施用不同类型黄腐酸对塔里木盆地密植骏枣产量和品质的影响

2022-11-03孟阿静邵华伟唐蕾王新勇祁

西北农业学报 2022年10期

孟阿静邵华伟唐蕾王新勇祁通

(新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所,乌鲁木齐 830091)

新疆塔里木盆地降雨少,气候干燥,光照充足,是新疆红枣潜在适生区[1]。近年来,新疆红枣种植面积和产量不断增长,2017 年种植面积47.625×104hm2,位居全国前列[2]。红枣产业已经成为新疆南疆地区农村的主导产业,也成为南疆农民脱贫致富重要产业。根据笔者课题组在塔里木盆地调研发现,红枣生长严重缺乏有机肥,种植红枣的土壤长期得不到有机肥的补给,使红枣的产量和品质受到不利影响。从目前塔里木盆地的资源分析,没有条件大规模地施用有机肥。同时,有机肥是缓效肥料,施进土壤的有机肥,当季被作物吸收的有机营养(主要是水溶有效碳)有限,而液态有机碳肥弥补了有机肥缺陷和应用领域局限,黄腐酸在有机肥效中体现的是碳肥特点[3]。

黄腐酸从来源上可分为矿源黄腐酸和生化黄腐酸,其中矿源黄腐酸是腐殖酸类分子量较小的高分子有机化合物,含有多种活性官能团,能溶于水、酸、碱、乙醇和丙醇,易被植物吸收,具有较强的生物活性[4]。张振桴等[5]认为,矿源黄腐酸是腐殖质物质的一个组份,具有水溶和酸溶性质,它是由分子量不同的化合物组成的一种混合物,其基本结构是以芳核为骨架的、带有酚羟基、醇羟基、醌基等的多羧酸。生化黄腐酸是从微生物发酵后的植物废料中提取的,组成较复杂,除了芳香族羟基羧酸外,还有一定数量的水溶性碳水化合物、氨基酸、蛋白质、糖酸类物质,常见的主要有秸秆源、糖蜜源等。黄腐酸肥料抗絮凝性好,肥料的p H 波动相对较小,肥效快,主要用于叶面喷施或滴灌施肥[6]。黄腐酸在农业方面的作用主要有改良土壤,增进肥效,刺激植物生长,增加植物抗逆性,改善植物的品质[7]。

中国自60年代以来开展了腐殖酸类的研究工作,诸涵素等[8]研究发现黄腐酸拌种在温度较低的情况下,能促进小麦种子发芽、使分蘖提前出现、促进小麦根系生长。陈荣峰等[9]从1983 年起,把易被植物吸收的小分子黄腐酸(FA)和几种微量元素反应制成多种化学药剂,研制出多效增糖灵(FIG)。通过示范试验表明,使用增糖灵对葡萄果实增糖具有显著效果,并可提高葡萄的产量。窦森等[10]将黄腐酸(FA)首次引入复合型种衣剂并研究了不同FA 用量与复合种衣剂其他成分的配方及生产工艺,同时对制备的6个剂型的FA 复合种衣剂的产品性状进行了测定。沈玉龙等[11]研制了生物技术黄腐酸微肥。程学刚等[12]研究了在尿素硝铵溶液中添加腐植酸和黄腐酸2种增效剂的作用效果。常晓春等[13]研究了黄腐酸和悬浮种衣剂混配效果。陈臻等[14]认为黄腐酸能显著提高苹果树体内相关防御酶系的活性,很大程度上提高了植物的免疫力,即增强了苹果树的抗病性,赵满兴等[15]研究发现化肥减量配施腐殖酸肥或生物有机肥处理均显著提高枣树的单株产量,显著增加了维生素C、蛋白质、黄酮、还原糖和总可溶性糖质量分数。黄腐酸类物质目前已应用玉米[16]、棉花[17]、马铃薯[18]、番茄[19]等作物中。进入21世纪后,国内外大力开发了多种类型的有机水溶性叶面肥产品。目前,已有腐植酸类、氨基酸类等2 000多种有机水溶性叶面肥产品进入了市场[20]。目前,有关黄腐酸的产品种类多样,效果不一,为验证不同类型黄腐酸产品的效果,帮助农民科学选用黄腐酸类产品,本研究选用4种黄腐酸产品进行试验,以阿克苏温宿县666 7 hm2生态园的红枣为研究对象,试验共设置6个处理,研究不同类型黄腐酸对红枣产量和品质的影响,为在红枣上应用黄腐酸类新型肥料提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验地情况

