沼液施用年限對(duì)紅美人柑橘果實(shí)品質(zhì)及土壤肥力的影響

劉銀秀，羅高斌，葉子豪，吳家森，葉波

(1.浙江省農(nóng)業(yè)農(nóng)村生態(tài)與能源總站，浙江 杭州 310012； 2.浙江省臨安中學(xué)，浙江 杭州 311300；3.浙江農(nóng)林大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，浙江 杭州 311300)

紅美人(Citrushybridcv. Hongmeiren)為橘橙類雜交柑橘品種，果皮濃橙色，果實(shí)品質(zhì)優(yōu)，果肉含糖量高，具有甜橙香氣。2019年，浙江省紅美人栽培面積達(dá)4 500 hm2，占全國(guó)紅美人栽培面積的30%，主要在寧波市、臺(tái)州市、衢州市、湖州市等地栽培[1]。對(duì)紅美人的研究大多集中于各地的引種表現(xiàn)及栽培技術(shù)[2-5]，對(duì)其養(yǎng)分需求和土壤條件也有一定的報(bào)道[6-7]。

沼液是一種優(yōu)質(zhì)的有機(jī)液體肥料，主要是畜禽糞污等農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物經(jīng)微生物厭氧發(fā)酵后的液體殘余物，富含氮、磷、鉀、鐵、錳、鋅、銅等植物生長(zhǎng)必需的營(yíng)養(yǎng)元素。沼液已在糧油作物、蔬菜水果等農(nóng)林領(lǐng)域大量推廣應(yīng)用，適當(dāng)?shù)氖┯每梢蕴嵘寥赖沫h(huán)境質(zhì)量和農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)[8]，提高油茶人工林土壤過氧化氫酶、蔗糖酶、蛋白酶活性[9]，提高紅美人柑橘園土壤pH[10]，增加果實(shí)可溶性固形物和還原糖含量[11]。目前，針對(duì)沼液在紅美人柑橘園中連續(xù)施用對(duì)土壤肥力的影響還少有報(bào)道。本研究采集沼液施用年限分別為1、2、4 a的紅美人柑橘園土壤、果實(shí)樣品，以常規(guī)施肥為對(duì)照，對(duì)土壤基本化學(xué)性質(zhì)、土壤不同形態(tài)有機(jī)碳、土壤酶活性及果實(shí)品質(zhì)進(jìn)行分析，以期為沼液在紅美人柑橘園中的應(yīng)用提供科學(xué)參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)在杭州市臨安區(qū)青山街道柑橘園進(jìn)行。屬中亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，溫暖濕潤(rùn)，四季分明，年降雨量1 628 mm，降雨時(shí)空分布不均勻，春夏季節(jié)占全年降雨量70%以上。柑橘園土壤為水稻土，2016年種植紅美人，種植面積12 hm2，株行距4 m×4 m。

供試沼液由杭州振興牧業(yè)有限公司提供，發(fā)酵原料為豬糞、牛糞。沼液基本成分：pH 7.4，N 1.0 g·kg-1，P2O50.10 g·kg-1，K2O 0.75 g·kg-1。供試化肥為尿素(N 46%)、鈣鎂磷肥(P2O512%)和硫酸鉀(K2O 52%)。

1.2 處理設(shè)計(jì)

2017年、2019年、2020年分別建立沼液施用區(qū)域0.6 hm2，即沼液施用年限分別為4、2、1 a，以BSF4、BSF2、BSF1表示，以常規(guī)施肥為對(duì)照(CF)。4個(gè)處理肥料用量一致，為N 225 kg·hm-2、P2O5100 kg·hm-2、K2O 200 kg·hm-2，沼液處理50%氮素以沼液代替，沼液所含相應(yīng)磷、鉀量在施肥總量中扣除。沼液施用方式以溝灌為主。隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次。

1.3 樣品采集與分析

2020年9月12日，采用五點(diǎn)取樣法采集不同處理紅美人柑橘園0～20 cm土壤混合樣品500 g，共計(jì)12個(gè)樣品。帶回實(shí)驗(yàn)室過2 mm篩后分成2份：一份直接用于土壤溶解性有機(jī)碳和土壤酶的測(cè)定；另一份風(fēng)干后測(cè)定土壤基本化學(xué)性質(zhì)。土壤pH用酸度計(jì)法(水土比為2.5∶1.0)測(cè)定，土壤有機(jī)碳采用硫酸-重鉻酸鉀外加熱法測(cè)定，水溶性有機(jī)碳氮采用水浸提、島津TOC-VCPH 有機(jī)碳分析儀測(cè)定，微生物生物量碳氮采用氯仿熏蒸浸提法測(cè)定。凱氏法測(cè)定全氮，擴(kuò)散法測(cè)定堿解氮，碳酸氫鈉熔融-鉬銻抗比色法測(cè)定全磷，鹽酸-氟化銨浸提、鉬銻抗比色法測(cè)定有效磷，氫氧化鈉熔融-原子吸收分光光度法測(cè)定全鉀，乙酸銨-火焰光度計(jì)法測(cè)定速效鉀[12]。磷酸苯二鈉比色法測(cè)定磷酸酯酶，改良茚三酮比色法測(cè)定蛋白酶，氯化三苯基四氮唑比色法測(cè)定脫氫酶，硫代硫酸鈉滴定法測(cè)定蔗糖酶，高錳酸鉀滴定法測(cè)定過氧化氫酶，靛酚藍(lán)比色法測(cè)定脲酶[13]。

