果園研究論文：省域植株與土壤關(guān)聯(lián)淺析

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本文作者：薛曉敏王翠玲路超王金政聶佩顯作者單位：山東省果樹研究所

材料與方法

1試驗(yàn)時(shí)間、地點(diǎn)

研究田間試驗(yàn)于2010年在煙臺(tái)棲霞、招遠(yuǎn)、蓬萊、牟平，臨沂沂水、蒙陰，威海乳山，淄博沂源進(jìn)行。室內(nèi)試驗(yàn)在山東省果樹研究所生態(tài)實(shí)驗(yàn)室和山東農(nóng)業(yè)大學(xué)資環(huán)學(xué)院進(jìn)行。

2試驗(yàn)材料

采樣在山東省49個(gè)果園進(jìn)行（見表1），土壤為偏酸性沙壤土，pH維持在5.24~7.03，有機(jī)質(zhì)含量在9.23~358g/kg。蘋果品種為‘紅富士’，樹齡在13年左右，各個(gè)采樣果園的樹勢(shì)較一致、產(chǎn)量較穩(wěn)定。

3試驗(yàn)方法

1）采樣方法

土壤采樣時(shí)采用“Z”字形采樣方法，采樣點(diǎn)離樹干2m，深度為0~40cm，每個(gè)果園采5個(gè)點(diǎn)，混合后置室內(nèi)風(fēng)干，研磨過篩后測(cè)定土壤理化性狀及元素含量。每個(gè)園采15個(gè)發(fā)育枝條和發(fā)育枝中部的100個(gè)葉片，洗凈，殺青，經(jīng)80℃烘干，粉碎，裝瓶，混合后測(cè)定枝條和葉片中的元素含量。每個(gè)果園采30個(gè)果實(shí)，洗凈后切成小塊混合（注意切塊用的刀子應(yīng)為不銹鋼刀片），經(jīng)80℃烘干，裝瓶，干燥測(cè)定果實(shí)中的各種元素含量。

2）樣品測(cè)定方法

測(cè)定的土壤中元素含量除氮和磷是全部元素含量外，其他都是有效元素的含量，植株中的元素含量都是該元素的全部含量。每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3次，計(jì)算其平均值。

（1）土壤有機(jī)質(zhì)含量測(cè)定。采用重鉻酸鉀外加熱法，具體步驟為：稱取風(fēng)干土樣0.250g（精確到0.001g），置于干燥的消解管中，加入0.100gAg2SO4粉末（除去土壤中氯化物）[11]，慢慢加入0.8mol/L重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液5mL。將消解管（硬質(zhì)試管上蓋帶有彎頸小漏斗的塞子）放入已預(yù)熱好的溫度為180~190℃的消解裝置（石蠟、甘油油浴鍋或恒溫箱）中消解，從試液沸騰起計(jì)時(shí)8min后取出，冷卻，將試液轉(zhuǎn)入250mL三角瓶中，用水洗滌消解管數(shù)次，使待測(cè)液總體積為40~50mL。加2滴試亞鐵靈指示劑，用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)。溶液的變色過程由黃→藍(lán)綠→紅褐色即為終點(diǎn)。同時(shí)，用750℃灼燒2h的0.100g土樣做空白，空白試樣的操作步驟與試樣相同。

（2）土壤pH的測(cè)定。土樣中加去離子水（去離子水與土壤質(zhì)量比為1:1），振搖30min再離心，然后用酸度計(jì)測(cè)定上層清液的pH。

（3）大量元素含量的測(cè)定。測(cè)全氮含量時(shí)先經(jīng)濃硫酸消煮澄清后，采用凱式定氮儀測(cè)定；全磷含量測(cè)定也是先經(jīng)過濃硫酸消煮，然后采用鉬銻抗比色法；鉀含量測(cè)定采用火焰光度計(jì)法，先在766.4nm的特定波長下作標(biāo)準(zhǔn)曲線，以同樣條件測(cè)定試液，通過標(biāo)準(zhǔn)曲線即可求出鉀元素含量。元素測(cè)定的具體步驟同崔建宇[12]。（4）微量元素含量測(cè)定。采用原子吸收分光光度法，具體步驟為：準(zhǔn)確移取微量元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，用2%HNO3稀釋定容分別配制：10.00~50.00mg/L、00~10.00mg/L、0.08~1.60mg/L系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，在儀器工作條件下，分別繪制各元素的標(biāo)準(zhǔn)方程曲線，并分別對(duì)植株和土壤有效態(tài)微量元素含量進(jìn)行測(cè)定。

3）數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析時(shí)采用了35個(gè)果園的基本數(shù)據(jù)，即樣本數(shù)n=35。14個(gè)果園的數(shù)據(jù)之所以未參與統(tǒng)計(jì)分析，是根據(jù)原始數(shù)據(jù)的線性擬合，分析認(rèn)為其為異常數(shù)據(jù)而被屏蔽。數(shù)據(jù)處理運(yùn)用MicrosoftExcel2003和SAS軟件進(jìn)行處理。