试验于2018年3月-11月在阿克苏温宿县十万亩生态园内进行,该区域属于典型的大陆性气候,昼夜温差大,年均气温10.10 ℃,年均降水量65.4 mm,年均无霜期185 d。土壤为沙壤土,石砾多,土壤瘠薄,保水能力差,有机质仅6.83 g/kg,p H 8.08,速效氮17.2 mg/kg,速效磷18.6 mg/kg,速效钾63 mg/kg。

1.2 供试材料

供试红枣品种为‘骏优1 号’,株距1 m×3 m,树龄:10 a,枣园为滴灌密植骏枣园。

供试肥料:矿源黄腐殖酸原料由新疆汇通旱地龙有限责任公司提供,黄腐酸含量≥200 g/L;秸秆源黄腐酸原料由山东泉林嘉有肥料有限公司提供,黄腐酸含量≥400 g/L;糖蜜源黄腐酸由广西丹宝利公司提供,黄腐酸含量≥400 g/L。矿源黄腐酸、秸秆源黄腐酸、糖蜜源黄腐酸产品中均含氧化钾,其含量为60～65 g/L,黄腐酸磷酸二氢钾复合肥由新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所研发生产,其中黄腐酸≥100 g/L,NPK≥400 g/L。尿素、磷酸一铵、硫酸钾于农资市场购买,其中尿素N≥46.4%,磷酸一铵中P2O5≥61%,N≥12%;硫酸钾中K2O≥54%。

1.3 试验设计

试验共设置6个处理,各小区处理面积150 m2。包括空白不施肥处理(CK)、大田常规施肥处理(CF)、矿物黄腐酸+70%常规施肥处理(FA+70%CF)、秸秆源黄腐酸+70%常规施肥(BFA+70%CF)、糖蜜源黄腐酸+70%常规施肥(HFA+70%CF)、黄腐酸磷酸二氢钾水处理(TFS)。其中TFS一种含黄腐酸和N、P、K 的复合肥,全生育期施用量中纯养分用量为其他黄腐酸处理的70%,在设计试验时,为了验证该产品(TFS)对红枣产量与品质的影响,将TFS作为处理之一与FA+70%CF、BFA+70%CF、HFA+70%CF 进行对比。各处理具体施肥量见表1。全生育期滴灌13 次,总灌水量510 m3,施肥6次,施肥总量和施肥处理见表1,其他农事操作同当地统一管理:4月2日-4月10日,修剪、整枝工作。5月10日-6月5日,3次抹芽;2次喷施除草剂;6月18日-7月20日,喷洒保花保果药剂5次(每周1次);10月15日-20日,旋耕除草1次;11月1日-10日,收获。

表1 不同施肥处理肥料用量Table 1 Fertilizer dosage under different treatments kg/hm2

1.4 测定指标与方法

产量测定:在11月初果实成熟时进行采收测产,在处理区随机选取5株枣树,每株枣果全部采收后称量,取平均值,再折合成每公顷产量。

性状及品质测定:采收后每处理随机选取枣果40颗保存于4℃冰箱,进行红枣性状及品质测定,用游标卡尺测定横径和纵径,果型指数为纵径与横径之比,鲜果质量采用千分之一分析天平测定,制干率采用质量法测定,可溶性糖含量测定用蒽酮比色法,可溶性蛋白质测定用考马斯亮蓝染色法,维生素C 采用2%草酸浸提,0.001 mol/L 2,6-二氯酚靛滴定[21]。果实滴定酸含量测定用酸碱滴定法测定[22]。

1.5 数据处理

采用单因素方差分析检验不同处理水平的差异性,采用Duncan’s法进行多重比较;显著性水平P＜0.05,表示差异显著。数据采用Excel 2019进行数据处理,用SPASS 22.0进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同类型黄腐酸对红枣产量的影响

鲜果质量是衡量产量的重要指标。由图1可知,各黄腐酸处理单果质量均优于常规施肥和不施肥处理,不同类型黄腐酸处理与常规施肥相比,单果质量增幅为3.5%～4.5%,差异不显著。各处理与CK 相比,单果质量增幅为6.7% ～11.2%,除常规施肥外,其余处理与CK 相比,单果质量差异显著(P＜0.05)。

