不同树龄苹果园土壤性质及对西府海棠幼苗生长的影响

张博文，卢凯政，齐国辉,2,3，张雪梅,2,3

(1 河北农业大学 林学院，河北 保定 071000;2 河北省核桃工程技术研究中心，河北 临城 054300；3 河北省(邢台)核桃产业技术研究院，河北 临城 054300)

苹果(MaluspumilaMill.)属蔷薇科苹果属植物，是世界性栽植水果，在我国拥有广大的栽植面积[1]。在长期的栽培过程中，苹果树生物学特性与生态环境相互适应，形成了专业化的苹果优势种植区，这些地区适于苹果树的生长发育，果实品质优良。但随着树龄的增大，常表现出植株生长发育不良、产量降低、果实品质变差等问题，严重制约着苹果产业的发展[2-4]。环境对植物的生存和进化起着选择作用，环境因子和植物之间的双向选择，形成了各种植物的适生分布区域，经济林树种亦如此，在经济林垂直或水平分布带中，最适宜经济林生长发育和产量、品质形成的地带，称为经济林生态最适带[5]。我国大部分地区利用当地气候条件、地质特点和种植习惯等，形成专业化的经济林树种种植区，这些经济林树种种植形式单一、种植年限过长，而这些种植区因受到土地资源有限、种植习惯等因素的制约，在品种更新、衰老园改造过程中，经常需要在老园中进行长期栽培[6-9]。种植年限的长短影响土壤的理化性质，目前，人们已经开展了不同年限苹果园土壤理化性质的研究，但关于不同树龄苹果园土壤对苹果及其砧木的影响还未见报道。在苹果砧木中，西府海棠(MalusmicromalusMak.)抗性较强，在盐碱地生长良好，较抗黄叶病，是我国北方应用最广的苹果乔化砧木[10]。因此探究不同土壤类型、不同树龄苹果园土壤性质及其对西府海棠幼苗生长的影响，分析影响西府海棠幼苗生长的关键因子，为指导苹果衰老园改造提供指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

土壤性质试验于2019年4月进行，土壤采自河北省内丘县侯家庄乡岗底村，土壤类型设粘土和沙壤土2类，每个苹果园随机选择长势一致的3株苹果树，距离树干1 m处挖40 cm深的土坑，取0～40 cm土层的土壤，混匀。粘土苹果园树龄有28 a和35 a，分别为T1、T2，以同一地块未管理土壤为对照CK粘土(苹果园外，未种植过农作物，有少量杂草)；沙壤土苹果园树龄有7 a、28 a和35 a，分别为T3、T4、T5，为片麻岩风化的沙壤土，以同一地块未管理土壤为对照CK沙壤土(苹果园外，未种植过农作物，有少量杂草)。

盆栽试验于2019年4月至8月进行，试验地位于河北农业大学苗圃。花盆上口直径20 cm，高13 cm，盆中土壤高度为11 cm(约1.5 kg)。播种土壤分别来自CK粘土、T1、T2、CK沙壤土、T3、T4、T5。西府海棠种子购自河北怀来，沙藏，4月进行播种，每盆播种20粒种子，幼苗2片真叶时间苗，每盆保留5株。5盆1小区，3次重复，每个处理共15盆。8月中旬，采集西府海棠幼苗，用于测定各项指标。

1.2 测定指标与测定方法

参照鲍士旦的试验方法测定土壤pH值(电位法)、有机质(重铬酸钾容量法—稀释热法)、全N、全P、全K(土样全N、全P、全K采用硫酸消煮法提取，测定N用凯氏定氮法，测定P用钼锑抗比色法，测定K用原子吸收分光光度法)、碱解氮(碱解扩散法)、速效磷(0.5 mol/L NaHCO3法)、速效钾(NH4OAC浸提，原子吸收分光光度法)[11]。

苗高用直尺测量，地径采用游标卡尺测量，地上部鲜重、地下部鲜重采用万分之一电子天平测量。单叶面积采用纸样称重法测量。参照李合生的试验方法测定幼苗叶片叶绿素含量、SOD活性、POD活性、MDA含量。叶绿素提取液为 95%无水乙醇，以95%乙醇为空白，在波长665 mm、649 mm和470 mm下测定吸光度；叶片SOD活性采用氮蓝四唑光还原法、POD活性采用愈创木酚法；叶片丙二醛(MDA)含量的测定采用硫代巴比妥法测定[12]。

