砀山县梨园土壤大中量元素养分状况分析

Analysis of Nutrient Status of Macroelements and Medium Elements in Soil of Pear Orchard in Dangshan County

蒙雯 Wen MENG , 黄晗达 Handa HUANG , 韩效钊 Xiaozhao HAN , 刘亚华 Yahua LIU , 张旭 Xu ZHANG , 王柯 Ke WANG , 周智能 Zhineng ZHOU , 刘昆 Kun LIU

1 合肥工业大学化学与化工学院安徽合肥 230009 School of Chemistry and Chemical Engineering, Hefei University of Technology, Hefei, Anhui 230009, China 2 合肥绿农肥业有限责任公司安徽合肥 230088 Hefei Green Agricultural Fertilizer Co., Ltd., Heifei, Anhui 230088, China 3 安徽天河生物科技有限公司安徽砀山 235300 Anhui Tianhe Biotechnology Co., Ltd., Dangshan, Anhui 235300, China

Author notes:

Correspondence to: 韩效钊(1964—)，男，硕士，教授，从事肥料工程技术研究；hxzhgd@sina.com

摘要：

为了探明安徽省砀山县主要梨果产区的土壤养分分布特征，对9个梨园土壤中的大中量营养元素进行了测试。结果表明：土壤pH为7.5~8.5，呈碱性；有机质质量分数为4.50~18.56 g/kg，全氮质量分数为0.73~2.25 g/kg，有效磷质量分数为36.28~62.53 mg/kg，速效钾质量分数为313.60~444.21 mg/kg，交换性钙质量分数为236.72~676.18 mg/kg，交换性镁质量分数为27.87~55.47 mg/kg，有效硫质量分数为3.71~7.43 mg/kg；从总体来看，土壤中全氮、有效磷和速效钾的含量均处于丰富或较丰富水平，而有机质、中量元素含量均处于中等或缺乏水平。降低土壤碱性、适度减施大量元素肥料、增施中量元素肥料以及有机肥料，是安徽省砀山县梨园土壤养分管理的重点。

关键词：

梨园; 土壤养分; 分布特征; 大量元素; 中量元素;

Abstract：

In order to ascertain the distribution characteristics of soil nutrients in the main pear fruit producing areas of Dangshan County, Anhui Province, the macroelements and medium nutrient elements in the soil of 9 pear orchards are tested. The results show that the soil pH is 7.5-8.5, which is alkaline; the mass fraction of organic matter is 4.50-18.56 g/kg, the mass fraction of total nitrogen is 0.73-2.25 g/kg, the mass fraction of available phosphorus is 36.28-62.53 mg/kg, the mass fraction of available potassium is 313.60-444.21 mg/kg, the mass fraction of exchangeable calcium is 236.72-676.18 mg/kg, the mass fraction of exchangeable magnesium is 27.87-55.47 mg/kg, and the mass fraction of effective sulfur is 3.71-7.43 mg/kg. From an overall point of view, the contents of total nitrogen, available phosphorus and available potassium in the soil are all at a rich or relatively rich level, while the organic matter and medium element contents are at a medium or lacking level. Reducing soil alkalinity, moderately reducing the application of macroelement fertilizers, increasing the application of medium element fertilizers and organic fertilizers are the key points of soil nutrient management in pear orchards in Dangshan County, Anhui Province.

Keyword：

pear orchard; soil nutrient; distribution characteristics; macroelement; medium element;

梨树是我国三大栽培果树之一，在我国经济栽培中有3 000年以上的历史^[1]。2017年我国梨树种植面积为9.5×10⁵ hm²，总产量16 410 kt，均位居世界首位^[2]。随着我国农业产业结构调整，梨园面积逐步扩大，梨果生产已成为一些农村地区的支柱产业。砀山县处于黄河故道，是安徽省酥梨主要生产地之一，被誉为“中国梨都”“酥梨之乡”^[3]。目前砀山县百年以上的梨树超过60 000棵，酥梨种植面积超过50万亩(1亩=667 m²，下同)，占全国梨果种植面积的4%，年产量接近15亿斤(1斤=500 g)，年产值达数十亿元^[4]。砀山酥梨以果大汁多味甜且具有润肺止咳作用而驰名中外，但近年来出现了梨果品质下降等问题，初步分析是部分梨农对果园土壤肥力现状认识不足，盲目施肥或施肥配比不合理，造成一些地区土壤养分失衡，果树树势变弱，影响了当地酥梨质量及其产业发展^[5]。因此，合理分析梨园土壤养分分布特征，实现土壤科学施肥非常必要^[6]。本文对砀山县9个具有代表性的梨果主产区的土壤养分状况进行测试分析，以期为梨园科学施肥和酥梨产业的提质增效提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 样品采集

2020年9月中旬，分别在砀山县官庄坝、葛集、玄庙、周寨、砀城、良梨、曹庄、李庄、唐寨等9个镇的梨园进行土壤样品采集。采集时，综合考虑梨园的面积、形状和果树年限等，合理确定果园采样地点。

