關鍵詞:土壤酸化梨園;土壤調理劑;生草;土壤質量;產(chǎn)量;品質
中圖分類號:S156.2:S661.2 文獻標識號:A 文章編號:1001-4942(2025)02-0097-08
果樹是山東省農(nóng)業(yè)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一,2022年果園種植面積達到60.67萬公頃,在全省種植業(yè)中僅次于糧食作物和蔬菜。但是由于化肥的大量使用而有機肥和微量元素使用不足,導致果園土壤出現(xiàn)不同程度的酸化問題,嚴重影響果品產(chǎn)量和品質。據(jù)統(tǒng)計,全省75%以上的果園出現(xiàn)不同程度的土壤酸化,特別是以棕壤為主的膠東地區(qū)土壤酸化最為嚴重,且隨著種植年限的增加,有日益嚴重的趨勢。
土壤酸化導致土壤養(yǎng)分的有效性降低,土壤中鈣、鎂和鉀等鹽基離子加速淋溶,果樹根系生長受阻,養(yǎng)分吸收能力降低,果實品質和產(chǎn)量下降。酸化土壤易產(chǎn)生各種有毒物質,土壤過酸容易產(chǎn)生游離態(tài)的Al3+和有機酸,直接危害果樹生長。土壤酸化同樣不利于果園土壤微生物的活動,導致有害微生物繁殖,土壤養(yǎng)分有效性降低,進而影響果品質量安全。因此,解決土壤酸化問題繼而提高果實品質以滿足市場需求成為一個重要的研究方向。為了實現(xiàn)果園梨業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展,需要采取有效的土壤改良措施,解決土壤酸化問題,提高土壤質量,以助力農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。
果園生草可以增加土壤有機質含量,提高土壤肥力和保水能力。同時果園生草可以通過植物地上部和地下根系的活動,增加土壤中的微生物數(shù)量和種類,促進有機物分解和營養(yǎng)元素的循環(huán)利用,改善土壤環(huán)境,從而增加果品產(chǎn)量和品質。果園施用土壤調理劑等可以改良土壤環(huán)境,中和土壤中的酸性物質,提高土壤的pH值,改善土壤的酸堿度,促進果樹根系發(fā)育。土壤調理劑還含有豐富的有機質、微量元素和礦物質等,可增加土壤肥力,提高土壤的保水保肥能力及果樹產(chǎn)量和品質。但是現(xiàn)階段還缺乏果園生草、施用土壤改良劑對酸化果園改良效果的報道,尤其是缺乏二者結合使用對膠東酸化梨園土壤質量以及二者結合使用下土壤性質與果品產(chǎn)量品質相關性的研究。
因此,本試驗采用土壤調理劑、生草技術相結合的方式,研究不同酸化改良措施下梨園土壤質量、梨產(chǎn)量品質的改進情況及兩者間的關系,以期為酸化果園土壤改良提供理論依據(jù)。
1材料與方法
1.1試驗地概況
試驗于2022-2023年在山東省萊陽市照旺莊鎮(zhèn)葉家泊村進行(120°44′40″E,36°54′15″N)。該區(qū)域位于膠東半島中部,屬于溫帶季風性氣候。土壤類型為棕壤,0~20 cm土層土壤容重1.42g/cm3,pH值5.6,含有機碳17.7g/kg、全氮1.3g/kg、全磷0.4g/kg、全鉀14.4 g/kg、速效氮123.3mg/kg、速效磷83.5mg/kg、速效鉀130.8mg/kg。
1.3測定指標及方法
