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作者简介:

万胜(1998-),硕士研究生,主要从事森林培育研究。E-mail:18862019305@163.com。

通讯作者:

李建贵,E-mail:lijiangui1971@163.com

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目录contents

    摘要

    为了研究新疆灰枣园土壤养分与枣果矿质养分间的复杂关系,制定土壤养分因子的优化方案,从而为新疆枣园的科学施肥与精准化管理提供参考依据和技术指导。对新疆 9 个灰枣主产县市的 20 个枣园的枣果矿质元素含量和土壤养分含量进行测定,运用 R 语言和 SIMCA 多元统计软件分析并筛选出影响枣果矿质养分的重要土壤养分因子,并利用 Lingo 软件建立线性规划方程,探明枣果矿质养分最优时土壤养分因子的优化方案。结果表明,研究区的枣园土壤皆为碱性土壤,各样点间土壤有机质、碱解氮、有效磷含量具有极显著性差异;各样点间土壤速效钾含量具有显著性差异;各样点间土壤交换性钙、交换性镁、有效硫、有效硼、有效锌含量具有极显著性差异;各样点间土壤有效铁、有效锰、有效铜含量具有显著性差异。枣果矿质营养是土壤养分因子共同作用的结果。偏最小二乘回归分析结果表明,土壤养分影响枣果中的氮、磷、钾、钙、镁、硫、硼、铁、锰、锌、铜含量最大的指标分别为土壤速效钾、有效硼、碱解氮、有机质、有效硼、有效铁、有效硼、有效锰、有机质、pH 值、有效锌,同一土壤养分指标影响着不同的果实矿质元素含量,且果实一种矿质元素受不同土壤养分影响皆不同,其中土壤有机质和有效硼含量对果实矿质元素影响较大。新疆灰枣园土壤养分的最优方案为:当灰枣园土壤 pH 值为 7.30 ~ 8.46,有机质为 23.24 ~ 59.73 g/kg,碱解氮大于 63.75 mg/kg,有效磷为 92.40 ~ 164.67 mg/kg,速效钾为 223.25 ~ 372.47 mg/kg,交换性钙为 437.00 ~ 1392.00 mg/kg,交换性镁为 124.87 mg/kg,有效硫为 412.66 mg/kg,有效硼为 1.66 ~ 6.05 mg/kg,有效铁为 12.21 ~ 16.15 mg/kg,有效锰为 8.88 mg/kg,有效锌为 0.45 ~ 1.41 mg/kg,有效铜为 2.35 ~ 3.86 mg/kg 时,灰枣果实的矿质元素含量最优。在对新疆灰枣枣园的施肥管理中,应注重水肥管理的科学性,适时增施有机肥,调节土壤 pH 值,提高土壤中交换性钙、交换性镁、有效锰和有效锌含量,因地制宜,选择科学的施肥配比。

