陕西省是公认的苹果最佳优生区，苹果产业已成为当地特色产业和富民产业。2014年全省苹果栽培面积为66.52万公顷，产量为988.01万吨，分别占全国总量的29.30% 和24.14%^[1]。土壤作为农业生产的物质基础，土壤肥力水平的高低是影响苹果产量和品质形成的关键因素。土壤养分是土壤肥力的基础，由于果园土壤条件、施肥制度、管理栽培方式等的不同，各地苹果园土壤养分状况及限制因子存在较大差异。张义等^[2]对陕西王东沟流域苹果园调查发现，苹果品质的限制因子主要为土壤全氮和有机质。郑小春等^[3]对陕西白水县红富士苹果示范园土壤养分状况的统计分析表明，果园土壤有机质和速效氮含量均较低。张丽娜等^[4]研究发现，黄土高原6个苹果生产基地县 (凤翔、白水、长武、西峰、延安、静宁) 的21个果园土壤全氮处于缺乏或较缺水平。各地苹果园土壤养分状况不同，苹果产量和品质也有所差异。赵佐平等^[5]研究指出，氮磷钾和有机肥配合施用较单施化肥或有机肥对提高苹果产量和品质作用更为明显。张强等^[6]研究了富士苹果土壤养分与果实品质的关系，结果表明果实品质受土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、铁、锌、硼等养分的共同影响。

苹果园土壤养分状况是制定果园土壤管理和施肥方案的重要依据之一，了解果园土壤养分含量及分布特征，对培肥土壤、合理制定施肥方案、实现苹果优质高产有重要作用。然而，目前关于陕西省苹果园土壤养分的研究通常只涉及少数地区的部分果园，对整个主产区土壤肥力尚缺乏较为系统的研究。为了科学地指导陕西省苹果园合理施肥，提高苹果产量，改善果实品质，增加果农经济效益，并改善苹果园土壤生态环境，本研究自2012～2016年，对陕西苹果主产区延安、铜川、渭南、咸阳和宝鸡果园土壤养分含量进行测定，比较和分析各地区果园土壤有机质和氮磷钾养分分布特征，以期为陕西省苹果园平衡施肥和土壤养分管理提供理论依据。

陕西省地处中国西北内陆腹地，东经105°29′～111°15′，北纬31°42′～39°35′。境内苹果产区气候温良，年均气温9.7～12.8℃，昼夜温差达10℃以上，年均降水量500～600 mm，光照充足，年日照在2200～2500 h，无霜期158～225 d，≥ 5℃积温为4126℃，平均持续日数235 d；≥ 10℃积温为3697℃，平均持续日数188 d^[7]；海拔高度450～1300 m，基本地貌类型为高原、丘陵和平原，该区黄土覆盖深厚、土质疏松、质地适中，土壤类型以黄绵土、褐土和黑垆土为主。

分别于2012～2016年果实采摘后第一次施肥前，在陕西延安、铜川、渭南、咸阳、宝鸡等地区（主要包括安塞、耀州、白水、长武和千阳等24个县区）选择有代表性的果园作为采样点，样点数分别为17208、2634、8589、14723和303个。根据每个果园地形和具体面积，采取“S”形随机多点方法，采集0—40 cm土层土壤样品，混匀后用四分法留取1 kg土样供分析使用。置室内风干后，过1 mm和0.25 mm筛用于土壤养分含量的测定。

土壤样品有机质用外加热重铬酸钾容量法测定，碱解氮用1.0 mol/LNaOH碱解扩散法，有效磷用0.5 mol/L NaHCO₃浸提—钼锑抗比色法，速效钾用1.0 mol/L NH₄OAc浸提—火焰光度法测定^[8]。

由于数据量大，容易受各方面影响出现离群值，为提高数据准确度，采用拉依达法^[9]即3倍方差法来检测离群值并将其剔除，有机质、碱解氮、有效磷和速效钾分别剔除616、384、2895和985个。

剔除离群值后，运用Excel 2003、SPSS 22.0对土壤养分数据进行统计分析，利用Origin 9.0制图，得出整个主产区苹果园土壤养分基本情况。同时，参照高义民等^[10]果园养分分级标准 (表1)，确定陕西省苹果主产区各土壤养分丰缺等级所占百分比，以此评价陕西省苹果主产区土壤肥力状况。

