松土劑對土壤性狀及葡萄生長發育的影響

楊興旺，趙爍，高振，翟衡，杜遠鵬

（山東農業大學園藝科學與工程學院/作物生物學國家重點實驗室，山東泰安 271018）

在長期的葡萄生產中，葡萄地下部的根系及土壤往往得不到應有的重視。因此，果園土壤板結、土壤容重高、緊實度大等問題非常突出，嚴重制約了樹體的健康及可持續發展。緊實土壤能降低其對水分的調節能力、存儲能力，不利于植物生長[1]。緊實土壤通氣性差，使得土壤長期處于厭氧環境下，微生物活性低，土壤碳、氮、礦質元素的礦化作用低，從而影響土壤碳、氮循環和土壤養分的供應能力[2]，降低土壤肥力。此外，緊實土壤的導熱率低，春季地溫上升緩慢，抑制春季根系對水分和養分的吸收，容易導致葡萄發芽緩慢不整齊，以及枝條抽干現象[3]。

為改良土壤，提高土壤性狀，前人研究采用添加秸稈生物炭[4-5]、稻殼生物炭[6]、生物質灰[7]、腐殖酸[8]、微生物菌劑[9-11]等土壤改良物質改善果園土壤質量。王偉軍等[11]的研究表明，松土劑能顯著提高土壤微生物數量，改善土壤性狀。本試驗在不同類型土壤上應用松土劑后，進一步研究松土劑對不同土壤類型的改良作用及對葡萄生長發育的影響，以期為葡萄生產提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2018年在山東農業大學葡萄示范基地（A片區）、山東省泰安市祝陽中青葡萄酒莊園進行；于2019年在山東農業大學葡萄示范基地（B片區）進行。

山東農業大學葡萄示范基地（A片區），2011年建園，土壤質地為棕壤土，表層土壤容重1.22 g/cm3。以一年生鮮食葡萄‘瑞都紅玉’（Vitis vinifera cv.Ruidu Hongyu）自根苗為試材，行間自然生草，行內覆蓋黑色園藝地布。于當年3月定植，定植溝寬40 cm，深40 cm。

山東省泰安市祝陽中青松石葡萄酒莊園，2012年建園，土壤質地為砂質土，表層土壤容重1.25 g/cm3。以一年生釀酒葡萄‘味瑞佳’（Vitis vinifera cv.Viorica）自根苗為試材。

山東農業大學葡萄示范基地（B片區），2019年建園，土壤質地為棕壤土，該園區之前種植的作物為大豆和玉米。建園時，按照10 t/667m2蚯蚓糞的標準改土，表層土壤容重1.20 g/cm3。以一年生釀酒葡萄‘香百川’ （Chambourcin，Euro-Americain hybrid）自根苗為試材。行間人工種草，行內覆蓋園藝地布。于當年4月起壟栽培，壟高20 cm。

松土劑為山東金鐸農業科技有限公司提供。

1.2 試驗設計

于2018年4—8月，在山東農業大學葡萄示范基地（A片區）進行。避開高溫及陽光直射時間段，打開行內園藝地布，分別澆灌松土劑300倍液1～2 L/株（隨著植株生長，澆灌量有所增加），每月1次，共6次。以澆灌清水為對照。每小區6株，3次重復。

于2018年4月—8月，在山東省泰安市祝陽中青松石葡萄酒莊園進行。避開高溫及陽光直射時間段，分別澆灌松土劑300倍液1～2 L/株，每月1次，共6次。以澆灌清水為對照。每小區5株，3次重復。

2019年4月—7月，山東農業大學葡萄示范基地（B片區）。施用3次松土劑300倍液，分別為4月16日、5月20日和7月1日。每小區4個柱子空20株樹，3次重復。松土劑施用配合滴灌設備進行。每次處理前，先滴清水5 min，待配藥桶溶液滴盡后，再滴清水10 min，清洗管路。

1.3 測定指標

1.3.1 土壤容重及土壤含水量的測定

2018年7月、11月，用環刀法[12]測定0～10 cm、10～20 cm和20～30 cm的土壤容重；用酒精燃燒法[12]測定7月土壤含水量。重復3次，取平均值。下同。

