沼渣對(duì)紅富士蘋果樹生長(zhǎng)、果實(shí)品質(zhì)及土壤養(yǎng)分的影響

李 琪，張東東，儲(chǔ)寶華，鄒養(yǎng)軍

(西北農(nóng)林科技大學(xué) 園藝學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

陜西省是我國(guó)蘋果生產(chǎn)大省，在目前傳統(tǒng)的蘋果耕作模式中，農(nóng)民根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)大量施用化肥，在獲得高產(chǎn)的同時(shí)也帶來了其他問題，如果實(shí)品質(zhì)下降、產(chǎn)量不能最大化、土壤板結(jié)、肥力降低且利用率低、環(huán)境污染等[1-2]。王小英等[3]調(diào)查2005-2009年陜西省蘋果園施肥情況，發(fā)現(xiàn)氮肥投入過量，達(dá)12.83×104t，過量比例為72%；楊莉莉等[4]估算認(rèn)為,目前陜西省蘋果園N、P2O5、K2O施用量分別過量15.12×104，4.46×104，1.19×104t；趙帥翔等[5]對(duì)黃土高原蘋果園的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，化肥過量施用的果農(nóng)比例高達(dá)90%以上。因此，如何提高蘋果樹對(duì)肥料的利用率，減少肥料對(duì)果園土壤的不利影響以及環(huán)境污染，進(jìn)一步提高果實(shí)品質(zhì)和實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展是目前陜西省果樹栽培中需要解決的重大課題[6]。

沼肥是畜禽糞便、農(nóng)作物秸稈、生活垃圾等廢棄物經(jīng)厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣后所得沼渣、沼液等剩余物質(zhì)的總稱[7]。其中沼渣含有豐富的有機(jī)質(zhì)、腐殖酸、N、P、K等營(yíng)養(yǎng)成分，而且含有氨基酸、維生素、酶、微量元素等生命活性物質(zhì)，這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可利用率高，能迅速被作物吸收利用[8]；作為基肥和追肥，沼肥不僅可以降低種植成本，減少因大量施用化肥對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的污染，還能改善農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)[9]。所以將沼肥作為有機(jī)肥在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用，對(duì)控制農(nóng)業(yè)面源污染、改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)綠色有機(jī)發(fā)展、節(jié)本增效，促進(jìn)農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義[10]。本研究以13年生盛果期紅富士蘋果樹為試材，設(shè)置平施沼渣、溝施沼渣處理，以單施化肥為對(duì)照，研究沼渣對(duì)盛果期紅富士蘋果樹生長(zhǎng)發(fā)育、果實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量以及土壤養(yǎng)分的影響，以期獲得可推廣的沼肥替代化肥的蘋果栽培生產(chǎn)技術(shù)，為陜西優(yōu)質(zhì)綠色蘋果生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在陜西省洛川縣舊縣鎮(zhèn)圪塔村一農(nóng)戶蘋果園進(jìn)行。該區(qū)域地理坐標(biāo)為北緯35.85°，東經(jīng)109.59°，多年平均氣溫為9.2 ℃，海拔高度為1 072 m，年均降水量為622 mm，年平均無霜期為167 d，日照時(shí)數(shù)為2 551 h，土壤類型為黃土母質(zhì)發(fā)育而成的輕壤土和中壤土，果園地勢(shì)平坦，肥力均勻，面積0.4 hm2，南北行向種植，發(fā)育正常，園貌整齊。

