羊粪发酵肥替代化肥对芒果园土壤性状、叶片营养及果实品质的影响

冯焕德，党志国，倪 斌，陈鸿宇，何翠翠，魏志远，陈业渊*

（1．中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所，海南 海口 571101；2．海南省现代农业检验检测预警防控中心，海南 海口 571101；3．中国热带农业科学院橡胶研究所，海南 海口 571101）

芒果（Mangifera india L.）属漆树科（Anacardiaceae）杧果属（Mangifera）（英文名Mango，中文又名杧果、檬果），广泛分布于南纬30°至北纬30°间的热带、亚热带地区，素有热带水果之王的称号。我国早在唐代开始就从印度引种，距今已有1300 多年栽培历史［1］。我国的芒果主要分布在热带亚热带地区的海南、广西、云南、四川、广东、贵州、福建等省份，据农业农村部发展南亚热带作物办公室统计，2017 年全国种植面积25.787 万hm2、产量205.3万t，居世界第4 位［2］。

土壤肥力是土壤各方面性质的综合反映，土壤肥力的高低对作物的生长起直接影响，如何科学、合理地提高土壤肥力，对培肥土壤、增加作物产量就显得尤为重要。土壤有机培肥是指通过向土壤中施入有机物料来提高土壤的基础肥力，从而提高土壤的供肥能力［3］，合理的土壤培肥，不仅是提高土壤质量的关键，也是保证农业资源可持续利用的核心问题［4］。研宄表明，对耕地土壤培肥最有效的途径，就是添加有机物料，即土壤有机培肥［5］。李婕等［6］研究表明，长期施用有机肥能明显提高土壤有机质含量，特别是活性有机质含量。Sukri等［7］指出施用有机肥后增加了辣椒的产量，提升了土壤肥力。曾骏等［8］研宄表明，长期施用有机肥可显著提高土壤0～30cm 土层的有机碳含量。Moharana 等［9］认为，通过施用有机肥，有利于农业生产的可持续发展和土壤质量的提升。臧小平等［10］研究发现，用有机肥替代化肥，芒果土壤速效养分和果实品质均比纯施化肥处理的高，并在保持化肥施用量不变的情况下，增施有机肥可以显著提高芒果果实品质以及土壤的速效养分、全量养分。Magdaléna 等［11］指出用不同量的有机肥可以增加西红柿的产量。Tamad 等［12］指出在斜坡地上施用有机肥后增加了马铃薯的产量。近年来，随着芒果栽培技术的提高，极大地提高了芒果种植的经济效益。芒果种植模式改变、花期提前、生育期缩短，对土壤养分的需求也相应提高，芒果在pH 值6.5 左右的通风良好的微酸性至中性壤土和砂壤土、土壤肥力中等的地方种植为宜［13］，而海南岛芒果主产区多为丘陵、低山等坡地，土壤本身较为贫瘠，有机质、有效态氮、有效磷含量较低，钙、镁含量较低，均处于四级以下水平［14］。施用有机肥对于改善土壤结构、培肥地力、增加土壤养分有着不可替代的作用［15］。韩秉进等［16］研究表明，连年施用有机肥可以有效改善土壤的物理性状，降低土壤容重，增加土壤田间有效孔隙度，提高土壤的储水保水能力，团聚体发育良好。有机肥替代化肥的研究多集中在桔柑、梨、苹果等果树，而以芒果为对象的研究较少。本研究采取田间定位试验的方法，分析不同有机肥替代化肥比例对芒果园土壤质量、果实产量及品质的影响，并研究其内在的数量关系，为芒果园土壤质量提升、土壤培肥、产量及品质提高提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地点位于海南省三亚市天涯区水果岛基地，为丘陵坡地，属于典型的热带岛屿性季风气候，年均温为22～27℃，年均降水量1500～2000mm，光热条件优越，区内的土壤母质以花岗岩风化物为主。供试芒果品种为贵妃芒，已定植12 年，试验地土壤的基础理化性质如表1 所示。