1.3.1測產(chǎn)及果實品質測定 于秋月梨收獲季節(jié)一次性采收果實,各大區(qū)產(chǎn)量以實際全部收獲稱量為準。分別從每株樹上、中、下層隨機選取10個果實帶回實驗室測定秋月梨品質指標。其中,總糖含量用糖度儀(型號:SW32D)測定,可滴定酸用NaOH中和滴定法測定,維生素C含量用2,6-二氯酚靛酚滴定法測定,硝酸鹽含量用分光光度法測定。
1.3.2土壤化學指標測定 2023年果實收獲的同時,采用土鉆在距離樹干1~1.5m范圍內(nèi)避開施肥部位隨機選取5個點,分層采集0~20 cm和20~40cm土層土壤樣品。將土樣充分混勻后帶回實驗室攤平自然風干,之后分別過2mm和0.25mm篩留待土壤pH值、電導率和堿解氮、速效磷、速效鉀、有機質含量及酶活性等指標測定。其中,土壤pH值采用pH計(型號:FE28)測定,電導率用電導率儀(型號:FE38)測定,有機質含量采用重鉻酸鉀稀釋熱法測定,堿解氮含量采用蒸餾法測定,速效磷含量采用碳酸氫鈉浸提一鉬銻抗比色法測定,速效鉀含量采用火焰光度計法測定。土壤脲酶活性采用苯酚鈉一次氯酸鈉比色法測定,3-葡萄糖苷酶活性采用硝基酚比色法測定,過氧化氫酶活性采用苯酚比色法測定,磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法測定。
1.4數(shù)據(jù)處理與分析
采用Microsoft Excel 2016進行試驗數(shù)據(jù)處理,SAS 9.2軟件進行差異顯著性分析及ANOVA方差分析,Microsoft Excel 2016和Sigmaplot 12.5軟件作圖。
2結果與分析
2.1果園生草與施用硅鈣鉀鎂肥土壤調理劑對秋月梨產(chǎn)量的影響
果園生草結合施用硅鈣鉀鎂肥土壤調理劑(以下簡稱硅鈣鉀鎂肥)即T3處理可顯著增加秋月梨產(chǎn)量,2022年和2023年比對照(CK)分別高12.15%和7.22%,果園生草處理(T2)、施用硅鈣鉀鎂肥處理(T1)秋月梨產(chǎn)量均高于CK但差異不顯著(表1)。
2.2果園生草與施用硅鈣鉀鎂肥土壤調理劑對秋月梨品質的影響
圖1顯示,果園生草結合施用硅鈣鉀鎂肥(T3)可顯著增加秋月梨維生素C含量,2022年和2023年比對照(CK)分別高3.91%和37.03%;2023年果園生草處理(T2)秋月梨維生素C含量比CK顯著高37.19%。T3處理可顯著增加秋月梨可溶性糖含量,2022年和2023年比CK分別高11.80%和24.64%,T2及施用硅鈣鉀鎂肥處理(T1)可溶性糖含量均高于CK但差異不顯著。T1。T2、T3處理對秋月梨有機酸含量均無顯著影響。T1、T2、T3處理均可降低秋月梨硝酸鹽含量,2022年T1和T3處理比CK分別顯著降低8.57%和6.94%,而T2處理與CK無顯著差異;2023年T3處理秋月梨硝酸鹽含量比對照顯著降低25.72%,而T1和T2處理與CK無顯著差異。
2.3果園生草與施用硅鈣鉀鎂肥土壤調理劑對酸化果園土壤化學性質的影響
由表2可以看出,果園生草和施用硅鈣鉀鎂肥可明顯改善土壤酸化情況。從0~20 cm土層看,施用硅鈣鉀鎂肥處理(T1)、果園生草處理(T2)和果園生草結合施用硅鈣鉀鎂肥處理(T3)土壤pH值比對照(CK)分別高0.60、0.56個和0.81個單位,T3處理pH值比T2高0.25個單位;20~40 cm土層,T1、T2、T3處理土壤pH值比CK分別高0.28、0.28、0.37個單位。