遮陰下滴灌施肥對(duì)小粒種咖啡土壤質(zhì)量和水分利用的影響

李慧永，劉小剛，張文慧，孫文艷，吳 朗，張 朔，楊啟良，熊國美

(昆明理工大學(xué) 農(nóng)業(yè)與食品學(xué)院，云南 昆明 650500)

小粒種咖啡Coffea arabica是云南優(yōu)勢(shì)特色農(nóng)產(chǎn)品，其種植面積及產(chǎn)量均占我國種植面積及產(chǎn)量的98%以上[1]。目前小粒種咖啡水肥管理粗放，水肥供給不匹配，直接影響小粒種咖啡的高效生產(chǎn)，有關(guān)小粒種咖啡水肥一體化的研究成果報(bào)道較少。灌溉能影響作物土壤環(huán)境、生理機(jī)制以及生長(zhǎng)特性[2-4]。合理灌溉能夠有效提高土壤水分含量，改善土壤水肥環(huán)境并維持其穩(wěn)定狀態(tài)[3,5]，從而促進(jìn)作物根系對(duì)水分的吸收，以維持作物組織器官正常運(yùn)行及良好發(fā)育[6-7]。有研究表明，輕度虧缺灌溉對(duì)小粒種咖啡土壤細(xì)菌和放線菌數(shù)量影響較小，而中度和重度虧缺灌溉顯著降低土壤微生物數(shù)量[3]。低水灌溉抑制小粒種咖啡根系對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收利用，限制干物質(zhì)累積，但提高水分利用效率；相反，增加灌水量可以提高根系對(duì)養(yǎng)分的吸收，促進(jìn)小粒種咖啡干物質(zhì)累積，但降低水分利用效率[2]。施肥對(duì)土壤環(huán)境及作物生長(zhǎng)影響顯著[8-11]。適量施肥改變土壤的理化性質(zhì)及養(yǎng)分元素比例，促進(jìn)土壤微生物繁殖和土壤酶活性轉(zhuǎn)化，為作物根系提供易于吸收的無機(jī)養(yǎng)分元素和有機(jī)腐殖質(zhì)養(yǎng)分[12-14]。咖啡幼苗在連作酸化土壤中配施石灰+牛糞有機(jī)肥可改善土壤理化性質(zhì)，有效提高土壤脲酶活性，增加干物質(zhì)量[13]；而按質(zhì)量比施用5%以上的咖啡果皮有機(jī)肥可顯著提高土壤養(yǎng)分含量以及脲酶和酸性磷酸酶活性，但會(huì)抑制咖啡幼苗生長(zhǎng)及干物質(zhì)累積[12]。然而，前人研究主要集中在單一灌水或施肥對(duì)咖啡土壤理化性質(zhì)、干物質(zhì)累積和氮肥利用率的影響[12-13,15]，以及水肥耦合對(duì)小粒種咖啡光合特性、生理指標(biāo)及產(chǎn)量的影響等方面[16-18]。而有關(guān)綜合考慮土壤環(huán)境質(zhì)量、干物質(zhì)累積及灌溉水分利用效率，以尋求適度遮陰下小粒種咖啡適宜的滴灌施肥模式還鮮有報(bào)道。本研究在遮陰下探索不同滴灌施肥模式對(duì)小粒種咖啡土壤養(yǎng)分、微生物數(shù)量、酶活性、干物質(zhì)累積及灌溉水分利用效率的影響，并運(yùn)用隸屬函數(shù)結(jié)合因子分析的方法評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量，采用TOPSIS法對(duì)土壤質(zhì)量、干物質(zhì)量和灌溉水分利用效率進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，以期找到適度遮陰下小粒種咖啡的最佳滴灌施肥模式，為小粒種咖啡合理水肥管理和科學(xué)栽培提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)及材料