2020年12月7日，每個(gè)處理選擇3株紅美人，各采集3個(gè)中等大小共9個(gè)果實(shí)組成混合樣品，重復(fù)3次。用手持糖度計(jì)法測(cè)定可溶性固形物含量，氫氧化鈉中和滴定法測(cè)定可滴定酸度，草酸提取-2,6-二氯靛酚滴定法測(cè)定VC含量，稱重法測(cè)定可食率[10]。果實(shí)樣品經(jīng)硫酸消解后，凱氏定氮法測(cè)定氮，分光光度計(jì)法測(cè)定磷，火焰光度計(jì)法測(cè)定鉀，硝酸-高氯酸消解-原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定鈣、鎂、鐵、鋅[6]。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤養(yǎng)分

沼液施用年限對(duì)紅美人柑橘園土壤化學(xué)性質(zhì)的影響如表1所示。隨著沼液施用年限的延長(zhǎng)，土壤pH緩慢升高，與CF相比，pH提高了0.5%～8.3%，其中BSF4處理顯著高于CF對(duì)照。柑橘園土壤全氮、全磷、全鉀含量分別為0.83～1.06、2.04～2.16和9.79～10.54 g·kg-1，不同處理間差異不顯著。柑橘園土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量分別為68.61～87.13、12.63～14.25和157.56～175.47 mg·kg-1，不同處理間差異也不顯著。

表1 不同沼液施用年限處理紅美人柑橘園土壤的基本化學(xué)性質(zhì)

2.2 土壤有機(jī)碳及活性有機(jī)碳氮

紅美人柑橘園土壤有機(jī)碳及活性有機(jī)碳氮的變化如表2所示。土壤有機(jī)碳隨著沼液施用年限增加而增大，與CF相比，土壤有機(jī)碳增加11.7%～26.0%，其中BSF4處理顯著高于CF對(duì)照。沼液施用增加了柑橘園土壤微生物量碳、氮含量，與CF相比，其含量分別提高29.7%～116.6%和73.6%～315.1%，其中BSF4處理顯著高于BSF2、BSF1處理和CF對(duì)照，BSF2、BSF1處理顯著高于CF對(duì)照。沼液施用也提高了柑橘園土壤水溶性有機(jī)碳、氮含量，與CF相比，其含量分別提高22.6%～99.3%和41.6%～134.2%，水溶性有機(jī)碳含量的差異表現(xiàn)為BSF4處理顯著高于BSF2、BSF1處理和CF對(duì)照，BSF2處理顯著高于CF對(duì)照；而水溶性有機(jī)氮含量的差異表現(xiàn)為BSF4處理顯著高于BSF2、BSF1處理和CF對(duì)照，BSF2、BSF1處理顯著高于CF對(duì)照。隨著沼液施用年限的延長(zhǎng)，微生物量碳氮比和水溶性有機(jī)碳氮比則表現(xiàn)為下降的趨勢(shì)，其中微生物量碳氮比大小表現(xiàn)為CF>BSF1>BSF2>BSF4，不同處理間差異達(dá)顯著水平；而水溶性有機(jī)碳氮比在不同處理間差異不顯著。

表2 不同沼液施用年限處理紅美人柑橘園土壤的有機(jī)碳及溶解性有機(jī)碳氮

2.3 土壤酶活性

紅美人柑橘園土壤酶活性均隨著沼液施用年限的延長(zhǎng)而增大(表3)。與CF相比，土壤磷酸酯酶活性提高20.2%～42.3%，其中BSF4處理顯著高于CF對(duì)照。土壤蛋白酶、脫氫酶活性分別提高23.1%～100.0%和36.6%～96.0%，其中BSF4處理顯著高于BSF2、BSF1處理和CF對(duì)照，BSF4、BSF2處理顯著高于CF對(duì)照。蔗糖酶活性提高47.4%～111.8%，其中BSF4處理顯著高于BSF1處理和CF對(duì)照，BSF2、BSF1處理顯著高于CF對(duì)照。沼液施用后的過氧化氫酶、脲酶活性分別提高107.0%～127.5%和53.8%～100.0%，BSF4、BSF2、BSF1處理顯著高于CF對(duì)照，而不同沼液施用年限處理間差異不顯著。

表3 不同沼液施用年限處理紅美人柑橘園土壤的酶活性

2.4 果實(shí)產(chǎn)量與品質(zhì)

紅美人柑橘果實(shí)產(chǎn)量為12 300～14 100 kg·hm-2，不同處理間差異不顯著(表4)。果實(shí)可食率、可溶性固形物、可滴定性酸含量分別為83.51%～85.17%、13.52%～14.58%和0.69%～0.76%，不同處理間差異不顯著。與CF相比，果實(shí)固酸比提高8.7%～15.9%，其中BSF2、BSF4處理顯著高于CF對(duì)照。施用沼液后，果實(shí)VC含量顯著提高，提高幅度達(dá)18.8%～22.8%。

