盐边县果桑园营养失调型黄化原因解析

王 谢 唐 甜 张建华 钱向阳 黄朝举 胡启华 许文志(四川省农业科学院农业资源与环境研究所，四川成都 60066； 农业农村部西南山地环境重点实验室，四川成都 60066；中丝天成丝绸有限公司，四川攀枝花 6700； 攀西无公害农产品监测中心，四川攀枝花 67000)

四川省攀西地区是我国重要的果桑生产基地，目前我国仅有的2个“果桑之乡”[1-2]也均在该地区。其中，攀枝花市盐边县全县的桑树种植面积在8 000 hm2以上，2019年全县桑果产量4.5万t、产值达2.66亿元[3]。2019年7月，四川省农业科学院农业资源与环境研究所蚕桑体系土肥水管理团队在调研盐边县果桑园夏季水肥管理状况时，在渔门镇荒田村发现有大面积的果桑树发生了黄化现象。为揭示此次果桑园黄化事件发生的根本原因，保障该地区果桑产业的可持续发展，我们在实地调查的基础上，对土壤养分和叶片组织养分进行了检测，现将调查检测结果介绍如下，以供同行参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

试验地位于四川省攀枝花市盐边县渔门镇荒田村，空间位置为北纬26°52′4.18″，东经101°30′59.43″，海拔1 500 m～1 800 m。区域位于南亚热带干热河谷气候区，属典型的南亚热带半干旱季风气候。试验地地势崎岖，山高坡陡，山地坡度多在26～40度之间，土壤类型为红壤，种植果桑品种为云桑2号。

1.2 果桑黄化原因解析方法

首先，通过实地探查，确定果桑黄化发生区域的景观特征和局部特征(图1)，调查并记录周边无黄化发生区域的环境与有黄化发生区域环境的差异，确定是否存在环境污染、盐害等情况。然后，在黄化发生区域内挖掘根系和观察叶片的正反面情况，确定是否有因积水、桑根线虫、真菌、细菌和病毒侵染而发生黄化的可能。接着，走访周边农户调查当年的农事操作情况，如施肥时间、采摘时间、所用肥料、近期天气等情况，确定是否存在营养失调的情况。经过上述一系列的调查，在野外初步判定此次果桑园黄化为营养失调症。紧接着，对照四川省农业科学院农业资源与环境研究所蚕桑体系土肥水管理团队内部试用的桑树缺素症快速判别表(表1)，初步判断该黄化现象为缺钾症。最后，为进一步确定此次果桑园黄化是否为缺钾症，结合土壤养分检测和叶片组织养分检测的结果进行分析。如果发病程度和土壤速效钾含量、叶片钾元素含量的变化趋势一致，且土壤速效钾含量与叶片钾元素含量呈显著的正相关关系，则可确定野外初步判断无误。由于野外可能是由于多种营养失调而引起的黄化，故而同时检测其他营养元素指标，判断是否有协同营养元素失调的情况。

图1 果桑黄化发生区域在7月黄化的景观特征(左图)和局部特征(右图)

表1 桑树缺素症快速判别表

1.3 分析测试

2019年7月，以区域内同等立地条件下生长正常的果桑园为对照(CK)，以单株桑叶黄化比例不超过50%的为轻度黄化植株(TL)，以单株桑叶黄化比例超过80%的为重度黄化植株(TH)，随机选择10株轻度黄化植株和10株重度黄化植株，分别采集其桑叶和滴水线上的表层0～20 cm土壤样品。对10株CK、TL和TH的桑叶或土壤分别进行混合，并按照四分法取样获得桑叶和土壤的待测样品。

其中，土壤样品分析指标包括pH、全氮(STN)、全磷(STP)、全钾(STK)、有效铁(SAFe)、有效铜(SACu)、有效锌(SAZn)、有效锰(SAMn)、有效磷(SAP)、速效钾(SAK)和有效硼(SAB)等的含量。桑叶样品分析指标包括氮(LN)、磷(LP)、钾(LK)、钙(LCa)、镁(LMg)、铁(LFe)、铜(LCu)、锌(LZn)、锰(LMn)和硼(LB)含量。样品分析方法见表2。

表2 果桑园土壤及桑树叶片样品营养元素指标的分析方法

1.4 数据统计与分析方法

各指标之间的spearman相关性分析基于graphpad prism 8.0.2软件。

2 结果与分析

2.1 不同黄化程度下果桑园土壤养分的特征

从表3可以看出，随着黄化程度的增加，土壤养分指标的响应状况可分为4种特征：第1种特征，以土壤pH值为代表，表现为TL>TH>CK；第2种特征，以土壤STN、STK、SAZn和SAK为代表，表现为CK>TL>TH；第3种特征，以土壤STP、SAP和SAB为代表，表现为TL>CK>TH；第4种特征，以SAFe、SACu、SAMn为代表，表现为CK>TH>TL。说明果桑园的黄化程度与土壤的氮、钾和锌元素含量的关系最为密切。就土壤氮元素而言，TL和TH的STN含量为0.08、0.07 g/kg，约是CK土壤氮含量的3/5和1/2。就土壤钾元素而言，TL和TH的STK含量为1.70、1.50 g/kg，较CK含量减少了10.53%和21.05%；TL和TH的SAK含量为37.00、31.00 mg/kg，是CK的56.90%和47.69%。就土壤锌元素而言，TL和TH的SAZn含量为1.61、1.39 mg/kg，是CK的79.31%和68.47%。这暗示了果桑园土壤中氮、钾和锌元素存在流失的情况。