試驗(yàn)于2017年2月至2018年12月在云南省昆明理工大學(xué)智能控制溫室 (102°45′E，24°42′N，海拔1 778.9 m)內(nèi)進(jìn)行，溫室內(nèi)相對(duì)濕度為50%～85%，溫度為12～35 ℃。2017年2月13日選擇長(zhǎng)勢(shì)一致的4年生小粒種咖啡‘卡蒂姆P7963’移栽到溫室內(nèi)，株行距 1.4 m×1.0 m。種植土槽長(zhǎng) 10 m，寬 0.6 m，深 0.8 m，間距 0.8 m，底部和兩側(cè)鋪設(shè)塑料薄膜，防止水分滲漏。采用黑色遮陰網(wǎng)(30%遮陰度)為小粒種咖啡提供適宜遮陰[19]。供試土壤為紅褐土，有機(jī)質(zhì) 15.05 g·kg-1、硝態(tài)氮 57.48 mg·kg-1、速效磷 12.61 mg·kg-1和速效鉀 85.53 mg·kg-1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置灌水和施肥2因素3水平完全組合試驗(yàn)，共9個(gè)處理。每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)(即每個(gè)處理3株小粒種咖啡樹)，共27株小粒種咖啡樹。3個(gè)灌水水平：高水 (WH：1.2 Ep，Ep 為灌水間隔內(nèi)直徑 20 cm標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)皿的水面蒸發(fā)量)、中水(WM：1.0 Ep)和低水 (WL：0.8 Ep)；3 個(gè)施肥水平 (結(jié)合前人的研究[17,20]和施肥習(xí)慣)：高肥 (FH：530.00 kg·hm-2)、中肥(FM：353.33 kg·hm-2)和低肥 (FL:176.67 kg·hm-2)。供試肥料為賽固特生物科技有限公司的大量元素水溶肥(N、P2O5、K2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為20%)，試驗(yàn)中，對(duì)于養(yǎng)分N、P2O5、K2O的施入量，F(xiàn)H均為106.00 kg·hm-2，F(xiàn)M均為 70.67 kg·hm-2，F(xiàn)L均為35.33 kg·hm-2。溫室中央設(shè)置直徑 20 cm 標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)皿，測(cè)定溫室的水面蒸發(fā)量，以確定小粒種咖啡灌水量[21]。定植后從2017年5月22日開始正式灌水，灌水間隔7 d，試驗(yàn)期間共灌水81次，WH、WM和WL單株總灌水量分別為224.95、187.46和149.97 L(即 3 749.20、3 124.33 和 2 499.47 m3·hm-2)。灌溉方式采用地表滴灌，滴頭流量2 L·h-1，滴頭設(shè)在樹兩側(cè)、距離樹干基部0.2 m處，間距與樹距相同，水表計(jì)量控制灌水。水溶肥充分溶解后，隨灌溉水通過地表滴頭流入小粒種咖啡根區(qū)，分6次等量施入，F(xiàn)H、FM和FL的單株總施肥量分別是190.8、127.2 和 63.6 g(即 3 180、2 120 和 1 060 kg·hm-2)，施肥日期分別為2017年5月22日、2017年9月6日、2017年 12月20日、2018年 2月 28日、2018年5月27日和2018年8月12日。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 土壤環(huán)境 滴灌施肥后，于 2018 年 3 月30日(春季)、2018年6月27日 (夏季)和 2018年9月12日(秋季)，在東南西北4個(gè)方向上距小粒種咖啡樹干基部約10 cm處用土鉆取0～40 cm深度土樣，每隔10 cm深取樣一次，將0～40 cm土樣混勻，重復(fù)3次。采集的混合土樣除去石礫和作物根系等雜物后，過1 mm篩，一部分自然風(fēng)干后用于測(cè)定土壤養(yǎng)分和酶活性，另一部分保存在4 ℃冰箱中，用于測(cè)定土壤微生物數(shù)量。土壤硝態(tài)氮、速效磷和速效鉀含量分別采用紫外可見分光光度計(jì)、鉬銻抗比色法和火焰光度計(jì)測(cè)定[22]；土壤細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量測(cè)定分別采用牛肉膏蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基、馬丁氏(Martin)-孟加拉紅培養(yǎng)基和改良高氏一號(hào)合成培養(yǎng)基，均以平板表面涂抹法計(jì)數(shù)[22]；土壤脲酶、過氧化氫酶和磷酸酶活性分別采用苯酚鈉比色法、高錳酸鉀滴定法和磷酸笨二鈉比色法[22]測(cè)定。

