不同基肥配比对南方枣园土壤理化性质的影响

冉 舵，何 潇，张伟健，谭晓风，张 琳

（中南林业科技大学a.经济林培育与保护教育部重点实验室；b.经济林培育与利用湖南省协同创新中心，湖南长沙 410004）

枣为鼠李科Rhamnaceae 枣属ZizyphusMill.植物，是我国特有的果树资源和独具特色的优势果树树种[1]。我国不仅是枣的原产地，也是全世界的枣的主要生产地。鲜枣有“百果之王”的美称，它不仅含有多种糖类、蛋白质、有机酸及矿质元素[2]，还富含人体所需的18 种氨基酸和多种维生素（尤其是维生素C 和维生素P），故又有“天然维生素丸”之称[3]。

南方鲜食枣在我国众多木本粮食树种中占有非常重要的地位。近些年来，鲜食枣产业发展迅速，尤其是南方江淮河流冲击地区、丘陵地区及云贵川地区，已经建立了较大规模的鲜食枣商品产区[4]。现代枣产业主要的增产模式仍是以高投入化肥为施肥方式的生产模式。一些长期轮作的生产经验与施肥试验结果均表明，在大部分温带和亚热带湿润地区，长期持续地施用化肥不仅可以保证作物的持续高产和高品质，而且不会引起土壤肥力的降低[5]。就作物品质而言，肥料运筹和地力条件等能显著地影响枣的果实品质[6-7]。但是，也有学者研究发现，在农田生态系统中，连年施用化肥会导致土壤肥力下降、土壤结构被破坏，进而导致土地生产力下降[8]。另外，果园管理粗放和盲目施肥也会导致土壤养分平衡失调及果实品质降低一系列问题的产生[9-10]。因此，如何改善和维持绿色枣果生产所需土壤环境，提高枣果营养品质，已成为南方鲜食枣生产所急需解决的问题。

湖南省衡阳盆地地处湖南省中部偏东南，其紫色土面积高达（1.625×107）hm2，是中国南方生态环境最为脆弱的地区之一[11]。该地区经长期风化与流水侵蚀，水土流失极其严重，基岩裸露，有的区域甚至没有土壤发育层，植被恢复十分困难，生态环境十分恶劣[12-13]。‘中秋酥脆枣’是从湖南省衡阳市祁东县当地栽培品种‘糖枣’芽变中选育出来的南方鲜食枣品种，该品种对南方紫色土、钙质土等贫瘠土壤具有较强的适应性，适宜于我国长江以南丘陵地区或山地栽培。但该品种在栽培时需要选择土层深厚的园地，而且对肥水的要求高，因此，为了达到丰产稳产高品质的鲜食枣果生产目标，提高土壤养分便成了目前迫切需要解决的问题之一。

在我国关于枣树施肥的研究报道中，以N、P、K 配施，以氨基酸和微量元素肥喷施的追肥研究报道居多，而有关枣树施用基肥的研究报道却较少，有关生物有机基肥对南方鲜食枣生长结实影响的研究鲜见报道。为给当地鲜食枣生产提供科学依据和技术支撑，针对衡阳盆地紫色土地区土壤土层薄、养分低的特点，避开化学肥料的使用，对盛果期‘中秋酥脆枣’枣树施用了不同配方的生物有机基肥，研究其对南方枣园土壤物理性质和养分的影响情况，以期通过施肥试验得到能够有效改良土壤理化性质，强健树势，平衡树体营养，增加果实产量，提高果实品质，增强果树抗逆性，减少病虫害、生理性落果和裂果的最佳施肥配方。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地为湖南省衡阳市雁峰区岳屏镇斯林村富强果业专业合作社的枣园（26°47′28.56″ N、112°34′6.32″ E）。该地区以丘陵山地为主，地势较为平缓，土壤为发育于紫色页岩母质的紫色土，pH 值为 6.32，有机质含量低（≤0.4%），碱解氮含量偏低（≤30 mg·kg-1），速效磷含量偏低（≤5 mg·kg-1），有效钾含量属于中等水平范围；雨量充足，年均降水量1 337 mm；阳光充足，年日照时数1 640 h，常年平均气温18 ℃，最冷月1月的平均气温5.8 ℃，极端最低气温-2.8 ℃，最热月7月的平均气温29.6 ℃，极端最高气温42.3 ℃，属于亚热带季风湿润性气候。