結(jié)果與分析

1測(cè)定的土壤和植株各器官中元素含量的范圍

由表2可以看出，測(cè)定的49個(gè)果園土壤中9種元素含量的差異都較大，其中鐵的含量在不同果園的差異最大，最高值是最低值的17.67倍，其次是錳的含量，也達(dá)到141倍，鎂含量差異最小，為3.18倍。9種元素在植株不同部位的含量都是果實(shí)<枝條<葉片，果實(shí)中各元素含量的最大值與最小值之間的差異相對(duì)枝條和葉片較大。錳元素含量在果實(shí)中的最值差異最大，達(dá)到128倍，其次是鋅元素的，為5.97倍，最小的是鉀元素的，僅為1.42倍。枝條中也是錳元素的最值差異最大，達(dá)到31倍，鎂元素最小。葉片中的最值差異與枝條中相似，鉀元素倍數(shù)最大為48倍，全氮含量倍數(shù)最小，僅為1.25倍。

2枝條中元素含量與土壤元素含量的相關(guān)性

枝條中元素含量和土壤對(duì)應(yīng)元素含量間的相關(guān)性都達(dá)到顯著水平（如表3所示），而且除了硼元素在兩者間的相關(guān)性為顯著水平外，其他8種元素的相關(guān)性都達(dá)到極顯著水平，錳元素的相關(guān)系數(shù)最大(r=0.7426)，其次是鈣元素的(r=0.6030)。兩者間有效錳的相關(guān)性方程的斜率較大，其次是有效鋅的，枝條中硼和鋅含量隨土壤中有效硼和有效鋅含量的增加而增加的幅度較大；鉀的相關(guān)性方程斜率較小，枝條中鉀含量隨土壤中鉀含量的增加而增加的幅度較小。枝條中全磷含量與土壤中磷含量的相關(guān)性為負(fù)，其他8種元素的相關(guān)性均為正。3葉片中元素含量與土壤元素含量的相關(guān)性葉片元素含量與土壤元素含量間的相關(guān)性如表4所示，除兩者間全磷的相關(guān)性未達(dá)到顯著水平外(r=-0.1803)，其他都達(dá)到了顯著水平，其中鉀、鋅、錳、鐵和鈣5種元素相關(guān)性達(dá)到極顯著性水平，鈣元素的相關(guān)性在兩者間達(dá)到最大值(r=0.6948)，其次是有效錳的相關(guān)性(r=0.6612)；兩者間除氮和磷的相關(guān)性為負(fù)值外，其他都為正相關(guān)。9種元素中，葉片中硼隨土壤有效硼含量增大而增加的幅度最大，相關(guān)性方程斜率達(dá)到7.7104；其次是有效鋅的，方程斜率為1.7721；鉀的相關(guān)性方程斜率最小，方程斜率僅為0.0034。

4果實(shí)中元素含量與土壤元素含量的相關(guān)性

由表5可以得出，果實(shí)中硼、鐵、鈣和鎂4種元素的含量與土壤中這幾種元素有效含量間的相關(guān)性都達(dá)到極顯著水平，除了硼的相關(guān)性為負(fù)值外(r=-0.4947)，其他3種元素的相關(guān)性均為正，兩者間鈣的相關(guān)性最顯著，相關(guān)達(dá)到0.6239；果實(shí)中氮與土壤中全氮含量之間為顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.3486)。從相關(guān)性方程可以看出，果實(shí)中硼含量隨土壤中有效硼含量的增大而減少的幅度也是最大的，斜率為9932；果實(shí)與土壤中有效鋅和速效鉀的相關(guān)性方程的斜率系數(shù)與枝條和葉片中一樣，在9種元素中分別處于第2位和末位，分別為0.7508和0.0023。

結(jié)論

（1）測(cè)定的49個(gè)果園土壤中9種元素含量的差異性都較大，其中鐵的含量在不同果園的差異最大，其次是錳的含量，鎂含量差異最小。9種元素在植株不同部位的含量都是果實(shí)<枝條<葉片，果實(shí)中各元素含量的最大值與最小值之間的差異相對(duì)枝條和葉片較大。錳元素含量在果實(shí)中的最值差異最大，其次是鋅元素的，最小的是鉀元素的。枝條中也是錳元素的最值差異最大，鎂元素最小。葉片中的最值差異與枝條中相似，鉀元素倍數(shù)最大，全氮含量倍數(shù)最小，說明山東省果園氮元素普遍存在施肥量過大的現(xiàn)象，而鉀元素的施用則不均衡。各種微量元素在作物生長過程都有不可替代的作用，例如錳是光合放氧復(fù)合體的主要成員，是形成葉綠體和維持葉綠體正常結(jié)構(gòu)的必需元素，也是許多酶（如某些轉(zhuǎn)移磷酸酶和三羧酸循環(huán)中的檸檬酸脫氫酶、草酰琥珀酸脫氫酶、α-銅戊二酸脫氫酶、蘋果酸脫氫酶、檸檬酸合成酶等）的活化劑，故對(duì)光合作用也有重要影響[15-16]。從本次調(diào)查結(jié)果可以看出，山東省果園存在缺錳等中微量元素的現(xiàn)象，因此在以后的施肥過程中要重視這些微量元素的使用。

