有機肥配施土壤調(diào)理劑和菌肥對蘋果園土壤肥力及蜜脆蘋果果實品質(zhì)的影響*

謝元梅，張秀志,2，王洪濤，彭彧驍，馬鋒旺，李翠英

（1 旱區(qū)作物逆境生物學國家重點實驗室，陜西省蘋果重點實驗室，西北農(nóng)林科技大學園藝學院，楊凌712100）（2 寧晉縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局）

蘋果在我國果樹生產(chǎn)中占有重要地位，但是我國蘋果單產(chǎn)不高，化肥用量大，果實品質(zhì)不佳[1]。目前，我國蘋果園在施肥上存在有機肥投入不足而化肥投入過量，以及大量元素養(yǎng)分投入過量而中微量元素養(yǎng)分投入不足的兩大問題[1-2]，由此帶來蘋果品質(zhì)下降、土壤肥力減弱、肥料利用率低、生理病害普遍發(fā)生等問題，同時引起了較高的環(huán)境風險，不利于蘋果產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和安全生產(chǎn)[2]。增施有機肥、減施化肥，加強有機肥配施，是我國蘋果產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效和健康發(fā)展的重要途徑之一。商品有機肥是生產(chǎn)廠家經(jīng)過加工處理的有機肥，來源主要是畜禽糞便、城市污泥、工業(yè)廢棄物、農(nóng)作物秸稈等，含有植物生長需要的大量元素和微量元素，能夠促進土壤修復和保育，提高土壤肥力[3-4]。草炭由植物的殘體不完全分解而成，含有大量水分和未被徹底分解的植物殘體、腐殖質(zhì)以及一部分礦物質(zhì)，含有豐富的有機質(zhì)、氮磷鉀和微量元素，是純天然的有機物質(zhì)，環(huán)保無毒，具有改良土壤的作用[5-6]。黃腐酸是腐殖酸中分子量較小的有機芳香族類物質(zhì)，其分子量小，滲透力強，易被植物吸收利用，呈酸性，作為一種功能性肥料，具有改良果園土壤、促進果樹生長、提高果樹產(chǎn)量和品質(zhì)，以及提高果樹抗逆性的作用[7-8]。硅肥是一種多功能肥料，具有無毒、不變質(zhì)、不流失、無公害等突出優(yōu)點，既可作肥料提供養(yǎng)分，促進植物生長并提高其抗逆性和品質(zhì)，又可用作土壤調(diào)理劑改良土壤[9-12]。菌肥是微生物肥料，含有作物生長所必需的營養(yǎng)成分，同時還含有大量的有益微生物菌，具有改良土壤、防治植物病害等功能[13-14]。本試驗以2 年生蜜脆蘋果為材料，設(shè)置有機肥配施黃腐酸、硅肥2 種土壤調(diào)理劑以及菌肥并減施化肥的不同施肥處理，研究了不同有機肥配施處理對土壤肥力和蘋果果實品質(zhì)的影響，以期為蘋果化肥減施增效和土壤改良提供一定依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗在陜西省咸陽市武功縣代家鄉(xiāng)金果子合作社果園進行，位于東經(jīng)108°20′，北緯34°27′，海拔500～600 m，年平均氣溫9.1 ℃，日均溫差10.5℃，年溫差29 ℃，平均年降水量550 mm。土壤為黃墡土。試驗材料為2 年生蜜脆蘋果，基砧為八棱海棠，中間砧為M26，于2016 年春季定植，行株距為4.0 m×1.5 m，樹形為高紡錘形。

商品有機肥為“楓丹百麗”有機肥（氮磷鉀含量≥5%，有機質(zhì)含量≥45%）。黃腐酸為礦物源。硅肥為“融地美”單硅酸水劑。菌肥為“楓丹百麗”微生物菌劑（粉劑，有效活菌數(shù)≥2.0 億/g）。草炭為市售純草炭。復合肥為“洋豐復合肥”（氮磷鉀含量為15-15-15）。

1.2 試驗方法

2017 年10 月至2020 年7 月，每年10 月初施基肥，5 月和7 月追肥。試驗設(shè)4 個處理，詳見表1。其中，基肥采用溝施，在距離主干50～60 cm 的樹行兩側(cè)開溝，深35～40 cm，寬25～30 cm，有機肥、菌肥或草炭及復合肥施入溝中，混拌均勻；黃腐酸、硅肥溶于15 L 水中，施入每株樹兩側(cè)的施肥溝中。追肥采用穴施，在距離主干50～60 cm 的樹行兩側(cè)挖穴，直徑30～40 cm，深約20 cm，肥料施入穴中，采用同樣的方法施入黃腐酸、硅肥。每次施肥后覆土。5 株樹為1 次重復，每個處理4 次重復，共20 株樹。

