探析土壤环境对蓝莓生长的影响及改善措施

土壤环境对蓝莓生长的影响及改善措施

蓝莓属于杜鹃花科（Ericaceae）越桔属（Vaccinium spp.），是一种经济性状优良的多年生灌木型果树。蓝莓果实具有很高的营养价值和保健作用，近年来其栽培生产在中国发展迅速。与其他果树相比，蓝莓对土壤条件有着特殊的要求，适于生长在湿润、有机质含量高、排灌良好的酸性土壤中。土壤条件不适宜是目前限制我国蓝莓栽培生产的主要因素。本文就主要土壤环境因子对蓝莓生长发育的影响和相应的土壤改良措施进行综述，以期为蓝莓生产中的土壤环境调控提供参考。
　　1蓝莓根系特点及对土壤环境的要求
　　蓝莓根系不发达，主要由直径3 mm以下的纤维状细根组成，主根不明显，而且没有根毛着生。同时，蓝莓根系在土壤中的分布较浅，主要集中在0～20 cm土层内，20 cm以下根量随深度增加而迅速减少[1]。这些因素决定了蓝莓根系吸收功能弱、耐旱抗涝能力差，需要疏松、湿润、排水良好的土壤环境。蓝莓的根系只有在酸性条件下才能对土壤中的Fe等矿质元素实现有效的吸收利用，因此，适宜蓝莓生长的最佳土壤酸碱度范围为pH 4.0～5.0[2，3]。此外，蓝莓根系常有菌根真菌寄生[3，4]，野生蓝莓的根系几乎全部生有菌根，而栽培果园中相对较少。这些菌根真菌的菌丝在土壤中形成网络结构，扩大了植株根系可以利用的土壤范围，在一定程度上弥补了蓝莓根系功能的缺陷[5]。
　　2主要土壤环境因子对蓝莓生长发育的影响
　　2.1土壤酸碱度
　　蓝莓生长最适宜土壤pH为4.0～5.0，土壤过酸或过碱都会影响干物质积累，阻碍植株的生长[6]。土壤pH过高常引起植株失绿，而pH过低则会发生叶缘焦枯等毒害症状[7]。土壤酸碱度对果实中花色素苷积累也会产生影响，当土壤pH在4.0～5.0范围内时最有利于蓝莓花色素苷的积累，而土壤过酸（pH<4.0）或过碱（pH>6.0）对花色素苷的积累都有抑制作用[8]。在实际栽培生产中，以土壤pH过高的现象较为常见，而pH过低的情况出现较少。
　　土壤酸碱度的变化首先影响到蓝莓植株对土壤矿质元素的本文由毕业论文网http://www.zgazxxw.com收集整理吸收利用。在较高的土壤pH下，蓝莓植株难以对土壤中的Fe进行有效利用，从而导致缺铁，这一度被认为是蓝莓只适于在酸性土壤中生长的主要原因[9，10]。实际上，其他矿质元素和离子如Mn、Cu、NH+4等在土壤中的有效性也随pH的升高而降低[6]，土壤pH过高同样会引起这些元素的缺乏。Haynes等[6]发现土壤pH较高时，叶片中Fe、Mn、Al含量均减少。同时，蓝莓还是一种嫌钙植物，对钙过量敏感，土壤pH升高时钙的溶解度也增大，植株吸收过量的钙，引起钙毒害[2]。Haynes和Swift的试验也证实pH升高时蓝莓植株对钙的吸收增加[6]。

土壤pH过低容易伤害蓝莓根系，使其对水分的吸收能力降低，引起缺水胁迫。强酸环境还能够使土壤中重金属元素溶解增加，引起植株重金属毒害，以Mn毒害最为常见。土壤中速效磷含量也会随pH降低而降低[11]，虽然蓝莓能够耐受低磷环境，但增施磷肥仍然可以有效促进生长[9]。
　　2.2土壤水分
　　蓝莓根系主要是纤维状细根，没有根毛，因此总表面积小，吸收能力弱。此外，蓝莓根系分布浅、分布区域小。这种组成和分布特点决定了它对土壤环境变化的适应能力有限，不仅无法在干旱时充分利用土壤表层和深层的水分，也无法有效抵御淹水造成的根域缺氧。
　　蓝莓对水分亏缺反应敏感。高丛蓝莓干旱发生后，叶片蒸腾速率会迅速下降，枝条的加粗生长和伸长生长也迅速停止[12]。果实发育期缺水会降低单果重，严重影响产量；花芽分化期缺水则影响花芽分化进程，导致第二年花量减少，结果量减少[12]。矮丛蓝莓营养生长与生殖生长的平衡受水分条件的影响，水分供应不足的情况下，植株的养分分配偏重于营养生长，结果量减少，产量降低；水分充足时则偏重于生殖生长，产量增加[13]。干旱还能影响蓝莓植株的光合作用，轻度干旱引起高丛蓝莓叶片水势升高，叶肉导度、气孔导度降低，并导致CO2同化能力下降[14]。在轻度干旱的环境下，矮丛蓝莓叶片的气孔密度减小，气孔导度降低，但叶绿素a和叶绿素b的含量均增加，光合速率没有受到显著影响[15]。不同蓝莓种群的抗旱性不同，国内外的研究都发现南方种的抗旱性高于北方种，即兔眼蓝莓高于高丛蓝莓，高丛蓝莓高于矮丛蓝莓[16，17]。Freeman等[18]认为兔眼蓝莓叶片气孔周围有角质层可能是其抗旱性较强的原因之一。
　　淹水最直接的作用是降低土壤透气性，使植物根际氧浓度迅速降低，产生低氧或无氧环境。这种低氧环境是淹水对植物产生伤害的主要原因之一。低氧环境抑制根系有氧呼吸，使能量代谢从有氧模式向无氧模式转变，进一步导致细胞内ATP供应不足、乳酸积累、细胞质酸化，引起细胞功能障碍甚至死亡，使根系功能受到严重破坏。淹水对根系的伤害会引起一系列的连锁反应，包括矿质吸收、光合作用等，并最终影响到枝叶生长和果实发育。淹水 　　

