有機(jī)無機(jī)肥配施堿性物料對柑橘園土壤性狀和果實(shí)品質(zhì)的影響*

曹 勝，楊水芝，龔碧涯，韓 健，廖 煒，曾 斌，羅賽男，張 文

（湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，湖南省園藝研究所，長沙 410125）

土壤是柑橘根系生長和養(yǎng)分吸收的基礎(chǔ)，土壤環(huán)境條件與肥力狀況是柑橘營養(yǎng)供應(yīng)和品質(zhì)提升的保障[1]。土壤酸化不僅造成土壤中Ca、Mg、P 等營養(yǎng)元素的流失，而且使得土壤中重金屬化合物和金屬元素Al3+的有效性提高，而酸性土壤Al3+的毒害是抑制作物生長和導(dǎo)致作物減產(chǎn)的主要原因[2]。土壤團(tuán)聚體作為土壤結(jié)構(gòu)的基本單元，能夠貯存大量土壤養(yǎng)分，并且對于判斷土壤松緊度及壓實(shí)、侵蝕等物理過程具有重要作用，因此被認(rèn)為是土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)的關(guān)鍵因素[3]。柑橘主要種植在南方酸性土壤上，由于長期大量施用化肥，特別是生理酸性肥料，加上酸沉降等外部環(huán)境的影響，導(dǎo)致柑橘園土壤酸化嚴(yán)重、土壤結(jié)構(gòu)變差和肥力降低，造成柑橘生長環(huán)境變劣，營養(yǎng)吸收受阻，果樹缺素癥狀明顯，果實(shí)品質(zhì)下降，進(jìn)而影響果農(nóng)經(jīng)濟(jì)效益[4]。應(yīng)用土壤改良劑是修復(fù)酸性土壤的重要措施之一，可調(diào)節(jié)土壤酸堿度，提高土壤肥力，改善土壤結(jié)構(gòu)，進(jìn)而促進(jìn)根系的生長，改善果實(shí)品質(zhì)[5-6]。以往的研究大多集中在單一改良劑施用技術(shù)上，較難保證改良效果的穩(wěn)定持續(xù)性，同時(shí)施用改良劑后土壤酸度、團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)變化以及堿性改良劑與結(jié)構(gòu)改良劑協(xié)同改良修復(fù)效果的研究還鮮見報(bào)道。鑒于此，本研究通過田間定位試驗(yàn)，設(shè)置有機(jī)肥+化肥+堿性物料的施肥模式，探索適合旱地柑橘園土壤改良的科學(xué)施肥套餐，旨在為改良劑能夠真正應(yīng)用于實(shí)際的柑橘園土壤管理中做好實(shí)證準(zhǔn)備。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

2018—2019 年，在湖南省郴州市宜章縣湘南臍橙綜合試驗(yàn)站（北緯25°22′27″，東經(jīng)112°53′53″，海拔340 m）開展田間試驗(yàn)，試驗(yàn)區(qū)地處亞熱帶季風(fēng)濕性氣候帶，年平均氣溫18.30 ℃，平均年降水量1 600 mm 以上。供試土壤為石灰?guī)r風(fēng)化物發(fā)育的灰紅土，土壤容重、孔隙度和硬度分別為1.45 g/cm3、45.43%和41.86 kg/cm2，土壤pH 值為4.74，土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀含量分別為13.75 g/kg、165.98 mg/kg、71.98 mg/kg 和172.47 mg/kg，交換性鈣和交換性鎂含量分別為670.39、120.63 mg/kg，有效硫、有效鐵、有效錳、有效銅、有效鋅和有效硼含量分別為89.70、18.84、51.86、1.97、13.96、0.54 mg/kg。園區(qū)主栽品種為紐荷爾臍橙，砧木為枳，樹齡10～15 年。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)從2017 年11 月柑橘采果后，結(jié)合冬季清園和深翻進(jìn)行，依據(jù)柑橘生長發(fā)育期需肥規(guī)律與土壤改良培肥機(jī)理進(jìn)行，施用土壤改良劑、有機(jī)肥和補(bǔ)充微量元素養(yǎng)分等綜合措施，并用旋耕機(jī)進(jìn)行翻耕，將土壤與肥料拌勻再覆土。田間試驗(yàn)共設(shè)置5個(gè)處理，即對照（CK），常規(guī)施肥（復(fù)合肥）；T1處理，生物有機(jī)肥+硫基型復(fù)合肥+鈣鎂磷肥；T2處理，生物有機(jī)肥+硫基型復(fù)合肥+石灰；T3 處理，生物有機(jī)肥+硫基型復(fù)合肥+白云石粉；T4 處理，生物有機(jī)肥+硫基型復(fù)合肥+土壤調(diào)理劑。每個(gè)處理3 次重復(fù)，6～7 株樹為1 次重復(fù)，每個(gè)處理隨機(jī)選擇20 株長勢、樹形基本一致的柑橘樹，按各處理要求進(jìn)行施肥，試驗(yàn)小區(qū)管理遵循“最適”和“一致”的原則，除施肥措施以外，其他灌溉、病蟲害防治和中耕除草等各項(xiàng)管理措施均保持一致。在12月下旬采果后施基肥（施用量：有機(jī)肥10 kg/株，復(fù)合肥1.0 kg/株，堿性物料2.0 kg/株），次年7 月初施壯果促梢肥（施用量：復(fù)合肥1.5 kg/株）。供試肥料包括：生物有機(jī)肥（有機(jī)質(zhì)含量≥40%，有機(jī)質(zhì)基質(zhì)：餅肥）、硫基型復(fù)合肥（N+P2O5+K2O≥45%）、潔農(nóng)寶土壤調(diào)理劑（CaO 含量≥25%，全SiO2含量≥10%，MgO 含量≥5%，B 含量≥5%，ZnO 含量≥5%，pH 值10～12，有機(jī)質(zhì)≥10%；生產(chǎn)原料為煙氣脫硫過程中產(chǎn)生的脫硫石膏，高溫汽化爐燃燒稻殼后的稻殼灰與生物炭，肥料用七水硫酸鋅、五水四硼酸鈉、氧化鎂粉、商品有機(jī)肥等混合后，在100 ℃焙燒而成）。

