有机肥配施化肥对柑橘养分吸收及土壤酶活力的影响

李 苹，付弘婷，逄玉万，唐拴虎，张 木

（广东省农业科学院农业资源与环境研究所，广东 广州 510640）

我国柑橘栽培面积约260万hm2，多为丘陵或山地种植，立地条件差，障碍因子突出，在一定程度上制约了产柑橘产业的发展[1-2]。而且，柑橘栽培管理方面还普遍存在化肥施用过量、施肥结构不合理等问题，偏施、滥施化肥，尤其是长期过量施用等氮、磷、钾养分量的复合肥，导致土壤磷素、钾素过量累积，从而使树体养分吸收不平衡而发生代谢紊乱，最终影响树体生长和果实品质的提高[3]，因此在柑橘栽培过程中亟待调整氮、磷、钾养分元素配比并降低化肥用量。此外，部分地区果园重施化肥而轻施或不施有机肥，导致土壤有机质含量降低、土壤板结、酸化加剧、综合肥力下降。有机质是土壤肥力的核心，增施有机肥可以提升土壤有机质含量，增加土壤微生物种群数量、增强土壤酶活力、改良土壤物理结构，具有良好的培肥和改良障碍土壤的效果，有利于构建健康的土壤环境和提升土壤生产力水平[4-5]。连续长期种植条件下土壤中微量元素也存在着缺乏的风险，尤其是柑橘经常缺乏的镁、硼、锌等中微量元素，有机肥所含种类齐全且比例均衡的中微量元素能较好地满足树体对中微量元素的需求，长期施用有机肥能平衡树体各类营养元素，对果实品质也具有较好的提升作用。有机肥与化肥配合施用，能充分发挥养分长、短效的特点，化肥养分释放速率较快能满足当下，有机肥养分释放速率较慢能维持长远，养分释放的长短结合能起到降低化学肥料用量、促进养分吸收和提升养分利用效率的综合效果[6-7]。但是，有机肥与化肥配合施用要遵循科学合理的配比原则，达到既能满足柑橘对养分元素的需求进而提升产量和品质又能培肥地力的多重效果。

本试验以柑橘为研究材料，通过开展两年的田间试验，重点探讨有机肥与化肥配合施用对柑橘果实产量、品质、养分吸收及对土壤养分含量、各类土壤酶活性的影响，进而明确有机肥替代化肥的最佳比例及其互作效应，旨在为柑橘化肥减施增效及果园土壤综合地力提升提供可靠的技术支撑。

1 材料与方法

1.1 供试材料与试验设计

试验于2017年2月至2019年1月在广东省博罗县义和镇天上园村柑橘试验基地开展，供试柑橘品种为沙糖橘，试验开始时树龄为8年。通过对前期施肥情况进行调查，选取土壤养分均匀且相对较为平整的地块开展试验，供试土壤为砂壤土，基本理化性质为pH 5.0、有机质13.3 g/kg、碱解氮87.1 mg/kg、有效磷94.2 mg/kg、速效钾63.0 mg/kg、交换性钙181.5 mg/kg、交换性镁37.4 mg/kg、有效铁97.1 mg/kg、有效锰31.3 mg/kg、有效铜0.93 mg/kg、有效锌9.0 mg/kg、有效硼0.54 mg/kg。本试验共设置4个处理，（T1）习惯施肥：N、P2O5、K2O的用量均为每年0.3 g/棵，以15-15-15复合肥为肥源，模拟农户习惯性施肥方式；（T2）减施25%化肥：N、K2O的用量均为每年0.225 g/棵，P2O5的用量为每年0.12 g/棵，以尿素、硫酸钾、过磷酸钙为肥源；（T3）有机肥替代25%化肥：N和K2O的用量均为每年0.3 g/棵、P2O5的用量为每年0.12 g/棵，其中0.075 g N、0.075 g K2O、0.015 g P2O5以商品有机肥（2-1-2）为肥源，不足部分由尿素、硫酸钾、过磷酸钙提供；（T4）有机肥替代30%化肥：N和K2O的用量均为每年0.3 g/棵、P2O5用量为每年0.12 g/棵，其中0.09 g N、0.075 g K2O、0.018 g P2O5以商品有机肥（2-1-2）为肥源，不足部分由尿素、硫酸钾、过磷酸钙补充。除习惯施肥处理氮、磷（P2O5）、钾（K2O）施用量相同外，其他各处理磷肥用量相同且对磷肥施用量进行了优化。各处理重复4次，每个重复设置3棵树，2017及2018年的全年总肥料用量均分为3次施用，分别为35%（2月）、35%（6月）、30%（10月）。在柑橘生长期内有专人负责除草、病虫害防治等各项田间管理工作，各环节严格管控，确保试验数据准确有效。

