不同施肥處理對梁平柚產(chǎn)量、品質(zhì)和土壤肥力的影響①

馮大蘭，王玉書，黃小輝，張 宏，魏立本，陳道靜

(重慶市林業(yè)科學研究院，三峽庫區(qū)森林生態(tài)保護與恢復重慶市市級重點實驗室，重慶 400036)

梁平柚(Citrus maxima (Burm.) Merr. cv. Liangping Yu)產(chǎn)于重慶市梁平區(qū)，與廣西沙田柚和福建文旦柚并稱為中國三大名柚，其果實碩大，芳香濃郁，汁多味甜，營養(yǎng)豐富，被稱為“天然水果罐頭”。目前梁平柚的栽植面積達1.95×106hm2，其產(chǎn)量和品質(zhì)直接關(guān)系著梁平的經(jīng)濟發(fā)展[1]。肥料是果樹豐產(chǎn)的重要物質(zhì)保障，施肥管理不僅關(guān)系果實產(chǎn)量和品質(zhì)的提升，還影響果園土壤肥力和質(zhì)量[2]。梁平柚屬地方性水果，科學管理和經(jīng)營技術(shù)薄弱，相關(guān)研究更是缺乏，而柚子果實生長期長，需肥量大，多數(shù)柚農(nóng)為提高產(chǎn)量盲目施用化肥，導致柚果品質(zhì)和口感下降，嚴重影響梁平柚產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。因此，科學合理施肥、提高柚子產(chǎn)量和品質(zhì)、維持土地生產(chǎn)力是梁平柚可持續(xù)經(jīng)營中亟待解決的重要問題。

施用有機肥能均衡補充氮、磷、鉀及微量元素，改善土壤結(jié)構(gòu)，提高肥料利用率，是改善果實品質(zhì)的有效途徑[3-6]。在施足有機肥的區(qū)域，早熟溫州蜜柑和臍橙果汁中含糖量明顯提高，特別在控制水分的條件下品質(zhì)更好[7]；增施生物有機肥可以提高臍橙果實的果糖含量，改善糖酸比，提高果實品質(zhì)[8]；施用生物有機復合肥，與等價值和等養(yǎng)分的無機復合肥相比，可提高坐果率和黃果率，改善柑橘外觀和口感[9-10]?？梢?，有機肥在改善果實品質(zhì)方面表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢，但有機肥有效養(yǎng)分含量低，分解緩慢，不能及時滿足果樹高產(chǎn)的需求，在產(chǎn)量提升方面仍較弱勢。而有機無機配施既能滿足作物對有效養(yǎng)分的及時需求，還有豐富的有機質(zhì)和有益微生物，能有效提高肥料利用率，減少資源浪費，是未來生態(tài)環(huán)保肥料的主要發(fā)展趨勢[11-12]。并且，目前針對梁平柚豐產(chǎn)栽培方面的研究較少，尤其是關(guān)于施肥的研究還未有報道。因此，本研究以梁平柚為研究對象，設置有機無機配施、純有機肥和化肥等不同施肥處理，考察不同施肥類型對梁平柚產(chǎn)量、品質(zhì)及土壤的影響，以期為梁平柚制定科學的施肥制度，構(gòu)建健康的土壤環(huán)境提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于重慶市梁平區(qū)合興鎮(zhèn)龍灘柚子專業(yè)合作社(107°49′E，30°44′N)，為梁平區(qū)梁平柚核心示范片區(qū)。該地區(qū)屬暖濕亞熱帶季風氣候，海拔350 m，年平均氣溫16.6 ℃，年均無霜期282 d，年均日照1 336.4 h，年降水量1 250 mm，冬暖夏熱、無霜期長。柚樹種植土壤為紫色土，土層厚度60 cm，pH 5.31，有機質(zhì)含量6.25 g/kg，堿解氮含量50.1 mg/kg，有效磷含量62.5 mg/kg，速效鉀含量97.5 mg/kg。

