黃小輝 王玉書 魏立本 馮大蘭 李秀珍 夏鷹

(重慶市林業(yè)科學研究院，重慶，400036)(重慶市武隆區(qū)林業(yè)局)

核桃(JuglansregiaL.)與扁桃、腰果、榛子在國際市場上并列為世界四大干果，也是我國四大木本油料作物之一，具有很高的營養(yǎng)和保健價值，受國內外消費者青睞[1]。近年來，我國為大力增加健康優(yōu)質食用植物油供給，切實維護國家糧油安全，相繼出臺了一系列指導文件和政策，迅速促進了以核桃為主的木本油料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，全國核桃栽培面積已達6 667 km2，位居世界之首[2]。僅重慶全市就種植核桃超過400 km2，尤其是城口、巫溪、巫山等山地區(qū)域分布廣泛。但隨著核桃種植規(guī)模的擴大，種植戶的管理水平逐漸降低，尤其科學施肥意識淡薄，導致土壤結構性變差、養(yǎng)分貧瘠且不平衡，常因缺乏某種營養(yǎng)元素而造成生長發(fā)育不良、產(chǎn)量和品質下降，難以發(fā)揮品種特性、獲得預期經(jīng)濟效益，嚴重制約了核桃產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[3-4]。

土壤養(yǎng)分的缺失和不平衡，易導致樹勢減弱，影響產(chǎn)量和品質。而盲目和過量施肥不僅造成肥料大量流失，增加經(jīng)營成本，還對生態(tài)環(huán)境造成不利影響。只有掌握果園土壤養(yǎng)分狀況和肥力大小，才能科學有效的指導果園施肥，維持土地生產(chǎn)力，促進果園可持續(xù)經(jīng)營[5-6]。國內外有關果園土壤養(yǎng)分調查和評價已有較多研究，但由于氣候、土壤條件和栽培管理的不同，各地果園土壤養(yǎng)分狀況差異較大。如巴西西北部柑桔園土壤主要缺乏Ca、Mg、Zn[7]；印度柑橘園土壤的主要養(yǎng)分限制因子為N、K[8]；我國廣東的柑桔園土壤有機質、堿解氮和有效鈣質量分數(shù)均較低[9]；山東蘋果園土壤有機質質量分數(shù)較低，氮磷鉀質量分數(shù)在各個土層間差異顯著[10]。而有關重慶核桃產(chǎn)區(qū)的土壤養(yǎng)分和肥力調查較少。因此，本研究通過采集核桃主要產(chǎn)區(qū)土壤，分析土壤養(yǎng)分質量分數(shù)及綜合肥力情況，旨在為指導重慶核桃園合理施肥、提高果實產(chǎn)量和品質提供參考，促進核桃產(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 土壤樣品采集

選擇重慶市核桃主要產(chǎn)區(qū)作為采樣區(qū)域，在城口、巫溪、巫山、長壽、墊江、北碚6大產(chǎn)區(qū)的主要核桃園，共設置14個采樣區(qū)域，各采樣區(qū)域基本情況見表1。采樣時間為2018年11月上旬。采樣點均選擇在核桃樹滴水線附近(避開施肥點)，去掉表層的枯枝落葉，采集0～40 cm土壤混合樣，每個調查點采集5個樣品(共70個樣品)，每個樣品均按照“S”形多點取樣法，混勻后用四分法保留1 kg，帶回室內進行風干、碾磨、過篩處理后保存待測。

表1 采樣地點基本情況

1.2 測定項目及方法

土樣測定指標包括pH值和有機質(SOM)、全氮(TN)、全磷(TP)、全鉀(TK)、堿解氮(AN)、有效磷(AP)、速效鉀(AK)、有效鈣(Ca)、有效鎂(Mg)、有效硼(B)、有效鋅(Zn)、有效鐵(Fe)、有效錳(Mn)、有效銅(Cu)、有效鉬(Mo)質量分數(shù)。土壤pH值測定采用pH計法；有機質測定采用重鉻酸鉀外加熱法；全氮測定采用半微量凱氏定氮法；全磷測定采用NaOH熔融鉬銻抗比色法；全鉀測定采用NaOH熔融原子吸收分光光度計法；堿解氮測定采用NaOH堿解擴散法；有效磷測定采用碳酸氫鈉浸提鉬藍比色法；速效鉀測定采用乙酸銨浸提原子吸收分光光度計法；有效鈣和有效鎂采用NH4OAc交換法；有效鐵、銅、錳、鋅、鉬采用HCl浸提-原子吸收分光光度法；有效硼采用沸水浸提-姜黃素比色法[11]。