1.3.2 干物質(zhì)量 試驗(yàn)結(jié)束后，將小粒種咖啡各器官按根、枝、葉和樹干分別收集、裝袋，放入烘箱內(nèi)烘烤，保持 105 ℃ 殺青 30 min 后，調(diào)至 80 ℃ 干燥至恒質(zhì)量，用精度為0.01 g的天平稱其干物質(zhì)量。

1.3.3 灌水量及灌溉水分利用效率 灌水量(I)的確定[21]：

式中：I為單株作物耗水量，mL；KP為作物系數(shù)，取1.0；S為灌溉面積；EP為2次灌水間隔內(nèi)蒸發(fā)皿的蒸發(fā)量，mm。

灌溉水分利用效率為總干物質(zhì)量與總灌水量的比值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用 Microsoft Excel 2019 和 Origin Pro 2018軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理、處理和制圖，用SPSS 25.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行相關(guān)性分析和方差分析(ANOVA)，多重比較采用 Duncan’s法。

1.5 評(píng)價(jià)方法

1.5.1 綜合評(píng)價(jià)方法 為了直觀分析適度遮陰下不同滴灌施肥處理對(duì)土壤質(zhì)量的影響，將土壤各指標(biāo)用隸屬函數(shù)與因子分析結(jié)合的方法進(jìn)行處理，得到土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指數(shù)[23]。隸屬函數(shù)計(jì)算公式如下：

式中：Xij為第i個(gè)處理下的第j個(gè)指標(biāo)；Xmax和Xmin分別為第j個(gè)指標(biāo)中所有處理下該指標(biāo)的最大值和最小值；為第i個(gè)處理下第j個(gè)指標(biāo)的隸屬函數(shù)值。如果土壤指標(biāo)與土壤質(zhì)量指數(shù)呈正相關(guān)，使用公式(2)；反之，使用公式(3)。

通過對(duì)各項(xiàng)土壤指標(biāo)進(jìn)行因子分析，計(jì)算出各項(xiàng)指標(biāo)公因子方差，得出權(quán)重值[24]，計(jì)算土壤質(zhì)量指數(shù) (Soil quality index，SQI)：

1.5.2 TOPSIS 法 TOPSIS 法是一種逼近理想解的排序方法，它具有適用范圍廣、可以充分利用原始數(shù)據(jù)、算法簡(jiǎn)單且對(duì)數(shù)據(jù)樣本量及多指標(biāo)處理無嚴(yán)格限制等優(yōu)點(diǎn)[1]。采用多指標(biāo)計(jì)算出正負(fù)理想距離，并通過對(duì)綜合指數(shù)排序判斷各處理的優(yōu)劣?；静襟E如下：D=

式中：zij為歸一化處理后的第i個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象下的第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，m=9，n=3；

式中：B、ZT是規(guī)范決策矩陣Z的轉(zhuǎn)置矩陣，bji和bki是對(duì)應(yīng)矩陣B中的元素，其分別是第j和第k個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)中的第i個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象。k是n個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)中的第k個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)；

4)確定加權(quán)矩陣Z′：

5)確定正、負(fù)理想解：

7)確定各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)與最優(yōu)方案的接近度Ci，Ci值越大表明其接近度越好。

