云南省柠檬主产区土壤肥力特征与评价

闫素云，周先艳，杜玉霞，赖新朴，李丹萍，李进学，岳建强

(1 云南大学资源植物研究院，昆明，650504；2 云南省农业科学院热带亚热带经济作物研究所，云南瑞丽，678600)

柠檬(Citruslimon)属芸香科(Rutaceae)柑桔属(Citrus)常绿小乔木，在温暖的中亚热带和南亚热带最适宜生产[1]。柠檬在食品、医药、化工等方面的应用价值极高[2]。中国的柠檬产区主要分布在四川、云南、重庆和广西等地[3]。云南柠檬主产区属于典型的南亚热带季风气候区，拥有干热区、湿热区不同的气候类型[4]，发展柠檬的优势条件独具特色。在云南的德宏、保山、普洱、玉溪、曲靖[5-6]等地均有规模化生产。德宏的柠檬产业已成为云南边境地区农民脱贫致富的优质产业[7]，并且德宏是全国第二大优质柠檬生产基地之一。

长期以来，国内外果树工作者对杧果[8]、苹果[9]、猕猴桃[10]等果园土壤理化性状与果实品质的关系已进行了大量的报道，但对柑桔园土壤的研究相对较少。土壤的微环境影响着柑桔树体的生长，在一定条件下甚至是决定性因素，研究土壤肥力特征对持续发展柑桔生产具有重要意义[11]。不同地区果园土壤性状受气候条件、成土因素和栽培管理方式等因素的影响，土壤养分水平相差较大[12]。印度柑桔产区土壤养分限制因子为氮、钾、硼和锌[13]，巴西加工甜橙产区土壤养分限制因子为氮、磷、镁、锌和钙[14-15]，重庆三峡库区柑桔土壤养分限制因子为锌和硼[16]。土壤肥力和养分含量分析能明确土壤中养分丰缺状况，查明土壤中影响柑桔生长因素的限制因子，是柑桔树体营养诊断的重要辅助手段。现阶段国内对柑桔属果园土壤肥力的研究主要集中在长江上中游、赣南—湘南—桂北、浙南—闽西—粤东等地[17]。

云南特殊的地理环境，造就了得天独厚的生态环境，对柠檬的种植、生长和稳定高产具有十分重要的作用[18]。土壤是岩石矿物等经过成土过程的产物，是供给植物赖以生长的养分和水分的基础[19-20]。柠檬优质优产的前提是要有高水平的土壤肥力作为保障，云南具有明显的海拔梯度，而不同海拔的果园土壤肥力和养分特点有差异[21]。目前，关于海拔与土壤肥力的相关性研究已有诸多报道，取得了丰富成果，发现地形、植被结构、温度、水分和光照等环境因子随着海拔的上升表现出一定的规律性[22]，但由于研究的作物、区域差异，所得出的结论也不尽相同。同时，对柠檬主产区不同海拔、不同区域土壤肥力情况的研究较少。为了推动云南高原特色柠檬产业可持续发展，辐射带动农民增收致富，提升云南及我国特色柠檬产业竞争力[23]，笔者在云南柠檬主要主产区采集土壤样品，利用全国第二次土壤普查分级标准及内梅罗综合指数法[24]对土壤肥力进行了分析和评价。

1 材料与方法

1.1 采样区域及样品采集采集云南柠檬主产区的土壤进行分析检测，采样区域涉及5个市(州)的7个县(市、区)，具体为德宏州陇川县和瑞丽市的7个主产区，玉溪市元江县的1个主产区，保山市施甸县和隆阳区各1个主产区，曲靖市师宗县的7个主产区，普洱市澜沧县的3个主产区。采样区域的海拔主要在700～1 500 m，年平均气温18.3～23 ℃，最高气温38.8 ℃，最低气温-2.1 ℃，年均降雨量700～1 800 mm，年积温5 800～7 800 ℃，年均日照2 000～25 00 h。采样地的柠檬品种为“云柠1号”。

