注射施肥对天水花牛苹果园土壤质量及果实产量和品质的影响

杨航宇

(甘肃林业职业技术学院，甘肃天水741020)

注射施肥对天水花牛苹果园土壤质量及果实产量和品质的影响

杨航宇

(甘肃林业职业技术学院，甘肃天水741020)

摘要：为探索注射施肥在花牛苹果生产中的应用，以新疆野苹果(Malus sieversii)为基砧，用8a生的“俄矮2号”为供试材料，利用施肥枪注射施肥，研究不同浓度的注射液(0、10%、20%和30%)对土壤速效养分、土壤酶活性和果实产量及品质的影响。结果表明：在0～30%的注射液浓度范围内，注射施肥可显著提高0～60 cm土层的土壤碱解氮、速效磷和速效钾的含量(p< 0.05)，且这几种土壤速效养分的含量均随土层的增加而降低；在0～10% 的注射液浓度范围内，注射施肥有利于提高0～60 cm土层的土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶的活性; 而且，当注射液浓度达到10%时，0～60 cm土层的土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶的活性均达到最大。此外，注射液浓度与苹果产量、可溶性固形物和果实硬度呈线性正相关关系，与可滴定酸的含量呈线性负相关关系，且注射液浓度在10%～20%范围内，苹果的产量和品质最佳。因此，以10%～20%的注射液浓度注射施肥，可显著提高天水花牛苹果园土壤质量及果实产量和品质。

关键词：花牛苹果；注射施肥；土壤酶活性；果实产量和品质

天水花牛苹果是国家地理标志保护产品，为天水市所产元帅系苹果的商品名，其在天水的栽植面积目前达4.7万hm2，这使天水成为全国最大的花牛苹果生产基地。近年来，天水地区受全球气候的影响，降水量呈现下降趋势，且分布不均，导致肥料利用率偏低，严重影响了苹果的产量和品质[1]。施肥作为影响土壤质量及其可持续利用最深刻的农业措施之一,对作物产量与土壤肥力具有极为重要的影响，而其中的施肥措施是影响施肥效果最重要的环节之一[2-4]。科学的施肥措施不仅可以维持和提高土壤肥力，而且还可以促进作物增产。相反，不合理施肥不仅降低土壤肥力、作物品质产量以及肥料利用率，而且还可造成一系列环境问题。根际注射施肥是利用施肥枪将配置好的肥料溶液注入根际土壤中，这项施肥措施投资少，成本低，药肥可以混用，不会产生地面径流和减轻土壤板结，可充分发挥水肥的协同作用，大大提高了水肥的利用率[5]。土壤酶是土壤中最活跃的有机成分之一，它主要来自植物、土壤动物以及土壤微生物，其变化可敏感反映土壤肥力的变化及健康程度[6]，是判别土壤质量重要的生物学指标之一[7]。赵佐平的研究表明[8]，施肥可以提高渭北旱塬富士苹果产量及品质。吕丽霞[9]等的研究表明，在一定的注射浓度下，注射施肥有利于提高渭北苹果的果实产量及品质。吴小宾等[5]研究表明，利用施肥枪施肥有利于提高桃的产量并可显著提高果实可溶性固形物的含量。但这种新型的施肥方式对天水市花牛苹果园土壤质量和苹果产量及品质的影响，目前报道较少。因此，通过根际注射施肥对土壤速效养分、土壤酶活性和苹果产量及品质的影响，明确根际注射施肥对天水花牛苹果生产的影响，为天水苹果产业的可持续发展提供科学依据。

1材料和方法

1.1试验区概况

甘肃省天水市地处内陆，位于104°35′～106°44′ E、34°05′～35°10′ N，为大陆性暖温带半湿润、半干旱气候区，花牛苹果栽培区域海拔约为1000～1750 m，年平均气温8.5～10.8℃，年极端最低气温-17.4℃，1月平均气温2.4℃，6～8月平均气温18.4～23.0℃，果实成熟期(8～10月)的昼夜温差为10～15℃，这非常有利于糖分的积累。平均年降水量500～600 mm，年日照时数1700～2300 h。天水地区光照充足，土层深厚，气候独特，是我国花牛苹果最适宜的产区。

