银川市西夏区贺兰山东麓葡萄种植区土壤C、N、P化学计量特征

银川市西夏区贺兰山东麓葡萄种植区土壤C、N、P化学计量
特征
杨海江;钟艳霞;赵亚峰;田欣
【摘要】以银川市西夏区贺兰山东麓张裕摩塞尔十五世酒庄葡萄园、银川市园林场、镇北堡和芦花台园林场等4处葡萄种植区作为研究区,在分析土壤C、N、P化学计量特征的基础上,利用Pearson相关分析、单因素方差分析进行统计分析.结果显示:1)贺兰山东麓葡萄产区土壤C、N、P含量整体水平不高,分别对应于中国土壤C、N、P含量等级的第五级、第五级、第三级,处于全国中等较低水平.2)贺兰山东麓葡萄产区土壤C/N为11.199,与全国平均值吻合;C/P为11.459,远低于全国平均值;N/P为1.065,低于全国平均水平.研究区土壤P的有效性高,N相对较少,要注重适当添加.3)研究区内不同区域间C、N、P含量差异明显.银川市园林场和芦花台园林场土壤养分含量较高,而镇北堡和张裕摩塞尔十五世酒庄葡萄园土壤养分含量偏低.%In the present study, vineyards, i.e.Changyu vineyard, Yinchuan Forest Farm, Zhenbeibu, and Luhua-tai Farm, located in the east piedmont of Helan Mountains in Xixia District, Yinchuan City, were selected as study areas.Based on the analysis of soil C, N, P stoichiometric characteristics, Pearson correlation analysis and one-way ANOVA were introduced for further analysis.It was shown that the overall C, N, P content was relatively low for the national average level.Specifically, soil C, N, P content was within national Level 5, Level 5 and Level 3, respec-tively.Soil C/N was 11.199, which was in accordance with the national average value.Soil C/P was 11.459, which was far below the national average value.Soil N/P was 1.065, which was below the national average value.Soil P content was
relatively high in the study area, while N content was low.Soil C, N, P content differed within different farms.The soil nutrient contents in Yinchuan Forest Farm and Luhuatai Farm were relatively higher than those in Zhenbeibu and Changyu vineyard.
【期刊名称】《浙江农业学报》
【年(卷),期】2018(030)001
【总页数】6页(P144-149)
【关键词】土壤化学;计量特征;葡萄园;施肥
【作者】杨海江;钟艳霞;赵亚峰;田欣
【作者单位】宁夏大学资源环境学院,宁夏银川 750021;宁夏(中阿)旱区资源评价与环境调控重点实验室,宁夏银川 750021;宁夏(中阿)旱区资源评价与环境调控重点实验室,宁夏银川 750021;宁夏大学科技处,宁夏银川 750021;宁夏大学资产处,宁夏银川 750021;宁夏大学资源环境学院,宁夏银川 750021;宁夏(中阿)旱区资源评价与环境调控重点实验室,宁夏银川 750021
【正文语种】中文
【中图分类】S153
土壤为生物提供养分、水分，以及生存空间，生物则加快了土壤的熟化过程，并给土壤带来有机质，使土壤具有良好的结构。

C、N、P元素是植物生长和发育所必需的营养元素，是生物体内元素的主要来源，在自然界物质循环、能量流动和多元素平衡过程中发挥着重要作用[1]。

因而，土壤C、N、P计量特征成为生态化学计
量学的重要研究对象。

生态化学计量学是研究有机体所需的、并能影响生态系统生产力、营养循环，以及食物网动态的各种元素(主要是C、N、P)之间多重平衡的一种工具[2]。

水生生态
系统是最早开始相关研究的领域，但对于陆地生态系统中土壤化学计量特征的研究相对较少[3-4]，直到20世纪90年代，才逐渐在陆地生态系统中展开研究[5-7]。

当前，生态化学计量学在土壤养分循环与限制作用研究中的应用得到了更多的关注，拓展了土壤-植物相互作用与C、N、P循环等方面研究的思路[8]。

宁夏贺兰山东麓是我国继河北昌黎、山东烟台之后，第3个通过国家葡萄酒原产
地保护认证的产区，是国际公认的酿酒葡萄最佳产区之一，属于世界优质酿酒葡萄的种植“黄金地带”[9]。

