湖南柑橘土壤中微量養(yǎng)分特征及施肥對(duì)策①

黃 蘭，周衛(wèi)軍，崔浩杰，周奕廷，曹 勝，劉 雙

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，長(zhǎng)沙 410125)

湖南省是全國(guó)柑橘產(chǎn)業(yè)發(fā)展優(yōu)勢(shì)區(qū)域，光照、水熱、土壤肥力均適宜柑橘生長(zhǎng)[1]。目前湖南省柑橘種植面積達(dá)38 萬hm2，產(chǎn)量達(dá)到517 萬t[2]。但近年來，均以不斷增大種植面積來促進(jìn)產(chǎn)量增長(zhǎng)，而果實(shí)品質(zhì)不佳[2]。土壤作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的來源，為柑橘生長(zhǎng)發(fā)育提供大量的養(yǎng)分，研究柑橘園土壤養(yǎng)分豐缺對(duì)柑橘產(chǎn)業(yè)發(fā)展有巨大的意義[4]。由于溫度、地貌類型、施肥措施等的不同，柑橘園土壤養(yǎng)分豐缺狀況在不同地區(qū)甚至同一地區(qū)不同區(qū)域也大不相同。如在湖北省主要是硼和氮素的不足[5]，印度柑橘園主產(chǎn)區(qū)缺乏鉀、銅和鋅[6]。目前，對(duì)湖南省柑橘主產(chǎn)區(qū)土壤的中、微量元素研究并沒有十分深入，只在土綱之間得出土壤各元素的差別，且以水稻土等糧食作物土壤的研究居多，涉及到柑橘土壤中、微量元素的較少。但柑橘園土壤中、微量元素對(duì)柑橘的生長(zhǎng)又具有重要的調(diào)節(jié)作用。因此，為弄清湖南省柑橘園土壤中、微量養(yǎng)分豐缺狀況，以及湘南、湘西北、湘西南區(qū)域柑橘土壤中、微量元素的分布差異，采樣分析了湖南省柑橘園土壤中、微量元素含量，以期為湖南省柑橘園制定科學(xué)、合理的施肥對(duì)策提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 土樣的采集與制備

在湖南省柑橘主產(chǎn)區(qū)——湘南、湘西北、湘西南3 個(gè)區(qū)域(圖1)，根據(jù)園地的土壤、地形、作物生長(zhǎng)、耕作施肥等情況，選擇典型的柑橘園布設(shè)采樣點(diǎn)。每個(gè)采樣點(diǎn)沿柑橘樹冠投影邊沿向主干推進(jìn)10 ～ 20 cm，采集0 ～ 40 cm 深度土壤樣品(圖2)。每個(gè)采樣點(diǎn)按“S”形采集5 點(diǎn)以上土樣，混合均勻后采用四分法獲取1 kg 左右混合樣。本研究共采集84 個(gè)混合樣品，采樣點(diǎn)分布如圖1 所示。采樣同時(shí)，記錄采樣點(diǎn)的經(jīng)緯度、海拔、地形和成土母質(zhì)等信息。土壤樣品帶回實(shí)驗(yàn)室，挑出肉眼可見的根系與雜物，風(fēng)干，磨碎，過10 目和100 目篩，裝袋備用。

圖1 采樣點(diǎn)位置圖Fig. 1 Sampling sites

圖2 土壤采集方法Fig. 2 Method of soil sampling

1.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

土壤pH：水浸提電位法，土水質(zhì)量比1∶2.5；土壤有機(jī)質(zhì)：重鉻酸鉀容量法；土壤交換性鈣、鎂：乙酸銨浸提-原子吸收分光光度法；土壤有效硫：磷酸鹽浸提-硫酸鋇比濁法；土壤有效態(tài)鐵、錳、銅、鋅：二乙三胺五乙酸(DTPA)浸提-原子吸收法；土壤有效硼：熱水回流浸提法；土壤有效鉬：草酸-草酸銨浸提，催化極譜法[7]。

