桃是陕西省重要的经济作物，栽培历史悠久，品种资源丰富，产地主要集中在关中平原。2021 年统计表明，关中平原桃产量占全省桃产量的84%左右，其中以咸阳市居首，主要产区分布在礼泉、泾阳和乾县，其次为渭南市大荔县。尽管陕西是桃的适宜栽培地区，但生产的桃果实品质不尽如人意，缺乏市场竞争力[1]。
果实品质的提高离不开果园土壤环境。而果园土壤养分状况是果园养分资源管理和施肥方案的重要依据[2]，了解果园土壤养分含量与分布特征，制定合理施肥方案、适度培肥土壤对实现果树优质高产有重要作用。褚长彬等[3]对上海郊区桃园土壤养分状况的调查研究表明，该种植区桃园的土壤养分含量普遍处于高或极高水平，各桃园应根据当前养分状况适当降低施肥量、调整有机肥施用比例，从而实现土壤养分的高效利用。李贵美等[4]研究发现鲁中山区不同种植区域桃园的土壤养分存在较大差异，其土壤有效磷含量普遍处于盈余状态，建议适当调整桃园的施肥方案。张东等[5]通过对黄土高原成龄富士苹果园土壤养分的调查，提出该地区应提高土壤有机质和有效养分的含量，并注意适度深施肥，提高20~60 cm 土层的有效养分含量。国外果园也已经广泛开展了测土配方施肥工作[6-8]。迄今，针对陕西关中地区桃主产区桃园土壤养分状况进行的研究较少。基于土壤养分推荐施肥的方法可以根据土壤中不同养分含量以及作物生长的养分需求量进行施肥推荐，桃树根系主要分布在0~50 cm 的土层中，随着土层的加深，根量随之减少[9]。土壤养分状况直接影响桃树的生长发育和果实品质，目前果农在桃园养分管理方面缺乏科学依据，存在不合理施肥和经验施肥的现象，不仅影响树体健康生长和果实产量与品质，同时也破坏土壤生态，不利于桃产业长期、持久、高效益发展[10-12]。笔者课题组于2022年对陕西关中地区代表性桃园0~20 cm 和＞20~40 cm 土层土壤进行养分调查与综合分析，全面了解和掌握陕西关中地区桃主产区果园土壤养分状况，为该区桃园的养分资源管理与科学施肥提供参考依据。
1 材料和方法
1.1 桃园概况
采样区位于陕西省桃主要产区关中平原，该地区属暖温带半湿润气候，年平均气温13 ℃，年平均降水量680 mm，年日照时数达2616 h，全年无霜期204 d。根据关中产区桃种植园的地理位置、种植规模及影响力等情况，选取关中地区具有代表性的24个桃园为土壤样品采集点，包括：咸阳市杨凌区西北农林科技大学桃试验基地，咸阳市礼泉县、南位镇、乾县、泾阳县；宝鸡市眉县西北农林科技大学桃试验基地；铜川市王益区黄堡镇、王益街道；渭南市大荔县（图1）。
图1 桃园采样点分布图
Fig.1 Soil sampling sites of peach orchard
1.2 土壤样品采集与前处理
2022 年9 月中下旬选取关中地区咸阳市、宝鸡市、铜川市和渭南市共24 个桃园进行土壤样品的采集。根据每个果园地形和面积，采取“S”形随机选10~15个点，在距离树干1 m处取样，且避开施肥点。使用土钻分别采集0~20 cm、＞20~40 cm深度的土壤样品，剔除石砾和植物残根等杂物，所采土样按层均匀混合，混匀后用四分法留取1 kg左右放入取样袋中供分析使用。采集的土样经风干、研磨后，过1 mm 和0.25 mm的筛，用于测定土壤养分状况相关指标。
1.3 样品测定方法
土壤样品测定指标包括土壤容重、孔隙度，土壤pH，土壤有机质、全氮、有效磷、有效钾、硝态氮、铵态氮含量。其中，容重和孔隙度用105 ℃烘干法测定[13]；pH 用pH 自动测量系统测定；有机质含量采用外加热K2Cr2O4容量法测定；有效钾含量用乙酸铵浸提，火焰光度计法测定；有效磷、全氮和矿质氮（硝态氮和铵态氮）含量分别用0.5 mol·L-1碳酸氢钠浸提、硫酸和催化剂消解及1 mol·L-1 KCl 溶液浸提后，用连续流动分析仪测定[5]。
1.4 土壤养分状况评价方法
基于全国第二次土壤普查养分分级标准[14]（表1）和前人研究结果[15]对陕西关中地区主要桃园土壤养分状况进行评价分析。
表1 土壤养分分级标准
Table 1 Soil nutrient classification standard
