不同母巖發育山核桃林地土壤性質及葉片營養元素分析

陳世權，黃堅欽，黃興召，樓 中，呂健全，夏國華，吳家森

（1.南京林業大學 森林資源與環境學院，江蘇 南京210037；2.浙江農林大學 林業與生物技術學院，浙江 臨安311300；3.浙江省臨安市農業技術推廣中心，浙江 臨安 311300）

山核桃Carya cathayensis為中國特有的高檔干果和木本油料植物。2007年浙江省山核桃面積達5.2萬hm2，產量約1.7萬t，分別占全國的58.5%和61.4%［1］。在山核桃主產區，農戶的山核桃收入占總收入的70%以上，是天目山區農民致富奔小康的主要經濟樹種之一。山核桃分布區的母巖主要有石灰質板巖、砂頁巖、千枚巖和花崗巖等。不同母巖發育形成不同類型的土壤，它們的物理、化學性質往往存在較大的差異［2－3］，從而影響植物的生長，繼而對葉片營養及果實品質產生一定的影響［4］。葉片養分狀況不僅能反映林分營養狀況，而且能反映土壤營養變化，是人工林營養管理的重要依據。前人已對山核桃林地土壤肥力、果實品質、葉果提取物的生理活性等進行了研究［5-12］，但很少涉及不同母巖發育土壤性質及葉片營養。筆者研究了4種不同母巖發育山核桃林地土壤性質及葉片營養元素質量分數，旨在了解不同母巖發育土壤對山核桃營養元素的供給狀況，為山核桃林的科學施肥及養分管理提供依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

研究區設于浙江省臨安市，是山核桃的中心產區。該區屬亞熱帶季風氣候，年平均氣溫為16.0℃，極端最高氣溫41.7℃，極端最低氣溫－13.3℃，年平均有效積溫5 774.0℃，年平均降水量1 350～1 500 mm，年平均日照時數1 774 h，無霜期235 d。海拔高度為140～1 037 m。

1.2 樣品采集與制樣

根據臨安市山核桃產區土壤母巖的分布特點及其形成的土壤類型的分布情況，在對板巖、花崗巖、千枚巖和砂頁巖等4種土壤母巖進行調研的基礎上，于2008年7月14－24日采集這些母巖上發育的代表性土壤樣品各10個。不同采樣點海拔介于400～600 m之間，坡度為20°左右的山核桃（樹齡30～40 a）純林中。人為經營措施相似，即每年3月中旬、9月上旬各施復合肥（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15）225 kg·hm－2，果實采收前割刈林下雜灌，以利于山核桃采摘。采集方法如下：在選定的代表性地塊上，按“S”型布點，分別采集5個點的表層（0～30 cm）土樣，混合，然后采用四分法分取樣品1.0 kg左右，帶回室內風干，待用。同時在樣地中隨機選擇山核桃優勢木5株，在樹冠中部于東西南北4個方向，選取1年生正常葉8片·株-1，混合后，用四分法選取10片，洗凈，105℃殺青30 min，70～80℃烘24 h，葉片冷卻后粉碎研磨，儲于磨口玻璃瓶中待測。

1.3 分析方法

土壤理化性質測定方法：土壤pH值用酸度計法（水土比為2.5∶1.0）；有機質用硫酸重鉻酸鉀外加熱法；堿解氮采用堿解擴散法；有效磷用鹽酸氟化銨浸提-分光光度法；速效鉀用乙酸銨浸提-火焰光度法；有效硫采用硫酸鋇比濁法；有效硼采用沸水浸提-甲亞胺比色法；交換性鈣和交換性鎂采用乙酸銨浸提-原子吸收分光光度計法；有效鐵、有效錳、有效鋅采用稀酸浸提-原子吸收分光光度計法。植物樣品用硫酸-過氧化氫（H2SO4-H2O2）消化后，氮用凱氏定氮蒸餾法，磷用鉬銻抗比色法，鉀用火焰光度法，鈣、鎂、鐵、錳、鋅用日本島津AA6650原子吸收分光光度計測定［13］。對分析結果采用DPS等分析軟件進行數據處理和統計分析［14］。

