不同施肥处理对梁平柚产量、品质和土壤肥力的影响①

2020-06-15冯大兰王玉书黄小辉魏立本陈道静

土壤 2020年2期

冯大兰，王玉书，黄小辉，张宏，魏立本，陈道静

(重庆市林业科学研究院，三峡库区森林生态保护与恢复重庆市市级重点实验室，重庆 400036)

梁平柚(Citrus maxima (Burm.) Merr. cv. Liangping Yu)产于重庆市梁平区，与广西沙田柚和福建文旦柚并称为中国三大名柚，其果实硕大，芳香浓郁，汁多味甜，营养丰富，被称为“天然水果罐头”。目前梁平柚的栽植面积达1.95×106hm2，其产量和品质直接关系着梁平的经济发展[1]。肥料是果树丰产的重要物质保障，施肥管理不仅关系果实产量和品质的提升，还影响果园土壤肥力和质量[2]。梁平柚属地方性水果，科学管理和经营技术薄弱，相关研究更是缺乏，而柚子果实生长期长，需肥量大，多数柚农为提高产量盲目施用化肥，导致柚果品质和口感下降，严重影响梁平柚产业的健康发展。因此，科学合理施肥、提高柚子产量和品质、维持土地生产力是梁平柚可持续经营中亟待解决的重要问题。

施用有机肥能均衡补充氮、磷、钾及微量元素，改善土壤结构，提高肥料利用率，是改善果实品质的有效途径[3-6]。在施足有机肥的区域，早熟温州蜜柑和脐橙果汁中含糖量明显提高，特别在控制水分的条件下品质更好[7]；增施生物有机肥可以提高脐橙果实的果糖含量，改善糖酸比，提高果实品质[8]；施用生物有机复合肥，与等价值和等养分的无机复合肥相比，可提高坐果率和黄果率，改善柑橘外观和口感[9-10]。可见，有机肥在改善果实品质方面表现出明显的优势，但有机肥有效养分含量低，分解缓慢，不能及时满足果树高产的需求，在产量提升方面仍较弱势。而有机无机配施既能满足作物对有效养分的及时需求，还有丰富的有机质和有益微生物，能有效提高肥料利用率，减少资源浪费，是未来生态环保肥料的主要发展趋势[11-12]。并且，目前针对梁平柚丰产栽培方面的研究较少，尤其是关于施肥的研究还未有报道。因此，本研究以梁平柚为研究对象，设置有机无机配施、纯有机肥和化肥等不同施肥处理，考察不同施肥类型对梁平柚产量、品质及土壤的影响，以期为梁平柚制定科学的施肥制度，构建健康的土壤环境提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于重庆市梁平区合兴镇龙滩柚子专业合作社(107°49′E，30°44′N)，为梁平区梁平柚核心示范片区。该地区属暖湿亚热带季风气候，海拔350 m，年平均气温16.6 ℃，年均无霜期282 d，年均日照1 336.4 h，年降水量1 250 mm，冬暖夏热、无霜期长。柚树种植土壤为紫色土，土层厚度60 cm，pH 5.31，有机质含量6.25 g/kg，碱解氮含量50.1 mg/kg，有效磷含量62.5 mg/kg，速效钾含量97.5 mg/kg。

1.2 试验材料

供试柚子：品种为梁平本地平顶柚，10 a 生，柚树株行距为4 m×5 m。

供试肥料：有机肥，由梁平丰疆生物科技有限公司提供(当地牛场鲜牛粪发酵制成)，其有机质、氮、磷、钾含量(干重)分别为500、20.4、12.2、18.3 g/kg；化肥包括尿素(N 46%)，磷酸一铵(N 9%，P2O549%)，硫酸钾(K2O 50%)，均购于当地农资公司。

