渭南周边土壤养分状况分析

渭南周边土壤养分状况分析摘要：本研究对陕西渭南葡萄主产区土壤养分含量进行了研究，旨在摸清陕西渭南葡萄主产区土壤养分含量状况，提高果园土壤营养状况，增大葡萄水肥高效应用以及提高葡萄产量和品质。本试验采集了陕西渭南主产区13个果园0-60cm的土壤，通过对土壤理化性质和营养元素分析，以探究陕西渭南葡萄主产区土壤养分状况，为科学合理的施肥提供依据。关键词：渭南；周边；土壤；养分；状况AnalysisofsoilnutrientsaroundWeinanAbstract:Inthisstudy,soilnutrientcontentsinmaingrapeproducingareasofWeinan,Shaanxiwerestudied,aimingatfindingoutthestatusofsoilnutrientcontentinmainproducingareasofShaanxigrape,improvingthesoilnutrientstatusoforchard,increasingtheefficientapplicationofgrapewaterandfertilizerandimprovingtheyieldandqualityofgrapes.Thisexperimentcollected0-60cmsoilfrom13orchardsinmainproducingareaofWeinan,Shaanxi.Byanalyzingthephysicalandchemicalpropertiesandnutrientelementsofsoil,weexploredthesoilnutrientstatusinmainproducingareasofShaanxiWeinan,andprovidedscientificbasisforrationalfertilization.Keywords:Weinan;peripheral;soil;nutrient;condition

目录1绪论 绪论1.1研究背景因此，研究主产区的土壤养分含量不仅对葡萄生长发育有重要作用，还可以全面分析土壤养分特点，并结合果园实际情况进行科学管理和施肥。陕西是我国一个重要葡萄生产大省，渭南是葡萄种植的主产区。但现有的资料对葡萄园土壤养分状况分析很少，对渭南的研究更少，对果园土壤的理化性质和养分含量整体的全面性研究也开展较少。葡萄的栽培和管理都是根据技术和经验的总结，对平衡施肥、精准施肥等应用研究开展较少，不同主产区对土壤的基本结构、肥力等鲜有报道。1.2研究意义针对此问题，本研究对渭南葡萄主产区土壤养分含量进行了研究，旨在摸清渭南葡萄主产区土壤养分含量状况，为主产区葡萄园科学施肥、土壤的管理和可持续发展建立理论基础，开展渭南葡萄主产区土壤理化性质和肥力分析，对于精准施肥，提高葡萄土壤营养状况，提高葡萄水肥高效利用以及提高葡萄品质等方面具有重要的理论指导意义，对该地区土壤的科学合理有效的利用，以及农业可持续发展具有重要的现实意义。2国内外相关研究概述2.1土壤肥力研究土壤中含有丰富的矿物质、有机质、生物体、还有部分空气和水，为植物生命提供营养供应和适宜的生长环境（WildingandLin2006)。每克土通常包含成百上千万的真菌和细菌，还有很多不同的植物和动物品种，土壤自身是一个生态系统，也是陆地生态系统的一个重要组成部分（Uphoffetal.2006）。判断和衡量一块土壤的肥沃性，不是依靠观察简单得出的，而是根据土壤肥力这个指标来评价的，它用来衡量这片区域的土壤能否为植物生长发育的各个阶段供给营养，是土壤理化性质和营养元素的全面表现，是土壤不同于与其他环境成分最根本的属性，同时土壤也是整个农业社会发展的基础。土壤肥力根据形成过程和程度由自然和人工肥力两部分组成。