后，蓝莓枝条和根系生长量降低、叶面积降低、叶片数量减少[19]，碳同化速率降低[20～22]。Abbott等[23]还发现蓝莓植株在遭受淹水危害后花芽发育延迟、果实发育受阻，果实大小和可溶性固形物含量均减小。此外，淹水也增加蓝莓疫霉病的发生，引起根部腐烂、枝叶受损、树体生长受阻等现象，发病的程度与淹水的频率呈正比[24]。蓝莓在不同的生长发育阶段耐水淹能力差异很大，在休眠期可以耐受数十天中等强度的淹水胁迫，但在生长期短时间的淹水胁迫就可对植株产生明显伤害[23～25]。
　　2.3土壤有机质
　　土壤有机质是土壤肥力的主要组成部分之一，具有降低土壤容重、增加土壤孔隙度、改善土壤结构和理化性质、增强土壤保水保肥能力的作用[26]。因此，对于根系功能弱、适应力差的蓝莓，提高土壤有机质含量对于稳定根域土壤的水肥环境、保证植株正常生长有着更为重要的意义。不同类型的蓝莓对土壤有机质含量的要求存在差异，高丛蓝莓对土壤有机质含量要求较高，兔眼蓝莓的适应性相对较强，可以在黏土或沙土地上生长。矮丛蓝莓多自然分布在有机质贫乏的高地土壤上，适应性也较强。赵珊珊等[27]认为，最适宜栽培蓝莓的土壤有机质含量为8%～12%，而不进行改良时我国果园的土壤有机质含量平均不足1%，远达不到这一水平。
　　许多研究已经证明，在我国的土壤条件下增加土壤有机质可以有效促进蓝莓植株生长。通过向土壤掺入苔藓、泥炭、锯末等有机物料，可以提高蓝莓园地的土壤含水量[28]、增加菌根侵染、提高根系活力[29]，而使用玉米秸秆可以增大叶面积、提高叶片质量、提高光合速率[27]。使用松针改良土壤对蓝莓植株的生长也具有良好的促进作用[30]。于强波等[31]还发现，使用锯末、草炭等有机物料进行覆盖也能有效提高根系活力和菌根侵染率，并促进植株生长。但并不是所有的有机物料都适用于蓝莓土壤。赵珊珊等[27]发现，使用大豆秸秆改良蓝莓土壤减少了叶片中的P、K含量，但增加了Ca、Na含量，导致叶片生理功能减弱、光合速率下降。
　　2.4菌根真菌侵染
　　菌根可以扩大蓝莓根系的吸收面积，提高对水分、营养的利用能力，从而促进植株生长，提高产量和果实品质。野生蓝莓根部一般都有杜鹃花类菌根真菌寄生，人工栽植的蓝莓菌根则相对较少。在美国北卡罗来纳，野生蓝莓群丛中菌根感染率达85%，而栽培果园中仅为1%～3%。因此，利用接种菌根真菌提高蓝莓的根系功能有很大的应用潜力。
　　接种杜鹃花类菌根可以有效提高蓝莓对矿质营养的吸收能力，从而促进植株生长和果实发育。试验证明，接种菌根真菌能够增强蓝莓植株吸收硝态氮[32]和有机态氮[33]的能力，也能够提高其吸收K[34]、S[35]等元素的能力。Maronek等[36]发现，对蓝莓植株进行菌根接种能起到促进植株生长的良好作用[35，37]。Powell等[38]使用多个蓝莓品种进行菌根接种试验，结果显示接种菌根真菌后各品种植株产量均显著增加，增幅从11%到92%不等。袁军[34]在试验中也发现，经菌根真菌接种处理的蓝莓植株其果实糖含量和蛋白质含量提高，果皮花青素含量也增加。
　　3蓝莓园地土壤改良及管理措施
　　3.1土壤酸碱度调节
　　土壤pH过高是蓝莓栽培中最常出现的问题，土壤pH高于5.5时即需进行调节。国内外普遍采用施用硫磺的方法来降低土壤pH。硫磺施入土壤后首先通过硫细菌作用氧化为硫酸酐，硫酸酐再转化为硫酸，起到降低土壤pH的作用。硫磺的氧化、转化过程较慢，施入土壤后数十天甚至几个月才能显现出效果，因此，一般需要在蓝莓定植前半年到一年施入土壤，以保证及时发挥作用。硫磺对土壤pH的改良效果持久稳定，施用后效果可维持3年以上。此外，硫酸亚铁、硫酸铝等酸性肥料可迅速降低土壤pH，但效果不持久，在蓝莓植株受土壤pH过高危害时及时使用能够缓解危害症状，保证植株正常生长，一般不作为土壤改良剂使用。

