黄河沿岸芦笋田土壤养分状况及肥力评价

郜春花 卢朝东 于志勇 王 岗 李建华 周纪纲

摘要通过对黄河农场芦笋田土壤定点采样及其养分含量测定,结果表明:大部分土壤pH值偏高,有机质含量低,氮、磷、钾储备不足,速效氮和有效钾含量均处于中等偏下水平,有效磷为极缺状态。微量元素中铜和铁是中等水平,锌、锰和硼比较缺乏。阳离子代换量低,土壤保肥能力差。

关键词芦笋田;土壤养分;肥力评价;黄河沿岸

中图分类号S644.6;S158文献标识码A文章编号 1007-5739(2009)11-0007-02

山西的芦笋主要分布在黄河沿岸的永济、芮城、临猗、万荣和河津等县区,目前种植面积、产量均居全国首位,2005年山西省的芦笋种植面积已达1.5万公顷,总产量约10万吨,出口数量占全国出口总量的一半[1]。黄河农场地处北纬34°49′,东经110°15′,海拔273m,紧邻黄河的东岸,土壤特性及光、热、降水等气候条件非常适宜芦笋生长,总耕地面积约700hm2,其中2/3为芦笋田,永济市的芦笋种植面积已达7 000hm2。芦笋每年从土壤中吸收大量的氮、磷、钾养分的同时,也吸收了不少的钙、镁、铜、锌、铁、锰和硼等中、微量元素。资料显示,平均每1 000kg鲜芦笋从土壤中吸收的养分:氮(N)1.54~2.81 kg、磷(P2O5)0.68~1.62kg、钾(K2O)2.02~4.75kg、钙(Ca)161.99~288.13g、镁(Mg)74.17~107.35g、铜(Cu)0.95~1.27g、锌(Zn)2.62~4.28g、铁(Fe)6.40~9.12g、锰(Mn)0.83~1.18g、硼(B)3.01~3.85g[2]。随着芦笋产量的提高和生长年限的延长,芦笋从土壤中带走的养分越来越多,目前生产中所采用的施肥措施仅考虑氮、磷、钾,对中、微量元素未进行补充,而土壤中的某些营养元素的缺乏可能成为芦笋产业持续发展的限制因子。当前,有关芦笋营养价值和采后加工方面的报道较多,但关于芦笋产地土壤营养特征的研究报道较少。因此,选择芦笋种植最早、最集中、具有代表性的永济黄河农场作为试验研究对象,采集其耕层土壤样品,进行土壤养分状况的分析研究,旨在为黄河沿岸芦笋大面积可持续发展提供科学依据。

1 材料与方法

1.1试验区概况

试验区土壤属于黄河故道与近河道处的冲积滩地,上层多为细砂壤土及砂土,砂质含量大,砂粒粗。土层深厚,质地粗而均匀、疏松、耕作性能好、不怕涝。有机质含量低,速效氮、磷肥缺乏,保水保肥力差,肥劲短。多半为半砂荒或砂荒地,草害严重。地下水位高,打井方便,但渗水快,灌溉难度大。

黄河农场地处中原地区,四季分明的气候特点特别适宜芦笋的生长。年平均温度在13~15℃,温度年较差和日较差都较大,无霜期220~240d。年降水量600~800mm,年蒸发量2 000~2 200mm,年降水量分布不均,夏秋季占75%以上,冬春季仅占25%,常发生严重春旱[3]。

黄河沿岸笋龄大多为3~8年,芦笋品种以UC800、UC72、UC157、UC309等为主,主要施用复合肥,如玖源BB肥、撒可富、红三角等,浇水从3月份封垄前开始,4月底和5月初施复壮肥大水灌溉,到11~12月份冬浇,1年共浇水3~4次,浇水量平均在750t/hm2左右。

1.2 取样及分析测定方法

根据芦笋品种和种植年限的不同进行芦笋田的选点取样,南场选9个芦笋地块,北场选7个地块,要求每个地块芦笋面积不得小于1 500m2。根据地块形状不同,每个地块选5~7个采样点分别按对角线或S型取样,采样深度0~20cm和20~40cm。取混合土样1kg左右,室内风干粉碎过筛用于土壤养分含量的测定。土壤分析项目有:有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾,交换性钙、镁,有效铜、锌、铁、锰和硼,阳离子代换量,均采用土壤农化常规分析法进行分析测定[4]。