近年来，因为土壤科学的发展，土壤肥力的定义在不断修改和补充，并且越来越全面。它是土壤的基础属性和本质特性，是判断和评价土壤能否调节植物生长发育，能否提供营养物质，能否调节水分、空气和热量三者之间的平衡。它作为评价土壤状态一个重要的概念，是整体反映土壤各种性质的综合指标。往往处在一个动态的，连续变化的状态，不仅与作物的种植、耕种方式、浇灌和施肥等田间管理有关，还与技术程度和社会经济因素相关，同时也受到气候环境等自然因素的限定。现在，有科学家们对土壤肥力的基础性能逐步完善，拓展了土壤肥力的范围，将生物（真菌、细菌、酶活性等因素）、物理（pH、土壤质地、孔隙度、有机质、水分、温度等）和化学肥力（各种营养元素等）也包含进来（郑立臣等2004）。土壤肥力是土壤学常用的词语，它是土壤的功能属性，主要包括养分、水分、矿物、有机质、土壤质地等，这些都是影响土壤肥力的因素，而且各个地方土壤肥力的限制条件也不一样，如在热带地区，最重要的因素是高湿度、高磷、高酸度等(Desbiezetal.2004;CardosoandKuyper2006。因此，土壤肥力是全面表现土壤状况的指标，它虽然不能直观测量，但能根据一些其它物理或化学性质来衡量。肥沃的土壤有利于根系生长，为作物成长的各个阶段供应水分，空气和养分，同时有均衡调节的效果。科学家长期以来持续在研究土壤物理化学结构变化对肥力产生的各种影响和作用，然而，土壤肥力是由气体、液体、有机物以及无数的生物体组成的整体。和木桶原理相同，水容量是由短板决定，土壤肥力也是由某个最少的土壤性质限制的(DuandZhou2009)。一般说来，土壤生物肥力、化学肥力和物理肥力共同组成了土壤的肥力水平，而它们之间也有着千丝万缕的联系，其中物理肥力是土壤学中最基础的内容，也是最重要的研究模块，和土壤的形成结构、分布状态、组成成分有密切的关系。同时土壤的组成和结构又与土壤团粒的组成和状态分不开(李映强1997)。保持土壤肥力是可持续利用土壤的基础，维持土壤肥力需要土壤有机质、物理化学性质和营养水平的均衡。在大多数情况下，土壤养分又是衡量土壤肥力的重要指标，在判断和评价时起重要作用(Alfaiaetal.2004)。最新的研究结果表明，土壤肥力在许多农耕地区逐渐下降，田间机械操作大大影响了土壤有机质的生成和土壤营养元素的积累(Gobeilleetal.2006)。因此有必要懂得土壤肥力的概念，了解如何评估某地区的土壤肥力，如何提高和维持肥力，如何保证土壤的有效利用和重复利用，如何将其性能提升为人类生产提供更大帮助等，这些对当今社会经济发展有重要意义。2.2土壤理化性质研究地球上任何植物生长都需要水分，在植物的各个生长阶段需水量也不同，水是进行田间生产操作必备的条件，是各种物质最基础的组成部分。就我国而言，水量分布不均衡，南方多北方少，特别是西北地区，由于气候干燥，降雨不多，很多地方变成缺水大县，连基本的生活都不能维持，更何况为作物生长提供水分，水分变成影响和制约农业进步的重要因素。另外，适宜的水分胁迫对植葡萄生长有不可忽略的作用，它能帮助碳水化合物的合成和运送，能帮助其抵御某些真菌病害，进一步促使其有更强的生长性，从而提高产量。当然，合理科学的灌溉不仅能保证葡萄生长过程各个阶段的需水量，还极大程度上节约水资源，又可以提高果实的品质（王海龙2011）。Lanyon等（2004）研究表明根系分布和水分有很强的相关性，在合理的范围内，根系有明显的亲水性，根系的粗壮、主次分布与土壤的水分多少分布程明显的吻合性。相关研究结果表明，土壤肥力很大程度上由土壤团聚体决定，其形成原因复杂多样，经过研究，这些原因可以归结为土地的利用情况、一年种植季度安排、施肥多少等人为因素，而且土壤团聚体的稳定性优异的话，土壤的可持续利用情况会有很好的效果(胡国成等2000)。