表3 2019年盐边县渔门镇荒田村黄化区域果桑园土壤及桑树叶片样品检测结果

2.2 不同黄化程度下果桑园桑叶养分的特征

从2019年盐边县渔门镇荒田村黄化区域果桑园土壤及桑树叶片样品检测结果(表3)可以看出，随着果桑园黄化程度的增加，土壤养分指标的响应状况可分为5种特征：第1种特征，以叶片LMg为代表，表现为TL>TH>CK；第2种特征，以叶片LK为代表，表现为CK>TL>TH；第3种特征，以叶片LCa为代表，表现为TL>CK>TH；第4种特征，以叶片LCu和LB为代表，表现为TH>TL>CK；第5种特征，以LN、LFe、LZn和LMn为代表，表现为TH>CK>TL。

由此可见，果桑园的黄化程度与桑叶中的钾元素含量的递减程度表现一致。就桑叶中的钾元素而言，TL和TH的含量分别为4.42 g/kg和3.69 g/kg，只有CK叶片钾含量的1/3左右，结合土壤中钾的供应可知，果桑园黄化主要是由于桑叶钾素需求得不到满足造成的。

2.3 不同黄化程度下果桑园土壤和桑叶理化性质之间的关系

相关性分析结果(表4)表明，无论是土壤内部，还是叶片内部，营养元素之间大多存在显著的相关性。在叶片内部，LK与LMg、LCu、LB呈显著的负相关关系，相关系数分别为-0.82、-0.53 和-0.82(P<0.05)。影响LK含量的土壤养分指标主要包括pH、STN、STK、SAFe、SACu、SAZn、SAMn、SAK，相关系数分别为-0.72、0.95、0.86、0.91、0.63、0.90、0.93和0.98(P<0.05)。其中，土壤SAK与pH、STN、STK、SAFe、SACu、SAZn和SAMn本身就存在显著的相关性，相关系数分别为-0.65、0.98、0.91、0.85、0.56、0.94和0.89(P<0.05)。该结果进一步证明了叶片钾含量降低是由于土壤速效钾含量降低所引起的，而土壤速效钾含量降低的同时伴随着pH升高，大量元素氮和钾全量降低，有效铁、有效铜、有效锌和有效锰含量降低。

表4 2019年盐边县渔门镇荒田村黄化区域果桑园土壤与桑树叶片理化性质之间的相关性

3 讨论

通常情况下，桑树营养元素失调性黄化的最直接原因在于土壤养分的供给出现了异常。结合调查情况，我们发现该黄化现象的出现可归因于3个方面。一是雨季强降雨导致红壤养分大量流失。水土流失是红壤旱坡地生态系统养分损失的重要途径之一[23]，当坡度大于25°的坡耕地面积大，加上夏季雨量集中时，水土流失会相对严重[24]。而本研究区黄化发生时期正是在6月上中旬，该地区进入雨季后，存在暴雨频发的现象。王兴祥等[23]在比较了中亚热带红壤低丘岗地几种主要旱坡地农田生态系统的水土流失、养分循环和平衡特征、土壤养分消长动态及空间分异后认为，速效养分损失以地表径流为主，水土流失养分损失量大小顺序为有机碳>全钾>速效钾>全氮>全磷>水解氮>速效磷。本研究中也发现，在这种情况下土壤速效钾、全氮、全钾以及有效金属离子同样存在流失的情况，且他们之间具有显著的相关性。结合土壤金属离子类速效养分与土壤pH呈现的显著负相关关系来看，这进一步表明了，在强降雨过程中，土壤金属离子(如钾、锌、铁、铜、锰等)与土壤中的有机酸根离子和强酸根离子相结合，加速了养分的流失，留下了氢氧根离子存于土壤中，继而表现出土壤pH增加的趋势。二是，果桑生长季对于钾的需求最为旺盛，果桑年年采摘带走了大量的营养物质。三是，当地农户只在采果前施肥，采果后不施肥，且所使用肥料养分的总含量极低，施用方式为撒施，造成土壤养分补给不充分。由此可知，干热河谷区做好水土保持和科学施肥，对于维持果桑园的土地生产能力，预防桑树营养失调是十分重要的。