    Abstract

    In order to study the complex relationship between soil nutrients and mineral nutrients in jujube orchards in Xinjiang,the optimization scheme of soil nutrient factors was formulated,so as to provide reference and technical guidance for scientific fertilization and precise management of jujube orchards in Xinjiang. The mineral element contents of jujube fruits and soil nutrient contents in 20 jujube orchards of 9 main producing counties and cities in Xinjiang were determined. The important soil nutrient factors affecting the mineral nutrients of jujube fruits were analyzed and screened out by using R language and SIMCA multivariate statistical software. The linear programming equation was established by using Lingo software to explore the optimization scheme of soil nutrient factors when the mineral nutrients of jujube fruits were optimal.The results showed that the soil of jujube orchard in the study area was alkaline soil,and the contents of soil organic matter, alkali hydrolyzable nitrogen and available phosphorus were extremely significantly different among the sampling points. There was significant difference in soil available potassium content among different sampling points. There were extremely significant differences in the contents of soil exchangeable calcium,exchangeable magnesium,available sulfur,available boron and available zinc among different sampling points. There were significant differences in the contents of soil available iron, available manganese and available copper among different sampling points. The mineral nutrition of jujube fruit was the result of the interaction of soil nutrient factors. The results of partial least squares regression analysis showed that the maximum indexes of soil nutrients affecting the nitrogen,phosphorus,potassium,calcium,magnesium,sulfur,boron,iron, manganese,zinc and copper contents of jujube fruits were soil available potassium,available boron,alkali-hydrolyzed nitrogen,organic matter,available boron,available iron,available boron,available manganese,organic matter,pH value and available zinc. The same soil nutrient index affected different fruit mineral element contents,and a mineral element of fruit was affected by different soil nutrients. Different soil nutrients had different effects,among which soil organic matter and available boron contents had a greater impact on fruit mineral elements. The optimal scheme of soil nutrient in Xinjiang grey jujube orchard was:When pH value 7.30-8.46,organic matter 23.24-59.73 g/kg,alkali hydrolyzable nitrogen more than 63.75 mg/kg,available phosphorus 92.40-164.67 mg/kg,available potassium 223.25-372.47 mg/kg,exchangeable calcium 437.00-1392.00mg/kg,exchangeable magnesium 124.87 mg/kg,available sulfur 412.66 mg/kg,available boron 1.66-6.05 mg/kg, available iron 12.21-16.15 mg/kg,available manganese 8.88 mg/kg,available zinc 0.45-1.41 mg/kg,and available copper 2.35-3.86 mg/kg,the mineral element contents of grey jujube fruit were the best. In the fertilization management of jujube orchard in Xinjiang,we should pay attention to the scientific management of water and fertilizer,timely increase the application of organic fertilizer,adjust the soil pH value,improve the contents of exchangeable calcium,exchangeable magnesium,available manganese and available zinc in the soil,and choose the scientific fertilization ratio according to local conditions.

  • 枣(Ziziphus jujuba Mill.)为鼠李科枣属植物,红枣原产于我国,迄今已有 5000 多年的历史[1]。 2000 年以前在新疆已有枣树的栽培,自从优质鲜食兼制干品种的灰枣被引种于新疆以来,其在农业生产中得到大面积的推广,现已成为新疆红枣产业发展的核心品种[2]。果实矿质元素含量不仅与果实的品质特性、营养价值和贮藏期间的生理病害有密切关系[3-4],而且对人们身体健康起到关键作用[5],探讨土壤养分与灰枣果实矿质元素含量间的定量关系及生产矿质元素含量丰富果实的适宜土壤养分含量等对指导果园合理施肥,提高果实营养价值和减少果实生理病害等具有重要理论意义和应用价值。果树工作者在枣园土壤养分对枣果品质影响[6-8]、果实矿质营养含量与贮藏生理病害[9-11] 等方面做了大量的研究工作;在骏枣果实矿质元素与品质指标的相关性[12]、冬枣园土壤矿质元素与果实品质的关系[13]和灰枣土壤养分状况与枣果品质的多元分析[14]等方面也有一些报道;Fallahi 等[15]认为,尽管果树叶片矿质元素分析是优化果树矿质营养的工具,但叶片矿质营养与果实品质的相关性非常弱,应用果实分析更加有用。应用偏最小二乘回归分析方法筛选新疆不同地区影响果实矿质元素含量的主要土壤养分因子、不同地区灰枣果实矿质元素含量丰富的最适土壤养分含量的研究报道尚少。本研究通过对新疆不同地区灰枣园土壤养分和果实矿质元素含量的分析,应用偏最小二乘回归变量投影方法筛选影响果实不同矿质元素含量的土壤养分因子,定量化探讨灰枣果实矿质元素含量丰富的土壤养分优化方案,为果树多目标关系的变量筛选研究提供方法,为新疆灰枣园合理施肥、提高果实矿质元素含量、减少生理病害等提供理论依据和指导性方案。

  • 1 材料与方法

  • 1.1 试验材料与取样

  • 于 2020 年 10—11 月间,选取新疆不同主产区具有代表性的灰枣园 20 个,其中沙雅县 2 个样点,库车市 2 个样点,库尔勒市 4 个样点,且末县 2 个样点,若羌县 2 个样点,策勒县 2 个样点,墨玉县 2 个样点,皮山县 2 个样点,阿瓦提县 2 个样点。每个枣园各选 5 株灰枣样树,且需符合基本的抹芽修枝、水肥管理,且 5 年内保持稳产等采样条件。采用中心五点法,在每个灰枣园的 5 株枣树上分别按 5 个方位(东、西、南、北、中)随机采摘个头和生长度均一致且无黑斑病、无擦伤、无破损的枣果 10 个,每个枣园共采摘 50 个枣果,将采集的枣果放入无菌自封袋中冷藏保存;并在采集枣果的相应 5 株枣树根部周围 30 cm 处,挖取土层深度为 0~30 cm 的土,捡去土壤中的有机肥,将 5 份土壤混合均匀装入自封袋并编号,带回实验室以备果实矿质养分和土壤养分因子的测定之用。