1.3 试验设计

试验于2014 年10 月20 日柚子采收后布置，选择树势基本一致无病虫害的30 棵柚树为一个处理小区，重复3 次，随机区组排列，常规管理。共设置4个处理：①不施肥(CK)；②单施化肥(CF)；③单施有机肥(OF)；④50%化肥+50%有机肥(CF＋OF)。在CF+OF 和OF 处理中，有机肥用量以氮计，不足的磷钾用化学肥料补足，使各处理的氮、磷、钾用量相等，即N 322.5 kg/hm2，P2O5181.5 kg/hm2，K2O 294.8 kg/hm2。有机肥和磷肥全做基肥，氮和钾基肥用量占总量的60%，剩余的氮和钾肥全用于追肥，具体施肥方案见表1。基肥施肥时间为上一年12 月上旬，追肥为次年5 月上旬。施肥方式为沟施，施肥点距柚树主干40 ～ 50 cm，深度为40 cm。试验连续进行3 a，于2017年柚子采收后测定柚子产量、品质及土壤性状等指标。

表1 柚树施肥试验方案(kg/hm2)Table 1 Fertilization design for Liangping pomelo tree

1.4 样品采集及测定项目

柚子产量测定：各处理现场随机选择柚树10 株，在果实成熟期调查每株柚子数量，然后每株分东、南、西、北、中5 个方位随机采摘10 个柚子，采用1/100台秤测定柚子单果重，即可得出单株果实数、单果重及产量。

柚子生物学性状及品质测定：各处理随机选择5株柚树，每株分东、南、西、北、中5 个方位随机采摘10 个柚子，带回实验室，进行生物学性状及品质的测定。采用数显游标卡尺测量柚子果皮厚度，压榨法测定果汁含量，并计数种子数；采用3,5-二硝基水杨酸比色法测定总糖；酸碱中和滴定法测定总酸度；2,6-二氯酚靛酚滴定法测定维生素C；水合茚三酮法测定游离氨基酸含量[13]。

土壤养分指标测定：于果实成熟期，各处理随机选取5 株柚树，避开施肥点，沿树冠滴水线处采集0 ～ 40 cm 土层混合土样。土壤样品采回后，剔除杂物，常规分析土壤pH、有机质及有效氮、磷、钾含量[14]；用氯仿熏蒸-0.5 mol/L K2SO4提取微生物生物量碳氮，K2CrO7氧化法测碳，腚酚蓝比色法测氮[15]。风干另一部分土壤，磨细过筛，采用高锰酸钾滴定法、靛酚比色法、水杨酸比色法和3,5-二硝基水杨酸比色法分别测定过氧化氢酶、脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性[16]；采用平板计数法测定土壤细菌(牛肉膏蛋白胨培养基)、真菌(马丁氏琼脂培养基)和放线菌(高氏一号培养基)数量[17]。

1.5 数据处理

试验数据分别用Excel 2010、SPSS 19.0 统计软件和LSD 多重比较法进行计算、方差分析和差异显著性检验，显著性水平为P＜0.05。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对柚子产量的影响

由表2 可见，不同施肥处理的柚子单株果实数、单果重及产量均表现出明显的差异。其中单株果实数以CF+OF 最高，其次是OF 和CF，CK 最低，且差异显著(P＜0.05)；而CF+OF、OF 和CF 的单果重均无显著性差异(P＞0.05)，但均显著高出CK 19.0% 以上(P＜0.05)；不同施肥处理柚子每公顷产量CF+OF＞OF＞CF＞CK，而CF+OF 分别高出OF、CF和CK 8.2%、31.2% 和118.2%，且差异显著(P＜0.05)。

表2 不同施肥处理柚子产量Table 2 Pomelo yields under different fertilization treatment

2.2 不同施肥处理对柚子果实生物学性状的影响

由表3 可见，不同施肥处理的柚子果汁含量、果皮厚度及种子数均表现出明显的差异。与CK 相比，OF 和CF+OF 的柚子果汁含量分别增加16.8% 和20.4%，且差异显著(P＜0.05)，但CF 无显著性增加(P＞0.05)；与CK 相比，OF 和CF+OF 的果皮厚度均显著下降(P＞0.05)，但CF 显著增加25.0%(P＜0.05)；与CK 相比，CF 的种子数显著增加66.7%，OF 无显著性变化(P＜0.05)，而CF+OF 显著减少55.6%(P＜0.05)。

表3 不同施肥处理柚子果实生物学性状Table 3 Biological characters of pomelo under different treatments

