遼寧綏中蘋果園土壤肥力現狀調查研究*

李燕青，車升國，李 壯，程存剛，楊 安

（1 中國農業科學院果樹研究所，遼寧省落葉果樹礦質營養與肥料高效利用重點實驗室，農業農村部園藝作物種質資源利用重點實驗室，興城125100）（2 菏澤市林業技術服務中心）

遼寧省綏中縣蘋果栽培歷史悠久，資源豐富，主栽品種有寒富、紅富士、喬納金、金冠等。目前蘋果栽培面積已突破3.3 萬hm2，年總產量超50 萬t，從業人員近40 萬人[1]。蘋果產業已逐漸成為推動當地脫貧攻堅、鄉村振興的特色產業和主導產業。合理施肥可提高土壤肥力，為果樹生長發育提供必需營養元素，是保證蘋果高產、高效、優質的重要農藝措施之一[2-4]。許敏[2]在渭北黃土區開展的蘋果施肥試驗表明，施肥處理較對照不施肥處理紅富士蘋果增產14.8%～40.1%。但當前果園普遍存在片面追求高產而盲目投入化肥的現象，極易導致果園土壤養分失衡，土壤團粒結構受損，土壤板結、酸化，生理病害嚴重等一系列問題。趙佐平[3]指出，蘋果產量并不會隨著氮肥用量的持續增加而顯著提高，達到一定閾值后無明顯增產效應，甚至品質會隨著氮肥用量的繼續增加而降低，可溶性糖含量呈下降趨勢，可滴定酸含量增高，糖酸比降低?？茖W施肥是果園肥料運籌管理的目標，而研究土壤肥力的空間分布特征，是實現果園土壤養分資源科學有效管理的關鍵。2019 年我們調查了綏中縣蘋果產區的土壤養分情況，分析了蘋果園土壤養分的剖面分布特征和豐缺程度，以期為當地蘋果園的科學施肥、果園土壤培肥、果品質量提升提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 調查地概況

綏中縣（北緯39°59′～40°37′，東經119°34′～120°31′）位于遼寧省葫蘆島市，屬溫帶半濕潤大陸性季風氣候，四季分明、雨熱同期、日照充足，年平均氣溫9.6 ℃，平均年降水量630 mm，平均年日照時數2 540 h，無霜期141～196 d，是環渤海灣區的蘋果優勢產區。全縣果園土壤類型主要為棕壤，地形主要為山地、丘陵等。

1.2 采樣點選擇及土壤采集方法

全縣以前所鎮和沙河鎮2 個鄉鎮為代表。在前所鎮選擇21 個代表性果園，在沙河鎮選擇30 個代表性果園。2018 年9 月下旬至10 月上旬，于蘋果園施用基肥前在選擇好的果園中多點隨機均勻取樣，具體根據果園大小確定采樣點數量，3～6 個，最后混勻為1 個土壤樣品。采樣點設置在長勢中庸的蘋果樹冠投影距樹干2/3 處。根據深度0～20、20～40、40～60 cm 土層取樣；土層深度不足60 cm時，取0～20、20～40 cm。土鉆采集多點樣品后，四分法留取約1 kg 的樣品，風干后備用。前所鎮共取得土樣54 份，沙河鎮共取得土樣89 份。

1.3 土壤測試分析

風干后的土壤樣品過2 mm 篩，測定pH 值和速效磷、速效鉀、速效鈣、速效鎂含量；過0.25 mm篩，測定有機質和全氮含量。

土壤pH 值以水浸提后（水土體積質量比為1∶1）用pH 計測定，有機質含量采用外加熱-重鉻酸鉀容量法測定（浸提液與土的體積質量比10∶1），全氮含量采用濃硫酸消煮-凱氏定氮法測定，速效磷含量采用Olsen 法測定，速效鉀含量采用乙酸銨浸提-火焰光度法測定，速效鈣、速效鎂含量采用原子吸收法測定。

1.4 數據處理

試驗數據采用辦公軟件預處理后進行描述性統計分析。果園土壤有機質含量等分級標準參照第2 次土壤普查養分指標等分級標準[5-7]，見表1。

表1 土壤養分含量分級

2 結果與分析

2.1 土壤pH 值

由表2 可知，綏中縣蘋果園0～20 cm 土層土壤pH 值平均值為5.09，變異系數為15.32%，集中在4.45～5.62。20～40 cm 土層土壤pH 值集中在4.38～5.56，平均值為5.02，變異系數為17.13%。40～60 cm 土層土壤pH 值集中在4.22～5.68，平均值為5.00，變異系數為18.41%。沙河鎮蘋果園土壤pH值明顯低于前所鎮相同土層深度的。前所鎮蘋果園0～20、20～40、40～60 cm 土層土壤pH 值分別為5.42、5.06、5.15，而沙河鎮為4.93、4.99、4.92。