1.3 樣品采集

在果實(shí)成熟期，同時(shí)采集土壤和果實(shí)樣品，在樹冠滴水線內(nèi)側(cè)10 cm 的位置，避開施肥穴，按“S”形采集5 點(diǎn)以上的0～40 cm 土層的原狀土樣，盡量避免擠壓，保持原狀土壤結(jié)構(gòu)。另外，按四分法采集混合土樣，每處理采集1 kg 左右，于室內(nèi)風(fēng)干，混勻、磨細(xì)，過20 目和100 目篩，用于測定土壤基本理化性質(zhì)。在土壤取樣樹的樹冠東、南、西、北方向各采集1 個(gè)果實(shí)大小均勻且長勢良好的成熟果實(shí)，每個(gè)處理共取果實(shí)20 個(gè)左右，帶回實(shí)驗(yàn)室測定果實(shí)品質(zhì)。

1.4 測定指標(biāo)與方法

（1）土壤理化指標(biāo)測定。采用重鉻酸鉀容量法測定土壤的有機(jī)質(zhì)含量；用堿解擴(kuò)散法測定土壤堿解氮含量；用氟化銨-碳酸氫鈉-鹽酸浸提-鉬銻抗比色法測定土壤有效磷含量；用乙酸銨浸提-火焰光度法測定土壤速效鉀含量；用乙酸銨浸提-電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定土壤交換性鈣和交換性鎂含量；用DTPA 浸提-電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定土壤中的鐵、錳、銅和鋅含量，用沸水-EDTA-電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICPMS，Agilent 7900，USA）測定土壤有效硼含量；采用電位法測定土壤的pH 值；參照Elliott 描述的濕篩法分離＜0.053 mm、0.053～0.25 mm、0.25～2 mm、＞2 mm 4 個(gè)粒徑土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體；采用環(huán)刀法測定土壤容重和土壤孔隙度；用TYD-2 硬度計(jì)測定土壤硬度[7]。

（2）果實(shí)品質(zhì)測定。用1/100 天平稱量單果重，用數(shù)顯游標(biāo)卡尺測量果實(shí)縱橫徑，用TZ-62 手持折光儀測定可溶性固形物含量，用0.1 mol/L NaOH 中和滴定法測定可滴定酸含量，用0.01 mol/L 碘液測定果實(shí)維生素C 含量，固酸比是果實(shí)可溶性固形物含量與可滴定酸含量之比[8]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)用Microsoft Excel 2013 統(tǒng)計(jì)分析，利用各粒級(jí)團(tuán)聚體質(zhì)量百分含量計(jì)算＞0.25 mm 大團(tuán)聚體含量（R0.25），采用平均重量直徑（MWD）、幾何平均直徑（GMD）和團(tuán)聚體分形維數(shù)（D）來衡量土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性[9]。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤改良套餐對柑橘園土壤結(jié)構(gòu)的影響