试验于2012～2013年在天水麦积区花牛村进行。供试土壤为砂壤土，土壤基本理化性质详见表1。

试验品种为8a生的俄矮2号，基砧为新疆野苹果(Malussieversii)，秦冠为授粉树，株行距为4.0m×2.0m，栽植密度每55 株/亩，以秦冠为授粉树。

表1　苹果园土壤理化性质

选取生长势基本一致相临的3株树作为1个处理，重复3次，每重复4周设置空白对照。以每株树基干为圆心，树冠投影形成的圆上均匀钻30 cm深的8个注射孔，每孔施1L营养稀释液。供试肥料为果树专用肥配置而成的营养原液，在萌芽期和幼果期以氮肥为主，其中N含量为30%，P2O5含量为12%，K2O含量为8%，微量元素含量为2.3%；果实膨大期以钾肥为主，其中N 含量为 8%，P2O5含量为10%，K2O含量为32%，微量元素含量为2.3%。将营养原液分别稀释为10%、20%和30%的注射液，以清水作为对照CK，记作0%。分别于萌芽期 (3月20日)、幼果期(6月10日)和果实膨大期(8月15日)用施肥枪注射施肥。

每年10月上旬采收成熟苹果，每处理采集10个果实进行单果称量及品质测定，根据种植密度换算为单位面积产量，果实采收时从每个植株的施肥点上随机取3处，分别采集 0～20、20～40和40～60 cm 土层的土壤样品用封口袋装好，带回实验室，过2mm筛后保存备用。

1.3土壤速效养分和土壤酶活性的测定

土壤速效磷采用0.5mol/L碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定[10]；土壤速效钾采用1mol/L中性醋酸铵浸提-火焰光度法测定[10]；土壤碱解氮采用碱解扩散法测定[10]。

土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶的活性分别采用靛酚蓝比色法(mgNH3-N/g·h)、3,5-二硝基水杨酸比色法(mg glucose/g·h)、高锰酸钾滴定法(10% mol/L KMnO4mL/g·h)和对硝基酚磷酸钠比色法(p-Nitrophen μg/g·h)进行测定[11]。

1.4苹果产量和品质测定

单株产量取平均值用于数据分析；果实的硬度采用手持式硬度计分阴阳两面测定，求阴阳两面硬度的平均值作为该果实硬度；可溶性固形物采用Digit-032 手持折射仪测定，将苹果削皮后用榨汁机榨汁，新鲜苹果汁立即用NaOH滴定，计算可滴定酸的含量。

国外有些国家土木工程发展重心已由大规模新建转向既有建筑结构的维修加固。国内土木工程建设大致经历了上世纪50年代、80年代、90年代三个阶段。相关资料显示[1]，结构加固改造投资约为新建40%，且缩短工期50%。据1995年统计，我国约有50%城镇居民建筑需加固[1]，至2007年底，我国公路网危桥数量占有17%[2]。

1.5数据分析

数据经Excel整理后，采用SPSS 16.0软件进行Duncan多重比较，显著性水平均为0.05。方差分析用于分析不同营养液浓度对土壤速效养分、土壤酶活性、苹果的产量和品质的影响，Pearson相关性分析用于分析营养液浓度与土壤速效养分、土壤酶活性、苹果的产量及品质之间的相关性分析。

2结果与分析

2.1土壤速效养分分析

由表2可知，0～20 cm的土层，使用30%注射液后，土壤碱解氮、土壤速效磷和土壤速效钾的含量最大，与其它浓度之间差异显著(p<0.05)；使用20%注射液后，土壤碱解氮、土壤速效磷和土壤速效钾的含量次之，与其它浓度之间差异显著(p<0.05)；使用10%注射液后，土壤碱解氮、土壤速效磷和土壤速效钾的含量再次之，与其它浓度之间差异显著(p<0.05)；在注射清水(对照)后，土壤碱解氮、土壤速效磷和土壤速效钾的含量最低，且与其它浓度之间差异显著(p<0.05)。在20～40和40～60 cm的土层土壤碱解氮、土壤速效磷和土壤速效