表4 不同沼液施用年限處理紅美人的果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)

2.5 果實(shí)礦質(zhì)元素含量

紅美人柑橘果實(shí)氮、磷、鉀含量分別為9.65～10.12、1.68～1.84和8.06～8.89 g·kg-1，鈣、鎂含量分別為1.95～2.17和0.59～0.71 g·kg-1，鐵、鋅含量分別為45.76～50.69和5.91～6.24 mg·kg-1，7種礦質(zhì)元素含量在不同處理間均沒有顯著差異。

表5 不同沼液施用年限處理紅美人的果實(shí)礦質(zhì)元素含量

3 小結(jié)與討論

3.1 沼液施用年限對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

隨著沼液施用年限的延長(zhǎng)，紅美人柑橘土壤pH、氮、磷、鉀含量均呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，其中沼液施用4 a后的土壤pH顯著高于常規(guī)施肥對(duì)照。這與前人在茶園、蘋果、胡柚等經(jīng)濟(jì)林上施用沼液的研究結(jié)果相似[14-16]，主要原因是沼液pH高于研究區(qū)土壤的pH，施用沼液后土壤pH呈現(xiàn)升高趨勢(shì)。柑橘土壤有效態(tài)和全量氮、磷、鉀在不同處理間沒有顯著性差異，其原因主要是肥料施用量在不同處理間是相同的。

沼液施用4 a后，紅美人柑橘土壤有機(jī)碳含量顯著提高了26.0%，主要是沼液中含有大量的有機(jī)物質(zhì)，施入土壤后，使土壤有機(jī)碳含量顯著提升，這與黃海麗等[15,17]研究結(jié)果一致；楊樂等[18]研究也表明，沼液灌溉5 a后，土壤有機(jī)碳含量比施化肥的土壤顯著增加了90.3%。土壤微生物量碳氮、水溶性有機(jī)碳氮等活性有機(jī)碳氮是有機(jī)碳中的活躍組分，反映了土壤肥力的高低、土壤微生物的活動(dòng)狀態(tài)。沼液施用也顯著增加了土壤活性有機(jī)碳氮含量，這與沼液中含有大量的活性有機(jī)碳氮有關(guān)[8]。在茶葉[14]、楊樹[19]、毛竹[20]等沼液施用研究中也得出相關(guān)結(jié)果。土壤微生物量碳氮比反映了土壤微生物的區(qū)系組成，微生物量碳氮比越低，土壤中的細(xì)菌數(shù)量越多。沼液施用后土壤微生物量碳氮比顯著下降了25.2%～48.0%，施用沼液促進(jìn)了土壤細(xì)菌的生長(zhǎng)，且隨著沼液施用年限的延長(zhǎng)，土壤細(xì)菌活性顯著增加。這與柴彥君等[20]研究結(jié)果相似。

3.2 沼液施用年限對(duì)土壤酶的影響

土壤酶在土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化與循環(huán)過程中起著重要作用，是土壤肥力高低的反映。隨著沼液施用年限的增加，磷酸酯酶、蛋白酶、脫氫酶、蔗糖酶、過氧化氫酶、脲酶等6種土壤酶活性均逐漸提高，施用沼液4 a后，6種酶活性均顯著高于常規(guī)施肥對(duì)照。這與前人的研究結(jié)果相似，即施用沼液顯著提高了甘藍(lán)土壤磷酸酶、蔗糖酶和蛋白酶活性[21]，顯著提高了冬小麥土壤脲酶活性[22]，提高了花生土壤過氧化氫酶、脲酶活性[23]。這主要是因?yàn)檎右菏┯煤筇岣吡送寥纏H，使土壤趨于中性，而土壤微生物則非常適宜在該環(huán)境中生長(zhǎng)繁殖，從而提高了6種酶的活性。而酶活性的提高則可以促進(jìn)土壤養(yǎng)分循環(huán)和增強(qiáng)土壤生物活性。

3.3 沼液施用年限對(duì)果實(shí)品質(zhì)的影響

紅美人柑橘果實(shí)可食率、可溶性固形物、可滴定性酸、氮、磷、鉀、鈣、鎂、鐵、鋅等品質(zhì)指標(biāo)及營(yíng)養(yǎng)元素含量在不同處理間沒有顯著性差異，果實(shí)品質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)元素含量具有相對(duì)穩(wěn)定性，這與奚輝等[10]研究結(jié)果相似。沼液施用顯著提高了紅美人果實(shí)VC含量，施用沼液2 a后果實(shí)固酸比也顯著升高。這與沼液施用顯著提高了椪柑的糖酸比[23]，增加了蘆柑的VC含量[24]，提高了南豐蜜橘的固酸比、增加了VC含量[25]一致。沼液中磷、鉀元素易被吸收利用，柑橘吸收磷、鉀量增大，從而提高了果實(shí)的品質(zhì)[26]。