由表1 可知，與CK 相比，有機(jī)無機(jī)肥配施堿性物料施肥處理可降低土壤容重，2018 年和2019年分別較CK 下降了4.83%～16.55%、10.49%～23.78%，容重大小依次為T4＜T1＜T3＜T2＜CK，可見土壤越疏松多孔，容重越小，反之容重越大。通常情況土壤硬度小于30 kg/cm2時(shí)，根系生長較容易。土壤改良套餐處理能夠降低0～30 cm 土層的土壤硬度，2018 年和2019 年分別較CK 下降了10.45%～40.07%、11.02%～42.61%。土壤疏松有利于提高土壤孔隙度，增加土壤通氣透水性能和抗旱保墑能力，減輕柑橘園遭受旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。土壤改良套餐處理與CK 相比，2018 年和2019 年土壤孔隙度分別提高了5.79%～19.61%、12.51%～28.37%。

表1 不同施肥處理對土壤結(jié)構(gòu)指標(biāo)的影響

隨著土壤改良年限的增加，各處理的R0.25均呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢，各處理的R0.25由高到低依次為T4＞T1＞T2 和T3＞CK，差異顯著。MWD、GMD和D 是反映土壤團(tuán)聚體大小分布狀況的常用指標(biāo)，MWD、GMD 值越大，D 值越小，表示團(tuán)聚體的平均粒徑團(tuán)聚度越高，土壤結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定[10]。由表1 可知，各處理的MWD 由高到低依次為T4＞T1＞T3＞T2＞CK，2018 年和2019 年有機(jī)無機(jī)肥配施堿性物料施肥處理分別較CK 顯著提高了9.48%～27.59%、12.71%～28.81%；GMD 由高到低依次為T4＞T1＞T3＞T2＞CK，分別較CK 顯著提高了28.13%～81.25%、31.43%～64.29%；D 由高到低依次為CK＞T2＞T3＞T1＞T4，分別較CK 下降了1.81%～6.14%、2.18%～5.45%。

2.2 土壤改良套餐對柑橘園土壤pH值和有機(jī)質(zhì)含量的影響

土壤障礙因子的改良與修復(fù)是促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵，土壤有機(jī)質(zhì)含量和酸堿度是評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量優(yōu)劣的主要指標(biāo)。在酸性土壤中施用石灰、白云石粉、鈣鎂磷肥和土壤調(diào)理劑是改良酸性土壤的有效方法；土壤板結(jié)黏重、通氣透水性差，施用有機(jī)肥最大的作用是提升土壤大團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)，培肥地力。從表2 可知，有機(jī)無機(jī)肥配施堿性物料可以顯著提高土壤pH 值，緩解土壤pH 值的下降趨勢，酸化治理效果依次為T2＞T3＞T4＞T1＞CK，2018 年和2019 年土壤pH 值分別較CK 提高了0.10～0.74、0.15～1.14。深翻開溝深施有機(jī)肥顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)的含量，有機(jī)無機(jī)肥配施堿性物料施肥處理和CK相比，土壤有機(jī)質(zhì)含量分別增加了 24.48%～40.41%、32.21%～51.10%?？梢?，施用土壤改良套餐能夠改善酸化土壤現(xiàn)狀，提升土壤肥力。

表2 不同施肥處理對土壤pH 值和有機(jī)質(zhì)含量的影響

2.3 土壤改良套餐對柑橘園土壤礦質(zhì)養(yǎng)分含量的影響

從表3 可以看出，有機(jī)無機(jī)肥配施土壤堿性物料后，柑橘園土壤礦質(zhì)養(yǎng)分含量有一定的增加趨勢。參照魯劍巍[11]對柑橘生長適應(yīng)性研究劃分的土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，各施肥處理的土壤堿解氮、有效磷、速效鉀、交換性鈣、交換性鎂、有效硫含量均達(dá)到適宜值。施用土壤改良套餐與CK 相比，2018—2019 年土壤堿解氮含量分別增加了6.55%～32.80%、13.93%～30.88%；土壤有效磷含量分別增加了1.69%～24.66%、7.32%～26.09%；土壤速效鉀含量分別增加了 0.44%～11.92%、0.14%～19.18%；土壤交換性鈣含量分別增加了57.69%～137.49%、63.64%～157.34%，且T2 處理提高土壤Ca2+含量的效果最好；土壤交換性鎂含量分別增加了26.83%～91.20%、24.98%～95.90%，且T1 處理提高土壤Mg2+含量的效果最好；土壤有效硫含量分別增加了9.10%～15.77%、13.09%～18.18%，且各改良套餐處理間差異基本顯著。與CK 相比，有機(jī)無機(jī)肥配施土壤堿性物料各處理土壤有效鋅和有效硼含量表現(xiàn)規(guī)律不一，2018 年和2019 年T4 處理的有效鋅和有效硼含量均顯著增加，有效鋅含量分別提高了113.22%、87.53%，有效硼含量分別提高了37.84%、73.86%，且達(dá)到豐富水平。可見，施用土壤改良套餐對柑橘園土壤礦質(zhì)養(yǎng)分含量有一定的改善作用，并且土壤酸度的降低會(huì)提高礦質(zhì)養(yǎng)分的有效性和存在狀態(tài)。

