果园研究论文：省域植株与土壤关联浅析
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本文作者：薛晓敏王翠玲路超王金政聂佩显作者单位：山东省果树研究所
材料与方法
1试验时间、地点
研究田间试验于2010年在烟台栖霞、招远、蓬莱、牟平，临沂沂水、蒙阴，威海乳山，淄博沂源进行。室内试验在山东省果树研究所生态实验室和山东农业大学资环学院进行。
2试验材料
采样在山东省49个果园进行（见表1），土壤为偏酸性沙壤土，pH维持在5.24~7.03，有机质含量在9.23~358g/kg。苹果品种为‘红富士’，树龄在13年左右，各个采样果园的树势较一致、产量较稳定。
3试验方法
1）采样方法
土壤采样时采用“Z”字形采样方法，采样点离树干2m，深度为0~40cm，每个果园采5个点，混合后置室内风干，研磨过筛后测定土壤理化性状及元素含量。每个园采15个发育枝条和发育枝中部的100个叶片，洗净，杀青，经80℃烘干，粉碎，装瓶，混合后测定枝条和叶片中的元素含量。每个果园采30个果实，洗净后切成小块混合（注意切块用的刀子应为不锈钢刀片），经80℃烘干，装瓶，干燥测定果实中的各种元素含量。
2）样品测定方法
测定的土壤中元素含量除氮和磷是全部元素含量外，其他都是有效元素的含量，植株中的元素含量都是该元素的全部含量。每个样品重复测定3次，计算其平均值。
（1）土壤有机质含量测定。采用重铬酸钾外加热法，具体步骤为：称取风干土样0.250g（精确到0.001g），置于干燥的消解管中，加入0.100gAg2SO4粉末（除去土壤中氯化物）[11]，慢慢加入0.8mol/L重铬酸钾标准溶液5mL。将消解管（硬质试管上盖带有弯颈小漏斗的塞子）放入已预热好的温度为180~190℃的消解装置（石蜡、甘油油浴锅或恒温箱）中消解，从试液沸腾起计时8min后取出，冷却，将试液转入250mL三角瓶中，用水洗涤消解管数次，使待测液总体积为40~50mL。加2滴试亚铁灵指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定至终点。溶液的变色过程由黄蓝绿红褐色即为终点。同时，用750℃灼烧2h的0.100g土样做空白，空白试样的操作步骤与试样相同。
（2）土壤pH的测定。土样中加去离子水（去离子水与土壤质量比为1:1），振摇30min再离心，然后用酸度计测定上层清液的pH。
（3）大量元素含量的测定。测全氮含量时先经浓硫酸消煮澄清后，采用凯式定氮仪测定；全磷含量测定也是先经过浓硫酸消煮，然后采用钼锑抗比色法；钾含量测定采用火焰光度计法，先在766.4nm的特定波长下作标准曲线，以同样条件测定试液，通过标准曲线即可求出钾元素含量。元素测定的具体步骤同崔建宇[12]。（4）微量元素含量测定。采用原子吸收分光光度法，具体步骤为：准确移取微量元素标准储备液，用2%HNO3稀释定容分别配制：10.00~50.00mg/L、00~10.00mg/L、0.08~1.60mg/L系列标准溶液，在仪器工作条件下，分别绘制各元素的标准方程曲线，并分别对植株和土壤有效态微量元素含量进行测定。
3）数据处理
试验数据分析时采用了35个果园的基本数据，即样本数n=35。14个果园的数据之所以未参与统计分析，是根据原始数据的线性拟合，分析认为其为异常数据而被屏蔽。数据处理运用MicrosoftExcel2003和SAS软件进行处理。
结果与分析
