化肥減施及配施有機肥對荔枝生長及根際微生物的影響

涂攀峰，王 川，張偉麗，宋雯佩，胡益波，馮月燕，張坤昌，岑應源

（1.仲愷農(nóng)業(yè)工程學院園藝園林學院，廣東 廣州 510225；2.德慶縣柑桔研究所，廣東 德慶 526600；3.德慶仲愷農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新研究有限公司，廣東 德慶 526642）

【研究意義】廣東省除粵北山區(qū)韶關(guān)、清遠等地因有凍害不能種植荔枝外，其余地區(qū)均有荔枝種植，荔枝產(chǎn)業(yè)已成為廣東鄉(xiāng)村振興的重要抓手［1］。荔枝產(chǎn)量、品質(zhì)受荔枝品種的遺傳特性和環(huán)境條件的綜合影響，在諸多環(huán)境因子中，肥料是重要的影響因素。當前，由于果農(nóng)盲目追求早產(chǎn)高產(chǎn)，普遍存在化肥過量施用、不重視養(yǎng)分配比等問題，導致越來越多的果園存在土壤酸化板結(jié)、肥料利用率低、樹體營養(yǎng)失衡等諸多障礙，造成經(jīng)濟效益與生態(tài)效益的雙重問題。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部“雙減”計劃提出，有機肥和化肥配施是解決化肥使用過量問題的重要措施，對改善果實品質(zhì)、促進作物生長有顯著作用,降低化肥使用量也有利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展［2-3］，在施肥的基礎(chǔ)上,添加微生物菌劑,可以進一步改善土壤肥力,調(diào)節(jié)土壤微生物生長環(huán)境［4］。而畜禽糞便是優(yōu)質(zhì)的有機肥料，在廣東省果園一直被長期施用?！厩叭搜芯窟M展】目前，很多學者在化肥減施配施有機肥方面,對釀酒葡萄、蘋果、三紅蜜柚、芒果等果樹開展了大量試驗研究［5-8］，一致認為化肥減施合理配施有機肥是提升土壤肥力、提高果實產(chǎn)量和品質(zhì)的有效措施。前人研究結(jié)果表明，在化肥減量10%～40%的情況下，配施有機肥可有效改善土壤理化性質(zhì)、提高土壤酶活性、改善作物根區(qū)微生態(tài)環(huán)境等作用，實現(xiàn)地力提升與提質(zhì)增效［9-10］。也有研究顯示，增施有機肥的化肥減施處理可以顯著提高果園土壤微生物的功能多樣性，有利于促進果園微生態(tài)環(huán)境的改善［11］。當前，利用畜禽糞便制備的有機肥進行溝施是較為普遍的施肥方式，但是，有機肥施用時間和用量均較為隨意，缺乏合理的施用規(guī)范［12］?！颈狙芯壳腥朦c】本研究在綜合考慮‘桂味’荔枝正常生產(chǎn)所需養(yǎng)分投入的基礎(chǔ)上，在減施30%化肥量的同時配施不同用量有機肥進行田間試驗，試圖找到適合粵西荔枝生產(chǎn)化肥減施量及有機肥施用量的最佳配比?！緮M解決的關(guān)鍵問題】通過綜合評價產(chǎn)量品質(zhì)及經(jīng)濟效益，為荔枝合理減施化肥、提質(zhì)增效與可持續(xù)發(fā)展提供施肥參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗地位于廣東省肇慶市德慶縣五福村，供試材料為‘桂味’荔枝。德慶縣地處亞熱帶季風氣候，年平均氣溫21.8 ℃，年平均降水量1 530.0 mm，年平均日照時數(shù)1 623.6 h，農(nóng)業(yè)種植條件較為優(yōu)越。荔枝樹種植于2008 年，樹勢良好，掛果正常，園區(qū)土壤為典型酸性砂質(zhì)土壤。

1.2 試驗方法

通過前期對該荔枝園施肥調(diào)查的基礎(chǔ)上，本研究共設置6 個處理：CK，不施肥對照；CF，單施化肥處理；OF5，化肥減量30%，配施豬糞有機肥5 kg/株；OF10，化肥減量30%，配施豬糞有機肥10 kg/株；OF15，化肥減量30%，配施豬糞有機肥15 kg/株；OF20，化肥減量30%，配施豬糞有機肥20 kg/株。選取果園中相鄰且長勢一致的荔枝樹共6 行作為供試樹體，每行6 株，每2 株為1 個重復，每個處理3 次重復。

