裝入自封袋并封口，貼上標簽標記好土壤名稱、采樣深度、采樣日期，帶回實驗室備用。

表2 養(yǎng)分補償方案設計 kg·株-1

1.5 土壤養(yǎng)分測定

將采集的土壤樣品帶回實驗室后及時用牛皮紙攤開自然風干，待土壤中水分含量不再變化時，將土壤樣品進行研磨，過2 mm和0.149 mm土篩。pH值采用LYT1239—1999森林土壤pH值的測定法測定[13]；有機質采用碳氮元素分析儀(ELEMENTAR，Vario MAX CN)測定[14]，直接測出有機碳含量(g·kg-1)；全氮采用碳氮元素分析儀(ELEMENTAR，Vario MAX CN)直接測定；全磷采用LYT1232—1999森林土壤含磷的測定中堿熔-鉬銻抗比色法[15]測定；全鉀采用LYT1234—1999森林土壤全鉀的測定中堿熔-火焰光度法測定；速效氮采用LYT1229—1999森林土壤水解性氮的測定中堿解-擴散法[16]測定；速效磷采用LYT1233—1999森林土壤有效磷的測定中氟化銨-鹽酸浸提法測定；速效鉀采用LYT1236—1999森林土壤速效鉀的測定中乙酸銨浸提-火焰光度計法[17]測定。

2 結果與分析

2.1 土壤pH、有機質對土壤養(yǎng)分補償的響應

由表1和表3可知，土壤養(yǎng)分補償前后pH值的變化。楊梅樹結果后土壤pH值明顯降低，即出現土壤酸化現象，并且20～40 cm土層pH值略高于0～20 cm土層。進行不同土壤養(yǎng)分補償處理后，0～20 cm土層處理Ⅱ、處理Ⅲ與CK呈顯著差異，處理Ⅰ、處理Ⅳ與CK差異較小。其中處理Ⅲ的pH值最高，為4.78；處理Ⅱ的pH值最低，為4.39；其它處理的pH值均有小幅度提高。20～40 cm土層處理Ⅲ的pH值為4.77，與CK呈顯著差異，其它處理均不存在顯著差異。因此施磷肥(處理Ⅲ)可以延緩土壤酸化。

由表3可知，0～20 cm土層有機質含量高于20～40 cm土層。在0～20 cm土層，處理Ⅱ的有機質含量最高，為9.03 g·kg-1，比CK提高14%；其次是處理Ⅲ，為8.64 g·kg-1，提高4.7%，但處理Ⅱ、處理Ⅲ均未達到顯著差異；處理Ⅰ與CK達到顯著差異，但有機質含量反而減少，沒有達到提高有機質含量的目的。在20～40 cm土層，處理Ⅳ的有機質含量最高，為7.92 g·kg-1；其次是處理Ⅰ；處理Ⅲ的有機質含量最低。由此可見，施菌肥(處理Ⅱ)可以提高土壤中有機質含量。

表3 土壤pH、有機質對養(yǎng)分補償的響應

2.2 土壤全氮及速效氮對土壤養(yǎng)分補償的響應

由表4可知，0～20 cm土層的全氮含量高于20～40 cm土層，但是相差不大。在0～20 cm土層中，處理Ⅱ的全氮含量最高，為0.51 g·kg-1；在20～40 cm土層中，處理Ⅳ的全氮含量最高，為0.52 g·kg-1，且與CK呈顯著性差異。由此可知，各種土壤養(yǎng)分補償方式均未能提高土壤中全氮的含量。

0～20 cm土層中的速效氮含量明顯高于20～40 cm土層。在0～20 cm土層中，處理Ⅱ、處理Ⅳ的速效氮最高，分別為39.94、39.58 mg·kg-1，分別比對照提高18.4%、17.3%；處理Ⅰ的土壤速效氮含量與對照無明顯差異。在20～40 cm土層中，處理Ⅳ的土壤速效氮含量最高，為28.54 mg·kg-1；其次是處理Ⅰ和處理Ⅱ，處理Ⅲ的土壤速效氮含量最低。因此，土壤養(yǎng)分補償可以提高土壤中速效氮的含量，其中以施菌肥(處理Ⅱ)和施菌肥+磷肥(處理Ⅳ)效果最佳。