图1 不同施肥处理下鲜果质量Fig.1 Fresh fruit mass under differentfertilization treatments

6个处理红枣产量表现为TFS处理最高(图2),其次为FA+70%CF 处理,两个处理产量分别为6 811.35 kg/hm2和6 469.8 kg//hm2,与常规施肥相比增产幅度分别达35.6%、34.9%,差异显著(P＜0.05)。BFA+70%CF、HFA+70%CF处理产量均高于CF,增幅分别为27.8%、20.9%,差异显著(P＜0.05)。由以上可知,施用不同类型黄腐酸处理,均能增加红枣单果质量,红枣产量亦显著增加,其中施用黄腐酸磷酸二氢钾复合肥(TFS),单果质量、产量表现最优。本试验条件下,黄腐酸对提高单果质量有显著影响,从而直接影响红枣产量。

图2 不用施肥处理下骏枣产量Fig.2 Yield of Ziziphus jujuba Mill under different fertilization treatments

2.2 不同施肥处理对红枣果实性状及品质的影响

由表2可看出,各处理与不施肥相比,骏枣的维生素C 含量、可溶性糖含量、糖酸比和可溶性蛋白质含量均有不同程度的提升,说明施肥有益于提升骏枣内在品质,其中TFS处理与不施肥处理相比,维生素C 含量、可溶性糖含量、糖酸比和可溶性蛋白质含量分别增加10.3%、16.2%、63.8%和43.8%,均达到显著性差异(P＜0.05)。不同类型黄腐酸处理与常规施肥CF+70%CF相比,其维生素C、可溶性糖含量、糖酸比和可溶性蛋白质含量均高于常规施肥。

表2 不同施肥处理骏枣干果内在品质Table 2 Internal quality of Ziziphus jujuba Mill under different fertilization treatments

维生素C是骏枣重要的品质指标,对作物抵抗干旱等具有重要作用。施用矿源黄腐酸FA+70%CF 处理维生素C 含量最高,显著高于常规施肥,增幅95.4%(P＜0.05),与秸秆源黄腐酸BFA+70%CF、糖蜜原黄腐酸HFA+70%CF和黄腐酸磷酸二氢钾复合肥TFS 相比,显著增加34.2%、50.5%和36.4%。各类型黄腐酸处理下的可溶性糖含量均优于常规施肥,除TFS处理显著优于CF,增幅15.5%,其余处理与CF 相比差异不显著。

糖酸比是鉴定骏枣品质的重要指标,直接影响果实风味。糖酸比由大到小排序为:TFS＞FA+70% CF ＞HFA +70% CF ＞BFA +70%CF＞CF＞CK。其中TFS、FA+70%CF、HFA+70%CF 处理与CF 相比,分别增加53.1%、28.8%、23.7%,差异显著(P＜0.05)。

可溶性蛋白质是关键的营养物质,同时是重要的渗透调节物质,不同类型黄腐酸处理蛋白质含量均优于常规施肥,FA+70%CF 处理与CF相比差异不显著,其余BFA+70%CF、HFA+70%CF和TFS 处理均显著优于CF 处理,增幅分别为66.9%、60%和49.9%。

综上所述,不同类型的黄腐酸处理下,骏枣内在品质均有不同程度的提升,其中全程施用黄腐酸磷酸二氢钾复合肥处理骏枣品质表现最优。

红枣横径、纵径的大小直接影响果实大小和质量。由表3可以看出,不同类型黄腐酸处理红枣横径、纵径均优于常规施肥和不施肥处理,纵径增幅为2.9%～7.1%,横径增幅差异较小为5.2%～6.0%,其中HFA+70%CF 处理纵径大小显著优于常规施肥,增幅为3.4%(P＜0.05),其余各黄腐酸处理纵横径优于常规施肥,但未达到显著性差异,各黄腐酸处理间差异亦不显著。各处理果型指数无显著差异。

表3 不同施肥处理骏枣果实性状Table 3 Character of Ziziphus jujuba Mill under different fertilization treatments

