1 材料与方法
1.1 材料
于2009—2014年在广东、广西、福建、海南、云南5个荔枝主产区采集当地具有代表性的生产性荔枝园土壤。未密闭荔枝园采样点在树冠滴水线外20 cm左右,密闭荔枝园采样点在荔枝树盘下。每个荔枝园采集8~10钻土,采集深度为50 cm,充分混匀后作为一个土壤样本。所用土钻为北京新地标XDB0302直压式半圆槽钻。共采集土壤样本470个,其中广东产区226个,广西产区191个,福建产区25个,海南产区20个,云南产区8个。不同产区土壤采样密度基本一致,按照种植面积确定土样数量。
1.2 方法
将土壤样本带回实验室后,剔除植物残茬和沙砾,风干、过筛后备用。
土壤测定指标及方法如下[9]：pH为电位法（水土体积比为2.5∶1）;有机质为沙浴加热重铬酸钾容量法;阳离子交换量（cation exchange capacity,CEC）为乙酸铵法;碱解氮为1 mol/L NaOH碱解扩散法;有效磷为盐酸-氟化铵浸提-钼锑抗比色法;速效钾为1 mol/L醋酸铵浸提-火焰光度法;有效钙、镁为1 mol/L醋酸铵交换法;有效硫为磷酸盐-醋酸浸提-硫酸钡比浊法;有效铜和有效锌为0.1 mol/L盐酸浸提-原子吸收分光光度法;有效硼经沸水浸提后,采用甲亚胺比色法进行测定;有效钼经草酸-草酸铵浸提后,采用极谱法测定。所有的测试均用标样（GBW07416a）控制质量。
采用第二次全国土壤普查土壤养分分级指标评价荔枝园土壤性质[4]。
1.3 数据处理
采用Excel 2019和SPSS 24.0软件进行数据处理及统计分析,采用Origin 2018软件进行作图,使用SPSS 24.0软件进行Pearson相关分析。
2 结果与分析
2.1 荔枝园土壤性质状况
2.1.1 土壤pH和阳离子交换量 华南荔枝园土壤pH处于3.9~7.8之间,平均值为4.65,变异系数为11.5%。如图1A所示,土壤为强酸性（pH< 4.5）的荔枝园占46.1%,土壤属于酸性（pH 4.5~ 5.5）的荔枝园占47.2%,属于弱酸性（pH 5.5~6.5）及中性（pH 6.5~7.5）的果园分别占5.2%和1.3%,而土壤为弱碱性的荔枝园仅占0.2%。华南荔枝园通常分布在丘陵坡地,土壤类型主要为赤红壤、砖红壤及黄壤等,基础土壤酸性强。加上不合理施肥现象仍较普遍存在,进一步加剧了土壤酸化。如按荔枝生长最适宜的土壤pH 5.0来衡量[10],则有46.1%的荔枝园需要提高pH。
阳离子交换量可衡量土壤保水保肥能力,是土壤改良及合理施肥的重要依据。华南荔枝园土壤CEC在1.0~38.4 cmol/kg之间,平均值为6.8 cmol/kg,变异系数52.1%。保肥能力弱（CEC< 10 cmol/kg）的果园占84.7%,保肥能力中等的（CEC 10~20 cmol/kg）占14.6%,保肥能力强的（CEC>20 cmol/kg）仅占0.7%。据此说明,华南荔枝园土壤保水保肥能力差（图1B）。
2.1.2 土壤有机质和大量元素养分 华南荔枝园土壤有机质和大量元素含量状况见表1。土壤有机质平均含量为12.9 g/kg,变异系数为43.0%;碱解氮、有效磷、速效钾平均含量分别为64.1、22.1、65.4 mg/kg,变异系数分别为37.4%、148.3%和71.0%,表明不同果园有效磷和速效钾含量差异较大。
表1 华南荔枝园土壤有机质和大量元素养分含量状况及分级评价（n=470）Tab. 1 Status and classification of soil organic matter and macro-element contents of litchi orchards in South China (n=470) |
| 指标 Item | 含量范围 Content range | 平均值 Average | 变异系数Coefficient of variance/% | 含量分级Content classification/% | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 极丰富 Extremely rich | 丰富 Rich | 中上 Higher medium | 中下 Lower medium | 缺乏 Deficient | 极缺 Extremely deficient | ||||