级别Level描述Description pH 1 2 3 4 5 6很丰富Very rich丰富Rich适量Moderate缺乏Lacking很缺乏Very lacking极缺乏Deficient＞8.5强碱性Strong alkaline＞7.5~8.5弱碱性Weak alkaline＞6.5~7.5中性Neutral＞5.5~6.5弱酸性Weak acidic 4.5~5.5酸性Acidic＜4.5强酸性Strong acidic土壤养分含量Soil nutrient content w（有机质）Organic matter content/（g·kg-1）＞40＞30~40＞20~30＞10~20 6~10＜6 w（全氮）Total nitrogen content/（g·kg-1）＞2.00＞1.50~2.00＞1.00~1.50＞0.75~1.00 0.50~0.75＜0.50 w（有效磷）Effective phosphorus content/（mg·kg-1）＞40＞20~40＞10~20＞5~10 3~5＜3 w（有效钾）Available potassium content/（mg·kg-1）＞200＞150~200＞100~150＞50~100 30~50＜30
1.5 数据处理分析
采用ArcGIS Pro 3.0.0 软件制作采样点分布图，采用Excel 2010 软件记录数据与处理分析，采用SPSS Statistics 25 软件检验不同处理之间的差异显著性（p＜0.05）。
2 结果与分析
2.1 陕西关中地区主要桃园土壤容重和孔隙度状况
土壤容重和孔隙度直接影响土壤的透气性、保水性和根系的生长，从而影响桃树树体生长。国内外良好果园土壤容重和孔隙度范围分别为1.2~1.5 g·cm-3和40%~60%[16]。由图2 可知，陕西关中地区桃园0~40 cm土层土壤容重为1.40~1.66 g·cm-3，孔隙度为37.32%~47.09%。除宝鸡地区的＞20~40 cm土层土壤容重显著高于0~20 cm土层、孔隙度显著低于0~20 cm土层外，其他地区差异不显著。宝鸡地区＞20~40 cm 土层土壤容重显著高于铜川和渭南地区，为1.66 g·cm-3；其次是咸阳地区，为1.52 g·cm-3；同时该地区土壤孔隙度显著低于铜川和渭南地区，为37.32%；其次是咸阳地区，为42.59%。因此，咸阳和宝鸡地区＞20~40 cm 土层的土壤容重偏高，导致该土层土壤紧实度过高，不利于土壤通气和保水。铜川和渭南地区桃园土壤容重和孔隙度状况良好，更加适宜桃树生长。
图2 不同区域桃园土壤容重和孔隙度状况
Fig.2 Soil bulk density and porosity of peach orchards in different regions
2.2 陕西关中地区主要桃园土壤pH状况
土壤酸碱度与土壤养分形态特征及桃树生长关系密切，桃树适宜生长的土壤pH 为5.5~7.5。陕西关中地区绝大多数桃园土壤呈碱性，平均值为8.1，超过桃树适宜生长的土壤pH 范围，其中，宝鸡地区的桃园土壤pH 在6.4~6.9 之间，显著低于其他3 个地区，接近桃树生长的最适pH 范围。在同一地区内，桃园0~20 cm 和＞20~40 cm 土层的土壤pH 并未表现出显著差异（图3）。因此，除了宝鸡桃园的土壤呈弱酸性至中性、适宜桃树生长外，关中地区其他调查地区的桃园土壤普遍呈碱性。
图3 不同地区桃园土壤pH 状况
Fig.3 Soil pH of peach orchards in different regions
2.3 陕西关中地区主要桃园土壤养分状况
2.3.1 土壤有机质和全氮含量分析 土壤有机质和全氮含量是土壤肥力诸因素中很重要的因素，特别是全氮含量能作为衡量土壤供氮能力的重要指标。有机质中含有作物生长所需的各种养分，土壤氮素的主要来源就是有机质分解后提供的，二者联系密切。从表2 来看，所调查关中地区桃园0~20 cm 土层的土壤有机质平均含量为12.38 g·kg-1，＞20~40 cm 土层为10.5 g·kg-1，有机质变幅在5.5~20.3 g·kg-1之间；桃园0~20 cm 土层的土壤全氮平均含量为0.81 g·kg-1，＞20~40 cm 土层为0.58 g·kg-1，变幅在0.26~1.71 g·kg-1。有机质和全氮含量随土层深度增加而降低，参考全国第二次土壤普查养分分级标准（表1），有机质含量变幅小，所调查4 个地区处于适量至缺乏状态；全氮含量变幅大，所调查4 个地区处于丰富至极缺乏状态。
