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本文作者:薛曉敏王翠玲路超王金政聶佩顯作者單位:山東省果樹研究所
材料與方法
1試驗時間、地點
研究田間試驗于2010年在煙臺棲霞、招遠、蓬萊、牟平,臨沂沂水、蒙陰,威海乳山,淄博沂源進行。室內試驗在山東省果樹研究所生態實驗室和山東農業大學資環學院進行。
2試驗材料
采樣在山東省49個果園進行(見表1),土壤為偏酸性沙壤土,pH維持在5.24~7.03,有機質含量在9.23~358g/kg。蘋果品種為‘紅富士’,樹齡在13年左右,各個采樣果園的樹勢較一致、產量較穩定。
3試驗方法
1)采樣方法
土壤采樣時采用“Z”字形采樣方法,采樣點離樹干2m,深度為0~40cm,每個果園采5個點,混合后置室內風干,研磨過篩后測定土壤理化性狀及元素含量。每個園采15個發育枝條和發育枝中部的100個葉片,洗凈,殺青,經80℃烘干,粉碎,裝瓶,混合后測定枝條和葉片中的元素含量。每個果園采30個果實,洗凈后切成小塊混合(注意切塊用的刀子應為不銹鋼刀片),經80℃烘干,裝瓶,干燥測定果實中的各種元素含量。
2)樣品測定方法
測定的土壤中元素含量除氮和磷是全部元素含量外,其他都是有效元素的含量,植株中的元素含量都是該元素的全部含量。每個樣品重復測定3次,計算其平均值。
(1)土壤有機質含量測定。采用重鉻酸鉀外加熱法,具體步驟為:稱取風干土樣0.250g(精確到0.001g),置于干燥的消解管中,加入0.100gAg2SO4粉末(除去土壤中氯化物)[11],慢慢加入0.8mol/L重鉻酸鉀標準溶液5mL。將消解管(硬質試管上蓋帶有彎頸小漏斗的塞子)放入已預熱好的溫度為180~190℃的消解裝置(石蠟、甘油油浴鍋或恒溫箱)中消解,從試液沸騰起計時8min后取出,冷卻,將試液轉入250mL三角瓶中,用水洗滌消解管數次,使待測液總體積為40~50mL。加2滴試亞鐵靈指示劑,用硫酸亞鐵銨標準溶液滴定至終點。溶液的變色過程由黃→藍綠→紅褐色即為終點。同時,用750℃灼燒2h的0.100g土樣做空白,空白試樣的操作步驟與試樣相同。
(2)土壤pH的測定。土樣中加去離子水(去離子水與土壤質量比為1:1),振搖30min再離心,然后用酸度計測定上層清液的pH。
(3)大量元素含量的測定。測全氮含量時先經濃硫酸消煮澄清后,采用凱式定氮儀測定;全磷含量測定也是先經過濃硫酸消煮,然后采用鉬銻抗比色法;鉀含量測定采用火焰光度計法,先在766.4nm的特定波長下作標準曲線,以同樣條件測定試液,通過標準曲線即可求出鉀元素含量。元素測定的具體步驟同崔建宇[12]。(4)微量元素含量測定。采用原子吸收分光光度法,具體步驟為:準確移取微量元素標準儲備液,用2%HNO3稀釋定容分別配制:10.00~50.00mg/L、00~10.00mg/L、0.08~1.60mg/L系列標準溶液,在儀器工作條件下,分別繪制各元素的標準方程曲線,并分別對植株和土壤有效態微量元素含量進行測定。
3)數據處理
試驗數據分析時采用了35個果園的基本數據,即樣本數n=35。14個果園的數據之所以未參與統計分析,是根據原始數據的線性擬合,分析認為其為異常數據而被屏蔽。數據處理運用MicrosoftExcel2003和SAS軟件進行處理。
結果與分析
1測定的土壤和植株各器官中元素含量的范圍