土壤团聚体可以由结合物质构成，其中最重要的是有机质，有机质含量高能够形成亲水性团聚体从而增加其水稳性。换句话说，应着水稳性团聚体的数量多少和稳定性高低(刘晓利等土壤有机质的含量高低分别对2008;史奕等2002)。研究者在贫痔的红壤种植条件下进行施肥肥力恢复特征性能发现，;章明奎等经过有机肥处理的大团聚体相比与用单一化肥处理的大团聚体，其质量会高出100-150g/kg，传导孔隙率高出3%-20%，总孔隙率高出1%-8%。由此可知，土壤的有机质在土壤各个性能中都有很大的影响，土壤的每个土层都有着大量的腐殖质有机物，这些都在不同程度的影响着土壤质量和肥力，有机质已经成为评价土壤肥力必不可少的指标(李忠佩等2003)。因此，在提高植物生长的土壤生产能力时，最重要的是保持当地土壤的有机质含量在适宜的范围内(刘晓冰和邢宝山2002)。2.3土壤养分研究到目前为止，被认为植物必需元素的有十七种，碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、磷（P）、钾（K）、钙（Ca）、镁(Mg)、硫(S)等9种元素植物需要量相对较大，在植物体内含量相对较高（大于10mmol/kg干重），因此称为大量元素；另外，铁(Fe)、锰(Mn)、铜(Cu)、锌(Zn)、硼(B)、钼(Mo)、氯(Cl)和镍(Ni)等8种元素也来自土壤，有的元素植物需求量极少（小于10mmol/kg干重），一旦过多反而对植物生长构成威胁，这类叫做微量元素。除C、H、O外，其余14种元素称为植物必需的矿质元素。除这些元素外，还存在一部分元素对某些植物有利，或在特殊情况下才会被某些植物的某个生长阶段所利用，但并不是所有植物所必需，如钠（Na）对喜盐植物、铝(Al)对茶树、硅(Si)对水稻等生长发育有利或必需，这类元素称为“有益元素”，此外还有钴(Co)、硒(Se)、镓(Ga)等元素，也对植物生长有特殊意义。这些元素除了植物需求数量上有差异外，都是植物生命活动所必不可少的，其中除C、H、O可以由空气和水供应外，其他元素主要都是从土壤中吸取的，而且以无机形态的离子为主。因此，研究土壤的养分组成对植物生长具有非常重要的作用，尤其是土壤的养分状况，在很大程度上着影响着这块土壤为植物生长发育提供各种营养元素的能力和水平，是衡量土壤肥力的重要指标。3材料与方法3.1实验材料3.1.1试验仪器凯氏定氮仪、原子吸收分光光度计、AA3流动分析仪、Z-2000系列偏振塞曼原子吸收分光光度计（日本日立公司）、数显鼓风干燥箱、pH计、电子天平。3.1.2试验用具取土铲、土钻、剖面刀、钢卷尺、土壤密封袋、采土标签、铅笔、小铲子。3.2试验方法3.2.1渭南某果园概况研究地区位于渭南等主要葡萄产区（图2-1），集中在陕西关中一带，地处北纬33°34′~35°52′，东经106°18′~110°36′之间，属暖温带半湿润季风气候区，雨量适中，四季分明。年平均气温13.3℃，年降水量507.7~719.8mm，土层深厚，光照充足。3.2.2实验材料与采集地点根据渭南地区葡萄园的分布状况，共选取13个果园采集117份土样。3.2.3样品采集与处理结合当地果园实际情况，在每个果园中以对角线或s形取9个采样点，每3个采样点混合为1份样，共3份样，分别采于以下3个土层：0-20cm、20-40cm、40-60cm。每个采样点每个土层用土钻采集500g土壤，在距离主干40cm以外的位置。然后，将相同土层深度采集的土壤混合起来，按照四分法最终保留500g土样，将保留下的土样放进密闭的塑封袋，塑封袋上写好采样地点、时间和采样深度。土样带回实验室之后，及时测定含水量和土壤容重后，再均匀的将土壤铺在样品盘，在室内风干，此时要保证周围环境干净且空气流动。风干过程中，要注意经常翻动，防止土样风干不均匀，大的土块要捏碎或敲碎，使其加速风干。同时，在翻动时要剔除石砾、植物残渣和其他杂物。