| 有机质/(g·kg-1) | 0.6~83.0 | 12.9±5.6 | 43.0 | 0.2 | 0.0 | 5.1 | 70.0 | 18.9 | 5.7 |
| 碱解氮/(mg·kg-1) | 4.3~280.7 | 64.1±24.0 | 37.4 | 0.6 | 2.1 | 7.0 | 41.1 | 47.2 | 1.9 |
| 有效磷(以P计)/(mg·kg-1) | 0.0~242.2 | 22.1±32.8 | 148.3 | 15.3 | 16.0 | 18.4 | 19.7 | 10.6 | 20.0 |
| 速效钾(以K计)/(mg·kg-1) | 8.5~379.0 | 65.4±46.4 | 71.0 | 1.9 | 2.3 | 10.6 | 39.8 | 27.4 | 17.9 |
根据全国第二次土壤普查分级指标,70.0%的果园有机质含量处于中下（10~20 g/kg）水平,18.9%和5.7%的果园分别处于缺乏（6~10 g/kg）和极缺乏（<6 g/kg）水平,仅有5.1%的果园处于中上（20~30 g/kg）及以上水平。41.1%和47.2%的果园土壤碱解氮含量分别处于中下（60~90 g/kg）和缺乏（30~60 g/kg）水平,还有1.9%的果园处于极缺乏（<30 g/kg）水平,而在中上（90~120 g/kg）及以上水平的合计只有9.7%。有效磷在各分级水平上比较平均,极丰富（>40 mg/kg）、丰富（20~ 40 g/kg）、中上（10~20 g/kg）、中下（5~10 g/kg）、缺乏（3~5 mg/kg）和极缺乏（<3 mg/kg）的果园分别占15.3%、16.0%、18.4%、19.7%、10.6%和20.0%。速效钾则主要处于中下（50~100 mg/kg）和缺乏（30~50 mg/kg）水平,分别占39.8%和27.4%,极缺乏（<30 mg/kg）和中上（100~150 mg/kg）水平的分别占17.9%和10.6%,仅有2.3%和1.9%处于丰富（150~200 mg/kg）和极丰富（>200 mg/kg）水平。整体而言,荔枝园土壤有机质处于中等偏低水平,碱解氮和速效钾为中低水平,有效磷为中等水平。
2.1.3 土壤中、微量元素养分 华南荔枝园土壤中、微量元素养分含量见表2。土壤中交换性钙、镁平均含量分别为319.7和38.5 mg/kg,变异系数分别为114.1%和141.4%;有效硫平均含量为61.2 mg/kg,变异系数为60.7%。表明交换性钙、镁在不同果园的含量差别很大,有效硫含量差异相对较小。微量元素中,有效铜、有效锌、有效硼、有效钼平均含量分别为0.8、1.7、0.27、0.13 mg/kg,各果园养分变异系数分别为189.0%、273.6%、85.1%、135.9%。
根据全国第二次土壤普查分级指标,63.1%的果园土壤交换性钙含量处于极缺乏（<300 mg/kg）水平,21.5%和6.8%的果园分别处于缺乏（300~ 500 mg/kg）和中等（500~700 mg/kg）水平,达到丰富（700~1000 mg/kg）水平及以上的果园仅有8.6%。交换性镁含量在极缺乏（<50 mg/kg）和缺乏（50~100 mg/kg）水平的果园高达80.6%和13.4%,仅有6.1%的果园处于中等（100~ 200 mg/kg）水平以上。有效硫含量处于丰富（>30 mg/kg）、中等（16~30 mg/kg）、缺乏（<16 mg/kg）水平的果园分别占84.1%、14.2%、1.7%。综上,钙、镁含量整体评价为低水平,而有效硫含量整体评价为丰富水平。