2019年4月、5月、7月、9月，用環刀法測定0～10 cm（壟上）、10～20 cm（壟上）、20～30 cm和30～40 cm的土壤容重和酒精燃燒法7月土壤含水量；10月取土測定0～20 cm（壟上）、20～40 cm、40～60 cm和60～80 cm的土壤容重。

1.3.2 土壤緊實度的測定

2019年5月、6月，用土壤緊實度測定儀（托普云農科技有限公司，中國）測定10 cm、20 cm、30 cm和40 cm深度的土壤緊實度；10月測定20 cm、40 cm、60 cm和80 cm深度土壤緊實度。測定桿長度40 cm，測量40 cm以下深度的土壤緊實度時，剖出40 cm深平面測定。

1.3.3 新梢生長量、副梢生長量測定

定植后每株保留一個新梢，并抹除所有副梢。用皮尺每7 d從葡萄梢基部量到梢尖生長點，精確到0.1 cm。新梢生長至第一道鉛絲時摘心，不再測量主梢生長量。待主梢摘心處頂端第一節位副梢萌發后，開始測定副梢生長量。

新梢/副梢生長速率=（終止測定長度－初始測定長度）/測量天數

1.3.4 葉片生物指標的測定

2018年7月，每個處理選取10片葉，用數顯式游標卡尺測定葉片厚度，精確到0.01 mm；用直尺測定葉片縱橫徑，精確到0.1 cm；參照趙世杰[13]乙醇浸提法測定葉綠素含量。

2019年6月、7月、9月，每個處理選取20片葉，用CL-01葉綠素計（Hansatech，英國）測定葉片SPAD值；用數顯式游標卡尺測定葉片厚度，精確到0.01 mm；用JA2003N型電子天平測定葉片重，精確到0.1 g；平鋪于 1 cm×1 cm方格紙上拍照，用Digmizer軟件進行葉面積計算，精確到0.01 cm2。

1.3.5 枝條生物指標的測定。

于10月下旬，用皮尺測定其同一節位節間長度，精確到0.1 cm；用數顯式游標卡尺同時測定莖粗，精確到0.01 mm。

1.3.6 可溶性糖、淀粉的測定

2018年11月，落葉后選取第5節位的枝條，除去節間，烘干磨碎，采用蒽酮比色法測定枝條中可溶性糖及淀粉的含量[13]。

1.4 數據處理

實驗數據測定取3次生物學重復，用Microsoft Excel 2016進行數據統計和作圖；采用SPSS 24.0軟件進行方差分析，采用T檢驗法進行差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 松土劑對土壤性狀的影響

2.1.1 松土劑對土壤容重、緊實度的影響

試驗結果表明，松土劑顯著降低山東農業大學葡萄示范基地（A片區）的土壤容重，7月20～30 cm土層容重比對照降低11.45%；11月0～10 cm、20～30 cm土層容重比對照降低10.24%、6.43%（表1）。但松土劑顯著增加了祝陽中青松石葡萄酒莊的土壤容重，7月20～30 cm土層容重比對照增加3.32%；11月0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm土層容重比對照增加5.14%、9.21%和10.71%，這可能與該地土質為砂質土有關。

由表2可知，山東農業大學葡萄示范基地（B片區）起壟栽培葡萄后，滴灌條件下，在4—9月間，土壤不斷沉實，土壤容重不斷增加。尤其是0～10 cm（壟上）、10～20 cm（壟上）土層容重增幅最大，分別增加7.23%、5.41%。而松土劑處理后0～40 cm各土層從4—9月土壤容重并未顯著增加。0～10 cm、20～30 cm土層5—7月間容重比對照降低4.78%～6.38%、3.27%～6.79%；10～20 cm土層僅9月土壤容重比對照顯著降低7.24%；30～40 cm土層5—9月間土壤容重比對照顯著降低5.44%～7.77%。這表明，松土劑顯著抑制0～40 cm土層土壤的沉實。

