黄腐酸对土壤养分、葡萄品质和产量的影响

2021-10-30朱会调高登涛冯建荣魏志峰

新疆农业科学 2021年4期

朱会调，高登涛，白茹，冯建荣，魏志峰，刘丽

(1.中国农业科学院郑州果树研究所，郑州 450009；2.新疆石河子大学农学院，新疆石河子 832003；3.特色果蔬栽培生理与种质资源利用兵团重点实验室，新疆石河子 832003)

0 引言

【研究意义】黄腐酸是一种天然高分子物质，是自然界植物残体经过腐解后的产物[1]。化肥用量逐年递增，导致土壤养分结构失衡，有机养分含量下降，使得土壤板结。近年来，黄腐酸改良土壤结构、性质的研究很多，张志华研究发现[2]，腐植酸可改善土壤pH、土壤透气保水性、土壤有效养分含量，增加土壤微生物数量，提高脲酶、磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶等土壤生物酶活性、活化难溶性磷和缓效钾。黄腐酸能增加了土壤比表面积和阳离子交换量，减轻酸性土壤中铝离子的毒害作用[3]。黄腐酸作为一种新型的植物生长调节剂，不仅有抗蒸腾作用，还有促进根系对营养元素的吸收、提高叶绿素含量的作用，提高果实的产量和品质[4]。【前人研究进展】叶面喷施黄腐酸可显著降低叶片的气孔导度和蒸腾速率，提高植株的水分利用效率、净光合速率、提高果实的VC含量、糖酸比[5]。何流[6]的研究表明，施用黄腐酸肥能促进叶片、果台副梢的生长，提高梨单果重、可溶性糖、可滴定酸和VC含量、使得果实达到优质高产的目标，黄腐酸还能提高薯类的VC和可溶性蛋白的含量，减轻连作障碍，促进早结实，提高产量[8-9]。黄腐酸在促进植物生长的同时还能提高植物对氮(N)、磷(P)、铁(Fe)、铜(Cu)元素的吸收能力，缓解植物的缺素症状[10-11]。施用黄腐酸可改善土壤生物环境，提升土壤肥力。黄腐酸浓度过高或过低均不能使植物增产，黄腐酸对不同植物的浓度效应也不同。刘增照等[7]就发现，猕猴桃果实优质高产的最佳黄腐酸浓度为0.3～0.4 g/L。刘志鹏等[12]试验表明，施用化肥配施 1 800 kg/hm2黄腐酸的处理对土壤肥力的提升和提高烟草的品质效果最好。低磷胁迫下，0.08 g/L黄腐酸能显著提高番茄幼苗的根冠比[10]。郑艳无核葡萄是以‘京秀’为母本，‘布朗无核’为父本杂交选育出的早熟无核新品种。果穗圆锥形，果粒椭圆形，粉红色，果肉中等脆，有草莓香味，7月中下旬成熟[13]。该品种具有抗病、抗寒等特点，适合篱架和棚架栽培[14-15]。【本研究切入点】郑艳无核葡萄在种植的过程中存在产量不稳定，较难着色。目前施肥主要以化肥为主，肥料利用率低。配施一定量的腐殖酸不仅可以提高肥效达到活化、改良土壤的作用，还能促使作物生长、提高作物产量和品质。黄腐酸在郑艳无核上的应用鲜见报道。研究黄腐酸对土壤养分、葡萄品质和产量的影响。【拟解决的关键问题】以郑艳无核葡萄为试材，通过在葡萄生长的关键时期配施黄腐酸，研究其对郑艳无核葡萄土壤养分、叶片养分、光合特性、产量及品质的影响，分析黄腐酸肥的适宜用量，为黄腐酸肥在郑艳无核葡萄上的使用和推广提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2019年3～8月在中国农业科学院郑州果树研究所栽培试验园进行，试验园面积0.67 hm2，土壤为砂壤土，有机质 5.32 g/kg，硝态氮11.36 mg/kg，铵态氮 20.26 mg/kg，速效磷108.33 mg/kg，速效钾537.67 mg/kg，pH值7.03。气候条件为大陆性季风气候，年降雨量为640.9 mm，年平均气温14.4℃。

