鹽邊縣果桑園營養失調型黃化原因解析

王 謝 唐 甜 張建華 錢向陽 黃朝舉 胡啟華 許文志(四川省農業科學院農業資源與環境研究所，四川成都 60066； 農業農村部西南山地環境重點實驗室，四川成都 60066；中絲天成絲綢有限公司，四川攀枝花 6700； 攀西無公害農產品監測中心，四川攀枝花 67000)

四川省攀西地區是我國重要的果桑生產基地，目前我國僅有的2個“果桑之鄉”[1-2]也均在該地區。其中，攀枝花市鹽邊縣全縣的桑樹種植面積在8 000 hm2以上，2019年全縣桑果產量4.5萬t、產值達2.66億元[3]。2019年7月，四川省農業科學院農業資源與環境研究所蠶桑體系土肥水管理團隊在調研鹽邊縣果桑園夏季水肥管理狀況時，在漁門鎮荒田村發現有大面積的果桑樹發生了黃化現象。為揭示此次果桑園黃化事件發生的根本原因，保障該地區果桑產業的可持續發展，我們在實地調查的基礎上，對土壤養分和葉片組織養分進行了檢測，現將調查檢測結果介紹如下，以供同行參考。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

試驗地位于四川省攀枝花市鹽邊縣漁門鎮荒田村，空間位置為北緯26°52′4.18″，東經101°30′59.43″，海拔1 500 m～1 800 m。區域位于南亞熱帶干熱河谷氣候區，屬典型的南亞熱帶半干旱季風氣候。試驗地地勢崎嶇，山高坡陡，山地坡度多在26～40度之間，土壤類型為紅壤，種植果桑品種為云桑2號。

1.2 果桑黃化原因解析方法

首先，通過實地探查，確定果桑黃化發生區域的景觀特征和局部特征(圖1)，調查并記錄周邊無黃化發生區域的環境與有黃化發生區域環境的差異，確定是否存在環境污染、鹽害等情況。然后，在黃化發生區域內挖掘根系和觀察葉片的正反面情況，確定是否有因積水、桑根線蟲、真菌、細菌和病毒侵染而發生黃化的可能。接著，走訪周邊農戶調查當年的農事操作情況，如施肥時間、采摘時間、所用肥料、近期天氣等情況，確定是否存在營養失調的情況。經過上述一系列的調查，在野外初步判定此次果桑園黃化為營養失調癥。緊接著，對照四川省農業科學院農業資源與環境研究所蠶桑體系土肥水管理團隊內部試用的桑樹缺素癥快速判別表(表1)，初步判斷該黃化現象為缺鉀癥。最后，為進一步確定此次果桑園黃化是否為缺鉀癥，結合土壤養分檢測和葉片組織養分檢測的結果進行分析。如果發病程度和土壤速效鉀含量、葉片鉀元素含量的變化趨勢一致，且土壤速效鉀含量與葉片鉀元素含量呈顯著的正相關關系，則可確定野外初步判斷無誤。由于野外可能是由于多種營養失調而引起的黃化，故而同時檢測其他營養元素指標，判斷是否有協同營養元素失調的情況。

圖1 果桑黃化發生區域在7月黃化的景觀特征(左圖)和局部特征(右圖)

表1 桑樹缺素癥快速判別表

1.3 分析測試

2019年7月，以區域內同等立地條件下生長正常的果桑園為對照(CK)，以單株桑葉黃化比例不超過50%的為輕度黃化植株(TL)，以單株桑葉黃化比例超過80%的為重度黃化植株(TH)，隨機選擇10株輕度黃化植株和10株重度黃化植株，分別采集其桑葉和滴水線上的表層0～20 cm土壤樣品。對10株CK、TL和TH的桑葉或土壤分別進行混合，并按照四分法取樣獲得桑葉和土壤的待測樣品。

其中，土壤樣品分析指標包括pH、全氮(STN)、全磷(STP)、全鉀(STK)、有效鐵(SAFe)、有效銅(SACu)、有效鋅(SAZn)、有效錳(SAMn)、有效磷(SAP)、速效鉀(SAK)和有效硼(SAB)等的含量。桑葉樣品分析指標包括氮(LN)、磷(LP)、鉀(LK)、鈣(LCa)、鎂(LMg)、鐵(LFe)、銅(LCu)、鋅(LZn)、錳(LMn)和硼(LB)含量。樣品分析方法見表2。