风干后将土样反复碾碎并研磨，使其分别通过孔径为1mm、0.15mm的土筛，再送到检测机构进行土壤理化性质和营养元素的测定。3.2.4测定指标和方法以下测定方法参照土壤农化分析(鲍士旦2000)。（1）土壤含水量采用称重法，也叫烘千法，是目前国际上的标准方法。用0.01g精度的天平称取大约lOg土样放入铝盒中，记作土样的湿重M，在105℃的烘箱内将土样烘1012h至恒重，然后测定烘干土样，记作土样的干重Ms，称量铝盒重量记作m。注意进行3次平行试验。计算公式:土壤含水量=(M-Ms)/(Ms-m)（2）土壤容重土壤容重(rs)的计算方法是土样干重除以相应的环刀体积，的空隙越少，土壤容重也就越大。计算公式:rs=100*g/V(100+W)其中，g-表示环刀内湿样重，单位为g,W-表示样品含水量体积，本次试验所用环刀标准体积都为100cm3。（3）土壤pH土壤pH值采用pH计2.5:1水土比电位法测定。称取通过1mm孔径筛的风干土壤10.0g于50mL高型烧杯中，加25mL去离子水，用玻璃棒搅拌1min，使土粒充分分散，放置30min后进行测定。将土壤上清液倒在20ml的小烧杯里，把电极插入待测液中，轻轻摇动烧杯以除去电极上的水膜，促使其快速平衡，静置片刻，按下读数开关，待读数稳定(在5s内pH变化不超过0.02)时记下pH。放开读数开关取出电极，以水洗涤，用滤纸条吸干水分后即可进行第二个样品的测定。每测5-6个样品后需用标准缓冲溶液检查定位。（4）土壤有机质土壤有机质采用重铬酸钾容量法一外加热法。称取通过0.15mm筛孔的风干土样0.1-1g(精确到0.0001g)放入干燥的硬质试管中，用移液管准确加入0.8000mol/L(1/6K2Cr2O7)标准溶液5ml，用注射器加入浓H2S045ml，充分摇匀，管口盖上弯颈小漏斗，以冷凝蒸出之水汽。将8-10个试管放入自动控温的铝块管座中(试管内的液温控制在约170。C)，待试管内液体沸腾发生气泡时开始计时，煮沸5分钟，取出试管。冷却后，将试管内容物倾入250ml三角瓶中，用水洗净试管内部及小漏斗，这三角瓶内溶液总体积应在6070ml，保持混合液中1/2H2SO4;浓度为2-3mol/L，然后加入2-羧基代二苯胺指示剂12-15滴，此时溶液呈棕红色。用标准的0.2mol/L硫酸亚铁滴定，滴定过程中不断摇动内容物，直至溶液的颜色由棕红经紫色变为暗绿(灰蓝绿色)，即为滴定终点。记取FesO4滴定ml数(V)。每一批样品测定的同时，进行2-3个空白试验，即取0.500g粉状三氧化硅代替上样，其他手续与试样测定相同。记取FeSO4滴定mL数(V0)，取其平均值。计算公式:土壤有机质(g/kg)=1.724x(c*5/V0)*(V0-V)*10-3x3.OX1.1/(m*k}*1000其中，c-0.8000mo1/L(l/6K2Cr2O7)标准溶液的浓度;V。-空白滴定用去FeSO4体积，ml;V-样品滴定用去FeSO4体积，ml;m-风干土样质量(g)；k-将风于土样换算成烘干土的系数。(5)土壤营养元素检测土壤营养元素经提取和消化后测定，具体方法见表3-1。表2-1土壤营养元素测定方法3.2.5数据分析根据第二次全国土壤普查养分划分等级标准(表3-2)和我国土壤养分微量元素分级标准(表3-3)，对主产区葡萄园土壤的养分等级进行分类和统计，分析试验地土壤肥力。表3-2全国第二次土壤普查养分分级标准表3-3土壤有效态微量元素含量分级标准4结果分析4.1渭南地区果园土壤养分状况由表4-1可以看出，渭南地区新池镇和下吉镇两处果园的土壤理化性质不同。可以看两个果园各个土层pH值很接近，基本都是8.5以上，属强碱性土，且不同土层的pH变化很小。