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土壤有機(jī)質(zhì)泛指以各種形態(tài)和狀態(tài)存在于土壤中的各種含碳有機(jī)化合物。包括土壤中的動(dòng)物、植物及微生物殘?bào)w的不同分解、合成階段的各種產(chǎn)物,其中,土壤中特殊的含碳有機(jī)化合物——腐殖質(zhì)是土壤有機(jī)質(zhì)的主體。土壤有機(jī)質(zhì)含有植物生長(zhǎng)所需要的各種營(yíng)養(yǎng)成分,隨著有機(jī)質(zhì)的礦化,不斷地釋放出來(lái)供植物和微生物利用,同時(shí)釋放出微生物生命活動(dòng)所必需的能量,并通過(guò)提高土壤顆粒的穩(wěn)定性、改變土壤的熱學(xué)特性、影響土壤中陽(yáng)離子交換量等功能從而最終影響土壤的物理和化學(xué)作用。
果園土壤有機(jī)質(zhì)是果園土壤肥力的重要指標(biāo)。土壤有機(jī)質(zhì)可直接為果樹生長(zhǎng)提供相當(dāng)數(shù)量的營(yíng)養(yǎng)元素和生理活性物質(zhì),與果樹產(chǎn)量、果實(shí)品質(zhì)密切相關(guān),是果園能否高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)及優(yōu)質(zhì)果品生產(chǎn)的基本條件。因此,提高果園土壤有機(jī)質(zhì)含量是提高果園土壤肥力的關(guān)鍵。
一、土壤有機(jī)質(zhì)與果樹生長(zhǎng)
土壤有機(jī)質(zhì)不僅可以為果樹生長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng)、增加養(yǎng)分的有效性,保水、保肥及緩沖土壤對(duì)酸堿的緩沖能力,還可以促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成、改善土壤物理性質(zhì)等。土壤有機(jī)質(zhì)可降低土壤容重,增加孔隙量和通透性,提高土壤貯備、供應(yīng)和保持水分能力。另外,有機(jī)質(zhì)也有很好的陽(yáng)離子交換能力,一方面可提高土壤對(duì)酸堿變化的緩沖能力;另一方面,腐殖質(zhì)也可以吸附陰、陽(yáng)離子,而被吸附的離子,就可避免隨水流失,同時(shí),根系附近的H+或其它陽(yáng)離子還能隨時(shí)將其交換出來(lái),供給果樹Na+、K+、Ca2+、Mg2+和某些微量養(yǎng)分。同時(shí),土壤有機(jī)質(zhì)可提高土壤酶活性。
土壤有機(jī)質(zhì)是組成土壤肥力的核心物質(zhì),含有果樹所需的大量元素 N 、P 、K 、S 、Ca 、Mg 及許多微量元素等養(yǎng)分,其含量高低是衡量土壤肥力的重要指標(biāo)之一,也只有在土壤有機(jī)質(zhì)的作用下,才能形成具有肥力的土壤。土壤有機(jī)質(zhì)可提供植物生長(zhǎng)所需 95%以上的氮、20%~70%的磷、95%以上的硫。隨著有機(jī)質(zhì)的礦質(zhì)化,營(yíng)養(yǎng)元素都成為礦質(zhì)鹽類,并以一定的速率不斷釋放,供果樹利用。
有機(jī)質(zhì)是影響果樹根系生長(zhǎng)發(fā)育的重要因子。腐殖質(zhì)能增強(qiáng)根細(xì)胞膜的透性,提高果樹對(duì)養(yǎng)分的吸收能力,加速細(xì)胞分裂,促進(jìn)根系發(fā)育。土壤有機(jī)質(zhì)增加后,果樹根系活力增加,根系對(duì)養(yǎng)分的吸收和向果實(shí)中轉(zhuǎn)移能力加強(qiáng),也可促進(jìn)根系生長(zhǎng),使根系在深層土壤中的分布增加,延緩衰老。腐殖質(zhì)還能提高土壤酶活性,增加果樹對(duì)養(yǎng)分的吸收能力,從而促進(jìn)果樹生長(zhǎng)。另外,腐殖質(zhì)還含有一些生理活性物質(zhì),如胡敏酸、聚酚和醌類物質(zhì),刺激果樹的生長(zhǎng)。