(1) 采样工具：不锈钢土钻、塑料袋、样品盘等。

(2) 采样方式：沿着黄河故道酥梨种植区，以上述9个地区的果园为采集单元，每个地区选取3个代表性梨园，每个梨园按照S形选择5棵有代表性的梨树，在每棵树的树冠外围投影处随机取样，重复3次，采样深度均为0~40 cm。采样时，避开密集的根系和施肥点。将采集的土壤样品剔除植物残体及砾石等杂物后混合均匀，采取四分法留下1 kg土壤样品，做好标记，带回实验室自然风干后磨碎，分别过0.83 mm(20目)、0.15 mm(100目)筛，置于阴凉干燥处保存备用^[7-8]。

1.2 测定项目及测定方法

土壤样品测定项目包括有机质、全氮、有效磷、速效钾、交换性钙、交换性镁、有效硫含量以及pH等。

土壤pH采用电位法测定；有机质含量采用油浴加热重铬酸钾容量法测定；全氮含量采用凯氏定氮法测定；有效磷含量采用氢氧化钠浸提钼锑抗比色法测定；速效钾含量采用乙酸铵溶液浸取火焰光度法测定；交换性钙和交换性镁含量采用乙二胺四乙酸(EDTA)络合滴定原子吸收分光光度法测定；有效硫含量采用氯化钙浸提硫酸钡比浊法测定^[9-10]。所有测定项目均在合肥工业大学化学与化工学院新型肥料研究所进行。

1.3 数据处理

对梨园土壤养分含量的均值、相对标准偏差进行分析，土壤养分分级参照全国第二次土壤普查分级标准^[11]，见表 1。数据均在Microsoft Excel 2010软件上处理和分析。

表 1

全国第二次土壤普查分级标准

级别	w(有机质)/(g·kg^-1)	w(全氮)/(g·kg^-1)	w(有效磷)/(mg·kg^-1)	w(速效钾)/(mg·kg^-1)	w(交换性钙)/(mg·kg^-1)	w(交换性镁)/(mg·kg^-1)	w(有效硫)/(mg·kg^-1)
Ⅰ(丰富)	＞40	＞2.0	＞40	＞200	＞1 000	＞300	＞50
Ⅱ(较丰富)	30~40	1.5~2.0	20~40	150~200	700~1 000	200~300	30~50
Ⅲ(中等)	20~30	1.0~1.5	10~20	100~150	500~700	100~200	16~30
Ⅳ(缺乏)	10~20	0.75~1.0	5~10	50~100	300~500	50~100	12~16
Ⅴ(较缺)	6~10	0.50~0.75	3~5	30~50	＜300	＜50	＜12
Ⅵ(极缺)	＜6	＜0.50	＜3	＜30

2 结果与分析

2.1 砀山县梨园土壤测定结果

砀山县梨园土壤测定结果见表 2。

表 2

砀山县梨园采样地区土壤pH、有机质及养分含量

地点	pH	w(有机质)/(g·kg^-1)	w(全氮)/(g·kg^-1)	w(有效磷)/(mg·kg^-1)	w(速效钾)/(mg·kg^-1)	w(交换性钙)/(mg·kg^-1)	w(交换性镁)/(mg·kg^-1)	w(有效硫)/(mg·kg^-1)
官庄坝	8.37	11.35	1.65	41.32	331.64	676.18	32.13	4.56
葛集	8.25	15.31	1.79	51.90	353.11	377.38	28.25	3.71
玄庙	8.30	11.53	2.03	52.83	313.60	584.75	34.80	5.23
周寨	8.04	17.30	1.83	43.96	438.44	442.93	36.32	4.98
砀城	8.21	11.17	2.09	52.83	375.48	577.26	28.24	4.47
良梨	8.38	4.50	2.25	36.28	432.60	552.57	38.72	4.48
曹庄	8.20	18.56	1.98	45.30	370.93	446.20	27.87	4.81
李庄	8.05	12.43	2.19	62.53	444.21	524.30	36.54	4.39
唐寨	7.80	14.50	0.73	43.50	415.60	236.72	55.47	7.43

2.2 砀山县梨园土壤pH现状

适宜梨树生长的土壤pH为5.6~7.2，但在pH 7.2~8.5内也可生长^[12]。由表 3可知，在砀山县梨园主产区采集的土壤pH均为7.5~8.5，相对标准偏差为0.02，为弱性变异。土壤pH高于适宜梨树生长的区间，这与孟栋材等^[13]的报道相符，可通过适当施用一些酸性肥料来调节土壤pH。

表 3

砀山县梨园土壤pH

项目	最小值	最大值	平均值	相对标准偏差
pH	7.80	8.38	8.18	0.02

2.3 砀山县梨园土壤有机质和大量元素现状

砀山县梨园土壤有机质和大量元素含量见表 4，计算得w(有机质)、w(全氮)、w(有效磷)、w(速效钾)的相对标准偏差依次为0.302、0.235、0.156、0.118，分布频率见表 5。

表 4

砀山县梨园土壤有机质和大量元素含量

项目	w(有机质)/(g·kg^-1)	w(全氮)/(g·kg^-1)	w(有效磷)/(mg·kg^-1)	w(速效钾)/(mg·kg^-1)
最小值	4.50	0.73	36.28	313.60
最大值	18.56	2.25	62.53	444.21
平均值	12.96	1.84	47.83	386.18