表2 不同地区桃园土壤有机质和全氮含量
Table 2 Soil organic matter and total nitrogen content of peach orchards in different regions
地区Area咸阳Xianyang宝鸡Baoji铜川Tongchuan渭南Weinan土层深度Soil depth/cm 0~20＞20~40 0~20＞20~40 0~20＞20~40 0~20＞20~40 w（有机质）Organic matter content/（g·kg-1）平均值Mean 12.8 9.1 15.2 12.3 13.1 9.7 10.4 8.4变幅Amplitude 6.0~20.3 8.1~10.6 8.1~20.1 8.5~16.6 8.5~16.9 4.4~13.9 5.5~18.2 6.5~10.9标准差Standard deviation 6.4 1.4 6.3 4.1 3.4 3.3 6.6 2.2变异系数Coefficient of variation/%49.7 15.1 41.5 33.1 26.3 34.0 60.9 26.8 w（全氮）Full nitrogen content/（g·kg-1）平均值Mean 0.92 0.50 0.83 0.78 0.83 0.53 0.64 0.51变幅Amplitude 0.36~1.40 0.26~0.82 0.61~1.01 0.62~1.07 0.48~1.71 0.41~0.69 0.49~0.72 0.38~0.58标准差Standard deviation 0.38 0.20 0.20 0.26 0.40 0.10 0.13 0.11变异系数Coefficient of variation/%41.3 40.0 24.1 33.0 48.2 18.9 19.8 22.0
根据全国第二次土壤普查养分分级标准（表1），所调查的关中地区主要桃园，在0~40 cm 深的土层中，66.7%以上的桃园有机质和全氮含量处于缺乏水平。所调查的24个桃园中（表3），0~20 cm土层土壤有机质、全氮含量达到丰富水平、适宜水平、缺乏水平的比例分别为0、16.7%、83.3%，4.2%、29.2%、66.7%；＞20~40 cm 土层土壤有机质含量全部桃园均处于缺乏水平，4.2%的桃园土壤全氮含量处于适量水平，其余均处于缺乏水平。综上所述，基于全国第二次土壤普查养分分级标准，陕西关中地区绝大多数桃园的土壤有机质和全氮含量不足。
表3 陕西关中地区主要桃园养分含量分级统计及分布频率
Table 3 Classification statistics and distribution frequency of nutrient contents in main peach orchards in Guanzhong region of Shaanxi province
指标Index土层深度Soil depth/cm有机质含量Organic matter content全氮含量Full nitrogen content有效磷含量Effective phosphorus content有效钾含量Available potassium content 0~20＞20~40 0~20＞20~40 0~20＞20~40 0~20＞20~40分级分布频率Classification distribution frequency/%很丰富Very rich 0.0 0.0 0.0 0.0 12.5 4.2 58.3 12.5丰富Rich 0.0 0.0 4.2 0.0 33.3 12.5 20.8 20.8适量Moderate 16.7 0.0 29.2 4.2 37.5 25.0 20.8 29.2缺乏Lacking 83.3 100.0 66.7 95.8 16.7 58.3 0.0 37.5
