种植年限对新疆盐碱土苹果园土壤质量及果实品质的影响

梅 闯，闫 鹏，冯贝贝，马 凯，韩立群，张振军，王继勋，艾沙江·买买提

(1.新疆农业科学院园艺作物研究所 农业部新疆地区果树科学观测试验站，新疆 乌鲁木齐 830091；2.阿克苏地区林科所，新疆 阿克苏843000)

土壤中的微量元素作为生物体内生物大分子物质的组成成分或活化剂，广泛参与植物叶绿体及蛋白质的合成，对植物氮(N)、磷(P)、钾(K)的吸收利用具有重要的调节及促进作用[9]。同时，微量元素在植物生长发育和果实品质形成中起着重要作用，土壤中所含有效态微量元素又是植物体内微量元素的重要来源，因此，植物体内营养状况和土壤所含有效元素的含量密切相关。如，随着葡萄种植年限的增加，土壤中的Cu、Zn、Fe显著上升[3]。种稻1 a可以明显促进盐碱地土壤Zn由非生物有效态向生物有效态转化，连续种植5 a 后进入平缓上升阶段[10]，同时Zn可以促进叶绿素的合成，提高果实品质[11]。但是在新疆苹果产区的盐碱地苹果园，连续种植会对土壤中微量元素造成怎样的影响，同时和果实品质有怎样的关系，这方面均未见报道。因此，本研究的目的是检测不同种植年限盐碱地苹果园内土壤的理化性质。具体分析了3个问题：(1)苹果连续种植对土壤理化性质影响如何？(2)土壤可溶性盐离子如何变化？(3)对苹果品质有哪些影响？

1 材料和方法

1.1 试验材料

试验区位于新疆阿克苏地区五团示范园，以种植1 a的苹果园土壤为对照，选择相邻的连续种植4、9、12 a盐碱地苹果园土壤作为研究对象，供试果园统一秋季施农家肥27 ～40 t·hm-2，夏季分6次滴施黄腐酸复合肥1.2 ～2.0 t·hm-2。每个果园随机选择30个点进行取样，避开施肥沟，采集0～30 cm 厚土层样品，每10个点土样进行混合，为一个重复。所采集土壤样品进行风干过筛保存留用。果树品种为‘烟富6号’(MalusdomesticaBorkh cv. Red Fuji)，砧木为‘八楞海棠’(MalusmicromalusMakino)，株行距为2 m×4 m，密植管理模式。每个果园选取6棵树，于10月25日采集30个果实，带回实验室进行品质指标测定。所有试验均设3个生物学重复。

1.2 试验果园土壤的盐分组成

图1 苹果种植园土壤可溶性盐离子含量

1.3 测定方法

果实测定：随机取果实20个，测定单果质量；果形指数用游标卡尺测量果实纵径、横径，求纵径/横径；果肉硬度用GY-4数显式水果硬度计测定；果实的可溶性固形物采用手持式糖度计测定；维生素C采用2.6—二氯靛酚滴定法。

1.4 数据分析

所有数据采用Excel 2010和 SPSS 17.0软件进行处理，统计分析采用LSD进行多重比较，显著水平p<0.05。采用GraphPad Prism 7.0进行作图。

2 结果与分析

2.1 苹果种植年限对盐碱土肥力状况的影响

随着苹果种植年限的增加，0～30 cm土壤层有机质含量明显升高，达到显著水平(p<0.05)，特别是在连续种植9 a后，有机质含量在10.0 g·kg-1以上。土壤pH值在所有年限样地内，基本稳定在8.29～8.54，说明苹果园土壤pH值并没有因为种植年限增加而显著变化。全氮含量随着种植年限的增加不断提高，在0.6～1.1 g·kg-1之间，波动变化达到显著增加水平。碱解氮含量呈现逐年增高趋势，含量在31.1～74.2 mg·kg-1之间。随着苹果种植年限的增加有效钾和有效磷变化趋势一致，表现为波动十分明显，特别是在种植第9年，其含量迅速增加，相对于第1年种植，含量分别增加了2.9倍和2.3倍。在种植12 a后，含量有所下降(表1)。

表1 不同苹果种植年限下盐碱土壤的基本性质

2.2 苹果种植年限对盐碱土壤中Ca、Fe、B、Zn元素含量的影响

由图2可知，不同苹果种植年限对土壤中4种元素含量的影响程度不同。土壤中Ca、Fe含量总体呈降低趋势，种植1 a条件下土壤Ca、Fe含量较种植9 a条件下分别降低了8%、45.6%，至连续种植12 a后分别降低了10.3%、16.6%，种植12 a后Fe含量有所上升，Ca含量在1.57～1.78 g·kg-1，Fe含量在8.47～15.56 mg·kg-1。随着苹果种植年限的增加，Zn含量呈现先增加后降低趋势，在种植9 a后土壤Zn含量较种植1 a条件下增幅为166.7%，含量达到4.0 mg·kg-1。土壤B元素基本稳定在0.33～0.57 mg·kg-1，说明苹果园土壤B元素含量并没有因为种植年限增加而显著变化。