表2 綏中縣蘋果園不同土層土壤pH 值

綏中縣蘋果園0～60 cm 土層土壤pH 值中性樣本數僅占總樣本數的2.13%～4.35%，弱酸性的占23.40%～25.49%，而酸性的占70.59%～72.34%。而沙河鎮蘋果園土壤pH 值酸性樣本數占比更高，在70.00%～83.33%，中性的僅占0～3.33%。這表明，綏中縣蘋果園土壤pH 值整體偏低，存在土壤酸化問題，特別是沙河鎮蘋果園土壤酸化情況尤為嚴重（表2）。

2.2 土壤有機質含量

由表3 可知，綏中縣蘋果園0～20 cm 土層土壤平均有機質含量13.01 g/kg，變異系數49.02%，集中在8.55～16.49 g/kg；20～40 cm 土層土壤平均有機質含量11.26 g/kg，變異系數46.60%，集中在7.35～13.95 g/kg；40～60 cm 土層土壤平均有機質含量10.08 g/kg，變異系數51.76%，集中在6.92～12.47 g/kg。前所鎮蘋果園0～20、20～40、40～60 cm土層土壤平均有機質含量分別為16.61、14.27、12.84 g/kg，分別較沙河鎮高72.84%、49.42%、48.44%。

表3 綏中縣蘋果園不同土層土壤有機質含量及豐缺程度

綏中縣蘋果園0～20 cm 土層土壤有機質含量明顯高于20～40、40～60 cm 土層，分別高15.54%和29.07%。0～20 cm 土層土壤有機質含量處于豐富水平的占7.84%，中等水平的占50.98%，缺乏的占41.18%。這表明，綏中縣蘋果園土壤有機質含量仍屬中等及偏低水平（表3）。

2.3 土壤全氮、速效磷、速效鉀含量

由表4 可知，綏中縣蘋果園0～20 cm 土層土壤全氮含量集中在1.01～2.29 g/kg，平均為1.67 g/kg，變異系數46.77%；20～40 cm 土層土壤全氮含量集中在1.06～1.87 g/kg，平均為1.51 g/kg，變異系數40.86%；40～60 cm 土層土壤全氮含量集中在0.98～1.70 g/kg，平均為1.39 g/kg，變異系數42.57%。前所鎮蘋果園0～20、20～40、40～60 cm 土層土壤全氮含量分別為1.88、1.75、1.62 g/kg，較沙河鎮蘋果園0～20、20～40、40～60 cm 土層土壤全氮含量的1.11、1.38、1.27 g/kg，分別高69.37%、26.81%和27.56%。

表4 綏中縣蘋果園不同土層土壤全氮含量及豐缺程度

由表5 可知，綏中縣蘋果園0～20 cm 土層土壤速效磷含量平均為112.30 mg/kg，變異系數91.47%；20～40 cm 土層土壤速效磷含量平均為93.39 mg/kg，變異系數93.75%；40～60 cm 土層土壤速效磷含量平均為83.97 mg/kg，變異系數90.37%。前所鎮蘋果園0～20、20～40、40～60 cm 土層土壤速效磷含量分別為104.50、104.00、88.61 mg/kg，沙河鎮分別為118.80、87.40、81.57 mg/kg。

由表6 可知，綏中縣蘋果園0～20 cm 土層土壤速效鉀含量平均為174.2 mg/kg，變異系數60.58%；20～40 cm 土層土壤速效鉀含量平均為164.4 mg/kg，變異系數59.96%；40～60 cm 土層土壤速效鉀含量平均為153.4 mg/kg，變異系數58.68%。前所鎮蘋果園0～20、20～40、40～60 cm 土層土壤速效鉀含量分別為209.6、214.2、192.7 mg/kg，分別較沙河鎮高54.46%、57.27%、44.67%。

表6 綏中縣蘋果園不同土層土壤速效鉀含量及豐缺程度

綏中縣蘋果園0～20 cm 土層土壤全氮、速效磷和速效鉀含量最高，分別較20～40 cm 土層高10.60%、20.25%、5.96%，分別較40～60 cm 土層高20.14%、33.74%、13.56%。

綏中縣蘋果園0～20 cm 土層土壤全氮、速效磷、速效鉀含量高。土壤全氮豐富水平的占52.94%，中等水平的占23.53%，缺乏的占23.53%。土壤速效磷豐富水平的占86.27%，中等水平的占9.81%，缺乏的占3.92%。土壤速效鉀豐富水平的占50.98%，中等水平的占23.53%，缺乏的占25.49%。