土壤緊實度是由土壤在抗剪力和壓縮力等的綜合作用下，抵抗其被壓實和破碎的一個狀態指標，用來表征土壤結構的惡化狀況[14-15]。松土劑可以有效降低土壤緊實度（表3）。5月松土劑處理后20～30 cm和30～40 cm土層土壤緊實度分別比對照降低43.53%和25.97%；6月10～20 cm、20～30 cm、30～40 cm土層土壤緊實度顯著降低13.58%、37.14%和25.35%。

表1 松土劑對土壤容重的影響（2018）Table 1 Applying scarification agent effects on soil bulk density (2018)/(g/cm3)

于2019年10月，測定滴灌條件下山東農業大學葡萄示范基地（B片區）0～80 cm土層容重和緊實度。可以發現（表4），相比對照，松土劑處理后20～40 cm、40～60 cm土層的土壤容重顯著降低5.31%、11.99%；0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm、60～80 cm土層緊實度分別比對照顯著降低30.54%、50.31%、36.81%和32.43%。

2.1.2 松土劑對土壤含水量的影響

土壤水分作為土壤養分運移的物質基礎，對于作物的生長具有重要作用[15]。試驗于2018年7月（降水量為30.2 mm），取土測定了山東農業大學葡萄示范基地（A片區）、祝陽中青松石葡萄酒莊園0～30 cm土層含水量。試驗發現（表5），松土劑顯著提升山東農業大學葡萄示范基地（A片區）20～30 cm和祝陽中青松石葡萄酒莊0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm土層含水量，相比對照分別提升15.47%和24.66%、35.59%、44.80%，提高了土壤的保水性。

表2 松土劑對4—9月山農農業大學（B片區）土壤容重的影響（2019）Table 2 Effects of scarification agent on soil bulk density in B area of Shandong Agricultural University from April to September (2019)/(g/cm3)

表3 松土劑對山東農業大學（B片區）土壤緊實度的影響（2019）Table 3 Effects of scarification agent on soil compactness in B area of Shandong Agricultural University (2019)/(kg/cm3)

表4 松土劑對山東農業大學（B片區）土壤容重、土壤緊實度的影響（2019）Table 4 effects of scarification agent on soil bulk density and soil compactness in B area of Shandong Agricultural University (2019)

山東農業大學葡萄示范基地（B片區）試驗中，7月5日取土測定土壤含水量（7月1日滴灌）。可以發現（表5），對照20～30 cm土層含水量遠高于30～40 cm土層，這是因為對照30～40 cm土層過于緊實，不利于水分下滲。而松土劑顯著降低了10～30 cm土層的含水量，相比對照分別降低28.93%和27.54%，提高土壤透水透氣性，有利于水分排出。

2.2 松土劑對葡萄生長發育的影響

2.2.1 松土劑對‘瑞都紅玉’‘味瑞佳’葡萄生長發育的影響

2018年試驗結果表明，松土劑顯著促進了葡萄的生長發育（表6），山東農業大學葡萄示范基地（A片區）試驗中，相比對照，葡萄新梢生長速率、葉厚度、葉片縱徑、橫徑分別增加27.65%、31.98%、15.07%、21.51%；祝陽中青松石葡萄酒莊試驗中，葡萄新梢生長速率和葉綠素含量分別增加12.75%、12.81%。

2018年兩地試驗中，松土劑處理顯著提高葡萄的節間長、莖粗、可溶性糖含量和淀粉含量。節間長比對照提高25%～40.65%；莖粗比對照提高20.85%～24.45%；可溶性糖含量比對照顯著提升19.10%～19.85%；淀粉含量比對照顯著提升23.40%～34.12%。

2.2.2 松土劑對‘香百川’葡萄生長發育的影響

2019年在山東農業大學葡萄示范基地（B片區）試驗中，松土劑顯著提高了葡萄的生長勢（表8）。相比對照，葡萄新梢生長速率、副梢生長速率、莖粗分別增加22.71%、29.33%、7.15%；節間長有所增加，但與對照相比無顯著性差異。