試驗于2021 年6 月至2022 年6 月進行，一個采果周期內(nèi)共施肥3 次，分別為基肥（2021 年7 月20 日）、坐果肥（2022 年3 月25 日）和壯果肥（2022 年4 月30 日），試驗處理中的有機肥作基肥一次性施入。基肥：CF 處理參照果農(nóng)常規(guī)方法施用22-9-10 復合肥1.5 kg/株，所有化肥減量處理施用22-9-10 復合肥1.05 kg/株。坐果肥：CF 處理施20-5-20 復合肥0.7 kg/株，所有化肥減量處理施用15-5-30 復合肥0.49 kg/株。壯果肥：CF 處理施入15-5-30 復合肥0.8 kg/株，所有化肥減量處理施用15-5-30 復合肥0.56 kg。所有化肥減施處理相較CF 處理均減量30%。供試豬糞有機肥為自制，漚腐后的豬糞經(jīng)風干后粉碎，過2 mm 篩網(wǎng)后備用，理化性質(zhì)：pH 為6.69，有機質(zhì)含量613.7 g/kg，N、P、K、Ca、Mg 含量分別為43.61、12.91、19.47、11.32、6.76 g/kg。供試土壤pH 5.33，有機質(zhì)含量18.53 g/kg，堿解N、有效P、速效K、Ca、Mg、Zn、B、Mo 含量分別為105.24、14.76、50.24、204.32、34.56、0.65、0.045、0.116 mg/kg。

1.3 測定指標及方法

在荔枝收獲期隨機采集果實樣本，每個處理按試驗小區(qū)東、西、南、北4 個方位共采集荔枝果實50 個，測定果實品質(zhì)相關(guān)指標。在荔枝生長一蓬梢期、二蓬梢期、三蓬梢期、花期末、果期末5 個時期采集樹冠滴水線附近的土壤，采用對角線取樣法取離地表20 cm 左右的土壤，每個處理取根系附近的土壤2～3 kg，然后過0.25 cm 土壤篩混勻后采用四分法取500 g 左右，部分土壤風干用于土壤養(yǎng)分指標的測定，其他置于4 ℃冰箱保存待用。

土壤蔗糖酶活性采用硫代磷酸鈉滴定法測定，脲酶活性采用堿皿擴散-HCl 滴定法測定，酸性磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉-比色法測定［13］。土壤可培養(yǎng)微生物數(shù)量采用稀釋平板法測定，其中細菌培養(yǎng)采用牛肉膏蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基，真菌培養(yǎng)采用馬丁氏瓊脂培養(yǎng)基，放線菌培養(yǎng)采用改良高氏一號瓊脂培養(yǎng)基［14］。微生物量碳采用氯仿熏蒸提取-重鉻酸鉀滴定法測定［15］，微生物量氮采用三氯甲烷熏蒸提取-茚三酮比色法測定［16］。果實可溶性固形物含量采用手持測糖儀測定，總糖采用蒽酮法測定，可滴定酸含量采用NaOH 中和法測定，Vc 含量采用2,6-二氯靛酚法測定，產(chǎn)量使用電子稱現(xiàn)場稱重。

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2021 與SPSS 20 軟件進行統(tǒng)計分析與作圖，采用Duncan’s 法進行顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對荔枝根際土壤養(yǎng)分的影響

不同施肥處理對不同時期荔枝根際土壤中大量元素養(yǎng)分含量的影響見表1，化肥減量30%處理土壤堿解N、有效P、速效K 含量均有明顯提高。其中，土壤堿解N 含量在荔枝出梢期隨著有機肥用量的增加顯著提高（P＜0.05），而在花期末、果期末呈明顯下降的趨勢，以OF20 處理下降最為明顯；土壤有效P、速效K 含量均以CK較低，增施有機肥均能顯著提高土壤有效P 和速效K 含量。由表1 可知，土壤有效P 含量在各時期均隨著有機肥用量的增加而提高，各處理土壤有效P 含量均在一蓬梢期最高，之后呈緩慢下降的趨勢。相較于單施化肥的處理，由于豬糞有機肥中含有大量的有機質(zhì)，有利于荔枝根際土壤微生物的快速繁殖，微生物數(shù)量及多樣性的提高有利于提高荔枝對P 的吸收，作物P 吸收效率提高則反映土壤有效P 含量降低；土壤速效K 含量也隨著有機肥用量的增加而呈顯著提高的趨勢，尤其以OF15、OF20 處理增幅最為明顯。

表1 不同處理下不同時期荔枝根際土壤養(yǎng)分含量Table 1 Nutrient contents in rhizosphere soil of litchi in different periods under different treatments