0~20cm土層,T1、T2、T3處理土壤電導率比CK分別高6.75%、8.54%、46.36%;20~40cm土層,T1、T2、T3處理土壤電導率比CK分別高24.37%、37.43%、152.41%。0~20cm土層,T3處理土壤堿解氮含量比CK顯著高40.72%,T1、T2處理與CK無顯著差異;20—40cm土層,T2、T3處理土壤堿解氮含量比CK分別顯著高36.20%、136.40%,T1則與CK無顯著差異。0~20cm土層,T2、T3處理土壤速效磷含量比CK分別顯著高30.31%、52.58%,而T1與CK無顯著差異:20~40 cm土層,不同處理土壤速效磷含量與CK均無顯著差異。0~20 cm土層,T1、T2、T3處理土壤速效鉀含量比CK分別高20.76%、30.33%、60.39%,均達顯著水平;20~40cm土層,T2、T3處理土壤速效鉀含量比CK分別顯著高28.25%、57.10%,T1與CK無顯著差異。0~20 cm土層,T1、T2、T3處理土壤有機質含量分別比CK高12.34%、12.94%、26.65%,均達顯著水平;20~40cm土層,T1、T2、T3處理土壤有機質含量比CK分別高19.71%、18.96%、19.32%,且T1與CK差異顯著。
2.4果園生草與施用硅鈣鉀鎂肥土壤調理劑對酸化果園土壤酶活性的影響
由圖2可以看出,果園生草和施用硅鈣鉀鎂肥可增加土壤脲酶活性,其中0~20cm土層中,施用硅鈣鉀鎂肥處理(T1)和果園生草結合施用硅鈣鉀鎂肥處理(T3)土壤脲酶活性比對照(CK)分別顯著高70.03%和91.38%;20~40cm土層,T3處理土壤脲酶活性比CK顯著高98.68%,T1和果園生草處理(T2)與CK無顯著差異。果園生草和施用硅鈣鉀鎂肥增加0~20cm土層土壤過氧化氫酶活性,其中T2、T3處理比CK分別顯著高23.59%和33.52%;20~40cm土層,不同處理間土壤過氧化氫酶活性無顯著差異。果園生草和施用硅鈣鉀鎂肥可明顯增加土壤β-葡萄糖苷酶活性,其中0~20cm土層中,T1、T2、T3處理土壤β-葡萄糖苷酶活性比CK分別顯著高69.89%、61.16%、96.81%;20~40 cm土層,T3處理土壤β-葡萄糖苷酶活性比CK顯著高208.26%,而T1、T2處理與CK無顯著差異。果園生草和施用硅鈣鉀鎂肥可明顯增加土壤磷酸酶活性,其中0~20cm土層中T1、T2、T3處理土壤磷酸酶活性比CK分別顯著高31.13%、34.84%、39.36%;20~40cm土層,T2、T3處理土壤磷酸酶活性比CK分別顯著高88.23%、102.87%,而T1與CK無顯著差異。
2.5果園生草與施用硅鈣鉀鎂肥土壤調理劑處理下土壤質量與秋月梨產(chǎn)量、品質的相關性分析
圖3顯示,秋月梨產(chǎn)量與土壤pH值、有機質含量、3-葡萄糖苷酶活性、土壤磷酸酶活性呈極顯著正相關(Plt;0.01,Mantel’s r≥0.40),與土壤速效鉀含量、過氧化氫酶活性呈顯著正相關(Plt;0.05,Mantel’s rlt;0.40)。秋月梨品質與土壤速效磷含量、脲酶活性、B-葡萄糖苷酶活性呈極顯著正相關(Plt;0.01,Mantel’s r≥0.40),與土壤pH值、有機質含量、磷酸酶活性呈顯著正相關(Plt;0.05,Mantel’s rlt;0.40)。土壤pH值與土壤電導率、速效磷含量、速效鉀含量、有機質含量、脲酶活性、過氧化氫酶活性、β-葡萄糖苷酶活性、磷酸酶活性呈顯著或極顯著正相關(Plt;0.05,Plt;0.01,Plt;0.001),土壤有機質含量與土壤pH值、電導率、速效磷含量、速效鉀含量及土壤脲酶活性、過氧化氫酶活性、β-葡萄糖苷酶活性、磷酸酶活性呈極顯著正相關(Plt;0.01,Plt;0.001)。