表1(Table 1)

表1 苹果园土壤养分分级标准 Table 1 Standards for the classification of the soil nutrient status of apple orchards

表1 苹果园土壤养分分级标准 Table 1 Standards for the classification of the soil nutrient status of apple orchards 分级级别Classificatiorn 级别Level 有机质 (g/kg)Organic matter 碱解氮 (mg/kg)Available N 有效磷 (mg/kg)Available P 速效钾 (mg/kg)Available K Ⅰ 低 Low ≤ 5 ≤ 40 ≤ 10 ≤ 100 Ⅱ 较低 Lower 5～10 40～60 10～20 100～150 Ⅲ 中 Medium 10～15 60～80 20～30 150～200 Ⅳ 较高 Higher 15～20 80～100 30～40 200～250 Ⅴ 高 High > 20 > 100 > 40 > 250

陕西省苹果主产区土壤有机质含量变幅在2.8～28.4 g/kg，平均为11.5 g/kg (图1)，变异系数为26.6%，属于中等变异。在5个地区中，宝鸡果园土壤有机质含量在6.9～28.4 g/kg，平均为17.5 g/kg，明显高于另外4个地区；其次为铜川，该地区果园土壤有机质含量均值为14.2 g/kg，与宝鸡相比，降低了18.9%；渭南和咸阳果园土壤有机质平均含量略低于铜川地区，分别为13.1 g/kg和12.3 g/kg；延安果园土壤有机质含量最低，变幅在3.6～15.5 g/kg，均值仅为9.5 g/kg，比全省果园土壤有机质平均含量低17.4%。

从土壤有机质含量分布情况 (表2) 来看，全省苹果园土壤有机质含量在较低水平和中等水平所占比例较大，分别为32.5%和54.9%，有机质超过15 g/kg的果园仅占11.9%。延安地区60.0%的果园有机质含量为5～10 g/kg，属于较低水平；38.0%的果园有机质含量为10～15 g/kg，属于中等水平，只有0.4% 的果园有机质含量处于较高水平。所有地区中，咸阳果园土壤有机质含量在中等水平所占比例最大，达74.0%，较低水平和较高水平的果园分别占14.3%和11.7%。渭南、铜川地区超过四分之三的果园土壤有机质处于中等及以上水平，各有16.8%和11.1%的果园有机质处于较低和低等水平。宝鸡有77.9%的果园土壤有机质含量在较高和高等水平，处于中等和较低水平的果园分别占19.5%和2.6%。这说明陕西省不同地区间果园土壤有机质含量差异较大，总体呈现自北向南、自东向西增加的趋势。

碱解氮是土壤中能被作物直接吸收利用的氮素，可反映土壤氮素的动态变化和供氮水平。整个主产区苹果园土壤碱解氮含量变幅在5.0～136.0 mg/kg之间，平均为57.1 mg/kg，变异系数34.8%，属中等变异 (图1)。宝鸡果园土壤碱解氮含量最高，均值为78.3 mg/kg；铜川、渭南和咸阳次之，三个地区间果园土壤碱解氮含量差异较小，其均值分别为62.0 mg/kg、61.6 mg/kg和62.7 mg/kg；延安地区果园土壤碱解氮含量最低，变幅在7.0～98.2 mg/kg，均值为49.4 mg/kg，比全省果园土壤碱解氮平均含量低13.5%。

表2显示，全省果园土壤碱解氮含量在较高和高等水平所占比例较小，仅为13.2%；有25.0%的果园土壤碱解氮含量在中等水平，大部分果园土壤碱解氮含量处于低等和较低水平，所占比例为61.8%。果园土壤供氮水平较低的地区是延安，分别有31.4%和46.3%的果园土壤碱解氮含量处于低等和较低水平，17.3%的果园在中等水平，只有5.0%的果园在较高水平。相较于延安地区，渭南果园土壤碱解氮含量在中等水平和较高水平分别增加6.3和9.8个百分点，在较低和低等水平共减少23.1个百分点。铜川和咸阳地区果园土壤碱解氮分布状况类似，均约有三分之一的果园处于中等水平，45.0%左右的果园处于较低和低等水平，约17.0%的果园处于较高和高等水平。宝鸡苹果园土壤供氮能力较高，和其他地区相比，土壤碱解氮含量在较高和高等水平的果园所占比例最大，达41.9%，含量在中等水平的果园所占比例为36.4%，仅有21.7%的果园土壤碱解氮在较低和低等水平。从全省来看，碱解氮含量具有西、南高，东、北低的分布特征。