2.3.2 土壤有效磷和有效钾含量分析 有效磷和有效钾是桃树生长所需的两种重要元素，可以被果树根系直接吸收利用。从表4 可以看出，关中地区所调查咸阳、宝鸡、铜川和渭南4 个地区在0~20 cm 土层中，桃园土壤有效磷含量平均值为28.2、25.3、12.6、27.3 mg·kg-1，有效钾含量平均值为281.5、193.6、206.9、287.8 mg·kg-1；＞20~40 cm 土层中有效磷含量平均值为10.4、17.2、7.2、19.0 mg·kg-1，有效钾含量平均值为158.5、137.2、117.4、209.8 mg·kg-1。宝鸡桃园各土层土壤有效磷和有效钾含量最为稳定一致，而在咸阳和渭南，桃园各土层土壤有效磷和有效钾含量不稳定，各土层变异系数均大于50%；在所调查的关中4 个地区（咸阳、宝鸡、铜川和渭南）桃园中，随着土层加深，土壤有效磷含量降幅分别为64.0%、32.2%、43.4%、30.2%，有效钾含量降幅分别为43.7%、60.3%、43.3%、27.1%。
表4 不同地区桃园土壤有效磷和有效钾含量
Table 4 Available phosphorus and available potassium content in soil of peach orchards in different region
地区Area土层深度Soil depth/cm咸阳Xianyang宝鸡Baoji铜川Tongchuan渭南Weinan 0~20＞20~40 0~20＞20~40 0~20＞20~40 0~20＞20~40 w（有效磷）Effective phosphorus content/（mg·kg-1）平均值Mean 28.7 10.4 25.3 17.2 12.6 7.2 27.3 19.0变幅Amplitude 6.8~67.6 3.5~26.9 16.0~37.9 14.8~21.6 8.6~28.4 2.4~28.4 12.9~48.1 4.0~42.6标准差Standard deviation 17.8 7.8 11.2 3.8 6.5 8.8 18.5 20.7变异系数Coefficient of variation/%61.9 75.2 44.4 22.3 51.3 123.0 67.8 108.6 w（有效钾）Available potassium content/（mg·kg-1）平均值Mean 281.5 158.5 193.6 137.2 206.9 117.4 287.8 209.8变幅Amplitude 127.6~611.8 79.2~368.5 160.2~244.2 123.1~154.0 127.6~357.0 83.4~357.0 127.6~464.8 74.9~403.8标准差Standard deviation 154.1 101.4 32.1 15.6 68.1 36.0 169.2 172.2变异系数Coefficient of variation/%54.8 64.0 16.6 11.4 32.9 30.7 58.8 82.1
在所有调查的关中地区桃园中，0~20 cm土层土壤有效磷含量处于缺乏水平的比例为16.7%，＞20~40 cm为58.3%；在有效钾含量方面，0~20 cm土层土壤均处于丰富或适宜水平，37.5%的桃园＞20~40 cm土层土壤有效钾含量处于缺乏水平（表3）。总体来看，陕西关中地区桃园0~20 cm 土层土壤有效磷和有效钾含量基本不缺乏，而随着土层深度的增加，在＞20~40 cm 土层的土壤中，部分桃园处于缺乏水平，尤以铜川地区最为明显。
2.3.3 土壤氨态氮和硝态氮含量分析 作物体内的氮源主要来自于吸收土壤中的铵态氮和硝态氮，因此测定土壤中的硝态氮、铵态氮含量可作为土壤肥力研究的重要指标之一，北方土壤速效氮的形式主要是硝态氮，也是高等植物最易吸收利用的氮形态[17]。调查结果表明（表5），咸阳、宝鸡、铜川和渭南4 个地区桃园0~20 cm 土层铵态氮含量平均值为2.3、1.2、3.0、5.1 mg·kg-1，硝态氮含量平均值为9.5、0.8、5.1、9.7 mg·kg-1；＞20~40 cm 土层铵态氮含量平均值为2.5、1.1、2.4、5.1 mg·kg-1，硝态氮含量平均值为13.1、2.9、5.1、17.5 mg·kg-1。渭南地区的桃园土壤硝态氮和氨态氮含量最高，咸阳、铜川地区次之，宝鸡地区最低。从变异系数角度来看，同一地区内桃园的土壤铵态氮和硝态氮含量差异较大，在同一地区，土壤氨态氮含量随土层深度的变化不明显，而土壤硝态氮含量则随土层深度的增加而增加，这可能与土壤氮素的淋失和迁移有关。
