上海郊區不同種植區域桃園土壤養分特征研究

褚長彬，趙 崢，周德平，吳淑杭*，金海洋

(1 上海市農業科學院生態環境保護研究所，上海 201403；2 上海市農業技術推廣服務中心,上海 201103)

經濟作物是上海農業的重要組成部分，其中又以蔬菜和瓜果類作物為主。桃是上海主要栽培的果樹品種之一，現有種植面積6 000多hm2，超過了上海果樹總種植面積的20%，年產值達6億元(人民幣，下同)，具有較高的經濟效益產出[1]。上海桃的栽培品種以水蜜桃和黃桃為主，肉質柔軟，甜美多汁，種植區域主要集中在浦東、金山和奉賢等區[2-5]。桃中不僅含有豐富的維生素和中微量元素，同時也具有良好的保健功能，例如水蜜桃具有美膚、清胃、潤肺、祛痰等功能，而黃桃則能調節血糖、抗氧化和延緩衰老，是當下最受歡迎的水果之一。

桃的品質是決定其經濟價值的關鍵因素，而諸多研究表明果樹果實的品質與土壤養分特征和施肥等措施密切相關[6-8]。桃樹在生長過程中不僅需要大量的N、P、K等養分的供給，同時也需要吸收各類微量營養元素以保證果實的品質和風味[9-10]。劉樹奎等[11]的研究表明土壤養分含量與桃果實的多項品質指標呈正相關關系，其中土壤有效態的Ca和Mg含量與果實中維C含量呈極顯著正相關關系，是決定桃品質的關鍵因素。施肥是影響土壤營養狀態和養分結構組成的重要農業管理措施，科學合理的施肥方式能夠在保證土壤養分供給的前提下維持土壤生態健康[12]。孔祥銀等[13]對京郊桃園的調查研究表明桃園要根據土壤的營養狀態進行按需施肥，以此保證桃園的產量和果實的品質，以及桃園的生態可持續發展。李貴美等[14]在魯中山區的研究則發現不同種植區域的桃園其土壤養分存在較大差異，其中土壤有效磷含量普遍處于盈余狀態，桃園的施肥措施應根據土壤養分狀況做出適當調整。近年來，微生物肥料的施用也是調節土壤養分結構的重要手段。張珊珊等[15]的研究表明微生物肥料能夠大幅度提升桃園土壤中有機碳、有效磷和速效鉀的含量，同時降低土壤pH，從而改善土壤肥力，促進桃樹養分吸收，提高果實品質。范潔群等[16]的研究也表明微生物肥料能顯著提高桃園土壤的堿解氮、有效磷和速效鉀，同時改善土壤微生物活性并提高果實品質。因此，根據土壤養分狀況進行科學合理的按需施肥是保證桃園優質高產的關鍵。

本研究以上海桃主產區的規模化桃園為研究對象，采用ASI土壤養分狀況系統研究法，考察不同種植區域桃園土壤的養分特征，以期了解當下桃園土壤的營養狀態，為上海地區規模化桃園中養分的科學管理與高效施肥提供參考。以ASI法及其養分分級標準為依據，實現土壤的養分平衡與高效供給，對于上海地區規模化桃園的清潔高效生產和生態可持續發展具有重要的現實意義。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

上海農業具有鮮明的都市農業特征，糧食種植面積較小，而主要以經濟附加值較高的蔬菜和瓜果類為主。桃是上海郊區主要栽培的四大果樹之一，主要分布在浦東、金山和奉賢3個區，以水蜜桃和黃桃為代表具有較高的經濟價值，在上海果業的經濟產出中占有非常重要的地位。上海的氣候類型屬于典型的亞熱帶潮濕型季風氣候，年平均氣溫約為15.4℃，年平均降雨量約為1 100 mm，四季分明，雨量充沛，降雨主要集中于每年的6—8月份，氣候條件適宜于果樹等經濟作物的栽培。

1.2 樣品采集方案

在2015年選擇上海桃主產區浦東、金山和奉賢的108個桃園進行土壤樣品的采集與分析測定。其中，位于浦東的桃園60個，位于金山和奉賢的桃園各24個。采樣時間在10月當季桃采收后，土壤樣品采集方法為“S”型5點取樣法，每次采樣共采集5個樣品構成一個混合樣，每個桃園隨機采集10個樣品(相當于10個重復)，樣品采集深度為20 cm。土壤樣品采集后立即用封口袋封裝并帶回實驗室，之后在室溫下將土壤樣品進行風干，待樣品完全風干后進行研磨并過2 mm篩，之后待測。