表1 試驗施肥方案

1.3 測定內(nèi)容及方法

1.3.1 土壤相關(guān)指標測定

2019 年、2020 年在距離樹干50～60 cm 范圍內(nèi)選擇取樣點，用土鉆取0～20、20～40、40～60 cm的土樣，每個處理取5 個點，分層混勻土樣。一部分土樣用pH計測定pH值，另一部分風干后過目篩，用于測定土壤的速效氮、速效磷、速效鉀含量以及有機質(zhì)含量。用KCl 法浸提測定土壤速效氮含量。用NaHCO3法浸提土壤速效磷，采用高分辨自動化學分析儀（AA303040487，SEAL，德國）測定含量。用NH4OAc 法浸提土壤速效鉀，采用火焰光度計（M410 blue notes，深圳市偉峰儀器儀表有限公司，英國）測定含量。用總有機碳分析儀（TOC-L，島津制作所，日本）測定土壤有機質(zhì)含量。

1.3.2 果實品質(zhì)指標測定

2019 年、2020 年果實成熟期采收果實。每個處理隨機選擇30 個果實，測定單果重、縱徑和橫徑。采用便攜數(shù)顯折光儀［AL-1，ATAGO（愛拓）中國分公司，日本］測定可溶性固形物含量。將果汁稀釋50 倍后，采用便攜式酸度計（GMK-855，G-WON，Korea）測定可滴定酸含量，計算固酸比。采用手持色差儀（CR-400，東莞承泰電子儀器有限公司，日本），測定果實4 個不同點的果面L*、a*、b*值，以4 次測定的平均值作為該果實相應著色指標的值，并計算CI 值，CI＝1 000×a*/（L*×b*）。采用HNO3和H2O2消煮果實烘干樣品，提取液采用原子吸收分析儀（PinAAcle500，珀金埃爾默儀器上海有限公司，美國）測定鈣、鎂含量。每個處理取15 個果實，使用質(zhì)構(gòu)儀（SMS PLUS，北京微訊超技儀器技術(shù)有限公司，英國）測定每個果實4 個面的果實硬度和果肉脆度。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010 和SPSS 20.0 軟件分析處理數(shù)據(jù)，并運用one-way ANOVA 方法對每個變量進行Tukey 檢驗（P＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機肥與黃腐酸、硅肥、菌肥配施對果園土壤質(zhì)量的影響

2.1.1 土壤pH 值

從表2 可以看出，與2019 年相比，2020 年蘋果園土壤pH 值有所下降；與對照相比，3 個有機肥配施處理后各土層pH 值均有不同程度的降低。除2020 年40～60 cm 土層pH 值與對照差異不顯著外，T1 處理2019 年、2020 年其余土層pH 值均顯著低于對照。T2 處理2019 年各土層pH 值均顯著低于對照，2020 年0～20 cm 和40～60 cm 土層pH值與對照差異不顯著。T3 處理在2 年間各土層pH值均顯著低于對照，下降了0.06～0.38。可見，有機肥配施菌肥、黃腐酸、硅肥可以降低不同土層的土壤pH 值，整體來看，以T3 處理“草炭＋黃腐酸＋硅肥＋菌肥＋1/2 化肥”降低幅度較大。

表2 蘋果園有機肥與黃腐酸、硅肥、菌肥配施后及對照的土壤pH 值

2.1.2 土壤有機質(zhì)含量

從表3 可以看出，3 個有機肥配施處理整體上提高了0～40 cm 土層的有機質(zhì)含量，而對40～60 cm 土層影響不大，以2019 年有機肥配施后土壤有機質(zhì)提升的整體效果更佳。T1 處理0～40 cm 土層有機質(zhì)含量均高于對照，且20～40 cm 土層在2 年間始終顯著高于對照。T2 處理2019 年0～40 cm 土層有機質(zhì)含量顯著高于對照。而T3 處理2 年0～40 cm 土層有機質(zhì)含量較對照均顯著增加?？傮w來看，不同有機肥與黃腐酸、硅肥、菌肥配施可以明顯增加淺層（0～40 cm）土壤有機質(zhì)含量，其中以T3處理的效果為佳。