有效磷是表征土壤供磷能力，确定磷肥用量和农业磷环境风险评价的重要指标^[11]。目前，陕西省各地区间苹果园土壤有效磷含量差异较大，全省有效磷含量在0.1～46.4 mg/kg，平均为13.0 mg/kg，变异系数达49.6% (图1)，明显高于其他土壤养分变异系数。宝鸡果园土壤有效磷含量最高，变幅在5.4～46.4 mg/kg，平均为23.4 mg/kg，比全省有效磷平均含量高80.0%；咸阳次之，其果园土壤有效磷含量平均为16.7 mg/kg，比宝鸡地区果园有效磷含量低28.6%。铜川和渭南地区果园土壤有效磷含量差异较小，其均值分别为13.9 mg/kg和13.7 mg/kg。延安果园土壤有效磷含量在0.3～20.4 mg/kg，均值为9.0 mg/kg，是陕西省苹果园土壤有效磷含量最低的地区。

图1(Fig. 1)

图1 陕西不同地区苹果园土壤有机质和氮磷钾养分含量 Fig. 1 Contents of soil organic matter, available N, available P and K in apple orchards of different regions in Shanxi Province [注 （Note）：箱体上的数字表示各地果园土壤养分的变异系数；箱体中的“-”和“□”分别代表中值和均值，箱体的上、下边界线代表75%和25%点位，连接在箱体外的上、下小横线代表95%和5%点位，“×”代表99%和1%点位，“-”代表最大值和最小值 Data above the boxes represent coefficients of variation of soil nutrients in different regions. “-” and “□” within the boxes represent medium and mean，respectively; the box boundaries indicate the upper and lower quartiles，the whisker caps indicate 95th and 5th percentiles，“×” indicate 99th and 1th percentiles，and “-” indicate maximum and minimum.]

陕西省苹果主产区土壤供磷能力低，只有14.9%的果园土壤有效磷在中等和较高水平，大部分果园土壤有效磷处于较低和低等水平，所占比例为85.0%。具体来看，铜川、渭南、咸阳分别有75.3%、81.0%、74.2%的果园土壤有效磷处于较低和低等水平，尤其是延安地区基本上所有果园均处于缺磷状态，土壤有效磷在较低和低等水平的果园所占比例高达99.3%。但宝鸡地区有64.9%的果园土壤有效磷在中等及以上水平，处于较低和低等水平的果园所占比例为35.1%，远低于其他四个地区 (表2)。可见，目前陕西省苹果主产区大部分果园土壤有效磷比较缺乏，全区分布特征与有机质、碱解氮相似。

速效钾是衡量土壤钾素供应能力的重要指标之一。陕西省苹果园土壤速效钾含量变幅为8.0～363.0 mg/kg，平均值为160.4 mg/kg，变异系数为34.9% (图1)。延安地区果园土壤速效钾含量最低，均值仅为140.0 mg/kg，比全省均值低12.7%。除延安外，其他地区果园土壤速效钾平均含量均高于全省。其中，铜川和宝鸡果园土壤速效钾含量均值分别为181.6 mg/kg和179.2 mg/kg，地区间差异较小；渭南和咸阳果园土壤速效钾含量略低于铜川和宝鸡，均值分别为170.1 mg/kg和173.2 mg/kg。

由表2可见，整个区域有27.8%的苹果园土壤速效钾处于中等水平，21.8%的果园处于较高和高等水平，50.4%的果园处于较低和低等水平。渭南地区果园土壤速效钾在中等及以上水平的比例为57.4%，30.1%的果园为较低水平，12.5%的果园为低等水平。与渭南果园土壤速效钾分布现状相比，延安果园在中等及以上水平所占比例减少24.9个百分点，在较低和低等水平所占比例分别增加15.7个百分点和9.2个百分点。相对而言，铜川、咸阳和宝鸡果园土壤含钾量较高，各有32.8%、39.1%和30.0%的果园土壤速效钾含量在较低和低等水平，处于中等及以上水平的果园所占比例分别为67.2%、60.9%和70.0%。

