種植年限對新疆鹽堿土蘋果園土壤質量及果實品質的影響

2021-04-28 08:46:38馮貝貝韓立群張振軍王繼勛艾沙江買買提

干旱地區農業研究 2021年2期

梅闖，閆鵬，馮貝貝，馬凱，韓立群，張振軍，王繼勛，艾沙江·買買提

(1.新疆農業科學院園藝作物研究所農業部新疆地區果樹科學觀測試驗站，新疆烏魯木齊 830091；2.阿克蘇地區林科所，新疆阿克蘇843000)

土壤中的微量元素作為生物體內生物大分子物質的組成成分或活化劑，廣泛參與植物葉綠體及蛋白質的合成，對植物氮(N)、磷(P)、鉀(K)的吸收利用具有重要的調節及促進作用[9]。同時，微量元素在植物生長發育和果實品質形成中起著重要作用，土壤中所含有效態微量元素又是植物體內微量元素的重要來源，因此，植物體內營養狀況和土壤所含有效元素的含量密切相關。如，隨著葡萄種植年限的增加，土壤中的Cu、Zn、Fe顯著上升[3]。種稻1 a可以明顯促進鹽堿地土壤Zn由非生物有效態向生物有效態轉化，連續種植5 a 后進入平緩上升階段[10]，同時Zn可以促進葉綠素的合成，提高果實品質[11]。但是在新疆蘋果產區的鹽堿地蘋果園，連續種植會對土壤中微量元素造成怎樣的影響，同時和果實品質有怎樣的關系，這方面均未見報道。因此，本研究的目的是檢測不同種植年限鹽堿地蘋果園內土壤的理化性質。具體分析了3個問題：(1)蘋果連續種植對土壤理化性質影響如何？(2)土壤可溶性鹽離子如何變化？(3)對蘋果品質有哪些影響？

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗區位于新疆阿克蘇地區五團示范園，以種植1 a的蘋果園土壤為對照，選擇相鄰的連續種植4、9、12 a鹽堿地蘋果園土壤作為研究對象，供試果園統一秋季施農家肥27 ～40 t·hm-2，夏季分6次滴施黃腐酸復合肥1.2 ～2.0 t·hm-2。每個果園隨機選擇30個點進行取樣，避開施肥溝，采集0～30 cm 厚土層樣品，每10個點土樣進行混合，為一個重復。所采集土壤樣品進行風干過篩保存留用。果樹品種為‘煙富6號’(MalusdomesticaBorkh cv. Red Fuji)，砧木為‘八楞海棠’(MalusmicromalusMakino)，株行距為2 m×4 m，密植管理模式。每個果園選取6棵樹，于10月25日采集30個果實，帶回實驗室進行品質指標測定。所有試驗均設3個生物學重復。

1.2 試驗果園土壤的鹽分組成

圖1 蘋果種植園土壤可溶性鹽離子含量

1.3 測定方法

果實測定：隨機取果實20個，測定單果質量；果形指數用游標卡尺測量果實縱徑、橫徑，求縱徑/橫徑；果肉硬度用GY-4數顯式水果硬度計測定；果實的可溶性固形物采用手持式糖度計測定；維生素C采用2.6—二氯靛酚滴定法。

1.4 數據分析

所有數據采用Excel 2010和 SPSS 17.0軟件進行處理，統計分析采用LSD進行多重比較，顯著水平p<0.05。采用GraphPad Prism 7.0進行作圖。

2 結果與分析

2.1 蘋果種植年限對鹽堿土肥力狀況的影響

隨著蘋果種植年限的增加，0～30 cm土壤層有機質含量明顯升高，達到顯著水平(p<0.05)，特別是在連續種植9 a后，有機質含量在10.0 g·kg-1以上。土壤pH值在所有年限樣地內，基本穩定在8.29～8.54，說明蘋果園土壤pH值并沒有因為種植年限增加而顯著變化。全氮含量隨著種植年限的增加不斷提高，在0.6～1.1 g·kg-1之間，波動變化達到顯著增加水平。堿解氮含量呈現逐年增高趨勢，含量在31.1～74.2 mg·kg-1之間。隨著蘋果種植年限的增加有效鉀和有效磷變化趨勢一致，表現為波動十分明顯，特別是在種植第9年，其含量迅速增加，相對于第1年種植，含量分別增加了2.9倍和2.3倍。在種植12 a后，含量有所下降(表1)。