1.3 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

使用Excel 2010 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，使用SPSS 18.0 軟件進(jìn)行相關(guān)性分析，使用ArcGis軟件依據(jù)采樣時(shí)記錄的經(jīng)緯度對(duì)采樣地點(diǎn)進(jìn)行宏觀觀測(cè)。

1.4 柑橘土壤養(yǎng)分含量的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

本研究柑橘園土壤pH、有機(jī)質(zhì)分級(jí)指標(biāo)分別參考柑橘園土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[8-10]，其中柑橘土壤pH分級(jí)指標(biāo)為：＜4.5 為強(qiáng)酸性；4.5 ～ 5.4 為酸性；5.5 ～6.5 為弱酸性；6.6 ～ 7.5 為中性；7.6 ～ 8.5 為堿性，＞8.5 為強(qiáng)堿性；有機(jī)質(zhì)含量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為： ＜10 g/kg為極缺，10 ～ 20 g/kg 為缺乏，20 ～ 30 g/kg 為適宜，30 ～ 40 g/kg 為豐富，＞40 g/kg 為極豐富。其他養(yǎng)分豐缺狀況按表1 劃分[11]。

表1 柑橘園土壤有效養(yǎng)分豐缺標(biāo)準(zhǔn)(mg/kg)Table 1 Standards of soil nutrients for citrus orchards (mg/kg)

2 結(jié)果與分析

2.1 柑橘園土壤pH、有機(jī)質(zhì)特征

土壤的酸堿度不僅影響土壤養(yǎng)分的形態(tài)特征及有效性，而且對(duì)柑橘生長(zhǎng)發(fā)育影響很大，柑橘適宜的pH 為5.5 ～ 6.5(弱酸性)[11]。湖南省柑橘園土壤pH 總體較低(表2)，平均為4.6，屬于酸性范圍，變異系數(shù)為18%，可見湖南省柑橘園大多數(shù)地區(qū)土壤偏酸性。其中，湘西南地區(qū)pH 平均值為4.3，屬于強(qiáng)酸性范圍，酸化程度最嚴(yán)重；湘南地區(qū)酸化程度次之，平均值為4.7，屬于酸性范圍；湘西北地區(qū)pH 平均值為4.8。研究結(jié)果顯示，湖南省柑橘園土壤酸堿度呈強(qiáng)酸性的占49.4%，酸性的占37.4%，而適宜于柑橘生長(zhǎng)的弱酸性只有8.4%，因此，為保證柑橘正常生長(zhǎng)和產(chǎn)量的提高，必需通過施肥與施用土壤調(diào)理劑提高土壤pH 到柑橘適宜的范圍內(nèi)。

土壤有機(jī)質(zhì)是土壤肥力的核心，對(duì)土壤養(yǎng)分的供應(yīng)、結(jié)構(gòu)的改善、緩沖性能的調(diào)節(jié)等方面具有重要作用，柑橘生產(chǎn)適宜的有機(jī)質(zhì)含量高于20.0 g/kg[11]。湖南省柑橘園土壤有機(jī)質(zhì)含量偏低，平均為 19.9 g/kg，屬于缺乏水平(表3)；其中湘南、湘西北、湘西南地區(qū)柑橘土壤中有機(jī)質(zhì)含量平均值分別為20.5、20.9、18.1 g/kg，不同區(qū)域雖有差異，但都處于較低水平。湖南省柑橘園土壤有機(jī)質(zhì)含量有50% 樣點(diǎn)以上屬于缺乏狀況，因此，合理的施用有機(jī)肥、栽種綠肥、秸稈異地還田等方式提高土壤有機(jī)質(zhì)是非常重要的柑橘園土壤保育措施。

表2 湖南柑橘園土壤pH 和分布頻率Table 2 Value and distribution frequency of soil pH in Hunan citrus orchards

表3 湖南柑橘園土壤有機(jī)質(zhì)含量和分布頻率Table 3 Content and distribution frequency of soil organic matter in Hunan citrus orchards