表2(Table 2)

表2 陕西不同地区苹果园土壤养分分布状况(%) Table 2 Distribution of soil nutrients in apple orchards of different regions Shannxi Province

表2 陕西不同地区苹果园土壤养分分布状况(%) Table 2 Distribution of soil nutrients in apple orchards of different regions Shannxi Province 养分 Nutrient 地区 Region 低 Low 较低 Lower 中 Medium 较高 Higher 高 High 有机质Organic matter 延安 Yan’an 1.6 60.0 38.0 0.4 0.0 铜川 Tongchuan 0.0 11.1 51.1 30.8 7.0 渭南 Weinan 0.8 16.0 58.2 21.9 3.1 咸阳 Xianyang 0.0 14.3 74.0 11.7 0.0 宝鸡 Baoji 0.0 2.6 19.5 57.0 20.9 全省 Whole province 0.8 32.5 54.9 10.7 1.2 碱解氮Available N 延安 Yan’an 31.4 46.3 17.3 5.0 0.0 铜川 Tongchuan 13.9 32.5 36.6 15.6 1.4 渭南 Weinan 17.2 37.4 23.6 14.8 7.0 咸阳 Xianyang 9.9 39.5 33.0 14.0 3.6 宝鸡 Baoji 0.4 21.3 36.4 28.7 13.2 全省 Whole province 20.2 41.6 25.0 10.5 2.7 有效磷Available P 延安 Yan’an 70.7 28.6 0.6 0.0 0.0 铜川 Tongchuan 45.8 29.5 20.4 4.3 0.0 渭南 Weinan 35.4 45.6 14.9 4.1 0.0 咸阳 Xianyang 9.6 64.6 24.8 0.9 0.0 宝鸡 Baoji 2.0 33.1 47.1 14.0 3.8 全省 Whole province 40.3 44.7 13.5 1.4 0.03 速效钾Available K 延安 Yan’an 21.7 45.8 21.4 7.9 3.2 铜川 Tongchuan 5.2 27.6 30.0 26.0 11.2 渭南 Weinan 12.5 30.1 29.0 15.9 12.5 咸阳 Xianyang 6.1 33.0 33.9 16.7 10.3 宝鸡 Baoji 4.3 25.7 38.9 18.2 12.9 全省 Whole province 13.4 37.0 27.8 13.7 8.1

果园土壤养分状况可为果园土壤管理和合理施肥提供依据。本研究结果表明，陕西省苹果主产区土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾有效养分均值分别为11.5 g/kg、57.1 mg/kg、13.0 mg/kg和160.4 mg/kg，与第二次土壤普查结果^[12]相比，产区果园土壤有机质、碱解氮、速效钾含量有较小幅度提高，有效磷含量增加明显。但是，据报道国外果园土壤有机质含量多在30 g/kg以上，日本、新西兰等苹果优果率高的国家果园土壤有机质含量高达40～60 g/kg，我国无公害苹果技术规程也要求土壤有机质含量需达到15 g/kg以上，最好能达到30 g/kg^[13]。而陕西省苹果园土壤有机质含量为2.8～28.4 g/kg，均未达到30 g/kg以上，达到15 g/kg以上的仅占11.9%。同时，从当前土壤养分丰缺状况来看，整个区域有机质、碱解氮、有效磷和速效钾处于较低和低等水平的果园所占比例分别为33.3%、61.8%、85.0%和50.4%，说明陕西省苹果主产区土壤肥力水平总体较低，已成为制约苹果产业发展的因素。

