镁是植物生长发育必需的营养元素之一。植物缺镁会降低叶片中叶绿素含量并逐渐使之失绿黄化，光合作用强度降低，碳水化合物、脂肪、蛋白质等合成受阻，最终导致产量和品质的下降^[1]。植物吸收的镁主要来源于土壤，植物镁营养的丰缺与土壤中有效镁含量密切相关^[2]。土壤中镁的形态分为有机态与无机态，其中有机态镁平均不足1%，主要以无机形态为主，无机态则分为矿物态、交换态和水溶态，不同形态间可以相互转化^[3]。能被稀酸溶解的矿物态镁，称为非交换态镁，这是矿物中较易释放的镁，可作为植物利用的潜在有效镁，占全镁量的5%～25%^[3]；交换态镁与水溶态镁合称为有效镁，能够被植物吸收利用，交换态镁的含量占全镁的5%左右^[4]，水溶态镁的含量则更少。土壤中有效镁的含量受土壤类型、土壤pH、阳离子交换量、土壤胶体的种类及土壤中其他养分与镁之间的交互作用等影响^[5]。白由路等^[2]对我国土壤有效镁含量进行调查发现，我国土壤中有效镁含量基本上呈北高南低的趋势，其中有54%的土壤因为有效镁含量低而需要不同程度补充镁肥，而这些地区主要集中在我国南方酸性土壤地区。

平和县位于福建省漳州市西南部，土壤类型主要为红壤。平和被誉为“世界蜜柚之乡”，具有500多年的蜜柚栽培历史。由于“琯溪蜜柚”经济效益较高，20世纪90年代以来，平和县蜜柚种植规模不断扩大，目前全县蜜柚种植面积可达4.33万hm²，产量高达120万t^[5]。随着不断扩大的种植规模与日益提高的经济效益，在蜜柚生产中逐渐出现过量施用化肥、土壤酸化、土壤养分积累和不均衡以及蜜柚缺素等现象^[6-8]。近年来，国内外已经逐渐关注植物的镁营养并开展了相关研究^[9-10]，且国内也进行了柑橘缺镁的研究^[11-12]。但关于蜜柚园土壤镁状况的研究还处于起步阶段，特别是关于不同深度土壤镁状况以及其影响因素等的相关研究还十分缺乏。

为了解平和蜜柚果园土壤镁状况，本文采集了平和县集约化蜜柚果园87份土壤样品，分析了长期施肥下不同土层镁含量的特征，并就蜜柚园土壤交换性镁与土壤性质的关系进行了探讨，以期为指导蜜柚果园土壤科学培肥、提高果实产量和品质提供科学参考。

1 材料与方法

1.1 土壤样品采集

在福建省平和县的蜜柚主产乡镇山格镇、安厚镇、坂仔镇、文峰镇、南胜镇、霞寨镇、小溪镇、大溪镇、国强乡、五寨乡分别选取具有代表性的87个蜜柚园进行土壤样品采集。在果实成熟期，每个果园按照S形选取采样树6株，在每株采样树的树冠滴水线内侧（离树体约1m），避开施肥穴，每棵树按照对称位置取4个点，将一个蜜柚园所采土壤混匀成一个土样，四分法分取约500g土壤为1个土壤样品，带回实验室自然风干、混匀、磨细，保存待测。采样时分0～20、20～40和40～60cm 3个不同土层。

1.2 土壤指标测定及方法

土壤pH采用电位法测定（土水比为1∶2.5）； 土壤交换性镁采用乙酸铵交换法ICP-OES测定； 水溶性镁采用土水比为1∶5浸提ICP-OES测定； 非交换性镁采用1.0mol/L硝酸煮沸10min提取ICP-OES测定；土壤碱解氮含量采用碱解扩散法测定；有效磷含量用盐酸-氟化铵法浸提-钼蓝比色法测定；速效钾含量用1.0mol/L醋酸铵（pH 7.0） 浸提-火焰光度法测定；有机质含量采取重铬酸钾容量法（外加热法）测定^[13-14]。

1.3 土壤养分分级标准

土壤养分丰缺及pH分级评价以福建省土壤养分丰缺及pH值分级标准（试行）^[15]为主体，同时结合前人研究^{[8，12，16-17]}而定（表1）。土壤pH值分级标准为：pH<4.5为强酸性；4.5～5.4为酸性；5.5～6.5为弱酸性；6.5～7.0为微酸至中性； 7.1～7.5为微碱性；7.6～8.5为碱性；pH值>8.5为强碱性。有研究表明，适宜柑橘生长的土壤pH值为5.0～6.5^[18]。有机质含量高低分为：<15g/kg为低量；15～30g/kg为适宜；>30g/kg为丰富。土壤交换性镁含量分级标准为：<60mg/kg为极缺；60～120mg/kg为缺乏；120～300mg/kg为适量；>300mg/kg为高量。