  • 1.2 枣果矿质养分指标的测定

  • 采用 H2SO4-H2O2 法消煮,凯氏蒸馏法测定枣果中氮含量;采用钒钼黄吸光光度法测定枣果中磷含量;采用火焰光度法测定枣果钾含量[16];采用原子吸收分光光度法测定枣果钙、镁、铁、锰、锌、铜含量[17];采用 HNO3-HClO4 消煮,比色法测定枣果中硫含量[18]

  • 1.3 土壤养分因子的测定

  • 采用K2Cr2O7-H2SO4 消煮、FeSO4 容量法测定土壤有机质含量;采用扩散法测定土壤碱解氮含量;采用钼锑抗比色法测定土壤有效磷含量,采用火焰光度法测定土壤速效钾含量;采用乙酸铵- EDTA 浸提-原子吸收分光光度法测定土壤交换性钙、交换性镁含量;采用沸水浸提-姜黄素比色法测定土壤有效硼含量;采用 DTPA 浸提-原子吸收分光光度法测定土壤有效铁、有效锰、有效锌及有效铜的含量;采用酸度计测定土壤 pH 值。参照《土壤农化分析》[16]中的测定方法进行操作。土壤有效硫含量的测定主要参照 NY/T1121.14—2006 《土壤检测第 14 部分:土壤有效硫的测定》的方法,采用磷酸盐-乙酸浸提,硫酸钡比浊法测定。

  • 1.4 数据处理与分析

  • 采用 R 语言、SIMCA 14.1 和 Excel2019 对所测数据进行方差分析和偏最小二乘回归分析,将土壤养分因子(X)作为自变量,以枣果矿质养分指标 (Y)为因变量,利用偏最小二乘回归中的因子重要性投影,根据专业需要,选取变量投影重要性值大于 1 的因子,建立土壤养分因子与枣果矿质养分指标之间的回归方程。采用 Lingo 12.0 进行土壤养分优化方案求解。

  • 2 结果与分析

  • 2.1 枣园土壤和枣果矿质养分状况

  • 2.1.1 土壤养分

  • 结果表明(表1),各个样点所选枣园的土壤有机质含量为 7.10~59.73 g/kg,均值为 23.24 g/kg,各样点间土壤有机质含量具有极显著性差异;土壤中碱解氮的含量为 16.45~131.37 mg/kg,均值为 63.75 mg/kg,各样点间土壤碱解氮含量具有极显著性差异;土壤中有效磷的含量均值为 92.4 mg/kg,各样点间土壤有效磷含量具有极显著性差异;土壤中速效钾的含量均值为 214.42 mg/kg,各样点间土壤速效钾含量具有显著性差异;土壤交换性钙、交换性镁、有效硫、有效硼、有效锌的含量均值分别为 223.64、124.87、412.66、1.59、0.45 mg/kg,且各样点间具有极显著性差异;土壤有效铁、有效锰、有效铜的含量均值分别为 12.51、8.88、2.35 mg/kg,且各样点间具有显著性差异; 土壤 pH 值为 8.10~9.06,均值为 8.40,各样点间差异不显著,但是,由于灰枣不宜定植于 pH 值高于 8.50 的土壤中[14],所以还有小部分枣园的土壤不能满足灰枣正常生长发育所需。

  • 表1 研究区灰枣园的土壤养分概况

  • 注:*** 分别表示区域间平均值差异显著(P<0.05)和极显著 (P<0.01)。下同。

  • 2.1.2 枣果矿质养分

  • 灰枣果实矿质养分概况见表2。由表2 可知,各样点间枣果硼、铁、锰、锌含量具有显著性差异,其含量分别为 3.64~14.39、4.82~21.18、 1.22~3.05、1.71~5.31 mg/kg,均值分别为 7.88、 10.98、1.99、3.52 mg/kg。各样点间氮、磷、钾、钙、镁、硫、铜含量不具有显著性差异,其均值分别为 0.46 g/100g、530.76、4429.36、359.05、 233.54、153.10、1.79 mg/kg。