影响土壤肥力水平高低的因素众多，母质是土壤形成的基础，陕西省苹果产区土壤类型以黄绵土、黑垆土和褐土为主，均由黄土母质发育而成，土质疏松，土壤瘠薄且保水保肥性能差，可能是该区果园土壤养分含量低的原因之一。肥料是保证果树正常发育的重要物质，合理施肥能够提高土壤肥力，增加苹果产量，改善果实品质^[14–16]，在生产实践中果农往往通过施肥来达到优质高产的目的。然而，由于果农对果园营养状况难以准确掌握和判断，目前陕西省苹果园肥料施用方面存在诸多问题。赵佐平等^[17]调查了渭北旱塬合阳、白水、洛川3个苹果生产县果园施肥情况，指出当地有78.3%的果园氮肥投入过量，磷肥投入过量和不足的农户分别占41.2%和36.6%，51.2%的果农施钾量偏低，由有机肥提供的氮磷钾养分比例由1994年的51%下降到现在的5.54%。王小英等^[18]也指出，陕西苹果园氮肥投入过量，磷肥和钾肥投入过量与不足并存，有机肥投入不足。郑小春等^[19]调查却发现，陕西白水县‘红富士’苹果园氮磷钾肥施用均存在不足和过量现象。可见，各地果园施肥情况因管理水平和投入产出比的差异而不尽相同。土壤中的养分，除部分被果树吸收用于其生长发育，并以有机化合物的形态贮存在树体内，每年还有较大比例通过果实采摘和枯枝落叶清理等方式而被带走。如果施肥不足，必然导致土壤中有机质和氮、磷、钾等矿质养分的大量消耗。若施肥过量，就氮肥而言，在降雨或灌溉条件下极易以硝态氮的形式向土壤深层淋溶累积，而苹果树根系集中分布在0—40 cm土层，因此这部分氮素难以被果树再次利用^[20–21]；产区为石灰性土壤，通过氨挥发和反硝化等途径损失的氮量也不可忽视^[22–23]。另外，过量磷肥施入石灰性土壤后，易经过沉淀作用形成稳定的磷化合物如磷酸八钙和磷灰石而被土壤固定，其移动性较小，难以被植物吸收利用^[24]。因此，苹果生产中果园长期不合理施肥，也可能是陕西苹果产区土壤有效养分低的重要原因。

陕西省苹果园土壤养分含量具有明显的区域性，延安是5个主产区中土壤有机质和速效氮磷钾含量较低的地区，宝鸡果园土壤养分含量较高。土壤和气候类型的不同是造成陕西苹果园土壤养分地区间差异的主要原因。延安位于陕北南半部，属暖温带半湿润易旱气候，多年平均气温10.2℃，年均降水量513.8 mm^[25]，果园土壤主要为黄绵土，成土时间短，发育微弱，且土壤常遭受强烈侵蚀，有机质缺乏，土壤肥力低。宝鸡位于关中平原西部，为暖温带半湿润气候，多年平均气温11.4℃，年均降水量621.9 mm^[26]，水热条件优于延安地区，这有利于植物生长，增加有机质的积累，同时微生物活动增强，又能促进土壤有机质的分解及氮磷等营养元素的矿化，且宝鸡果园土壤以褐土为主，发育程度较黄绵土成熟，土壤肥力水平相对来说也更高。

施用有机肥不仅能为作物提供养分，还能改善土壤结构，促进微生物繁殖，提高微生物活性和多样性，活化土壤养分，增强土壤保水保肥能力^[27–29]。针对陕西省苹果主产区土壤养分和施肥现状，生产中应基于果园土壤养分含量，结合苹果各物候期的需肥规律，调整施肥时期和肥料配比，适当控制化肥的投入，增加有机肥的用量，提高土壤肥力，以利于苹果生产。此外，国内外研究表明，果园生草具有蓄水保墒、培肥地力、调节果园小气候等作用^[30–32]。同时，秸秆覆盖也能增加土壤孔隙度，提高田间贮水量和土壤养分含量^[33–34]。果园生草和秸秆覆盖已被世界许多国家广泛应用，在我国苹果园虽处于试验或小面积应用阶段，但从陕西地区的试验结果来看，这两种地面管理措施对果园土壤肥力的改善效果显著。因此，果园生草和秸秆覆盖也可成为陕西地区苹果园重要的土壤培肥措施。

陕西省苹果主产区土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾平均含量分别为11.5 g/kg、57.1 mg/kg、13.0 mg/kg和160.4 mg/kg。不同地区间土壤养分存在差异，基本上呈现出西、南高，东、北低的分布特征，即宝鸡是果园土壤养分含量最高的地区，咸阳、渭南和铜川次之，延安果园土壤养分含量最低。整个苹果产区土壤养分含量总体较低，建议今后在苹果栽培过程中应大力推广科学施肥技术，重视有机肥投入，适当控制化肥用量，推进果园生草和秸秆覆盖技术的广泛应用，以实现陕西省苹果园土壤肥力提升和养分均衡供应。