1.3 樣品分析測定

土壤樣品的測定指標主要包括有效氮、磷、鉀的含量、有機質含量、中微量元素(鈣、鎂、硫、鐵、銅、錳、鋅、硼)含量和土壤pH。其中，pH在水相中進行測定(Mettler Toledo)；土壤有機質采用重鉻酸鉀氧化法進行測定；土壤有效態養分含量和中微量元素含量采用土壤養分狀況系統研究法(Agro Services International Inc.，ASI法)進行分析測定。ASI法是一種快速、高效檢測土壤中有效態養分的實驗室分析方法，能同時測定土壤中多種大、中、微量元素的含量，從而提高實驗室分析測定的效率。該方法最早于1980年由美國佛羅里達的國際農化服務中心提出，并在后期引入我國進行了廣泛的應用。根據ASI法檢測結果將土壤養分進行了分級，共包括低、中、高和極高4個水平，各元素含量分級標準如表1所示。

表1 ASI法土壤養分分級標準

Table 1 Grading standard for ASI analysis method

1.4 數據處理分析

采用Excel 2010軟件記錄數據與處理分析，采用SPSS 23.0軟件檢驗不同處理之間的顯著性差異(P<0.05)。通過箱線圖對各種植區域桃園土壤的養分特征進行全面的比較和分析，圖中數據包括各種植區域養分的分布概況與變化范圍、養分的主要集中區域、以及養分的平均值與中位數等，箱線圖的繪制采用Origin 9進行。

2 結果與分析

2.1 不同種植區域桃園土壤主要養分特征

上海郊區108個桃園中土壤有效氮、磷、鉀的分布狀況如圖1所示。其中，桃園土壤有效氮含量普遍集中在10—50 mgL，浦東、金山和奉賢三個不同種植區域土壤有效氮的平均含量分別為30.09 mgL、25.06 mgL和25.78 mgL，為浦東種植區的最高，但與其他兩個種植區無顯著差異，浦東區桃園土壤有效氮低、中、高水平占比分別為36.7%、51.7%和11.6%。土壤有效磷的含量也為浦東區的最高，顯著高于金山區，但與奉賢區沒有顯著差異，三個種植區的平均含量分別為81.14 mgL，51.45 mgL和57.04 mgL，浦東區桃園土壤有效磷低、中、高水平占比分別為1.7%、6.7%和91.6%。土壤有效鉀的含量也為浦東區最高，平均含量為 233.40 mgL，顯著高于奉賢區，但與金山區無顯著差異，浦東區桃園土壤有效鉀低、中、高水平占比分別為1.7%、18.3%和70%，金山區和奉賢區桃園土壤有效鉀的平均0含量則分別為 177.49 mgL和 163.07 mgL。總的來說，浦東種植區桃園土壤中主要養分的有效含量普遍高于其他兩個種植區，且分布范圍也更加廣泛，而金山區與奉賢區之間則無顯著差異。

2.2 不同種植區域桃園土壤中微量養分特征

三個種植區桃園土壤中中微量養分狀況如圖2所示。其中，浦東種植區的有效態鋅含量最高，顯著高于其他兩個種植區，平均含量為7.73 mgL，有效態鋅低、中、高水平占比分別為13.3%、15%和71.7%；而有效態鐵含量最低，顯著低于其他兩個種植區，平均含量為88.97 mgL。而金山種植區桃園土壤中有效態的鈣、鎂和鐵含量均為最高，平均含量分別為2 284.95 mgL， 485.78 mgL和 143.30 mgL，其中有效態鈣、鎂均處于高水平及以上；有效態鐵低、中、高水平占比分別為0%、20.8%和79.2%；而有效鋅和硼的含量為最低，平均含量分別為4.32 mgL和0.66 mgL。在奉賢區桃園土壤中則為有效硼的含量為最高，顯著高于其他兩個種植區，平均含量為1.02 mgL，有效態硼低、中、高水平占比分別為0%、4.2%和95.8%，絕大部分處于極高水平；而有效鈣和鎂的含量為最低，平均含量分別為1 689.99 mgL和 349.12 mgL。此外，上海郊區桃園土壤中有效態硫、銅和錳的含量則三個不同種植區之間并沒有表現出顯著差異。

2.3 不同種植區域桃園土壤有機質含量特征

土壤有機質含量是反映土壤肥力的終于指標。圖3為上海郊區桃園土壤中有機質含量的分布狀況。結果表明，金山區桃園土壤中有機質含量最高，其變化范圍為0.73%—1.30%，平均含量為0.96%，顯著高于浦東區和奉賢區桃園，有機質低、中、高水平占比分別為33.3%、66.7%和0%，主要集中于中等水平。浦東區和奉賢區桃園土壤的有機質含量則普遍集中在0.2%—1.0%，平均含量分別為0.60%和0.58%，二者之間無統計學上的顯著性差異。