2.2 柑橘園土壤中量元素(鈣、鎂、硫)特征

湖南省柑橘園主產(chǎn)區(qū)土壤交換性鈣平均為1 590 mg/kg，總體屬于適宜水平，但變異較大，分布不均衡，且有37.3% 的樣點(diǎn)屬于缺乏水平(表4)。其中湘西北地區(qū)平均含量最高，達(dá)到了1 809 mg/kg，總體屬于適量狀態(tài)，僅6.6% 的樣點(diǎn)處于缺乏水平；湘西南地區(qū)次之，為933 mg/kg，總體處于缺乏狀態(tài)，53.6% 的樣點(diǎn)處于缺乏水平；湘南地區(qū)平均含量最低，僅855 mg/kg，總體處于缺乏狀態(tài)，56% 的樣點(diǎn)處于缺乏水平。解決柑橘園土壤鈣缺乏最根本的辦法是在酸性土壤中增施石灰，調(diào)節(jié)土壤酸堿度，并增施有機(jī)肥[11]。

由表4 可知，湖南省柑橘園土壤交換性鎂的平均值為197 mg/kg，變異系數(shù)為78%，整體處于適宜水平。其中，平均含量最高的是湘西北地區(qū)，達(dá)到了232 mg/kg，處于適量狀態(tài)；湘南和湘西南地區(qū)都處于缺乏狀態(tài)，分別為210、147 mg/kg。

湖南省柑橘園土壤有效硫含量普遍處于極豐富狀態(tài)，變異系數(shù)大，在湘西北地區(qū)有效硫含量豐富程度稍低，平均含量為45.1 mg/kg(表4)，應(yīng)防止施肥過度造成硫中毒。

表4 柑橘園土壤中鈣、鎂、硫含量和分布頻率Table 4 Contents and distribution frequency of soil exchangeable calcium and magnesium and available sulfur in Hunan citrus orchards

2.3 柑橘園土壤微量元素(鐵、錳、銅、鋅、硼、鉬)特征

柑橘為多年生植物，長(zhǎng)期固定生長(zhǎng)于一地，土壤能供給的營(yíng)養(yǎng)元素逐年消耗，積累量減少，而生產(chǎn)上多重視大量元素的施用，對(duì)微量元素的補(bǔ)充未引起重視。柑橘雖然對(duì)微量元素需求量不多，但是必不可少[11]。由表5 可知，湖南省柑橘園土壤有效鐵、有效銅含量處于極豐富狀態(tài)，但有效鐵變異系數(shù)為86%，變化幅度較大。其中湘西北和湘西南地區(qū)有效鐵含量極豐富，分別為92.9 mg/kg 和126 mg/kg；湘南地區(qū)有效鐵含量稍低，為49.5 mg/kg，處于豐富狀態(tài)。土壤中有效銅含量變異極大，由適宜至極豐富水平都有分布。其中湘南地區(qū)有效銅含量最高，平均含量達(dá)3.58 mg/kg，處于極豐富狀態(tài)；湘西南地區(qū)有效銅含量次之，平均含量1.76 mg/kg，處于豐富狀態(tài)；湘西北地區(qū)有效銅含量最低，平均含量為 0.97 mg/kg，處于適量狀態(tài)。土壤中有效錳含量處于豐富狀態(tài)，平均含量達(dá)42.0 mg/kg，且空間分布均勻，3個(gè)地區(qū)有效錳含量普遍偏高。其中湘西北和湘西南地區(qū)有效錳含量處于豐富狀態(tài)，分別為38.5 mg/kg 和40.6 mg/kg，湘南地區(qū)有效錳含量為51.3 mg/kg，處于極豐富狀態(tài)。在湖南省柑橘園土壤中，有效鐵、銅、錳含量充足，在施肥過程中可不必增施鐵、銅、錳肥。