1.2 試驗(yàn)材料

供試蘋果品種為紅富士，砧木八棱海棠(Malus×robusta(Carrire)Rehder)，樹齡13年，屬盛果期樹，株行距4 m×6 m。

供試沼渣采自圪塔村以豬糞尿?yàn)橹饕l(fā)酵材料的沼氣池，厭氧發(fā)酵3個(gè)月以上，含水率為97.2%，有機(jī)質(zhì)含量為418.235 g/kg，全氮含量為20.765 g/kg，全磷含量為44.210 g/kg，全鉀含量為50.925 g/kg。經(jīng)檢測(cè)重金屬含量符合NY 525-2002的要求，衛(wèi)生指標(biāo)符合NY/T 90-1988的要求。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)共設(shè)置3個(gè)處理，分別為對(duì)照、平施沼渣、溝施沼渣，3個(gè)處理均基于等氮處理，其中對(duì)照采用當(dāng)?shù)剞r(nóng)民施肥習(xí)慣，溝施復(fù)合肥(m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=20∶5∶15)，施用量為4 kg/株；平施沼渣處理中，沼渣施用量為40 kg/株，施用時(shí)將沼渣均勻平施在距離樹體1.5 m的東南西北4個(gè)方向；溝施沼渣處理中，沼渣施用量為40 kg/株，施用時(shí)在距離樹體1.5 m的東南西北4個(gè)方向挖長(zhǎng)1.5 m、寬15 cm、深20 cm的條狀溝，將沼渣均勻施入后覆土。試驗(yàn)前選擇生長(zhǎng)勢(shì)一致、無病蟲害的蘋果樹進(jìn)行掛牌標(biāo)記作為試驗(yàn)用樹。每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)3株樹，小區(qū)隨機(jī)排列，重復(fù)3次，所有處理均按施肥方案在落果后(2019年11月初)、坐果后(2020年5月初)、膨大期(2020年8月初)各進(jìn)行1次，每次對(duì)照、平施沼渣、溝施沼渣處理中的肥料和沼渣施用量分別為4，40，40 kg/株，其他栽培管理措施遵循當(dāng)?shù)厣a(chǎn)管理方法和要求。

1.4 試驗(yàn)指標(biāo)的測(cè)定

1.4.1 葉片采集與指標(biāo)測(cè)定 于2020年9月中旬，在每株樹東南西北4個(gè)方位采集樹冠外圍新梢中部葉10片，進(jìn)行生長(zhǎng)量及生理指標(biāo)測(cè)定。新梢生長(zhǎng)量(長(zhǎng)度、粗度)采用卷尺測(cè)量，葉片厚度采用游標(biāo)卡尺測(cè)量，葉片鮮質(zhì)量和干質(zhì)量采用1/1 000電子天平測(cè)定，葉面積采用葉面積儀測(cè)定，葉綠素含量采用體積分?jǐn)?shù)80%丙酮浸提法[11]測(cè)定，凈光合速率采用LI-6400光合儀測(cè)定[12]。葉片全氮含量采用凱氏定氮法測(cè)定，全磷含量采用礬鉬黃比色法測(cè)定，全鉀含量采用原子吸收火焰光度法測(cè)定[13]。

1.4.2 果實(shí)采集與指標(biāo)測(cè)定 于2020年10月下旬采收果實(shí)時(shí)，在每株樹東南西北4個(gè)方位隨機(jī)采取20個(gè)果實(shí)，測(cè)定各指標(biāo)及統(tǒng)計(jì)總產(chǎn)量。果形指數(shù)采用游標(biāo)卡尺測(cè)定，果肉硬度采用GY-1型手持硬度計(jì)測(cè)定[14]，果皮硬度采用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定[15]，可滴定酸含量采用酸堿滴定法[16]測(cè)定，可溶性糖含量采用PAL-1數(shù)顯糖度計(jì)測(cè)定[17]，維生素 C含量采用2，6-二氯靛氛滴定法[18]測(cè)定。單果質(zhì)量采用1/1 000電子天平稱量，統(tǒng)計(jì)每株樹全部果實(shí)數(shù)，按單果質(zhì)量平均值計(jì)算單株產(chǎn)量和總產(chǎn)量。果實(shí)全氮含量采用凱氏定氮法測(cè)定，全磷含量采用礬鉬黃比色法測(cè)定，全鉀含量采用原子吸收火焰光度法測(cè)定[13]。

1.4.3 土壤樣品采集與指標(biāo)測(cè)定 于2020年9月中旬采集土壤，在蘋果樹東南西北4個(gè)方位對(duì)稱選取4個(gè)點(diǎn)，選取樹冠落雨線附近土壤，避開施肥區(qū)，用土鉆采集0～40 cm土層土樣，剔除土樣中的石礫和植物殘根等雜物，將土樣混合均勻后按照四分法取樣，密封帶回實(shí)驗(yàn)室后，風(fēng)干過篩，用于測(cè)定土壤pH值和養(yǎng)分含量。pH值采用酸度計(jì)法測(cè)定，有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量法(外加熱法)測(cè)定，全氮含量采用凱氏定氮法測(cè)定，全磷含量采用鉬銻抗分光光度法測(cè)定，全鉀含量采用原子吸收火焰光度法測(cè)定，速效氮含量采用半微量克氏法測(cè)定，速效磷含量采用NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定，速效鉀含量采用醋酸銨-火焰光度計(jì)法測(cè)定[19]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)用Excel和SPSS數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行處理分析，數(shù)據(jù)用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 沼渣對(duì)蘋果葉片生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