表 5

砀山县梨园土壤有机质和大量元素分布频率

项目	分布频率/%
项目	丰富	较丰富	中等	缺乏	较缺	极缺
有机质	0	0	0	74.07	14.82	11.11
全氮	59.26	25.93	3.70	7.41	3.70	0
有效磷	81.48	18.52	0	0	0	0
速效钾	100	0	0	0	0	0

有机质是土壤中最活跃的部分，是衡量土壤肥力的重要指标之一，能影响作物对养分的吸收，进而影响酥梨的产量和品质^[14-15]。由表 2、表 4、表 5可知：曹庄梨园的土壤有机质含量最高，良梨的最低，平均质量分数为12.96 g/kg；有机质含量达到中等以上水平的比例为零，处于缺乏水平的比例为74.07%，处于较缺水平的比例为14.82%，处于极缺水平的比例为11.11%，相对标准偏差为0.302，为中等变异；有机质含量整体处于缺乏水平。

由表 2、表 4、表 5可知：良梨梨园的土壤全氮含量最高，唐寨的最低，平均质量分数为1.84 g/kg；全氮含量达到较丰富及丰富水平的比例达85.19%，处于中等及中等以下水平的比例为14.81%；全氮含量总体处于丰富或较丰富状态。李庄梨园的土壤有效磷含量最高，良梨的最低，平均质量分数为47.83 mg/kg；有效磷含量处于丰富水平的比例达到81.48%，处于较丰富水平的比例为18.52%；有效磷含量总体处于丰富水平。李庄梨园的土壤速效钾含量最高，玄庙的最低，平均质量分数为386.18 mg/kg；采样区域土壤速效钾含量均处于丰富水平。总体来看，砀山县梨园大量元素含量均处于丰富或较丰富状态，且为中等变异。

2.4 砀山县梨园土壤中量元素现状

砀山县梨园土壤中量元素含量见表 6，计算得交换性钙、交换性镁、有效硫测定值的相对标准偏差依次为0.252、0.228、0.201，分布频率见表 7。

表 6

砀山县梨园土壤中量元素含量

项目	中量元素质量分数/(mg·kg^-1)
项目	交换性钙	交换性镁	有效硫
最小值	236.72	27.87	3.71
最大值	676.18	55.47	7.43
平均值	490.92	35.37	4.90

表 7

砀山县梨园土壤中量元素分布频率

项目	分布频率/%
项目	丰富	较丰富	中等	缺乏	较缺
交换性钙	0	0	55.56	29.63	14.81
交换性镁	0	0	0	18.52	81.48
有效硫	0	0	0	0	100

由表 2、表 6、表 7可知：官庄坝梨园的土壤交换性钙含量最高，唐寨的最低，平均质量分数为490.92 mg/kg；交换性钙含量处于中等水平的比例为55.56%，处于缺乏水平的比例为29.63%，处于较缺水平的比例为14.81%，相对标准偏差为0.252，为中等变异；交换性钙含量总体处于中等或缺乏状态。良梨梨园的土壤交换性镁含量最高，曹庄的最低，平均质量分数为35.37 mg/kg；交换性镁含量处于缺乏水平的比例为18.52%，处于极缺水平的比例为81.48%，相对标准偏差为0.228，属于中等变异；交换性镁含量总体处于较缺状态。唐寨梨园的土壤有效硫含量最高，葛集的最低，平均质量分数为4.90 mg/kg；相对标准偏差为0.201，属于中等变异；所有土样中的有效硫含量均处于极缺水平。从中量元素分布情况来看，砀山县梨园的中量元素含量几乎都处于中等或缺乏状态，故应重视向土壤补充中量元素，合理施加钙肥、镁肥以及硫肥。

3 结果与讨论

3.1 砀山县梨园土壤大中量元素养分状况

分析结果表明：砀山县梨园土壤平均pH为8.18，属于碱性土壤；有机质平均质量分数为12.96 g/kg，相当于有机碳质量分数仅为7.52 g/kg^[16]，属于不可能发挥潜能的土壤^[17]；大量元素均处于丰富或较丰富状态，中量元素均处于中等或缺乏状态。

3.2 相应施肥对策

在对砀山县梨园土壤施肥过程中，应增施有机肥，既可提高土壤有机质含量，也有助于降低土壤pH^[18]。同时，应选择酸性或生理酸性肥料，如过磷酸钙、硫酸铵、磷酸一铵、硝酸铵、硝酸钙、氯化钾、硫酸钾、氯化铵、硫酸亚铁以及上述原料生产的复合肥料等^[19]。此外，应适度减施大量元素肥料，增施中量元素肥料。砀山县梨园土壤呈碱性，施入土壤的钙、镁离子易被取代形成碳酸盐或氢氧化物沉淀而无法被作物吸收，因此叶面喷施中量元素水溶肥料是对砀山酥梨一种有效的施肥方式，叶面喷施钙、镁能提高酥梨果实的品质和产量^[20-21]。

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