不同施肥模式對葡萄營養(yǎng)元素累積及土壤肥力的影響

王瑛+郭奎龍

摘要：自2012年起，連續(xù)4年采用田間定位試驗方法，以不施肥為對照（CK），研究全量化肥（NPK）、半量化肥+半量有機肥（NPKO）、全量有機肥（O）、全量化肥+豆科綠肥（NPKL）、半量化肥+半量有機肥+豆科綠肥（NPKOL）5種不同施肥模式對葡萄營養(yǎng)元素累積及土壤肥力的影響。結(jié)果表明，不同施肥模式對葡萄的營養(yǎng)生長均起到明顯的促進作用，葡萄植株基徑、新葉數(shù)目、新梢長度、新生根長、分叉數(shù)多有明顯的增加趨勢，基本表現(xiàn)為NPKOL>NPKL>O>NPKO>NPK>CK；施肥后葡萄的產(chǎn)量有顯著增加（P<0.05），而結(jié)果率卻多有所下降，但處理間結(jié)果率差異不顯著（P>0.05）；不同施肥模式處理的葡萄果實含水量、可溶性固形物、維生素C含量顯著高于CK（P<0.05），可滴定酸含量呈相反的變化趨勢，顯著低于CK（P<0.05）；各施肥處理的邊糖、總黃酮含量明顯高于CK，但與CK差異不顯著（P>0.05）；與CK相比，5種施肥模式可不同程度增加葡萄產(chǎn)量、提高果實品質(zhì)、促進葡萄對營養(yǎng)物質(zhì)的累積；不同施肥模式土壤的有機碳、全氮、全磷、全鉀、速效磷、堿解氮、速效鉀含量較CK有明顯增加，細菌、真菌、放線菌等可培養(yǎng)微生物數(shù)量及過氧化氫酶、轉(zhuǎn)化酶、脲酶、酸性磷酸酶等土壤酶活性有不同程度提高；半量化肥+半量有機肥+豆科綠肥（NPKOL）的試驗效果相對最佳，而單施化肥（NPK）不利于微生物的生長、酶活性的提高及生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的維持。

關(guān)鍵詞：施肥模式；葡萄產(chǎn)量；營養(yǎng)累積；土壤肥力；酶活；營養(yǎng)物質(zhì)

中圖分類號： S663.106 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2017）19-0200-05

收稿日期：2017-01-19

作者簡介：王 瑛（1968—），女，土家族，湖北恩施人，碩士，副教授，從事農(nóng)業(yè)栽培與種植研究。E-mail：wang_ying68@126.com。 我國是世界第一大葡萄生產(chǎn)國，在葡萄果品生產(chǎn)中，化肥尤其是氮、磷、鉀（N、P、K）等大量元素的施用量越來越大，這不僅使化肥的利用率降低，也影響到葡萄果品的品質(zhì)[1-3]。葡萄品質(zhì)的優(yōu)劣主要通過可溶性固形物、單粒質(zhì)量、糖酸比等參數(shù)綜合表現(xiàn)出來，影響葡萄果實品質(zhì)和產(chǎn)量的主要因素包括品種遺傳特性、生態(tài)因子、栽培管理措施等，而葡萄產(chǎn)量的增加和品質(zhì)的改善更多歸功于土壤營養(yǎng)狀況的改善[4-7]。增施有機肥、減少化肥特別是氮肥的使用量可明顯提高果實品質(zhì)，是葡萄果品綠色生產(chǎn)的重要方向。有研究表明，施用有機肥可以增加土壤總氮、速效磷、鉀、有效態(tài)微量元素的含量，提高葡萄產(chǎn)量[7-9]。但是，有機肥來源廣泛，種類繁多且功能不一，施肥的效果差異很大，而通過田間試驗探討不同施肥模式對葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，不僅可為田間葡萄有機肥的合理施用提供依據(jù)，而且可促進葡萄產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展[10]。