土壤pH 低于4时也不利于蓝莓生长，一般使用石灰提高土壤pH。石灰也需要在蓝莓定植前一年使用，使用量根据土壤pH确定。在土壤pH为3.3时，每公顷使用石灰8 t可使pH提高到4.0以上[39]。
　　3.2园地防旱排涝
　　蓝莓既不抗旱也不耐涝，需要稳定、湿润、通透性好的土壤环境。喷灌、滴灌、微喷灌等方式灌溉均匀，不破坏土壤结构，可保持稳定湿润的土壤环境，而且具有节水、省工等特点，特别适宜在蓝莓栽培中应用。三种灌溉系统以滴灌系统成本最低，而且管理简便，在我国的蓝莓栽培中已经广泛使用。另外，使用地膜、松针、锯末、秸秆等进行地面覆盖能够减少土壤表层的水分蒸发，有利于维持湿润的根基环境。
　　在多雨季节蓝莓容易受到淹水危害，应注意及时排涝。地下水位较高的河滩地、低洼地，土壤透水性较差的偏黏土地，也应建立良好的防涝排水系统，以降低地下水位，防止涝害。山地果园可修筑梯田和排水沟，既能保持水土，又可及时排涝；平地果园则主要依靠修建排水沟进行排涝。对于灌溉后的多余水分和过量的降雨，可在地表挖浅排水沟进行排除。浅排水沟只适用于排除地表水，地下水位过高时需要挖深排水沟进行排水。
　　3.3增加有机质含量
　　土壤有机质可以改善土壤结构，疏松土壤，并提高土壤的保水保肥能力。蓝莓栽培中常用的有机物料有草炭、苔藓、锯末、松树皮、松针、秸秆以及有机肥等，一般在定植时掺入土壤。不同种类的有机物料使用效果不同，以草炭和苔藓对蓝莓生长的促进作用最为明显。草炭不仅能够疏松土壤、改善土壤结构，还能够降低土壤pH，是蓝莓栽培中最常用的有机物料。但草炭属于不可再生资源，成本也较高，不符合农业可持续发展的要求。锯末和粉碎的植物秸秆透气性好，吸湿保水能力强，但C/N值过高，掺入土壤后影响植株对氮素的利用，需要掺入尿素或含氮量较高的动物粪便并充分腐熟后使用。锯末、秸秆、松树皮、松针等也常以地面覆盖的形式使用，具有保持土壤水分、防止土壤流失、减少杂草等良好作用。
　　3.4菌根真菌接种
　　侵染蓝莓根系菌根真菌属于杜鹃花类菌根，其侵染率的高低与土壤的有机质含量、酸碱度、矿质营养等有密切关系[6]。与蓝莓对土壤的要求相似，侵染蓝莓根系的菌根真菌也需要酸性环境。Haynes等[6]发现，土壤pH值为4.5时菌根对蓝莓根系的侵染率可达69%，而在pH为6.5时侵染率仅为4%。因此，进行菌根接种前，首先要使用硫磺等进行土壤改良，调节土壤至适宜的酸碱度。
　　菌根侵染效果受土壤有机质种类的影响很大。蓝莓的栽培中最常用的有机物料是草炭，这种物料络合能力强，能与许多金属离子形成金属络合物，其中的各种土壤酶活性也较低，不利于菌根真菌对蓝莓根系的侵染[6]。而玉米秸和苔藓对菌根真菌的侵染有较好的促进作用[31]，可以有效提高菌根侵染率。因此，在使用草炭对蓝莓园进行土壤改良时，最好掺入粉碎的适量玉米秸、苔藓等，以促进菌根真菌对蓝莓根系的侵染。
　　国外对蓝莓菌根真菌的研究起步较早，已有成熟的菌根真菌产品，在新西兰等国家，菌根接种已经成为蓝莓生产中提高生产效率的一种重要手段。但国内相关领域的研究还不够深入，菌根接种尚处在试验阶段，尚未形成成熟的理论体系和应用模式。借鉴国外先进的研究经验，开发适宜我国栽培条件的蓝莓菌根真菌及配套应用技术，对提高我国蓝莓生产效率、促进产业发展将有重要意义。