渭北蘋果園土壤鈣素演化趨勢及其對蘋果品質(zhì)的影響研究.pdf

1、鈣是影響果樹健康和果品質(zhì)量的重要營養(yǎng)元素之一，在延緩果樹衰老、調(diào)節(jié)果實品質(zhì)和改善果實貯藏性能等方面，具有其他礦質(zhì)元素無法替代的重要作用。受蘋果對鈣素的特殊生理需求、果樹根系分泌物以及蘋果園土壤管理措施的綜合影響，蘋果園土壤碳酸鈣溶解并被大量吸收利用，鈣素有效性顯著降低，引起果實苦痘病、水心病等生理性病害和果樹腐爛病、早期落葉病等大面積發(fā)生，導致樹體衰老、蘋果產(chǎn)量和品質(zhì)下降，嚴重制約著渭北地區(qū)蘋果產(chǎn)業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。但是，長期以來黃土地區(qū)

2、土壤不缺鈣的傳統(tǒng)觀念固化著人們的思維，蘋果園土壤鈣素營養(yǎng)問題未能得到足夠重視。
　　針對果樹立地條件中的關鍵性因素以及渭北地區(qū)蘋果園土壤管理研究工作空白點，以土壤學、農(nóng)業(yè)地質(zhì)學和植物營養(yǎng)學的理論與方法為基礎，從預警和阻控蘋果園土壤鈣素遞減趨勢、建立可持續(xù)果業(yè)發(fā)展目標出發(fā)，在渭北蘋果主產(chǎn)區(qū)的洛川、白水等縣域內(nèi)采集了不同園齡段蘋果園土壤剖面樣品、果樹葉片樣品和果實樣品，從空間角度和時間尺度兩個層面，系統(tǒng)研究了不同地域、不同園齡、不同土

3、層深度、不同種植模式、不同施肥方式、樹冠下不同采樣位置等條件下，渭北蘋果園土壤碳酸鈣、水溶性鈣、交換性鈣的時空演化規(guī)律及其對蘋果品質(zhì)和果樹健康的影響，同時深入研究了蘋果園土壤有機質(zhì)、酸堿度、緊實度等變化趨勢及其與土壤鈣素之間的關系，取得如下主要研究結果和結論:
　　(1)碳酸鈣是渭北地區(qū)石灰性土壤的鈣庫。渭北蘋果園0～100 cm土層碳酸鈣含量和貯量，皆隨園齡增長明顯遞減，隨土層深度增加而增大。碳酸鈣含量遞減最明顯的果園是園齡＞2

4、5 a，最明顯的土層是0～30 cm土層。洛川蘋果園碳酸鈣總貯量隨園齡增長直線下降，白水蘋果園則在園齡＞25 a時遞減劇烈。白水蘋果園碳酸鈣含量和貯量，皆高于洛川蘋果園。長期植果和施用化肥導致蘋果園0～100 cm土層碳酸鈣明顯退化，蘋果園土壤碳酸鈣含量顯著低于農(nóng)田土壤，化肥與農(nóng)家有機肥配合施用能夠延緩蘋果園土壤碳酸鈣的遞減趨勢，對維持蘋果園根區(qū)土壤鈣素穩(wěn)定供給具有重要作用。渭北蘋果園因果品生產(chǎn)、清園時移出葉片以及枝條修剪，每年從土壤中

5、攜出的鈣量約為152.15～191.26 kg/hm2，相當于消耗土壤碳酸鈣380.38～478.15 kg/hm2，其中銷售到異地的大量果品中的鈣素，難以參與本地區(qū)生物循環(huán)。
　　(2)水溶性鈣既是土壤中最易被植物吸收利用，也是易遭受淋溶的鈣素形態(tài)。渭北蘋果園0～100 cm土層水溶性鈣平均含量為0.201 g/kg，70％以上分布在0.1～0.3 g/kg之間。洛川蘋果園土壤水溶性鈣含量和貯量，皆隨園齡增長明顯遞減，隨土層深度

6、增加而增大。白水蘋果園土壤水溶性鈣含量，隨園齡增長呈現(xiàn)高—低交替變化規(guī)律，隨土層深度增加而減小，0～30 cm土層水溶性鈣含量隨園齡變化劇烈。長期植果樹導致0～30 cm土層（土糞覆蓋層）水溶鈣含量與農(nóng)田相比顯著降低。果樹根區(qū)長期施用化肥和根系對鈣素的吸收與利用，是導致土壤水溶性鈣遞減與退化的主要原因。距樹干1.5m處土壤水溶性鈣平均含量比距樹干1.0 m處減少22.4％，0～40 cm土層二者差異顯著。蘋果園土壤碳酸鈣和有機質(zhì)含量都與

7、水溶性鈣含量之間呈極顯著的指數(shù)函數(shù)關系。蘋果樹根系分泌物的累積促進了碳酸鈣的溶解，增加了土壤水溶性鈣含量，同時也增大了遷移風險。
　　(3)土壤鈣素供給能力既與交換性鈣含量有直接關系，還與土壤鈣飽和度關系密切。渭北蘋果園0～100 cm土層交換性鈣平均含量為3.789 g/kg，56％以上分布在3.5～4.0g/kg之間。渭北蘋果園交換性鈣含量，隨土層深度增加緩慢增大;在園齡≤25 a時隨園齡增長遞減緩慢，在園齡＞25 a時遞減劇