表2 华南荔枝园土壤中、微量元素养分含量状况及分级评价（n=470）Tab. 2 Status and classification of secondary and micro-element contents of litchi orchards in South China (n=470) |
| 指标 Item | 含量范围 Content range/ (mg·kg-1) | 平均值 Average/ (mg·kg-1) | 变异系数Coefficient of variance/% | 含量分级Content classification/% | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 极丰富 Extremely rich | 丰富 Rich | 中等 Medium | 缺乏 Deficient | 极缺 Extremely deficient | ||||
| 交换性钙 | 22.0~3028.0 | 319.7±365.0 | 114.1 | 4.5 | 4.1 | 6.8 | 21.5 | 63.1 |
| 交换性镁 | 2.4~518.0 | 38.5±54.4 | 141.4 | 1.1 | 0.9 | 4.1 | 13.4 | 80.6 |
| 有效硫 | 9.3~243.9 | 61.2±37.1 | 60.7 | 84.1 | 14.2 | 1.7 | ||
| 有效铜 | 0.0~23.7 | 0.8±1.5 | 189.0 | 8.9 | 11.1 | 60.4 | 14.9 | 4.7 |
| 有效锌 | 0.0~51.8 | 1.7±4.5 | 273.6 | 8.7 | 20.2 | 30.9 | 21.3 | 18.9 |
| 有效硼 | 0.02~4.06 | 0.27±0.23 | 85.1 | 0.2 | 0.0 | 7.1 | 44.6 | 48.1 |
| 有效钼 | 0.00~1.61 | 0.13±0.18 | 135.9 | 8.8 | 6.8 | 8.8 | 15.9 | 59.6 |
微量元素中,60.4%的果园有效铜含量处于中等（0.2~1.0 mg/kg）水平,处于缺乏（0.1~ 0.2 mg/kg）和极缺乏（<0.1 mg/kg）水平共占19.6%,达丰富（1.0~1.8 mg/kg）及以上水平共占20.0%,整体评价为中上水平。有效锌在各分级水平上比较平均,占比由高到低依次为中等（0.5~1.0 mg/kg）、缺乏（0.3~0.5 mg/kg）、丰富（1.0~3.0 mg/kg）、极缺乏（<0.3 mg/kg）极丰富（>3.0 mg/kg）水平,分别占30.9%、21.3%、20.2%、18.9%、8.7%,整体评价为中等水平。有效硼含量主要处于缺乏（0.20~0.50 mg/kg）和极缺乏（<0.20 mg/kg）水平,共占92.7 %,而中等（0.50~1.00 mg/kg）水平占7.1%,达丰富（1.00~2.00 mg/kg）及以上水平仅有0.2%,整体评价为低水平。有效钼含量则主要处于极缺乏（<0.10 mg/kg）水平,占比高达59.6%,缺乏（0.10~0.15 mg/kg）和中等（0.15~ 0.2 mg/kg）水平也分别占了15.9%和8.8%,达丰富（0.20~0.30 mg/kg）及以上水平共占15.6%,整体评价为中低水平。
2.2 不同产区荔枝园土壤性质比较
华南荔枝园土壤CEC总体处于中下水平,海南产区CEC最高,平均值达到9.9 cmol/kg,其次是广西,为8.2 cmol/kg（图2B）。CEC主要受土壤胶体类型和土壤pH的影响。通常有机质丰富的土壤CEC含量较高,本研究中海南产区的有机质含量最高,这可能是海南土壤CEC较其他产区高的主要原因。而土壤pH则通过决定土壤胶体表面负电荷的存量,进而影响CEC的高低。一般情况下,随着pH的升高,CEC也会增加。云南产区pH最高,这可能是该产区虽有机质含量极缺乏,而CEC并非5个产区最低的主要原因。