材料为4年生郑艳无核葡萄树，生长结果正常一致，疏果时每株选留大小一致的10穗果，每3棵树为1个处理，3次重复。

试验用黄腐酸水溶性肥，黄腐酸含量≥20.0%，pH 6.8～10。

1.2 方法

1.2.1 试验设计

郑艳无核葡萄分别在 2019 年3月20日、4月20日、5月25日、7月1日07:30-09:00进行根施黄腐酸肥，在离树干30 cm的地方挖30 cm深环沟进行施肥，按照各处理所需的黄腐酸肥施用量配置成270 kg水溶液，每棵树浇30 kg溶液。每次各处里施肥量分别为：T0：0 g/株黄腐酸肥；T1：2.5 g/株黄腐酸肥；T2：5 g/株黄腐酸肥；T3：11 g/株黄腐酸肥；T4：33/株黄腐酸肥；T5：100 g/株黄腐酸肥。每棵树留10穗果，所有处理后续化肥和有机肥施用量相同，按照当地习惯进行病虫害防治及除草等日常管理。于最后1次施肥处理后第5 d进行光合指标测定，并分别采集各处理的叶片烘干后进行氮磷钾养分测定，葡萄浆果完全成熟时进行果实品质和产量的测定。

1.2.2 测定指标

1.2.2.1 土壤养分含量

最后1次施肥后第5 d取样，以葡萄树干为圆心向外延伸30 cm处采集，每株对角采2点并混匀。土壤采集深度为0～30 cm，各处理分别取10个样点，用不锈钢取土器取样，将样品充分混匀后，按“四分法”取土1 kg左右，装入自封袋并标记信息、带回实验室风干备用。

硝态氮、铵态氮采用 0.01 mol/L CaCl2溶液浸提[16]，然后用全自动间断化学分析仪(Clever Chem 380，德国)测定。速效磷采用 0.5 mol/L NaHCO3溶液浸提-钼锑抗比色法测定；土壤有机质含量采用重铬酸钾外加热法；速效钾采用火焰光度计测定[16]。土壤pH采用2.5∶1 的水土比悬液电位法测定，土壤交换性钙、镁：乙酸铵交换-原子吸收分光光度计测定；参照《土壤农化分析》[17]方法。

1.2.2.2 叶片中N、P、K含量

最后1次施肥结束后第5 d进行取样，在每棵树上中下部随机选取5支1年生枝条，采集中部健康叶片5～6片，先用0.1%的中性洗涤剂清洗，然后用清水冲洗，最后用无菌离子水冲洗5次，用滤纸吸干水分后，将叶片置于105℃烘箱中杀青30 min，然后在65℃下烘干至恒重，最后用电磨粉机磨碎后装入自封袋标记并保存。

采用 H2SO4-H2O2消煮法进行样品消煮，用全自动间断化学分析仪(Clever Chem 380德国)测定叶片N含量和P 含量，火焰光度计测定叶片K含量[16]。

1.2.2.3 产量

穗重：各处理随机选取30穗果，用电子天平称重，计算其平均值；果粒重的测定：各处理随机选取50个果粒，用电子天平称重，计算其平均值；单株产量：果实成熟后，每处理各采集30穗果，称重，求平均值；产量计算：产量=单穗重×每株挂果量×每667 m2内总株数，各指标均3次重复。

1.2.2.4 果实品质指标

用手持数字折射仪(PR-101，Atago，日本)测定葡萄果实可溶性固形物含量，采用NaOH滴定法测定可滴定酸含量[18]，以可溶性固形物与可滴定酸含量的比值表示固酸比，VC含量采用2,6-二氯靛酚滴定法测定[19]。

1.2.2.5 果皮色泽

果皮色泽参数采用CR-400色彩色差计(Konica Minolta，Japan)直接测量L*、a*、b*的值，其中，L*表示颜色亮度，取值范围为(1,100)，L*值越大，表示果面亮度越高；a*值代表红绿色差值，b*值代表黄蓝色差值，利用a*和b*值计算色泽饱和度(Chroma，即C*值)和色调角(hueangle，即 h°)，C*=(a*×2+b*×2)1/2，表示颜色的彩度，其值越大，颜色越纯[20]；h°=arctangentb*/a*。并根据C*和h°值计算出红色葡萄果实的色泽指数(Color Index of Red Grape，即IRC)，IRC=(180-h°)/(L*+C*)。采用葡萄果实色泽指数法评价果实的外观色泽：IRC<2为黄绿，26为蓝黑[21]。