2 結(jié)果與分析

2.1 滴灌施肥對(duì)小粒種咖啡根區(qū)土壤養(yǎng)分的影響

單因素方差分析結(jié)果(表1)表明，除灌水水平對(duì)土壤硝態(tài)氮季均值影響不顯著(P＞0.05)外，施肥水平和灌水水平對(duì)土壤硝態(tài)氮、速效磷、速效鉀含量影響極顯著(P＜0.01)。二因素交互作用對(duì)夏季和秋季的硝態(tài)氮、春季的速效鉀含量影響極顯著(P＜0.01)，對(duì)春季的速效磷、夏季和秋季的速效鉀含量影響顯著(P＜0.05)。由表1可知，土壤硝態(tài)氮和速效磷含量排序?yàn)椋捍杭荆厩锛荆鞠募荆傩р浐颗判蚧緸椋呵锛荆敬杭荆鞠募尽ＥcWL相比，WM減少硝態(tài)氮季均值的影響不明顯，WM分別減少速效磷和速效鉀季均值11.73%和24.14%，WH分別減少硝態(tài)氮、速效磷和速效鉀季均值16.05%、28.45%和40.40%。與FL相比，F(xiàn)M分別增加硝態(tài)氮和速效鉀季均值36.49%和25.50%，但FM增加速效磷季均值不明顯，F(xiàn)H分別增加硝態(tài)氮、速效磷和速效鉀季均值64.88%、186.01%和41.59 %。硝態(tài)氮、速效磷和速效鉀季均值在FHWL時(shí)達(dá)到最大值，分別為 78.97、33.25 和 174.55 mg·kg-1，與FLWL相比分別增加72.61%、154.01%和7.37%。因此，硝態(tài)氮、速效磷和速效鉀含量隨灌水量增加而減少，隨施肥量增加而增加。

表1 滴灌施肥下小粒種咖啡根區(qū)土壤養(yǎng)分的季節(jié)變化1)Table 1 Seasonal changes of soil nutrients in root zone of Coffea arabica under drip fertigation w/(mg·kg-1)

2.2 滴灌施肥對(duì)小粒種咖啡根區(qū)土壤微生物數(shù)量的影響

單因素方差分析結(jié)果(表2)表明，施肥水平和灌水水平對(duì)土壤細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量(季均值除外)均影響極顯著(P＜0.01)，二因素交互作用對(duì)春季細(xì)菌數(shù)量影響顯著(P＜0.05)。由表2可知，細(xì)菌和放線菌數(shù)量夏季最多，春季次之，秋季最少；真菌數(shù)量秋季最多，春季次之，夏季最少。細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量隨灌水量的增加而增加，與WL相比，其余灌水水平的細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量季均值分別增加 25.20%～49.04%、14.14%～27.71% 和10.14%～18.94%。細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量隨施肥量增加呈先增后減的趨勢(shì)，與FL相比，其余施肥水平的細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量季均值分別增加2 3.0 8%～4 6.7 2%、1 3.3 7%～2 6.0 4% 和10.13%～18.64%。土壤細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量季均值在FMWH處理時(shí)達(dá)到最大值，分別為7.12×107、10.48×103和 13.45×105CFU·g-1，與 FLWL處理相比分別增加了121.81%、61.73%和41.43%。

表2 滴灌施肥下小粒種咖啡根區(qū)土壤微生物數(shù)量的季節(jié)變化1)Table 2 Seasonal changes of soil microbial quantity in root zone of Coffea arabica under drip fertigation

2.3 滴灌施肥對(duì)小粒種咖啡根區(qū)土壤酶活性的影響

單因素方差分析結(jié)果(表3)表明，除施肥水平和灌水水平對(duì)土壤磷酸酶活性季均值、灌水水平對(duì)秋季的過氧化氫酶活性及過氧化氫酶活性季均值影響不顯著(P＞0.05)外，施肥水平和灌水水平對(duì)脲酶、過氧化氫酶和磷酸酶活性均影響顯著(P＜0.05)。由表3可知，脲酶和磷酸酶活性：秋季＞春季＞夏季；各施肥水平的過氧化氫酶活性：FL處理為春季＞秋季＞夏季、FM處理為春季＞夏季＞秋季、FH處理為秋季＞春季＞夏季。脲酶、過氧化氫酶和磷酸酶活性隨灌水量增加而增加，與WL相比，其余灌水水平的脲酶、過氧化氫酶和磷酸酶活性季均值分別增加 6.67%～14.29%、1.74%～3.04% 和5.02%～9.19%。脲酶、過氧化氫酶(秋季除外)和磷酸酶活性隨施肥量的增加呈先增后減的趨勢(shì)，與FL相比，其余施肥水平的脲酶、過氧化氫酶和磷酸酶活性季均值分別增加16.16%～24.24%、31.05%～38.68%和7.89%～11.59%。脲酶、過氧化氫酶和磷酸酶活性季均值在FMWH處理時(shí)達(dá)到最大值，分別是 0.44、1.77 和 88.49 mg·g-1·d-1，與FLWL處理相比分別增加46.67%、42.74%和22.55%。