表1 试验地土壤的基础理化性质

1.2 试验设计

本试验为田间小区定位试验，开始于2017 年6月果实采收后，采用不同数量的羊粪发酵肥，替代化肥氮肥。选取长势一致的植株为试验对象，设4个处理，分别是（1）常规施肥（CK）、（2）羊粪发酵有机肥（羊粪发酵有机肥，pH 值为7.4，干基养分含量：N2.23%，P2O51.775%，K2O3.91%。）替代化肥10%（化肥氮减施10%）、（3）羊粪发酵有机肥替代化肥30%（化肥氮减施30%）、（4）羊粪发酵有机肥替代化肥50%（化肥氮减施50%），每个处理9 株树，每个处理重复3 次。根据何丽金［17］和曾柱发等［18］的研究结果，每年每株芒果树施N0.6kg、P2O50.3kg、K2O0.6kg，每年每株增施农家肥20～40kg，结合试验地芒果园的土壤肥力状况，按照N∶P2O5∶K2O=1∶0.5∶1 的比例施肥，所有肥料均一次施入。

1.3 样品采集及测定项目和方法

叶片采集：于收获期在树冠中层、顶部成熟梢采摘芒果叶片样品，每株树分东、南、西、北4个方向，样品混合，带回实验室，先105℃杀青30min，再在75℃下烘干，用植物粉碎机进行磨样，封存编号待测，分析N、P、K、Ca、Mg等元素含量［19］。

土样采集：采用环刀法，每个处理选取地势较为平坦的试验地，用环刀采集不同土层土样，带回实验室，用于土壤容重和田间持水量指标的测定，容重计算法测定孔隙度。

式中：ρb为土壤容重，g/cm3

m 为环刀内湿样质量，g

v 为环刀容积（cm3），为100cm3θm为样品含水量（质量含水量），%

土壤总孔隙度=（ρb-Ds）/Ds×100%

式中：Ds为土粒密度（果园土壤表土为2.65g/cm3）

ρb为土壤体积质量，即土壤容重

对应植物样进行土样的采集，避开施肥坑，9株树下的土样混合制成一个样品，带回实验室，在室内进行风干，过2mm 网筛后放塑料密封袋中保存，统一编号待测。布置试验之前，取试验地基础混合土壤样本、收获后每个处理各取一个土壤耕层混合样本，分别分析pH 值、有机质、全氮、有效磷、速效钾、交换性钙、交换性镁［20］。

芒果单株产量观测和果实品质测定：在果实八成熟的时候每株树的4个方向共采集12 个均匀一致的果实测定品质，小区产量按全株进行测产。可溶性固形物采用MASTER-53T 型电子折光仪测定；Vc 用2，6-二氯靛酚滴定法（GB6195—86）测定，可滴定酸采用标准酸碱滴定法（GB12293—1990）测定［19］。

1.4 数据分析

采用Excel2007 和SPSS17.0 软件进行数据处理和显著性分析。

2 结果与分析

2.1 有机肥替代不同数量化肥对土壤物理性状的影响

从表2 可知，经过有机替代化肥处理后，不同土层的容重都有所降低，0～20cm 土层中T2 和T3处理较对照分别降低了2.1%和2.9%，与对照和T1 处理达到了显著差异，20～40cm 土层中T2 和T3 处理较对照分别降低了1.4%和2.1%，与对照和T1 处理达到了显著差异。有机肥替代化肥后，不同土层中土壤的总孔隙度上升较为明显，但都未达到显著差异。随着土层的加深，土壤的总孔隙度降低，20～40cm层土壤的总孔隙度小于表层土壤0～20cm，表明20～40cm 层土壤的根系通气状况要弱于表层土壤。

表2 有机肥替代不同数量化肥处理对土壤物理性状的影响

2.2 有机肥替代不同数量化肥对土壤化学性质的影响

从表3 可以看出，不同的替代比例提高了不同土层中pH 值和有机质含量，其中T2 和T3 在0～20cm 土层中的pH 值和有机质含量与对照和T1 相比达到了显著差异，T2 和T3 处理0～20cm土层中土壤有机质含量分别比常规施肥提高了27.6%和33.6%，20～40cm 土壤有机质含量分别比常规施肥提高了28.9%和32.3%；不同替代比例不同土层中碱解氮和常规施肥相比有所降低，但未达到显著差异；有效磷、速效钾、交换性钙镁含量与对照相比都有所升高，其中0～20cm 土层中速效钾和交换性镁T2 和T3 处理与常规施肥和T1 处理相比达到了显著差异，T3 与T2 之间无显著差异。综合比较不同的有机替代比例中，T2 对土壤肥力的提升效果较T3 好。