表2 果桑園土壤及桑樹葉片樣品營養元素指標的分析方法

1.4 數據統計與分析方法

各指標之間的spearman相關性分析基于graphpad prism 8.0.2軟件。

2 結果與分析

2.1 不同黃化程度下果桑園土壤養分的特征

從表3可以看出，隨著黃化程度的增加，土壤養分指標的響應狀況可分為4種特征：第1種特征，以土壤pH值為代表，表現為TL>TH>CK；第2種特征，以土壤STN、STK、SAZn和SAK為代表，表現為CK>TL>TH；第3種特征，以土壤STP、SAP和SAB為代表，表現為TL>CK>TH；第4種特征，以SAFe、SACu、SAMn為代表，表現為CK>TH>TL。說明果桑園的黃化程度與土壤的氮、鉀和鋅元素含量的關系最為密切。就土壤氮元素而言，TL和TH的STN含量為0.08、0.07 g/kg，約是CK土壤氮含量的3/5和1/2。就土壤鉀元素而言，TL和TH的STK含量為1.70、1.50 g/kg，較CK含量減少了10.53%和21.05%；TL和TH的SAK含量為37.00、31.00 mg/kg，是CK的56.90%和47.69%。就土壤鋅元素而言，TL和TH的SAZn含量為1.61、1.39 mg/kg，是CK的79.31%和68.47%。這暗示了果桑園土壤中氮、鉀和鋅元素存在流失的情況。

表3 2019年鹽邊縣漁門鎮荒田村黃化區域果桑園土壤及桑樹葉片樣品檢測結果

2.2 不同黃化程度下果桑園桑葉養分的特征

從2019年鹽邊縣漁門鎮荒田村黃化區域果桑園土壤及桑樹葉片樣品檢測結果(表3)可以看出，隨著果桑園黃化程度的增加，土壤養分指標的響應狀況可分為5種特征：第1種特征，以葉片LMg為代表，表現為TL>TH>CK；第2種特征，以葉片LK為代表，表現為CK>TL>TH；第3種特征，以葉片LCa為代表，表現為TL>CK>TH；第4種特征，以葉片LCu和LB為代表，表現為TH>TL>CK；第5種特征，以LN、LFe、LZn和LMn為代表，表現為TH>CK>TL。

由此可見，果桑園的黃化程度與桑葉中的鉀元素含量的遞減程度表現一致。就桑葉中的鉀元素而言，TL和TH的含量分別為4.42 g/kg和3.69 g/kg，只有CK葉片鉀含量的1/3左右，結合土壤中鉀的供應可知，果桑園黃化主要是由于桑葉鉀素需求得不到滿足造成的。

2.3 不同黃化程度下果桑園土壤和桑葉理化性質之間的關系

相關性分析結果(表4)表明，無論是土壤內部，還是葉片內部，營養元素之間大多存在顯著的相關性。在葉片內部，LK與LMg、LCu、LB呈顯著的負相關關系，相關系數分別為-0.82、-0.53 和-0.82(P<0.05)。影響LK含量的土壤養分指標主要包括pH、STN、STK、SAFe、SACu、SAZn、SAMn、SAK，相關系數分別為-0.72、0.95、0.86、0.91、0.63、0.90、0.93和0.98(P<0.05)。其中，土壤SAK與pH、STN、STK、SAFe、SACu、SAZn和SAMn本身就存在顯著的相關性，相關系數分別為-0.65、0.98、0.91、0.85、0.56、0.94和0.89(P<0.05)。該結果進一步證明了葉片鉀含量降低是由于土壤速效鉀含量降低所引起的，而土壤速效鉀含量降低的同時伴隨著pH升高，大量元素氮和鉀全量降低，有效鐵、有效銅、有效鋅和有效錳含量降低。

表4 2019年鹽邊縣漁門鎮荒田村黃化區域果桑園土壤與桑樹葉片理化性質之間的相關性

3 討論

通常情況下，桑樹營養元素失調性黃化的最直接原因在于土壤養分的供給出現了異常。結合調查情況，我們發現該黃化現象的出現可歸因于3個方面。一是雨季強降雨導致紅壤養分大量流失。水土流失是紅壤旱坡地生態系統養分損失的重要途徑之一[23]，當坡度大于25°的坡耕地面積大，加上夏季雨量集中時，水土流失會相對嚴重[24]。而本研究區黃化發生時期正是在6月上中旬，該地區進入雨季后，存在暴雨頻發的現象。王興祥等[23]在比較了中亞熱帶紅壤低丘崗地幾種主要旱坡地農田生態系統的水土流失、養分循環和平衡特征、土壤養分消長動態及空間分異后認為，速效養分損失以地表徑流為主，水土流失養分損失量大小順序為有機碳>全鉀>速效鉀>全氮>全磷>水解氮>速效磷。本研究中也發現，在這種情況下土壤速效鉀、全氮、全鉀以及有效金屬離子同樣存在流失的情況，且他們之間具有顯著的相關性。結合土壤金屬離子類速效養分與土壤pH呈現的顯著負相關關系來看，這進一步表明了，在強降雨過程中，土壤金屬離子(如鉀、鋅、鐵、銅、錳等)與土壤中的有機酸根離子和強酸根離子相結合，加速了養分的流失，留下了氫氧根離子存于土壤中，繼而表現出土壤pH增加的趨勢。二是，果桑生長季對于鉀的需求最為旺盛，果桑年年采摘帶走了大量的營養物質。三是，當地農戶只在采果前施肥，采果后不施肥，且所使用肥料養分的總含量極低，施用方式為撒施，造成土壤養分補給不充分。由此可知，干熱河谷區做好水土保持和科學施肥，對于維持果桑園的土地生產能力，預防桑樹營養失調是十分重要的。