1.3 数据处理

试验数据采用Excel 2010进行图表绘制，用SPSS 18.0 软件对数据进行单因素方差分析及最小显著差异性检验(Duncan’s 新复极差法，P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 黄腐酸肥不同施用量对葡萄园土壤养分的影响

2.1.1 黄腐酸肥不同施用量对葡萄园土壤氮、磷、钾含量的影响

研究表明，黄腐酸肥处理均能提高土壤速效磷含量，各处理的土壤速效磷含量显著高于对照，且T4的土壤速效磷含量最大，为228.74 mg/kg，高于对照183.69%，T4显著高于T1、T2、T3、T5；施黄腐酸肥均能提高土壤速效钾含量，T2、T3、T4、T5显著高于对照，T1与对照无显著差异，且土壤速效钾含T4量最高，为706.1 mg/kg，T5次之，为653.96 mg/kg，分别高出对照30.56%、20.91%，黄腐酸肥能改善土壤的pH，使土壤pH接近于中性或弱碱性。施用黄腐酸肥也能提高土壤的硝态氮含量，T2、T3、T4、T5的土壤硝态氮含量显著高于对照，T1与对照无显著性差异，其中，T4土壤硝态氮含量最高，为35.32 mg/kg，高于对照230.09%；黄腐酸肥处理均能显著提高土壤铵态氮含量，T5的铵态氮含量最高，为25.5 mg/kg，T2次之，为25.08 mg/kg，显著高于对照31.03%、28.87%。表1

表1 黄腐酸肥不同施用量下郑艳无核葡萄园土壤养分含量变化Table 1 The effect of different fulvic acid fertilizer amounts on soil nutrient content of 'Zhengyan Seedless' vineyard

2.1.2 黄腐酸肥不同施用量对葡萄园土壤钙、镁元素的含量影响

研究表明，施黄腐酸肥可以降低土壤中钙含量，T2、T3、T5的钙含量显著低于对照，T1、T4与对照无显著差异，其中T5土壤钙含量为2.76 g/kg，显著比对照低了27.74%。黄腐酸肥处理可降低土壤镁含量，T3、T4、T5的镁含量显著低于对照，T1、T2与对照无差异，其中T3的土壤镁含量最低，为192 mg/kg，T4次之，为216 mg/kg，T3、T4分别比对照低了26.72%、17.56%。表2

2.2 黄腐酸肥不同施用量对葡萄叶片养分的含量影响

研究表明，随着黄腐酸肥使用量的增加葡萄叶片的全氮含量呈先增加后减少的趋势，各处理显著高于对照，其中T4时叶片全N含量最高，为29.389 g/kg，T5的全氮含量次高，为27.6 g/kg，分别高出对照73.57%、63%。黄腐酸肥处理均能显著提高葡萄叶片的全磷含量，各处理显著高于对照，T4的叶片全磷含量最高，为3.395 g/kg，显著高于对照61.43%。施黄腐酸肥能显著提高葡萄叶片中全钾含量，其中T4叶片的全钾含量最高，为11.983 g/kg，显著高于较T0、T3，与其他处理无显著差异。表3

表2 黄腐酸肥不同施用量下郑艳无核葡萄园土壤钙、镁含量变化Table 2 The effect of different fulvic acid fertilizer amounts on soil Ca,Mg content of 'Zhengyan Seedless' vineyard

表3 黄腐酸肥不同施用量下郑艳无核葡萄叶片养分含量变化Table 3 The effect of different fulvic acid fertilizer amounts on content in 'Zhengyan Seedless’grape leaves