1.3 土壤肥力評價方法

采用改進后的內梅羅綜合指數(shù)法進行綜合評價[12-13]，選取了pH值、有機質、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷、速效鉀8個指標作為參比項綜合反映土壤的肥力狀況。首先，對上述參數(shù)進行標準化處理，以消除各參數(shù)間量綱的差別。計算公式如下：

式中：pi為分肥力系數(shù)；ci為該屬性測定值。

依據(jù)《全國第二次土壤普查養(yǎng)分分級標準》整理得到全國土壤養(yǎng)分分級標準(表2)，參照此分級標準設置各屬性分級標準值(xa，xc，xp)[14](表3)。此外，土壤pH分標準值的確定參考前人的研究[15]，當6.48.5時，pi=1。該方法使同一參數(shù)間的可比性較強，且同一級別各屬性的分肥力系數(shù)比較接近，可比性高，當測定值超過好的標準時，分肥力系數(shù)不再提高，反映出作物對土壤屬性的要求不是越高越好的實際[13]。

表2 全國土壤養(yǎng)分分級標準

表3 土壤各屬性的分級標準

采用改進后的內梅羅公式加以計算：

表4 土壤綜合肥力等級

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，SPSS19.0軟件進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 重慶核桃產(chǎn)區(qū)總體土壤養(yǎng)分統(tǒng)計學特征

綜合城口、巫溪、巫山、長壽、墊江、北碚6個核桃產(chǎn)區(qū)各營養(yǎng)元素質量分數(shù)情況，得出重慶核桃產(chǎn)區(qū)總體土壤養(yǎng)分特征，如表5所示。總體上，重慶各核桃產(chǎn)區(qū)土壤肥力狀況不平衡，差異較明顯。變異系數(shù)是衡量一組數(shù)據(jù)中各個檢驗值相對離散程度的一種特征數(shù)。一般情況下，當變異系數(shù)小于10%時，表明變量具有較弱的空間變異性；當變異系數(shù)介于10%～100%時，表明變量具有中等的空間變異性；當變異系數(shù)大于100%時，表明變量具有較強烈的空間變異性。重慶核桃產(chǎn)區(qū)總體土壤養(yǎng)分變異系數(shù)在14.9%～96.8%之間(見表5)，屬中等變異強度。其中又以速效鉀、有效鈣、有效鎂、有效錳和有效銅質量分數(shù)變異強度較大，其最大值與最小值之間相差幾倍到十幾倍，說明這幾項指標在重慶各核桃產(chǎn)區(qū)具有較大的差異性。

表5 重慶核桃產(chǎn)區(qū)土壤各指標基本概況統(tǒng)計量

數(shù)值w(Ca)/g·kg-1w(Mg)/g·kg-1w(Fe)/mg·kg-1w(Mn)/mg·kg-1w(Cu)/mg·kg-1w(Zn)/mg·kg-1w(B)/mg·kg-1w(Mo)/mg·kg-1最大值9.670.6911.2029.033.821.540.570.22最小值0.550.021.941.310.510.420.210.13平均值4.340.205.7610.541.470.880.400.17標準差2.980.192.8510.200.980.350.120.03變異系數(shù)/%68.895.149.496.866.339.629.917.8

