有機(jī)土壤改良劑對(duì)獼猴桃產(chǎn)量、品質(zhì)及經(jīng)濟(jì)效益的影響

黃興成,朱華清,楊葉華,李 渝,張雅蓉,劉彥伶,蔣太明

(1 貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所,貴陽(yáng),550006;2 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部貴州耕地保育與農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)觀測(cè)試驗(yàn)站,貴陽(yáng),550006;3 國(guó)家土壤質(zhì)量貴陽(yáng)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站,貴陽(yáng),550006)

獼猴桃是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物,據(jù)獼猴桃產(chǎn)業(yè)國(guó)家創(chuàng)新聯(lián)盟的調(diào)研,截至2019年底,全國(guó)獼猴桃栽培面積達(dá)29.07萬(wàn)hm2(436萬(wàn)畝),總產(chǎn)量300萬(wàn)t,掛果面積和產(chǎn)量穩(wěn)居世界第一[1]。有學(xué)者指出,由于受到自然條件和耕作管理多重因素的影響,我國(guó)獼猴桃低產(chǎn)低質(zhì)低效問(wèn)題突出[2-3],特別是由于土壤質(zhì)量退化引起的獼猴桃低產(chǎn)問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重地影響了獼猴桃產(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展[4-5]。土壤改良劑是一類能夠改善土壤結(jié)構(gòu)并維持作物生長(zhǎng)良好耕層環(huán)境的一類物質(zhì),根據(jù)原料不同,土壤改良劑可以分為天然改良劑、人工改良劑、天然-合成共聚物改良劑和生物改良劑[6-7]。其中,以有機(jī)物料為主的土壤改良劑既能夠改善土壤結(jié)構(gòu),又能起到固碳、調(diào)節(jié)土壤酸度、改善土壤肥力等諸多效益,被認(rèn)為是未來(lái)最有前景的一類土壤改良劑[8-10]。近年來(lái),土壤改良劑在糧食、蔬菜、水果等農(nóng)用地土壤改良中取得了顯著成效[11-13]。當(dāng)前,采用生物質(zhì)炭、腐殖酸、輕硅石等土壤改良劑改善獼猴桃園土壤肥力,營(yíng)造獼猴桃生長(zhǎng)的良好環(huán)境,促進(jìn)獼猴桃高產(chǎn)的研究,取得了一定的進(jìn)展[14-16],但尚缺乏系統(tǒng)研究。貴州是我國(guó)最重要的獼猴桃產(chǎn)區(qū)之一,該產(chǎn)區(qū)土壤質(zhì)量障礙突出[17],獼猴桃單產(chǎn)較低[2,18]。針對(duì)當(dāng)前貴州獼猴桃園土壤質(zhì)量障礙引發(fā)的低產(chǎn)低質(zhì)低效問(wèn)題,就不同有機(jī)改良劑對(duì)獼猴桃產(chǎn)量、品質(zhì)和效益的影響進(jìn)行研究,旨在為貴州獼猴桃產(chǎn)業(yè)增產(chǎn)提質(zhì)增效提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)2020年進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)園位于修文縣久長(zhǎng)鎮(zhèn)(26°58′N,106°40′E),海拔1 350 m,地勢(shì)起伏較小,土壤肥力分布均勻。土壤類型為黃壤,土壤容重1.35 g/cm3,pH值 4.77,有機(jī)質(zhì)37.1 g/kg,全氮1.74 g/kg,速效磷40.5 mg/kg,速效鉀491 mg/kg。供試獼猴桃品種為“貴長(zhǎng)”,2017年定植,栽培密度1 200株/hm2,試驗(yàn)點(diǎn)獼猴桃樹(shù)勢(shì)均一,產(chǎn)量中等偏低。供試肥料為中化重慶涪陵化工有限公司生產(chǎn)的復(fù)合肥(N-P2O5-K2O分別為15-15-15和10-8-8)。