1.4 数据分析与处理

采用SPSS 21.0对数据进行差异显著性检验分析，采用Excel 2016对数据进行处理和作图。

2 结果与分析

2.1 蜜柚园土壤pH和养分状况

不同深度土壤样品基本理化性质及养分状况见表2。由表2可以看出，蜜柚园表层（0～20cm） 土壤pH平均值为4.56，属于酸性土壤且不适宜柑橘生长；中层（20～40cm）土壤和底层（40～60cm） 土壤pH平均值分别为4.19和4.15，pH值随土层的加深而降低，出现明显的亚表层酸化现象。就整体而言，蜜柚园0～20cm表层土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量的平均值分别为131.29、 638.93、192.15mg/kg，根据土壤养分分级标准属于适量、高量、适量。表层0～20cm土壤有机质含量平均值为22.51g/kg，属于适宜程度，少数蜜柚园有机质含量可达30g/kg以上；中下层20～60cm土壤有机质含量小于15g/kg，属于低量程度。蜜柚园土壤碱解氮、有效磷、速效钾与有机质含量均存在随着土层加深而降低的趋势且存在显著性差异，这说明生产过程中的施肥等活动不仅提高了土壤表层养分含量并且会影响到中下层土壤。

注：同列小写字母不同表示差异显著。

2.2 蜜柚园不同土层镁含量及其分布状况

表3 为不同土层3种形态镁的含量。由表3可以看出，平和蜜柚园不同形态镁的含量表现为非交换性镁> 交换性镁> 水溶性镁。0～60cm土层非交换性镁含量变化范围为281.71～336.90mg/kg； 水溶性镁含量较低，含量为11.68～18.80mg/kg； 交换性镁含量为48.90～82.12mg/kg。随着土层的加深，水溶性镁与非交换性镁的含量降低，交换性镁含量则表现为上层（0～20cm）显著高于中下层，中下层（20～60cm）之间则没有显著差异（表3，图1）。

蜜柚园中土壤缺镁现象严重且很普遍，本文分别对上中下3层土壤交换性镁含量进行分级发现，交换性镁的缺乏在3层土壤中均有体现（图1）。本次调研中38%的蜜柚园上层土壤极度缺镁，41%缺镁，只有21%的蜜柚园镁含量处于适宜状态； 中层土壤存在83%以上蜜柚园处于极度缺镁情况， 3.4%的蜜柚园处于镁适宜状态；底层土壤有6.9%的蜜柚园镁含量适宜，86.2%的蜜柚园土壤极度缺镁。随着土层深度的加深，交换性镁含量处于极度缺乏的比例增加。

2.3 土壤交换性镁含量的影响因素分析

土壤中镁的有效性受土壤类型、土壤pH及土壤中的其他养分与镁之间的交互作用等因素影响^[5]。本文对蜜柚种植年限、土壤pH、土壤有机质与交换性镁含量进行了相关性分析，结果如表4所示。土壤pH和有机质含量都与交换性镁的含量呈极显著正相关关系，土壤pH和有机质之间也呈显著正相关关系。蜜柚种植年限与土壤pH、交换性镁含量呈显著负相关关系。随着种植年限的增加，土壤pH下降、交换性镁的含量降低；种植年限与土壤有机质含量之间相关性不显著。

注：* 表示在0.05水平（双侧）上显著相关；** 表示在0.01水平（双侧）上显著相关。

对不同种植年限、土壤pH和有机质含量对蜜柚园土壤交换性镁含量的影响进行分析（表5）发现，种植年限在20年以上的蜜柚园土壤交换性镁含量平均值显著低于20年以下的柚园，且变异系数较大。随着种植年限的增加，交换性镁含量丰富的蜜柚园所占比例由22.22%下降至11.11%，土壤镁极度缺乏蜜柚园由50.00%上升至83.33%。平和蜜柚园土壤pH多低于4.5，属于强酸性土壤，且平均交换性镁含量为48.03mg/kg，属于极缺等级。随着pH的上升，交换性镁含量平均值上升至149.02mg/kg。强酸性土壤中，交换性镁含量极缺的蜜柚园占82.09%，仅有4.48%的蜜柚园交换性镁含量适宜蜜柚生长；pH值在4.5～5.4的酸性土壤中，缺镁蜜柚园为73.68%，有26.32%蜜柚园属于镁含量适宜等级；pH值在5.5～6.5的弱酸性土壤中，交换性镁含量适宜的蜜柚园上升至33.33%，且不存在极度缺镁现象。随着蜜柚园土壤中有机质含量的上升，交换性镁含量上升。有机质含量缺乏的蜜柚园中，86.36%土壤极度缺镁，仅有4.55%含镁量适宜；土壤有机质含量适宜的蜜柚园，交换性镁含量适宜的柚园比例上升至11.90%；本次调研采取的土样中，有机质含量丰富的土壤均不存在镁缺乏现象。

为进一步探究影响蜜柚园土壤交换性镁含量的因素，对土壤K/Mg与交换性镁含量进行相关曲线拟合（图2）。结果发现，交换性镁含量与土壤K/Mg符合一元二次方程y=1.9205x²-32.41x+142.57，即随土壤K/Mg的逐渐增加，土壤交换性镁含量呈先降低后升高趋势，且K/Mg值主要集中在1～6范围内。

