探析土壤環(huán)境對藍莓生長的影響及改善措施
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土壤環(huán)境對藍莓生長的影響及改善措施
藍莓屬于杜鵑花科（Ericaceae）越桔屬（Vaccinium spp.），是一種經(jīng)濟性狀優(yōu)良的多年生灌木型果樹。藍莓果實具有很高的營養(yǎng)價值和保健作用，近年來其栽培生產(chǎn)在中國發(fā)展迅速。與其他果樹相比，藍莓對土壤條件有著特殊的要求，適于生長在濕潤、有機質(zhì)含量高、排灌良好的酸性土壤中。土壤條件不適宜是目前限制我國藍莓栽培生產(chǎn)的主要因素。本文就主要土壤環(huán)境因子對藍莓生長發(fā)育的影響和相應(yīng)的土壤改良措施進行綜述，以期為藍莓生產(chǎn)中的土壤環(huán)境調(diào)控提供參考。
1藍莓根系特點及對土壤環(huán)境的要求
藍莓根系不發(fā)達，主要由直徑3 mm以下的纖維狀細根組成，主根不明顯，而且沒有根毛著生。同時，藍莓根系在土壤中的分布較淺，主要集中在0～20 cm土層內(nèi)，20 cm以下根量隨深度增加而迅速減少[1]。這些因素決定了藍莓根系吸收功能弱、耐旱抗?jié)衬芰Σ睿枰杷�、濕潤、排水良好的土壤環(huán)境。藍莓的根系只有在酸性條件下才能對土壤中的Fe等礦質(zhì)元素實現(xiàn)有效的吸收利用，因此，適宜藍莓生長的最佳土壤酸堿度范圍為pH 4.0～5.0[2，3]。此外，藍莓根系常有菌根真菌寄生[3，4]，野生藍莓的根系幾乎全部生有菌根，而栽培果園中相對較少。這些菌根真菌的菌絲在土壤中形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，擴大了植株根系可以利用的土壤范圍，在一定程度上彌補了藍莓根系功能的缺陷[5]。
2主要土壤環(huán)境因子對藍莓生長發(fā)育的影響
2.1土壤酸堿度
藍莓生長最適宜土壤pH為4.0～5.0，土壤過酸或過堿都會影響干物質(zhì)積累，阻礙植株的生長[6]。土壤pH過高常引起植株失綠，而pH過低則會發(fā)生葉緣焦枯等毒害癥狀[7]。土壤酸堿度對果實中花色素苷積累也會產(chǎn)生影響，當土壤pH在4.0～5.0范圍內(nèi)時最有利于藍莓花色素苷的積累，而土壤過酸（pH<4.0）或過堿（pH>6.0）對花色素苷的積累都有抑制作用[8]。在實際栽培生產(chǎn)中，以土壤pH過高的現(xiàn)象較為常見，而pH過低的情況出現(xiàn)較少。
土壤酸堿度的變化首先影響到藍莓植株對土壤礦質(zhì)元素的本文由畢業(yè)論文網(wǎng)http://m.78375555.com收集整理吸收利用。在較高的土壤pH下，藍莓植株難以對土壤中的Fe進行有效利用，從而導(dǎo)致缺鐵，這一度被認為是藍莓只適于在酸性土壤中生長的主要原因[9，10]。實際上，其他礦質(zhì)元素和離子如Mn、Cu、NH+4等在土壤中的有效性也隨pH的升高而降低[6]，土壤pH過高同樣會引起這些元素的缺乏。Haynes等[6]發(fā)現(xiàn)土壤pH較高時，葉片中Fe、Mn、Al含量均減少。同時，藍莓還是一種嫌鈣植物，對鈣過量敏感，土壤pH升高時鈣的溶解度也增大，植株吸收過量的鈣，引起鈣毒害[2]。Haynes和Swift的試驗也證實pH升高時藍莓植株對鈣的吸收增加[6]。
土壤pH過低容易傷害藍莓根系，使其對水分的吸收能力降低，引起缺水脅迫。強酸環(huán)境還能夠使土壤中重金屬元素溶解增加，引起植株重金屬毒害，以Mn毒害最為常見。土壤中速效磷含量也會隨pH降低而降低[11]，雖然藍莓能夠耐受低磷環(huán)境，但增施磷肥仍然可以有效促進生長[9]。