在每个主产区根据面积大小及土壤变化情况确定不同数量的采样园。按照“随机、等量和多点混合”原则分别对所选各采样园进行“S”形布点采样[25]，布点数量15个，各点位置均在样本树冠滴水线附近。采样深度为0～40 cm，每点采样量为3 kg，混合后按“四分法”保留1 kg为一个样品。样品自然风干后磨细，分别过20目、100目筛后保存待测。元江县、施甸县、隆阳区、澜沧县、师宗县、陇川县、瑞丽市主产区采集的土壤样品数分别为5、8、9、18、20、7和62个，共计129个。按海拔统计土壤样品，海拔700～900、900～1 100、1 100～1 300、1 300～1 500 m分别有14、37、50和28个。

1.2 测定项目及方法参考鲍士旦[26]和杨剑虹[27]的方法对土壤样品的pH值、有机质、有效氮、有效磷、有效钾、有效钙、交换性镁、有效铜、有效锌、有效铁、有效锰等指标进行测定。pH值测定采用电位法，有机质含量测定采用重铬酸钾-硫酸氧化法，有效氮采用氢氧化钠水解法，有效磷含量测定采用碳酸氢钠浸提法，有效钾含量测定采用火焰光度法，有效钙、有效锰、有效铜和有效锌含量测定均采用DTPA浸提-原子吸收分光光度计法，有效铁采用连二亚硫酸钠提取-原子吸收分光光度法，交换性镁采用1 mol/L乙酸铵溶液浸提-原子吸收分光光度法测定。

1.3 土壤肥力评价方法采用改进后的Nemerow法[24]，对土壤肥力分单项及综合肥力指数法进行评价。云南柠檬主要主产区的土壤类型符合《南方地区耕地土壤肥力诊断与评价》(NY/T 1749—2009)，因此采用NY/T 1749—2009附录C的建议参考标准值计算土壤肥力单项指数(Pi)。计算公式：Pi=Ci/Si。式中，Pi为土壤中某指标i的单项肥力指数，Pi越高表明该指标越丰富；Ci为土壤中某项指标i的实测数据；Si为土壤中某项指标i的参考标准值。pH值单项肥力指数Pi则按以下标准进行取值：pH值≤5.0或>9.0时，Pi=1.0；pH值在5.0～5.5或8.5～9.0内，Pi=1.5；pH值在5.5～6.0或8.0～8.5内，Pi=2.0 ；pH值在6.0～6.5或7.5～8.0内，Pi=2.5；pH值在6.5～7.5(含6.5或7.5)，Pi=3.0。土壤肥力综合指数(P综)计算公式：P综=[√((Pimin)2+(Piave)2)/2]×[(N-1)/N]。式中：P综为土壤综合肥力指数(数值保留两位有效数字)，Piave为土壤所有肥力指数的平均值，Pimin为土壤所有指标中单项肥力指数的最小值(若某个单项指数Pi>3，则在综合土壤肥力指数P综计算时，该单项指数以Pi=3计)，N为参与评价的土壤肥力指标个数(要求10项及以上)。参照行业标准NY/T 1749—2009，按综合肥力指数(P综)对土壤肥力划分等级：一级，P综≥1.7；二级，0.9≤P综<1.7；三级，P综<0.9。

参考国内外柑桔土壤营养指标，将云南柑桔土壤有效营养的丰缺划分为极缺、缺乏、适量、高量、过量5个等级，各等级的划分指标见表1。

表1 云南柑桔园土壤有效养分丰缺标准 mg/kg

1.4 数据分析采用SPSS 21.0软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 不同产区柠檬园土壤理化指标pH值在5.08～6.45之间，基本在适合柠檬生长的pH值范围内，除了隆阳区土壤pH值大于6以外，其他6个县的土壤pH值均在5～6之间，平均值为5.39，变异系数为19%，中等变异(见表2)。

有机质在1.45%～2.24%之间，平均值1.63%，变异系数为37.2%，中等变异(见表2)。

有效氮在112.28～204.13 mg/kg之间，平均值144.44 mg/kg，变异系数58.58%。有效磷在20.47～76.63 mg/kg之间，平均值39.64 mg/kg，变异系数114%。有效钾在90.18～188.31 mg/kg之间，平均值105.7 mg/kg，变异系数63.47%。有效氮和有效钾含量属于中等变异，有效磷属于强变异。参照柑桔园土壤有效养分丰缺标准(见表1)，云南柠檬主产区土壤中有效氮、有效磷和有效钾总体上处于适量范围(见表2)。