3 讨论

从平和县琯溪蜜柚产区不同土层土壤镁的结果来看，平和蜜柚园土壤镁缺乏现象普遍，这与蜜柚生产过程中的施肥活动密切相关。平和地区降水量大，养分淋洗严重，也会加剧土壤镁的缺乏。另外，研究中还发现蜜柚园存在碱解氮和速效钾含量充足，而有效磷含量超标的现象，这与前人研究报道相似^[19-20]。1980～2016年间，平和县肥料用量由1.2万t增加至11.4万t^[21]，有机肥施用不合理和对中微量元素的忽视，导致土壤酸化、养分含量分布不均、肥力下降等一系列问题^[22]。

研究结果显示，蜜柚园表层土壤交换性镁含量显著高于中下层，且中下层土壤之间镁含量没有显著性差异。产生这种现象的原因主要由于多年的施肥活动向土壤中投入的有机肥等肥料向表层土壤补充了镁，且土壤中镁离子的外围包有很厚的水化层，负电荷对它的吸引力较弱，因此镁在土壤中移动性很大，极易发生淋失^[23]，致使表层土壤中的镁向下移动，增加了中下层土壤镁含量。水溶态镁是溶解在土壤溶液中的镁^[3]，与土壤中交换性镁含量呈正比。本文中发现，随着土层的加深，非交换性镁含量降低。有研究指出，非交换性镁可作为土壤中可被植物利用的潜在有效镁，若土壤交换性镁含量高，非交换性镁供给的相应较少^[3，24]。

对蜜柚园土壤交换性镁含量的影响因素进行分析发现，种植年限、土壤pH和土壤有机质均显著影响土壤交换性镁含量，交换性镁含量随种植年限的增加呈降低趋势，随土壤pH、土壤有机质含量的降低而降低。种植年限的增加引起交换性镁含量的降低可能是长期的蜜柚种植使得土壤中的镁一部分供给植物生长消耗，另一部分由修剪的枝条、果实带走。土壤镁被长期消耗，又由于农户对于中微量养分的忽视，导致土壤中的镁得不到补充，从而随着种植年限增加，土壤交换性镁含量降低。许多研究表明，土壤镁的有效性与pH关系密切。一般认为，强酸性的土壤中的H⁺ 能够与Mg²⁺ 竞争吸附位点，导致土壤有效镁含量明显减少，极易缺镁，中性偏碱性土壤中镁的有效性高于酸性土壤。研究显示，土壤交换性镁含量与土壤pH值呈显著线性正相关关系^[12，25-26]。平和县蜜柚园由于过量施用化肥导致土壤酸化问题严重，种植年限越长，累积施肥量越高，土壤pH越低，调研结果显示，蜜柚园土壤pH下降至4.5左右。随着土壤pH的降低，土壤中H⁺、Al³⁺、Mn²⁺ 的浓度增加^[27]，由于离子之间的竞争，减少土壤对Mg²⁺ 的吸附，增加土壤溶液中镁的含量，再加上平和县高温多雨的气候，从而加剧了土壤中镁的淋失^[28-29]。本研究还显示，土壤交换性镁与有机质含量呈极显著正相关关系。研究表明，土壤有机质含量影响土壤对镁的吸附能力，当土壤有机质含量降低后对镁的吸附能力会随土壤类型有不同程度的下降^[30]。一方面，有机质作为一种胶体含有大量负电荷，土壤有机质本身可吸附Mg²⁺，因此有机质含量高，交换镁量也高；另一方面，土壤有机质可以螯合土壤中的活性铁、铝等，减少其与镁竞争土壤吸附位点，也有利于镁的吸附。也有人认为土壤中镁的一个潜在来源是土壤有机质，有机结合的镁可能是一些特定土壤中镁的重要来源^[31]。目前K/Mg也是作为土壤有效镁的诊断标准，钾离子在土壤中含量过高会破坏养分间的平衡关系，影响其他离子在土壤中的转化和作物吸收^[4，32]。土壤交换性K/Mg值的临界值在0.67～1.40范围内，大于1.40后植物则降低对镁的吸收，容易出现缺镁症状^[33]。从本文研究结果来看，蜜柚园土壤K/Mg多分布在1～5之间，由于钾镁之间的拮抗作用，高浓度的K⁺ 抑制了Mg²⁺ 向植物的运输，减少植物对镁的吸收，降低了土壤镁的有效性。

4 结论

平和县蜜柚园土壤尤其是亚表层土壤酸化问题严重，出现养分缺乏与过量同时存在现象；土壤镁缺乏，交换性镁含量随蜜柚种植年限的增加而降低，与土壤pH和有机质含量呈正比。这些现象与人类的施肥活动密切相关。因此，在生产过程中应当减少化肥投入，控制氮磷钾肥用量，正确施用有机肥、补充镁等中量元素肥料，并进行土壤酸化改良。

参考文献