表3 滴灌施肥下小粒種咖啡根區(qū)土壤酶活性季節(jié)變化1)Table 3 Seasonal changes of soil enzyme activity in root zone of Coffea arabica under drip fertigation mg·g-1·d-1

2.4 土壤養(yǎng)分含量、微生物數(shù)量和酶活性的相關(guān)性分析

由表4可知，土壤硝態(tài)氮含量及土壤細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量與過氧化氫酶活性呈顯著正相關(guān)(P＜0.05)，土壤細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量分別與脲酶和磷酸酶活性呈極顯著正相關(guān)(P＜0.01)。表明小粒種咖啡根區(qū)土壤微生物的生命活動(dòng)與土壤酶活性之間存在著密切的聯(lián)系。

表4 土壤養(yǎng)分含量、微生物數(shù)量和酶活性的相關(guān)性分析1)Table 4 Correlation analysis of soil nutrient content and microbial quantity and enzyme activity

2.5 滴灌施肥對(duì)小粒種咖啡根區(qū)土壤質(zhì)量的影響

由圖1可知，遮蔭下不同滴灌施肥處理的土壤質(zhì)量指數(shù)從大到小排序依次為：FMWH、FHWH、FMWM、FHWM、FHWL、FMWL、FLWH、FLWM和FLWL。說明適量增加灌水量和施肥量能有效提高土壤質(zhì)量，其中以FMWH處理的效果最佳，土壤質(zhì)量指數(shù)最高(0.75)。

圖1 滴灌施肥下小粒種咖啡根區(qū)土壤質(zhì)量指數(shù)Fig.1 Soil quality index of Coffea arabica root zone under drip fertigation

2.6 滴灌施肥對(duì)小粒種咖啡干物質(zhì)累積及灌溉水分利用效率的影響

單因素方差分析結(jié)果(表5)表明，施肥水平對(duì)根、枝、樹干、總干物質(zhì)量及灌溉水分利用效率影響顯著(P＜0.05)，灌水水平對(duì)根、樹干、總干物質(zhì)量及灌溉水分利用效率影響顯著(P＜0.05)。由表5可知，與WL相比，增加灌水量，根、枝、葉、樹干和總干物質(zhì)量分別增加4.51%～8.61%、7.71%～18.67%、5.00%～8.87%、8.80%～13.74%和6.04%～11.24%，而灌溉水分利用效率減少15.22%～25.88%。總干物質(zhì)量和灌溉水分利用效率隨施肥量增加呈先增后減的趨勢(shì)。與FL相比，增加施肥量，根、枝、葉、樹干、總干物質(zhì)量和灌溉水分利用效率分別增加3.97%～15.71%、23.88%～30.69%、1.47%～13.39%、0.14%～19.69%、5.00%～17.75%和5.20%～17.90%。FMWH處理的根、枝、葉、樹干和總干物質(zhì)量最大，F(xiàn)MWL處理的灌溉水分利用效率最大，與FLWL處理相比，分別增加26.53%、59.65%、24.80%、36.82、32.34%和18.80%。

表5 滴灌施肥對(duì)小粒種咖啡干物質(zhì)累積及灌溉水分利用效率的影響1)Table 5 Effects of drip fertigation on dry mass accumulation and irrigation water use efficiency of Coffea arabica

2.7 基于TOPSIS法的滴灌施肥方案的綜合評(píng)價(jià)

采用基于土壤質(zhì)量、干物質(zhì)量和灌溉水分利用效率的TOPSIS法對(duì)不同施肥水平、灌水水平各處理進(jìn)行綜合分析評(píng)價(jià)，結(jié)果列于表6，接近度Ci值越大表示各指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)越理想。由表6可知，各處理接近度Ci值由高到低依次是：FMWM、FMWH、FMWL、FHWH、FHWM、FHWL、FLWH、FLWM和FLWL，其中最優(yōu)組合是FMWM(0.841)，其次是FMWH(0.790)。

表6 小粒種咖啡不同滴灌施肥方案的TOPSIS綜合分析Table 6 TOPSIS comprehensive analysis of different drip fertigation schemes for Coffea arabica