2.4 不同種植區域桃園土壤pH特征

上海郊區桃園中土壤pH的分布特征如圖4所示，變化范圍較大，為4.87—8.92，其中金山區桃園土壤的pH分布較為集中，且顯著低于其他兩個種植區，平均值為6.20。而浦東區和奉賢區桃園土壤的平均pH分別為7.30和6.99，二者之間并無顯著差異。總的來說，浦東區和奉賢區桃園的土壤為中性，而金山區桃園的土壤略為偏酸性。土壤pH是影響作物生長的關鍵因素，適宜的土壤pH條件對于果樹的正常生長至關重要。

3 討論與結論

已有研究結果表明[17]，不同種植區域的桃園土壤中主要養分和中微量元素含量均存在較大差異。其中，浦東區桃園土壤中有效磷和速效鉀的含量明顯高于其他兩個種植區，這不僅與各種植區土壤養分的本底值有關，同時也與各種植區桃園中的養分管理方式有關。調查過程中發現，浦東區桃園的總施肥量普遍高于金山區和奉賢區，這也可能是導致浦東區桃園土壤主要養分含量較高的主要原因。在土壤中微量元素含量方面，則是金山種植區的桃園處于較高水平，其中鈣含量、鎂含量和鐵含量顯著高于其他兩個種植區，而其他中微量元素含量則無顯著差別。此外，金山區桃園土壤中有機質的含量也顯著高于其他兩個種植區，這主要與金山區有機肥的施用比例較高有關，有機肥中含有大量的有機質和中微量元素成分，在長期施用有機肥后在土壤中慢慢累積[18]。在土壤pH方面，金山區桃園也顯著低于其他兩個種植區，這一方面與金山區所處的地理位置有關，上海市金山區位于長江入海口臨海的位置，土壤pH的本底值偏酸性，顯著低于其他兩個種植區；另一方面，金山區土壤pH偏低與土壤較高的有機質含量有關，諸多研究均表明土壤有機質含量與土壤pH呈顯著的負相關關系[19-20]。

雖然各種植區桃園土壤養分含量存在較大差異，但總體土壤的營養狀態均處較高水平。根據本研究中ASI法的檢測結果和ASI法養分分級標準，上海各種植區桃園土壤中速效氮含量普遍處于中級水平，有效磷含量普遍處于高級水平，而速效鉀含量則普遍處于極高水平。在土壤中微量元素含量方面，土壤有效態的鈣、鎂、鐵、錳、鋅和硼含量普遍處于高級水平，而土壤有效態的硫和銅含量則普遍處于極高水平。在土壤有機質含量方面，則是浦東區和奉賢區桃園處于中級水平，而金山區桃園處于高級水平。總的來說，上海各種植區桃園土壤中養分含量處于較充足的狀態，能夠滿足桃樹生長對土壤養分的基本需求。然而，根據本研究的調查研究結果，以及從土壤健康和桃園清潔高效生產的角度出發，桃園中的養分管理方式也應該進行適當調整。例如，應該適當降低桃園的總施肥量，尤其是磷鉀肥的施用量。過量施肥是我國農田中普遍存在的問題，也是導致農業面源污染的主要原因之一[21]。以土壤有機質含量和中微量元素含量為參考，金山區桃園應適當減少有機肥的施用量，而浦東區和奉賢區桃園則應適當增加有機肥的施用量，從而滿足桃樹生長對土壤中有機質和中微量元素含量的需求，科學合理的施用有機肥也是調節土壤pH的有效措施[22-23]。過量施肥和不合理施肥是目前制約我國現代農業健康可持續發展的重要阻礙，根據土壤養分狀況進行科學施肥和按需施肥是實現上海地區桃園清潔高效生產和生態可持續發展的重要措施。

采用ASI法對上海三個不同種植區桃園土壤的養分狀況進行了調查研究，結果表明，三個不同種植區桃園土壤中氮、磷、鉀主要養分含量，土壤有機質含量以及中微量元素含量均存在較大差異，各種植區養分管理方式的不同和土壤養分本底值的差異可能是導致該差異的主要原因。根據ASI法養分分級標準，目前上海各種植區桃園土壤的養分普遍處于高或極高水平，因此，應適當降低桃園的總施肥量，同時根據各種植區的需求調整有機肥的施用比例，從而實現桃園土壤養分的科學平衡供給，為上海各種植區桃園的生態可持續發展和清潔高效生產提供保障。