表3 不同施肥處理對土壤礦質(zhì)養(yǎng)分含量的影響 mg/kg

2.4 土壤改良套餐對臍橙果實(shí)品質(zhì)的影響

從表4 可以看出，與CK 相比，連續(xù)2 年施用土壤改良套餐的果實(shí)品質(zhì)呈現(xiàn)顯著性差異。T1、T2、T3、T4 施肥處理與CK 相比，2018 年和2019 年臍橙單果重分別提高了4.12%～12.28%、2.91%～15.40%，維生素C 含量分別提高了7.29%～35.77%、1.64%～46.13%，可溶性固形物含量分別提高了0.94%～13.21%、6.55%～17.90%，可滴定酸含量分別降低了2.70%～13.51%、10.00%～22.86%，固酸比分別提高了5.63%～26.39%、18.40%～52.81%。各處理果形指數(shù)差異均不顯著，且均大于0.90，均為圓形?？梢姡┯猛寥栏牧继撞蛯δ毘裙麑?shí)品質(zhì)有明顯的改善作用，其中T4 處理（有機(jī)肥+復(fù)合肥+土壤調(diào)理劑）的改良效果最好。

表4 不同施肥處理對臍橙果實(shí)品質(zhì)的影響

3 討 論

柑橘類植物具有周年生長、四季常綠、葉片和果實(shí)掛樹周期長等特性，其生長和結(jié)果都需要消耗大量礦質(zhì)養(yǎng)分，養(yǎng)分供應(yīng)不足常導(dǎo)致其養(yǎng)分供求失調(diào)、產(chǎn)量低和樹體早衰[12-13]。土壤酸堿度主要是通過影響土壤有機(jī)質(zhì)的合成與分解、微生物活動(dòng)，以及N、P、K、Ca、Mg、Zn、B 等養(yǎng)分的有效性、存在狀態(tài)等，直接影響柑橘植株的營養(yǎng)供給和樹體生長發(fā)育。過酸土壤還可能釋放出有害的Al3+和重金屬等污染物，降低土壤氧化還原電位，導(dǎo)致柑橘樹體生長障礙和品質(zhì)降低，而不適合柑橘優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)栽培[5,14]。人工施肥是補(bǔ)充土壤和樹體營養(yǎng)消耗及保障樹體生長發(fā)育對礦質(zhì)元素需求的最主要途徑。而怎樣施肥，施用什么肥料，施用多少肥料，是科學(xué)管護(hù)果園的重要內(nèi)容之一。有機(jī)肥具有養(yǎng)分全面但含量低、肥效緩慢但持續(xù)性長的特點(diǎn)；化肥能有針對性地快速提供植物所需養(yǎng)分，但有害殘留風(fēng)險(xiǎn)較高、田間損失幾率較大；堿性物料可以調(diào)節(jié)酸性土壤pH 值[15-16]。因此，有機(jī)肥+化肥+堿性物料配施被廣泛認(rèn)為是維持土壤-植物系統(tǒng)可持續(xù)性的最優(yōu)施肥模式。

在蘋果[17]、芒果[18]、柑橘[19]上的研究表明，有機(jī)無機(jī)肥配施能夠顯著改善果實(shí)品質(zhì)。土壤改良、培肥地力的根本目的在于柑橘提質(zhì)增效，本文通過田間小區(qū)試驗(yàn)證明，紐荷爾臍橙果實(shí)品質(zhì)可以通過有機(jī)肥+化肥+堿性物料施肥套餐進(jìn)行改善，主要體現(xiàn)在推薦施肥處理顯著提高了土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，提高了土壤pH 值，增加了土壤有機(jī)質(zhì)含量，補(bǔ)充了土壤微量元素，活化了土壤養(yǎng)分有效性，進(jìn)而促進(jìn)作物對養(yǎng)分的吸收，提高果實(shí)的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)。這與李濤濤等[20]的研究結(jié)果一致，有機(jī)無機(jī)肥配施能提高蘋果優(yōu)質(zhì)商品果率，增產(chǎn)效果優(yōu)于單施化肥。