不同产区荔枝园土壤有机质含量见图2C。其中,云南产区荔枝园土壤有机质含量最低,平均值仅为5.7 g/kg,而海南产区有机质含量最高,达到15.0 g/kg。广东、广西和福建三省产区土壤有机质含量较为接近,处于11.5~14.0 g/kg范围之间。
2.2.2 土壤大、中、微量元素养分含量 华南不同产区荔枝园土壤大、中量元素养分含量情况如图3。海南产区碱解氮、有效磷平均含量最高,分别为98.6 mg/kg和44.9 mg/kg,分别处于中上和极丰富水平,而其余产区碱解氮为中低水平,有效磷则均在中等水平以上。云南产区速效钾、交换性钙、交换性镁含量均明显高于其余产区,其中速效钾达120.7 mg/kg,为中上水平;交换性钙、镁含量分别为1461.6和194.8 mg/kg,均处于丰富水平;有效硫含量则为各产区最低,平均值仅11.7 mg/kg,为缺乏水平。除云南外,其余省区速效钾均处于中低水平,交换性钙、镁处于缺乏或极缺乏水平,有效硫则均达到丰富水平。综上,交换性钙、镁是除云南以外的荔枝产区最缺乏的土壤养分。
华南荔枝园土壤微量元素含量情况见图4。其中海南和云南土壤有效铜含量较高,分别为2.7 mg/kg和3.0 mg/kg,均达丰富水平,而广东、广西和福建均为中等水平。海南产区有效锌含量最高,为13.3 mg/kg,其次为云南产区,均为极丰富水平,其余产区也均达中等水平以上。广东产区有效硼含量最高,但也仅为0.39 mg/kg,属于缺乏水平。广西产区有效硼含量最低,仅为0.14 mg/kg,为极缺乏水平,其余产区均处于缺乏水平。福建产区有效钼含量最高,达丰富水平,而云南产区则最低,仅为0.07 mg/kg,为极缺乏水平,其余产区均处于缺乏水平。由此可见,硼是华南荔枝园土壤最普遍缺乏的养分元素,钼是除福建产区外普遍缺乏的元素。
2.3 土壤性质之间的关系
表3 华南荔枝园土壤性质之间的Pearson相关系数（n=470）Tab. 3 Pearson coefficients between soil properties in litchi orchards from South China (n=470) |
| 指标 | pH | 有机质 Organic matter | CEC | 碱解氮 Alkali-hydrolyzable. N | 有效磷 Available. P | 速效钾 Available. K | 交换性钙 Exchangeable. Ca | 交换性镁 Exchangeable. Mg | 有效硫 Available. S | 有效铜 Available. Cu | 有效锌 Available. Zn | 有效硼 Available. B | 有效钼 Available. Mo |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| pH | 1 | -0.069 | -0.085 | 0.009 | 0.176 | 0.232** | 0.695** | 0.436** | -0.097 | 0.293** | 0.265** | 0.059 | 0.006 |
| 有机质 | 1 | -0.014 | 0.239** | -0.037 | 0.251** | -0.088 | -0.015 | 0.096 | 0.076 | 0.058 | -0.051 | 0.038 | |
| CEC | 1 | 0.010 | -0.080 | -0.057 | 0.045 | 0.153 | -0.088 | 0.071 | 0.008 | -0.133 | -0.037 | ||
| 碱解氮 | 1 | -0.066 | 0.312** | 0.090 | 0.111 | 0.051 | 0.239** | 0.234** | -0.036 | -0.051 | |||
| 有效磷 | 1 | -0.017 | -0.062 | -0.080 | 0.033 | 0.002 | 0.028 | 0.147 | 0.017 | ||||