表3 蘋果園有機肥與黃腐酸、硅肥、菌肥配施后及對照的土壤有機質(zhì)含量

2.1.3 土壤速效氮含量

從表4 可以看出，2 年3 個有機肥配施處理0～40 cm 土層速效氮含量均高于對照。與2019 年相比，2020 年3 個處理土壤速效氮含量增加幅度整體更高，與對照的差異均顯著。2 年T1 處理各土層速效氮含量均顯著高于對照，T2 處理僅0～20 cm 土層速效氮含量均顯著高于對照，T3 處理0～40 cm 土層速效氮含量均顯著高于對照。說明不同有機肥與黃腐酸、硅肥、菌肥配施可以明顯增加0～40 cm 土層的速效氮含量，以T1 處理的整體效果最佳。

表4 蘋果園有機肥與黃腐酸、硅肥、菌肥配施后及對照的土壤速效氮含量

2.1.4 土壤速效磷含量

從表5 可以看出，與對照相比，T1 處理0～40 cm 土層速效磷含量2 年均顯著增加，而40～60 cm變化不穩(wěn)定。T2 處理各土層速效磷含量2 年變化不穩(wěn)定，2019 年0～20 cm 土層和2020 年20～60 cm土層速效磷含量均顯著高于對照。T3 處理0～20 cm土層速效磷含量2 年均顯著高于對照，2020 年20～40 cm 土層速效磷含量也顯著增加。說明不同有機肥與黃腐酸、硅肥、菌肥配施有利于增加淺層土壤的速效磷含量，以T1 處理效果最好。

表5 蘋果園有機肥與黃腐酸、硅肥、菌肥配施后及對照的土壤速效磷含量

2.1.5 土壤速效鉀含量

從表6 可以看出，3 個有機肥配施處理2 年各土層速效鉀含量均顯著高于對照，T1、T3 處理土壤速效鉀含量增加幅度較大，2 年平均增加幅度分別為11.94%～55.88%、12.15%～45.98%。與2019 年相比，2020 年3 個處理各土層速效鉀含量均有所提高。說明不同有機肥配施提高了土壤速效鉀含量，T1、T3 處理整體效果比T2 處理更好。

表6 蘋果園有機肥與黃腐酸、硅肥、菌肥配施后及對照的土壤速效鉀含量

2.2 有機肥與黃腐酸、硅肥、菌肥配施對蜜脆果實品質(zhì)的影響

2.2.1 果實外觀品質(zhì)

從表7 可以看出，與對照相比，3 個有機肥配施處理對蜜脆果實外觀品質(zhì)均有一定影響，表現(xiàn)為單果重增加，縱徑、橫徑增大，顏色指數(shù)有所增高，對果形指數(shù)無顯著影響。2019 年，T1、T3 處理單果重、縱徑、橫徑均顯著高于對照，T1 處理比對照分別增加了20.94%、11.46%、5.62%，T3 處理比對照分別增加了14.28%、16.15%、8.15%。2020 年，3 個有機肥配施處理單果重、縱徑、橫徑均顯著高于對照，其中，T2 處理果實顏色指數(shù)也顯著高于對照，增加了43.44%，T1 和T3 處理顏色指數(shù)與對照的差異不顯著。說明不同有機肥配施黃腐酸、硅肥、菌肥能夠促進果實增大，改善果實著色，但3 個處理間果實外觀品質(zhì)總體差異不明顯。

表7 蘋果園有機肥與黃腐酸、硅肥、菌肥配施后及對照的蜜脆果實外觀品質(zhì)

2.2.2 果實內(nèi)在品質(zhì)

從表8 可以看出，與對照相比，3 個有機肥配施處理基本表現(xiàn)為果實可溶性固形物含量增加，可滴定酸含量下降，固酸比增大，脆度略有增加，3個處理間差異多不顯著。2019 年，T1、T2 處理果實可溶性固形物含量均顯著高于對照，分別增加12.85%、9.58%；可滴定酸含量均顯著降低，分別降低35.42%、22.58%，因此固酸比顯著增大；3 個有機肥配施處理硬度無顯著變化，但脆度有所增加，且T1 處理顯著高于對照。2020 年，T2、T3 處理果實可溶性固形物含量均比對照增加，差異顯著；可滴定酸含量與對照差異均不顯著，固酸比均顯著高于對照；果實脆度、硬度與對照差異均不顯著。綜上，不同有機肥配施黃腐酸、硅肥、菌肥可增加果實可溶性固形物含量，降低可滴定酸含量，從而增大固酸比，以T1 處理綜合效果更好。

表8 蘋果園有機肥與黃腐酸、硅肥、菌肥配施后及對照的蜜脆果實內(nèi)在品質(zhì)