沼渣對(duì)蘋果葉片生長(zhǎng)指標(biāo)的影響見表1。

表1 沼渣對(duì)蘋果葉片生長(zhǎng)指標(biāo)的影響Table 1 Effect of biogas residue on growth indexes apple leaves

由表1可知，各處理蘋果樹的新梢長(zhǎng)度和粗度差異均不顯著。與單施化肥(CK)相比，溝施沼渣處理蘋果葉片厚度增加了13.0%，葉片鮮質(zhì)量和干質(zhì)量分別增加了10.3%，16.0%，葉面積增加了4.4%，且差異均達(dá)到顯著水平，但其與平施沼渣處理差異均不顯著。

2.2 沼渣對(duì)蘋果葉片凈光合速率及葉綠素含量的影響

沼渣對(duì)蘋果葉片凈光合速率及葉綠素含量的影響見表2。由表2可知，各處理蘋果葉片的凈光合速率差異均達(dá)到顯著水平，其中溝施沼渣處理最高，較單施化肥(CK)增加了24.3%。3個(gè)處理中，溝施沼渣處理蘋果葉片的總?cè)~綠素、葉綠素a和葉綠素b含量均最高，較CK分別增加了18.3%，17.0%，19.6%，差異均達(dá)顯著水平。與平施沼渣處理相比，溝施沼渣處理蘋果葉片的總?cè)~綠素含量和葉綠素a含量顯著增加，葉綠素b含量差異不顯著。

表2 沼渣對(duì)蘋果葉片凈光合速率及葉綠素含量的影響Table 2 Effects of biogas residue on net photosynthetic rate and chlorophyll content of apple leaves

2.3 沼渣對(duì)蘋果葉片全氮、全磷和全鉀含量的影響

由表3可知，溝施沼渣處理蘋果葉片的全氮、全磷含量均最高，分別為74.45，1.67 g/kg，較單施化肥(CK)分別提高23.0%，27.0%，且差異顯著。溝施沼渣處理蘋果葉片的全鉀含量最高，為12.95 g/kg，較CK顯著提高12.9%，但與平施沼渣處理差異不顯著。

表3 沼渣對(duì)蘋果葉片全氮、全磷和全鉀含量的影響Table 3 Effects of biogas residue on contents of total N,total P and total K in apple leaves g/kg

2.4 沼渣對(duì)蘋果品質(zhì)的影響

由表4可知，與單施化肥(CK)相比，溝施沼渣處理蘋果的果肉硬度、果皮硬度、可溶性糖含量顯著增加了6.7%，6.2%和8.6%，但與平施沼渣處理差異不顯著。溝施沼渣處理維生素C含量顯著大于CK和平施沼渣處理，較對(duì)照增加12.7%。各處理蘋果的可滴定酸含量和果形指數(shù)差異不顯著。

表4 沼渣對(duì)蘋果品質(zhì)的影響Table 4 Effects of biogas residue on apple quality

2.5 沼渣對(duì)蘋果果實(shí)全氮、全磷和全鉀含量的影響

由表5可知，蘋果果實(shí)全氮、全磷、全鉀含量在各處理間差異均達(dá)到顯著水平，其中溝施沼渣處理以上指標(biāo)均最高，較單施化肥(CK)分別增加了27.5%，34.4%和6.9%。說明沼渣不僅促進(jìn)了蘋果葉片氮磷鉀營(yíng)養(yǎng)積累,也促進(jìn)了蘋果果實(shí)中氮磷鉀含量提高。

2.6 沼渣對(duì)蘋果產(chǎn)量的影響

由表6可知，各處理間蘋果單果質(zhì)量、單株產(chǎn)量、總產(chǎn)量差異均達(dá)到顯著水平，其中溝施沼渣處理以上指標(biāo)最高，較單施化肥(CK)分別增加了15.1%，14.0%和16.2%。

表5 沼渣對(duì)蘋果果實(shí)全氮、全磷和全鉀含量的影響Table 5 Effects of biogas residue on contents of total N, total P and total K in apple fruit g/kg