土壤有機(jī)質(zhì)在果樹優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)中具有重要作用,提高果園有機(jī)質(zhì)含量不但能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn),還可提高果品品質(zhì)。有機(jī)質(zhì)含量高,則果樹生長(zhǎng)旺盛、病蟲害少,產(chǎn)量高且穩(wěn)定,品質(zhì)好。一些研究表明,果園土壤有機(jī)質(zhì)提高后,蘋果的果個(gè)大,優(yōu)果率高,且硬度及可溶性固形物含量顯著提高,果實(shí)去皮硬度增加,苦痘病及皺皮、裂果率降低。相反,有機(jī)質(zhì)缺乏,則果樹生長(zhǎng)緩慢、化肥利用率低,產(chǎn)量低而不穩(wěn),抗逆性差。
二、我國(guó)果園土壤有機(jī)質(zhì)現(xiàn)狀
研究表明,制約我國(guó)蘋果產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要問(wèn)題就是土壤有機(jī)質(zhì)含量低。豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)果園的土壤有機(jī)質(zhì)含量應(yīng)在 2%以上,國(guó)家無(wú)公害蘋果技術(shù)規(guī)程要求,果園土壤有機(jī)質(zhì)含量應(yīng)在 1.5%以上,最好達(dá)到 5%~8%,但我國(guó)多數(shù)果園土壤有機(jī)質(zhì)含量平均不到 1%。
不同的種植地區(qū)果園土壤有機(jī)質(zhì)含量不同。在蘋果園中,山西省中南部生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)區(qū) 13 個(gè)縣土壤有機(jī)質(zhì)平均值為 1.02%;陜西省果園土壤有機(jī)質(zhì)含量平均為 1.23%;北京為 1.68%、甘肅省天水市為 1.13%;山西省吉縣為 1.22%。贛南臍橙主要分布區(qū),土壤有機(jī)質(zhì)含量約 0.9%~1.4%,81%的果園土壤表現(xiàn)為有機(jī)質(zhì)缺乏。
在北京地區(qū),蘋果園土壤有機(jī)質(zhì)含量最高為 1.68%,其次是葡萄園和桃園,分別為1.58%和1.5%,最低為梨園僅 1.04%。
不同的果園隨著種植年限的變化,土壤有機(jī)質(zhì)的增減不一,這種變化與果園的管理及施肥方式有直接的關(guān)系。隨著種植年限的增加,不同土壤深度土壤有機(jī)質(zhì)變化也有所差異。
土壤有機(jī)質(zhì)的變化和果園的管理方法、果農(nóng)對(duì)土壤的重視程度等密切相關(guān),多數(shù)果園土壤有機(jī)質(zhì)減少的主要原因是只注意化肥的大量施加而忽略了有機(jī)肥的使用。一些簡(jiǎn)單的農(nóng)業(yè)措施,如果園種草、青草還田、施用有機(jī)肥、開溝壓入麥草、玉米秸稈等,均可使果園土壤有機(jī)質(zhì)得到明顯提高。另外,在盛果期時(shí),大量的肥料投入利于土壤有機(jī)質(zhì)的積累;但當(dāng)果樹進(jìn)入衰老期后,由于施肥量的減少,加上果樹與土壤之間的相互協(xié)調(diào)能力減弱,將導(dǎo)致果園土壤肥力急速下降。同時(shí),果園土壤管理方式也影響有機(jī)質(zhì)的含量,對(duì)蘋果園不同土壤管理?xiàng)l件下有機(jī)質(zhì)的研究表明,中耕和深耕管理的土壤有機(jī)質(zhì)含量均高于免耕。
三、土壤有機(jī)質(zhì)含量偏低的原因
影響果園土壤有機(jī)質(zhì)含量變化原因較多,主要包括肥料投入數(shù)量與結(jié)構(gòu)、種植方式、土壤類型、農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)行情和農(nóng)業(yè)技術(shù)等方面。1、施肥結(jié)構(gòu)不合理
大量施用化肥、有機(jī)肥投入不足是造成土壤有機(jī)質(zhì)偏低的主要原因。我國(guó)耕地土壤有機(jī)質(zhì)年礦化率約1%~4%,每年只有增加的有機(jī)質(zhì)量與礦化的量相等時(shí),才能保持平衡。但是,隨著農(nóng)民經(jīng)濟(jì)條件的改善,農(nóng)村勞動(dòng)力大量外出,加上施用有機(jī)肥較為費(fèi)工,導(dǎo)致化肥倍受青睞,有機(jī)肥受到忽視。
果園有機(jī)養(yǎng)分投入不足,氮磷肥的過(guò)量施用,鉀肥投入相對(duì)不足,含銅殺菌劑的過(guò)量、頻繁使用等是造成果園土壤質(zhì)量變化的主要原因。這種化肥的大量連年使用,使果園土壤全氮增加,而土壤C/N比下降,造成土壤板結(jié)、酸堿失衡、肥力下降。隨著種植年限的增加,果園土壤性質(zhì)明顯退化。