  • 仅从表1 和表2 结果可以看出,单因素相关分析难以判断出土壤养分因子与果实矿质元素含量的内在关系,需要应用多目标统计分析方法探讨。

  • 表2 研究区灰枣果实矿质养分概况

  • 2.2 影响枣果矿质营养的土壤因子的筛选及回归方程的建立

  • 不同的枣果矿质营养指标受到不同土壤养分因子不同程度的影响,同一枣果矿质营养指标受到各土壤养分因子影响的程度也不相同,且土壤养分各因子之间也存在着相互影响与相互作用的关系,而单一的相关性分析结果并不能反映出指标内部的交互影响与相互作用,因此,还需要采用多元统计法分析枣果矿质营养指标与土壤养分因子之间的多重共线性关系。

  • 影响枣果矿质元素含量的主要土壤因子的筛选结果及回归方程见表3。由表3 的回归分析结果可知,枣果中的氮含量主要受土壤速效钾、有机质、有效铜、交换性镁的影响;磷含量主要受土壤有效硼、有机质、有效锌、有效磷、有效锰的影响;钾含量主要受土壤碱解氮、有效铜、有效硫、交换性镁的影响;钙含量主要受土壤有机质、速效钾、有效锰、pH、交换性镁的影响;镁含量主要受土壤有效硼、有机质、速效钾、碱解氮、交换性钙的影响;硫含量主要受土壤有效铁、有效锌、交换性钙、有效磷、有效铜的影响;硼含量主要受土壤有效硼、有机质、速效钾、碱解氮的影响;铁含量主要受土壤有效锰、有效硼、速效钾、有机质、有效铁的影响;锰含量主要受土壤有机质、pH 值、速效钾、有效硼的影响;锌含量主要受土壤 pH 值、有效硫、有效磷、碱解氮、有效锌的影响;铜含量主要受土壤有效锌、有效磷、有效铁、有效铜的影响。

  • 表3 主要土壤养分对果实矿质营养影响的回归方程

  • 注:X1 为有机质;X2 为碱解氮;X3 为有效磷;X4 为速效钾;X5 为交换性钙;X6 为交换性镁;X7 为有效硫;X8 为有效硼;X9 为有效铁;X10 为有效锰;X11 为有效锌;X12 为有效铜;X13 为 pH。

  • 2.3 枣园土壤养分优化方案的制定

  • 精细化的管理是促使枣产业提质增效的最直接有效的办法。为了进一步探明灰枣枣果矿质元素含量最优时的土壤养分含量的最适值,在枣果矿质养分(Y)与土壤养分(X)这 2 个正态总体中,以枣果某一矿质养分指标的最大值(Ymax)为目标函数,见式(1),以枣果其他矿质养分指标和土壤养分因子为约束条件,见式(2),建立了求解枣果各矿质养分指标值最优时的线性规划方程。当求解某一枣果矿质养分指标最大值时,为了确保其他枣果矿质养分指标同时处于优质状态,需要给定土壤因子指标一定的约束范围值。研究中将枣果矿质养分指标约束下限值设定为所测定的枣果各矿质养分指标的均值,土壤养分含量的约束值均以采样枣园的最大值为上限,采样枣园的均值为下限,土壤 pH 值选择适于新疆灰枣生长的范围值(7.0~8.5)。

  • 枣果矿质养分指标与土壤养分因子的线性规划方程,以枣果中氮的最大值(Ymax1)为例说明如下:

  • Ymax1=0.4914-0.0012X1+0.00033X4-0.00011X6-

  • 0.027X12
    (1)
  • 式(1)为目标函数,其约束条件如下:

  • 674.509+1.5176X1-0.142X3-18.313X8-4.9991X10-48.7413X11530.76;4449.65-5.9528X2-0.717X6-0.2612X7+237.069X124429.36;668.847-0.8026X1+0.1126X4-0.0496X6-3.4348X10-33.1738X13359.05;242.897+0.7188X1-0.2666X2-0.0975X4-0.0276X5+11.3265X8233.54;208.64+0.0196X3+0.014X5-4.4977X9-4.0617X11-1.0102X12153.1;7.9161+0.053X1-0.0201X2+0.00696X4+0.9481X87.88;12.551-0.026X1+0.0031X4+1.434X8+0.279X9-0.8338X1010.98;6.4516-0.0123X1+0.0016X4-0.101X8-0.5173X131.99;-5.3297-0.0088X2-0.0026X3-0.00066X7+0.7246X11+1.22X133.52;2.4531-0.0009X3-0.0188X9+0.327X11-0.085X121.79
    (2)
  • 在满足上列各个约束条件的情况下,即枣果各矿质元素含量均大于其平均值时,求解目标函数的最大值,此时的最大值指的是枣果中氮含量的最大值。其中,23.24 ≤ X1 ≤ 59.73;63.75 ≤ X2 ≤ 131.37; 92.40 ≤ X3 ≤ 478.82;214.42 ≤ X4 ≤ 372.47; 223.64 ≤ X5 ≤ 1392.00;124.87 ≤ X6 ≤ 693.94; 412.66 ≤ X7 ≤ 2003.23;1.59 ≤ X8 ≤ 6.57; 12.51 ≤ X9 ≤ 20.53;8.88 ≤ X10 ≤ 16.49; 0.45 ≤ X11 ≤ 1.41;2.35 ≤ X12 ≤ 3.86;7.0 ≤ X13 ≤ 8.5。

  • 同理,采用相同的方法构建并求解枣果矿质养分指标的磷含量最大值(Ymax2)、钾含量最大值(Ymax3)、钙含量最大值(Ymax4)、镁含量最大值(Ymax5)、硫含量最大值(Ymax6)、硼含量最大值(Ymax7)、铁含量最大值(Ymax8)、锰含量最大值(Ymax9)、锌含量最大值(Ymax10)及铜含量最大值(Ymax11)的线性规划方程。根据所构建的枣果各矿质养分指标最大值的线性规划方程求得的结果见表4。由表4 可知,当土壤养分(X)含量处于最适值,即当土壤 pH 值为 7.30~8.46、土壤中有机质含量为 23.24~59.73 g/kg 和土壤中碱解氮、有效磷、速效钾、交换性钙、交换性镁、有效硫、有效硼、有效铁、有效锰、有效锌、有效铜的含量分别为 63.75、92.40~164.67、 223.25~372.47、437.00~1392.00、124.87、412.66、 1.66~6.05、12.21~16.15、8.88、0.45~1.41、 2.35~3.86 mg/kg 时,枣果各矿质养分指标值则均处于最大值,即枣果中的氮含量为 0.51 g/100g、磷含量为 655.36 mg/kg、钾含量为 4787.93 mg/kg、钙含量为 409.31 mg/kg、镁含量为 281.73 mg/kg、硫含量为 170.89 mg/kg、硼含量为 17.69 mg/kg、铁含量为 18.69 mg/kg、锰含量为 2.59 mg/kg、锌含量为 4.94 mg/kg、铜含量为 2.40 mg/kg。

  • 2.4 调查果园土壤养分实施方案

  • 为了更好指导枣园土壤管理,以研究的阿克苏地区库车市枣园为例,把理论计算的土壤优化范围值和果实矿质元素最大值与灰枣园调查的土壤养分和灰枣果实矿质元素实测值进行比较(表5)。该果园土壤有机质、有效磷、交换性钙、交换性镁、有效硫、有效硼、有效铜含量相对优化值较低,土壤 pH 值、碱解氮含量较高,应适量增施有机肥、减施氮肥,控施钾肥,调节土壤 pH 值以及提高土壤中钙、镁、硫、硼、铜等元素含量。