由表2可以看出,測定的49個果園土壤中9種元素含量的差異都較大,其中鐵的含量在不同果園的差異最大,最高值是最低值的17.67倍,其次是錳的含量,也達到141倍,鎂含量差異最小,為3.18倍。9種元素在植株不同部位的含量都是果實<枝條<葉片,果實中各元素含量的最大值與最小值之間的差異相對枝條和葉片較大。錳元素含量在果實中的最值差異最大,達到128倍,其次是鋅元素的,為5.97倍,最小的是鉀元素的,僅為1.42倍。枝條中也是錳元素的最值差異最大,達到31倍,鎂元素最小。葉片中的最值差異與枝條中相似,鉀元素倍數最大為48倍,全氮含量倍數最小,僅為1.25倍。
2枝條中元素含量與土壤元素含量的相關性
枝條中元素含量和土壤對應元素含量間的相關性都達到顯著水平(如表3所示),而且除了硼元素在兩者間的相關性為顯著水平外,其他8種元素的相關性都達到極顯著水平,錳元素的相關系數最大(r=0.7426),其次是鈣元素的(r=0.6030)。兩者間有效錳的相關性方程的斜率較大,其次是有效鋅的,枝條中硼和鋅含量隨土壤中有效硼和有效鋅含量的增加而增加的幅度較大;鉀的相關性方程斜率較小,枝條中鉀含量隨土壤中鉀含量的增加而增加的幅度較小。枝條中全磷含量與土壤中磷含量的相關性為負,其他8種元素的相關性均為正。3葉片中元素含量與土壤元素含量的相關性葉片元素含量與土壤元素含量間的相關性如表4所示,除兩者間全磷的相關性未達到顯著水平外(r=-0.1803),其他都達到了顯著水平,其中鉀、鋅、錳、鐵和鈣5種元素相關性達到極顯著性水平,鈣元素的相關性在兩者間達到最大值(r=0.6948),其次是有效錳的相關性(r=0.6612);兩者間除氮和磷的相關性為負值外,其他都為正相關。9種元素中,葉片中硼隨土壤有效硼含量增大而增加的幅度最大,相關性方程斜率達到7.7104;其次是有效鋅的,方程斜率為1.7721;鉀的相關性方程斜率最小,方程斜率僅為0.0034。
4果實中元素含量與土壤元素含量的相關性
由表5可以得出,果實中硼、鐵、鈣和鎂4種元素的含量與土壤中這幾種元素有效含量間的相關性都達到極顯著水平,除了硼的相關性為負值外(r=-0.4947),其他3種元素的相關性均為正,兩者間鈣的相關性最顯著,相關達到0.6239;果實中氮與土壤中全氮含量之間為顯著負相關(r=-0.3486)。從相關性方程可以看出,果實中硼含量隨土壤中有效硼含量的增大而減少的幅度也是最大的,斜率為9932;果實與土壤中有效鋅和速效鉀的相關性方程的斜率系數與枝條和葉片中一樣,在9種元素中分別處于第2位和末位,分別為0.7508和0.0023。
結論
(1)測定的49個果園土壤中9種元素含量的差異性都較大,其中鐵的含量在不同果園的差異最大,其次是錳的含量,鎂含量差異最小。9種元素在植株不同部位的含量都是果實<枝條<葉片,果實中各元素含量的最大值與最小值之間的差異相對枝條和葉片較大。錳元素含量在果實中的最值差異最大,其次是鋅元素的,最小的是鉀元素的。枝條中也是錳元素的最值差異最大,鎂元素最小。葉片中的最值差異與枝條中相似,鉀元素倍數最大,全氮含量倍數最小,說明山東省果園氮元素普遍存在施肥量過大的現象,而鉀元素的施用則不均衡。各種微量元素在作物生長過程都有不可替代的作用,例如錳是光合放氧復合體的主要成員,是形成葉綠體和維持葉綠體正常結構的必需元素,也是許多酶(如某些轉移磷酸酶和三羧酸循環中的檸檬酸脫氫酶、草酰琥珀酸脫氫酶、α-銅戊二酸脫氫酶、蘋果酸脫氫酶、檸檬酸合成酶等)的活化劑,故對光合作用也有重要影響[15-16]。從本次調查結果可以看出,山東省果園存在缺錳等中微量元素的現象,因此在以后的施肥過程中要重視這些微量元素的使用。