1.2 試驗材料

供試柚子：品種為梁平本地平頂柚，10 a 生，柚樹株行距為4 m×5 m。

供試肥料：有機肥，由梁平豐疆生物科技有限公司提供(當?shù)嘏鲺r牛糞發(fā)酵制成)，其有機質(zhì)、氮、磷、鉀含量(干重)分別為500、20.4、12.2、18.3 g/kg；化肥包括尿素(N 46%)，磷酸一銨(N 9%，P2O549%)，硫酸鉀(K2O 50%)，均購于當?shù)剞r(nóng)資公司。

1.3 試驗設計

試驗于2014 年10 月20 日柚子采收后布置，選擇樹勢基本一致無病蟲害的30 棵柚樹為一個處理小區(qū)，重復3 次，隨機區(qū)組排列，常規(guī)管理。共設置4個處理：①不施肥(CK)；②單施化肥(CF)；③單施有機肥(OF)；④50%化肥+50%有機肥(CF＋OF)。在CF+OF 和OF 處理中，有機肥用量以氮計，不足的磷鉀用化學肥料補足，使各處理的氮、磷、鉀用量相等，即N 322.5 kg/hm2，P2O5181.5 kg/hm2，K2O 294.8 kg/hm2。有機肥和磷肥全做基肥，氮和鉀基肥用量占總量的60%，剩余的氮和鉀肥全用于追肥，具體施肥方案見表1?；适┓蕰r間為上一年12 月上旬，追肥為次年5 月上旬。施肥方式為溝施，施肥點距柚樹主干40 ～ 50 cm，深度為40 cm。試驗連續(xù)進行3 a，于2017年柚子采收后測定柚子產(chǎn)量、品質(zhì)及土壤性狀等指標。

表1 柚樹施肥試驗方案(kg/hm2)Table 1 Fertilization design for Liangping pomelo tree

1.4 樣品采集及測定項目

柚子產(chǎn)量測定：各處理現(xiàn)場隨機選擇柚樹10 株，在果實成熟期調(diào)查每株柚子數(shù)量，然后每株分東、南、西、北、中5 個方位隨機采摘10 個柚子，采用1/100臺秤測定柚子單果重，即可得出單株果實數(shù)、單果重及產(chǎn)量。

柚子生物學性狀及品質(zhì)測定：各處理隨機選擇5株柚樹，每株分東、南、西、北、中5 個方位隨機采摘10 個柚子，帶回實驗室，進行生物學性狀及品質(zhì)的測定。采用數(shù)顯游標卡尺測量柚子果皮厚度，壓榨法測定果汁含量，并計數(shù)種子數(shù)；采用3,5-二硝基水楊酸比色法測定總糖；酸堿中和滴定法測定總酸度；2,6-二氯酚靛酚滴定法測定維生素C；水合茚三酮法測定游離氨基酸含量[13]。

土壤養(yǎng)分指標測定：于果實成熟期，各處理隨機選取5 株柚樹，避開施肥點，沿樹冠滴水線處采集0 ～ 40 cm 土層混合土樣。土壤樣品采回后，剔除雜物，常規(guī)分析土壤pH、有機質(zhì)及有效氮、磷、鉀含量[14]；用氯仿熏蒸-0.5 mol/L K2SO4提取微生物生物量碳氮，K2CrO7氧化法測碳，腚酚藍比色法測氮[15]。風干另一部分土壤，磨細過篩，采用高錳酸鉀滴定法、靛酚比色法、水楊酸比色法和3,5-二硝基水楊酸比色法分別測定過氧化氫酶、脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性[16]；采用平板計數(shù)法測定土壤細菌(牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基)、真菌(馬丁氏瓊脂培養(yǎng)基)和放線菌(高氏一號培養(yǎng)基)數(shù)量[17]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)分別用Excel 2010、SPSS 19.0 統(tǒng)計軟件和LSD 多重比較法進行計算、方差分析和差異顯著性檢驗，顯著性水平為P＜0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對柚子產(chǎn)量的影響