2、有機(jī)肥源嚴(yán)重不足
近年來(lái),由于農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整,牲畜的飼養(yǎng)逐漸由家庭轉(zhuǎn)變?yōu)閷I(yè)大戶或企業(yè),因此,可提供給果園的農(nóng)家肥非常有限,而現(xiàn)有的肥源主要靠廁、圈提供,數(shù)量有限。雖然商業(yè)化生物有機(jī)肥廠迅速增加,但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求,同時(shí)還存在價(jià)格、質(zhì)量等問(wèn)題。以陜西省為例,2011 年共有精制有機(jī)肥料企業(yè) 40 多家,且多數(shù)是小型企業(yè),年實(shí)際生產(chǎn)總量?jī)H 10 萬(wàn)噸。但如果陜西 1/3 蘋果園施精制有機(jī)肥,每畝按施 150 公斤計(jì)算,每年大約就需要 30 萬(wàn)噸。因此,商品有機(jī)肥遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足果園實(shí)際需要。同時(shí),市售商品有機(jī)肥價(jià)格偏高,多數(shù)果農(nóng)不愿施用,限制了商品有機(jī)肥的大面積應(yīng)用。
3、果園生草栽培模式未能有效推廣應(yīng)用
果園生草栽培模式雖然是改善果園生態(tài)條件、培肥地力、增加土壤有機(jī)質(zhì)、生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)果品,使果園健康、良性發(fā)展的有效方法,但是這一技術(shù)在我國(guó)卻沒有大面積推廣應(yīng)用,究其原因:一方面,是果農(nóng)對(duì)果園生草的迫切性與重要性認(rèn)識(shí)不到位,傳統(tǒng)觀念是果園清耕除草,片面地將果園生草與果樹爭(zhēng)肥爭(zhēng)水相聯(lián)系,不愿意生草,而沒有充分認(rèn)識(shí)到大量施化肥而導(dǎo)致土壤退化和果實(shí)品質(zhì)下降的嚴(yán)重問(wèn)題。另一方面,生草果園科學(xué)管理技術(shù)及其研究缺乏,對(duì)生草果園的管理不到位,種植牧草的管理和利用跟不上,導(dǎo)致果園牧草閑置,而沒有發(fā)揮其提高果園肥力的關(guān)鍵作用,更加劇了果農(nóng)果園草與果樹爭(zhēng)肥水的錯(cuò)誤思想,所以,在果園牧草的管理及利用方面,如割草時(shí)間確定、割草機(jī)械化、割草前后的病蟲害防治及天敵保護(hù)、刈割牧草的科學(xué)利用、所生牧草更新復(fù)壯等方面應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)研究和完善技術(shù)。
4、生物降解加劇了土壤貧瘠
充足的光照、合適的溫度、適量的降水,這些有利于果樹生長(zhǎng)發(fā)育的氣候條件同樣也利于土壤中好氣微生物的活動(dòng)。這些微生物的活動(dòng)加劇了土壤中有機(jī)質(zhì)的降解進(jìn)程,使其轉(zhuǎn)化為二氧化碳從土壤中逸出,從而導(dǎo)致有機(jī)質(zhì)更低,如不及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充,則會(huì)加劇土壤的貧瘠化。
四、土壤有機(jī)質(zhì)提升的途徑
科學(xué)施用有機(jī)肥、果園覆草、果園埋草、果園種草、自然生草等措施是提高果園土壤有機(jī)質(zhì)的有效措施。
1、施用有機(jī)肥
果園中增施有機(jī)肥是提高果園土壤有機(jī)質(zhì)狀況,培肥地力,提高果園土壤質(zhì)量的重要措施。施用有機(jī)肥能顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)含量,且有機(jī)質(zhì)的增加幅度與施用量直接相關(guān)。有機(jī)肥源種類較多,主要包括人畜糞便、植物殘?bào)w(如作物秸稈)、各種餅肥(如菜籽餅、棉籽餅、豆餅等)、堆肥、漚肥、廄肥、沼肥、綠肥等農(nóng)家肥料以及商品有機(jī)肥。隨著施肥年份的增加,施用有機(jī)肥的土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷及速效磷、速效鉀含量均提高,土壤中的堿解氮含量一直處于比較穩(wěn)定的狀態(tài),而施用化肥的土壤堿解氮卻呈逐年下降趨勢(shì)。
