如何提升天水花牛苹果果园土壤有机质水平？

张 鹏等

天水市属暖温带半湿润半干旱气候,昼夜温差大,雨量适中,光照充足,土壤多属黄绵土和粘土,是苹果的优势产区 。花牛苹果是甘肃省重要的“甘味”农 产品,也是国 家地理标志 产品,资料 显示,2020 年天水市苹果种植面积 5.47 万 hm2 ,苹果产量 138.8 万 t ,产值 40 亿元,入围“ 2020 中国苹果产业榜样 100 品牌”。但是,天水地区苹果园多分布在山地,果园土壤瘠薄,多数无灌溉条件,加上农药、化肥、农膜长期使用等原因,果园土壤存在土壤污染、微生物数量减少、有机质含量降低等突出问题,这导致所产果品内在及外在品质不如以前。研究表明,丰产稳产果园的土壤有机质含量应在 20g /kg以上 ,但我国多数果园土壤有机质含量平均不到10g/kg。2008 年,天水市果树研究所从 2 区 5 县苹果园采集土样 2400 多个,对土壤养分 5 项指标进 行 了 测 定,结 果 表 明 土 壤 有 机 质 含 量 为11.3g/kg,普遍低于高产稳产果园有机质平均含量 。土壤有机质含有植物生长所需的各种营养成分,养分释放缓慢且与植物养分吸收同步,能满足植物养分需求,同时土壤有机质含量的高低与土壤性状关系密切,有机质含量高土壤物理、化学及生物性状优越,土壤生产能力更加稳定,因此,果园有机质不仅是果园土壤肥力的重要指标,还是果园能否高产稳产及果品保持优质性状的先决条件。果园土壤有机质的变化与农业管理措施密切相关,如施肥、秸秆还田、农作制度以及农田生态系统演替等因素 。基于此,本文阐述了土壤有机质对果树生长、果实品质的影响,分析了果园有机质下降的主要原因,提出了提升土壤有机质的对策,以期为天水花牛苹果的可持续发展提供一定的参考依据。

1 土壤有机质对苹果生产的重要性

1.1 土壤有机质对苹果生长的影响

土壤有机质高低决定着果树叶片的厚度和鲜重、新梢长度与粗度及根系生长情况,间接反映树体的养分含量,特别是氮素的含量情况 。土壤有机质的主要成分腐殖质能增强根系细胞膜透性,促进根系对水分和养分的吸收 ,提高土壤有机质可使苹果幼树当年生白色根柱中活性细胞数目增多,促进根系向深层土壤延伸,延缓根系衰老 ,有机质是土壤微生物生长繁殖和酶活性高低的主要能量来源,土壤有机质水平高,肥力平稳且持久,果树养分吸收能力和抗逆性能增强 ,促进了果树生长和果实发育。

1.2 土壤有机质对苹果品质的影响

土壤有机质是果树高产稳产及果品高产优质提升的关键。研究表明,有机质含量高,果树生长旺盛、果实病虫害少、可溶性固形物含量高、裂果率降低、商品果率增高 。在陕西关中平原的研究表明,当土壤有机质提升 2% 时,果实的色泽,大小和风味等外在品质均得到提升,果实 Ca 、Mg元素含量及可溶性固形物显著增加,苹果苦痘病及皱皮、裂果率明显降低 。天水果树研究所在果园种植白三叶草 使 果 园 有 机 质 较 果 园 清 耕 土 壤 有 机 质 提 升0.5% ,果实单果质量和产量显著提升增加 22.5%和 20.9% ;果 形 指 数 增 加 0.06 ,优 质 果 率 增 加23.1% ,可溶性固形物质量分数增加 4.8% ,果实硬度增加 8.2% ,究其原因是有机质提升为果树生长提供了充足养分,促进果树枝叶生长、光合产物有效累积,从而提升果品品质。

2 果园土壤有机质下降的原因

2.1 果园用养失调

苹果种植合作社通过流转获得耕地,不会像原户主那样精细的养护耕地、提升地力,只想通过增施化肥在短期内获得最大产出,甚至是掠夺式使用。还有一些个体果农也缺乏持续发展的思想,在培肥地力,施用有机肥方面舍不得投入,“懒汉式”的生产,只用地不养地。由于连年耕种消耗土壤中大量有机质,而归还甚微,造成有机质逐年减少。同时,过分依赖农业投入品,导致耕地有机废弃物累积,并造成严重的面源污染。