（2）枝條中大微量元素含量和土壤對(duì)應(yīng)元素含量間的相關(guān)性都達(dá)到顯著水平，而且除了硼元素在兩者間的相關(guān)性為顯著水平外，其他8種元素的相關(guān)性都達(dá)到極顯著水平，錳元素的相關(guān)系數(shù)最大(r=0.7426)，其次是鈣元素的。枝條中全磷含量與土壤中磷含量的相關(guān)性為負(fù)，其他8種元素的相關(guān)性均為正。除全磷在葉片與土壤含量間的相關(guān)性未達(dá)到顯著水平外，其他都達(dá)到了顯著水平，其中鉀、鋅、錳、鐵和鈣5種元素相關(guān)性達(dá)到極顯著性水平，鈣元素的相關(guān)性在兩者間也達(dá)到最大值(r=0.6948)，其次是有效錳的相關(guān)性；兩者間除氮和磷的相關(guān)性為負(fù)值外，其他都為正相關(guān)。果實(shí)中硼、鐵、鈣和鎂4種元素的含量與土壤中這幾種元素的有效含量間的相關(guān)性都達(dá)到極顯著水平，除了硼的相關(guān)性為負(fù)外，其他3種元素的相關(guān)性均為正，兩者間鈣的相關(guān)性最顯著；果實(shí)中氮與土壤中全氮含量之間的相關(guān)性達(dá)到顯著水平，相關(guān)性為負(fù)。枝條、葉片和果實(shí)中硼與土壤中硼的相關(guān)系數(shù)都最大，其次是有效鋅的，鉀的相關(guān)系數(shù)都最小，磷元素的相關(guān)系數(shù)均為負(fù)值，說明在山東省蘋果園中硼元素極度缺乏，其次是有效鋅，而土壤中鉀元素處于合理施肥水平，磷元素處于飽和狀態(tài)。在以后的施肥過程中要重視施用微量元素，尤其是鋅和硼，減少大量元素氮磷鉀的施用。

討論

1山東蘋果園植株與土壤營養(yǎng)水平

不少學(xué)者對(duì)蘋果葉片和土壤營養(yǎng)狀況進(jìn)行了測(cè)定分析。對(duì)照李港麗[17]對(duì)全國蘋果葉片營養(yǎng)適宜值范圍以及姜遠(yuǎn)茂[18]早期山東蘋果葉片營養(yǎng)適宜平均值，當(dāng)前山東蘋果葉片營養(yǎng)存在磷高、鉀低、鋅低、錳超標(biāo)的現(xiàn)象，其中磷最高值較全國高出83.91%，鉀含量較全國低35.5%，錳最低值超出全國最高值。通過分析山東蘋果園施肥狀況，發(fā)現(xiàn)鉀素投入遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于氮素，這可能是葉片鉀含量低于適宜值的主要原因。北方石灰性土壤中鋅的有效性較低，有機(jī)肥的投入量也很少，造成葉片中鋅的含量較低。磷肥高可能與山東多年施用磷肥，磷移動(dòng)性差、淋失少有關(guān)，并且磷肥高極有可能也是鋅含量較低的原因之一。錳含量高與調(diào)查時(shí)粗皮病嚴(yán)重現(xiàn)象相一致。而北京地區(qū)土壤營養(yǎng)成分測(cè)定，可能是由于地域及測(cè)定方法差異，與本結(jié)果的數(shù)據(jù)可比性較差[19]。

2山東蘋果園植株與土壤營養(yǎng)相關(guān)性

分析葉片與土壤元素的相關(guān)性，郭全恩[2]研究表明葉片N、P、K、Fe、Mn、Zn都與土壤中相應(yīng)的元素呈正相關(guān)，筆者研究認(rèn)為K、B、Ca、Mg、Fe、Mn、Zn與土壤中相應(yīng)的元素呈正相關(guān)，其中K、Zn、Ca、Fe、Mn為極顯著正相關(guān)，說明葉片中K、Fe、Mn、Zn、Ca元素的盈虧是由土壤中相應(yīng)的有效態(tài)元素含量盈虧所致，可以通過增加或減少土壤中該元素的含量來進(jìn)行調(diào)節(jié)；而N、P相關(guān)系數(shù)為負(fù)值，與甘肅的研究結(jié)果不一致，其具體原因還需進(jìn)一步研究。

3研究不足之處與今后工作重點(diǎn)

筆者指出了蘋果植株?duì)I養(yǎng)元素盈虧與土壤的相關(guān)關(guān)系，為山東地區(qū)蘋果營養(yǎng)診斷標(biāo)準(zhǔn)值的研究提供理論依據(jù)。但是不同的果樹品種在該自然環(huán)境條件下，根系的空間分布特征有所不同，其覓肥的主要土壤層次有一定差異，故果樹施肥一定要依據(jù)土壤條件和果樹品種確定適宜的施肥深度，才能獲得最大的施肥效益。試驗(yàn)沒有考慮到植株對(duì)不同土壤層次元素吸收的問題，因此以后應(yīng)加大對(duì)這方面的研究，以便為選擇正確的施肥深度提供理論依據(jù)。