2结果与分析

2.1酸碱度偏高

土壤酸碱度对土壤中的各种营养元素有效性的影响非常大,芦笋生长发育适宜的土壤酸碱度为pH值为5.8~7.5,当土壤pH值在5以下或8以上时,芦笋生长受到抑制,产量降低[5]。分析结果表明,芦笋田土壤0~20cm的pH值为8.45±0.13,20~40cm的pH值为8.58±0.18,抑制芦笋生长,黄河农场土壤的酸碱度偏高可能与山西省大部分土壤为石灰性土壤有关[3]。

2.2有机质普遍极低

土壤有机质是作物生产中的必要因子,它通过贮蓄养分、减少养分淋溶损失、缓冲土壤酸碱急剧变化、提供土壤微生物活动能量以及缓和土壤紧实等作用而有利于维持土壤生产力。决定土壤水分和氧气蓄集能力的特性-土壤结构,也受土壤有机质含量的影响。由于测试地土壤质地为砂质和气温偏高的缘故,土壤中有机质的矿化速度较快,土壤有机质含量极低,为所测土壤有机质含量均远远低于一级芦笋园土壤质量标准(土壤有机质>1.5%)[6]。表明连续多年种植芦笋,加快了土壤有机质损耗,而芦笋秸秆又不还田,土壤有机质归还率低,土壤中潜在肥力有逐年下降的趋势。

2.3氮、磷、钾储备量不足

土壤全氮、全磷和全钾含量反映土壤潜在肥力的高低,即土壤供给作物氮、磷、钾养分的潜力。分析结果表明,种植芦笋以来,尽管笋农使用了大量的氮素肥料,但土壤中全氮含量仍很低,无论是0~20cm土壤,还是20~40cm土壤的含氮量都远远低于一级笋园的土壤质量标准(全氮>0.1%)[6],即0~20cm和20~40cm土壤的全氮均为极缺状态(100%样品<0.05%)[3],分析原因可能主要有3个方面:一是大量的采收芦笋及收获植株带走了土壤中大量的氮;二是氮肥的利用率较低,农民科学用肥水平不高,肥料结构也不尽合理,目前我国化肥利用率仅为30%~40%,而发达国家则为50%~60%,欧盟国家的氮肥利用率更是高达70%~80%[7];三是土壤质地砂性较大,氮流失严重。

土壤中全磷虽不能被作物完全吸收利用,但在酸性土壤条件下,可以逐步释放为有效磷,而山西省石灰性土壤中的矿质磷素则难以释放。因此,山西土壤的全磷含量,只能反映土壤磷素的储备量,即潜在养分[3]。分析结果表明,0~20cm和20~40cm土壤全磷含量均属于缺磷状态(分别有75%和100%土样<0.04%)。

土壤中全钾包括速效钾、缓效钾和难溶性钾,分别反映土壤钾素的储备量。分析结果表明,0~20cm土壤全钾属于高含量水平(75%土样>2%),20~40cm土壤全钾含量较低(75%土样<1%)[3](见表1)。

2.4速效氮、磷、钾处于缺乏状态

土壤全氮、全磷和全钾含量不能反映土壤供给当季芦笋养分的能力,因此通常用土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量作为土壤供给当季芦笋养分能力的指标[8]。氮、磷、钾是植物生长必需的大量元素,特别是氮素,其含量高低直接影响根系和枝叶生长,与作物的产量品质有密切的关系。分析结果表明,0~20cm土壤碱解氮为中等偏低水平(75%土样在50~100mg/kg),20~40cm为缺氮状态(土样75%在25~50mg/kg)。土壤0~20cm有效磷含量68.8%的土样在5~10mg/kg,其余均小于10mg/kg,20~40cm样品100%小于5mg/kg,均属于有效磷极缺状态。土壤0~20cm有效钾平均含量处于适中水平(样品43.8%>100mg/kg,其余均在50~100mg/kg),20~40cm有效钾含量为适中偏缺(87%样品在30~50mg/kg)(见表2)[10]。以上分析结果表明,养分分布不均匀。这可能与长期以来农民粗放的施肥方法和大水漫灌的灌溉方式等农业耕作措施有关。