2.3 不同施肥处理对柚子果实品质的影响

由表4 可见，不同施肥处理的柚子果实总糖含量、总酸度、游离氨基酸及维生素C 均表现出明显的差异。与CK 相比，OF 和CF+OF 的维生素C 分别增加16.03% 和27.06%，且差异显著(P＜0.05)，但CF 无显著性增加(P＞0.05)；与CK 相比，OF 和CF+OF的游离氨基酸均显著增加(P＞0.05)，但CF 显著下降7.84%(P＜0.05)；此外，OF 和CF+OF 的柚子果实总糖含量显著高于CK 和CF，相反，OF 和CF+OF 的柚子果实总酸度显著低于CK 和CF(P＜0.05)。

表4 不同处理柚子果实内在品质Table 4 Intrinsic qualities of pomelo under different treatments

2.4 不同施肥处理对柚树林下土壤微生物的影响

由图1 可知，施肥显著提高土壤微生物生物量碳氮。不同处理间微生物生物量碳CF+OF ＞ OF ＞ CF ＞CK，介于66.74 ～213.40 mg/kg；微生物生物量氮OF＞ CF+OF ≈ CF ＞ CK，介于7.94 ～ 24.62 mg/kg。在不同施肥处理中，微生物生物量碳氮比为7.39 ～ 13.89，且差异显著(P＜0.05)。

表5 可见，在柚树根际土壤中，土壤细菌数变化于14.02×107～ 37.09×107cfu/g，CF+OF 和CF 处理显著高于CK，但是OF 处理无显著变化(P＞0.05)；土壤真菌数以CF+OF 处理最高，比CK、CF 和OF 平均高约2 倍；土壤放线菌数变化于16.97×106～ 35.28×106cfu/g，CF+OF 处理最高，OF 与CK 之间无显著差异(P＞0.05)，CF 处理最低。

图1 不同施肥处理土壤微生物生物量Fig.1 Soil microbial C and N under different fertilization

表5 不同施肥处理土壤可培养细菌、真菌、放线菌数量Table 5 Population of soil bacteria, fungi and actinomycetes under different fertilization (Dry soil)

2.5 不同施肥处理对柚树林下土壤养分的影响

由表6 可知，不同施肥处理对土壤pH 无显著影响(P＞0.05)。与CK 相比，OF 和CF+OF 土壤有机质和速效钾含量增加，但是CF 无显著差异(P＞0.05)；CF、OF 和CF+OF 有效磷含量分别比CK 增加6.53%、22.74% 和34.72%，且差异显著(P＜0.05)；CF+OF 碱解氮含量最高，CF 和OF 次之，CK 最低。

2.6 不同施肥处理对柚树林下土壤酶活性的影响

由表7 可见，土壤酶活性因施肥不同而异。与CK相比，CF+OF 处理蔗糖酶活性显著提高52.18%，但CF 和OF 处理无显著变化(P＞0.05)；OF 和CF+OF 过氧化氢酶活性分别比CK 提高28.57% 和54.55%，且差异显著(P＜0.05)，但CF 无显著变化(P＞0.05)；CF+OF、OF 和CF 的脲酶活性均无显著性差异(P＞ 0.05)，但均显著高出CK 63.86% 以上(P＜0.05)；磷酸酶活性以CF最高，CK 最低，OF 和CF+OF 之间无显著差异(P＞0.05)。

表6 不同施肥处理下土壤 pH、有机质及有效养分含量Table 6 Soil pH values, contents of organic matter and available nutrients under different fertilization