2 結果與分析

2.1 土壤理化性質差異性分析

2.1.1 土壤pH值 土壤pH值是影響土壤肥力的重要因素之一，它直接影響土壤養分的存在狀態、轉化和有效性，從而直接影響植物的生長發育。影響土壤pH值的主要因素有氣候、生物、母質類型等，另外，施肥也會促進土壤酸度增大［15］。不同母巖發育山核桃林地土壤pH值存在較大的差異（表1），山核桃經營過程中大量肥料的使用，使林地土壤酸化，4種母巖形成的土壤平均pH值均低于6.0，但土壤pH值對母巖有較大的繼承性，各種母巖形成的土壤pH值從高到低依次是板巖（5.99），砂頁巖（5.76），千枚巖（5.11）和花崗巖（4.72）。有關研究表明，最有利于山核桃生長的土壤pH值為5.5～6.5［5，7］，因此，如何阻止山核桃林地土壤進一步酸化顯得尤為重要，在花崗巖和千枚巖發育的林地土壤中增施石灰，以便改良土壤，從而更適合山核桃的豐產。

表1 不同母巖發育山核桃林地土壤性質Table 1 Status of soil in Carya cathayensis forest from different rocks

2.1.2 土壤有機質 土壤有機質是土壤的重要組成部分，它包括動植物及微生物殘體和它們的分解產物以及土壤中特殊的有機物——腐殖質，它含有各種養分，并能改善土壤結構和其他物理性狀，是土壤肥力的重要標志之一。不同母巖發育山核桃林地土壤有機質質量分數見表1。從表中可以看出，不同母巖發育形成的不同土壤，其有機質存在明顯差異，其中花崗巖發育的土壤有機質質量分數最高（43.11 g·kg－1），明顯高于板巖、千枚巖和砂頁巖。在山核桃生產經營過程，在板巖、千枚巖和砂頁巖為母巖的林地應多施有機肥，以增加土壤有機質。

2.1.3 土壤速效養分 土壤礦物質營養的最基本來源是土壤礦物質風化所釋放的養分，不同成土母巖的礦物組成不同，所以，風化產物中釋放的養分種類和數量也不同，人工施肥是耕作土壤養分的重要來源［16］。因此，山核桃林地土壤養分同時受母巖和人為施肥的影響。近年來，山核桃經營中肥料的施用，林地土壤養分質量分數與1997年相比［17］有不同程度的升高。不同母巖山核桃林地土壤有效養分質量分數見表1和表2。從表1中可知，不同母巖發育土壤堿解氮、速效鉀沒有顯著差異，林地堿解氮、速效鉀質量分數分別大于150和100 mg·kg－1，能很好地供應山核桃生長。土壤速效磷質量分數是衡量土壤磷素供應狀況的較好指標。不同母巖發育山核桃林地土壤有效磷存在著顯著差異，從大到小依次為千枚巖（7.29 mg·kg－1），砂頁巖（4.91 mg·kg－1），花崗巖（3.73 mg·kg－1）和板巖（1.23 mg·kg－1）。不同母巖發育的土壤中有效硫質量分數存在顯著差異。從表1可知，從大到小依次為花崗巖（38.73 mg·kg－1），千枚巖（24.59 mg·kg－1），砂頁巖（16.16 mg·kg－1）和板巖（14.58 mg·kg－1）。土壤中鈣質量分數與母質母巖類型有關。從表2可知，由花崗巖發育的山核桃林地土壤交換性鈣質量分數為5.22 mg·kg－1，明顯低于其他3種母巖發育的土壤。不同母巖發育山核桃林地土壤交換性鎂、有效硼質量分數差異均不顯著，土壤交換性鎂質量分數為0.90～1.56 mg·kg－1，有效硼為1.27～1.54 mg·kg－1。土壤有效鐵、有效錳和有效鋅質量分數由于不同母巖發育而存在一定差異。從表2可知，有效鐵和有效錳質量分數以千枚巖發育的土壤最高，分別是31.24和67.49 mg·kg－1，明顯高于砂頁巖、花崗巖和板巖。而有效鋅則表現為板巖和千枚巖發育的土壤明顯高于砂頁巖和花崗巖。