果實(shí)品質(zhì)的高低，是多種指標(biāo)綜合作用的結(jié)果。馬小川等[21]研究認(rèn)為，柑橘品質(zhì)代表性評(píng)價(jià)指標(biāo)包括單果重、果形指數(shù)（外觀品質(zhì)）、維生素C含量（營養(yǎng)品質(zhì)）、可溶性固形物含量（風(fēng)味品質(zhì)）、可滴定酸含量（酸度品質(zhì)）和固酸比，這6 項(xiàng)指標(biāo)能有效反映出柑橘品質(zhì)的絕大部分信息。外觀品質(zhì)的優(yōu)劣直接影響著消費(fèi)者的視覺印象，內(nèi)在品質(zhì)進(jìn)一步影響消費(fèi)者的二次選擇[22-23]。不同的施肥處理對果樹影響不同，與施化肥相比，施有機(jī)肥能顯著提高蘋果坐果率，這主要是因?yàn)閱问┗孰m然能夠使樹體快速生長，但是影響成花，從而降低果樹坐果率。

有報(bào)道稱，白云石粉是碳酸鈣和碳酸鎂以等分子比形成的結(jié)晶碳酸鈣鎂化合物，被認(rèn)為是酸性茶園土壤的理想改良劑，它在提高茶園土壤pH 值的同時(shí)，對提高茶葉的產(chǎn)量和品質(zhì)也有一定的作用[24]。本研究中，T1 處理提高土壤交換性鎂含量的效果最好，這主要是由于鈣鎂磷肥的施入增加了土壤中Mg2+含量，鈣鎂磷肥是一種富含Ca 和Mg 元素的枸溶性緩釋磷肥，因此考慮在酸性缺乏鈣鎂的土壤上作為一種土壤改良劑進(jìn)行施用。但鄭蒼松[25]對南豐蜜橘的試驗(yàn)結(jié)果表明，連續(xù)施用鈣鎂磷肥，葉片中Ca 和Mg 含量顯著增加，但是對于果實(shí)品質(zhì)的改善則不如石灰和氧化鎂配施。本研究中，T2 處理提高土壤交換性鈣含量的效果最好，這主要是因?yàn)槭液蠧a2+和OH–，施用初期可以顯著提高土壤pH值，與土壤中其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，增加土壤的可變電荷，提高土壤Ca2+含量[26]。但隨著土壤黏粒中潛性酸釋放和土壤緩沖性能作用，其修復(fù)效果會(huì)隨著時(shí)間變化逐漸減弱，長期施用石灰易造成土壤板結(jié)甚至復(fù)酸化[27]。潔農(nóng)寶土壤調(diào)理劑是以有機(jī)肥、SiO2、CaO、MgO 以及微量元素為主要成分的土壤調(diào)理類產(chǎn)品，主要用于平衡土壤酸堿度，提高土壤地力，進(jìn)而提高柑橘果實(shí)品質(zhì)。本研究田間試驗(yàn)結(jié)果也證明，有機(jī)肥+復(fù)合肥+土壤調(diào)理劑改良柑橘果實(shí)品質(zhì)效果最好。

4 結(jié) 論

科學(xué)平衡施肥是提高果實(shí)品質(zhì)的重要措施。本研究通過2 年的優(yōu)化施肥矯治試驗(yàn)，從果園土壤結(jié)構(gòu)來看，與常規(guī)施肥相比，4 個(gè)土壤改良套餐處理均能顯著降低0～30 cm 土層的土壤硬度和土壤容重，提高土壤孔隙度，增加柑橘園土壤團(tuán)聚程度，穩(wěn)定土壤結(jié)構(gòu)；從果園土壤肥力來看，相比常規(guī)施肥，施用土壤改良套餐能夠改善酸化土壤現(xiàn)狀，提升土壤有機(jī)質(zhì)含量，提高N、P、K、Ca、Mg、S 養(yǎng)分的有效性，補(bǔ)充Zn、B 含量。有機(jī)無機(jī)肥配施堿性物料的施肥套餐處理能夠提高臍橙單果重、維生素C 含量、可溶性固形物含量和固酸比，降低果實(shí)可滴定酸含量。綜合評(píng)定，T4（有機(jī)肥+復(fù)合肥+土壤調(diào)理劑）的改良套餐適宜劣質(zhì)低效果園示范與推廣。