2.2 重慶各核桃產(chǎn)區(qū)土壤pH及有機質質量分數(shù)的差異

核桃對土壤酸堿度的適應范圍較廣，在pH值5.5～8.5范圍內均能適應，其中以6.5～7.5最適。本研究采集了城口、巫溪、巫山、長壽、墊江、北碚6個核桃產(chǎn)區(qū)14個采樣點，土壤pH值范圍為5.57～8.46，其中CK1、WS1、WX1和WX4相對較低，呈微酸性，DJ的pH值為7.28，其余采樣點pH值均大于7.5，呈弱堿性?？傮w上重慶各核桃產(chǎn)區(qū)土壤pH值較適宜核桃栽植，但WX1(pH值5.57)和BB(pH值8.46)兩地對核桃生長可能存在一定的影響。參照全國土壤養(yǎng)分分級標準(表2)，重慶各核桃產(chǎn)區(qū)土壤有機質質量分數(shù)均較低，在4級(中下)以下水平，其中CK1、CK4、WS1、WS3四地為5級(低)水平，WS2、WX4和DJ三地為6級(很低)水平，其余均為4級(中下)水平，因此在核桃栽培方面應加強有機肥的施用，以提高土壤有機質，促進土壤改善和核桃生長。

2.3 重慶各核桃產(chǎn)區(qū)土壤大量元素質量分數(shù)的差異

由表7所示，重慶各核桃產(chǎn)區(qū)之間土壤全氮、全磷、全鉀和堿解氮、有效磷、速效鉀質量分數(shù)具有明顯的差異性，但堿解氮、有效磷、速效鉀與全氮、全磷、全鉀質量分數(shù)之間并沒有明顯的相關性。參照全國土壤養(yǎng)分分級標準(表2)，城口核桃產(chǎn)區(qū)的土壤全氮和有效磷質量分數(shù)總體處于中等水平，全磷、全鉀質量分數(shù)普遍較高，但堿解氮和速效鉀質量分數(shù)普遍偏低，處于6級(低)～4級(中下)水平；巫山核桃產(chǎn)區(qū)的土壤全氮和全磷質量分數(shù)總體均處于中等水平，全鉀和有效磷質量分數(shù)普遍較高，但除WS3以外，堿解氮和速效鉀總體均處于較低水平；巫溪核桃產(chǎn)區(qū)除WX4全氮處于低水平，其余采樣區(qū)域全氮、有效磷和全鉀質量分數(shù)均處于中上及以上水平，WX1和WX3速效鉀質量分數(shù)處于中等水平，其余兩地均處于低水平，而堿解氮四地均處于低水平，另外，巫溪四地土壤全磷質量分數(shù)相差較大，從4級(中下)～1級(很高)均有分布；墊江核桃產(chǎn)區(qū)土壤全磷和速效鉀質量分數(shù)均處于4級(中下)水平，而全氮和堿解氮質量分數(shù)較低，僅在5級(低)水平，有效磷和全鉀質量分數(shù)處于3級(中上)水平；北碚核桃產(chǎn)區(qū)土壤全氮質量分數(shù)處于3級(中上)水平，但堿解氮質量分數(shù)較低，土壤全磷和有效磷質量分數(shù)均處于2級(高)水平，全鉀質量分數(shù)處于1級(很高)水平，但速效鉀質量分數(shù)僅為4級(中下)水平；長壽核桃產(chǎn)區(qū)土壤全氮、全磷和速效鉀質量分數(shù)處于中上水平，但堿解氮質量分數(shù)為中下水平，有效磷和全鉀質量分數(shù)較高，分別為2級(高)和1級(很高)水平。

表6 重慶各核桃產(chǎn)區(qū)土壤pH及有機質質量分數(shù)

表7 重慶各核桃產(chǎn)區(qū)土壤大量元素質量分數(shù)