1测定的土壤和植株各器官中元素含量的范围
由表2可以看出，测定的49个果园土壤中9种元素含量的差异都较大，其中铁的含量在不同果园的差异最大，最高值是最低值的17.67倍，其次是锰的含量，也达到141倍，镁含量差异最小，为3.18倍。9种元素在植株不同部位的含量都是果实<枝条<叶片，果实中各元素含量的最大值与最小值之间的差异相对枝条和叶片较大。锰元素含量在果实中的最值差异最大，达到128倍，其次是锌元素的，为5.97倍，最小的是钾元素的，仅为1.42倍。枝条中也是锰元素的最值差异最大，达到31倍，镁元素最小。叶片中的最值差异与枝条中相似，钾元素倍数最大为48倍，全氮含量倍数最小，仅为1.25倍。
2枝条中元素含量与土壤元素含量的相关性
枝条中元素含量和土壤对应元素含量间的相关性都达到显著水平（如表3所示），而且除了硼元素在两者间的相关性为显著水平外，其他8种元素的相关性都达到极显著水平，锰元素的相关系数最大(r=0.7426)，其次是钙元素的(r=0.6030)。两者间有效锰的相关性方程的斜率较大，其次是有效锌的，枝条中硼和锌含量随土壤中有效硼和有效锌含量的增加而增加的幅度较大；钾的相关性方程斜率较小，枝条中钾含量随土壤中钾含量的增加而增加的幅度较小。枝条中全磷含量与土壤中磷含量的相关性为负，其他8种元素的相关性均为正。3叶片中元素含量与土壤元素含量的相关性叶片元素含量与土壤元素含量间的相关性如表4所示，除两者间全磷的相关性未达到显著水平外(r=-0.1803)，其他都达到了显著水平，其中钾、锌、锰、铁和钙5种元素相关性达到极显著性水平，钙元素的相关性在两者间达到最大值(r=0.6948)，其次是有效锰的相关性(r=0.6612)；两者间除氮和磷的相关性为负值外，其他都为正相关。9种元素中，叶片中硼随土壤有效硼含量增大而增加的幅度最大，相关性方程斜率达到7.7104；其次是有效锌的，方程斜率为1.7721；钾的相关性方程斜率最小，方程斜率仅为0.0034。
4果实中元素含量与土壤元素含量的相关性
由表5可以得出，果实中硼、铁、钙和镁4种元素的含量与土壤中这几种元素有效含量间的相关性都达到极显著水平，除了硼的相关性为负值外(r=-0.4947)，其他3种元素的相关性均为正，两者间钙的相关性最显著，相关达到0.6239；果实中氮与土壤中全氮含量之间为显著负相关(r=-0.3486)。从相关性方程可以看出，果实中硼含量随土壤中有效硼含量的增大而减少的幅度也是最大的，斜率为9932；果实与土壤中有效锌和速效钾的相关性方程的斜率系数与枝条和叶片中一样，在9种元素中分别处于第2位和末位，分别为0.7508和0.0023。
结论
（1）测定的49个果园土壤中9种元素含量的差异性都较大，其中铁的含量在不同果园的差异最大，其次是锰的含量，镁含量差异最小。9种元素在植株不同部位的含量都是果实<枝条<叶片，果实中各元素含量的最大值与最小值之间的差异相对枝条和叶片较大。锰元素含量在果实中的最值差异最大，其次是锌元素的，最小的是钾元素的。枝条中也是锰元素的最值差异最大，镁元素最小。叶片中的最值差异与枝条中相似，钾元素倍数最大，全氮含量倍数最小，说明山东省果园氮元素普遍存在施肥量过大的现象，而钾元素的施用则不均衡。各种微量元素在作物生长过程都有不可替代的作用，例如锰是光合放氧复合体的主要成员，是形成叶绿体和维持叶绿体正常结构的必需元素，也是许多酶（如某些转移磷酸酶和三羧酸循环中的柠檬酸脱氢酶、草酰琥珀酸脱氢酶、α-铜戊二酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶、柠檬酸合成酶等）的活化剂，故对光合作用也有重要影响[15-16]。从本次调查结果可以看出，山东省果园存在缺锰等中微量元素的现象，因此在以后的施肥过程中要重视这些微量元素的使用。