在化肥革命到來之前，中國農(nóng)民主要靠豬圈糞、人糞尿、綠肥等傳統(tǒng)肥料[11-12]。隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，農(nóng)民種地更多地依賴良種、化肥，由于農(nóng)家糞肥沒有直接來源，農(nóng)民購買有機肥生產(chǎn)投入增加[13]，再加上傳統(tǒng)糞肥作用效果慢，短期效果不顯著等因素，有機肥的使用越來越邊緣化。但是，隨著化肥、農(nóng)藥及塑料薄膜等對土壤、生態(tài)、產(chǎn)品質(zhì)量帶來的負面影響越來越凸顯，有機肥又開始受到關(guān)注[13]。有研究表明，不同施肥模式不僅能提高土壤肥力，為作物提供全面的營養(yǎng)，增強光合作用強度及水分利用效率，改善作物品質(zhì)，而且還能改善土壤理化性狀、增強土壤的蓄水能力[14-18]；農(nóng)地長期單一施用化肥不利于土地的持續(xù)利用，過量施用化學(xué)肥料可引起土壤酸化板結(jié)、硝酸鹽污染、養(yǎng)分不均衡、土壤次生鹽漬化等生態(tài)環(huán)境問題[19-20]。目前，有關(guān)施肥與葡萄產(chǎn)量、品質(zhì)及土壤肥力狀況的變化研究多僅針對單獨施用化肥、有機肥、化肥與有機肥配施或套種綠肥等[21-22]，還缺乏長期的試驗數(shù)據(jù)驗證。本研究通過連續(xù)4年田間定位試驗，研究不同施肥模式對葡萄產(chǎn)量、營養(yǎng)物質(zhì)累積量及土壤肥力變化的影響，以期選用合理的施肥模式以提高葡萄產(chǎn)量、促進葡萄營養(yǎng)物質(zhì)累積、提升土壤肥力，為我國葡萄產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于湖北省恩施市來鳳縣舊司鄉(xiāng)，地勢南北高、中部低，屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，四季分明，雨量充沛，素有鄂西小桂林之稱；年日照近1 300 h，平均氣溫15.9 ℃，最高氣溫38.9 ℃，最低氣溫8.3 ℃，無霜期280 d，年降水量1 394 mm；冬季冰凍期短、多北風(fēng)，夏季多南風(fēng)，土質(zhì)肥沃；以黃土為主，沙土次之，供試土壤基礎(chǔ)肥力為：有機質(zhì)、全氮含量分別為 7.40、0.40 g/kg，堿解氮、有效磷、速效鉀含量分別為58.34、0.87、77.20 mg/kg，pH值5.19。

1.2 試驗設(shè)計

定位試驗于2012年開始，供試葡萄品種為赤霞珠。試驗以不施肥為對照（CK），設(shè)全量化肥（NPK）、半量化肥+半量有機肥（NPKO）、全量有機肥（O）、全量化肥+豆科綠肥（NPKL）、半量化肥+半量有機肥+豆科綠肥（NPKOL）5種不同施肥模式（表1），完全隨機設(shè)計，重復(fù)3次，共計18個小區(qū)，每小區(qū)面積為5 m×5 m=25 m2。為消除試驗小區(qū)之間水肥相互影響，不同小區(qū)之間埋入1 m深厚塑料膜進行土層隔離處理。套種的豆科綠肥為圓葉決明34721品系，每年冬季自然枯萎后覆蓋在葡萄行間的表土上，其成熟種子自然撒落在小區(qū)間的表土上，并于次年春季自發(fā)萌芽；化肥采用尿素、磷酸一銨、氯化鉀，有機肥采用湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)院生產(chǎn)的“農(nóng)地樂”牌精制有機肥，其有機質(zhì)、全氮、全磷（P2O5）、全鉀（K2O）含量分別為368.9、9.0、22.9、36.5 g/kg，施肥方式為條施。2012年2月初葡萄定植，其他管理措施按當(dāng)?shù)剞r(nóng)民習(xí)慣，分別在萌芽前、花期、結(jié)果期各灌水1次，灌水量相等，試驗期間不追肥，定期除草。endprint

1.3 定內(nèi)容和方法

測量每個試驗小區(qū)的鮮質(zhì)量，累計每年總產(chǎn)量；每年各試驗小區(qū)內(nèi)按“S”形多點采集根區(qū)土壤，充分混勻，取1 kg新鮮土樣冰箱保存；采用電位法測定pH值，分別采用重鉻酸鉀容量法、半微量凱氏定氮法、鉬藍比色法、堿解擴散法測定有機質(zhì)、全氮、全磷、速效氮含量；采用火焰光度法測定全鉀、速效鉀含量；采用0.05 mol/L NaHCO3提取-鉬藍比色法測定速效磷含量；采用氯仿熏蒸-K2SO4浸提法測定土壤微生物量碳、氮；分別采用3，5-二硝基水楊酸比色法、苯酚鈉比色法、磷酸苯二鈉法、分光光度法測定過氧化氫酶、脲酶、酸性磷酸酶、轉(zhuǎn)化酶活性[23]；采用平板梯度稀釋法測定土壤微生物的數(shù)量，其中牛肉膏蛋白胨瓊脂為細菌培養(yǎng)基，馬丁氏培養(yǎng)基為真菌培養(yǎng)基，高氏一號瓊脂為放線菌培養(yǎng)基。