2.2 传统农家肥资源有限

由于苹果产业的发展压缩了粮食作物种植面积,秸秆产出量少,导致饲料相对缺乏,畜牧业落后。近年农村产业结构不断调整,个体家庭很少再饲养牲畜,因此,可提供给果园的秸秆和畜禽粪便等传统有机肥源缺乏。另外,传统农家肥多数只进行简单堆腐、甚至直接还田,有机肥腐熟程度差,养分损失大,杂质多,质量不高。

2.3 商品有机肥推广难度大

受“化肥零增长”政策的影响,近年来,商品有机肥生产企业迅速增加,但监管跟不上,导致有机肥市场鱼龙混杂,质量参差不齐影响农民认知。同时,市售商品有机肥价格偏高,削弱了果农加大有机肥入的积极性。另外,动物源类商品有机肥还存在生态污染风险,加上有机肥肥效慢,短期回报率低等因素影响,造成有机肥的施用量和施用面积都不够,对果园土壤有机质提升的作用有限 。

2.4 果农投入积极性不高

王耀辉 对天水苹果种植现状调查发现,农村大批青壮年外出务工,留守人口年龄偏大,40~59年龄段的果农占总调查人数的 83.33% ,且文化程度普遍不高。有机肥养分含量低、体量大,人工施用劳动强度大,且肥效慢,增产效果不明显,体能较差的果农当然更青睐化肥。果农对土壤有机质的重要性认识不足,费时费力施用有机肥的意愿不高。另外,近年来冻害、冰雹频发,损失较大,使得果农投入积极性降到新低。

3 提升果园有机质含量的主要途径

3.1 增加果园有机肥施用量

有机肥通常是指经过无害化处理、充分腐熟的农家肥,主要包括厩肥、人粪尿、堆肥、沤肥、沼气肥、绿肥和饼肥等,是支撑我国传统农业生产的物质基础。科学合理地施用有机肥能显著提高土壤有机质含量,且施用量直接关系到有机质的增加幅度 。多年生产实 践证明,根 据目标产量 定施肥量,亩(667m2 )产 1.5t 的果园,有机肥用量为“斤果斤肥”;亩(667m2 )产 2.5t 的果园,有机肥用量为“斤果斤半肥”;亩(667m2 )产 3t 以上的果园,有机肥用量“斤果两斤肥”。另外,不同时间施用同样多的有机肥效果会有很大差异,正如生产中总结出的经验:“9 月 金, 10 月 银, 11 月 废 铜 烂 铁”。杨 国权 认为,每株山地花牛苹果施用 10~12.5kg 生物有机肥,可有效减少 30%~50% 复合肥,改善果园生态环境,使树体健壮,能达到提质增效的目的。

有机肥中的腐殖质吸附和螯合土壤中的重金属离子,在果园施用生物有机肥还具有减轻 Cd , Cu 对土壤微生物毒害,减少根系对重金属吸收的作用 。近年来由于本地农家肥缺乏,像腐殖酸类肥、微生物肥、有机复合肥等商品有机肥的施用量也在逐年递增;另外,从内蒙古等地调运羊粪,腐熟后在苹果园施用,成为天水提升果园土壤有机质的重要途径。

3.2 推广果园生草栽培

果园生草栽培是一种在果园人工种草或自然生草进行地表覆盖的可持续土壤管理技术模式,在欧美等发达国家应用广泛 。果园生草栽培不仅能改变传统果园结构单一、系统外界抵抗能力不足的问题,还能培肥地力,提高果园保水保肥能力 。

苹果园种植鼠茅草可降低 88.3%~98.7% 的地表径流量,降低 90% 的氮素径流损失量 。王义祥等 认为生草栽培有利于有机碳累积,果园经过10 年的生草管理,土壤( 0~20cm )有机碳含量提高37.0% ,土壤容重降低 1.8% 。王淑媛 研究发现,在苹果园不管是人工种草还是自然生草,都能提高土壤 有 机 质 含 量,与 清 耕 相 比 增 幅 在 2.4% ~57.5% 之间。近些年天水果园生草栽培面积逐渐扩大,种植的生草品种以三叶草、黑麦草、毛豌豆为主,一般在草高 30cm 左右进行刈割覆盖,腐烂的生草能补充土壤有机质含量 。由于果园生草存在与果树争夺水分的情况,因此,在无灌溉条件且干旱的果园应慎重推广果园生草。