1.3 数据处理与分析

采用Microsoft Excel进行数据统计，DPS9.01进行数据处理。

2 结果与分析

2.1 土壤类型和树龄对土壤化学性质的影响

不同类型和不同树龄苹果园土壤中的化学性质,见表1。

表1 不同土壤类型、不同树龄苹果园土壤化学性质

由表1可知，2个树龄粘土苹果园土壤pH显著低于未进行耕作的对照，35 a生苹果树的土壤pH值仅为4.96，极显著低于对照和28 a生苹果树的土壤；28 a和35 a生苹果树的土壤有机质含量极显著高于对照，35 a苹果树的土壤有机质含量为11.00 g/kg，显著高于28 a生苹果树的土壤；28 a和35 a树龄土壤全N、全P、碱解氮、速效磷和速效钾含量极显著高于对照，35 a树龄土壤高于28 a树龄土壤；28 a和35 a树龄土壤全K含量极显著高于对照，35 a树龄土壤极显著低于28 a树龄土壤。

在沙壤土苹果园，3个树龄沙壤土苹果园土壤pH值极显著低于对照，28 a树龄土壤显著高于35 a树龄土壤，35 a树龄土壤低于7 a树龄土壤；3个树龄苹果园土壤全N、全P、全K、碱解氮、速效磷和速效钾含量均显著高于对照，造成这个结果的原因可能是在苹果管理中每年施肥使土壤养分含量提高。

2.2 不同土壤类型、不同树龄苹果园土壤对西府海棠幼苗生长及生理的影响

2.2.1 不同土壤类型、不同树龄苹果园土壤对西府海棠幼苗生长的影响 不同类型和不同树龄苹果园土壤中西府海棠幼苗生长指标,见表2。

表2 不同土壤类型、不同树龄苹果园土壤对西府海棠幼苗生长的影响

由表2可知，28 a和35 a树龄粘土苹果园土壤种植的西府海棠幼苗生长指标均显著高于对照，35 a树龄苹果园土壤的西府海棠幼苗地上部鲜重、地下部鲜重和单叶面积分别为6.61 g、6.93 g和9.15 cm2，显著高于28 a树龄土壤的幼苗。

3个树龄沙壤土苹果园土壤种植的西府海棠幼苗生长指标显著高于对照，28 a树龄土壤的西府海棠幼苗生长指标均极显著高于7 a和35 a树龄土壤的幼苗。35 a树龄土壤的幼苗地径和地上部鲜重分别为4.49 mm和4.87 g，均低于7 a树龄土壤的幼苗；35 a树龄土壤的幼苗苗高、地下部鲜重和单叶面积分别为2.77 cm、3.50 g和5.26 cm2，均高于7 a树龄土壤的幼苗。

2.2.2 不同土壤类型、不同树龄苹果园土壤对西府海棠幼苗叶片色素含量的影响 不同类型和不同树龄苹果园土壤中西府海棠幼苗叶片色素含量,见表3。

表3 不同土壤类型、不同树龄苹果园土壤中西府海棠幼苗叶片色素含量

表3表明，2个树龄粘土苹果园土壤种植的西府海棠幼苗叶片叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量低于对照，28 a和35 a树龄土壤的西府海棠幼苗叶片类胡萝卜素含量高于对照。35 a树龄土壤种植的西府海棠幼苗叶片的叶绿素a、类胡萝卜素和总叶绿素含量分别为1.04 mg/g、0.21 mg/g和1.61 mg/g，低于28 a树龄土壤的幼苗；35 a树龄土壤种植的西府海棠幼苗叶片叶绿素b含量为0.64 mg/g，极显著高于28 a树龄土壤的幼苗。

3个树龄沙壤土苹果园土壤的西府海棠幼苗叶片色素含量显著高于对照，28 a树龄土壤的幼苗叶片色素含量显著高于7 a和35 a树龄土壤的幼苗。35 a树龄土壤的幼苗叶片叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量分别为1.37 mg/g、0.52 mg/g和1.90 mg/g，低于7 a树龄土壤的幼苗；35 a树龄土壤的幼苗叶片类胡萝卜素含量为0.34 mg/g，显著高于7 a树龄土壤的幼苗。

2.2.3 不同土壤类型、不同树龄苹果园土壤对西府海棠幼苗叶片酶活性及MDA含量的影响 不同类型和不同树龄苹果园土壤中西府海棠幼苗叶片酶活性及MDA含量,见表4。

表4 不同土壤类型、不同树龄苹果园土壤中西府海棠幼苗叶片酶活性及MDA含量

由表4可知，2个树龄粘土苹果园土壤种植的西府海棠幼苗叶片MDA含量极显著高于对照，35 a树龄土壤的幼苗叶片MDA含量和SOD活性分别为14.67 μmol/g FW和83.32 U/(min·g )FW，极显著低于28 a树龄土壤的幼苗；2个树龄土壤种植的西府海棠幼苗叶片POD活性极显著低于对照，35 a树龄土壤的幼苗叶片POD活性为47.73 U/(min·g)FW，显著高于28 a树龄幼苗。