1.2 样品采集及分析指标测定

柑橘试验开始于2017年2月，分别于2017年6月27日、2017年11月3日、2018年1月12日、2018年8月8日、2019年1月23日 采 集 土壤、叶片或果实样品进行养分测试分析。植物样品采集时，采集新梢老熟叶片及相连枝条，先用自来水清洗干净，再用纯水润洗，而后于105℃杀青30 min降温至65℃烘干，将样品粉碎测定氮、磷、钾、钙、镁、铁、锰、铜、锌、硼等养分含量[8]。植株氮、磷、钾含量测定均采用硫酸-双氧水进行消解，消解液中的氮采用凯氏定氮法、磷采用钼黄比色法、钾采用火焰光度法测定；植株钙、镁、铁、锰、铜、锌含量测定均采用硝酸-高氯酸消解，消解液中上述元素含量采用原子吸收法测定。土壤样品采集后，自然风干磨细过0.25 mm筛后测定土壤基本理化性质[8]，土壤有机质含量测定采用重铬酸钾容量法，碱解氮含量采用碱解扩散法测定，有效磷采用钼黄比色法测定，速效钾采用火焰光度法测定。第2次采果时采集新鲜土壤样品测定土壤酶活性[9-11]，脲酶活性采用靛酚蓝比色法测定，酸性磷酸酶活性采用磷酸苯二钠比色法测定，过氧化氢酶采用紫外吸收法测定，蔗糖酶采用DNS法测定，纤维素酶采用蒽酮比色法测定，脱氢酶采用TTC法测定，β-葡萄糖苷酶采用硝基苯基-β-D-吡喃葡萄糖苷（PNPG）显色法测定。

1.3 数据处理

数据采用SPSS 12.0进行统计分析，各处理之间的多重比较采用LSD-test法，文中数据小写字母不同表示差异显著（P＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 有机肥与化肥配合施用对果实产量及质量的影响

有机肥替代25%化肥处理（T3）及有机肥替代30%化肥处理（T4）果实产量与习惯施肥处理（T1）相比在2018及2019试验年度内有不同程度的提升（表1），其中T3和T4处理对2019年果实增产效果较好，增产幅度分别为8.9%和9.8%。两个有机肥替代处理，其果实产量在2018年度与减施25%化肥处理（T2）相比没有显著差异，但在2019年度则显著高于T2处理。两个试验年度内，T3、T4处理与T1、T2处理相比，柑橘果实维生素C、可滴定酸、可溶性固形物、固酸比、可食率、单果重及果形指数总体差别不大。

表1 有机肥与化肥配合施用对柑橘果实产量及品质的影响

2.2 有机肥与化肥配合施用对柑橘组织养分含量的影响

2017～2019年各处理叶片氮含量呈现增加的趋势（表2），期间叶片氮含量均以T4处理为最高，可达30.5 g/kg，而T3处理与T1处理相比并未呈现显著性差异；各处理枝条氮含量在不同时期变化规律各不相同，但与T1和T2处理相比，T3处理各时期枝条氮含量总体保持在相对较高水平，平均含量为13.7 g/kg。T3和T4处理叶片磷含量在2019年1月显著高于T1处理，两处理平均提升12.9%；T3和T4处理枝条磷含量在2017年11月显著高于T1处理，平均提升7.7%。T3和T4处理叶片钾含量在2017年6月及2019年1月显著高于T1处理，两个有机替代处理的平均增幅在2017和2019年分别为9.9%和17.2%；T2、T3、T4处理枝条钾含量在2017年显著低于T1处理，但在2018年8月显著高于T1处理。

表2 有机肥与化肥配合施用对柑橘叶片和枝条大量元素氮、磷、钾含量的影响 （g/kg）

2017年度内各处理叶片及枝条钙、镁含量均呈现增加的趋势（表3），在6月各处理之间相比叶片及枝条钙、镁含量差别不大，在11月T2、T3、T4处理柑橘枝条及叶片钙、镁含量显著高于T1处理。综合来看，以T4处理对提升钙、镁含量效果较好，叶片钙、镁含量分别提高21.3%、21.0%。