表7 不同施肥处理下土壤酶活性Table 7 Soil enzyme activities under different fertilization

3 讨论

柚树属多年生植物，需要持续较长时间的养分供应，且营养需求具有选择吸收性，长期施用化肥会造成土壤养分不平衡，而增施有机肥可明显改善土壤肥力状况，有利于柚子优质丰产[18]。研究表明，有机无机配施可以增加柑橘、苹果、枣和库尔勒香梨等的产量和着果数；提高柑橘、柠檬果实的VC 含量、可溶性总糖含量、糖酸比、可溶性固形物百分比和可食率，降低可滴定酸含量、青果率和果皮厚度，使果实品质得到改善[18-22]。通过连续3 a 的田间试验，本研究发现，与单施化肥处理(CF)相比，有机无机配施处理(CF+OF)显著提高了柚子产量，柚子果实果汁、总糖、游离氨基酸和维生素C 含量也均以CF+OF 处理最高，并且其果皮厚度和种子数则显著低于CF 处理，这与前人研究有机无机配施对其他果树的增产提质作用类似。究其原因可能是有机无机配施增加了土壤有机质含量和多种微量元素，改善土壤理化性状，提高土壤肥力，为果树提供渐进、持续、全面的养分，同时提高了化学肥料的利用率，使果树产量提高，品质改善。据报道，Ca、B 可使胡柚、锦橙果实可滴定酸显著降低，固酸比显著提高，明显提高果实品质；B、Zn、Cu、Mo 对香榧的生长、产量和品质均有明显的促进作用；Zn、Cu、Mo、Mn、B、Fe 可使柑桔果实饱满、果肉增多、果皮变薄、糖分含量增多、酸味物质减少，柑桔的座果率、果实中维生素C 含量、糖分含量和产量也均有所提高[23-25]。说明有机肥中的微量元素对于果树生长发育以及产量和品质的提高有着至关重要的作用。此外，有机肥与氮、磷、钾肥配施是维持系统可持续性的最优施肥模式，有利于作物的高产稳产，而有机肥中腐解产生的有机酸促进土壤中有机养分的矿化，使难溶性养分得到释放[26]。CF+OF 处理的有效氮磷钾和有机质含量显著高于CF，说明CF+OF 处理速缓相济，协调了土壤养分供应，满足了柚树的养分需要，有益于柚树生长发育。

土壤中微生物种类繁多，数量巨大，直接参与土壤有机质循环和养分转化等过程，对土壤肥力、健康和质量影响很大[27-28]。在单施有机肥处理(OF)中，土壤可培养微生物数量较低，这可能与有机肥养分释放缓慢，有效养分不足有关，而微生物数量在一定程度上与速效养分含量高低相关[29]。在CF+OF 处理中，土壤微生物生物量碳氮显著高于单施化肥，说明有机肥配施化肥可促进微生物生长繁殖，数量增加，其原因可能是有机无机配施提供了丰富的氮素，增加微生物需要的营养和能源物质，更加适合土壤微生物的生长繁殖。此外，在不同施肥处理中，微生物生物量碳氮比差异显著，这意味着土壤微生物的组成和群落结构因施肥而发生变化，具体情况需要进一步研究。

土壤酶主要来源于微生物代谢，参与土壤中各种化学反应和生物化学过程，是评价土壤微生物活性、土壤营养物质转化及肥料效果的重要指标之一[29-30]。CF+OF 处理土壤过氧化氢酶、蔗糖酶和脲酶活性较高，推测与有机无机配施有利于改善土壤理化性质，调节土壤 C/N，促进作物和土壤微生物的生长有关。增施有机肥可为土壤酶提供丰富的酶促基质，发挥底物诱导作用，还可提高土壤腐殖质含量，而腐殖质能够通过离子交换、离子键或共价键等与土壤酶结合，固定土壤酶[31]。CF+OF 处理土壤过氧化氢酶活性增强，有利于有机质氧化，发挥解毒功能，保持土壤健康[32]；蔗糖酶对增加土壤易溶性营养物质起到重要作用，其活性高低与土壤供肥能力呈显著正相关[33]；土壤蔗糖酶活性提高，有利于促进有机质矿化，增加养分供应，本试验有机肥和无机肥料配施效果最好，这与张长华等[34]研究结果一致；与CK 相比，施肥显著提高了脲酶活性，原因可能是肥料中氮刺激了微生物活性，所分泌的脲酶量增加，提高了土壤供氮能力[12]；酸性磷酸酶活性在一定程度上受土壤有效磷的影响[33]，在单施化肥的处理中，施入土壤中的磷源最多，有效磷含量较高，刺激了土壤微生物的生长繁殖和生命活动，磷酸酶分泌数量增加，使土壤磷酸酶活性升高。