“十三五”期间，宁夏回族自治区将葡萄产业列为全区
经济转型升级的十大任务之一。

土壤C、N、P含量对葡萄生长、发育、品质等有很大的影响。

研究贺兰山东麓葡萄产地土壤C、N、P的含量特征和土壤生态化学计量比动态变化，对葡萄生产以及葡萄酿酒中养分资源的优化管理、土壤的合理调控施肥、保障葡萄生产的品质与产量等具有积极的现实意义。

1 材料与方法
1.1 研究区概况
银川市西夏区贺兰山东麓葡萄种植区位于105°50′04″～106°14′14″E、
38°18′43″～38°42′48″N之间，是贺兰山东麓葡萄产区的重要组成部分[10]。

研
究区地处中温带干旱气候区，大陆性气候特征显著，年平均气温8.5 ℃，年平均日照时数2 800～3 000 h，年平均降水量200 mm，无霜期185 d左右。

宁夏的酿酒葡萄主要集中种植在贺兰山东麓洪积倾斜平原与黄河冲积平原交汇地带。

研究区的土壤类型以淡灰钙土为主，土壤的成土母质为洪积冲积物，土壤质地粗且富含砾石，有机质含量少，肥力水平低。

1.2 土壤样品采集
以银川市西夏区张裕摩塞尔十五世酒庄葡萄园(以下简称为张裕酒庄)、银川市园林场、镇北堡、芦花台园林场4处葡萄种植区作为研究区。

2015年10月，根据每
个葡萄种植区面积大小及实际种植情况，按照“随机”“等量”“7点混合”原则分别对所选采样点进行“S”形布点，采取0～20 cm 表层土样[11]，共采取土壤
样品64个(图1)。

1.3 测定项目及方法
土壤预处理方法：将样品置于阴凉处自然风干，研磨土样，使其全部通过孔径1 mm的土壤筛。

从中取出一部分土样，再次研磨，使其全部通过孔径0.25 mm的土壤筛，然后将二者分别装入自封袋中保存，备用。

本研究选择的土壤化学计量特征指标为土壤C、N、P元素含量，以及C/N、N/P、C/P。

土壤有机碳(TOC)采用重铬酸钾外加热法(NY/T 1121.6—2006)测定，全氮(TN)采用凯氏定氮法(GB/T 7173—1987)测定，全磷(TP)采用钼锑抗比色法[12]测定。

1.4 数据处理
采用Excel 2007进行数据统计，用SPSS 20.0对数据进行Pearson相关性分析
和单因素方差分析。

2 结果与分析
2.1 西夏区贺兰山东麓葡萄种植区土壤C、N、P含量
图1 采样点分布Fig.1 Sampling spots distribution
2.1.1 整体情况
由表1可知：研究区土壤C元素含量范围为3.215～16.410 g·kg-1，均值为
7.388g·kg-1；研究区土壤N元素含量的范围为0.196～1.809 g·kg-1，均值为0.695 g·kg-1；研究区土壤P元素含量的范围为0.269～2.083 g·kg-1，均值为0.718 g·kg-1。

根据第二次全国土壤普查养分含量分级标准，研究区土壤C、N、
P分别属于C含量等级的第五级(很缺水平)、N含量等级的第五级(很缺水平)、P
含量等级的第三级(中等丰富水平)。

根据宁夏回族自治区第二次土壤普查资料(1990年)，宁夏耕地0～20 cm土层的有机质平均含量仅1.18%，全氮量一般为0.05%～0.11%，土壤全磷量一般为0.05～0.08%[13]。

本研究与宁夏回族自治区第二次土壤普查资料所示一致，这与该区域土壤为贺兰山洪积冲积物发育而来的淡灰钙土、土壤质地粗且富含砾石有关。

研究区土壤C、N、P元素含量变异系数均在10%～100%之间，属于中等程度变异，说明研究区土壤在长期种植过程中C、N、P在不同程度上富集。

2.1.2 区域差异
西夏区贺兰山东麓不同种植区之间土壤C、N、P含量的差异特征如表2所示：C
含量，芦花台园林场>银川市园林场>张裕酒庄>镇北堡；N含量，银川市园林场>芦花台园林场>镇北堡>张裕酒庄；P含量，银川市园林场>张裕酒庄>镇北堡>芦花台园林场。