表5 松土劑對土壤含水量的影響Table 5 Effect of applying scarification agent on soil moisture contents/%

表6 松土劑對葡萄新梢影響（2018）Table 6 Effect of applying scarification agent on grape new shoot (2018)

表7 松土劑對葡萄枝條的影響（2018）Table 7 Effect of applying scarification agent on grape shoot (2018)

2019年6月、7月、9月在山東農業大學葡萄示范基地（B片區）測定中，松土劑顯著提高了葡萄的葉片質量（表9）。相比對照，6月測定的新梢葉片的SPAD值、葉面積和葉片質量分別提升16.81%、11.65%和9.61%；7月測定的副梢葉片的SPAD值、葉面積和葉片質量分別提升24.67%、21.36%和33.14%；9月測定的副梢葉片的SPAD值、葉面積、葉厚度和葉片質量提升22.60%、6.96%、7.31%和3.83%。

3 討論與結論

土壤容重指自然狀態下單位容積土體的質量，它影響著土壤水分、肥力、透氣性和土溫等土壤理化性質。前人研究表明，松土劑能夠顯著降低土壤容重，提高土壤有機質含量和土壤孔隙度，改善土壤性狀[11]。這與本試驗在壤土地上的研究基本一致，松土劑顯著降低壤質土土壤容重、土壤緊實度，能夠降低10～60 cm深度的土壤容重和20～80 cm深度的土壤緊實度；但在砂質土土壤中，松土劑提高土壤容重，推測可能由于松土劑含有加速砂粒風化和促進團聚體形成的作用。

高容重土壤條件下土壤非毛管孔隙減少，表土層與心土層孔隙連接性減弱，土層間水分連續性變差，易造成上層水分滯留[16]。在山東農業大學葡萄示范基地（B片區）試驗發現，灌溉水滯留在對照20～30 cm土層，這與該土層土壤容重、土壤緊實度高度有關；松土劑明顯降低10～30 cm土層含水量，促進水分下滲，增強土壤水分傳導性能。而施用松土劑顯著提高祝陽中青松石葡萄酒莊園和山東農業大學葡萄示范基地（A片區）土壤含水量，這可能因為松土劑改善土壤孔隙狀況，使得毛管作用增強，對水分吸附力增大，提高土壤蓄水能力[17]。試驗發現，松土劑對于砂質土較壤質土更能提高土壤含水量，這與前人研究結果[18]類似，土壤調理劑對砂土土壤含水量的提升較砂壤土更為顯著。原因是增加土壤粘粒，以提高持水能力。

高容重土壤對作物的影響，首先表現在對根系的影響。在高容重土壤中，根量減少、根系加粗、根系活力下降等[19-23]。研究表明，當土壤容重達到1.47 g/cm3時，‘赤霞珠’葡萄根系數量顯著降低，且容重小的土層細根比例高，容重大的土層粗根比例高[23-24]。根系的生長直接影響地上部生長。諸多研究表明，高容重土壤抑制植物地上部的生長，降低葉面積、葉綠素含量、葉厚度、凈光合速率等，還可造成植物早衰[25-26]，嚴重影響光合產物積累，從而影響地上部生物量[25,26-28]。本研究山發現，松土劑可以顯著促進新梢、副梢生長；提高葉面積、葉厚度、葉綠素含量，從而提高葉片的光合性能；延緩葉片的衰老，延長葉片光合時間，提升了光合產物的積累；提高莖粗、枝條貯藏營養，從而提高了枝條的越冬性和抗寒能力，顯著促進葡萄生長發育。說明松土劑對地下部根系的改善顯著提高地上部的生長。

表8 松土劑對‘香百川’葡萄枝條的影響Table 8 Effect of applying scarification agent on'Chambourcin'grapevine shoot

表9 松土劑對‘香百川’葡萄葉片的影響Table 9 Effect of applying scarification agent on'Chambourcin'grapevine leaf

綜上可見，松土劑可以顯著降低土壤容重、土壤緊實度（對于砂質土提高土壤容重），改善土壤孔隙狀況，提高土壤保水保肥能力，并能促進葡萄地上部的生長發育。