核桃土壤養分評價及其與核桃產量的相關性分析

李青軍，耿慶龍，賴寧，陳署晃

(新疆農業科學院土壤肥料與農業節水研究所，烏魯木齊 830091)

0 引 言

【研究意義】土壤是植物根系生長發育的基礎，主要以可溶無機物離子或礦質養分來供給植物正常生長所需要的營養元素。土壤養分含量是保障植物生長和農田生產力的重要因子，是表征土壤肥沃程度的重要指標[1]。土壤養分是構成土壤肥力的核心因素，對增加農作物的產量和品質具有重要作用[2]，客觀評價土壤養分豐缺狀況及其與農作物產量的關系在農業生產中具有重要意義。【前人研究進展】 核桃(JuglansregiaL.)營養價值豐富，是世界四大干果之一，屬于重要的經濟林樹種[3]。國外的一些發達國家和地區對經濟林開展了大量的土壤質量相關的研究[4-7]。近年來，對多個省份和地區的不同種植模式下核桃土壤養分狀況進行了相應的研究，并取得了一定的研究成果[8-12]。【本研究切入點】新疆葉城縣地處塔克拉瑪干大沙漠的南部，葉城縣核桃產量2018年達到12.2×104t，以核桃為主的特色林果業已成為農牧民增收的支柱產業。但目前針對新疆核桃土壤養分研究較少，尤其是核桃產量與養分的相關性研究未見報道。長期以來尚缺乏對核桃園土壤肥力狀況的系統評價，普遍對核桃土壤養分管理的認識比較模糊，導致核桃施肥量過高、單位面積產量低和品質不高等問題。【擬解決的關鍵問題】研究土壤養分評價及其與核桃產量的相關性分析。通過對葉城縣20個鄉鎮的核桃園土壤樣品的采集和養分測定，土壤肥力分析核桃產量和土壤養分的關系，為葉城縣核桃土壤養分管理、合理施肥提供科學依據，達到化肥減施增效的目的。

1 材料與方法

1.1 材 料

葉城縣位于新疆西南部，南依喀喇昆侖山和昆侖山脈，北接開闊平原，緊連塔克拉瑪干大沙漠，葉爾羌河畔上游，地形南高北低。南部高山地帶多冰川雪原，中部山勢起伏較大，分布著大片森林、草場，北部為沖積扇地帶，地勢低平，沙丘起伏。山地占73.3%，平原占23.6%，沙漠戈壁占3.1%。有提孜那甫河、烏魯克河、棋盤河、柯克牙河等河流，地表水資源量27.61×108m3，平原區地下水補給量6.89×108m3。

葉城縣屬暖溫帶極干旱氣候區。年平均氣溫11.4℃，極端最高氣溫39.5℃，極端最低氣溫-22.7℃。年平均日照時數2 742 h，≥10℃的積溫4 060℃，無霜期234 d。年平均降水量 53.2 mm，年平均蒸發量2 480 mm。

1.2 方 法

1.2.1 土樣采集與處理

于2017年3月在葉城縣20個鄉鎮197個村采集代表性的土壤采樣點518處，研究選擇10～15年的核桃園，根據調查的面積大小，選擇5～10棵具有代表性的核桃樹，根據核桃樹樹冠的大小，在樹冠的投射面積內，距離樹體1.0～1.5 m 處避開施肥溝( 坑) ，用土鉆采取0～40 cm 土層樣品，將同一取樣點采集的土壤充分混勻，編號裝入干凈布袋帶回實驗室，在通風干燥、無污染的環境條件下風干，碾碎并過1 mm篩，裝入干凈的布袋用于養分含量測定。

1.2.2 測定指標

各項測定指標按照土壤農化分析中方法測定[13]：土壤pH 值采用電位法測定(水土比為5∶1)；可溶性總鹽采用殘渣烘干-質量法測；有機質采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法；速效氮采用堿解擴散法；速效磷采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定；速效鉀采用NH4OAc浸提，火焰光度法。產量測定：成熟期調查取樣果園的實際產量。

1.3 數據處理

實驗數據使用Microsoft Excel 2003進行處理及制圖，SPSS18.0進行單因素方差分析(One-way ANOVA)、最小顯著差數法(LSD)多重比較。