每年6月，于葡萄植株中上部東、西、南、北4個方向共選取形狀完好、長勢均一的葡萄枝條12根，測定新梢長度、基莖、分叉數(shù)；1個月后測定新葉數(shù)目（單枝條1個月生長的葉片數(shù)）；葡萄果實成熟時，每小區(qū)隨機選取3株，每株上、中、下各選取1穗，每穗上、中、下隨機選取葡萄30粒，測定單粒質(zhì)量和果實含水量（烘干法，%）；同時，采用2WAJ-阿貝折光儀、0.1 mol/L NaOH標準溶液滴定法、2，6-二氯靛酚滴定法、NaNO2-Al（NO3）3分光光度法測定果實可溶性固形物、可滴定酸、維生素C、總黃酮含量，采用阿貝折射儀測定中心糖和邊糖含量[24]。

1.4 統(tǒng)計方法

采用Excel 2007、SPSS 15軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和單因素方差分析，采用LSD多重比較法檢驗處理間差異顯著性（置信水平設(shè)置為95%，α=0.05）。營養(yǎng)物質(zhì)累積量和N、P、K肥利用率計算公式為：

營養(yǎng)物質(zhì)累積量（kg/hm2）=產(chǎn)量（kg/hm2）×營養(yǎng)物質(zhì)含量（g/kg）÷1 000[25]；

N（P、K）肥利用率=[植株N（P、K）累積量-對照N（P、K）累積量]/N（P、K）施肥量×100%。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥模式對葡萄營養(yǎng)生長的影響

2.2 不同施肥模式對葡萄果實養(yǎng)分的影響

由表3可知，不同施肥模式處理的葡萄果實含水量及可溶性固形物、維生素C含量均顯著高于CK（P<0.05），基本表現(xiàn)為NPKOL>NPKL>O>NPKO>NPK>CK，而可滴定酸含量呈相反變化趨勢，均顯著低于CK（P<0.05），其中NPKOL處理的葡萄可滴定酸含量相對最低，為0.81%，NPKOL、NPKL、O、NPKO處理的可滴定酸含量相互間差異不顯著（P>0.05）；NPKOL處理的葡萄維生素C含量相對最高，為43.05 mg/kg，顯著高于其他有機肥處理（P<0.05）；各施肥處理的總黃酮含量高低依次為NPKOL>O>NPKL>NPKO>NPK>CK，相互間差異均不顯著（P>0.05）；各施肥處理的中心糖含量高低依次為NPKOL>NPKL>O>NPKO>NPK>CK，其中NPKOL處理的中心糖含量相對最高，為 12.56%；各施肥模式的邊糖含量高于CK，但與CK相比差異不顯著（P>0.05）。綜合來看，不同施肥模式可提高葡萄的糖分含量，改善葡萄果實品質(zhì)。

2.3 不同施肥模式對葡萄營養(yǎng)物質(zhì)累積量的影響

由表4可知，與對照相比，其他5種施肥模式均可在一定程度上提高葡萄對氮、磷、鉀的累積量，基本表現(xiàn)為NPKOL>NPKL>O>NPKO>NPK>CK，氮、磷、鉀累積量提高幅度分別為3.35%～57.99%、12.90%～48.39%、7.64%～71.43%；NPKOL施肥模式葡萄氮、磷、鉀的累積量相對最高，分別為4.25、0.46、5.16 kg/hm2，比對照分別提高57.99%、48.39%、71.43%，其中NPKOL處理對氮、鉀的累積效果顯著優(yōu)于CK、NPK（P<0.05），對磷的累積效果與CK相互間差異不顯著（P>0.05）；不同施肥模式對葡萄的氮、磷、鉀肥的利用率波動范圍分別為35.67%～62.38%、54.13%～72.39%、56.23%～69.53%，與CK相比差異顯著（P<0.05），不同施肥模式能一定程度上提高葡萄對氮、磷、鉀肥的利用率；葡萄對氮、磷、鉀肥利用率的高低順序依次分別為NPKOL>NPKL>O>NPKO>NPK>CK、NPKOL>NPKO>NPKL>NPK>O>CK、NPKOL>NPKL>O>NPK>NPKO>CK；NPKL處理的N累積量、N肥料利用率顯著高于O處理（P<0.05），這可能與葡萄對有機肥、化肥氮素吸收利用的有效性不同有關(guān)，而對磷肥的利用率，NPK、NPKL與O處理相互間差異不顯著（P>0.05）。