表3 有机肥与化肥配合施用对柑橘叶片和枝条中量元素钙、镁含量的影响 （g/kg）

2017年6月T4处理叶片铁含量显著高于T1（增幅10.1%）及T2处理（表4），而11月各处理间均没有显著差异；6月枝条铁含量各处理之间没有显著差异，而11月T2、T3、T4处理枝条铁含量则显著高于T1处理，其中T3和T4处理平均提升35.2%。6月T3和T4处理叶片和枝条铁含量与其他处理相比差别不大，但11月则显著高于其他处理。6月T3处理叶片铜含量显著高于T1和T2处理，增幅均为7.0%；11月各处理间叶片铜含量没有显著差异；6月T4处理枝条铜含量显著低于其他处理，11月T3和T4处理枝条铜含量显著高于其他处理，其中T3和T4处理相较于T1处理平均提升8.6%。6月T3和T4处理叶片和枝条铜含量与T1和T2处理相比差别不大，但在11月则显著高于T1和T2处理。6月各处理的叶片和枝条硼含量差别不大，但在11月T3和T4处理叶片硼含量显著高于其他处理。

表4 有机肥与化肥配合施用对柑橘叶片和枝条微量元素铁、锰、铜、锌、硼含量的影响 （mg/kg）

2018～2019年度所有处理柑橘果实氮含量均呈现增加的趋势（表5），但各处理之间相比并没有呈现显著差异；2018～2019年度各处理柑橘果实磷、钾含量变化不大，各处理之间也未呈现显著差异。

表5 有机肥与化肥配合施用对柑橘果实氮、磷、钾含量的影响 （g/kg）

2.3 有机肥与化肥配合施用对柑橘园土壤养分含量的影响

从2017～2018年土壤有机质含量总体呈现增加的趋势（表6），T3、T4处理对提升土壤有机质含量具有良好效果，在2018年8月两个有机肥替代处理与T1处理相比，平均提升土壤有机质含量达12.4%。2017年度两个有机肥替代处理土壤碱解氮含量显著高于T1、T2处理，但在2018年度有机肥替代处理土壤碱解氮含量呈现降低的趋势。由于本研究对磷肥用量进行了减量和优化，2017及2018年度两个有机肥替代处理以及T2处理土壤有效磷含量显著低于T1处理。2017及2018年度，T2、T3、T4处理土壤速效钾含量显著低于T1处理。

表6 有机肥与化肥配合施用对柑橘园土壤养分含量的影响

2.4 有机肥与化肥配合施用对柑橘园土壤pH和酶活性的影响

与T1处理相比，T3、T4处理土壤pH得到显著提升，两个有机肥替代处理平均提升土壤pH的幅度为7.7%（表7），而且两个有机肥替代处理脲酶活力也显著高于T1、T2处理。T2、T3处理土壤酸性磷酸酶活力显著高于T1处理，T4处理酸性磷酸酶活力与T1相比未达显著差异。T2、T3、T4处理土壤过氧化氢酶活力以及蔗糖酶活力均显著高于T1处理，以T4处理最高。T4处理土壤纤维素酶活力显著高于其他处理，其它各处理之间没有显著差异。T3、T4处理土壤脱氢酶活力显著高于T1、T2处理。T3处理土壤β-葡萄糖苷酶活力与T1处理相比没有显著差异，T4处理β-葡萄糖苷酶活力则显著低于T1处理。

表7 有机肥与化肥配合施用对柑橘园土壤酶活性的影响

3 讨论

长期不合理施用化学肥料对土壤物理和化学性质会带来负面效应，例如土壤酸化、板结、微生物种群数量下降、养分元素比例失衡等问题[12-14]。施用有机肥具有良好的培肥和改良土壤效果，但有机肥料中养分的释放需要经过矿化作用，其养分释放速率较慢，难以满足作物需肥量较大时期对养分的需求，有机肥与化肥配合施用则可以达到优势互补的效果[9，15]。有研究表明，有机肥与化肥配合施用对水稻、小麦、玉米等多种作物均具有稳产增产的作用[16-18]，本试验中有机肥替代25%化肥和替代30%的化肥对柑橘也起到稳产增产的作用。减施25%化肥的处理其果实产量低于有机肥替代25%化肥处理及有机肥替代30%化肥处理，表明增施有机肥对柑橘产量提升起到关键作用。值得注意的是，与习惯施肥相比，有机肥替代25%化肥以及有机肥替代30%化肥的处理，同时也对磷肥用量进行了大幅减量优化处理，产量反应也表明达到了磷肥大幅减施的效果。柑橘园常年滥施等养分量复合肥所造成的土壤磷素过量累积的问题普遍存在，不但浪费养分资源而且影响树体生长和果实品质的提升。