  • 表4 果实矿质营养因素最大的土壤养分优化值

  • 注:各指标单位同表1、表2。

  • 表5 调查果园土壤养分与果实矿质元素实测值与优化值比较

  • 注:各指标单位同表1、表2。

  • 3 讨论

  • 在经济林生态系统中,土壤养分作为经济林生长的基质,二者相互影响相互约束,土壤养分因子之间也相互影响,共同发挥作用,为植物根的吸收提供营养。宋韬亮等[19]以太行山婆枣为试验材料,揭示了土壤与枣果之间各元素含量的相关性。王丁等[20]通过研究喷施不同浓度梯度的 Ca(OH)2 对壶瓶枣果实矿质元素的影响,结果表明,外源 Ca(OH)2 饱和溶液稀释 150~200 倍为最佳喷施浓度。卢桂宾等[21]通过研究不同处理喷施醋酸钙对枣果主要矿质营养元素含量的影响,表明喷施钙肥能使果实中钾、钙、铁、铜元素含量显著增加。但是,国内外鲜见关于灰枣枣园土壤养分与枣果矿质养分的多元分析与优化方案。优化方案的提出能为精细化管理提供参考依据,并可应用于生产实践之中。

  • 在对枣园土壤进行分析时,如果抛开果实矿质养分单独地讨论土壤养分问题,这是不合理且不科学的,只有将果实矿质养分指标和土壤养分因子结合起来,才能研究出有利于提高枣果矿质元素含量的土壤养分因子。本研究对枣园 13 个土壤养分因子与 11 个枣果矿质养分指标进行了简单的相关性分析,结果发现土壤养分因子与枣果矿质养分指标之间的相关性较弱,且土壤有机质含量与枣果中氮、磷、钾含量呈显著负相关关系。曹胜等[22]、兰子汉等[23]采用相关分析法分析了土壤养分与蜜柑、芒果果实矿质养分间的相关性,结果表明两者间的相关性较弱,且土壤有机质含量与蜜柑果实中氮、磷、钾含量具有负相关关系,可能是由于随着土壤有机质含量增加,转运到果实中的氮磷钾元素促进了其自身代谢反应。王小龙等[24]通过研究枣果、叶片、叶柄矿质元素与土壤矿质元素的关系,研究发现植株矿质元素通过根系从土壤中吸收、转运至植株各个组织部位,由叶片和叶柄运输到果实。宋少华等[25]研究发现,磷是植物细胞核和各种质膜的重要组成成分,具有促进细胞分裂、提高果实产量的作用。王妲[26]研究发现,钙处理能够增加叶片中的叶绿素含量,可以提高叶片过氧化物酶、多酚氧化酶活性,增加单果质量,促进磷、钙向正在发育的果实中输送。因此,植株叶片和叶柄是果实矿质元素的直接来源,导致了相关性较弱,但土壤养分是果实生长发育中必需矿质元素的源头,研究他们的相关性可以了解施肥对果实矿质元素的影响。仅从相关分析结果无法直接反映出各养分因子对果实矿质元素含量的影响程度,因此进一步采用多元统计法进行分析,利用偏最小二乘回归的方法进行因子的筛选和回归方程的建立,他们分析发现,果实矿质养分指标受到土壤不同养分因子的相互作用,其回归分析结果表明,回归方程均达到显著性水平,即建立的回归方程可靠。因此,将偏最小二乘回归法用在分析枣园土壤养分与枣果矿质元素含量间的关系是可行的。本研究发现影响果实氮含量的主要因素为土壤速效钾、有机质、有效铜、交换性镁含量,影响果实硼含量的主要因素为土壤有效硼、有机质、速效钾、碱解氮含量,影响果实钙含量的主要因素为土壤有机质、速效钾、有效锰含量及 pH 值、交换性镁含量。这与张强等[27]的研究结果基本一致;影响果实铁含量的主要因素为土壤有效锰、有效硼、速效钾、有机质、有效铁含量,这与张强等[28]的研究结果基本一致;影响果实镁含量的主要因素为土壤有效硼、有机质、速效钾、碱解氮、交换性钙含量,影响果实铜含量的主要因素为土壤有效锌、有效磷、有效铁、有效铜含量。这与兰子汉等[23]的研究结果基本一致。