(2)枝條中大微量元素含量和土壤對應元素含量間的相關性都達到顯著水平,而且除了硼元素在兩者間的相關性為顯著水平外,其他8種元素的相關性都達到極顯著水平,錳元素的相關系數最大(r=0.7426),其次是鈣元素的。枝條中全磷含量與土壤中磷含量的相關性為負,其他8種元素的相關性均為正。除全磷在葉片與土壤含量間的相關性未達到顯著水平外,其他都達到了顯著水平,其中鉀、鋅、錳、鐵和鈣5種元素相關性達到極顯著性水平,鈣元素的相關性在兩者間也達到最大值(r=0.6948),其次是有效錳的相關性;兩者間除氮和磷的相關性為負值外,其他都為正相關。果實中硼、鐵、鈣和鎂4種元素的含量與土壤中這幾種元素的有效含量間的相關性都達到極顯著水平,除了硼的相關性為負外,其他3種元素的相關性均為正,兩者間鈣的相關性最顯著;果實中氮與土壤中全氮含量之間的相關性達到顯著水平,相關性為負。枝條、葉片和果實中硼與土壤中硼的相關系數都最大,其次是有效鋅的,鉀的相關系數都最小,磷元素的相關系數均為負值,說明在山東省蘋果園中硼元素極度缺乏,其次是有效鋅,而土壤中鉀元素處于合理施肥水平,磷元素處于飽和狀態。在以后的施肥過程中要重視施用微量元素,尤其是鋅和硼,減少大量元素氮磷鉀的施用。
討論
1山東蘋果園植株與土壤營養水平
不少學者對蘋果葉片和土壤營養狀況進行了測定分析。對照李港麗[17]對全國蘋果葉片營養適宜值范圍以及姜遠茂[18]早期山東蘋果葉片營養適宜平均值,當前山東蘋果葉片營養存在磷高、鉀低、鋅低、錳超標的現象,其中磷最高值較全國高出83.91%,鉀含量較全國低35.5%,錳最低值超出全國最高值。通過分析山東蘋果園施肥狀況,發現鉀素投入遠遠低于氮素,這可能是葉片鉀含量低于適宜值的主要原因。北方石灰性土壤中鋅的有效性較低,有機肥的投入量也很少,造成葉片中鋅的含量較低。磷肥高可能與山東多年施用磷肥,磷移動性差、淋失少有關,并且磷肥高極有可能也是鋅含量較低的原因之一。錳含量高與調查時粗皮病嚴重現象相一致。而北京地區土壤營養成分測定,可能是由于地域及測定方法差異,與本結果的數據可比性較差[19]。
2山東蘋果園植株與土壤營養相關性
分析葉片與土壤元素的相關性,郭全恩[2]研究表明葉片N、P、K、Fe、Mn、Zn都與土壤中相應的元素呈正相關,筆者研究認為K、B、Ca、Mg、Fe、Mn、Zn與土壤中相應的元素呈正相關,其中K、Zn、Ca、Fe、Mn為極顯著正相關,說明葉片中K、Fe、Mn、Zn、Ca元素的盈虧是由土壤中相應的有效態元素含量盈虧所致,可以通過增加或減少土壤中該元素的含量來進行調節;而N、P相關系數為負值,與甘肅的研究結果不一致,其具體原因還需進一步研究。
3研究不足之處與今后工作重點
筆者指出了蘋果植株營養元素盈虧與土壤的相關關系,為山東地區蘋果營養診斷標準值的研究提供理論依據。但是不同的果樹品種在該自然環境條件下,根系的空間分布特征有所不同,其覓肥的主要土壤層次有一定差異,故果樹施肥一定要依據土壤條件和果樹品種確定適宜的施肥深度,才能獲得最大的施肥效益。試驗沒有考慮到植株對不同土壤層次元素吸收的問題,因此以后應加大對這方面的研究,以便為選擇正確的施肥深度提供理論依據。