各黄腐酸处理的红枣制干率均高于常规施肥,其中FA+70%CF、TFS、BFA+70%CF处理红枣制干率显著高于CF 处理(P＜0.05),增幅分别为9.9%、9.6%、8.5%。综上所述,各黄腐酸处理下,红枣果径、单果质量、制干率均优于常规施肥和不施肥处理。红枣制干率与可溶性糖和可溶性蛋白有直接关系,可溶性糖和可溶性蛋白含量越高,表明干物质含量积累越多,本试验中,TFS处理与不施肥处理相比,可溶性糖含量和可溶性蛋白质含量显著提升,因此制干率高。

2.3 经济效益分析

经济效益分析结果表明,不同黄腐酸处理下红枣收入均显著高于常规施肥处理(P＜0.05),增幅为20.8%～35.7%,其中施用黄腐酸磷酸二氢钾复合肥(TFS)处理收入最高,较CF 增收达35.8%,矿源黄腐酸FA+70%CF 处理次之,增幅达35%,TFS和FA+70%CF两处理红枣总收入差异较小,为0.6%,两处理下红枣收入均显著高于其他处理(P＜0.05);红枣净收入由高到低依次为TFS＞FA+70%CF＞BFA+70%CF＞HFA+70%CF＞CF,这与总收入趋势一致,各处理红枣净收入均显著高于CF处理,增收较CF高出1.08～1.54倍。产投比是衡量收益的具体指标,其值越大说明经济效益越大,由表4可知施用不同黄腐酸处理产投比均显著高于常规施肥CF处理,其中TFS和FA+70%CF处理表现最优。

表4 不同施肥处理的红枣经济效益分析Table 4 Economic benefit analysis of Ziziphus jujuba Mill under different fertilization treatments

3 讨论

从试验结果看,无论是单果质量,还是平均产量,施用不同类型的黄腐酸处理均高于常规施肥处理,而施用黄腐酸磷酸二氢钾复合肥,效果表现最优。张丽丽等[23]在中、碱性土壤上进行黄腐酸配施磷肥试验发现秸秆源黄腐酸可有效提高磷肥利用率,促进番茄果实产量和品质提升。李静等[24]研究表明施用矿源黄腐酸可以显著增加番茄产量。说明不同黄腐酸类产品可有效促进红枣生长,增加红枣产量。这与文献[3,11,15]的研究结论也是一致的。

本试验结果表明,施用不同类型的黄腐酸,骏枣的维生素C 含量、可溶性糖含量、糖酸比和可溶性蛋白质含量均有不同程度提升。朱会调等[25]研究发现不同用量黄腐酸处理葡萄可溶性固形物、固酸比、维生素含量均有不同程度的提高。何流等[26]研究发现,在苹果膨大期施用秸秆源黄腐酸水溶肥,苹果单果质量、可溶性固形物、固酸比显著增加。刘增照等[27]研究发现,腐殖酸能提高果实可溶性糖、维生素C 与干物质含量,增大糖酸比,改善果实的营养品质与口感品质。陈臻等[14]研究表明,黄腐酸能显著提高苹果树体内相关防御酶系的活性,增强苹果树的抗病性,从而提高苹果品质。这与本研究结果表现一致,说明黄腐酸在提高品质方面效果显著。从理论分析看,红枣品质提升可能与黄腐酸可以提高细胞膜通透性,增强糖转化酶以及一些与脂肪、蛋白质等合成相关酶的活性[28],并且提高植物的免疫力、减少病害和提高杀菌、抗菌力有关。有关黄腐酸施用可提高红枣品质还需做进一步的试验及综合分析。

本试验所用黄腐酸磷酸二氢钾复合肥,既是液态有机碳肥,又复合氮磷钾大量元素,与黄腐酸配施化肥相比,具有高效、营养全、使用方便等优点。红枣产量高、品质优可能与黄腐酸磷酸二氢钾复合肥能提高土壤中的碳的吸收与利用有关。植物中的碳元素主要来源于空气中的CO2,还有部分来源于土壤中的水溶性有机碳。土壤有机碳是土壤的肥力核心[29]。正如朱昌雄等[3]研究所述,液态有机碳肥能有效提高土壤中N、P、K 等矿质营养元素的利用率。唐晓乐等[30]研究发现,黄腐酸能增加土壤有机质和溶解性有机碳的含量。因此,含黄腐酸、全营养的水溶肥产品可作为未来新型肥料选择的重要方向。