3.3 果园树盘覆草

果园覆草是指用作物秸秆或杂草等有机物料覆盖在果树树盘内的一种果园管理模式,不仅能抑制杂草,还能达到蓄水保墒肥田的目的。相比其他的覆盖形式,果园覆盖有机物是经济效益最高的,其次为生草带状覆盖和间作,实际上不管何种覆盖,其生态效益和经济效益都远比使用除草剂及清耕高 。孙文泰等 在陇东旱塬果园覆膜、覆草和覆沙对比发现,覆草处理能有效改善土壤结构,利于根系生长,促进树体高效水分利用,是当地较为适宜的地表覆盖方式。果园自然生长的杂草对水分及养分摄取能力很强,甚至能吸收一些难溶养分,割倒后就地覆盖,地下的根系及地上枝叶在腐烂后可为果树提供将大量有机质养料和无机养分 。果园覆盖有机物料选择范围广,可因地制宜选用各种作物秸秆、树叶、绿肥、杂草、碎柴草等覆盖树盘,覆草厚度应达到20cm 以上。黄英群等发现通过覆盖稻草、割生草覆盖、施用有机肥对果园土壤均有不同程度的提升作用,其中稻草覆盖提升效果最佳、其次是施有机肥。冯万强 在麦积区伯阳镇果园开展覆草试验,按每年每亩(667m2 )覆麦草 1.5t ,连续 3 年后测定0~40cm 土层,覆草较不覆草土壤有机质含量提高36.2% 。秸秆覆盖操作简单,适用性强,但是覆草须在降雨或浇水后趁墒进行,切忌干土覆盖干草,以免加剧缺水矛盾。

3.4 苹果枝条堆肥还田

苹果一年需要修剪好几次,由于以前果园机械化程度不高,果树枝条被当成“废弃物”丢弃或焚烧处理,不仅造成大量植物源有机碳的浪费,还污染环境 。近年来,机械化程度较高的果园都配备了果枝粉碎机,将果枝粉碎后进行堆沤,腐熟后还田,可提高果园土壤有机质含量,实现果园废弃枝条循环利用 。赵鹏 认为梨树修剪枝条堆肥还田对土壤有机质含量、氮含量、土壤微生物数量和微生物量碳有显著提升作用。一般来说,用粉碎机将枝条粉碎成 2~5cm 即可,粉碎后与作物秸秆、生物有机肥、腐熟剂混匀,适量添加外源氮素调整碳氮比,湿度达到 60% 即可覆盖塑料布开始发酵。腐熟后可撒施于果树树盘外 1 / 3 根系分布区域,树冠小的要施到树冠投影处 。根据果农经验,冬剪枝、春沤、秋施效果最佳。

3.5 提高果农专业素养

果农作为果品生产的直接参与者,其专业素质的高低对果实产量及品质产生直接影响。当前我区果农文化水平普遍偏低,年龄偏大,对果园土壤有机质的重要性认识不够,同时也对提升果园土壤有机质的技术方法掌握不足。区果业中心要加强培训宣传工作,让果农认识到土壤有机质是土壤肥力的基础,是实现水果优质、高产的重要条件。要改变果农重施化肥的思想观念,倡导绿色用肥理念,做到重施有机肥、巧施化学肥,实现绿色高质量发展。

4 小结与展望

土壤有机质与苹果生长发育、产量和品质之间联系紧密,目前天水花牛苹果果园土壤有机质含量偏低,导致花牛苹果口感变差,品牌形象受损。为遏制果园肥力退化现状,从 2017 年开始,天水市响应农业农村部的《开展果菜茶有机肥替代化肥行动方案》,针对果园有机肥施入不足、有机肥源缺乏、土壤有机质偏低等问题,通过加强果农科学管理意识,大力推广果园生草栽培、树盘覆草和果枝粉碎还田等农艺措施,果园肥力状况得到有效改善。综上所述,因地制宜结合各类农艺措施,不断增加沼液、农家肥、商品有机肥等有机质投入,采用有机无机结合的方式实现部分有机肥替代化肥,逐步提高天水苹果园土壤有机质含量,培肥地力,实现果园稳产优质、健康可持续发展。