1.2 试验材料

供试苗木为衡阳富强果业‘中秋酥脆枣’6年生盛果期嫁接苗。供试肥料共有3 种，分别为海藻素有机肥、温氏润田农家绿生物有机肥和菜粕生物有机肥。海藻素有机肥来自于武汉日清生物科技有限公司，其主要成分及其含量分别为：（N ＋P2O5＋K2O）≥6%，有机质含量≥45%，氨基酸≥5%，腐殖酸≥15%。温氏润田农家绿生物有机肥自于新兴县润田肥业有限公司，其主要成分及其含量分别为：有机质含量≥25%，有效活菌数≥0.2 亿个·g-1。菜粕生物有机肥来自于浏阳市长青果园，为自制有机堆肥，其有机质含量≥55%。

1.3 试验设计

于2015年挑选长势一致、产量相当的6年生健康枣树共60 株进行施肥试验。试验共设9 个处理（A～I）及对照组（CK），3 次重复，随机区组排列。根据山地中不同区域的土壤物理化学性质的差异设置3 个区组（Ⅰ～Ⅲ），区组间设5 行保护树，每个区组又各设10 个小区，每个小区2 株。根据测得的试验地土壤养分含量设置3 种生物有机肥，每种有机肥设置4 个施肥水平，试验方案如表1所示。

表1 L9（34）正交施肥试验方案Table 1 L9(34) orthogonal design scheme for fertilization tests

于2015年冬季（11月下旬）清园后施基肥。按照预定方案分别施入海藻素有机肥、农家绿有机肥和菜粕有机肥，施入方法均为穴施法，穴的规格为：40 cm×40 cm×30 cm。于2016年4月中上旬萌芽前1 周施催芽肥，即分别喷施氨基酸叶面肥和微量元素肥；分别于5月上旬的初花期、5月中下旬的盛花期施追肥，即每株施入50%的澄清沼液2 kg，叶面分别喷施0.1%～0.2%的硼砂、0.3%的尿素和0.2 %的磷酸二氢钾；分别于6月初的开甲时、6月中下旬的稳果壮果期施入过磷酸钙0.5 kg·株-1，并喷施氨基酸叶面肥和微量元素肥；7月到8月果实膨大期，施入过磷酸钙1 kg·株-1和锰等微量元素肥。重复试验时间为2 a，两年内的施肥量和施肥时间一致，灌溉、修剪、病虫害防治等其他管理措施与常规管理措施均相同。

1.4 试验方法

1.4.1 土壤样品的采集

针对南方枣园丘陵山地的地势特征，采用蛇形线取样法，布点10 个，取其混合样品。施肥处理后，选择2017年3、5、7、9 和11月的中旬土壤含水量适宜时，在试验枣树茎基部四周10～50 cm 处，先用取土铲铲出深50 cm 的剖面，然后用内壁涂有薄层凡士林的容积为100 cm3的环刀分别取出10～20 和20～40 cm 土层的自然状态土壤，用于容重和孔隙度的测定；再于平行断面下铲取土样，剔除石砾和植物残根等杂物，混合制样，过 2 mm的尼龙孔径筛后，捡去可见有机物，将相同深度土层的土壤样品混合后放入样品袋中，贴上取样标签。每个混合土样取1 kg 左右，同时，取部分土壤风干，过筛（100 目和10 目），用于土壤养分含量的测定。

1.4.2 土壤pH 值的测定

称取风干土壤样品5.0 g（过2 mm 的孔径筛）置于50 mL 的离心管中，加入去除CO2的水25 mL，充分搅拌1 min，放置30 min。校准pH计后，将pH 计电极插入待测液中，重复测定3 次。

1.4.3 土壤容重的测定

用环刀法测定土壤容重，将装满土壤样品的环刀直接置于105 ℃的恒温干燥箱中烘干至恒重，在天平上称量，重复测定3 次。

1.4.4 土壤总孔隙度的测定

用比重瓶法测定土壤总孔隙度。由于各类土壤的比重值常处在2.50～2.80 的范围内，故取土壤比重值的平均值2.65 来计算土壤总空隙度（%）。

1.4.5 土壤有机质含量的测定

用重珞酸钾容量法测定土壤有机质含量。选取石蜡和甘油作为加热介质，用标准重铬酸钾-硫酸（K2Cr2O7-H2SO4）溶液来氧化土壤有机质（碳）。

1.4.6 土壤碱解氮含量的测定

用碱解扩散法测定土壤碱解氮的含量。

1.4.7 土壤速效磷含量的测定

用盐酸-氟化铵提取-钼锑抗比色法测定土壤速效磷的含量，速效磷含量测定的标准曲线如图1所示。

图1 速效磷含量测定的标准曲线Fig.1 Standard curve of measured result of rapidly available P content