银川市园林场、芦花台园林场的土壤养分含量较高，可能与葡萄种植年限较长、人为培肥导致土壤熟化度较高有关。

镇北堡、张裕酒庄葡萄园因种植年限较短，且土壤质地较粗、富含砾石，土壤养分含量处于偏低水平。

2.2 西夏区贺兰山东麓葡萄种植区土壤C、N、P化学计量特征
2.2.1 整体情况
C/N是土壤质量的敏感指标，会影响土壤中有机C和N的循环[14]。

有研究表明，土壤C/N与有机质分解速度呈反比，较低的C/N对土壤微生物活动能力有一定的促进作用[15]。

本研究中，贺兰山东麓葡萄产区土壤C/N为11.199(表3)，与全
国平均值(10～12)[16]吻合。

表1 西夏区贺兰山东麓葡萄产区土壤C、N、P含量特征
Table 1 Soil C， N and P content features of vineyard at east piedmont of Helan Mountains in Xixia District
元素Element最小值Minimum/(g·kg-1)最大值Maximum/(g·kg-1)均值
Mean/(g·kg-1)标准差SD/(g·kg-1)偏度Skewness/(g·kg-1)峰度Kurosis/(g·kg-1)变异系数
CV/%C3.21516.4107.3882.7771.0381.09737.59N0.1961.8090.6950.2981.086 1.68742.88P0.2692.0830.7180.3621.8394.05350.42
SD， Standard derivation; CV， Coefficient of variation. The same as below. 表2 西夏区贺兰山东麓内不同葡萄种植区土壤C、N、P含量差异
Table 2 Differences of soil C， N and P content in different vineyards at east piedmont of Helan Mountains in Xixia District
指标Element芦花台园林场LuhuataiForestFarm范围Range/(g·kg-1)均值Mean/(g·kg-1)变异系数CV/%张裕酒庄Changyuvineyard范围Range/(g·kg-1)均值Mean/(g·kg-1)变异系数CV/%镇北堡Zhenbeibu范围Range/(g·kg-1)均值Mean/(g·kg-1)变异系数CV/%银川市园林场YinchuanForestFarm范围Range/(g·kg-1)均值Mean/(g·kg-1)变异系数CV/%C4.45～
12.107.79a38.514.92～16.416.95b36.503.22～15.276.68b38.403.39～
12.067.70a30.32N0.31～1.140.66a51.620.45～1.300.60a35.320.28～
1.810.65a50.010.32～1.200.74a28.78P0.30～1.260.54a60.110.38～
1.340.79a40.030.39～
2.050.69a49.210.27～2.080.86a47.21
同行数据后无相同小写字母的表示该指标不同区域间差异显著(P<0.05)，下同。

Data followed by no same letters within the same row indicated significant difference for that indicator at P<0.05. The same as below.
土壤中较低的C/P有利于促进微生物分解有机质释放养分，促进土壤中有效P含量的增加；而高C/P会导致土壤微生物和植物竞争土壤无机P，对植物生长不利
[14]。

贺兰山东麓葡萄产区土壤的C/P为11.459(表3)，远低于我国平均值(136)[17]，表明研究区土壤P的有效性较高[18]。

N/P可用作N饱和的诊断指标，是土壤养分限制类型的有效预测指标[19-21]。

贺兰山东麓葡萄产区土壤N/P为1.065(表3)，低于全国平均水平(9.3)[15，17]，一定程度上受到氮的制约，说明该地区土壤缺N的可能性较大，要注重氮肥的适当添加。

2.2.2 区域差异
如表4所示：C/N变异程度从高到低依次为银川市园林场>镇北堡>张裕酒庄>芦花台园林场，均为中等变异水平；C/P变异程度从高到低依次为镇北堡>银川市园林场>芦花台园林场>张裕酒庄，说明镇北堡的人为干扰因素较大；
N/P变异程度从高到低依次为镇北堡>银川市园林场>张裕酒庄>芦花台园林场。