作物养分吸收和累积状况与肥料养分供应状况密切相关，有机肥替代25%化肥以及有机肥替代30%化肥均能很好地满足柑橘对氮、磷、钾的吸收，表明有机肥与化肥按该比例配合不会使柑橘在对养分需求量较大时期出现养分供应不足的情况，进而从源头上保证了养分供给。柑橘通常栽培在排水良好的山地、坡地，土质差、保肥性能不高、养分易流失，通过有机肥替代部分化肥而降低速效化肥用量，可以达到减少化肥养分流失而提升养分利用效率的良好效果。有机肥除了能提供氮、磷、钾养分外，还含有多种类植物所必需的中微量元素，而且所含有的元素种类以及元素之间的比例都较为适合作物生长[19]。柑橘是多年生定位栽培物种，果实每年带走大量中、微量养分元素，树体时常会出现中微量元素缺乏的现象，有机肥可以同时满足树体对多种矿质元素的需求。在本试验中，有机肥与化肥配合施用的处理叶片和枝条中量元素钙、镁含量以及微量元素铁、锰、铜、锌含量均有不同程度提升，对矫正南方酸性土壤较为缺乏的镁、硼、锌具有良好效果，因此增施有机肥对平衡树体中、微量元素营养作用较为突出。有机肥施入土壤中，需要经历矿化作用，发挥肥效的速率较慢，加之树体对养分的长距离运输，有机肥替代化肥对提升柑橘叶片及枝条养分的效果在试验开展后的相对较长时间才较好体现出来。有研究表明，增施有机肥对作物品质具有较好的提升作用[20]，但在本试验中有机肥与化肥配合施用对果实品质提升效果不显著，可能与供试土壤各种元素含量丰富以及试验处理时间相对较短有关。

有机肥施入土壤之中具有较好的缓冲作用，能降低土壤酸化对作物根系生长的影响，长时间施用有机肥对土壤pH还具有提升作用[21]，而且有机肥与化肥配合施用又能防止或减缓土壤酸化，对土壤pH具有稳定作用[22-23]。柑橘适宜生长的pH通常在5.5～6.5之间，但是华南多数地区土壤pH在5.5以下，在华南柑橘园采用有机肥配施化肥的方式能起到较好的改酸促生长作用。本研究中，有机肥替代25%化肥、有机肥替代30%化肥处理的土壤pH较习惯施肥相比有显著提升，有利于构建良好的土壤pH环境。此外，有机肥能为土壤微生物提供有机碳源，对土壤微生物起到活化作用，能增加土壤微生物种群数量[24-25]。在微生物的作用下土壤有机物质分解加快，形成良性物质循环，土壤中各种酶的活性也得到进一步增强[26]。脲酶活性的增强有助于尿素的水解，酸性磷酸酶活性的增强有利于对土壤有机磷的分解，过氧化氢酶活性的提升有助于对土壤过氧化氢的分解以降低其对生物体的毒害作用，蔗糖酶能促进蔗糖水解为单糖而成为植物、微生物的营养源物质，纤维素酶活性增强有助于纤维素分解为单糖而促进植物残体的分解[27]，此类酶活性的增强促进了土壤中有机物质的循环。在本研究中有机肥替代化肥的处理土壤脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶、蔗糖酶、纤维素酶、脱氢酶活性均得到显著提升。因此，本试验中，在柑橘园采用有机肥部分替代化肥的施肥方式对长期偏施、滥施化肥所造成的土壤质量退化具有较好的修复作用，对柑橘养分吸收及生长具有显著的促进作用。

4 结论

有机肥替代化肥能有效降低化肥用量，不但能满足柑橘对大量元素养分的需求，而且还能促进柑橘对多种中、微量矿质元素养分的吸收，对柑橘具有稳产增产的作用。在培肥土壤方面，有机肥替代25%化肥以及有机肥替代30%化肥能显著提高土壤pH值及有机质含量，能促进脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶、蔗糖酶、纤维素酶、脱氢酶等各类土壤酶活性的提升，具有显著的改土培肥作用。综合来看，有机肥替代30%化肥处理对土壤培肥及柑橘果实稳产增产具有最佳的应用效果。