2 結果與分析

2.1 核桃土壤養分評價

土壤養分分級參照全國第二次土壤普查的分級標準，根據新疆地方實際情況，將葉城縣核桃土壤養分劃分為低、中、高三個等級。表1

表1 核桃土壤養分分級指標
Table 1 Nutrient grading indicators of walnut soil

養分指標Nutrient index有機質Organic matter (g/kg)速效氮Available nitrogen (mg/kg)速效磷 Available phosphorus (mg/kg)速效鉀Available potassium (mg/kg)pH可溶性總鹽Total soluble salt (g/kg)低Low<10<45<10<80<8.0<2中Medium10～2045～9010～2080～1608.0～8.52-6高High>20>90>20>160>8.5>6

研究表明，葉城縣核桃土壤有機質含量范圍在0.7～15.0 g/kg，平均為8.7 g/kg，變異系數為22.2%，其中處于低水平的占74.3%，中水平占25.7%，沒有高水平的樣點，整體處于低水平。速效氮含量在16.0～127.7 mg/kg，平均為56.6 mg/kg，變異系數為31.7%，其中處于低水平的占27.0%，中水平占67.6%，高水平占5.4%，整體處于中等水平。速效磷含量范圍在1.4～108.8 mg/kg，平均為13.6 mg/kg，變異系數為87.7%，其中處于低水平的占45.2%，中水平占38.0%，高水平占16.8%，整體處于中低水平。速效鉀含量在53～284 mg/kg，平均為116 mg/kg，變異系數為31.1%，其中處于低水平的占13.5%，中水平占75.3%，高水平占11.2%，整體處于中等水平。pH值在7.3～8.9，平均為8.5，變異系數為2.1%，其中處于小于8的占1.5%，8.0～8.5的占28.8%，大于8.5的占69.7%，pH值整體偏高。可溶性總鹽含量在0.05～4.7 mg/kg，平均為0.7 g/kg，變異系數為52.8%，其中無鹽化土壤占98.6%，輕度鹽化占1.4%，整體處于無鹽化水平。葉城縣核桃土壤整體處于中低水平。表2

表2 核桃土壤養分含量與分級
Table 2 Nutrient content and grading of walnut soil

養分指標Nutrient index有機質Organic matter (g/kg)速效氮Available nitrogen (mg/kg)速效磷 Available phosphorus (mg/kg)速效鉀Available potassium (mg/kg)pH可溶性總鹽Total soluble salt (g/kg)最小值minimum value0.716.01.4537.30.05最大值Maximum value15.0127.7108.82848.94.7平均Average8.756.613.61168.50.7標準偏差standard deviation1.9418.011.936.10.20.4變異系數(%)Coefficient of variation22.2 31.7 87.7 31.1 2.1 52.8 低Low樣本數Sample size385140234708511比例%Proportion74.327.045.213.51.598.6中Medium樣本數Sample size1333501973901497比例%Proportion25.767.638.075.328.81.4高High樣本數Sample size/288758361/比例%Proportion/5.416.811.269.7/

2.2 土壤有機質與核桃產量的相關性

葉城縣土壤有機質整體低于20 g/kg。當有機質<10 g/kg時，核桃產量為2 700 kg/hm2；當有機質為10～20 g/kg時，核桃產量為2 670 kg/hm2；兩者間沒有顯著差異，表明土壤有機質低于20 g/kg時對核桃產量沒有顯著影響。圖1

注：圖中不同字母表示處理間差異達到顯著性水平 (P< 0.05)。下同

Note: The different letters mean significant difference atP< 0.05. The same as below

圖1 有機質與核桃產量關系
Fig. 1 Relationship between organic matter and walnut yield

2.3 土壤速效氮與核桃產量的相關性

研究表明，核桃產量隨土壤速效氮的增加而增加。當速效氮>90 mg/kg時，核桃產量為2 850 kg/hm2，比速效氮<45 mg/kg時顯著增產13.1%。當速效氮介于45～90 mg/kg時，核桃產量比速效氮<45 mg/kg時有所增產，比速效氮>90 mg/kg時有所減產，但與二者的差異都不顯著。土壤速效氮大于90 mg/kg時能顯著提高核桃產量。圖2

圖2 速效氮與核桃產量關系
Fig. 2 Relationship between available nitrogen and walnut yield

2.4 土壤速效磷與核桃產量的相關性

研究表明，當速效磷<20 mg/kg時，核桃產量沒有顯著變化；當速效磷>20 mg/kg時，核桃產量為2 940 kg/hm2，分別比速效磷<10 mg/kg和10～20 mg/kg時增產10.1%和12.6%，平均增產11.4%。土壤速效磷大于20 mg/kg時能顯著提高核桃產量。圖3