表4 土壤全氮及速效氮對養(yǎng)分補償的響應

2.3 土壤全磷及速效磷對土壤養(yǎng)分補償的響應

由表5可知，處理Ⅱ的全磷含量最高，0～20、20～40 cm土層中全磷含量分別為0.26、0.22 g·kg-1，且與CK差異顯著。因此，在不同土壤養(yǎng)分補償方式中施菌肥(處理Ⅱ)可以提高土壤中全磷的含量。

0～20 cm土層的速效磷含量高于20～40 cm土層。處理Ⅱ對提高土壤速效磷含量效果最佳，0～20、20～40 cm土層中含量分別為50.55、29.57 mg·kg-1，分別比對照(CK)提高572.1%、465.3%，均與CK差異顯著；其次是處理Ⅲ，0～20、20～40 cm土層中含量分別為24.22、9.46 mg·kg-1，其中僅在0～20 cm土層與CK差異顯著；其它處理對提高土壤中速效磷含量的效果不顯著。由此可見，施菌肥(處理Ⅱ)和施磷肥(處理Ⅲ)對提高土壤中速效磷含量的效果最佳。

表5 土壤全磷及速效磷對養(yǎng)分補償的響應

2.4 土壤全鉀及速效鉀對土壤養(yǎng)分補償的響應

由表6可知，全鉀含量20～40 cm土層略高于0～20 cm土層。在0～20 cm土層中，處理Ⅰ、處理Ⅳ的土壤全鉀含量分別為9.71、9.54 g·kg-1，而處理Ⅱ、處理Ⅲ的土壤全鉀含量較低，且均不存在顯著差異；在20～40 cm土層中，只有處理Ⅳ的土壤全鉀含量較高，其它處理的土壤全鉀含量均低于對照。

速效鉀含量0～20 cm土層高于20～40 cm土層。處理Ⅳ的土壤速效鉀含量最高，0～20、20～40 cm土層中含量分別為48.12、45.59 mg·kg-1，分別比對照提高63.5%、96.9%，且均與相應土層的CK差異顯著；其次是處理Ⅱ，0～20、20～40 cm土層中含量分別為46.85、42.81 mg·kg-1，分別比CK高57.7%、84.8%，均與相應土層的CK差異顯著，處理Ⅲ、處理Ⅰ均有小幅度提高。

表6 土壤全鉀及速效鉀對養(yǎng)分補償的響應

2.5 主成分分析

在0～20 cm土層中，有機質、pH、全氮、全磷、全鉀、速效氮、速效磷、速效鉀等8個土壤養(yǎng)分指標具有不同的衡量標準。因此通過計算KMO和Bartlett檢驗可以有效地衡量8個指標之間是否具有相關性，其中KMO值在0.5以上就可以進行主成分分析，越接近1，則越適合進行主成分分析。由表7可以看出，KMO值為0.512，在Bartlett球形度檢驗，P值<0.001，由此可見，變量之間存在相關性，因此可以進行主成分分析。

表7 0～20 cm土層土壤肥力指標的KMO和Bartlett檢驗

表8 0～20 cm土層土壤肥力指標的主成分分析的特征值和方差貢獻率

對其進行主成分分析[18]，可以提取3個主成分。由表8可以看出，前3個主成分累計貢獻率達82.758%，表明這3個主成分涵蓋了原始數據信息總量的82.758%。其中第1主成分貢獻率是54.983%，第2主成分貢獻率占15.175%，第3主成分貢獻率占12.599%。因此以這3個主成分分析結果為新指標，得到最佳土壤養(yǎng)分補償方式排序為菌肥>菌肥+磷肥>磷肥>復合肥(表9)。

表9 0～20 cm土層土壤肥力指標的各主成分、綜合得分及排序

在20～40 cm土層中，通過計算KMO和Bartlett檢驗，由表10可以看出，KMO值為0.535，在Bartlett球形度檢驗，P值<0.001，由此可見，變量之間存在相關性，因此可以進行主成分分析。

