酸化土壤改良对‘烟富3’苹果产量和品质的影响

侯广军，陈海宁,3，张金涛，王玉霞

（1.金正大生态工程集团股份有限公司，山东临沭276700；2.养分资源高效开发与综合利用国家重点实验室，山东临沭276700；3.农业部植物营养与新型肥料创制重点实验室，山东临沂276000；4.山东省烟台市农业科学研究院，山东烟台265500）

山东是我国苹果主产区之一，栽培面积约3 万hm2[1]，主要集中在烟台和威海等地区。由于长期忽视土壤管理，有机肥施用量少，化肥施用量偏大且肥料种类单一，农药使用不合理等因素，导致了果园土壤环境持续恶化，土壤结构遭到破坏，养分比例失调，部分果园土壤重金属和农药残留量超标，土壤肥力逐渐退化，果园生产能力降低；果园内种植的苹果树树势衰弱，腐烂病、轮纹病与锰中毒病害的频发，产量与优果率逐年下降，严重影响了苹果产业的可持续发展。据统计，山东省苹果园土壤有机质含量应该在1.5%以上，而实际测得山东省苹果园有机质平均含量仅为0.6%，多数果园处于有机质含量不足或缺乏状态。

有学者提出，果园土壤环境恶化主要表现在3 个方面，首先是土壤酸化日益严重[2]，主要原因是过量施用化肥，土壤中的酸根积累严重，土壤胶粒中的钙、镁离子被氢离子置换，造成土壤酸化逐年加重[3]；其次是土壤中细菌和真菌数量增加而放线菌等有益菌数量降低[4]，造成土传病害频发[5]；三是有机肥投入严重不足，有机与无机肥料比例失调[6]，大量元素氮、磷、钾与中微量元素之间的比例失调，造成土壤盐渍化，板结，透气性差，导致果树根系弱，吸收能力差[7,8]。针对果园土壤的改良，有学者提出，必须同时进行三个方面的工作：一是改良土壤pH 值；二是激活土壤活性，添加大量的有益菌；三是增加土壤有机质含量，调节大量元素氮、磷、钾与中微量元素之间的比例，疏松土壤，刺激生根[7]。鉴于此，本项目针对果园土壤现状研发了一套适合环渤海湾酸化果园的土壤改良方案，并在烟台栖霞臧家庄镇丰粟村进行了连续3 年的土壤改良定位试验，以期为果园土壤环境的改善、苹果品质的提高提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验于2015～2018 年在烟台栖霞臧家庄镇丰粟村红富士果园中进行。试验苹果园土壤理化性质如表1 所示。

表1 试验园土壤理化性质Table 1 Soil physical and chemical properties of the test orchard

供试苹果品种为‘烟富3’，16 年生，株行距为4 m×4 m。选择长势一致、无病虫害的植株进行试验，以10 株为小区，每个小区之间设置保护行。

1.2 试验设计

试验设土壤改良方案（解决方案）与对照（习惯施肥）两个处理（表2），各处理间设隔离行，每个小区160 m2（试验用树10 株），每个处理3 次重复。根据果农的习惯全年分为4 次施肥，均在每次生根高峰时期。习惯施肥与土壤解决方案在采果后处理不同，其它时期完全一样，土壤解决方案比习惯施肥减肥33%。采果后施肥情况见表2。

表2 习惯施肥与解决方案施肥处理明细Table 2 Custom fertilization and solution fertilization treatment details

1.3 测定方法

采用手持糖度计（ATAGOPAL-1）测定果实可溶性固形物的含量。

表3 不同土壤改良年限下果园土壤的理化性质Table 3 Physicochemical properties of orchard soil under different soil improvement years