表1 不同蘋果種植年限下鹽堿土壤的基本性質

2.2 蘋果種植年限對鹽堿土壤中Ca、Fe、B、Zn元素含量的影響

由圖2可知，不同蘋果種植年限對土壤中4種元素含量的影響程度不同。土壤中Ca、Fe含量總體呈降低趨勢，種植1 a條件下土壤Ca、Fe含量較種植9 a條件下分別降低了8%、45.6%，至連續種植12 a后分別降低了10.3%、16.6%，種植12 a后Fe含量有所上升，Ca含量在1.57～1.78 g·kg-1，Fe含量在8.47～15.56 mg·kg-1。隨著蘋果種植年限的增加，Zn含量呈現先增加后降低趨勢，在種植9 a后土壤Zn含量較種植1 a條件下增幅為166.7%，含量達到4.0 mg·kg-1。土壤B元素基本穩定在0.33～0.57 mg·kg-1，說明蘋果園土壤B元素含量并沒有因為種植年限增加而顯著變化。

圖2 不同蘋果種植年限下土壤中礦質元素含量的變化

2.3 蘋果種植年限對鹽堿土壤可溶性鹽離子含量的影響

鹽分離子的分化通常成為鹽漬化危害的主要原因之一。為了便于比較各種鹽分離子隨著蘋果種植年限增加的相對變化關系，用各種鹽分離子的含量值分析其在總鹽中的地位及變化趨勢。可以看出可溶性鹽離子含量變化趨勢有所差異，其中Ca2+、Na+、Mg2+均呈現下降趨勢，種植12 a條件下土壤Ca2+含量較種植1 a條件下降低了165%，含量在51.7～172.6 mg·kg-1之間，種植12 a條件下土壤Na+含量較種植1 a條件下降低幅度為352%。在種植1 a條件下土壤中Mg2+含量相較于種植4 a后迅速下降，隨后下降幅度減小(圖3a)。

圖3 不同蘋果種植年限土壤可溶性鹽離子含量變化

2.4 蘋果種植年限對果實品質的影響

由圖4可知，不同蘋果種植年限對維生素C和果形指數影響不明顯，未達到顯著水平，但對可溶性固形物、單果重、果實硬度的影響較顯著。種植12 a的蘋果較其他種植年限果實的單果重和可溶性固形物明顯增加(p<0.05)，種植12 a的蘋果可溶性固形物和單果重較種植4 a 分別增加了10.0%、28.8%。果實硬度隨著種植年限的增加呈現降低趨勢，種植12 a的果實硬度較種植4 a降低了15.8%，硬度在5.3～6.3 kg·cm-1之間。果實中維生素C含量穩定在233.3～360.7 μg·g-1之間，說明維生素C含量并沒有因為種植年限的增加而顯著變化。

注：不同字母表示處理間差異顯著(p<0.05)。

3 討論

植物種植年限對土壤理化性質的影響通常有所差異，有研究表明，不同種植年限的葡萄對土壤pH值和有機質含量影響較弱[12]。土壤有機質是反映土壤肥力狀況的一個綜合評判指標，是土壤中微生物和營養元素的主要來源，特別是N、P元素[13-15]，但容易受到氣候條件、水分含量及植被生長的影響[16-17]。本研究顯示，蘋果種植園中土壤的pH值沒有隨著種植年限的增加而顯著改變，隨著果園施用農家肥的增多，有機質含量顯著提升，特別是在連續種植9 a后，有機質含量普遍在10.0 g·kg-1以上，這與在黃瓜中研究結果相似[18]。堿解氮和全氮含量隨著施肥管理也呈現逐年增加的趨勢。這和在水稻中研究結果基本一致[19]。土壤中有效鉀和有效磷含量隨著種植年限的增加提升顯著，但是在連續種植9 a后有所下降，這可能是由于果園進入盛果期P、K元素消耗增加所致。土壤中的微量元素含量可以反映出土壤營養狀況，不同植物種植年限不同，往往造成土壤中微量元素的變化特征差異[20]。隨著蘋果種植年限的增加，土壤中Ca、Fe含量總體呈降低趨勢，Zn含量呈現先增加后降低的趨勢，其原因可能是蘋果植株逐年生長，根際吸收能力增強或吸收區域改變，使得土壤中的微量元素逐漸被植物吸收，轉化成了植株有機體的組成部分。土壤缺乏鐵元素往往導致植物黃化及發育不良[21- 22]，因此隨著蘋果樹齡的增加，需要適當補充微量元素以維持樹體的健康生長。

果實通常是整個樹體養分最終流向的庫，隨著種植年限的增加，植株從土壤中吸收礦物質及營養元素的能力不斷增強，因此樹齡和果實品質具有一定的關聯度。本研究中可溶性固形物和單果重隨著種植年限的增加，含量顯著提升，但在種植9 a后其含量趨于平穩。果實硬度在種植12 a后達到最低，總體穩定在5.3～6.3 kg·cm-1之間。果實中維生素C和果形指數并沒有隨著種植年限的增加而顯著改變，由此可以看出在一定種植年限內，隨著樹齡的增加，明顯提升了蘋果果實總糖含量及口感[28]。本研究根據栽培地實際情況基于3個種植年限處理的果實進行取樣，種植年限范圍比較集中，還需要進一步研究和驗證。