3 討論與結(jié)論

遮陰下不同灌水水平和施肥水平對(duì)土壤養(yǎng)分有效性影響不同，有效養(yǎng)分含量的高低決定了作物生長(zhǎng)的狀況[25-26]。本研究發(fā)現(xiàn)，土壤速效養(yǎng)分含量隨灌水量的增加而減少，主要是增加灌水量緩解水分脅迫對(duì)小粒種咖啡的影響，促進(jìn)根系對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收[4]。土壤速效養(yǎng)分隨施肥量的增加而增加，這與文獻(xiàn)[27]的研究結(jié)論(施肥提高土壤速效養(yǎng)分累積量，促進(jìn)作物根系分泌物的釋放，提升土壤有機(jī)養(yǎng)分含量，從而提升土壤肥力，為作物的生長(zhǎng)提供充足的養(yǎng)分基礎(chǔ))相一致。

土壤微生物對(duì)作物的生長(zhǎng)發(fā)育至關(guān)重要，同時(shí)也是影響土壤環(huán)境質(zhì)量的重要因子，其繁殖受制于土壤水分和養(yǎng)分狀況[28-29]。本研究發(fā)現(xiàn)，遮陰下灌水水平和施肥水平對(duì)土壤微生物(細(xì)菌、真菌和放線菌)數(shù)量影響顯著，這是由于滴灌可改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤有效水量，促使肥料營養(yǎng)元素礦化和土壤礦質(zhì)養(yǎng)分?jǐn)U散運(yùn)輸，為根區(qū)土壤微生物快速繁殖提供良好條件，從而改善了土壤綜合質(zhì)量[17]。本研究還發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)M處理的土壤微生物數(shù)量大于FH處理，這主要與過量施肥易使土壤pH降低，破壞土壤結(jié)構(gòu)，降低土壤碳氮比和土壤養(yǎng)分有效性有關(guān)[30-31]。

土壤酶活性是評(píng)價(jià)土壤綜合質(zhì)量的重要指標(biāo)，且對(duì)水肥響應(yīng)較敏感[32]。本研究發(fā)現(xiàn)，遮陰下灌水水平和施肥水平對(duì)土壤脲酶、過氧化氫酶(除秋季)、磷酸酶活性影響顯著。這是由于灌水使土壤含水率增加，進(jìn)而使土壤酶(脲酶、過氧化氫酶和磷酸酶)活性提高[33]。而施肥提高了土壤無機(jī)養(yǎng)分含量，為土壤微生物的生命活動(dòng)和作物根系呼吸提供了充足的底物，使土壤酶積極參與其生化反應(yīng)。有研究表明，過量施肥會(huì)改變土壤理化性質(zhì)，破壞土壤通氣性，使土壤氧氣含量降低，抑制土壤呼吸，而土壤中90%的土壤酶來自根系分泌物[34]，導(dǎo)致土壤酶活性受到一定程度的抑制，這與本研究中FH處理降低土壤酶活性的結(jié)果一致。

土壤養(yǎng)分、微生物數(shù)量及酶活性是影響土壤質(zhì)量的重要因子[25,28,32]。本研究對(duì)遮陰下土壤質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果表明土壤養(yǎng)分、微生物數(shù)量和酶活性之間存在一定的相關(guān)性，其中硝態(tài)氮與過氧化氫酶呈顯著正相關(guān)，說明合理增加施肥量可提高過氧化氫酶活性，促進(jìn)過氧化氫水解反應(yīng)，防止過氧化氫對(duì)小粒種咖啡根系的毒害作用，提升土壤自凈能力。土壤微生物數(shù)量和酶活性呈顯著或極顯著正相關(guān)，說明土壤微生物繁殖與土壤酶活性具有相互促進(jìn)關(guān)系，對(duì)改善土壤質(zhì)量具有積極的效應(yīng)[35]。由于相關(guān)性分析只能分析土壤質(zhì)量指標(biāo)之間的相互關(guān)系，無法得出土壤質(zhì)量最佳的滴灌施肥模式，為了探究遮陰下滴灌施肥對(duì)小粒種咖啡土壤質(zhì)量的最佳滴灌施肥模式，本研究運(yùn)用隸屬函數(shù)結(jié)合因子分析的方法對(duì)土壤養(yǎng)分、微生物數(shù)量及酶活性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，結(jié)果表明FMWH處理最佳，說明FMWH處理的水肥一體化模式對(duì)土壤質(zhì)量的改善具有良好的效果。