表2 不同母巖發育山核桃林地土壤微量元素Table 2 Trace element of soil in Carya cathayensis forest from different rocks

2.2 葉片營養元素差異性分析

葉是光合作用的重要器官，生命活動最為活躍，營養元素在葉中質量分數明顯高于其他部位［18］。測定葉片養分質量分數常常作為果樹養分診斷的主要手段，不同母巖發育山核桃葉片營養元素分析結果見表3。從表3中可以看出，不同母巖發育的土壤上的山核桃葉片中各營養元素質量分數各不相同，但總體的變化規律是相似的：其中以氮的質量分數最高，其次是鈣和鉀，然后是鎂和磷，而微量元素中以錳為最高，其次是鐵，最低的是鋅。

山核桃葉片氮質量分數以花崗巖發育的土壤上的為最高，達18.12 g·kg－1，明顯高于其他3種土壤；而磷質量分數則以千枚巖的最高（1.81 g·kg－1），其中又以花崗巖發育的土壤的葉片中磷質量分數最低；葉片中鉀質量分數相對穩定，不同母巖發育的土壤之間差異不大。

從表3可知，山核桃葉片中鈣、鎂質量分數均以生長在花崗巖發育的土壤上的為最高，分別為13.71和 4.66 g·kg－1，明顯高于其他 3種母巖。

葉片中錳質量分數在4種母巖發育的土壤中不存在顯著差異，在0.92～1.19 g·kg－1；鋅質量分數在4種母巖發育的土壤中差異顯著，大小順序表現為花崗巖、砂頁巖、板巖和千枚巖；鐵質量分數在4種母巖發育的土壤中也存在顯著差異，大小順序表現為砂頁巖、千枚巖、板巖和花崗巖。

表3 不同母巖發育山核桃葉片營養元素Table 3 Nutrient content in Carya cathayensis leavese from different rocks

2.3 營養元素之間的相關分析

為了解不同母巖發育土壤養分之間、土壤與葉片營養元素之間的相關性，將4種母巖發育的土壤養分、葉片營養元素等進行相關分析，結果如表4和表5。

2.3.1 山核桃林地土壤pH值、有機質及有效元素之間的相關性 土壤酸堿度影響著大多數元素的吸收，如柑橘園pH值與土壤交換性鈣和鎂為極顯著正相關［19］，隨pH值提高，土壤交換性鈣和交換性鎂明顯增加［20］。從表4可知，隨著pH值升高，山核桃林地土壤交換性鎂、有效鋅質量分數顯著提高，而有效硫、有效鐵質量分數極顯著降低；土壤pH值與堿解氮、有效磷、速效鉀呈負相關關系，即由于大量肥料的施用，使林地土壤有效養分提高的同時，也使土壤酸化。pH值與交換性鈣、有效錳、有效硼質量分數呈現正相關關系。土壤有機質與堿解氮、有效磷、速效鉀、有效硫、有效錳和有效鋅等存在著顯著或極顯著正相關，說明有機質豐富的土壤，在礦化過程中能釋放大量的營養元素為植物生長提供養分。

表4 山核桃林地土壤pH、有機質及有效元素之間的相關性分析Table 4 Correlation between soil pH，organic matter and available nutrients in Carya cathayensis forest