湖南省柑橘園土壤有效鋅含量平均值為3.56 mg/kg，處于適量狀態(tài)，且分布均勻，3 個(gè)區(qū)域有效鋅含量普遍適宜柑橘植物的生長(zhǎng)，其中湘西南地區(qū)有效鋅含量最貼合適宜含量。有效鉬含量變異系數(shù)較大，為129%，其中湘西北和湘西南地區(qū)有效鉬含量適宜柑橘生長(zhǎng)，湘南地區(qū)有效鉬平均含量極豐富，達(dá)到0.34 mg/kg。在湖南省柑橘園土壤中，有效鋅、鉬含量適宜，但不豐富，在施肥過程中可適當(dāng)補(bǔ)充鋅和鉬肥。

湖南省柑橘園土壤中有效硼含量處于缺乏狀態(tài)，平均含量為0.31 mg/kg，變化幅度較大，其中湘西北地區(qū)有效硼平均含量最低，為0.24 mg/kg，處于極缺狀態(tài)；湘南和湘西南地區(qū)有效硼含量處于缺乏狀態(tài)，分別為0.38 mg/kg 和0.33 mg/kg。在施肥過程中應(yīng)當(dāng)重視硼肥的施加。

表5 柑橘園土壤中有效鐵、錳、銅、鋅、硼、鉬含量和分布頻率Table 5 Contents and distribution frequency of soil available iron, manganese, copper, zinc, boron and molybdenum in citrus orchards

表6 柑橘園土壤pH、有機(jī)質(zhì)及各養(yǎng)分之間的相關(guān)性關(guān)系(n=84)Table 6 Correlation coefficients among soil pH, SOM and available nutrients in citrus orchards

2.4 柑橘園土壤pH、有機(jī)質(zhì)及各養(yǎng)分之間的關(guān)系

從表6 可以看出，柑橘園土壤pH 與交換性鈣、鎂含量之間呈極顯著正相關(guān)，與有效硫含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，這可能是因?yàn)槟戏酵寥涝跐駶?rùn)溫?zé)釛l件下，鈣鎂離子容易淋失，土壤鹽基飽和度低，土壤易呈酸性。土壤有機(jī)質(zhì)與有效硼含量之間存在極顯著正相關(guān)，與有效鋅含量呈顯著正相關(guān)，這可能是因?yàn)橛袡C(jī)肥中本身含有硼和鋅。因此，可通過調(diào)節(jié)土壤pH、合理施用有機(jī)肥，提高土壤有效肥力，為植株生長(zhǎng)提供充足養(yǎng)分[12]。此外，土壤交換性鈣與鎂含量呈極顯著正相關(guān)，與有效硫含量之間呈極顯著負(fù)相關(guān)，說明在淋失過程中，鈣鎂可能是同時(shí)淋失；有效鐵含量與其余養(yǎng)分含量間相關(guān)關(guān)系均不顯著；土壤有效錳與有效銅、硼、鉬含量之間呈極顯著正相關(guān)；土壤有效銅與有效硼、硫、鉬含量之間呈極顯著正相關(guān)；土壤有效鋅與有效硼含量之間呈極顯著正相關(guān)，與土壤有效硫含量之間呈顯著正相關(guān)；土壤有效硼與有效硫含量之間呈極顯著正相關(guān)，與有效鉬含量之間呈顯著正相關(guān)。

3 討論

湖南省柑橘園土壤pH 大部分低于適宜值，一小部分適宜柑橘生長(zhǎng)，還有極少數(shù)弱堿性土壤，這一結(jié)論與前人研究結(jié)論不一致。經(jīng)調(diào)查證實(shí)，長(zhǎng)期的柑橘種植活動(dòng)是導(dǎo)致湖南省柑橘園土壤酸化的主要原因之一，柑橘對(duì)酸的緩沖作用較弱，一般種植柑橘后，土壤中交換性鋁含量增加，會(huì)導(dǎo)致土壤pH 下降[17]。另外，不合理施肥也是土壤酸化的原因之一[18]。化學(xué)肥料的施用及有機(jī)肥用量降低都會(huì)使土壤酸化情況更嚴(yán)重[19]。土壤的酸堿度對(duì)柑橘生長(zhǎng)影響很大[20]。湖南省柑橘園土壤有86.8% 樣點(diǎn)呈酸性或強(qiáng)酸性，湘西南地區(qū)土壤pH 屬于強(qiáng)酸性范圍，湘南和湘西北地區(qū)屬于酸性范圍。施用石灰被認(rèn)為是目前酸化土壤最有效和最直接的改良方法，可在湖南省柑橘園施用石灰或堿性肥料，以迅速有效地中和酸性土壤的酸度，増加養(yǎng)分有效性，從而增加農(nóng)作物對(duì)養(yǎng)分的吸收利用、減少某些養(yǎng)分(例如鈣、鎂)的淋失[21]。