2.4 重慶各核桃產(chǎn)區(qū)土壤中微量元素質量分數(shù)的差異

由表8所示，重慶各核桃產(chǎn)區(qū)土壤中微量元素質量分數(shù)具有明顯的差異性。參照第二次全國土壤普查中的微量元素質量分數(shù)分級標準[14](表9)，城口核桃產(chǎn)區(qū)土壤的有效鈣和鎂質量分數(shù)總體較高，僅CK1的有效鈣和有效鎂分別處于3級(中)和5級(很低)水平。除CK1的有效鐵和CK4的有效鉬質量分數(shù)處于4級(低)水平，城口其他區(qū)域的有效鐵、銅、鉬質量分數(shù)均在3級(中)水平以上，但CK1的有效錳和CK3的有效硼質量分數(shù)分別達到了2級(高)和3級(中)水平，其他區(qū)域的有效錳、鋅、硼質量分數(shù)均在4級(低)水平以下；巫山核桃產(chǎn)區(qū)土壤的有效鈣、鎂質量分數(shù)總體在2級(高)水平以上，除WS2有效鎂質量分數(shù)較低，在5級(很低)水平。有效鐵和有效鋅均處于3級(中)及以下水平，有效錳除WS1處于2級(高)水平，其他區(qū)域均為5級(很低)水平，有效硼的質量分數(shù)總體均較低，但有效鉬在各區(qū)域土壤含量相差較大，從4級(低)～2級(高)水平均有分布；巫溪核桃產(chǎn)區(qū)土壤有效鈣質量分數(shù)較高，在2級(高)水平以上，但有效鎂質量分數(shù)處于中等偏下水平，有效鐵、鋅、硼質量分數(shù)均在3級(中)以下水平，有效銅、鉬質量分數(shù)在3級(中)～2級(高)水平之間；墊江核桃產(chǎn)區(qū)土壤有效鈣、鎂、銅含量豐富，質量分數(shù)均達到了1級(很高)水平，有效鐵、錳、鋅質量分數(shù)處于中等水平，而有效硼、鉬質量分數(shù)更低，在4級(低)以下水平；北碚核桃產(chǎn)區(qū)土壤有效鈣、鎂、銅質量分數(shù)總體較高，有效鐵、鋅、硼、鉬質量分數(shù)均處于中等水平，僅有效錳質量分數(shù)很低；長壽核桃產(chǎn)區(qū)土壤有效鈣、鎂質量分數(shù)總體較高，有效鋅質量分數(shù)處于中等水平，有效鐵、硼、鉬質量分數(shù)相對較低，而有效錳、銅質量分數(shù)處于5級(很低)水平。

表9 土壤中微量元素質量分數(shù)分級標準

2.5 重慶各核桃產(chǎn)區(qū)土壤肥力綜合評價

土壤肥力水平是土壤眾多指標綜合作用的結果，在氣候環(huán)境與栽培技術水平相對接近的地理區(qū)域內，土壤的肥力水平是影響土壤質量與作物長勢的重要因素。因此，選取土壤pH值、有機質、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷、速效鉀8個指標對重慶各核桃產(chǎn)區(qū)土壤肥力進行定量化的綜合評價，結果如表10所示。重慶各核桃產(chǎn)區(qū)土壤綜合肥力系數(shù)變幅在0.87～1.47，而城口、巫溪、巫山、長壽、墊江、北碚6個核桃產(chǎn)區(qū)14個采樣點中，除了巫溪的WX4綜合肥力為IV級，屬瘦瘠肥力，其余地點綜合肥力均為III級，屬一般肥力水平。