設(shè)5個(gè)處理:不施改良劑對(duì)照(T1)、生物質(zhì)炭改良劑(T2)、椰糠改良劑(T3)、自制復(fù)配改良劑I(T4)和自制復(fù)配改良劑II(T5)。生物質(zhì)炭由稻殼于450℃管式爐高溫?zé)峤庵频?椰糠購(gòu)買(mǎi)自山東漫德萊農(nóng)業(yè)科技有限公司,自制復(fù)配改良劑I按照75%生物質(zhì)炭和25%椰糠復(fù)配,自制復(fù)配改良劑II按照25%生物質(zhì)炭和75%椰糠復(fù)配。采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),每處理3次田間重復(fù),每次重復(fù)選擇6株長(zhǎng)勢(shì)均勻的獼猴桃樹(shù)進(jìn)行試驗(yàn),小區(qū)面積50 m2。土壤改良劑1月施用,施用量為2 kg/株(2 400 kg/hm2),環(huán)狀撒施于獼猴桃主莖1 m處土壤表層,與表層土壤混合均勻。試驗(yàn)過(guò)程中,其他農(nóng)事活動(dòng)各處理一致?；?月施用,施復(fù)合肥(N-P2O5-K2O為15-15-15) 1 kg/株;催芽肥3月施用,施復(fù)合肥(N-P2O5-K2O為10-8-8)0.5 kg/株;壯果肥6月施用,施復(fù)合肥(N-P2O5-K2O為10-8-8)1 kg/株。果實(shí)10月采收。

1.2 測(cè)定方法和計(jì)算參數(shù)果實(shí)成熟期,將各小區(qū)全部果實(shí)收獲,測(cè)定產(chǎn)量。每個(gè)小區(qū)獼猴桃混合均勻后隨機(jī)選取50個(gè)果實(shí)測(cè)定單果質(zhì)量,按單果質(zhì)量分級(jí)為非商品果(單果質(zhì)量<50 g)、小果(50 g≤單果質(zhì)量<70 g)、中果(70 g≤單果質(zhì)量<90 g)和大果(單果質(zhì)量≥90 g),分別計(jì)數(shù),并稱重。

選取中果測(cè)定干物質(zhì)率、糖度、pH值、蛋白質(zhì)含量、P含量和K含量等指標(biāo)。干物質(zhì)率測(cè)定方法參考文獻(xiàn)[19],糖度使用數(shù)顯糖度計(jì)(HT-07,深圳市測(cè)友科技有限公司)測(cè)定,pH值測(cè)定方法參考文獻(xiàn)[20],蛋白質(zhì)測(cè)定方法參考文獻(xiàn)[21],磷含量測(cè)定方法參考文獻(xiàn)[22],鉀含量測(cè)定方法參考文獻(xiàn)[23]。

產(chǎn)值按單果質(zhì)量分級(jí)后不同單價(jià)(大果14元/kg,中果10元/kg,小果6元/kg,非商品果2元/kg)進(jìn)行計(jì)算。投入品單價(jià),15-15-15復(fù)合肥為3.5元/kg,10-8-8復(fù)合肥為2.5元/kg,改良劑為1.5元/kg。施肥、修剪、授粉、采果等管理成本為9 000元/hm2。利潤(rùn)=產(chǎn)值-改良劑成本-肥料成本-管理成本;利潤(rùn)率(%)=(利潤(rùn)/產(chǎn)值)×100;投資回報(bào)率(%)=[利潤(rùn)/(改良劑成本+肥料成本+管理成本)]×100。

1.3 數(shù)據(jù)分析采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行方差分析,差異顯著性分析為L(zhǎng)SD法。

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量影響試驗(yàn)結(jié)果表明,與不施改良劑對(duì)照相比,施用自制改良劑II(T5)有顯著提升產(chǎn)量的效果,增產(chǎn)32.1%,這與其顯著提高單株果數(shù)(提高46.1%)有關(guān),但單果質(zhì)量顯著降低10.0%;其余處理對(duì)產(chǎn)量、單株果數(shù)和單果質(zhì)量的影響不顯著(見(jiàn)圖1)。

注:不同小寫(xiě)字母表示處理間差異顯著(p<0.05),表1至表2同。

2.2 商品果分級(jí)影響試驗(yàn)結(jié)果表明,與不施改良劑對(duì)照比較,施用生物質(zhì)炭(T2)和自制復(fù)配改良劑I(T4)顯著提高了商品果率,分別提升了6.0和8.0百分點(diǎn);施用自制改良劑II(T5)的小果率顯著增加,中果率顯著降低,其余處理對(duì)大果率、中果率和小果率的影響均不顯著(見(jiàn)表1)。

表1 不同有機(jī)改良劑對(duì)獼猴桃商品果分級(jí)的影響

2.3 果實(shí)品質(zhì)影響與不施改良劑對(duì)照比較,施用生物質(zhì)炭(T2)和椰糠改良劑(T3)的果實(shí)干物質(zhì)率分別顯著提升3.6和2.9百分點(diǎn);施用生物質(zhì)炭(T2)的果實(shí)磷含量顯著下降;施用自制復(fù)配改良劑II(T5)的pH值顯著降低了0.41個(gè)單位,鉀含量也顯著降低。施用有機(jī)改良劑對(duì)果實(shí)蛋白質(zhì)含量無(wú)明顯影響(見(jiàn)表2)。