3 個有機肥配施處理蜜脆果皮和果肉中鈣、鎂含量不同程度增加，且2020 年整體上比2019 年效果更明顯。2019 年，T1 處理果皮中鈣含量顯著高于對照，T2 處理果肉鈣含量顯著高于對照，T3 處理果皮、果肉中鈣含量及果皮鎂含量均顯著高于對照，尤其是果皮鈣含量，增幅達50%。2020 年，3個有機肥配施處理果皮、果肉中鈣含量均顯著高于對照，T2、T3 處理果皮鎂含量均顯著高于對照（表8）。綜上，不同有機肥配施黃腐酸、硅肥、菌肥有助于提高果實鈣、鎂含量。

3 討論

土壤中養(yǎng)分含量并不代表土壤向植物提供養(yǎng)分的能力，而是由養(yǎng)分有效性的高低決定。有機質(zhì)作為土壤的重要部分，對提高土壤肥力、豐富土壤養(yǎng)分具有重要作用[15]。研究證實，施用有機肥有助于改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤養(yǎng)分的有效性[16-18]；黃腐酸可以減輕土壤鹽堿化，增加土壤微生物數(shù)量及增強土壤酶活性[19-21]，而硅肥能夠活化土壤養(yǎng)分，提高土壤中有益微生物活性，促進有機肥的分解，增加土壤有機質(zhì)含量[9,22]，因而施用黃腐酸、硅肥等土壤調(diào)理劑能夠增加土壤有機質(zhì)含量，改善土壤的理化性質(zhì)；富含有益微生物的菌肥可以增強土壤中微生物的活性，促進養(yǎng)分的釋放[9,23]，因此施用菌肥也能提高土壤養(yǎng)分水平，增加有益微生物數(shù)量，從而改良土壤，提高土壤肥力。本研究發(fā)現(xiàn)，有機肥配施黃腐酸、硅肥2 種土壤調(diào)理劑以及菌肥、草炭等后，在化肥減半的情況下，能夠降低土壤pH 值并增加土壤有機質(zhì)和速效氮磷鉀含量，說明有機肥配施提高了土壤肥力，體現(xiàn)了有機肥的沃土效果，以及菌肥、黃腐酸和硅肥對土壤的改良作用。這與前人研究結(jié)果一致[9,19-25]。本研究中，2 年的數(shù)據(jù)在3個處理間雖沒有完全一致的變化，但從整體效果上看，有機肥配施處理土壤肥力水平較對照明顯提高，原因主要在于不同年份自然條件不同，如降雨、溫度等，使土壤理化性質(zhì)呈現(xiàn)出年份差異。這也正是田間施肥試驗需要多年分析數(shù)據(jù)的重要原因。3個有機肥配施處理中，“草炭＋黃腐酸＋硅肥＋菌肥＋1/2 化肥”（T3）效果更好，表明純天然有機質(zhì)的草炭其沃土效果可能更優(yōu)于商品有機肥。

已有的研究表明，土壤養(yǎng)分狀況與果實品質(zhì)關(guān)系密切[2,26]，化肥過量施用會導致果實品質(zhì)下降，而增施有機肥、有機肥配施能提高果實品質(zhì)[16,18,24-25,27]。本研究也發(fā)現(xiàn)，有機肥與黃腐酸、硅肥2 種土壤調(diào)理劑以及菌肥、草炭等不同肥料配施對蜜脆果實品質(zhì)具有改善作用，單果重、縱徑、橫徑等外觀品質(zhì)，以及可溶性固形物含量和固酸比、脆度、鈣鎂含量等內(nèi)在品質(zhì)均有不同程度的增加，可滴定酸含量不同程度降低，同時顏色指數(shù)有所增加。說明施用有機肥、菌肥、黃腐酸、硅肥，對于提高單果重、著色和風味等均具有促進作用。

4 結(jié)論

與單施化肥相比，有機肥配施土壤調(diào)理劑和菌肥明顯降低了土壤pH 值，增加了有機質(zhì)含量和土壤營養(yǎng)元素含量，從而提高了土壤肥力。同時增加了單果重、果實可溶性固形物含量和鈣、鎂含量，并降低了可滴定酸含量，增大了固酸比，因而改善了果實品質(zhì)。整體來看，“草炭＋黃腐酸＋硅肥＋菌肥＋1/2 化肥”（T3）提升土壤肥力的效果更好，“商品有機肥＋黃腐酸＋硅肥＋1/2 化肥”（T1）增進果實品質(zhì)的效果更好。