钾的含量的变化也是如此， 30%的注射液>20%的注射液>10%的注射液>清水，且各浓度与清水对照之间差异显著(p<0.05)。由相关性分析表明，注射液的浓度与土壤碱解氮、速效磷和速效钾呈线性正相关关系，其相关系数r分别为0.9985、0.9864和0.9772；从土层深度来看，土壤碱解氮、速效磷和速效钾的含量均随着土层的增加而降低，且各土层之间差异显著(p<0.05)。可见，在0～30%注射液浓度范围内，注射液可显著提高苹果园0～60 cm土层的土壤速效养分含量。

表2　注射施肥下苹果园土壤速效养分含量的变化

注: 同一行数值后不同字母表示不同浓度间差异显著性p<0.05，误差为标准误。

2.2土壤酶活性

注：误差线为标准误。下同

图1注射施肥下苹果园土壤酶活性的变化

由图1可知，在0～60 cm土层，土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性的变化，均为先升高后降低的规律；使用10%的注射液后，土壤的酶活性最高；使用20%的注射液后，土壤的酶活性次之；使用30%的注射液和清水后，土壤的酶活性最低。土壤蔗糖酶和碱性磷酸酶的活性在注射液浓度与土壤深度之间存在显著的交互作用(表3，p<0.05)。由相关性分析表明，注射液浓度与土壤脲酶和过氧化氢酶活性呈线性负相关关系，其相关系数r分别为-0.4359和-0.4528，而与土壤蔗糖酶与碱性磷酸酶活性呈线性正相关关系，其相关系数r分别为0.510和0.1450。从土层变化来看，土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性均表现为：0～20 cm>20～40 cm>40～60 cm，它们随着土层的加深而降低；除过氧化氢酶外，土壤脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶的活性在各土层之间差异显著(表3，p<0.05)。可见，在0～10%的注射液浓度范围内，使用注射液有利于提高0～60 cm土层的土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶的活性。当注射液浓度达到10%时，0～60 cm土层的土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶的活性最高。此后，随注射液浓度的增加，土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶的活性逐渐降低。

表3　注射施肥下苹果园土壤酶活性的统计分析

注：*p< 0.05**p<0.01***p<0.001

2.3苹果的产量和品质

图2　注射施肥后苹果的产量和品质的变化

从图2可看出，使用10%和20%的注射液后，苹果的总产量和单果产量最高，且它们均与对照之间差异显著(p< 0.05)；可见，在10%～20%的注射液浓度范围内，使用注射液可明显提高苹果的总产量和单果产量(p< 0.05)；使用10%～30%注射液后，苹果的可溶性固形物含量和果实硬度有所提高，但与对照之间差异不显著；由相关性分析可知，注射液浓度与苹果总产量、单产产量、可溶性固形物含量和去皮果肉硬度均呈正相关关系，其相关系数r分别为0.5089、0.4123、0.8820和0.9690。使用10%～30%注射液后，苹果可滴酸含量有所下降，但与对照之间差异不显著。由相关性分析可知，注射液浓度与可滴定酸含量呈负相关关系，其相关系数r=-0.8130；可见，使用10%～30%注射液后，苹果品质的有所提高，但与对照之间差异不明显。因此，在10%～20%的注射液浓度范围内，苹果的产量和品质均有较大程度的提高。

3讨论

土壤速效养分直接影响果树的生长发育，可通过施肥提高土壤速效养分含量，但地面撒施或穴施等传统施肥方式，其肥料的利用率偏低，不能充分发挥肥效，同时还可能会引起根系上浮，降低作物的抗旱能力[10]。吴小兵等[5]研究表明，利用施肥枪施肥时，可增加了土壤中有效磷和有效钾的浓度，增加了磷酸根离子和钾离子的移动距离，从而有利于作物对磷和钾的吸收。此项研究也发现，使用小于30%的注射液后，各土层土壤碱解氮、速效磷和速效钾的含量均随注射液浓度的增加而增加，呈线性正相关关系，且这几种速效养分的含量均随土层的增加而降低。因此，相同的施肥量下，施肥枪施肥能显著提高土壤中的有效态养分含量，同时提高肥料利用率。