2.3 黄腐酸肥不同施用量对葡萄产量的影响

研究表明，黄腐酸肥处理可使葡萄增产，T3、T4、T5单穗重显著高于T0，其中T4的单穗重最大，为0.68 kg，显著高于T2，与其他处理无显著差异。T3、T4、T2的葡萄单粒重显著高于T0，其中T3、T5的效果明显，分别为3.05和2.81 g，T3、T4、T5的单株产量和667 m2产量显著高于T0，T4的增产效果最明显，为1 520.7 kg，较T0显著提高了29.83%。表4

表4 黄腐酸肥不同施用量下郑艳无核葡萄产量变化Table 4 The effect of of different fulvic acid fertilizer amounts on‘Zhengyan Seedless’grape yield about different amount fulvic acid

2.4 黄腐酸肥不同施用量对葡萄品质的影响

研究表明，不同用量黄腐酸肥处理均显著提高葡萄果实L*值，各处理的L*值显著高于对照，其中T4处理增幅最大，显著高于其他处理。类似的，不同用量黄腐酸也或多或少的提高了葡萄果皮色泽指(CIRG)，但只有T2、T3和T4达到差异显著水平，显著高于对照，T1、T5与对照的差异不显著。黄腐酸肥处理能显著降低葡萄的可滴定酸含量，各处理显著低于对照，且T3葡萄果实的可滴定酸的含量最小，为0.5%，低于对照35.89%。黄腐酸肥处理可提高葡萄果实可溶性固形物含量，T2、T3、T4、T5均显著高于对照，T1与对照无显著性差异，其中T3中的葡萄果实的可溶性固形物含量最高，为22.57%。黄腐酸肥处理均可显著提高葡萄果实固酸比，其中，T3的固酸比增幅最大，为45.14，高于对照69.25%。施黄腐酸肥能提高葡萄果实的VC含量，T2、T3、T4、T5的VC含量显著高于对照，T1与对照的差异不显著，其中T4的葡萄果实VC含量最高，为106 mg/kg，高于对照130.43%。施用黄腐酸肥能显著改变葡萄的果实硬度，T1、T2、T3、T4显著高于对照，T5显著低于对照，其中T4果实硬度最大，T2、T3次之，T4和T0、T5差异明显。表5

表5 黄腐酸肥不同施用量下郑艳无核葡萄品质变化Table 5 The effect of different fulvic acid fertilizer amounts on‘Zhengyan Seedless’grape quality

2.5 黄腐酸肥不同施用量处理的主成分

研究表明，提取征值>1的3个主成分，其特征值分别为3.255、1.681、5.756，累计方差贡献率为93.258%。综合分析得分是指每个主成分得分与累计贡献率乘积之和，即品质和产量F=F1×83.811%+ F2×10.422% +F3×4.873%，T0、T1、T2、T3、T4、T5的综合得分分别为-2.262 18、-1.068 93、-0.390 39、1.791 94、2.290 46、-0.360 89，即施黄腐酸肥对提高葡萄果实品质和增加葡萄产量有很好的效果，其中T4效果最好，其次是T3。表6

表6 黄腐酸肥不同施用量下郑艳无核葡萄果实品质和产量的综合得分及其排名Table 6 The comprehensive scores and ranks of fruit quality and yield of‘Zhengyan Seedless’grapes under different amounts of fulvic acid

3 讨论

葡萄叶片的养分含量与土壤养分含量密切相关，植物中大部分的养分源于土壤，土壤是植物的营养源泉，土壤养分状况直接影响树体养分的吸收，叶片养分反映树体营养状况[22,23]，研究结果表明，施用不同量的黄腐酸肥均提高了土壤速效磷、速效钾、硝态氮、铵态氮的含量，同时提高了葡萄叶片中N、P、K含量。这可能是由于黄腐酸肥具有短碳链分子结构、可活化板结土壤，改善土壤结构，增加土壤的透气性，协调土壤的水、肥、气等状况[24]，黄腐酸肥可减少土壤氮素的挥发散失，促进了植物根系对氮素的吸收，进而提高了氮肥的利用率，减少了土壤对速效磷和速效钾的固定，起到解磷、解钾的作用，进而提高了磷钾的利用率[25]。前人研究还表明，腐殖酸肥可减少淋溶损失，减少氨累积排放量和土壤氮素损失，提高叶片中氮、磷、钾浓度[26,27]。张丽丽等[10]研究表明，低磷胁迫的逆境环境中，随着黄腐酸肥施用量的增加，提高了番茄不同组织中磷素的积累、分配和转运。研究结果与前人研究结果一致。研究发现，黄腐酸肥可以降低土壤钙、镁含量，这可能是由于腐殖酸可以络合土壤中的镁、钙形成腐植酸铁(铝、钙)盐，把磷酸释放出来，供植物吸收和利用，腐植酸钙可以改善土壤团粒结构，消除土壤重金属的危害[28]。