沙壤土苹果园土壤种植的西府海棠幼苗，7 a、28 a树龄的西府海棠幼苗叶片MDA含量显著低于对照，28 a和35 a树龄土壤的幼苗叶片MDA含量显著高于7 a树龄土壤的幼苗，35 a树龄土壤的幼苗叶片MDA含量为13.16 μmol/g FW，高于28 a树龄土壤的幼苗；7 a树龄土壤的幼苗叶片SOD活性极显著高于对照，28 a和35 a树龄土壤的幼苗叶片SOD活性极显著低于对照和7 a树龄幼苗，35 a树龄土壤的幼苗叶片SOD活性为54.08 U/(min·g )FW，极显著低于28 a树龄土壤的幼苗；3个树龄土壤的幼苗叶片POD活性显著高于对照，35 a树龄土壤的幼苗叶片POD活性为80.18 U/(min·g) FW，显著高于7 a树龄幼苗。

2.3 土壤养分与西府海棠幼苗生长指标相关性

不同类型苹果园土壤养分与西府海棠幼苗生长指标的相关系数，见表5。

表5(续)

在粘土苹果园内，土壤pH与西府海棠幼苗地下部鲜重和单叶面积呈极显著负相关，相关系数分别为-0.98和-0.93；土壤全P含量与幼苗地下部鲜重呈显著正相关，相关系数为0.80；土壤全K含量与幼苗苗高呈显著负相关，与地径呈显著正相关，相关系数分别为-0.82和0.79；土壤碱解氮含量与幼苗地径、地下部鲜重和单叶面积呈显著正相关，相关系数分别为0.76、0.84、0.87；速效磷含量与幼苗地下部鲜重和单叶面积呈极显著正相关，相关系数为0.89和0.93；速效钾含量与幼苗苗高呈极显著正相关，与地上部鲜重呈显著正相关，相关系数为0.88和0.82。

在沙壤土苹果园内，土壤全N含量与幼苗苗高、地径和单叶面积呈极显著正相关，与地上部鲜重呈极显著负相关，与地下部鲜重呈显著负相关，相关系数分别为0.81、0.79、0.80、-0.79、-0.73；土壤速效磷含量与地径呈显著正相关，相关系数为0.64。其余土壤养分与幼苗生长指标有相关性，但不显著。

不同类型苹果园土壤养分与海棠幼苗叶片色素、酶活性的相关系数,见表6。

在粘土苹果园内，土壤pH与西府海棠幼苗叶片总叶绿素含量呈显著正相关，相关系数为0.8；土壤有机质含量与幼苗叶片SOD活性呈极显著正相关，与POD活性呈极显著负相关，相关系数分别为0.85和-0.89；土壤全N含量与幼苗叶片叶绿素a含量呈显著正相关，相关系数为0.78；土壤全K含量与幼苗叶片叶绿素b含量呈显著负相关，与类胡萝卜素含量呈显著正相关，相关系数为-0.71和0.71；土壤碱解氮含量与幼苗叶片总叶绿素含量呈极显著负相关，相关系数为-0.85；土壤速效磷含量与幼苗叶片叶绿素a含量呈显著负相关，与总叶绿素含量呈极显著负相关，相关系数为-0.74和-0.86；土壤速效钾含量与叶绿素b含量呈极显著正相关，与类胡萝卜素呈极显著负相关，与MDA含量呈显著负相关，相关系数为0.84、-0.94和-0.76。其余土壤养分与幼苗叶片色素和酶有相关性，但不显著。

在沙壤土苹果园内，土壤全N、速效磷含量与西府海棠幼苗叶片叶绿素a、总叶绿素含量呈显著正相关，相关系数为0.79、0.68和0.76、0.67；土壤全K含量与幼苗叶片SOD活性、POD活性呈显著正相关，相关系数分别为0.65、0.67；土壤碱解氮含量与叶片SOD活性和POD活性呈显著负相关，相关系数分别为-0.68、-0.64、-0.64。