2.2土壤水分
藍莓根系主要是纖維狀細根，沒有根毛，因此總表面積小，吸收能力弱。此外，藍莓根系分布淺、分布區(qū)域小。這種組成和分布特點決定了它對土壤環(huán)境變化的適應(yīng)能力有限，不僅無法在干旱時充分利用土壤表層和深層的水分，也無法有效抵御淹水造成的根域缺氧。
藍莓對水分虧缺反應(yīng)敏感。高叢藍莓干旱發(fā)生后，葉片蒸騰速率會迅速下降，枝條的加粗生長和伸長生長也迅速停止[12]。果實發(fā)育期缺水會降低單果重，嚴重影響產(chǎn)量；花芽分化期缺水則影響花芽分化進程，導(dǎo)致第二年花量減少，結(jié)果量減少[12]。矮叢藍莓營養(yǎng)生長與生殖生長的平衡受水分條件的影響，水分供應(yīng)不足的情況下，植株的養(yǎng)分分配偏重于營養(yǎng)生長，結(jié)果量減少，產(chǎn)量降低；水分充足時則偏重于生殖生長，產(chǎn)量增加[13]。干旱還能影響藍莓植株的光合作用，輕度干旱引起高叢藍莓葉片水勢升高，葉肉導(dǎo)度、氣孔導(dǎo)度降低，并導(dǎo)致CO2同化能力下降[14]。在輕度干旱的環(huán)境下，矮叢藍莓葉片的氣孔密度減小，氣孔導(dǎo)度降低，但葉綠素a和葉綠素b的含量均增加，光合速率沒有受到顯著影響[15]。不同藍莓種群的抗旱性不同，國內(nèi)外的研究都發(fā)現(xiàn)南方種的抗旱性高于北方種，即兔眼藍莓高于高叢藍莓，高叢藍莓高于矮叢藍莓[16，17]。Freeman等[18]認為兔眼藍莓葉片氣孔周圍有角質(zhì)層可能是其抗旱性較強的原因之一。
淹水最直接的作用是降低土壤透氣性，使植物根際氧濃度迅速降低，產(chǎn)生低氧或無氧環(huán)境。這種低氧環(huán)境是淹水對植物產(chǎn)生傷害的主要原因之一。低氧環(huán)境抑制根系有氧呼吸，使能量代謝從有氧模式向無氧模式轉(zhuǎn)變，進一步導(dǎo)致細胞內(nèi)ATP供應(yīng)不足、乳酸積累、細胞質(zhì)酸化，引起細胞功能障礙甚至死亡，使根系功能受到嚴重破壞。淹水對根系的傷害會引起一系列的連鎖反應(yīng)，包括礦質(zhì)吸收、光合作用等，并最終影響到枝葉生長和果實發(fā)育。淹水
后，藍莓枝條和根系生長量降低、葉面積降低、葉片數(shù)量減少[19]，碳同化速率降低[20～22]。Abbott等[23]還發(fā)現(xiàn)藍莓植株在遭受淹水危害后花芽發(fā)育延遲、果實發(fā)育受阻，果實大小和可溶性固形物含量均減小。此外，淹水也增加藍莓疫霉病的發(fā)生，引起根部腐爛、枝葉受損、樹體生長受阻等現(xiàn)象，發(fā)病的程度與淹水的頻率呈正比[24]。藍莓在不同的生長發(fā)育階段耐水淹能力差異很大，在休眠期可以耐受數(shù)十天中等強度的淹水脅迫，但在生長期短時間的淹水脅迫就可對植株產(chǎn)生明顯傷害[23～25]。
2.3土壤有機質(zhì)
土壤有機質(zhì)是土壤肥力的主要組成部分之一，具有降低土壤容重、增加土壤孔隙度、改善土壤結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)、增強土壤保水保肥能力的作用[26]。因此，對于根系功能弱、適應(yīng)力差的藍莓，提高土壤有機質(zhì)含量對于穩(wěn)定根域土壤的水肥環(huán)境、保證植株正常生長有著更為重要的意義。不同類型的藍莓對土壤有機質(zhì)含量的要求存在差異，高叢藍莓對土壤有機質(zhì)含量要求較高，兔眼藍莓的適應(yīng)性相對較強，可以在黏土或沙土地上生長。矮叢藍莓多自然分布在有機質(zhì)貧乏的高地土壤上，適應(yīng)性也較強。趙珊珊等[27]認為，最適宜栽培藍莓的土壤有機質(zhì)含量為8%～12%，而不進行改良時我國果園的土壤有機質(zhì)含量平均不足1%，遠達不到這一水平。