碘量法测定VC 含量。

GY-3 果实硬度仪测定果实硬度。

2 结果与分析

2.1 不同土壤改良年限下的果园土壤理化性质

表3 显示了3 年土壤改良之后果园土壤的理化性质。由表可知，3 年土壤改良之后果园土壤发生了很大变化，果园树冠垂影下方土壤（施肥沟）的pH 变化最大，经过3 年的改良，已经恢复到6.5 左右，而习惯施肥酸化更加严重。分析原因可能是硅钙钾镁肥本身呈现碱性，pH为9～11，粉末状，可以均匀地土壤混合，持续的调节根系周围的pH 环境，使得根系周围的pH 更加适合吸收根的萌发，显著增加了吸收根的密度，吸收能力增强，同时在pH 为6.5 时，各种元素的有效性最好，吸收阈值最宽，肥料的吸收利用率显著上升，这也是可以减少用肥量33%的重要原因。

由表3 可知，在根系的密集分布区的局部改良效果最佳，有机质3 年来增加的有限，仅为1.64 g/kg，但是被改良区域内吸收根的密度增加50%以上，碱解氮与速效钾的含量显现下降的趋势，交换钙与有效硼呈现上升趋势，大量元素氮、磷、钾与中微量元素比例更加合理。习惯施肥区域碱解氮与速效钾呈现上升的趋势，有机质与中微量元素变化不显著，表明大量元素氮、磷、钾与中微量元素的比例更加不协调。

2.2 土壤改良对产量与优果率的影响

由表4 可知，土壤改良解决方案定位改良3 年后，苦痘病发生率降低到了1.3%，比习惯施肥降低了81.7%，这与果园土壤酸化改良过程中补充了大量交换性钙有直接关系。随着果园土壤理化性质的改变，根系密度增加，树势逐年增强，产量逐年增加，连续改良3 年后，产量较习惯施肥增加15.9%，优果率提升6%，经济效益显著提升。有学者提出，目前苦痘病是影响优果率的主要因素[9]，可见优果率的提升，主要是因为降低了苹果苦痘病的发病率。

表4 不同土壤改良年限苹果的产量与优果率Table 4 Yield and high fruit rate of apples with different soil improvement years

2.3 土壤改良对果实内在品质的影响

表5 显示了不同土壤改良年限下果实的内在品质。由表知连续改良土壤3 年后可溶性固形物含量增加0.8%，硬度增加1 kg/cm2，极大地提升了苹果的储藏期，减少了挤压损伤。产量增加的同时，内在品质得到了不同程度的提升，这与土壤改良有密切的关系，土壤改良后，吸收根的密度才会大幅度增加，研究表明土壤酸化会严重影响根系活力与根系密度的增加[10]，根系环境最佳的pH 为6.5 左右，此时各种元素的吸收阈值最宽，有效性最高，这也是减肥33%的情况下，果园的各项指标提升的主要原因。

表5 不同土壤改良年限下果实的内在品质Table 5 Intrinsic quality of fruit under different soil improvement years

3 小结

果农最关心的是苹果的产量和品质，这是决定果园效益的关键。有些果农重视果园地上部的管理，但却忽略了地下部的管理，尤其是果园土壤健康，普遍存在果园连年加大施肥量、生产的成本越来越高、产量与优果率反而连年下降的现象。不重视土壤改良，施肥越多，土壤环境越差，陷入恶性循环中，各种病害频发。生产优质苹果，必须从土壤改良做起，首要做好土壤pH 的改良，重点改良根系的集中分布区，其次是局部显著增加有机质的含量，改善板结，增加透气性，增加吸收根的密度，养根壮树，最后是降低大量元素氮、磷、钾的投入量，增加中量元素钙、镁，微量元素硼、锌等的投入量，调整大中微量元素的比例，减轻木桶原理的短板效应，提升优果率，才能从根本上提升果园的效益。

全园进行土壤改良需要成本大，周期长，效果慢，而在根系的集中分布区进行局部改良，见效快，效果好，投入的成本果农完全可以接受，为化肥减施增效打下了坚实的基础。本研究得出，局部土壤连续改良3 年后，‘烟富3’吸收根密度显著增加，吸收能力显著增强，减肥33%的基础上，还能增产15.9%，优果率提升6%，硬度增加1 kg/cm2，苦痘病发生率降低81.7%，为化肥的减施增效提供了研究基础。