图2 不同苹果种植年限下土壤中矿质元素含量的变化

2.3 苹果种植年限对盐碱土壤可溶性盐离子含量的影响

盐分离子的分化通常成为盐渍化危害的主要原因之一。为了便于比较各种盐分离子随着苹果种植年限增加的相对变化关系，用各种盐分离子的含量值分析其在总盐中的地位及变化趋势。可以看出可溶性盐离子含量变化趋势有所差异，其中Ca2+、Na+、Mg2+均呈现下降趋势，种植12 a条件下土壤Ca2+含量较种植1 a条件下降低了165%，含量在51.7～172.6 mg·kg-1之间，种植12 a条件下土壤Na+含量较种植1 a条件下降低幅度为352%。在种植1 a条件下土壤中Mg2+含量相较于种植4 a后迅速下降，随后下降幅度减小(图3a)。

图3 不同苹果种植年限土壤可溶性盐离子含量变化

2.4 苹果种植年限对果实品质的影响

由图4可知，不同苹果种植年限对维生素C和果形指数影响不明显，未达到显著水平，但对可溶性固形物、单果重、果实硬度的影响较显著。种植12 a的苹果较其他种植年限果实的单果重和可溶性固形物明显增加(p<0.05)，种植12 a的苹果可溶性固形物和单果重较种植4 a 分别增加了10.0%、28.8%。果实硬度随着种植年限的增加呈现降低趋势，种植12 a的果实硬度较种植4 a降低了15.8%，硬度在5.3～6.3 kg·cm-1之间。果实中维生素C含量稳定在233.3～360.7 μg·g-1之间，说明维生素C含量并没有因为种植年限的增加而显著变化。

注：不同字母表示处理间差异显著(p<0.05)。

3 讨 论

植物种植年限对土壤理化性质的影响通常有所差异，有研究表明，不同种植年限的葡萄对土壤pH值和有机质含量影响较弱[12]。土壤有机质是反映土壤肥力状况的一个综合评判指标，是土壤中微生物和营养元素的主要来源，特别是N、P元素[13-15]，但容易受到气候条件、水分含量及植被生长的影响[16-17]。本研究显示，苹果种植园中土壤的pH值没有随着种植年限的增加而显著改变，随着果园施用农家肥的增多，有机质含量显著提升，特别是在连续种植9 a后，有机质含量普遍在10.0 g·kg-1以上，这与在黄瓜中研究结果相似[18]。碱解氮和全氮含量随着施肥管理也呈现逐年增加的趋势。这和在水稻中研究结果基本一致[19]。土壤中有效钾和有效磷含量随着种植年限的增加提升显著，但是在连续种植9 a后有所下降，这可能是由于果园进入盛果期P、K元素消耗增加所致。土壤中的微量元素含量可以反映出土壤营养状况，不同植物种植年限不同，往往造成土壤中微量元素的变化特征差异[20]。随着苹果种植年限的增加，土壤中Ca、Fe含量总体呈降低趋势，Zn含量呈现先增加后降低的趋势，其原因可能是苹果植株逐年生长，根际吸收能力增强或吸收区域改变，使得土壤中的微量元素逐渐被植物吸收，转化成了植株有机体的组成部分。土壤缺乏铁元素往往导致植物黄化及发育不良[21- 22]，因此随着苹果树龄的增加，需要适当补充微量元素以维持树体的健康生长。

果实通常是整个树体养分最终流向的库，随着种植年限的增加，植株从土壤中吸收矿物质及营养元素的能力不断增强，因此树龄和果实品质具有一定的关联度。本研究中可溶性固形物和单果重随着种植年限的增加，含量显著提升，但在种植9 a后其含量趋于平稳。果实硬度在种植12 a后达到最低，总体稳定在5.3～6.3 kg·cm-1之间。果实中维生素C和果形指数并没有随着种植年限的增加而显著改变，由此可以看出在一定种植年限内，随着树龄的增加，明显提升了苹果果实总糖含量及口感[28]。本研究根据栽培地实际情况基于3个种植年限处理的果实进行取样，种植年限范围比较集中，还需要进一步研究和验证。

4 结 论

在一定苹果种植年限范围内，盐碱地土壤理化性质特征变化明显，土壤有机质、碱解氮显著增加，Ca、Fe含量呈下降趋势，土壤盐离子含量降低，果实可溶性固形物、单果重有所提高，品质有所改善。研究结果可以为新疆苹果种植区盐碱土改良和合理配施微肥提供参考。