新池镇果园三个土层深度的有机质略高于下吉镇，但两处果园土壤有机质含量整体都低于20g/kg，根据全国第二次土壤普查养分分级标准(表3-2)，该地区果园有机质含量均处于中等偏低级别，且有机质随着土层深度的增加而明显减少。新池镇的果园各个土层土壤容重比下吉镇的果园略大。新池镇的果园各个土层的含水量都高于下吉镇的果园，可能是因为新池镇的果园土壤持水力强或是新池镇果农更注重果园灌溉。表4-1渭南地区不同土层土壤的理化性质根据全国第二次土壤普查养分分级标准(表3-2)，可以看出渭南地区土壤的全氮含量在0-20cm相同，且都处于中等级别，而新池镇果园其它土层的全氮含量都低于下吉镇的果园，但两种果园全氮总体分布来看，20-40cm和40-60cm含量都在0.5g/kg以下，表现为很低级别(表4-2)。渭南地区两处果园的全磷含量在0-20cm土层都达到了很高水平，新池镇果园在其他两个土层的全磷含量也都处于高级别，下吉镇果园只在表层土壤中表现为高级别，同时，新池镇的果园每个土层的全磷含量都比下吉镇的果园高。渭南地区两处果园土壤中的全钾含量都大于25g/kg，处于极高级别，这可能和果农长期重视钾肥的施用有关。并且可以看出渭南地区所有果园中，三种总元素的含量都是随着土壤深度的增加而减少的。由表4-2可以看出，新池镇果园的每个土层的速效氮含量明显高于下吉镇的果园，但根据养分分级标准，都属于低级别。另外，渭南地区果园不同土层速效氮含量变化与其他营养元素不同，是随土壤深度的增加而增加。整体看来，新池镇果园每个土层速效磷含量均在下吉镇果园之上，速效磷在表层土壤中的含量，新池镇果园处于中级别，下吉镇果园为低级别，其余两个土层，两处果园的速效磷含量都处于很低级别。两处果园的速效钾0-20cm土层时都大于200mg/kg，土层深度逐渐增加，土壤中速效钾含量急速降低，40-60cm土层时降为100.15mg/kg，但仍旧处于高级别。表4-2渭南地区不同土层土壤的营养元素根据土壤有效态微量元素含量分级标准(表2-3，由表3-2整体来看，新池镇的果园每个土层的微量元素含量都高于下吉镇的果园。有效铜含量在两处果园都处于适中级别。两处果园不同土壤深度的有效锌状态差别不大，有效锌在0-20cm时都处于适中水平，但根据表格可以看到，随着土层深度增大，土壤有效锌养分急速下降，在40-60cm变为很缺级别。同时，两个地块果园的每个土层有效铁含量都低于最低标准的界定值，处于很缺级别，有效锰的含量也极少，最高只有新池镇表层土壤含量为2.91mg/kg，故整体表现为缺级别。由此可以看出，渭南地区葡萄园土壤中铁、锰等元素医乏，可能是当地果农忽视果园土壤中微量元素的补充，或是与土壤中养分元素流失有关。新池镇果园土壤中的水溶性钠、水溶性钙和水溶性镁含量范围分别65.54一161.53mg/kg,208.00一321.33mg/kg,26.87一34.38mg/kg，下吉镇果园土壤中的水溶性钠、水溶性钙和水溶性镁含量范围分别41.22一51.01mg/kg,177.67一257.00mg/kg,16.00一25.29mg/kg，可以看出新池镇果园三种水溶性元素含量明显高于下吉镇果园。4.2土壤理化性质分析国内多项调查研究表明，葡萄果园土壤普遍呈碱性(付朋宝等2005;刘子龙等2007;徐小菊等2013)。本研究中除了户县果园外，其他葡萄主产区果园土壤pH整体表现在8.5以上，属于强碱性土，户县果园土壤pH值在6.57.7之间，属于中性土壤。有研究发现当葡萄园土壤pH值<5时，会影响植株地上部发育和根系生长，当pH低于4.5时，根会停止生长(Conradie1983;White2009;Robinson1993)，而本地区的土壤没有酸性特征。土壤有机质水平在某种程度上代表着该果园土壤的生产能力。主产区土壤有机质含量除户县果园外，整体处于中等偏低水平，其中户县果园有机质表现很高，含量在21.65一27.97g/kg之间，原因可能是户县果园处于河床之上，这片果园在种植葡萄之前是水稻农田，积累的有机物成分较多。