表2 不同改良劑對(duì)獼猴桃營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

2.4 經(jīng)濟(jì)效益影響試驗(yàn)結(jié)果表明,與不施改良劑對(duì)照比較,施用生物質(zhì)炭(T2)、自制復(fù)配改良劑I(T4)和自制復(fù)配改良劑II(T5)的獼猴桃產(chǎn)值明顯提升,分別提升了35.7%、13.2%和8.2%;施用生物質(zhì)炭(T2)和自制復(fù)配改良劑I(T4)的利潤(rùn)分別增加了57.4%和3.1%;僅施用生物質(zhì)炭(T2)的利潤(rùn)率和投資回報(bào)率有所提升,分別增加6.7和21.8百分點(diǎn),其余處理的利潤(rùn)率和投資回報(bào)率不同程度下降,尤其施用椰糠改良劑(T3)的下降最多(見(jiàn)表3)。

表3 不同改良劑對(duì)獼猴桃的成本收益分析

3 討論

土壤質(zhì)量退化問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重地影響著全球作物的可持續(xù)生產(chǎn)[24]。土壤改良劑在改善土壤質(zhì)量,從而提升作物產(chǎn)量、改善品質(zhì)、提升效益方面具有良好的效果,對(duì)于保障農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[25-26]。本研究針對(duì)貴州獼猴桃園低產(chǎn)低效問(wèn)題,探究了施用有機(jī)改良劑對(duì)獼猴桃增產(chǎn)提質(zhì)增效方面的作用,結(jié)果顯示施用合適的有機(jī)改良劑能夠提升獼猴桃產(chǎn)量和單株果數(shù),但單果質(zhì)量因?yàn)楣麑?shí)數(shù)量的增加而有所降低。獼猴桃商品性能與其單果質(zhì)量和果實(shí)數(shù)量均緊密相關(guān)[27]。本研究下,自制改良劑II處理雖然結(jié)果數(shù)量較多,能夠增產(chǎn),但小果率增加,中果率降低,產(chǎn)值和利潤(rùn)反而較低。因此,開(kāi)展低產(chǎn)獼猴桃園的改良不僅需要提升獼猴桃果實(shí)數(shù)量,還需要培育大果,從而提升效益。不同的有機(jī)改良劑對(duì)于獼猴桃的增效存在差異,在本研究下,生物質(zhì)炭是保障獼猴桃綜合效益最高的改良劑,椰糠改良劑造成了產(chǎn)值和利潤(rùn)降低,自制復(fù)配改良劑II造成了利潤(rùn)降低。

施用有機(jī)改良劑對(duì)于改善獼猴桃果實(shí)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)具有一定的效果。在本研究下,生物質(zhì)炭能夠促進(jìn)獼猴桃果實(shí)干物質(zhì)積累,并有利于K含量提升,與陳德秀等[16]的研究結(jié)果一致。這可能與生物質(zhì)炭能夠供應(yīng)一定養(yǎng)分和改善獼猴桃的養(yǎng)分吸收相關(guān)。

本研究通過(guò)田間試驗(yàn),較系統(tǒng)闡明了施用有機(jī)改良劑對(duì)于獼猴桃增產(chǎn)提質(zhì)增效的綜合效益,對(duì)于指導(dǎo)獼猴桃園土壤改良的實(shí)踐具有重要的參考價(jià)值。未來(lái)的研究應(yīng)進(jìn)一步分析闡明土壤改良劑對(duì)獼猴桃園土壤物理特性、養(yǎng)分肥力、土壤化學(xué)特征、微生物過(guò)程及獼猴桃根系生長(zhǎng)發(fā)育的影響,以便系統(tǒng)全面地評(píng)估改良劑使獼猴桃增產(chǎn)提質(zhì)增效的機(jī)制。

4 結(jié)論

在修文縣低產(chǎn)獼猴桃園中,施用生物質(zhì)炭土壤改良劑能夠促進(jìn)果實(shí)干物質(zhì)的積累和增加K含量,提升商品果率,產(chǎn)值提升35.7%,利潤(rùn)增加57.4%,利潤(rùn)率提升6.7百分點(diǎn),投資回報(bào)率提高21.8百分點(diǎn)。綜合來(lái)看,施用生物質(zhì)炭土壤改良劑能夠?qū)崿F(xiàn)修文縣低產(chǎn)獼猴桃園的增產(chǎn)提質(zhì)增效。