對其進行主成分分析，可以提取2個主成分。由表11可以看出，前2個主成分累計貢獻率達74.887%，也就是說這2個主成分涵蓋了原始數據信息總量的74.887%。其中第1主成分貢獻率是43.044%，第2主成分貢獻率占31.843%。因此以這2個主成分為新指標，得到最佳土壤養(yǎng)分補償方式排序為菌肥+磷肥>復合肥>菌肥>磷肥(表12)。

表10 20～40 cm土層土壤肥力指標的KMO和Bartlett檢驗

表11 20～40 cm土層土壤肥力指標的主成分分析的特征值和方差貢獻率

表12 20～40 cm土層土壤肥力指標的各主成分、綜合得分及排序

3 結果與討論

土壤養(yǎng)分補償可以提高土壤有機質和氮磷鉀元素的含量，還能延緩土壤酸化過程[19]。楊梅林土壤養(yǎng)分補償后土壤肥力測定結果表明，在土壤垂直剖面上，有機質、pH、全氮、全磷、速效氮、速效磷、速效鉀的分布具有明顯的規(guī)律，其含量均隨土層深度的增加而顯著降低，表現為0～20 cm土層>20～40 cm土層；而土壤中全鉀含量的規(guī)律則相反，表現為20～40 cm土層>0～20 cm土層，這可能是因為以往楊梅林施肥多為硫酸鉀型復合肥，且施肥深度在20 cm處，因此20～40 cm土層全鉀含量高于0～20 cm土層。土壤中全氮和速效磷的含量可以滿足楊梅樹對養(yǎng)分的需求，但速效鉀的含量偏低，會影響楊梅樹的結果質量，需及時對土壤補充鉀元素。通過比較兩次養(yǎng)分補償后土壤pH響應可知，楊梅林在結果后出現了嚴重的土壤酸化現象。進行不同土壤養(yǎng)分補償處理后，其中施磷肥的pH值最高，為4.78，其它處理的pH值均有小幅度提高。這說明相對于其他土壤養(yǎng)分補償處理方式，施磷肥可能延緩土壤酸化，其機理需進一步研究。另外，土壤中有機質和氮磷鉀元素的含量在楊梅結果后顯著降低，說明楊梅林結果從土壤中汲取了大量養(yǎng)分，試驗設計的養(yǎng)分補償量不能很好地滿足楊梅樹對養(yǎng)分的需求，采果后應及時對楊梅林土壤進行養(yǎng)分補償，以保證楊梅樹正常生長和提高下一次產量和結果品質。施菌肥可以明顯提高土壤中有機質、全磷、速效氮、速效磷和速效鉀的含量。有研究表明，菌肥可以將土壤中無效養(yǎng)分分解為有機質、速效氮、速效磷和速效鉀，供作物直接吸收利用[20]。王旭輝等[21]研究生物菌肥促生機制時發(fā)現使用菌肥可以提高土壤中有效養(yǎng)分的含量。本試驗結果與前人觀點一致。施菌肥+磷肥可以提高土壤中全鉀、速效氮、速效鉀的含量，此種方式對提高全鉀含量效果最明顯。但是各種土壤養(yǎng)分補償方式均未能明顯提高土壤中全氮的含量，這可能是因為養(yǎng)分補償量不足，且給土壤提供的是有效養(yǎng)分，已被楊梅樹直接吸收利用。

綜上所述，不同土壤養(yǎng)分補償方式對楊梅林土壤pH及肥力有明顯的改善作用，施菌肥對提高土壤中有機質、全磷、速效氮、速效磷和速效鉀含量最明顯，施磷肥可以提高土壤中速效磷和速效鉀的含量，施菌肥+磷肥可以提高土壤中全鉀、速效氮、速效鉀的含量。主成分分析后得出，0～20 cm土層以施菌肥的綜合效果最顯著，20～40 cm土層以施菌肥+磷肥的綜合效果最顯著。