  • 施肥是枣树栽培中的重要技术措施,而精准化的施肥是一种提质增效的技术。提质增效的原则是“以果定肥、因土追肥”。在遵循此原则的基础上,本研究通过线性规划定量分析了新疆枣果矿质元素含量最优时的土壤养分最佳施用方案。将计算出的土壤养分因子最适范围值与实际采样结果进行对比,即可制定出适用于新疆枣园的施肥方案。枣果各矿质养分标值均处于最优值时,土壤有机质含量即取最适值(23.24~59.73 g/kg),说明提高土壤有机质含量能直接影响枣果矿质元素含量的提高;当枣果中各矿质元素含量最优时,土壤碱解氮含量取最适值(63.75 mg/kg);当枣果中硫的含量最优时,土壤有效磷含量取适宜值的上限值(164.67 mg/kg),此外,其余枣果矿质养分指标值取最优值时,土壤有效磷含量即取适宜值的下限值(92.40 mg/kg);当枣果中钾含量最优时,土壤速效钾含量取 371.76 mg/kg、当枣果中铜含量最优时,土壤速效钾含量取 223.25 mg/kg,此外,其余枣果矿质养分指标值取最优值时,土壤速效钾含量取 372.47 mg/kg;当枣果中各矿质元素含量最优时,土壤交换性钙、交换性镁、有效硫、有效硼、有效铁、有效锰、有效锌、有效铜含量分别取 437.00~1392.00、124.87、412.66、1.66~6.05、 12.21~16.15、8.88、0.45~1.41、2.35~3.86 mg/ kg;当枣果中锌含量最优时,土壤 pH 值取 8.46、枣果中硫含量最优时,土壤 pH 值取 8.02、枣果中磷、铁含量最优时,土壤 pH 值取 7.87、枣果中氮含量最优时,土壤 pH 值取 7.43,此外,其余枣果矿质养分指标取最优值时,土壤 pH 值即取 7.30。与张亚鸽等[29]基于南疆 84 个枣园的研究调查土壤各养分含量均值相比,本优化方案中土壤有效磷、有机质偏高,有效锌偏低、碱解氮、速效钾、有效硼、有效铜、有效镁、有效锰含量相当,可能与气候、树种、树龄等因素有关,优化方案为精细化施肥提供参考,但是具体情况具体分析,应该进行大田验证调整施肥方案。

  • 本研究只选取了土壤养分因子,没有引入气象因子进行分析,且该优化方案中各土壤养分因子的值均属理论值,尚需根据不同品种、地域、气候条件等实际情况进行调整。因此,空间层次的土壤养分优化方案将成为下一步研究的方向,综合土壤和气候因子,可利用空间信息技术,在线查询具体地点的土壤养分优化方案,这也将是今后有关智能化管理研究的重点。

  • 4 结论

  • 灰枣园土壤皆显碱性,交换性钙、交换性镁、有效锰和有效锌含量严重不足,多数果园土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、有效铜含量适中,部分灰枣园土壤有效硫、有效硼、有效铁含量较高,整体上灰枣园土壤养分肥力偏低且分布不平衡。果实矿质养分含量受不同土壤养分含量的共同影响,其中土壤 pH 值和有机质、有效锰、有效铁、碱解氮、速效钾、有效锌、有效硼含量对果实矿质养分影响较大。

  • 线性规划求解出枣园养分优化方案:果园土壤 pH 值为 7.30~8.46,有机质为 23.24~59.73 g/kg,碱解氮大于 63.75 mg/kg,有效磷为 92.40~164.67 mg/kg,速效钾为 223.25~372.47 mg/kg,交换性钙为 437.00~1392.00 mg/kg,交换性镁为 124.87 mg/kg,有效硫为 412.66 mg/kg,有效硼为 1.66~6.05 mg/kg,有效铁大于 12.21~16.15 mg/kg,有效锰为 8.88 mg/kg,有效锌为 0.45~1.41 mg/kg,有效铜为 2.35~3.86 mg/kg 时,灰枣果实中氮、磷、钾含量可达到 0.51 g/100g、655.36 mg/kg、4787.93 mg/kg,钙、镁、硫、硼、铁、锰、锌和铜含量可达到 409.31、281.73、170.89、17.69、18.69、2.59、 4.94、2.40 mg/kg。在对新疆灰枣枣园的施肥管理中,应注重水肥管理的科学性,适时增施有机肥,调节土壤 pH 值,提高土壤中交换性钙、交换性镁、有效锰和有效锌含量,因地制宜,选择科学的施肥配比。

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