圖3 速效磷與核桃產量的關系
Fig. 3 Relationship between available phosphorus and walnut yield

2.5 土壤速效鉀與核桃產量的相關性分析

研究表明，速效鉀<80、80～160、>160 mg/kg時，核桃產量分別為2 715、2 685、2 715 kg/hm2，產量幾乎相同，沒有顯著差異，土壤速效鉀對核桃產量沒有顯著影響。圖4

圖4 速效鉀與核桃產量的關系
Fig. 4 Relationship between available potassium and walnut yield

2.6 土壤pH值與核桃產量的相關性

研究表明，當pH<8.0時，核桃產量為3 210，顯著大于pH>8.0 時的核桃產量。pH值為8.0～8.5 和pH>8.5 時核桃產量沒有顯著差異，但分別比pH<8.0 時減產18.7%和15.4%，平均減產17.1%。pH值大于8.0 時能顯著降低核桃產量。圖5

圖5 pH值與核桃產量的關系
Fig. 5 Relationship between pH and walnut yield

2.7 土壤可溶性總鹽與核桃產量的相關性

葉城縣土壤可溶性總鹽整體小于6.0 g/kg。當可溶性總鹽2.0～6.0 g/kg時，核桃產量為2 295 kg/hm2，比可溶性總鹽<2.0 g/kg時顯著減產15.0%，表明土壤可溶性總鹽大于2.0 g/kg時能顯著降低核桃產量。圖1

圖6 可溶性總鹽與核桃產量的關系
Fig. 6 Relationship between total soluble salt and walnut yield

3 討 論

土壤養分是影響作物生長發育的重要因子，也是進行合理施肥的基礎。土壤肥力主要是由各種養分含量的多少來決定的，明確土壤養分特征及劃分養分等級是制定土壤肥料管理措施的依據。研究表明，由于受到成土母質、地理位置、氣候條件、施肥水平和管理措施的影響，葉城縣核桃土壤養分整體處于中低水平，且pH偏高，肥力等級偏低。

研究區調查樹齡多為10～15年的核桃園，每棵樹推薦施用N、P2O5、K2O的量分別約為 1.4、 0.7和0.5 kg左右，農家肥施用量為10 kg。在肥料用量大體一致的情況下，土壤養分對核桃生長發育的影響就顯得尤為重要。土壤有機質含量在決定土壤質量方面起著核心作用，不僅僅在土壤養分供應和保持方面起作用， 而且對土壤其它理化性質與微生物活動都起著重要作用， 最終影響農產品的產量和品質[14]。而葉城縣土壤有機質對核桃產量沒有顯著影響，這可能是由于葉城縣有機質含量整體偏低(<20 g/kg)，未達到影響產量的臨界值造成的。充足的速效氮、速效磷都能顯著增加核桃產量，但葉城縣土壤速效氮、速效磷均處于中低水平，因此，提高土壤中速效氮、速效磷的含量是核桃園施肥與養分管理應優先考慮的措施。速效鉀整體屬于中等水平，但仍有13.5%處于低水平，從培肥地力考慮應補充一定量的鉀肥。

pH值對土壤中養分元素的有效性影響巨大，土壤 pH 在6.5～7.5，土壤養分有效性最高，土壤 pH值過低或過高，都會降低供給作物生長的營養元素的有效性，致使作物所需的營養元素的失調[15]。研究表明，葉城縣土壤pH值平均為8.5，其中大于8.5的占69.7%， 屬于強堿化土壤，與pH<8.0相比，核桃減產15.4%。因此，核桃施用有機肥或酸性肥料以降低pH值是急需采用的對策。研究表明，葉城縣核桃園大部分屬于無鹽化土壤，但土壤可溶性總鹽大于2.0 g/kg時能顯著降低核桃產量，這可能是土壤鹽分尤其是Na+含量過高，Na+/K+、Na/Ca比例失衡，發生核桃葉片葉緣焦枯病，導致果實營養不良、爛果等，影響了核桃的產量[16]。

4 結 論

4.1 核桃園施肥時應注重平衡施肥，減少化肥用量，增加有機肥用量，有機無機肥配合施用，以逐漸降低土壤pH值和鹽分，增加土壤養分，提高核桃園土壤生產力。

4.2 葉城縣土壤養分整體上屬于中低水平，pH值偏高。

4.3 土壤pH值和可溶性總鹽對核桃產量影響最大，其次是速效氮和速效磷。

4.4 土壤有機質和速效鉀對核桃產量影響不顯著。