2.3.2 山核桃林地土壤與葉片中營養元素之間的相關性 土壤是果樹生長的基礎，葉片是土壤營養水平的具體表現形式與確切反映。所以葉片與土壤礦質元素質量分數之間存在著密切的相關性，是指導山核桃施肥的重要理論依據［21］。如表5所示，葉片中的氮、鉀、鈣、鎂、鋅、錳質量分數與土壤的pH值呈現負相關，這與郭傳友等［22］研究結果相似，即山核桃果實中鈣元素與土壤pH值呈極顯著負相關，鎂元素也與土壤pH值間具有較強的負相關關系。錢新標等［4］研究也表明果仁中鈣質量分數以pH值低的非石灰性土壤上的山核桃為高。土壤交換性鈣與葉片全鈣、全鎂為顯著負相關，土壤交換性鎂與葉片全鉀、全鎂為顯著負相關，而與葉片鐵為顯著正相關。這與黃玉溢等［17］對柑橘Citrus的研究結果相反，這是由于不同植物對元素的吸收特性不同造成的。土壤堿解氮、有機質與葉片中全氮之間存在著極顯著正相關，而土壤速效磷、有效鐵、錳、鋅與葉片中全磷、鐵、錳、鋅為負相關關系，說明元素吸收機理的復雜性，盲目施肥并不一定帶來增產效果。

表5 山核桃林地土壤與葉片中營養元素之間的相關關系Table 5 Correlation between nutrition elements in Carya cathayensis leaves and soil

3 結論

土壤pH值對母巖有較大的繼承性，各種母巖形成的土壤pH值從高到低依次是板巖（5.99）、砂頁巖（5.76）、千枚巖（5.11）和花崗巖（4.72）。不同母巖發育形成的土壤的有機質質量分數存在顯著差異，其中花崗巖發育的土壤有機質質量分數最高（43.11 g·kg－1），明顯高于板巖、千枚巖和砂頁巖。不同母巖發育山核桃林地土壤堿解氮、速效鉀、交換性鎂和有效硼質量分數差異均不顯著，土壤速效磷質量分數大小順序表現為千枚巖、砂頁巖、花崗巖和板巖。有效硫質量分數大小順序為花崗巖（38.73 mg·kg－1）、 千枚巖（24.59 mg·kg－1），砂頁巖（16.16 mg·kg－1）和板巖（14.58 mg·kg－1）。花崗巖發育的山核桃林地土壤交換性鈣質量分數為5.22 mg·kg－1，明顯低于其他3種母巖發育的土壤。有效鐵、有效錳質量分數以千枚巖發育的土壤最高，分別是31.24和67.49 mg·kg－1，明顯高于砂頁巖、花崗巖，同時也明顯高于板巖。而有效鋅則表現為板巖和千枚巖發育的土壤明顯高于砂頁巖和花崗巖。

山核桃葉片中各營養元素質量分數的大小順序表現為氮＞鈣＞鉀＞鎂＞磷＞錳＞鐵＞鋅。葉片氮質量分數以花崗巖發育的土壤上的為最高，達18.12 g·kg－1，明顯高于其他3種土壤；而磷質量分數則以千枚巖的最大（1.81 g·kg－1），明顯高于其他3種土壤，其中又以花崗巖發育的土壤的葉片中磷質量分數最低；葉片中鈣、鎂質量分數均以生長在花崗巖發育的土壤上的為最高，分別為13.71和4.66 g·kg－1，明顯高于其他3種母巖。鋅質量分數在4種母巖發育的土壤中差異顯著，大小順序表現為花崗巖、砂頁巖、板巖和千枚巖；鐵含量在4種母巖發育的土壤中也存在顯著差異，大小順序表現為砂頁巖、千枚巖、板巖、花崗巖。葉片中鉀、錳質量分數相對穩定，不同母巖發育的土壤之間差異不大。

隨著pH值升高，山核桃林地土壤交換性鎂、有效鋅質量分數顯著提高，而有效硫、有效鐵極顯著降低；土壤有機質與堿解氮、有效磷、速效鉀、有效硫、有效錳和有效鋅等存在著顯著、極顯著正相關。土壤交換性鈣與葉片全鈣、鎂為顯著負相關，土壤交換性鎂與葉片全鉀、鎂為顯著負相關，而與葉片鐵為顯著正相關，土壤堿解氮、有機質與葉片中全氮之間存在著極顯著正相關。

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