由表2 可見，不同施肥處理的柚子單株果實數(shù)、單果重及產(chǎn)量均表現(xiàn)出明顯的差異。其中單株果實數(shù)以CF+OF 最高，其次是OF 和CF，CK 最低，且差異顯著(P＜0.05)；而CF+OF、OF 和CF 的單果重均無顯著性差異(P＞0.05)，但均顯著高出CK 19.0% 以上(P＜0.05)；不同施肥處理柚子每公頃產(chǎn)量CF+OF＞OF＞CF＞CK，而CF+OF 分別高出OF、CF和CK 8.2%、31.2% 和118.2%，且差異顯著(P＜0.05)。

表2 不同施肥處理柚子產(chǎn)量Table 2 Pomelo yields under different fertilization treatment

2.2 不同施肥處理對柚子果實生物學性狀的影響

由表3 可見，不同施肥處理的柚子果汁含量、果皮厚度及種子數(shù)均表現(xiàn)出明顯的差異。與CK 相比，OF 和CF+OF 的柚子果汁含量分別增加16.8% 和20.4%，且差異顯著(P＜0.05)，但CF 無顯著性增加(P＞0.05)；與CK 相比，OF 和CF+OF 的果皮厚度均顯著下降(P＞0.05)，但CF 顯著增加25.0%(P＜0.05)；與CK 相比，CF 的種子數(shù)顯著增加66.7%，OF 無顯著性變化(P＜0.05)，而CF+OF 顯著減少55.6%(P＜0.05)。

表3 不同施肥處理柚子果實生物學性狀Table 3 Biological characters of pomelo under different treatments

2.3 不同施肥處理對柚子果實品質(zhì)的影響

由表4 可見，不同施肥處理的柚子果實總糖含量、總酸度、游離氨基酸及維生素C 均表現(xiàn)出明顯的差異。與CK 相比，OF 和CF+OF 的維生素C 分別增加16.03% 和27.06%，且差異顯著(P＜0.05)，但CF 無顯著性增加(P＞0.05)；與CK 相比，OF 和CF+OF的游離氨基酸均顯著增加(P＞0.05)，但CF 顯著下降7.84%(P＜0.05)；此外，OF 和CF+OF 的柚子果實總糖含量顯著高于CK 和CF，相反，OF 和CF+OF 的柚子果實總酸度顯著低于CK 和CF(P＜0.05)。

表4 不同處理柚子果實內(nèi)在品質(zhì)Table 4 Intrinsic qualities of pomelo under different treatments

2.4 不同施肥處理對柚樹林下土壤微生物的影響

由圖1 可知，施肥顯著提高土壤微生物生物量碳氮。不同處理間微生物生物量碳CF+OF ＞ OF ＞ CF ＞CK，介于66.74 ～213.40 mg/kg；微生物生物量氮OF＞ CF+OF ≈ CF ＞ CK，介于7.94 ～ 24.62 mg/kg。在不同施肥處理中，微生物生物量碳氮比為7.39 ～ 13.89，且差異顯著(P＜0.05)。

表5 可見，在柚樹根際土壤中，土壤細菌數(shù)變化于14.02×107～ 37.09×107cfu/g，CF+OF 和CF 處理顯著高于CK，但是OF 處理無顯著變化(P＞0.05)；土壤真菌數(shù)以CF+OF 處理最高，比CK、CF 和OF 平均高約2 倍；土壤放線菌數(shù)變化于16.97×106～ 35.28×106cfu/g，CF+OF 處理最高，OF 與CK 之間無顯著差異(P＞0.05)，CF 處理最低。

圖1 不同施肥處理土壤微生物生物量Fig.1 Soil microbial C and N under different fertilization

表5 不同施肥處理土壤可培養(yǎng)細菌、真菌、放線菌數(shù)量Table 5 Population of soil bacteria, fungi and actinomycetes under different fertilization (Dry soil)