张国红等(2004)研究认为，容重大的土壤不利于果树对土壤养分的吸收，进而造成土壤中残留的有效态养分增多。本地区土壤容重在1.581.89之间，土壤过于紧实，这可能与陕西土壤特性和果农对果园的管理措施有关。研究表明水分对葡萄产量和果树生长的作用是至关重要的，水分过多或过少直接影响果树的生理代谢活动，最后会造成果实产量下降，品质变差(李洪艳2009)。王国英等(2003)在研究鸭梨和土壤含水量的相关性时发现，在果树生长阶段后期控制水分并覆膜可以极大程度上改善土壤水分表现，最终起到提升果实品质的作用。由于土壤含水量受气候(主要为降水)、土壤特性(孔隙度、容重、渗透性等)、植被状况、人为活动(灌溉)等因素影响变化很大，本研究中葡萄主产区土壤含水量变化幅度也较大，范围是14.29%25.14%之间。4.3土壤养分状况葡萄果树营养的三要素是氮、磷、钾，葡萄果实中三者含量分别为0.15、0.10%和0.19%。氮磷钾三种元素分别以不同的存在方式，在各个生长发育阶段都参与葡萄的生理反应，在葡萄的形态建成、生长发育、果实产量和品质等方面有不可小觑的作用(李淑玲2000)。本研究对陕西渭南葡萄主产区土壤氮、磷、钾三大营养元素含量测定结果显示，该区域氮素整体偏少，全氮含量处于中等以下级别，速效氮含量处于低级别，这可能与果园果农施肥方式和施肥时期有关，果园应注意氮肥的适当补充。同时，主产区土壤中速效磷养分变化很大，表层土壤中速效磷含量较丰富，但20-60cm土层速效磷养分含量很低，果农应注意适宜的深度施肥，保证土壤中养分的均衡分布，从而利于根部营养吸收。土壤中某些金属元素影响葡萄果树的生长发育及果实品质，如锰与果树叶片的光合作用、呼吸作用以及硝酸还原作用紧密相关，缺锰时，葡萄光合反应收到显著制约，进而会影响果实成熟时间及色泽，锌是某些酶的组成元素，且能促进一些代谢反应，铁是形成叶绿素必需元素，铁在某些情况时参与细胞呼吸，它是一些呼吸酶中必不可少，缺少锌素和铁素会影响葡萄果实的外观品质(许波等1998)。通过对各项指标的测定，本地区土壤中的有效铜含量适宜，有效锌在深层土壤中含量较低，有效铁和有效锰整体缺乏，这可能与本地区土壤特性有关，也可能是当地果农不忽视了施用微量元素肥料。在对葡萄主产区各个土层土壤养分状况研究时发现，有机质和大部分营养元素含量整体都随土层深度的增加而减少，这可能与养分在土壤中的渗透作用有关，一般果农施肥深度较浅，养分逐渐向土壤下部渗透，但土层越深，到达下层土壤中的养分量就越少，所以往往表层土壤营养元素含量较高，土壤肥力较好。但速效氮在除西安地区的果园外，含量都是随土壤深度的增加而增加的，这可能和葡萄根系分布的特点有关，该主产区葡萄根系对速效氮的吸收能力较弱，致使速效氮在下层土壤中逐渐积累增多。5结论葡萄主产区土壤养分地域和深度分布不均衡问题较为突出，建议葡萄园果农，增施有机肥，适当增施氮肥，补充速效氮养分，补充铁、锰等元素，适当注意磷和锌养分的深度施肥。参考文献[1]李露,袁向,崔雪梅,刘美玲,张迪,李红丹,韩庆苏.卧龙乡不同土地利用方式下土壤养分状况评价[J].湖北工程学院学报,2016,36(06):75-77.[2]李宏图,杨勇,熊镇贵,章钦印,周廷中.云南省南涧县“2260”工程植烟土壤养分状况分析[J].作物研究,2016,30(06):719-721+725.[3]孔海民,陈一定,蒋玉根,李建强,潘建清.浙江省部分芦笋产区施肥现状及土壤养分状况分析[J].浙江农业科学,2016,57(11):1753-1756.[4]刘云,李东阳,程朝晖,雷超.宝鸡市植烟土壤养分状况分析[J].安徽农业科学,2016,44(26):85-88.[5]陈丽燕,王建伟,刘海轮,张艳玲,胡颖梅,何登峰.环秦岭区域植烟土壤养分状况及其与烟叶品质