1.4.8 土壤有效钾含量的测定

用乙酸铵浸提-火焰光度法测定土壤有效钾的含量。

1.5 数据处理与分析

使用IBM SPSS Statistics 22.0 对数据进行统计分析和作图，采用单因素方差分析法（one-way ANOVA）进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同基肥配比对南方枣园土壤容重和总孔隙度的影响

有机肥的施用对南方枣园土壤容重的影响情况如图2所示。由图2可知，各施肥处理均显著降低了0～20 cm 土层的土壤容重（P＜0.05），其中，D 处理和F 处理的土壤容重分别为1.16和1.13 g·cm-3，比空白对照组分别低14.07%和16.3%。枣园20～40 cm 土层的土壤容重整体水平上略高于0～20 cm 土层的土壤容重。不同施肥处理的20～40 cm 土层的土壤容重与对照组的差异在0.05 水平上均达到显著，其中F 处理的土壤容重较对照组降低了0.06 %，但各施肥处理之间土壤容重的差异不显著（P＜0.05）。

图2 不同施肥处理对土壤容重的影响Fig.2 Effects of different fertilization treatments on soil bulk density

不同施肥处理对南方枣园各土层土壤总孔隙度的影响情况如图3所示。由图3可知，各施肥处理均可显著提高南方枣园各土层土壤总孔隙度。0～20 cm 土层土壤的总孔隙度由49.06%（CK）最高可提高至57.45%（F 处理）；D 处理的0～20 cm 土层土壤总孔隙度的增加幅度仅次于F 处理的，相比于空白对照组提高了14.8%。20～40 cm土层土壤总孔隙度的平均水平比0～20 cm 土层土壤总孔隙度的平均水平约低10%；空白对照组的20～40 cm 土层土壤总孔隙度为43.77%，各施肥处理的较之提高了4.32%～7.77%。

图3 不同施肥处理对土壤总孔隙度的影响Fig.3 Effects of different fertilization treatments on soil porosity

2.2 不同基肥配比对南方枣园土壤有机质含量的影响

不同基肥配比对南方枣园0～20 cm 土层土壤有机质含量的影响情况如图4所示。由图4可知，从整体来看，0～20 cm 土层土壤有机质的含量从3月到11月的变化趋势为先上升后下降，在5月或7月达到最大值，随后缓慢降低，变化幅度较小。各施肥处理的土壤有机质含量比空白对照组高33.33%～119.44%，其中E、G 和I 处理的0～20 cm 土层土壤有机质的含量均显著高于其他施肥处理的（P＜0.05），其最高值分别达到了8.54、8.66 和9.57 g·kg-1。

不同施肥处理对南方枣园20～40 cm 土层土壤有机质含量的影响情况如图5所示。由图5可知，各施肥处理的20～40 cm 土层土壤有机质的含量在不同月份均趋于稳定，相比于空白对照组在0.05 水平上差异显著。20～40 cm 土层土壤有机质含量的整体水平低于0～20 cm 土层土壤有机质含量的整体水平，且数据的波动性比浅层土壤的也要小些。

2.3 不同基肥配比对南方枣园土壤碱解氮含量的影响

不同施肥处理对南方枣园0～20 cm 土层土壤碱解氮含量的影响情况如图6所示。由图6可知，该枣园0～20 cm 土层土壤碱解氮的含量在3—11月的变化较有规律性。从整体上看，各施肥处理的0～20 cm 土层土壤碱解氮含量的差异显著（P＜0.05），且土壤碱解氮的含量基本上随着施肥量的增加而增加。3—5月土壤碱解氮的含量变化不大，但各施肥处理在0.05 水平上均显著高于空白对照组；而在5—11月各施肥处理的碱解氮含量均呈现出明显的缓慢下降趋势。I 处理的土壤碱解氮含量在5月份达到最大值，为119.74 mg·kg-1，比对照组同期的碱解氮含量高约4 倍。

图4 不同施肥处理对0～20 cm 土层土壤有机质含量的影响Fig.4 Effects of different fertilization treatments on organic matter content in 0-20 cm soil layer

图5 不同施肥处理对20～40 cm 土层土壤有机质含量的影响Fig.5 Effects of different fertilization treatments on organic matter content in 20-40 cm soil layer

不同施肥处理对该枣园20～40 cm 土层土壤碱解氮含量的影响情况如图7所示。由图7可知，各施肥处理的20～40 cm 土层土壤碱解氮含量在3—11月波动不大，均趋于稳定，但相比于空白对照组均有显著的差异（P＜0.05）。D、E、F、G、H 和I 处理的20～40 cm 土层土壤碱解氮的含量水平相比于其他处理均有较明显的优势；其中，G 处理的碱解氮含量在3、5、7、9 与11月的测定值都达到了最大值，分别为48.73、47.69、53.11、50.04 和48.42 mg·kg-1，比对照组分别高168.93%、132.52%、118.29%、179.24%和284.59%。