表2 云南省柠檬主产区土壤理化指标

有效钙在1 127～2 296 mg/kg之间，平均值1 460 mg/kg，变异系数65.09%。交换性镁在105.7～331.4 mg/kg之间，平均值158.27 mg/kg，变异系数68.61%。有效铁在10.01～34.32 mg/kg之间，平均值17.77 mg/kg，变异系数87.65%。有效锰在22.67～38.83 mg/kg之间，平均值27.61 mg/kg，变异系数69.08%。有效铜在0.88～1.65 mg/kg之间，平均值1.26 mg/kg，变异系数83.51%。有效锌在1.88～4.618 mg/kg之间，平均值3.03 mg/kg，变异系数134%。其中，有效锌含量属于强变异，其他几个有效养分含量都是中等变异。

参照柑桔园土壤有效养分丰缺标准(见表1)，云南柠檬主产区土壤有效钙总体上在适量范围内；有效锰总体上处于高量水平，且不同产区间差异无著性；澜沧县、隆阳区、师宗县的交换性镁总体上处于适量水平，其他几个产区总体上偏低；施甸县和元江县的有效铜总体上处于适量水平，其他几个产区总体上偏高；隆阳区的有效锌总体上偏高，其他产区总体上处于适量水平；澜沧县和隆阳区的有效铁总体上偏高，其他几个产区总体上处于适量水平(见表2)。

2.2 不同产区柠檬园土壤肥力综合肥力：采样分析结果表明，各柠檬主产区土壤综合肥力均达到Ⅱ级以上，存在差异。隆阳区综合肥力达到Ⅰ级以上(要求P综≥1.7)。具体排序为隆阳区(P综=2.05)>澜沧县(P综=1.38)>师宗县(P综=1.28)>陇川县(P综=0.98)>元江县(P综=0.97)>瑞丽市(P综=0.96)>施甸县(P综=0.90)。说明，隆阳区柠檬主产区总体肥力较高。

单项肥力：瑞丽市的有效磷为Ⅰ级(Pi≥1.7，下同)，有机质、有效氮、有效钾和有效锌为Ⅱ级，有效铜、有效铁、有效锰为Ⅲ级。陇川县的有效锌为Ⅰ级，有机质、有效氮、有效钾为Ⅱ级，有效铜、有效铁、有效锰为Ⅲ级。

澜沧县的有效磷、有效锌为Ⅰ级，有机质、有效氮、有效钾、有效铜为Ⅱ级，有效铁、有效锰为Ⅲ级。隆阳区的有效氮、有效磷、有效钾、有效锌、有机质为Ⅰ级，有效铁、有效锰、有效铜为Ⅱ级。可见，隆阳区的土壤肥力较好且较均衡。施甸县的有效磷为Ⅰ级，有机质、有效氮、有效钾为Ⅱ级，有效铜、有效锌、有效铁、有效锰为Ⅲ级。师宗县的有效磷、有效锌为Ⅰ级，有机质、有效氮、有效钾、有效铜为Ⅱ级，有效铁和有效锰为Ⅲ级。元江县的有效磷为Ⅰ级，有效锰和有效铁为Ⅲ级，其余均为Ⅱ级(见图1)。

图1 云南柠檬不同主产区土壤肥力因子单项肥力指数

可见，虽然各柠檬产区土壤综合肥力均属于Ⅱ级以上，但各养分之间的平衡性问题有待解决，且不同产区的单项肥力不足的现象不同，需要针对低水平肥力(处于Ⅲ级者)养分进行补肥。

2.3 不同海拔柠檬园土壤理化指标试验结果看出，不同海拔土壤理化指标差异显著(p<0.05)。在700～900 m这一海拔区域，土壤中各项理化指标均表现为最优；而海拔900 m以上土壤呈酸化趋势，且有机质和有效矿质养分含量降低。可见，海拔900 m可视为云南柠檬主产区土壤养分状况的“分水岭”(见表3)。