灌水和施肥是影響作物生長(zhǎng)的2個(gè)重要因素[7,36-37]，通過影響土壤理化性狀、養(yǎng)分含量、微生物數(shù)量及酶活性等，以及各指標(biāo)相互影響、制約和促進(jìn)，進(jìn)而協(xié)調(diào)作物生長(zhǎng)發(fā)育[38-39]。本研究發(fā)現(xiàn)，在遮陰下的相同灌水水平，小粒種咖啡干物質(zhì)累積量和灌溉水分利用效率均隨施肥量的增加呈先增加后減少的趨勢(shì)，表明在一定范圍內(nèi)，適量施肥可以提高土壤有效養(yǎng)分含量，增加干物質(zhì)累積量，而過量施肥對(duì)小粒種咖啡干物質(zhì)累積有一定抑制作用，這與前人的研究結(jié)果基本相似[6,36]。小粒種咖啡干物質(zhì)累積量隨灌水量增加而增加，而灌溉水分利用效率隨灌水量增加而減少，其中WH處理的小粒種咖啡干物質(zhì)累積量最高，而WL處理的灌溉水分利用效率最高。說明增加灌水量雖然促進(jìn)小粒種咖啡生長(zhǎng)及各器官有機(jī)物質(zhì)累積，但會(huì)降低灌溉水分利用效率。

FMWH處理的土壤質(zhì)量和干物質(zhì)量最佳，但無法保證灌溉水分利用效率最高。本研究運(yùn)用TOPSIS法對(duì)土壤質(zhì)量、小粒種咖啡干物質(zhì)量和灌溉水分利用效率這3個(gè)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，結(jié)果表明FMWM處理的綜合效益最優(yōu)。FMWM處理既能保證土壤質(zhì)量，又能促進(jìn)小粒種咖啡生長(zhǎng)和提高灌溉水分利用效率，為最優(yōu)的滴灌施肥模式。后期可對(duì)不同滴灌施肥模式下土壤微生物群落多樣性開展研究，進(jìn)一步揭示小粒種咖啡水肥高效利用的生物學(xué)機(jī)理。

本研究通過試驗(yàn)得出如下結(jié)論：

1)遮陰下灌水水平和施肥水平對(duì)小粒種咖啡根區(qū)土壤養(yǎng)分、微生物數(shù)量、酶活性影響顯著(P＜0.05)。FHWL處理的硝態(tài)氮、速效磷和速效鉀季均值最高；FMWH處理的土壤微生物數(shù)量和酶活性季均值最高。硝態(tài)氮與過氧化氫酶活性存在顯著正相關(guān)關(guān)系(P＜0.05)，細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量分別與脲酶和磷酸酶極顯著正相關(guān)(P＜0.01)，與過氧化氫酶存在顯著(P＜0.05)正相關(guān)關(guān)系。隸屬函數(shù)結(jié)合因子分析的方法表明，F(xiàn)MWH處理的土壤質(zhì)量指數(shù)(0.75)最高。

2)遮陰下灌水水平和施肥水平對(duì)小粒種咖啡根、樹干、總干物質(zhì)量和灌溉水分利用效率影響顯著(P＜0.05)或極顯著(P＜0.01)。FMWH處理的總干物質(zhì)量 (38 011.50 kg·hm-2)最大，F(xiàn)MWL處理的灌溉水分利用效率 (4.55 kg·m-3)最大。

3)TOPSIS法綜合評(píng)價(jià)結(jié)果表明，F(xiàn)MWM處理的接近度Ci(0.841)最優(yōu)，該灌溉水肥處理能協(xié)同提高土壤質(zhì)量、干物質(zhì)累積和灌溉水分利用效率，實(shí)現(xiàn)綠色生態(tài)和節(jié)水減肥的目標(biāo)。因此，F(xiàn)MWM組合為30%遮陰度下小粒種咖啡的最佳水肥耦合模式。