3 結(jié)論與討論

通過4年的田間定位試驗，研究不同施肥模式對葡萄產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明，與不施肥（CK）相比，其他幾種施肥模式均能在一定程度上增加葡萄產(chǎn)量，結(jié)果率卻多有所下降，但處理間結(jié)果率差異不顯著（P>0.05），其中，半量化肥+半量有機肥+豆科綠肥模式（NPKOL）對提高葡萄產(chǎn)量的效果相對最佳，這可能是其不僅含有豐富的有機質(zhì)及氮、磷、鉀養(yǎng)分，還含有一定量的中量、微量元素，可以提高土壤的有機質(zhì)含量并平衡礦質(zhì)養(yǎng)分，有利于其根系發(fā)育和養(yǎng)分吸收，同時，還可以解決某些元素的拮抗作用和微量元素缺乏等問題，從而進一步提高產(chǎn)量[14，16]；不同施肥模式均能一定程度促進葡萄植株對氮、磷、鉀累積量的增加，基本表現(xiàn)為NPKOL>全量化肥+豆科綠肥（NPKL）>全量有機肥（O）>半量化肥+半量有機肥（NPKO）>全量化肥（NPK）>CK，對氮、磷、鉀累積量的增加幅度分別為3.35%～57.99%、12.90%～48.39%、7.64%～71.43%，其中，對葡萄植株氮、鉀含量的累積，施用有機肥模式優(yōu)于施用化肥模式，對植株磷含量的累積，各施肥模式相互間差異不顯著（P>0.05）；不同施肥模式對葡萄的氮、磷、鉀肥的利用率波動范圍分別為35.67%～62.38%、54.13%～72.39%、56.23%～69.53%，明顯優(yōu)于CK，均能一定程度上提高葡萄對氮、磷、鉀肥的利用率；不同施肥模式不僅提高了葡萄的營養(yǎng)生長和水分利用率，還有利于葡萄花期干物質(zhì)的積累，為生殖生長提供充足的營養(yǎng)以改善品質(zhì)；果實含水量、固酸比等可直接影響葡萄的銷售，而施用不同施肥模式的果實含水量明顯提高，與前人研究結(jié)果[14，16，20-21]一致。endprint

合理施肥是提升土壤肥力水平的關(guān)鍵措施，劉驊等研究表明，長期大量施用氮肥，土壤中各種營養(yǎng)元素之間的正常比例會受到破環(huán)，氮對其他元素的拮抗作用將會明顯表現(xiàn)出來，同時也會降低氮素本身的增產(chǎn)效果；而化肥與有機肥或綠肥秸稈長期配合施用，可改良土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤微生物數(shù)量，提高土壤的生物肥力[26]。增施有機肥料是提高土壤肥力的主要途徑，單施化學(xué)肥料雖然能在一定程度上提高土壤肥力水平，但效果有限，有機肥料與化肥配施對提高土壤肥力效果較好。基于4年的試驗研究表明，不同培肥模式均有利于改善土壤肥力，土壤有機質(zhì)、全氮、水解氮、速效鉀含量有不同程度的增加，特別是含有機肥的3種培肥模式（NPKOL、O、NPKL）的土壤肥力改良效果更為顯著，土壤的保肥、供肥能力增強；與不施肥處理相比，不同培肥模式土壤可培養(yǎng)細菌、放線菌、真菌的數(shù)量有顯著變化，三大類微生物種群的數(shù)量有不同程度的提高，其中NPKOL、O、NPKL處理的土壤微生物數(shù)量分別達到最大，這是由于通過施肥處理，土壤有機質(zhì)、全氮、全磷等有不同程度的提高，土壤化學(xué)性質(zhì)的改善有利于增加可培養(yǎng)微生物數(shù)量，這與前人研究結(jié)論[20-21]基本一致；化肥處理的土壤微生物種群數(shù)量與不施肥相比差異不顯著（P>0.05），這與單武雄等的結(jié)論[27]不一致，可能是由于本研究單施化肥導(dǎo)致土壤pH值、有機質(zhì)含量降低，這不利于微生物的繁育。

土壤微生物量是土壤養(yǎng)分重要的“源”和“匯”，能夠反映微生物在土壤中的實際含量和作用潛力。本研究中，O、NPKL、NPKOL施肥模式與NPK施肥模式、CK相比可在一定程度上提高土壤微生物碳（SMBC）、土壤微生物氮（SMBN）值，其中NPKOL處理相對最高，這與徐陽春等的研究結(jié)果[14，16，28]相吻合。

總之，半量化肥+半量有機肥+豆科綠肥模式（NPKOL）施肥模式對提高土壤有機質(zhì)、全氮、全磷、速效氮、速效磷、速效鉀含量的效果相對最好，而不施肥處理土壤肥力相對最低，過度使用化肥是造成土壤酸化的根源；NPKOL施肥模式不僅能夠明顯提高葡萄產(chǎn)量、促進葡萄營養(yǎng)物質(zhì)的累積，還能有效提升土壤的肥力水平。因此，NPKOL施肥模式可在今后葡萄田間施肥上進一步推廣應(yīng)用。

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