表3 有机肥替代不同数量化肥处理对土壤化学性质的影响

2.3 有机肥替代不同数量化肥对叶片矿质营养的影响

从表4 可以看出，各处理叶片的矿质元素含量和常规施肥（CK）相比叶片全氮含量有所降低，全磷、全钾、钙镁都有所升高，但未达到显著差异，表明有机肥替代化肥对芒果叶片养分的吸收无明显影响。

2.4 有机肥替代不同数量化肥对产量和果实品质的影响

从表5 可以看出，与常规施肥相比，不同比例的有机肥替代化肥处理对产量影响不显著，单果重变化不显著，但果实中的可溶性固形物、Vc 和固酸比都有升高，其中T2 处理分别比对照提高了12.3%、24.3%和16.34%，可溶性固形物含量T1处理和对照未达到显著差异，与T2 和T3 之间差异显著，各处理中果实的可滴定酸含量比对照降低，并达到了显著差异。各处理中果实的Vc 含量T2 和T3 间没有显著差异。

表4 有机肥替代不同数量化肥处理对芒果叶片矿质营养的影响（%）

表5 有机肥替代不同数量化肥处理对产量和果实品质的影响

3 讨论

3.1 对土壤物理性状的影响

土壤物理性状与土壤健康状况有着密切的联系，土壤总孔隙度是描述土壤通气性状况的一项重要指标，孔隙度越大对作物根系呼吸越有利。果园通过施用有机肥可以有效改善土壤环境，降低土壤容重，增加土壤总孔隙度，有利于提高土壤的通气性和保水保肥能力，提高土壤的田间持水量［21］。马俊永等［22］研宄表明，施用有机肥和有机无机配施可有效改善土壤物理性状，降低土壤容重，增加土壤总孔隙度和有效孔隙度。本试验研究结果与以上结论基本一致。

3.2 对土壤肥力的提升的影响

土壤肥力的物质基础是土壤有机质，有机质含量的增加可以有效地改善土壤物理性能，调节土壤的酸碱平衡，提高根系活力，促进树体吸收养分，改善果实品质。土壤理化性质作为土壤肥力的重要指标，对土壤的水肥供应，土壤气热状况的调控，水分下渗性能等都起重要作用［23］。本研究中T2、T3 有机肥替代化肥的处理0～20 和20～40cm 土层中pH 值和有机质有所上升，有机质达到显著水平，这和臧小平等［10］的研究结果相似。土壤pH值经有机肥替代化肥处理后得到提高，但各处理之间未达到显著差异。土壤矿质营养是果树生长、果实发育需要养分的直接来源，本研究中土壤的碱解氮有所降低，有效磷、速效钾、交换性钙、交换性镁相比对照都有所升高，与对照比较，以T2 处理对土壤养分提升效果最佳。各处理中交换性钙镁含量有一定程度的升高，这可能与有机替代中的有机肥含有一定量的钙、镁等元素，使土壤中阳离子含量增加有关［24］。在我国南方湿热的土壤条件下，土壤酸化是果园土壤长期大量使用化肥和缺少有机质的结果，有机肥可改良果园土壤酸化，既提高果园土壤pH 值，又提高土壤可持续性肥力，从而提高果实综合品质，保证果树可持续生产发展［25］。因此通过化肥配施有机肥，不仅有利于土壤的改良和培肥，还可以提高果园土壤的供肥和保肥能力［26］。

3.3 对产量和果实品质的影响

因受大田条件及芒果树生长周期的影响，不同比例的有机肥替代化肥对芒果产量有一定的提高，但未达到显著差异。施用有机肥后，对果实的可溶性固形物、Vc 含量及降低可滴定酸含量有一定的影响，可溶性固形物、Vc 和固酸比均呈现上升趋势，其中有机肥替代化肥30%的处理分别比对照提高了23.7%、6.4%和16.34%，可滴定酸稍有下降，这和前人的研究结果相似［27-29］。

4 结论

经过生产周期试验，得出如下结论：不同的替代比例都降低了土壤的容重，增加了土壤总孔隙度；不同替代比例对土壤pH 值和有机质明显提高，不同土层中碱解氮和常规施肥相比有所降低，但未达到显著差异；有效磷、速效钾、交换性钙镁含量与对照相比都有所升高；不同替代比例都提高了芒果的产量，增加了可溶性固形物、Vc 的含量和固酸比。综合比较，有机肥替代化肥30%对提高土壤肥力、提升果实品质是较为经济有效的替代比例。