許多研究已經(jīng)證明，在我國的土壤條件下增加土壤有機質(zhì)可以有效促進藍莓植株生長。通過向土壤摻入苔蘚、泥炭、鋸末等有機物料，可以提高藍莓園地的土壤含水量[28]、增加菌根侵染、提高根系活力[29]，而使用玉米秸稈可以增大葉面積、提高葉片質(zhì)量、提高光合速率[27]。使用松針改良土壤對藍莓植株的生長也具有良好的促進作用[30]。于強波等[31]還發(fā)現(xiàn)，使用鋸末、草炭等有機物料進行覆蓋也能有效提高根系活力和菌根侵染率，并促進植株生長。但并不是所有的有機物料都適用于藍莓土壤。趙珊珊等[27]發(fā)現(xiàn)，使用大豆秸稈改良藍莓土壤減少了葉片中的P、K含量，但增加了Ca、Na含量，導(dǎo)致葉片生理功能減弱、光合速率下降。
2.4菌根真菌侵染
菌根可以擴大藍莓根系的吸收面積，提高對水分、營養(yǎng)的利用能力，從而促進植株生長，提高產(chǎn)量和果實品質(zhì)。野生藍莓根部一般都有杜鵑花類菌根真菌寄生，人工栽植的藍莓菌根則相對較少。在美國北卡羅來納，野生藍莓群叢中菌根感染率達85%，而栽培果園中僅為1%～3%。因此，利用接種菌根真菌提高藍莓的根系功能有很大的應(yīng)用潛力。
接種杜鵑花類菌根可以有效提高藍莓對礦質(zhì)營養(yǎng)的吸收能力，從而促進植株生長和果實發(fā)育。試驗證明，接種菌根真菌能夠增強藍莓植株吸收硝態(tài)氮[32]和有機態(tài)氮[33]的能力，也能夠提高其吸收K[34]、S[35]等元素的能力。Maronek等[36]發(fā)現(xiàn)，對藍莓植株進行菌根接種能起到促進植株生長的良好作用[35，37]。Powell等[38]使用多個藍莓品種進行菌根接種試驗，結(jié)果顯示接種菌根真菌后各品種植株產(chǎn)量均顯著增加，增幅從11%到92%不等。袁軍[34]在試驗中也發(fā)現(xiàn)，經(jīng)菌根真菌接種處理的藍莓植株其果實糖含量和蛋白質(zhì)含量提高，果皮花青素含量也增加。
3藍莓園地土壤改良及管理措施
3.1土壤酸堿度調(diào)節(jié)
土壤pH過高是藍莓栽培中最常出現(xiàn)的問題，土壤pH高于5.5時即需進行調(diào)節(jié)。國內(nèi)外普遍采用施用硫磺的方法來降低土壤pH。硫磺施入土壤后首先通過硫細菌作用氧化為硫酸酐，硫酸酐再轉(zhuǎn)化為硫酸，起到降低土壤pH的作用。硫磺的氧化、轉(zhuǎn)化過程較慢，施入土壤后數(shù)十天甚至幾個月才能顯現(xiàn)出效果，因此，一般需要在藍莓定植前半年到一年施入土壤，以保證及時發(fā)揮作用。硫磺對土壤pH的改良效果持久穩(wěn)定，施用后效果可維持3年以上。此外，硫酸亞鐵、硫酸鋁等酸性肥料可迅速降低土壤pH，但效果不持久，在藍莓植株受土壤pH過高危害時及時使用能夠緩解危害癥狀，保證植株正常生長，一般不作為土壤改良劑使用。
土壤pH 低于4時也不利于藍莓生長，一般使用石灰提高土壤pH。石灰也需要在藍莓定植前一年使用，使用量根據(jù)土壤pH確定。在土壤pH為3.3時，每公頃使用石灰8 t可使pH提高到4.0以上[39]。
3.2園地防旱排澇