3討論
3.1果園生草與施用硅鈣鉀鎂肥土壤調理劑對酸化梨園土壤質量的影響
酸化果園施用土壤調理劑同樣可增加土壤pH值和養(yǎng)分含量。本研究發(fā)現(xiàn),酸化果園施用硅鈣鉀鎂肥土壤調理劑后0~20 cm和20~40cm土層土壤pH值分別比對照增加0.60個和0.28個單位。秦旭等和高文勝等同樣發(fā)現(xiàn),酸化果園施用硅鈣鉀鎂肥可增加土壤pH值,土壤速效養(yǎng)分含量也明顯增加。這主要是由于硅鈣鉀鎂肥作為一種弱堿性肥料,含有硅、磷、鉀、鈣、鎂、硼、鉬等多種元素,可以補充由于土壤酸化導致的鈣、鎂和鉀等鹽基離子的淋溶損失。硅鈣鉀鎂肥本身含有的堿性物質可以起到中和土壤酸性物質的作用,還可以調節(jié)土壤pH值,改善土壤質地及微生物活性,促進土壤中的養(yǎng)分周轉。
果園生草結合施用硅鈣鉀鎂肥土壤調理劑可明顯改善土壤質量。本研究表明,果園生草結合施用硅鈣鉀鎂肥對土壤質量提升效果優(yōu)于單一措施。這主要是由于硅鈣鉀鎂肥作為一種堿性土壤調理劑,可中和土壤酸性,增加土壤有效硅和鹽基離子的含量,降低土壤交換性H+和Al3+含量,為微生物活動提供了更加適宜的場所;而果園生草通過根系輸入大量有機物質,增加土壤C/N比,可為微生物提供養(yǎng)分來源,從而改善土壤質量。
3.2果園生草與施用硅鈣鉀鎂肥土壤調理劑對酸化梨園梨產(chǎn)量和品質的影響
土壤環(huán)境與梨產(chǎn)量和品質密切相關。土壤酸化影響土壤養(yǎng)分的有效性,土壤中鹽基離子淋溶加速,導致果實苦痘病、痘斑病和水心病等的發(fā)生;土壤酸化同樣不利于營養(yǎng)物質的轉化,嚴重影響梨產(chǎn)量及品質的提高。本研究表明,果園生草可改善酸化果園梨品質,這與孫瑤等和任群等的研究結果一致:果園生草可顯著增加果實的可溶性固形物和維生素C含量:生草栽培能夠顯著提高椪柑果實的糖酸比、可食率。
本研究中,酸化果園施用硅鈣鉀鎂肥對秋月梨產(chǎn)量無顯著影響,但可明顯降低秋月梨硝酸鹽含量,這可能是由于硅鈣鉀鎂肥施用年限較短的緣故;硅鈣鉀鎂肥結合果園生草(T3)則可顯著提高秋月梨產(chǎn)量和品質,與對照(CK)相比,2022年和2023年秋月梨產(chǎn)量分別高12.15%和7.22%,同時增加可溶性糖和維生素C含量,降低硝酸鹽含量。孫瑤等也同樣發(fā)現(xiàn),施用土壤調理劑結合果園生草可明顯改善蘋果品質。這主要是由于硅鈣鉀鎂肥結合果園生草改善了土壤環(huán)境,進而促進秋月梨產(chǎn)量和品質的提高。相關性分析結果同樣表明,秋月梨產(chǎn)量和品質與土壤pH值、有機質含量、土壤酶活性等呈顯著正相關關系。
4結論
酸化果園施用硅鈣鉀鎂肥結合果園生草(T3)在秋月梨產(chǎn)量、品質和土壤質量方面存在顯著交互作用。施用硅鈣鉀鎂肥結合果園生草可顯著改善土壤酸化狀況,增加土壤pH值和有機質含量,顯著提高土壤養(yǎng)分有效性和土壤酶活性。施用硅鈣鉀鎂肥結合果園生草與農(nóng)民習慣施肥(CK)相比,顯著增加秋月梨產(chǎn)量,顯著提高可溶性糖、維生素C含量等果實品質指標。綜上所述,酸化果園施用硅鈣鉀鎂肥結合果園生草可更好地改善酸化土壤質量,提升秋月梨產(chǎn)量和品質。