2.4 土壤速效鈣、速效鎂含量

由表7 可知，綏中縣蘋果園0～20 cm 土層土壤速效鈣含量集中在415.0～854.6 mg/kg，平均值為645.7 mg/kg，變異系數60.57%；20～40 cm 土層土壤速效鈣含量集中在408.1～743.6 mg/kg，平均為640.6 mg/kg，變異系數60.09%；40～60 cm 土層土壤速效鈣含量集中在386.3～836.8 mg/kg，平均為663.0 mg/kg，變異系數63.37%。前所鎮蘋果園0～20、20～40、40～60 cm 土壤速效鈣含量分別為825.6、700.2、722.0 mg/kg，分別較沙河鎮高47.85%、15.01%和13.97%。

表7 綏中縣蘋果園不同土層土壤速效鈣含量及豐缺程度

由表8 可知，綏中縣蘋果園0～20 cm 土層土壤速效鎂含量集中在313.3～535.4 mg/kg，平均為436.1 mg/kg，變異系數38.17%；20～40 cm 土層土壤速效鎂含量集中在298.5～517.7 mg/kg，平均為443.1 mg/kg，變異系數41.78%；40～60 cm 土層土壤速效鎂含量集中在303.9～545.1 mg/kg，平均為442.5 mg/kg。前所鎮蘋果園0～20、20～40、40～60 cm 土層土壤速效鎂含量分別為481.1、479.6、455.8 mg/kg，較沙河鎮高13.04%、13.54%、4.61%。

表8 綏中縣蘋果園不同土層土壤速效鎂含量及豐缺程度

綏中縣蘋果園0～20 cm 土層土壤速效鈣含量高，但兩極分化較為嚴重，豐富水平的占總樣本的50.98%，而缺乏的占31.37%，特別是沙河鎮果園，0～20 cm 土層土壤速效鈣含量缺乏的占41.38%。0～20 cm 土層土壤速效鎂含量極為豐富，其中豐富水平的占92.16%，中等水平的占7.84%。

3 討論與結論

土壤養分作為表征耕地質量和土壤肥力的重要指標，其含量和分布特征受成土母質、地形、氣候、土壤類型等結構性變異因素的影響，而施肥、灌溉等隨機性變異因素會削弱結構性因素造成的空間自相關作用，顯著增加了土壤養分的空間異質性[7-10]。本研究表明，綏中縣蘋果園0～20、20～40、40～60 cm 土層土壤有機質、全氮、速效磷、速效鉀、速效鈣、速效鎂等空間變異巨大，變異程度基本大于40%，土壤速效磷空間變異程度甚至超過90%。馮悅晨等[9]研究山西平陸果園土壤養分空間分布及其影響因素發現，0～30 cm 土層土壤堿解氮、有效磷和有效鉀空間變異系數分別為62.2%、52.6%、57.9%，30～60 cm 土層土壤堿解氮、有效磷和有效鉀空間變異系數分別為77.8%、130.4%、70.2%。影響該縣土壤綜合肥力的主要因素是樹齡和坡度。坡度主要與陡坡造成施肥困難有關，而樹齡是連年土壤培肥，土壤養分得以顯著提高。賴寧等[10]利用GIS 系統對南疆果園的肥力評價表明，溫宿縣果園土壤有機質、全氮、堿解氮、速效磷、速效鉀等空間變異程度分別為38.5%、30.8%、41.2%、112.2%、31.5%。土壤養分的空間異質性與果園人類的農業生產活動，特別是施肥密切相關。施肥量和施肥方式影響著土壤養分的空間異質性?？h域尺度土壤養分因其大的空間異質性，雖然達不到田塊尺度土壤養分評價的精準性，但其代表了一段時間內一定地區的果園土壤養分肥力狀況，摸清掌握果園土壤養分的空間分布情況，對果園土壤養分的科學管理、果實品質的改善具有重要的意義。