孔芬等[29]研究表明，核桃叶片中N、P、K等营养元素含量与叶绿素含量和叶片Pn呈显著正相关，其中，叶片N含量与Pn呈极显著正相关。张玉娟等[30]的研究表明，施用黄腐酸肥可延长秋马铃薯生育期，提高单株薯块数、单株薯块重和商品薯率，从而提高产量。研究中，施用黄腐酸肥提高了叶片的N、P、K含量，这可能是葡萄树体受到黄腐酸肥的刺激，根系吸收营养物质能力提高，提高叶片中营养元素含量，提高了葡萄果实品质，这与前人的研究结论相一致。

黄腐酸肥可以促进植株中糖转化酶以及一些与脂肪、蛋白质等合成相关酶的活性，并能够促进转移酶的活性[31]，增加了作物的产量[32,33]。陈增举等[34]的试验表明，0.25 g/L 的黄腐酸肥下，生菜的可溶性蛋白、可溶性糖和VC含量最高，硝酸盐含量最低，品质最佳。刘增照等[7]就发现，0.3～0.4 g/L黄腐酸肥提高猕猴桃果实品质，增加猕猴桃果实产量。张丽丽等[10]试验表明，低磷胁迫下，0.08 g/L黄腐酸肥能显著提高番茄的根冠比、品质和产量。试验条件下，不同黄腐酸肥施量均提高了葡萄果实的品质和产量，但用量过多果实品质则出现降低趋势，葡萄产量的增加使植株淀粉、糖类物质、蛋白质等物质合成的增多，而且转移酶活性提高，从而促进了代谢产物加速向果实的运输，最终增加了产量，出现下降趋势可能是由于黄腐酸浓度过高抑制了植物根系的吸收能力，这与张志华的研究结果一致[2]。

刘增照等[7]就发现，猕猴桃果实优质高产的最佳黄腐酸浓度为0.3～0.4 g/L。姚东[5]为报道随着黄腐酸喷施浓度的增加，番茄产量呈现先增加后减少的趋势，喷施浓度为1 000 mg/L时番茄产量最高。苗期试验发现喷施浓度为500 mg/L时黄腐酸肥对幼苗生长、光合作用的促进效果最好。武应霞等[35]报道，当黄腐酸肥的量浓度为3.5 g/L 时，欧美杨的光和作用最强。用 100 mg/L的黄腐酸肥对种子进行浸泡，使种子在盐分胁迫和水分胁迫这种逆境条件下的发芽率和种子活力得到提高[36]。前人研究表明，单一指标很难准确的评价某一肥料对植物品质和产量提高的效果，现在很多人使用主成分分析法来进行综合评价[37,38,39]。研究中，郑艳无核葡萄果实产量、品质、土壤养分、叶片营养等多个相关因素，因此，采用多个指标对葡萄果实品质和产量进行综合评价就非常有必要。试验对多个相关指标进行主成分分析，综合评价黄腐酸在葡萄上的最佳施用量，结果表明，黄腐酸33 g/株(0.33 g/L)时郑艳无核葡萄的增产和优质效果最佳。试验只比较了肥料公司推荐的几种黄腐酸用量，综合分析土壤养分、果实品质等，得出 33 g/株(0.33 g/L)为黄腐酸最佳施肥量，但各处理均有改善葡萄品质，增加葡萄产量的效果，高浓度没有对葡萄产量产生负面作用，黄腐酸的使用浓度范围很大。增加不同梯度使用量对葡萄产量及品质的探究，以验证增加或减少腐殖酸的用量是否能够继续增加葡萄产量并改善果实品质。