（2）枝条中大微量元素含量和土壤对应元素含量间的相关性都达到显著水平，而且除了硼元素在两者间的相关性为显著水平外，其他8种元素的相关性都达到极显著水平，锰元素的相关系数最大(r=0.7426)，其次是钙元素的。枝条中全磷含量与土壤中磷含量的相关性为负，其他8种元素的相关性均为正。除全磷在叶片与土壤含量间的相关性未达到显著水平外，其他都达到了显著水平，其中钾、锌、锰、铁和钙5种元素相关性达到极显著性水平，钙元素的相关性在两者间也达到最大值(r=0.6948)，其次是有效锰的相关性；两者间除氮和磷的相关性为负值外，其他都为正相关。果实中硼、铁、钙和镁4种元素的含量与土壤中这几种元素的有效含量间的相关性都达到极显著水平，除了硼的相关性为负外，其他3种元素的相关性均为正，两者间钙的相关性最显著；果实中氮与土壤中全氮含量之间的相关性达到显著水平，相关性为负。枝条、叶片和果实中硼与土壤中硼的相关系数都最大，其次是有效锌的，钾的相关系数都最小，磷元素的相关系数均为负值，说明在山东省苹果园中硼元素极度缺乏，其次是有效锌，而土壤中钾元素处于合理施肥水平，磷元素处于饱和状态。在以后的施肥过程中要重视施用微量元素，尤其是锌和硼，减少大量元素氮磷钾的施用。
讨论
1山东苹果园植株与土壤营养水平
不少学者对苹果叶片和土壤营养状况进行了测定分析。对照李港丽[17]对全国苹果叶片营养适宜值范围以及姜远茂[18]早期山东苹果叶片营养适宜平均值，当前山东苹果叶片营养存在磷高、钾低、锌低、锰超标的现象，其中磷最高值较全国高出83.91%，钾含量较全国低35.5%，锰最低值超出全国最高值。通过分析山东苹果园施肥状况，发现钾素投入远远低于氮素，这可能是叶片钾含量低于适宜值的主要原因。北方石灰性土壤中锌的有效性较低，有机肥的投入量也很少，造成叶片中锌的含量较低。磷肥高可能与山东多年施用磷肥，磷移动性差、淋失少有关，并且磷肥高极有可能也是锌含量较低的原因之一。锰含量高与调查时粗皮病严重现象相一致。而北京地区土壤营养成分测定，可能是由于地域及测定方法差异，与本结果的数据可比性较差[19]。
2山东苹果园植株与土壤营养相关性
分析叶片与土壤元素的相关性，郭全恩[2]研究表明叶片N、P、K、Fe、Mn、Zn都与土壤中相应的元素呈正相关，笔者研究认为K、B、Ca、Mg、Fe、Mn、Zn与土壤中相应的元素呈正相关，其中K、Zn、Ca、Fe、Mn为极显著正相关，说明叶片中K、Fe、Mn、Zn、Ca元素的盈亏是由土壤中相应的有效态元素含量盈亏所致，可以通过增加或减少土壤中该元素的含量来进行调节；而N、P相关系数为负值，与甘肃的研究结果不一致，其具体原因还需进一步研究。
3研究不足之处与今后工作重点
笔者指出了苹果植株营养元素盈亏与土壤的相关关系，为山东地区苹果营养诊断标准值的研究提供理论依据。但是不同的果树品种在该自然环境条件下，根系的空间分布特征有所不同，其觅肥的主要土壤层次有一定差异，故果树施肥一定要依据土壤条件和果树品种确定适宜的施肥深度，才能获得最大的施肥效益。试验没有考虑到植株对不同土壤层次元素吸收的问题，因此以后应加大对这方面的研究，以便为选择正确的施肥深度提供理论依据。