表6 不同类型苹果园土壤养分与海棠幼苗叶片色素、酶活性的相关系数

3 讨论和结论

不少研究发现，不同种植年限土壤营养元素有显著差异，随种植年限的延长，呈现一定的规律，如在康亚龙等人的研究中发现，加工番茄连作土壤pH值上升，土壤有机质、全N和速效钾含量下降，全P、全K和速效磷在3 a内有所增加，3 a后显著下降[13]。孙鹏研究发现，苹果园土壤有酸化现象，招远市苹果园pH值基本低于7.0[14]。本试验中，除沙壤土苹果园土壤全K含量低于对照外，粘土和沙壤土苹果园土壤有机质和矿质营养含量均高于对照，主要原因是果农每年施肥，提高了土壤营养。本试验中，粘土苹果园土壤全K含量在6.04 g/kg以下，沙壤土苹果园土壤全K含量在3.60 g/kg以下，属于低含量水平；粘土苹果园土壤速效钾含量在68.84 mg/kg以下，沙壤土苹果园土壤速效钾含量在52.81 mg/kg以下，属于极低含量水平[11]。一方面可能原因是长期种植苹果树导致对K元素吸收较多，另一方面可能是钾肥价格较高，苹果栽培管理中施钾肥量不足[15]。在2个树龄粘土苹果园和3个树龄沙壤土苹果园中，与对照土壤相比，土壤pH值均显著下降，造成土壤pH值下降的原因是植物吸收大量的K+、H+、NH4+等阳离子，土壤中阳离子含量减少，阴离子含量增多，从而导致pH降低[16]。另外，有机质分解会降低土壤pH值，本研究中2类土壤各树龄苹果园土壤有机质含量均在10 g/kg以上，在华北地区属于中等偏上肥力，有机质分解产生CO2，CO2含量过多会使土壤酸化[11,14]。

本试验中，不同树龄2类苹果园土壤中西府海棠生长量均高于对照，主要原因是果农每年进行施肥，提高了土壤中养分含量，促进了西府海棠幼苗生长。本试验中，与对照相比，粘土苹果园种植的西府海棠幼苗叶片叶绿素合成受到抑制作用，2个树龄土壤种植的西府海棠幼苗叶片总叶绿素含量分别下降了22.87%和27.80%，沙壤土种植的西府海棠幼苗叶片叶绿素合成受到促进，3个树龄土壤种植的西府海棠幼苗叶片总叶绿素含量分别提升了48.98%、71.43%和29.25%。这与刘鹏飞的研究结果一致[17]。本试验中，不同树龄2类土壤中西府海棠幼苗叶片酶活性和MDA含量差异显著，说明不同树龄土壤对植物酶系统有显著影响。

本研究发现，粘土苹果园土壤速效磷、速效钾与西府海棠幼苗苗高、地下部鲜重、单叶面积等呈极显著(P<0.01)正相关，沙壤土苹果园土壤全N含量与西府海棠幼苗苗高、地径、单叶面积呈极显著(P<0.01)正相关，与吴彦桦、朱丛飞等人的研究结果基本一致[18-19]。2类土壤pH与西府海棠幼苗生长指标基本呈负相关，说明土壤酸化不利于植物生长[20]。因此，在苹果生产中，应注意监测土壤pH值的变化，如果发生土壤酸化现象，应及时施用碱性肥料，或用熟石灰调整土壤pH值，防止因土壤酸化影响苹果树体的生长发育。在粘土苹果园，土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量与西府海棠幼苗叶片POD活性、总叶绿素含量、类胡萝卜素含量呈极显著(P<0.01)负相关，土壤有机质、速效钾含量与西府海棠幼苗叶片SOD活性、叶绿素b含量呈极显著(P<0.01)正相关，在沙壤土苹果园，土壤营养物质与西府海棠幼苗叶片色素含量和酶活性无显著相关性。说明不同土壤类型对色素合成和酶活影响不一样，具体影响还需进一步研究。

通过对河北省内丘县侯家庄乡岗底村2种土壤类型，不同树龄苹果园土壤调查发现，粘土苹果园28 a树龄和35 a树龄土壤和沙壤土苹果园7 a树龄、28 a树龄和35 a树龄土壤的pH均显著低于对照；2类土壤有机质、全N、全P、全K、碱解氮、速效磷和速效钾含量均显著高于对照。2个树龄粘土苹果园土壤种植的西府海棠幼苗叶片总叶绿素含量极显著低于对照，分别较对照低22.87%和27.80%，3个树龄沙壤土苹果园土壤种植的西府海棠幼苗叶片总叶绿素含量极显著高于对照，分别较对照高48.98%、71.43%和29.25%。2个树龄粘土苹果园中，28 a树龄土壤种植的西府海棠幼苗叶片MDA含量和SOD、POD活性最高；3个树龄沙壤土苹果园中，对照土壤种植的西府海棠幼苗叶片MDA含量最高，7 a树龄土壤种植的西府海棠幼苗叶片SOD、POD活性最高。土壤pH与地下部鲜重、单叶面积呈极显著负相关，土壤有机质、全N、碱解氮、速效磷、速效钾与SOD活性、POD活性、总叶绿素、类胡萝卜素、叶绿素b、地下部鲜重、单叶面积、地上部鲜重、地径、苗高等呈极显著相关性。