3 討論與結論

土壤肥力狀況是確定果園產(chǎn)量及高效平衡施肥的重要依據(jù)[16-17]。通過對核桃主要產(chǎn)區(qū)土壤基本養(yǎng)分的分析研究，發(fā)現(xiàn)各產(chǎn)區(qū)各土壤營養(yǎng)指標情況差異明顯，變異系數(shù)在14.9%～96.8%之間，達到了中等變異強度，其中又以速效鉀、有效鈣、有效鎂、有效錳和有效銅質量分數(shù)差異最大，其最大值與最小值之間相差數(shù)倍，這與各產(chǎn)區(qū)地理環(huán)境和經(jīng)營方式不同有關。對于這幾項指標，在平衡施肥配施肥料時應注意當?shù)赝寥赖臓I養(yǎng)水平，做到因地制宜。具體來看，大部分產(chǎn)區(qū)土壤pH值基本在核桃生長的適宜范圍內，呈中性到弱堿性，僅WX1(pH值5.57)和BB(pH值8.46)兩地酸堿性存在輕微的失衡。而土壤過酸或過堿均會影響土壤各養(yǎng)分的有效性、酶活性與微生物活力，從而影響樹體生長和產(chǎn)量[18-19]，因此在兩地的核桃栽植上，急需進行土壤改善。土壤有機質是反映土壤肥力的重要指標，重慶核桃產(chǎn)區(qū)有機質質量分數(shù)范圍為5.11～16.22 g/kg，總體上處于較低水平，這是重慶大部分果園的有機質含量特征，并且隨著化肥施用年限的增加，土壤有機質含量可能還會逐年下降。全氮、全磷、全鉀是指土壤中所含的植物可利用和不可利用的各種形態(tài)的氮、磷、鉀總量，堿解氮、有效磷、速效鉀是土壤中可以被植被直接利用的氮、磷、鉀。各核桃產(chǎn)區(qū)土壤堿解氮、速效鉀質量分數(shù)總體處于中下及更低水平，但土壤全鉀質量分數(shù)較高。部分地區(qū)有效磷含量較為豐富，其質量分數(shù)總體達到中上及更高水平，這是由于近幾年林農施用的復合肥中磷含量較高，施入土壤不易移動，且當季利用率低，所以富集于土壤中?？傮w看來，重慶核桃產(chǎn)區(qū)土壤三大重要營養(yǎng)元素以氮和鉀較為缺乏，而磷較為豐富。植物對微量元素的需求量較少，但它們對植物生長發(fā)育的作用與大量元素是同等重要的，當某種微量元素缺乏時，作物生長發(fā)育會受到明顯影響，產(chǎn)量降低，品質下降[20-21]。對重慶核桃主要產(chǎn)區(qū)土壤有效態(tài)微量元素質量分數(shù)的測定結果顯示，總體上有效鈣、鎂質量分數(shù)較豐富，質量分數(shù)達到3級水平以上，而大部分區(qū)域有效鐵、錳、鋅、硼質量分數(shù)處于中等偏下水平。可見，對于重慶各核桃產(chǎn)區(qū)施肥不僅要著重于氮、磷、鉀，還應適當配施鐵、錳、鋅、硼等微量元素，以更好促進核桃的生長和結實。有效銅、鉬質量分數(shù)在各產(chǎn)區(qū)差異性較大，從低到高水平均有分布，因此在配施肥料時應注意當?shù)氐挠行с~、鉬含量，做到因地制宜。一般來說，在有機質含量豐富的土地中，有效態(tài)微量元素含量相對較高。因為較多的微量元素能夠溶解在有機物分解產(chǎn)生的有機酸中，同時有機物也有助于減少土壤顆粒對微量元素離子的吸附作用，因此微量元素被固定的機會大大降低[22-23]。此外，土壤中的有機酸流能夠帶動微量元素在根系部分的運移，從而增加微量元素的有效性，因此適當使用有機肥可以改善土壤有效態(tài)微量元素的含量水平[24]。

重慶各核桃產(chǎn)區(qū)土壤綜合肥力系數(shù)變幅在0.87～1.47，而城口、巫溪、巫山、長壽、墊江、北碚6個核桃產(chǎn)區(qū)14個采樣點中，除了巫溪的WX4綜合肥力為IV級，屬瘦瘠肥力水平，其余地點綜合肥力均為III級，屬一般肥力水平，表明在重慶核桃的豐產(chǎn)栽培上還應注重施肥管理，以改善土壤肥力。修正的內梅羅公式突出了最差因子對土壤肥力的影響，反映了生態(tài)學中植物生長最小因子定律。而重慶各核桃產(chǎn)區(qū)有機質、堿解氮和速效鉀的分肥力系數(shù)均小于其他指標，這說明有機質、堿解氮和速效鉀是限制其土壤肥力的最主要因子。因此，在核桃施肥上也要更加注重這些限制因子的管理和提高。