2.5微量元素含量丰缺不等

目前山西省芦笋生产中基本不施用铜、锌、铁、锰、硼等微量元素,因此土壤中微量元素养分的丰缺状况对芦笋的持续优质高产就非常重要。分析结果表明,0~20cm土壤铜含量处于适中偏丰富状态(100%样品>0.2mg/kg,25%样品>1.0 mg/kg),20~40cm也是适中状态(81.25%的土样>0.2mg/kg);0~20cm有效锌含量为适中(75%样品>0.5mg/kg),20~40cm为缺锌(样品69%<0.5mg/kg);0~20cm和20~40cm土壤有效铁含量适中(分别有100%和81.25%样品在4.5~10.0mg/kg);0~20cm和20~40cm均为缺锰水平(分别有68.75%样品和93.75%<5.0mg/kg);0~20cm硼含量适中偏缺(56.25%样品<0.2mg/kg),20~40cm属于极缺硼(87.5%样品<0.2 mg/kg)[10](见表3)。结果表明,芦笋田土壤中微量元素含量丰缺不等,变异系数大,分布很不均匀。影响土壤中微量元素有效性的主要因素是土壤pH值,在中性以上的条件下,铜、锌、铁、锰、硼的有效性下降,有可能使作物缺乏这些微量元素,所以石灰性土容易出现硼、锌、铁缺素症;特别是砂性较大的土壤也会出现这些微量元素缺乏症[11]。其次是农民连年采收芦笋,带走了土壤中大量的微量元素,但从不给土壤补充这些元素。土壤缺少各种微量元素可能还与土壤富含碳酸钙、酸碱度偏高、有机质含量低、锌锰等元素的活化率较低等有关[3]。

芦笋田土壤0~20cm和20~40cm交换性钙镁非常丰富(100%样品Ca>90mg/kg,Mg>19.5mg/kg)[9]。钙和镁属于中量元素,目前在芦笋生产上一般也都不把钙和镁纳入施肥计划,但有些肥料含有较多的钙和镁,如钙镁磷肥含有钙和镁,过磷酸钙含有钙,土壤中的钙和镁在不经意中得到了不规则地补充。另外,黄河农场属于石灰性土壤,也是土壤中钙镁含量较高的原因之一。

2.6阳离子代换量低,保肥能力差

土壤阳离子代换量高低,说明土壤对养分的络合、吸附能力强弱,关系到土壤养分的供给和持续能力,同时影响土

壤其他的理化性状。芦笋田土壤0~20cm阳离子代换量5.53 cmoL/kg土,20~40cm为4.41cmoL/kg土,研究认为,土壤阳离子代换量<10cmoL/kg土的土壤就被认为是保肥性弱,缓冲能力小[6]。因此,永济黄河农场芦笋田土壤保肥供肥能力差,对肥料缓冲性能很小,肥效快而短。

3结论

黄河沿岸芦笋田土壤酸碱度偏高,对土壤中的各种营养元素的有效性发挥有抑制作用,普遍存在土壤有机质含量低、氮磷钾储备不足、土壤保肥性能差等问题;土壤速效氮、速效钾普遍偏低,速效磷严重缺乏,微量元素丰缺不等,与芦笋高产条件要求相比有很大差距。

4参考文献

[1] 中华商务网讯.山西芦笋产品出口占全国一半[EB/OL](2003-08-15).http://www.chinaccm. com.

[2] ZURERA-COSANO G,MORENO-ROJASR.Mineral Elements in Fresh and Canned Asparagus[J]. Food Chemistry,1990(38):113-118.

[3] 刘耀宗,张经元.山西土壤[M].北京:科学出版社,1992.

[4] 中国土壤肥料学会.土壤农业化学分析方法[M]. 北京:中国农业出版社,2002.

[5] 陈益忠.芦笋·芦荟高产栽培与加工[M].北京:中国农业出版社,2002.

[6] 丁文.东山县芦笋园土壤肥力特征和培肥改良的意见[J].福建热作科技,1994,19(4):39-50.

[7] 武元,庞亨辉.从改进施肥技术来提高肥料利用率研究[J].山西农业科学,2007,35(10):60-61.

[8] 谢如林,谭宏伟,周柳强,等.广西来宾市兴宾蔗区土壤养分丰缺状况分析[J].甘蔗糖业,2004(1):6-10.

[9] 全国土壤普查办公室.中国土壤[M].北京:中国农业出版社,1998.