8、烈，洛川蘋果園更為明顯。交換性鈣貯量隨園齡增長呈現(xiàn)先增加后減小的變化趨勢，隨土層深度增加總體呈現(xiàn)增大趨勢。渭北園齡＞25 a蘋果園0～100 cm全剖面土壤鈣飽和度低于閾值(60％)，洛川蘋果園鈣飽和度隨園齡增長明顯遞減，白水蘋果園土壤鈣素供應障礙也已出現(xiàn)。蘋果園0～100 cm土層交換性鈣含量與農(nóng)田相比顯著降低，單施化肥比化肥與農(nóng)家有機肥配合施用蘋果園土壤交換性鈣含量顯著減少，距樹干1.5 m處土壤交換性鈣含量低于距樹干1.0 m處。

9、蘋果園土壤交換性鈣含量與碳酸鈣和水溶性鈣含量之間具有微弱的正相關關系，說明化學肥料的長期大量施用破壞了石灰性土壤中各形態(tài)鈣素之間轉(zhuǎn)化的平衡關系，土壤鈣素退化特征明顯。
　　(4)運用綜合指標法對不同園齡、不同品種、不同地域蘋果品質(zhì)進行綜合評價認為，渭北蘋果優(yōu)生區(qū)的蘋果質(zhì)量并不穩(wěn)定，“相對穩(wěn)定的優(yōu)果期”僅為園齡在16～25 a的10a時間，期間富士蘋果的綜合品質(zhì)最佳;園齡＞25 a蘋果品質(zhì)次之，園齡＜15a蘋果品質(zhì)較差。富士品種的綜

10、合品質(zhì)明顯好于嘎啦和秦冠品種，嘎啦品種又好于秦冠品種。洛川富士蘋果的外觀品質(zhì)比白水蘋果好，白水蘋果的內(nèi)在品質(zhì)比洛川蘋果好。目前兩地蘋果品質(zhì)都符合特級紅富士蘋果理化指標要求。隨園齡增加，渭北富士蘋果單果質(zhì)量和單果體積明顯增加，進入盛果期(16～25 a)后基本穩(wěn)定;隨園齡增加，不同園齡果實比重差異不顯著，可溶性固形物含量差異顯著，果實硬度呈緩慢下降趨勢，可滴定酸含量呈先增加后降低變化趨勢，鈣含量呈先降低后增加變化趨勢。土壤碳酸鈣、水溶性鈣

11、、交換性鈣含量均與富士蘋果硬度呈極顯著正相關關系，與單果質(zhì)量呈顯著正相關關系。洛川蘋果質(zhì)量下降較為明顯，與土壤鈣素退化有一定關系。
　　(5)土壤有機質(zhì)是蘋果園土壤肥力的重要基礎，也是渭北蘋果產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要保障。渭北蘋果園0～40 cm土層有機質(zhì)平均含量為11.79 g/kg，85％以上＜15g/kg，屬于較低水平，不符合我國豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)蘋果園和綠色食品產(chǎn)地土壤有機質(zhì)要求。1982年到2012年，渭北蘋果園土壤有機質(zhì)含量總體呈現(xiàn)

12、先減小后增加再緩慢下降態(tài)勢，30a間耕層土壤有機質(zhì)平均含量僅增加1.5 g/kg。0～100cm土層有機質(zhì)含量，隨園齡增大而增加，隨土層深度增加而遞減，0～40 cm土層遞減程度劇烈。白水蘋果園土壤有機質(zhì)總體水平高于洛川蘋果園。長期單施化學肥料比化肥與農(nóng)家有機肥配施蘋果園0～100 cm土層有機質(zhì)含量減少19.9％。渭北蘋果園農(nóng)家有機肥投入不足，是土壤有機質(zhì)提升緩慢以及土壤鈣素退化程度加劇的重要原因之一。
　　(6)碳酸鈣是土壤酸

13、堿度的緩沖基質(zhì)，也是石灰性土壤的重要特點之一。渭北蘋果園0～100 cm土層pH平均值為8.15，80％以上分布在8.0～8.5之間。以第二次全國土壤普查資料pH數(shù)據(jù)為背景值，渭北蘋果園植果30 a來，土壤pH平均值下降了0.3個單位。0～100 cm土層pH值，隨土層深度增加呈現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢，隨園齡增長明顯遞減。園齡＞20 a蘋果園0～20 cm土層pH值已經(jīng)下降到8以下。洛川蘋果園土壤pH總體高于白水蘋果園。長期植果樹導致

14、0～100 cm土層pH值比農(nóng)田下降0.16個單位。蘋果園土壤pH與土壤水溶性鈣和交換性鈣含量之間呈現(xiàn)顯著負相關關系，說明土壤酸化加速了碳酸鈣的溶解，增加了土壤活性鈣的供給，這種作用在目前似乎有助于蘋果樹對鈣素的吸收與利用，但同時加速了土壤鈣素向深層淋溶與淀積，從長遠看是土壤鈣素退化的有力證據(jù)，對蘋果園可持續(xù)發(fā)展埋下了隱患。
　　(7)碳酸鈣是土壤團聚體的膠結劑，作為氣凝材料影響著土壤緊實度。渭北蘋果園土壤緊實度隨園齡增大呈現(xiàn)先下

15、降后增加的變化趨勢，隨土層深度增加而增大，在30～45cm土層達到最大值，超過2000kPa。渭北蘋果園和農(nóng)田土壤緊實度差異不顯著，說明蘋果園土壤緊實化屬于土壤自身團聚體不穩(wěn)定造成的自然壓實。長期施用化學肥料蘋果園土壤緊實度高于化肥與農(nóng)家肥有機肥配施蘋果園，表明化學肥料施用加速了土壤脫鈣、破壞了土壤團聚體，間接印證了土壤鈣素和粘粒向土體深層移動與積聚是深層土壤緊實化發(fā)生與發(fā)展的主要原因。渭北蘋果園土壤緊實化層位較深，且受干濕交替和凍融交