镇北堡作为新建葡萄园，人为的施肥、灌溉、施药是导致其C/P、N/P变异水平高的主要因素。

2.3 土壤C、N、P含量的相关分析
Pearson相关分析结果(表5)显示：C和N、P、C/P、N/P均呈极显著(P<0.01)正相关关系，说明土壤C是影响化学计量比值的主要因素之一；N与C/N呈极显著(P<0.01)负相关关系，与P、C/P、N/P呈极显著(P<0.01)正相关关系；P与
C/P、N/P呈极显著(P<0.01)负相关关系；C/N与C/P呈显著(P<0.05)正相关关系，与N/P呈极显著(P<0.01)负相关关系，C/P与N/P呈极显著(P<0.01)正相关关系。

3 结论
本研究对贺兰山东麓葡萄产区土壤C、N、P含量及化学计量特征进行分析，结果显示，研究区土壤C、N、P含量整体水平不高，分别对应于全国土壤C、N、P 含量等级的第五级、第五级和第三级，总体属于全国中等较低水平。

贺兰山东麓葡
萄产区土壤C/N为11.199，与全国的平均值吻合，C/P为11.459，远低于全国平均值，N/P为1.065，低于全国平均水平。

研究区土壤P的有效性高，氮肥相对较少，要注重氮肥的适当添加。

研究区内不同区域间C、N、P含量差异明显。

银川市园林场、芦花台园林场葡萄种植年限较长，土壤养分含量较高，而镇北堡、张裕酒庄土壤养分含量偏低。

银川市西夏区贺兰山东麓葡萄种植区在葡萄种植过程中应采取施用有机肥、合理轮作等措施来增加土壤有机碳的输入，同时合理协调N、P施用及施用比例。

建议采取相应的生物措施改良土壤结构，改善土壤微生物环境，以提高西夏区贺兰山东麓葡萄种植区葡萄品质，从而实现品质和产量的双丰收。

表3 西夏区贺兰山东麓葡萄种植区土壤C、N、P化学计量特征
Table 3 Descriptive statistical parameters of soil C， N， P in vineyards at east piedmont of Helan Mountains in Xixia District
指标最小值最大值均值标准差偏度峰度变异系数IndicatorMinimumMaximumMeanSDSkewnessKurosisCV/%C/N4.58921.51 311.1992.7650.9633.30724.69C/P3.37426.93211.4594.2740.8451.68937.30N /P0.3063.0541.0650.4591.7034.87543.10
表4 西夏区贺兰山东麓不同葡萄种植区土壤C、N、P化学计量特征差异
Table 4 Regional variation of descriptive statistical parameters of soil C，N and P in vineyards at east piedmont of Helan Mountains in Xixia District
指标Element芦花台园林场LuhuataiForestFarm范围Range/(g·kg-1)均值Mean/(g·kg-1)变异系数CV/%张裕酒庄Changyuvineyard范围Range/(g·kg-1)均值Mean/(g·kg-1)变异系数CV/%镇北堡Zhenbeibu范围Range/(g·kg-1)均值Mean/(g·kg-1)变异系数CV/%银川市园林场YinchuanForestFarm范围Range/(g·kg-1)均值Mean/(g·kg-1)变异系数CV/%C/N10.13～
15.6612.85a15.418.35～14.5711.24a17.387.53～11.6611.17a20.014.59～20.6610.70a28.93C/P9.12～19.1813.75a29.966.73～21.9212.10a29.663.37～26.9311.07ab43.773.77～14.9510.08b39.19N/P0.72～1.431.07a23.570.63～1.541.08a23.700.36～2.501.03a50.190.31～1.650.96a32.40
表5 西夏区贺兰山东麓葡萄种植区土壤养分含量与化学计量的相关关系分析Table 5 Correlation analysis within soil nutrients contents and stoichiometric ratios in vineyards at east piedmont of Helan Mountains in Xixia District
指标IndicatorNPC/NC/PN/PC0.821**0.384**0.0180.434**0.336**N0.381**-0.492**0.255**0.558**P-0.179-0.552**-0.423**C/N0.282*-
0.373**C/P0.730**
*与**分别表示显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)相关。

* or ** represented significant correlation at P<0.05 or P<0.01，respectively.
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