2.2 不同施肥處理對荔枝根際土壤酶活性的影響

如圖1 所示，化肥減量配施有機肥可有效提高荔枝根際土壤的酶活性，蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶活性均顯著提高（P＜0.05）。其中，土壤蔗糖酶活性OF15 處理為18.10 mg/g·24h，CF處理為13.38 mg/g·24h，OF15 處理比CF 處理提高35.3%；脲酶活性OF15 處理為0.62 mg/g·24h，比CF 處理的0.49 mg/g·24h 提高25.6%，差異最為顯著；磷酸酶活性OF10 處理為0.45 mg/g·24h，比CF 處理（0.34 mg/g·24h）提高32.2%。可見，所有處理在配施有機肥后均可提高與土壤C、N、P 轉(zhuǎn)化相關(guān)的酶活性，從而為土壤肥力的提升提供保障。

圖1 不同處理荔枝根際土壤酶活性Fig.1 Enzyme activities of lychee rhizosphere soil under different treatments

2.3 不同施肥處理對荔枝根際土壤微生物的影響

土壤微生物的群落主要分為細菌、真菌、放線菌三大類群，通過土壤中可培養(yǎng)微生物的數(shù)量能夠大致表征土壤微生態(tài)的狀況。由表2 可知，不同施肥處理根際土壤可培養(yǎng)細菌、放線菌、真菌的數(shù)量均表現(xiàn)為減施化肥配施有機肥＞單施化肥＞不施肥。其中，可培養(yǎng)細菌的數(shù)量隨著有機肥投入量的增加而提高，以OF20 處理細菌數(shù)量最高，為12.107×106CFU/g，比CF 處理細菌數(shù)量（10.833×106CFU/g）提高11.8%；放線菌的數(shù)量隨著有機肥投入量的增加呈先升高后下降的趨勢，以OF15 處理放線菌數(shù)量提高最為明顯，數(shù)量為12.320×105CFU/g，比CF 處理放線菌數(shù)量（10.433×105CFU/g）提高18.1%；真菌的數(shù)量在有機肥投入量不等的情況下各處理差異不明顯，以OF10 處理真菌數(shù)量最多，為12.906×105CFU/g，比CF 處理真菌數(shù)量（11.283×105CFU/g）高14.4%。

表2 不同處理荔枝根際土壤可培養(yǎng)微生物數(shù)量Table 2 Number of microorganisms in rhizosphere soil of litchi under different treatments

由圖2 可知，在減施化肥的同時配施有機肥能提高土壤微生物量碳、氮質(zhì)量分數(shù)，且均顯著高于單施化肥處理（CF）。其中，微生物量碳（圖2A）以OF10 處理最高、為150 mg/kg，CF 處理為120 mg/kg，CK 為110 mg/kg，OF10 處理分別比單施化肥處理（CF）、不施肥處理（CK）高26.1%和39.8%；微生物量氮（圖2B）以OF15處理最高、為61 mg/kg，CF 處理為50 mg/kg，CK為38 mg/kg，OF15處理分別比單施化肥處理（CF）、不施肥處理（CK）高23.6%和63.9%。

圖2 不同處理荔枝根際土壤微生物量Fig.2 Microbial biomass of litchi rhizosphere soil under different treatments

2.4 不同施肥處理對荔枝產(chǎn)量及果實品質(zhì)的影響

由表3 可知，化肥減施及配施有機肥可以提高荔枝果實的品質(zhì)，具體表現(xiàn)為果實可溶性固形物含量提高，OF15 處理下果實可溶性固形物含量最高為20.02%，CF 處理為17.48%，OF15 比CF處理高2.54 個百分點；果實總糖含量表現(xiàn)最佳也是OF15 處理，為18.15%，比CF 處理的果實總糖含量（16.82%）高1.33 個百分點；可滴定酸含量以OF20處理最低，為7.38%，比CF處理（8.97%）低1.59 個百分點；果實Vc 含量以OF10 處理表現(xiàn)最佳（35.74 mg/100g），比CF 處 理（29.86 mg/100g）高19.7%。在荔枝產(chǎn)量上，配施有機肥處理均能提高荔枝的產(chǎn)量，以OF15處理產(chǎn)量最高、達5 663.63 kg/hm2，比CF 處理增產(chǎn)13.75%。

表3 不同處理荔枝果實品質(zhì)及產(chǎn)量Table 3 Fruit quality and yield of litchi under different treatments

3 討論

近年來有機肥部分代替化肥的研究越來越受到學者的關(guān)注。大量研究表明，有機肥與無機肥配施是提高作物產(chǎn)量品質(zhì)和土壤質(zhì)量的良好施肥搭配方式［17-19］。在我國集約化養(yǎng)殖日漸形成規(guī)模的前提下，如何通過農(nóng)業(yè)利用的方式快速消納養(yǎng)殖的糞污已成為當前迫切的需求。我國南方的荔枝果園普遍土壤地力低［20］，施用豬糞類禽畜糞便制備的有機肥則可以快速且穩(wěn)定地提高土壤各種養(yǎng)分，如堿解N、有效P、速效K 等，在采果修剪后基施有機肥，其提供的養(yǎng)分可以滿足抽生秋梢營養(yǎng)生長的需要，對荔枝的產(chǎn)量不會造成影響。本試驗結(jié)果也證實，在化肥減施30%的前提下，配施豬糞制有機肥可有效提高荔枝產(chǎn)量與品質(zhì)，最高可增產(chǎn)13.75%。