2.4 不同基肥配比对南方枣园土壤速效磷含量的影响

不同施肥处理对南方枣园0～20 cm 土层土壤速效磷含量的影响情况如图8所示。由图8可知，各施肥处理的0～20 cm 土层土壤速效磷的含量变化均较大。从整体来看，从3月开始，各施肥处理的0～20 cm 土层土壤速效磷含量均保持上升趋势，并在7月份均达到最大值，随后持续下降，其在9—11月的下降幅度高于其在7—9月的下降幅度。11月各施肥处理的0～20 cm 土层土壤速效磷含量均值低于其3月的速效磷含量均值。E 和H 处理的土壤速效磷含量，各个月份的测定值均显著高于其他处理同期的测定值，H 处理的土壤速效磷含量，各个月份的测定值相比于对照组的同期测定值平均高1 倍以上。

图6 不同施肥处理对0～20 cm 土层土壤碱解氮含量的影响Fig.6 Effects of different fertilization treatments on alkali-hydrolyzable N content in 0-20 cm soil layer

图7 不同施肥处理对20～40 cm 土层土壤碱解氮含量的影响Fig.7 Effects of different fertilization treatments on alkali-hydrolyzable N content in 20-40 cm soil layer

20～40 cm 土层土壤速效磷含量的变化规律与0～20 cm 土层的相似，但各施肥处理的20～40 cm 土层土壤速效磷含量在不同月份的变化幅度（如图9所示）均较小。由图9可知，各施肥处理的20～40 cm 土层土壤速效磷含量在5～35 mg·kg-1的范围内波动，且在7—9月均达到最大值。

2.5 不同基肥配比对南方枣园土壤有效钾含量的影响

不同施肥处理对南方枣园0～20 cm 土层土壤有效钾含量的影响情况如图10所示。由图10可知，该枣园各施肥处理0～20 cm 土层土壤有效钾在7—9月的含量明显高于其在他月份的含量，其在3—5月的增幅不明显，而其在5—7月的增幅则高达55.92%。其中，B、D 和F 处理的有效钾含量与空白对照组的相比差异不显著（P＞0.05），其他施肥处理的有效钾含量比空白对照组的高50%～80%。I 处理的土壤有效钾含量在7月份达到了最大值（163.2 mg·kg-1），比对照组的高77.24%。

图8 不同施肥处理对0～20 cm 土层土壤速效磷含量的影响Fig.8 Effects of different fertilization treatments on rapidly available P content in 0-20 cm soil layer

图9 不同施肥处理对20～40 cm 土层土壤速效磷含量的影响Fig.9 Effects of different fertilization treatments on rapidly available P content in 20-40 cm soil layer

不同施肥处理对南方枣园20～40 cm 土层土壤有效钾含量的影响情况如图11所示。由图11可知，各施肥处理的20～40 cm 土层土壤有效钾含量在不同月份的波动范围为0～20 mg·kg-1，其变化比较缓慢，但是，相比于空白对照组，各施肥处理的土壤有效钾含量均有显著的提高，其中，G、H 和I 处理的土壤有效钾含量均达到80 mg·kg-1以上，均显著高于其他处理的（P＜0.05）。

3 结论与讨论

3.1 不同基肥配比与南方枣园土壤物理性质的关系

土壤容重和孔隙度直接体现了土壤的密实程度，也能间接反映出土壤的水分、空气、热量状况。由于土壤比重的变化幅度一般较小，土壤容重值往往随着土壤孔隙度值的增加而降低。本研究结果表明，施肥处理能够显著降低南方枣园土壤的容重（P＜0.05），提高土壤的孔隙度，施肥处理对0～20 cm 土层土壤的影响程度要大于其对20～40 cm 土层土壤的影响程度，这与谢巧娟[14]、张丽娜等[15]、李志友[16]和陈长坤[17]的研究结果一致。南方枣园土壤容重和孔隙度的变化，主要受人为翻耕、土壤小动物活动和植物根系生长的影响。生物有机肥的施用为枣园土壤带来了具有固氮、硝化等作用的大量微生物（包括细菌和真菌在内），其与土壤中的氧化还原酶、水解酶等种土壤酶一起作用，能推动土壤物质的转化，这对植物根系的生长极其有利。枣园中枣树的根系尤其是水平根与白三叶等绿肥植物根系的生长及其根系分泌物的分泌，以及蚯蚓、蚂蚁和青蛙等土壤小动物的活动，对土壤团粒结构的形成、土壤容重的降低及土壤孔隙度的增加均能起到非常重要的促进作用。施肥对0～20 cm 土层土壤的影响程度要大于其对20～40 cm土层土壤的影响程度，这可能是深层土壤所受荷载更大以及下雨或灌溉造成土壤沉降的共同影响的结果。施肥处理后该枣园0～20 cm 土层土壤容重降低了2.22%～16.48%，总孔隙度提高了1.53%～9.99%。有机肥的不同配比造成了土壤物理性质改善程度的差异。