藍莓既不抗旱也不耐澇，需要穩(wěn)定、濕潤、通透性好的土壤環(huán)境。噴灌、滴灌、微噴灌等方式灌溉均勻，不破壞土壤結(jié)構(gòu)，可保持穩(wěn)定濕潤的土壤環(huán)境，而且具有節(jié)水、省工等特點，特別適宜在藍莓栽培中應(yīng)用。三種灌溉系統(tǒng)以滴灌系統(tǒng)成本最低，而且管理簡便，在我國的藍莓栽培中已經(jīng)廣泛使用。另外，使用地膜、松針、鋸末、秸稈等進行地面覆蓋能夠減少土壤表層的水分蒸發(fā)，有利于維持濕潤的根基環(huán)境。
在多雨季節(jié)藍莓容易受到淹水危害，應(yīng)注意及時排澇。地下水位較高的河灘地、低洼地，土壤透水性較差的偏黏土地，也應(yīng)建立良好的防澇排水系統(tǒng)，以降低地下水位，防止?jié)澈�。山地果園可修筑梯田和排水溝，既能保持水土，又可及時排澇；平地果園則主要依靠修建排水溝進行排澇。對于灌溉后的多余水分和過量的降雨，可在地表挖淺排水溝進行排除。淺排水溝只適用于排除地表水，地下水位過高時需要挖深排水溝進行排水。
3.3增加有機質(zhì)含量
土壤有機質(zhì)可以改善土壤結(jié)構(gòu)，疏松土壤，并提高土壤的保水保肥能力。藍莓栽培中常用的有機物料有草炭、苔蘚、鋸末、松樹皮、松針、秸稈以及有機肥等，一般在定植時摻入土壤。不同種類的有機物料使用效果不同，以草炭和苔蘚對藍莓生長的促進作用最為明顯。草炭不僅能夠疏松土壤、改善土壤結(jié)構(gòu)，還能夠降低土壤pH，是藍莓栽培中最常用的有機物料。但草炭屬于不可再生資源，成本也較高，不符合農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的要求。鋸末和粉碎的植物秸稈透氣性好，吸濕保水能力強，但C/N值過高，摻入土壤后影響植株對氮素的利用，需要摻入尿素或含氮量較高的動物糞便并充分腐熟后使用。鋸末、秸稈、松樹皮、松針等也常以地面覆蓋的形式使用，具有保持土壤水分、防止土壤流失、減少雜草等良好作用。
3.4菌根真菌接種
侵染藍莓根系菌根真菌屬于杜鵑花類菌根，其侵染率的高低與土壤的有機質(zhì)含量、酸堿度、礦質(zhì)營養(yǎng)等有密切關(guān)系[6]。與藍莓對土壤的要求相似，侵染藍莓根系的菌根真菌也需要酸性環(huán)境。Haynes等[6]發(fā)現(xiàn)，土壤pH值為4.5時菌根對藍莓根系的侵染率可達69%，而在pH為6.5時侵染率僅為4%。因此，進行菌根接種前，首先要使用硫磺等進行土壤改良，調(diào)節(jié)土壤至適宜的酸堿度。
菌根侵染效果受土壤有機質(zhì)種類的影響很大。藍莓的栽培中最常用的有機物料是草炭，這種物料絡(luò)合能力強，能與許多金屬離子形成金屬絡(luò)合物，其中的各種土壤酶活性也較低，不利于菌根真菌對藍莓根系的侵染[6]。而玉米秸和苔蘚對菌根真菌的侵染有較好的促進作用[31]，可以有效提高菌根侵染率。因此，在使用草炭對藍莓園進行土壤改良時，最好摻入粉碎的適量玉米秸、苔蘚等，以促進菌根真菌對藍莓根系的侵染。
國外對藍莓菌根真菌的研究起步較早，已有成熟的菌根真菌產(chǎn)品，在新西蘭等國家，菌根接種已經(jīng)成為藍莓生產(chǎn)中提高生產(chǎn)效率的一種重要手段。但國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的研究還不夠深入，菌根接種尚處在試驗階段，尚未形成成熟的理論體系和應(yīng)用模式。借鑒國外先進的研究經(jīng)驗，開發(fā)適宜我國栽培條件的藍莓菌根真菌及配套應(yīng)用技術(shù)，對提高我國藍莓生產(chǎn)效率、促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展將有重要意義。