表6 沼渣對(duì)蘋果產(chǎn)量的影響Table 6 Effects of biogas residue on apple yield

2.7 沼渣對(duì)土壤pH和養(yǎng)分含量的影響

由表7可知，溝施沼渣處理土壤pH值為7.72，較單施化肥(CK)顯著降低7.1%；平施沼渣處理與CK之間無顯著差異。3個(gè)處理間土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、速效氮、速效磷、速效鉀含量差異均達(dá)到顯著水平，其中溝施沼渣處理以上指標(biāo)最高，較CK分別增加了33.7%，46.8%，64.4%，19.2%，516.6%，334.7%和68.6%。

表7 沼渣對(duì)土壤pH和養(yǎng)分含量的影響Table 7 Effects of biogas residue on pH and nutrient contents in soil

3 討論與結(jié)論

葉片的厚度以及葉綠素、氮、磷、鉀含量的高低，對(duì)果樹的抗旱能力、光合作用能力有巨大影響，葉面積的大小及其分布也直接影響著葉片對(duì)光能的截獲及利用，進(jìn)而影響葉片生產(chǎn)力[20]。本研究結(jié)果表明，與單施化肥相比，溝施沼渣處理顯著提高了蘋果葉片的厚度、干鮮質(zhì)量、葉面積、葉綠素含量和凈光合速率，與劉文盈[21]的研究結(jié)果相一致，這是因?yàn)檎釉泻写罅克傩У陀袡C(jī)質(zhì)，不僅能促進(jìn)蛋白質(zhì)和葉綠素的形成，使葉色濃綠，葉面積增大，還能促進(jìn)碳的同化，使葉片凈光合速率和葉綠素含量提高，從而有效改善葉片生長(zhǎng)狀況[22]。溝施沼渣處理葉片全氮、全磷、全鉀含量較單施化肥處理均顯著增加，這與宋三多等[23]的研究結(jié)果相一致，說明沼渣肥能顯著提升葉片對(duì)主要營(yíng)養(yǎng)元素的吸收和利用。各處理間蘋果新梢生長(zhǎng)量差異不顯著，這與楊道慶等[24]在蘋果上的研究結(jié)果不一致，可能與沼渣的溝施用量有關(guān)，還有待進(jìn)一步研究。

沼渣能促進(jìn)農(nóng)作物品質(zhì)改善和產(chǎn)量提高[25]。本研究結(jié)果表明，與單施化肥處理(CK)相比，溝施沼渣處理顯著增加了蘋果的果肉硬度、果皮硬度、可溶性糖含量和維生素C含量，這與柴仲平等[26]在紅棗上和許衛(wèi)娜等[27]在蘋果上的研究結(jié)果相一致。本研究中，溝施沼渣處理蘋果的可滴定酸含量低于CK，但差異不顯著，這與王偉楠等[28]在杏上的研究結(jié)果相一致。與CK相比，溝施沼渣處理蘋果果實(shí)的全氮、全磷、全鉀含量及產(chǎn)量顯著增加，這可能是由于蘋果葉片的營(yíng)養(yǎng)積累水平較高，從而使得成熟期果實(shí)中的營(yíng)養(yǎng)元素含量提高，最終促進(jìn)果實(shí)增產(chǎn)[13,29]。

沼渣施入土壤后，其在腐解過程中形成腐殖質(zhì)，可以改善土壤結(jié)構(gòu)和土壤的保肥保水能力，增加土壤中有機(jī)質(zhì)和大量元素含量，增加土壤肥力[30]。本研究結(jié)果表明，與單施化肥處理相比，溝施沼渣處理pH值顯著降低，趨于中性；土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、速效氮、速效磷、速效鉀含量顯著增加，這與前人的研究結(jié)果[31-33]一致。說明溝施沼渣可以調(diào)節(jié)土壤pH，增加土壤養(yǎng)分含量，對(duì)土壤有良好的改良效果。

綜上所述，溝施沼渣處理對(duì)促進(jìn)盛果期蘋果樹生長(zhǎng)發(fā)育，提高果實(shí)品質(zhì)與產(chǎn)量以及土壤養(yǎng)分的作用效果較單施化肥和平施沼渣肥顯著，建議在陜西洛川當(dāng)?shù)靥O果栽培中推廣使用，推測(cè)不同地區(qū)不同品種蘋果樹可能也遵循這一規(guī)律，但還需要進(jìn)一步試驗(yàn)驗(yàn)證。