2、果樹凋落物
將果樹凋落物(枝、葉)經(jīng)過(guò)一定的處理,返還果園也是提高土壤有機(jī)質(zhì)的重要措施。如果果樹凋落物直接覆蓋在樹下,其中攜帶的病蟲源可能對(duì)果園造成危害,可將凋落物集中收集起來(lái)制成堆肥,經(jīng)高溫堆腐殺菌后,再施到果園中。
3、果園覆草
果園覆草即是將農(nóng)作物秸稈、果園內(nèi)雜草、果樹的枯枝落葉等作為覆蓋材料,通過(guò)這些材料腐爛是增加果園土壤有機(jī)質(zhì)的一種常用辦法。雜草枯葉與枯根、刈割的牧草等經(jīng)深翻后主要分布在0~20 厘米土層中,在土壤中降解、轉(zhuǎn)化,形成腐殖質(zhì),可使土壤中有機(jī)質(zhì)含量提高。研究表明,連續(xù) 3 年樹盤覆草后,0~20 厘米土壤有機(jī)質(zhì)含量比“清耕”園提高 0.38 個(gè)百分點(diǎn)。蘋果園覆蓋麥草 5 年后,0~20 厘米 土壤有機(jī)質(zhì)含量由 0.85% 提高到 1.18%,20~40厘米土壤有機(jī)質(zhì)由 0.43% 提高到 0.52%。葡萄園覆蓋麥草3年后,0~20 厘米土壤由 0.92%提高到 1.25%,20~40厘米土壤由 0.5% 提高到 0.6%。
4、果園生草
果園生草是提高果園土壤有機(jī)質(zhì)最經(jīng)濟(jì)、有效的途徑,所生牧草的根或枝葉等殘?bào)w大量進(jìn)入果園,并在土壤中降解、轉(zhuǎn)化,使土壤的有機(jī)質(zhì)不斷提高。無(wú)論是人工生草還是自然生草,均可增加土壤中有機(jī)質(zhì)的含量,且增幅為 2.4%~57.5%。
果園所生牧草,尤其是豆科牧草是培肥地力的有效途徑,這一研究結(jié)果已得到廣泛認(rèn)可。豆科綠肥具有生長(zhǎng)快、產(chǎn)量高、養(yǎng)分全面豐富、粗纖維含量少、利用價(jià)值大的特點(diǎn),而且易于腐爛,供肥及時(shí)。目前,南方果園主要的草種為寬葉雀稗、格拉姆柱花草等,北方果園主要為白三葉、多年生黑麥草、毛苕子、草木樨等。不同草種的混播種植使果園土壤有機(jī)質(zhì)的提高較單播更為明顯。另外,果園自然生草也是重要的途徑。
土壤有機(jī)質(zhì)含量還與進(jìn)入土壤中的有機(jī)物量有關(guān)系。在山西 3 個(gè)蘋果園連續(xù) 3 年的生草覆蓋試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),生草后刈割覆蓋可以明顯提高蘋果園土壤有機(jī)質(zhì),且有機(jī)質(zhì)的增加幅度與覆蓋的草的用量成極顯著的正相關(guān)。
生草果園土壤有機(jī)質(zhì)含量逐年提高,生草覆蓋果園第1年,0~20 厘米土層中有機(jī)質(zhì)含量沒有增加,第2年開始增加,至第3、4年明顯提高,并逐漸穩(wěn)定。尤其在種草的前5年,有機(jī)質(zhì)含量由 0.87%提高到 1.71%,提高了近1 倍。在0~30厘米土層有機(jī)質(zhì)含量為 0.5%~0.7%的果園,連續(xù)3年種植白三葉,土壤有機(jī)質(zhì)含量可以提高到 1.6%~2.0%以上。
5、建立生態(tài)型果園
果園生草+適宜的家畜(家禽)建立生態(tài)型果園,也是提高土壤有機(jī)質(zhì)的有效方法。研究發(fā)現(xiàn),在枇杷、石榴、李子和橄欖樹等果樹下,套種綠肥植物紫云英、苜蓿、白三葉和多年生黑麥草,喂養(yǎng)牛、黑山羊、豬和兔、雞、鴨、鵝等生態(tài)型畜禽,可有效提高土壤有機(jī)質(zhì)含量。
結(jié)語(yǔ)
針對(duì)目前我國(guó)果園土壤有機(jī)質(zhì)偏低,有機(jī)肥施入不足,有機(jī)肥源缺乏,勞動(dòng)力短缺等問(wèn)題,加強(qiáng)果農(nóng)科學(xué)管理意識(shí),增加果園有機(jī)肥投入,開辟綠色肥源,實(shí)現(xiàn)果園生草,重視果園所種草種的利用,強(qiáng)化果草復(fù)合系統(tǒng)的研究,是改善果園肥力退化現(xiàn)狀,提高果實(shí)品質(zhì),實(shí)現(xiàn)果園健康可持續(xù)利用的有效途徑。
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