近年來，果園有機肥的施用逐漸得到重視，果園覆草等土壤培肥制度不斷推廣，果園土壤有機質含量逐步提高。本研究發現，綏中縣蘋果園0～20 cm 土層土壤有機質平均含量達13.01 g/kg，較1997—1998 年綏中縣前衛、高嶺、沙河（10.1 g/kg）提高了28.81%[8]，但是較2014 年（13.4 g/kg，n＝279）卻降低了2.91%[7]，而且土壤有機質豐富水平的樣本數僅占總樣本數的7.84%，而土壤有機質匱乏、低于1%的樣本數占到了41.18%。特別是綏中縣的沙河鎮蘋果園表層土壤有機質平均含量僅為9.61 g/kg，整體處于匱乏水平。李燕青等[11]研究遼西地區2009 年和2018 年2 個時間段土壤肥力的差異表明，2018 年蘋果園土壤有機質含量達16.26 g/kg，較2009 年提高27.0%，但整體已處于較低水平。這可能與當地有機肥的投入密切相關。李燕青等[12]采用實地走訪結合問卷記錄的方式調查了2015 年蘋果園肥料施用情況，發現遼寧省蘋果園有機肥的投入量較以前雖有大幅度增加，但依然有17%的果農不施用有機肥，平均用量也僅為24 476 kg/hm2。有機肥投入量低于12 500 kg/hm2的占總樣本數的34.21%，在12 500～25 000 kg/hm2偏低水平的占18.42%，施用合理的僅占32.89%。有機肥投入偏少現象在我國各果園普通存在[13-16]。陜西蘋果園有機肥施用的農戶比率僅為50.15%，且有機肥投入實物量僅為19 980 kg/hm2[16]。秦嶺北麓獼猴桃果園不施有機肥的農戶比率高達36.4%，施用有機肥的果園中，94.3%的有機肥投入嚴重不足，且提供的有機養分不足總養分量的30%[15]。有機肥投入不足會導致土壤有機質含量逐漸成為部分果園增產和提質的限制因子。

高經濟效益驅動果園生產管理常常出現化肥投入嚴重過量的問題[17]。河北省保定市和石家莊市等中南部蘋果園中化肥平均施用量為N 750 kg/hm2，P2O5480 kg/hm2，K2O 950 kg/hm2[18]。華北桃主產區化肥平均施用量為N 794 kg/hm2，P2O5444 kg/hm2，K2O 640 kg/hm2[19]。山東省煙臺市蘋果園化肥N、P2O5、K2O 養分平均投入量分別為508.3、544.5、521.8 kg/hm2，超出合理范圍的農戶分別占44.1%、67.6%、39.7%[20]。遼寧省蘋果主產地蘋果園施肥情況調查分析顯示[12]，蘋果園化肥平均施肥量為N 694 kg/hm2，P2O5467 kg/hm2，K2O 605 kg/hm2，N、P、K養分過量施用比率分別達85%、97%、85%。盲目施用化肥很容易導致果園土壤養分富集、土壤酸化現象的發生[21-23]。河北省蘋果園0～20 cm 土層土壤全氮、有效磷、速效鉀含量分別是第2 次土壤普查時期耕地養分的1.84 倍、17.94 倍和2.24 倍[24]。遼西地區蘋果園0～40 cm 土層土壤pH 均值由2009年的6.22 下降到2018 年的5.53，下降近0.7[11]。本研究顯示，綏中縣蘋果園0～20 cm 土層土壤全氮、速效磷、速效鉀、速效鈣、速效鎂含量分別為1.67 g/kg、112.30 mg/kg、174.2 mg/kg、645.7 mg/kg、436.1 mg/kg，達到豐富水平的分別占52.94%、86.27%、50.98%、50.98%、92.16%，果園土壤養分多處于富余狀態。然而，綏中縣幾乎所有蘋果園的蘋果品種不同程度出現了蘋果苦痘病和蘋果痘斑病等生理性缺鈣癥狀[25]。這一現象的主要原因，不是果園土壤缺鈣，而是蘋果樹根系吸收鈣素營養受阻，不能滿足正常的生理活動。李強等[25]、仉服春等[7]研究認為，果園土壤pH 值過低不利于蘋果樹根系從土壤中吸收足量鈣，從而導致果實發生缺鈣癥。本研究也顯示，綏中縣蘋果園0～20 cm 土層土壤pH 值平均值為5.09，弱酸性和酸性樣本數占總樣本數的96.08%，土壤酸化現象已非常顯著，連年過量施入化肥是造成土壤酸化的根本原因。

綏中縣蘋果園多采用清耕制，且施肥不深施，有機肥甚至直接鋪在地面和樹干周圍[1]，果園土壤養分表層富集現象明顯。研究發現，綏中縣蘋果園0～20 cm 土層土壤有機質、全氮、速效磷、速效鉀、速效鈣、速效鎂含量明顯高于20～40 cm 和40～60 cm 土層，隨土層深度增加，土壤養分含量降低。0～20 cm 土層土壤有機質、全氮、速效磷、速效鉀含量分別為13.01 g/kg、1.67 g/kg、112.30 mg/kg、174.2 mg/kg，分別較20～40 cm 土層高15.54%、10.60%、20.25%、5.96%，較40～60 cm 土層高29.07%、20.14%、33.74%、13.56%。果園土壤養分表層富集現象與蘋果根系密集區的錯位，容易出現土壤有效養分含量高而生物有效性低的問題，特別是磷和微量元素等在土壤中移動性較差的養分更為突出，導致養分利用率低下。施肥要充分考慮蘋果根系形態構型和土壤剖面空間分布特征，以充分吸收利用土壤有效養分，提高肥料利用率。