表5 不同地区桃园土壤铵态氮和硝态氮含量分析结果
Table 5 Analysis results of content of available phosphorus and available potassium in soil in different regions of peach orchards
地区Area土层深度Soil depth/cm咸阳Xianyang宝鸡Baoji铜川Tongchuan渭南Weinan 0~20＞20~40 0~20＞20~40 0~20＞20~40 0~20＞20~40 w（铵态氮）Ammonium nitrogen content/（mg·kg-1）平均值Mean 2.3 2.5 1.2 1.1 3.0 2.4 5.1 5.1变幅Amplitude 1.9~3.3 1.4~5.7 0.7~2.1 0.1~2.4 2.4~3.3 1.8~2.9 3.1~3.8 2.4~6.5标准差Standard deviation 0.40 1.30 0.80 1.20 0.30 0.40 0.34 2.05变异系数Coefficient of variation/%18.90 53.10 62.80 117.80 10.80 16.70 6.63 39.97 w（硝态氮）Nitrate nitrogen content/（mg·kg-1）平均值Mean 9.5 13.1 0.8 2.9 5.1 5.1 9.7 17.5变幅Amplitude 1.7~18.1 3.1~25.3 0.7~1.3 1.8~3.7 2.2~10.4 1.3~14.0 1.9~19.3 2.2~26.0标准差Standard deviation 6.1 10.2 0.4 1.0 3.0 4.6 8.9 13.3变异系数Coefficient of variation/%64.2 77.7 53.6 35.1 58.6 88.9 92.1 75.8
据全国第二次土壤普查及有关标准[14，18]，土壤速效氮含量等级标准：6 级＜30 mg·kg-1，5 级30~59 mg·kg-1，4 级60~89 mg·kg-1，3 级90~119 mg·kg-1，2级120~150 mg·kg-1，1 级>150 mg·kg-1。关中地区各地区土壤速效氮（速效氮=硝态氮+铵态氮）的分级情况见表6，根据果园速效氮标准，关中地区速效氮平均含量为10.8 mg·kg-1，处于缺乏状态。
表6 陕西关中地区主要桃园速效氮含量分级统计及分布频率
Table 6 Classification statistics and distribution frequency of rapid nitrogen content in main peach orchard in Guanzhong of Shaanxi province
地区Area土层深度Soil depth/cm咸阳Xianyang宝鸡Baoji铜川Tongchuan渭南Weinan 0~20＞20~40 0~20＞20~40 0~20＞20~40 0~20＞20~40分级分布频率Classification distribution frequency/%5级Level 5 0 10 0 0 0 0 0 33.33 6级Level 6 100 90 100 100 100 100 100 66.67
3 讨 论
笔者在本研究中所调查陕西关中地区的4 个桃主产区，从土壤容重方面看，咸阳和宝鸡地区＞20~40 cm土层土壤通气性和保水性较差，由于桃树根系浅、寿命短，在土壤疏松的情况下，根系生长的阻力小，更加有利于形成强大的根群，以保证树体良好生长和延长树体寿命，咸阳和宝鸡地区应该注意深松整地，增加＞20~40 cm 土层土壤的透气性和保水性。谷艳蓉等[19]研究表明，果园自然生草覆盖技术能够改善土壤理化性质，提高果园蓄水保墒及抗旱能力。