| 速效钾 | 1 | 0.426** | 0.303** | 0.046 | 0.261** | 0.182 | -0.002 | 0.058 | |||||
| 交换性钙 | 1 | 0.684** | -0.070 | 0.275** | 0.123 | -0.059 | 0.045 | ||||||
| 交换性镁 | 1 | -0.095 | 0.184 | 0.064 | -0.187 | -0.010 | |||||||
| 有效硫 | 1 | 0.031 | -0.019 | 0.127 | 0.112 | ||||||||
| 有效铜 | 1 | 0.530** | 0.024 | -0.015 | |||||||||
| 有效锌 | 1 | -0.036 | 0.001 | ||||||||||
| 有效硼 | 1 | 0.076 | |||||||||||
| 有效钼 | 1 |
Note: * and ** indicate significant difference at 0.05 and 0.01 levels, respectively. | |
注：*和**分别表示在P<0.05和P<0.01水平差异显著。 |
此外,土壤其他性质之间往往也存在不同程度的相关关系。如土壤交换性钙与交换性镁（r=0.684**）、有效铜与有效锌（r=0.530**）、速效钾与交换性钙（r=0.426**）、碱解氮与速效钾（r=0.312**）之间均存在显著正相关关系。
3 讨论
3.1 荔枝园土壤改良的必要性
土壤酸化是农业用地最严重的问题之一,不仅会限制作物产量,还会使植物群落和土壤微生物群落结构发生变化[19,20]。长期酸化还会导致土壤阳离子交换能力出现难以逆转的降低,引起土壤钙、镁、钾等养分的流失,并伴有铝、铁和锰潜在毒性的活化[14,15,16]。若按荔枝生长最适宜的土壤pH（5.0）来衡量,则有46.1%的荔枝园需要适当调高pH。施用石灰性物质是改良土壤酸性的有效方法[21,22]。其中,石灰和白云石粉是适用于酸性荔枝园土壤pH改良的物质[23]。另外,也可以根据当地资源优势采取经济有效的方法。如广东荔枝主产区的茂名、阳江、潮汕和湛江地区、福建以及海南等沿海地区,海产贝类资源丰富海产贝壳主要成分是碳酸钙和少量碳酸镁[24]。经检测,粉状贝壳粉的pH可高达12.3（未发表数据）。利用合适细度的贝壳粉作为土壤pH改良剂具有生态环保、成本低廉、原材料易得的优点。此外,减少荔枝园铵基肥料的施用,用钙镁磷肥代替过磷酸钙等也可以减缓土壤酸化[23, 25]。
其次,荔枝园土壤多种养分的有效性受土壤pH影响（表3）。提高荔枝园土壤pH,也将提高土壤钙、镁、铜、锌、钾等养分的有效性,从而提高土壤肥力,一举多得。因此,在荔枝生产中,可以定期监测土壤酸碱度,并将其作为改良土壤、合理施肥的重要依据。此外,土壤养分之间关系密切,施肥时需综合考虑多种养分的配合施用,以提高肥料的利用率。
3.2 不同荔枝产区施肥建议
不同荔枝产区土壤性质及养分肥力状况不同,土壤施肥措施也应有所变化。除云南产区外,其他产区荔枝园土壤普遍酸性强。在土壤酸性强的产区,可在施用过磷酸钙的同时补充施用硅钙钾镁肥等碱性肥料,也可以用碱性的钙镁磷肥直接代替过磷酸钙,不但提高土壤pH,而且同时补充磷、钙、镁、硅等养分,施肥性价比高。在沿海荔枝产区,施用贝壳粉也是一种兼具改土和补充钙养分的有效办法。
4 结论
华南荔枝园土壤酸性强,90%以上荔枝园土壤为酸性和强酸性土壤。土壤有机质、CEC、碱解氮、速效钾及有效钼含量处于中低水平,交换性钙、镁及有效硼属于低水平,而有效磷、有效锌含量为中等水平,有效硫和有效铜含量则较丰富。整体而言,荔枝园土壤肥力整体偏低且各产区差异较大。交换性钙、镁是除云南以外各荔枝产区土壤最缺乏的元素,而硼是各产区最普遍缺乏的元素。土壤pH和交换性钙、交换性镁等养分之间具有极显著正相关关系。建议根据不同产区土壤性质,因地制宜选用经济有效的土壤改良方法,并选用合适种类的肥料合理搭配施用。
责任编辑：白净