土壤酶是土壤生物化学特征的重要指标，是土壤的重要组成成分之一，反映土壤生物活性大小和养分的转化能力，参与土壤有效肥力的形成和元素的生物循环[11-13]。研究表明, 使用0～10%注射液后，各土层土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶的活性随注射液浓度的增加而提高；当注射液浓度大于10%时，各土层土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶的活性随注射液浓度的增加而降低；吕丽霞等[9]的研究也得出了相似的规律，即在一定浓度范围内，注射施肥有利于提高土壤酶的活性。这些研究表明，低浓度的注射施肥有利于提高土壤酶的活性，高浓度的注射施肥可抑制土壤酶的活性，指示了低浓度的注射施肥有利于土壤质量的提高。

从果实产量和品质来看，在一定的注射液浓度范围内，苹果总产量、单产产量、果实硬度和可溶性固形物含量与注射液之间呈线性正相关关系，而可滴定酸含量与注射液浓度之间呈线性负相关关系。可见，在一定的注射液浓度范围内，注射施肥有利于提高果实产量和品质。赵佐平[8]、吴小宾等[5]和吕丽霞等[9]的研究也得到了相似的结论，施肥可以提高果树的产量和品质。因此，土壤酶活性与土壤速效养分相结合可作为根际注射施肥后土壤肥力质量的评价指标，进而预测果实产量和品质。

4结论

研究表明，注射液浓度在0～30%范围内，各土层土壤碱解氮、速效磷和速效钾的含量均随注射液浓度的增加而增加，且这几种速效养分的含量均随土层的增加而降低，说明注射施肥可提高土壤肥力，但这种影响随土层的增加有所降低。注射液浓度在0～10%范围内，注射施肥有利于提高0～60 cm土层的土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶的活性；而且，当注射液浓度达到10%时，在0～60 cm土层的土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶的活性达到最大。注射液浓度与苹果产量、可溶性固形物和果实硬度呈线性正相关关系，与可滴定酸含量呈线性负相关关系，且注射液浓度在10%～20%范围内，苹果的产量和品质均最佳。因此，以10%～20%注射液浓度进行注射施肥，可显著提高天水花牛苹果园土壤质量及果实产量和品质。

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Effect of Injection Fertilization on Soil Quality of Apple Orchards and the Yield and Quality of the Hua’niu Apple in Tianshui

Yang Hangyu

(Gansu forestry technology College, Tianshui, Gansu 741020)

Abstract:To explore the application of injection fertilization in production of the Hua’niu apple, the effects of different concentration of nutrient solution (0%, 10%, 20% and 30%, respectively) on soil nutrients, soil enzyme activity as well as fruit yield and quality were studied using a fertilizer applicator. Eight-year-old trees of Russian Dwarf II with Xinjiang wild apples as interstock were taken as object of this study. The results showed that the contents of soil available nitrogen, phosphorus and potassium increased with increasing injection concentrations of nutrient solution in each soil layer, and the content of these available nutrients decreased with increasing soil depth within 0-30% nutrient solution. Fertilization of injection increased the activities of soil urease, invertase, catalase and alkaline phosphatase within 0-30% nutrient solution in each soil layer. Moreover, the activities of soil urease, invertase, catalase and alkaline phosphatase were the highest as 10% nutrient solution . The concentration of nutrient solution was correlated positively with the production of apples, soluble solids and fruit hardness，and correlated negatively with the content of titratable acid. The yield and quality of apples were the best as 10%-20% nutrient solution. Therefore, injection fertilization with 10%-20% nutrient solution can significantly improve soil quality of apple orchards as well as the yield and quality of Hua’niu apple in Tianshui.

Key words:Hua’niu apple; Fertilization with injection; Soil enzyme activity; Fruit yield and quality

收稿日期：2016-01-12

基金项目：国家自然科学基金项目(41261014)；甘肃省高等学校基本科研业务费项目和甘肃省高等学校项目(2013B-113)资助

作者简介：杨航宇(1978-)，男，硕士，副教授，主要从事土壤生物学的研究，E-mail:yhy-780601@163.com。

中图分类号:S606+.2;S661.1

文献标识码:A

DOI.:10.13268/j.cnki.fbsic.2016.03.003