图10 不同施肥处理对0～20 cm 土层土壤有效钾含量的影响Fig.10 Effects of different fertilization treatment on available K content in 0-20 cm soil layer

图11 不同施肥处理对20～40 cm 土层土壤有效钾含量的影响Fig.11 Effects of different fertilization treatments on available K content in 20-40 cm soil layer

3.2 不同基肥配比与南方枣园土壤养分的关系

施用有机肥能够有效提高南方枣园不同深度土层土壤中有机质、碱解氮、速效磷和有效钾等养分的含量。试验结果表明，E、G 和I 处理的0～20与20～40 cm 土层土壤有机质含量的增幅分别为95.94%、98.72%、119.57%和90.86%、113.58%、112.06%；土壤碱解氮、速效磷和有效钾含量的增加幅度最大的处理分别为I、H 和I 处理；I 处理的基肥配方（海藻素有机肥7.5 kg·株-1，农家绿有机肥7.5 kg·株-1，菜粕有机肥5.0 kg·株-1）为最适宜的基肥配方。土壤中有机质、氮素、磷素和钾素等养分的含量是评价土壤肥力的重要指标[18-19]。土壤有机质具有矿化作用和腐殖化作用，是土壤中微生物、动植物分泌物及其残体的集合。碱解氮含量占全氮含量的1%，是氨基酸、硝态氮、铵态氮、酰胺和容易水解的蛋白质的总和。碱解氮是近期可被植物直接利用的有效性氮，故常被用来反映土壤近期氮素的供应情况。土壤速效磷是土壤有效磷储库对作物最为有效的部分，其含量是衡量土壤磷素供应状况的重要指标。土壤速效钾占全钾量的1%～2%，它包括土壤溶液中的钾和吸附在土壤胶体表面的代换性钾，两者都易被植物吸收与利用。一般情况下，农业生产中常常采用单施或配施化肥的追肥方式来提高土壤中上述各养分的含量。研究中发现，施用不同配比的生物有机肥均能有效提高南方枣园不同深度土层土壤有机质、碱解氮、速效磷和有效钾等养分的含量。有机肥的制作原料就是有机质，因此，两年的施肥处理能促使土壤有机质含量水平得以大幅度的提高，从原来的0.42%最高提高至0.96%。E、G和I 处理的施肥总量均为17.5 kg·株-1，其土壤有机质含量也均显著高于其他处理的，说明土壤有机质的含量随着施用的有机肥总量的增加而增加。假如继续施用生物有机肥作基肥，那么该枣园土壤有机质含量水平极有可能会再次提升。跟踪土壤中碱解氮含量的动态变化后发现，碱解氮在3—5月的含量水平相当，这是由于有机肥本身富含氮素，肥料的施用直接促进了土壤含氮量的提高；枣树的萌芽展叶期是其对氮元素的需求高峰期，由于新梢和新叶的快速生长，枣树会消耗土壤中大量的氮素，但土壤碱解氮含量在5—11月却呈缓慢下降而不是骤降的变化趋势，这是有机肥中接种的固氮菌迅速繁殖、绿肥的刈割翻压及其根瘤菌固氮共同作用的结果。另外，4—5月的气温回升、降雨增多，为土壤微生物活动创造了很适宜的条件。有机肥中接种的解磷菌和解钾菌的数量急剧增加，其活性也迅速增强，将紫色土壤中难以被植物利用的磷和钾转化为可被植物直接吸收和利用的水溶性无机形态，为土壤补充了磷钾肥。而7月份为枣果实膨大期，树体需要消耗大量的磷素和钾素，故土壤中的速效磷和有效钾含量在7月或9月之前会有所增加，之后则会减少。秋末冬初是枣树生长周期内根系生长的最后一个高峰期，此时土壤中的养分已经不够充足，但土壤温度仍然能满足枣树根系生长的需求。有机肥作为基肥的施入，为生长周期末的枣树提供了充足的有机质和有效氮磷钾等养分，诱导其水平根的生长，以带动次年树冠的生长，增加树体内营养物质的积累，这是来年枣树花芽质量与数量的保障，也将直接影响到枣果的产量。