2.5 不同施肥處理對柚樹林下土壤養(yǎng)分的影響

由表6 可知，不同施肥處理對土壤pH 無顯著影響(P＞0.05)。與CK 相比，OF 和CF+OF 土壤有機質(zhì)和速效鉀含量增加，但是CF 無顯著差異(P＞0.05)；CF、OF 和CF+OF 有效磷含量分別比CK 增加6.53%、22.74% 和34.72%，且差異顯著(P＜0.05)；CF+OF 堿解氮含量最高，CF 和OF 次之，CK 最低。

2.6 不同施肥處理對柚樹林下土壤酶活性的影響

由表7 可見，土壤酶活性因施肥不同而異。與CK相比，CF+OF 處理蔗糖酶活性顯著提高52.18%，但CF 和OF 處理無顯著變化(P＞0.05)；OF 和CF+OF 過氧化氫酶活性分別比CK 提高28.57% 和54.55%，且差異顯著(P＜0.05)，但CF 無顯著變化(P＞0.05)；CF+OF、OF 和CF 的脲酶活性均無顯著性差異(P＞ 0.05)，但均顯著高出CK 63.86% 以上(P＜0.05)；磷酸酶活性以CF最高，CK 最低，OF 和CF+OF 之間無顯著差異(P＞0.05)。

表6 不同施肥處理下土壤 pH、有機質(zhì)及有效養(yǎng)分含量Table 6 Soil pH values, contents of organic matter and available nutrients under different fertilization

表7 不同施肥處理下土壤酶活性Table 7 Soil enzyme activities under different fertilization

3 討論

柚樹屬多年生植物，需要持續(xù)較長時間的養(yǎng)分供應，且營養(yǎng)需求具有選擇吸收性，長期施用化肥會造成土壤養(yǎng)分不平衡，而增施有機肥可明顯改善土壤肥力狀況，有利于柚子優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)[18]。研究表明，有機無機配施可以增加柑橘、蘋果、棗和庫爾勒香梨等的產(chǎn)量和著果數(shù)；提高柑橘、檸檬果實的VC 含量、可溶性總糖含量、糖酸比、可溶性固形物百分比和可食率，降低可滴定酸含量、青果率和果皮厚度，使果實品質(zhì)得到改善[18-22]。通過連續(xù)3 a 的田間試驗，本研究發(fā)現(xiàn)，與單施化肥處理(CF)相比，有機無機配施處理(CF+OF)顯著提高了柚子產(chǎn)量，柚子果實果汁、總糖、游離氨基酸和維生素C 含量也均以CF+OF 處理最高，并且其果皮厚度和種子數(shù)則顯著低于CF 處理，這與前人研究有機無機配施對其他果樹的增產(chǎn)提質(zhì)作用類似。究其原因可能是有機無機配施增加了土壤有機質(zhì)含量和多種微量元素，改善土壤理化性狀，提高土壤肥力，為果樹提供漸進、持續(xù)、全面的養(yǎng)分，同時提高了化學肥料的利用率，使果樹產(chǎn)量提高，品質(zhì)改善。據(jù)報道，Ca、B 可使胡柚、錦橙果實可滴定酸顯著降低，固酸比顯著提高，明顯提高果實品質(zhì)；B、Zn、Cu、Mo 對香榧的生長、產(chǎn)量和品質(zhì)均有明顯的促進作用；Zn、Cu、Mo、Mn、B、Fe 可使柑桔果實飽滿、果肉增多、果皮變薄、糖分含量增多、酸味物質(zhì)減少，柑桔的座果率、果實中維生素C 含量、糖分含量和產(chǎn)量也均有所提高[23-25]。說明有機肥中的微量元素對于果樹生長發(fā)育以及產(chǎn)量和品質(zhì)的提高有著至關(guān)重要的作用。此外，有機肥與氮、磷、鉀肥配施是維持系統(tǒng)可持續(xù)性的最優(yōu)施肥模式，有利于作物的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，而有機肥中腐解產(chǎn)生的有機酸促進土壤中有機養(yǎng)分的礦化，使難溶性養(yǎng)分得到釋放[26]。CF+OF 處理的有效氮磷鉀和有機質(zhì)含量顯著高于CF，說明CF+OF 處理速緩相濟，協(xié)調(diào)了土壤養(yǎng)分供應，滿足了柚樹的養(yǎng)分需要，有益于柚樹生長發(fā)育。