有研究表明[22-23]，湖南省柑橘園土壤中有機(jī)質(zhì)含量有50% 以上樣點(diǎn)屬于缺乏狀況；土壤中有效鐵、錳、鉬含量豐富，有效鋅、硼含量不豐富，這些結(jié)論與本研究結(jié)果一致。但本研究結(jié)果顯示，湖南省柑橘園土壤中交換性鈣、鎂含量不豐富，有效銅含量豐富，這些結(jié)論與前人研究結(jié)論不一致，這可能是與研究對(duì)象、施肥方式、成土母質(zhì)及采樣地點(diǎn)的地域差異相關(guān)，今后可就此進(jìn)一步進(jìn)行研究。土壤有機(jī)質(zhì)是影響柑橘生長(zhǎng)的關(guān)鍵因素之一[24]。本研究顯示56.1% 的樣點(diǎn)有機(jī)質(zhì)含量偏低，在3 個(gè)地區(qū)中有機(jī)質(zhì)含量分布極不均衡，其中適宜柑橘生長(zhǎng)的有機(jī)質(zhì)含量湘南地區(qū)分布最廣，湘西北次之，湘西南最少。為保證柑橘產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展，土壤有機(jī)質(zhì)應(yīng)達(dá)到20 g/kg 或更高[25]，因此，在湖南省應(yīng)加強(qiáng)土壤培肥，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，改善土壤中、微量養(yǎng)分的供應(yīng)狀況。柑橘對(duì)中、微量養(yǎng)分需求量不大，但必不可少[26]。在湖南省柑橘園土壤中有效硫、鐵、錳、銅、鉬含量充足，在施肥過程中可不必增施硫、鐵、錳、銅和鉬肥；交換性鈣、鎂及有效鋅、硼普遍或部分地區(qū)含量不豐富，在施肥過程中應(yīng)因地制宜，采取根際施用與葉面噴施相結(jié)合的方法，補(bǔ)充柑橘園土壤中不豐富的養(yǎng)分，為柑橘健康生長(zhǎng)創(chuàng)造條件。

4 結(jié)論

1)湖南省柑橘園土壤pH 大部分低于適宜值，其中湘西南地區(qū)土壤pH 屬于強(qiáng)酸性范圍，湘南和湘西北地區(qū)屬于酸性范圍；50% 以上土壤有機(jī)質(zhì)含量屬于缺乏狀況，其中適宜柑橘生長(zhǎng)的有機(jī)質(zhì)含量湘南地區(qū)分布最廣，湘西北次之，湘西南最少。

2)湘西北地區(qū)土壤交換性鈣、鎂含量處于適量狀態(tài)，湘西南、湘南地區(qū)處于缺乏狀態(tài)。

3)湖南省柑橘園土壤有效硫、鐵、錳、銅、鉬含量充足；有效鋅含量適宜柑橘生長(zhǎng)，且分布均衡，但含量不豐富；有效硼含量普遍缺乏。

4)柑橘園土壤pH 與交換性鈣、鎂含量之間呈極顯著正相關(guān)，與土壤有效硫含量呈極顯著負(fù)相關(guān)；有機(jī)質(zhì)與有效硼含量存在極顯著正相關(guān)，與有效鋅含量呈顯著正相關(guān)。由于土壤中養(yǎng)分關(guān)系緊密，因此在進(jìn)行施肥時(shí)應(yīng)全面考慮各養(yǎng)分的配合施用，而不是孤立地只施用某一種養(yǎng)分。