土壤酶主要來源于土壤微生物與作物根際分泌物，其活性可反映土壤的綜合肥力和養(yǎng)分轉(zhuǎn)化特征［21］，活性越高則越有利于土壤中有效養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化，越有利于作物的生長。其中，土壤蔗糖酶是一種水解酶，能夠催化土壤中的蔗糖水解為單糖，從而被機體吸收，通常表征土壤分解利用能量的效率，是評價土壤肥力的重要指標；土壤脲酶可分解尿素為銨離子，表征土壤氮素營養(yǎng)指標；土壤磷酸酶直接影響土壤中有機磷化合物的分解、轉(zhuǎn)化及其生物有效性，為植物提供有效磷元素［22］。本研究中，化肥減施30%的前提下，配施不同量的有機肥均可以提高作物根際土壤的酶活性，其中OF10、OF15 處理的提升效果最為明顯，這與秦秦等［23］研究結(jié)果相似。

土壤微生物是土壤生態(tài)系統(tǒng)的敏感指標之一，安祥瑞等［24］研究發(fā)現(xiàn)有機肥部分替代化肥可以提高荔枝根際土壤的細菌與真菌多樣性。配施有機肥通過增加根際土壤微生物的豐度，改善根際微生物的群落結(jié)構(gòu)，從而可以形成有利于作物生長的微生態(tài)環(huán)境，為產(chǎn)量與品質(zhì)的提升提供保障。本研究中，通過測定可培養(yǎng)微生物的數(shù)量發(fā)現(xiàn)，細菌、放線菌與真菌的數(shù)量在配施有機肥后都得到提高。土壤微生物生物量是植物礦質(zhì)養(yǎng)分的源和匯，微生物生物量越大，土壤保肥作用越強，并使土壤養(yǎng)分趨于積累，本研究也發(fā)現(xiàn)配施有機肥后根區(qū)土壤微生物量C/N 均顯著高于單施化肥的處理。

在減施30%化肥的背景下，單株配施5、10、15、20 kg 有機肥，荔枝產(chǎn)量相較于單施化肥分別提升7.15%、10.64%、13.75%、13.32%，果實品質(zhì)也得到提升，果實可溶性固形物、總糖及Vc 含量均有增加，與前人研究結(jié)果一致［25-26］。有機肥養(yǎng)分緩釋的特點保證了持續(xù)穩(wěn)定的養(yǎng)分供應，其緩釋的氮素養(yǎng)分保證了荔枝不會因為氮素瞬時供應過量而造成的氨基酸合成、多酚類物質(zhì)與纖維素增多、還原糖減少等原因造成的果實品質(zhì)的下降的問題。而且，荔枝由于采果后需要馬上修剪，果實采收與修剪會帶走大量的中微量元素，此時配施有機肥，樹體需要的中微量元素可以得到有效的補充從而保證高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)也能得到提高。

4 結(jié)論

利用豬糞制備有機肥，可以為荔枝的生長提供一定量的養(yǎng)分以及改善荔枝根際土壤的微生態(tài)環(huán)境。本研究在減施30%化肥的情況下配施一定量豬糞等畜禽糞便制備的有機肥可以維持荔枝樹體的養(yǎng)分需求，對土壤中堿解N、有效P 及速效K 含量的提高效果明顯。相較于CF處理，化肥減施30%的情況下配施有機肥，OF15 處理的土壤蔗糖酶活性和脲酶活性分別提高35.3%和25.6%，OF10 處理的土壤磷酸酶活性提高32.2%；可培養(yǎng)微生物的數(shù)量為OF20 處理細菌數(shù)量提高11.8%，OF15 處理放線菌數(shù)量提高18.1%，OF10 處理真菌數(shù)提高14.4%；微生物量碳OF10 處理提高26.1%，微生物量氮OF15 處理提高23.6%。減施化肥配施有機肥均能顯著提高果實品質(zhì)，且增產(chǎn)效果明顯，配施5、10、15、20 kg 有機肥的荔枝產(chǎn)量相較于單施化肥分別提升7.15%、10.64%、13.75%、13.32%。綜合來看，在減施30%化肥的情況下荔枝株施10～15 kg 豬糞有機肥具有顯著的提質(zhì)增效效果。