土壤中微生物種類繁多，數(shù)量巨大，直接參與土壤有機質(zhì)循環(huán)和養(yǎng)分轉(zhuǎn)化等過程，對土壤肥力、健康和質(zhì)量影響很大[27-28]。在單施有機肥處理(OF)中，土壤可培養(yǎng)微生物數(shù)量較低，這可能與有機肥養(yǎng)分釋放緩慢，有效養(yǎng)分不足有關(guān)，而微生物數(shù)量在一定程度上與速效養(yǎng)分含量高低相關(guān)[29]。在CF+OF 處理中，土壤微生物生物量碳氮顯著高于單施化肥，說明有機肥配施化肥可促進微生物生長繁殖，數(shù)量增加，其原因可能是有機無機配施提供了豐富的氮素，增加微生物需要的營養(yǎng)和能源物質(zhì)，更加適合土壤微生物的生長繁殖。此外，在不同施肥處理中，微生物生物量碳氮比差異顯著，這意味著土壤微生物的組成和群落結(jié)構(gòu)因施肥而發(fā)生變化，具體情況需要進一步研究。

土壤酶主要來源于微生物代謝，參與土壤中各種化學反應和生物化學過程，是評價土壤微生物活性、土壤營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化及肥料效果的重要指標之一[29-30]。CF+OF 處理土壤過氧化氫酶、蔗糖酶和脲酶活性較高，推測與有機無機配施有利于改善土壤理化性質(zhì)，調(diào)節(jié)土壤 C/N，促進作物和土壤微生物的生長有關(guān)。增施有機肥可為土壤酶提供豐富的酶促基質(zhì)，發(fā)揮底物誘導作用，還可提高土壤腐殖質(zhì)含量，而腐殖質(zhì)能夠通過離子交換、離子鍵或共價鍵等與土壤酶結(jié)合，固定土壤酶[31]。CF+OF 處理土壤過氧化氫酶活性增強，有利于有機質(zhì)氧化，發(fā)揮解毒功能，保持土壤健康[32]；蔗糖酶對增加土壤易溶性營養(yǎng)物質(zhì)起到重要作用，其活性高低與土壤供肥能力呈顯著正相關(guān)[33]；土壤蔗糖酶活性提高，有利于促進有機質(zhì)礦化，增加養(yǎng)分供應，本試驗有機肥和無機肥料配施效果最好，這與張長華等[34]研究結(jié)果一致；與CK 相比，施肥顯著提高了脲酶活性，原因可能是肥料中氮刺激了微生物活性，所分泌的脲酶量增加，提高了土壤供氮能力[12]；酸性磷酸酶活性在一定程度上受土壤有效磷的影響[33]，在單施化肥的處理中，施入土壤中的磷源最多，有效磷含量較高，刺激了土壤微生物的生長繁殖和生命活動，磷酸酶分泌數(shù)量增加，使土壤磷酸酶活性升高。

4 結(jié)論

施肥尤其是有機無機配施能有效提高柚子產(chǎn)量，改善其品質(zhì)。在有機無機配施的處理中，土壤養(yǎng)分供應協(xié)調(diào)，土壤微生物數(shù)量增加，土壤酶活性增強，有益于土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和可持續(xù)經(jīng)營。因此，在梁平柚栽培過程中，提倡有機無機配施很有必要。