在土壤酸碱性方面，宝鸡地区土壤pH 在6.4~6.9 之间，呈弱酸性至中性，最接近桃树生长的适宜酸碱度，其他3 个地区桃园土壤均呈碱性。这一结果与前人对近40 年陕西省耕层土壤pH 的研究结果[20]相一致，铜川、渭南、咸阳之间的耕层土壤pH不存在显著性差异，但均显著高于宝鸡市耕层土壤pH。这与宝鸡土壤pH 的本底值也有一定关系，宝鸡所调查桃园位于渭河以南，由于其特殊的地理位置，土壤的酸碱性较关中其他地区更为明显。咸阳、铜川和渭南桃园土壤酸碱度处于弱碱性或强碱性状态，这也符合北方桃园土壤的酸碱性特性，尚霄丽等[21]的研究表明河南省濮阳市清丰县桃园的土壤pH 为8.87；滑小赞等[22]研究表明山西省运城市油桃主产区土壤pH 平均值为8.4。可采用施用控释肥或果园生草等技术控制土壤pH[21]，以利于桃树更加良好的生长发育。
同一地区不同区域果园的土壤肥力状况存在差异，张东等[5]对黄土高原成龄富士苹果园土壤养分含量进行研究，发现所调查地区果园土壤有效养分含量偏低且变异较大，地域和深度分布不均衡问题较为突出；赵峥等[12]研究表明，上海郊区4 种不同类型果园中土壤养分特征存在较大差异，葡萄园土壤中有效态磷、钾含量普遍高于其他3 种果园（桃、柑橘和梨），而柑橘园土壤主要养分含量则普遍较低。褚长彬等[3]调查上海郊区不同种植区域桃园土壤中养分含量，发现浦东区的土壤有效磷和速效钾含量均显著高于其他种植区，在土壤有机质含量方面，则是金山区普遍高于其他种植区。而笔者在本研究中通过调查发现，在关中地区桃园土壤主要养分方面，不同地区除有效磷和有效钾含量存在一定差异外，所调查各个地区土壤全氮和有机质含量均处于缺乏水平，桃园土壤矿质氮即硝态氮和氨态氮含量也处于缺乏状态。
全国第二次土壤普查养分分级标准用于评价果园（桃园）的土壤养分状况未必适合，但除此标准外，没有更好的统一标准来评价。基于此标准，在本研究中所调查关中地区桃园土壤氮含量为处于缺乏水平，但放眼我国北方桃产区来看，滑小赞等[22]的研究表明山西省油桃主产区0~40 cm土壤全氮含量0.87 g·kg-1；王晨冰等[23]研究表明，西北黄土高原旱地桃园0~30 cm 土壤全氮含量在0.75~10.95 g·kg-1之间；张彦山等[24]的研究表明，宁县黄甘桃园土壤铵态氮含量为1.56 mg·kg-1，硝态氮含量为19.13 mg·kg-1。该研究采样时间是9 月中下旬，该时期果园采收已经完成并且处于秋施基肥以前，此时土壤全氮含量在一年中处于较低水平。因此，笔者在本研究中所调查桃园土壤的氮含量属于中等稍偏下水平。
土壤全氮和有机质含量是土壤肥力诸多因素中很重要的两个因素，二者也存在着密切的正相关关系[15]，有机质中含有作物生长所需的各种养分，可以直接或间接地为作物生长提供氮元素，除施入的氮肥外，土壤氮素的主要来源就是经有机质矿化分解后提供，所以增加土壤有机质含量培肥土壤至关重要，参考前人研究[10，25-27]，可增施土壤有机肥或应用果园生草等技术提高土壤有机质和全氮含量。李婷等[28]的调研结果表明，西瓜种植者通过将商品有机肥与粪肥搭配施用的方式来补充土壤有机质含量。关中地区桃园0~20 cm 土层土壤整体来看有效钾含量富足，有效磷含量不缺乏。桃树需钾肥量较高，另外钾元素常被认为是品质元素，所以有效钾含量要保持丰富状态，尤其在桃树结果期[29-30]。矿质氮含量直接反映土壤短期氮素供应状况，北方地区土壤以硝态氮为主，总氮矿化越来越被认为是调控植物生产力和氮素生地化循环的关键过程，王丽娜等[31]研究表明，氮的矿化以pH 6~8时最好。
基于本次陕西关中地区主要桃园土壤肥力状况的分析，陕西关中地区桃园今后养分资源管理的重点是：增加土壤有机质含量培肥土壤，并增强全氮养分向矿质氮养分转化。其中咸阳、铜川和渭南地区的桃园控制并尽可能降低土壤pH，咸阳和宝鸡更应加强深耕，增加深层土壤通气保水性能。此外，基于测土的施肥配方并不能良好展现桃园对养分的实际需求，现有的研究结果具有一定的局限性与不足之处，因此需要改进方法，不同施肥方案的桃园，探索不同的土壤取样方法，结合叶片营养与果实产量指标相关性，方能实现陕西关中地区桃园精细化施肥。
4 结 论
陕西关中地区桃园＞20~40 cm 土层土壤通气透水性较差，咸阳和宝鸡表现最明显；宝鸡土壤呈微酸至中性，其余均为碱性；关中地区桃园土壤肥力水平总体不高：有效钾含量高，有机质、全氮与有效磷含量低。因此，关中地区可采取果园深耕、追加有机肥和生物菌肥等综合措施调节土壤通气保水性、降低碱度并培肥土壤。
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