表3 云南柠檬主产区不同海拔土壤理化指标

2.4 不同海拔柠檬园土壤肥力综合肥力：不同海拔土壤综合肥力指数均达到Ⅱ级以上，其中，海拔700～900 m为Ⅰ级，达到了高肥力水平。土壤综合肥力排序为700～900 m(P综=2.05)>1 300～1 500 m(P综=1.04)>900～1 100 m(P综=1.02)>1 100～1300 m(P综=0.97)。可见，不同海拔土壤综合肥力之间比较，仍以700～900 m明显较优，其他海拔之间差异较小。

单项肥力：海拔700～900 m区间土壤的有效铁和有效锰为Ⅱ级，其他单项肥力均为Ⅰ级；海拔900～1 100 m和1 100～1 300 m区间土壤有效磷均为Ⅰ级，有效氮和有效钾均为Ⅲ级，其余为Ⅱ级；海拔1 300～1 500 m区间土壤有效磷为Ⅰ级，有效铜、有效铁、有效锰为Ⅲ级，其他均为Ⅱ级。可见，海拔700～900 m区间土壤除有效铁和有效锰一般外，其余肥力皆达高水平；低水平的有效氮和有效钾是海拔900～1 100 m和1 100～1 300 m柠檬园土壤肥力限制性因素；低水平的有效铜、有效铁、有效锰是海拔1 300～1 500 m柠檬园土壤肥力限制性因素。

3 讨论

土壤pH值是影响土壤化学性质和生物学性质的一个重要因素，会影响植物根部对养分和有毒物质等元素的吸收，同时也会影响到土壤微生物的活性。有研究表明适宜柑桔生长的土壤pH值范围为4.8～8.5，最适pH值为5.4～6.5[28]。本试验采样的129份土壤pH值范围在5.08～6.54，平均值为5.39，适宜柠檬生长。有机质是创造土壤肥力最重要的物质之一，也是决定土壤生产力的重要因素[29]。本试验采样区的土壤有机质处于一般水平，生产中要特别重视有机肥的施用，加强果园的有机培肥[30]，也可以根据需要适当增施个别营养元素，以保证土壤肥力维持平衡；总体上，采样区土壤中有效磷、有效氮、有效钾、有效钙、有效锌的含量适量，有效铁、有效锰、有效铜的含量适量或高量，交换性镁含量偏低。可见，总体上云南主产区柠檬优质优产的限制因素是缺镁。在测定中还发现，当采样点钙质偏高时，有效铁含量相对较低，这可以通过施加硫酸亚铁进行改善和平衡土壤营养[31]。

图2 云南柠檬主产区不同海拔土壤肥力因子单项肥力指数

采样区土壤综合肥力均达Ⅰ级，属于高肥力。在土壤单项肥力中，部分产区(如隆阳区)有效磷肥力指数超过10，这有可能是大量施用磷肥造成的累积，今后应适当控制并减少磷肥的施用，以达到和其他养分的平衡。

采样区海拔范围为700～1 500 m，以200 m为一个梯度进行统计分析的结果发现，海拔900 m是土壤各项理化指标的“分水岭”，海拔900 m以下土壤各项理化指标表现较优，海拔900 m以上土壤呈酸化趋势且有机质和有效矿质养分含量降低。这与他人[32-35]的研究结果有相似之处。同时，海拔900 m以下土壤综合肥力指数和各单项肥力指数也明显高于海拔900 m以上土壤。温度、气候类型、降雨量、成土母质、地形地貌、生产活动等是导致土壤有效养分出现差异的重要因素[36]。分析认为，云南柠檬主产区900 m以下低海拔区土壤更肥沃的主要原因，一是地势更平缓，土壤保水保肥效果较好，二是人们活动更方便，施肥相对较多。

4 结论

云南柠檬主产区采样果园土壤综合肥力较高，达到肥沃级别，其中，元江县采样区的土壤综合肥力最优。总体来看，土壤pH值范围适宜；各主产区之间比较，除有效锰差异无显著性外，其余土壤养分差异显著，限制性养分存在区别；在不同海拔之间比较，以海拔700～900 m采样区土壤的综合肥力最优。