有机无机配施对鲜食葡萄产量与品质及园区土壤质量的影响

魏文良　张赢心　崔浩　刘树堂

关键词：有机肥配施化肥；土壤质量；葡萄；产量；品质；大泽山

中图分类号：S663.101：S143.7 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2023）03-0117-07

近年来，我国农作物种植业结构在不断发生变化，粮食作物播种面积占农作物总种植面积的比例有所下降，而蔬菜和果树等经济作物的比例有所增加。葡萄（Vitis vinifera Linn）作为我国重要的经济果品，2020年总产量达1431.4万t，较2010年增加75.9%。山东省葡萄年总产量为116.1万t，是我国仅次于新疆、河北的第三大葡萄生产省份。大泽山葡萄集中产于平度市北部大泽山西麓一带，是全省最大、全国著名的葡萄产区，而主产区大泽山素有“中国葡萄之乡”的美誉。该区域的地形地貌、土壤结构和气候条件均有利于优质葡萄生产。大泽山葡萄已有两千余年栽培历史，主要栽培品种包括玫瑰香、金手指、泽山一号、红地球等。目前，平度市葡萄种植面积约为2078.8 hm²，总产量约6.91万t，较2010年分别增长26.1%和15.9%。其中，大泽山镇的葡萄种植面积和总产量分别占平度市的54.3%和45.4%。随着葡萄产业的蓬勃发展，追求高产与保护生态环境安全之间的矛盾日益突出。由于连作障碍、氮肥施用过量和施肥配比不合理等问题，葡萄园普遍出现了土壤生态环境失衡，如土壤质量退化、酸化、板结，微生物以及土壤酶活性降低等问题，导致土壤有机质缺乏、养分明显失调且供应能力低，葡萄根系分布浅、养分利用率降低。以上问题已成为制约葡萄产业发展的瓶颈，严重阻碍葡萄产量和品质的提升。因此，如何采取合理有效的栽培管理技术实现土壤质量与葡萄产量品质协同提升成为当前的研究重点。

我国有机肥资源丰富，其总养分量约为7000万t，但实际利用率不足40%，农业应用潜力巨大。有机肥养分全面且肥力持久，施用有机肥不仅可以提升土壤生产力，而且其富含生物活性物质，可增加土壤养分有效性。通过合理利用有机养分资源，实现有机无机相结合，能够改善土壤质量、促进葡萄生长、提升葡萄产量与品质。研究表明，有机无机肥配施能够消除土壤板结，显著改善果园土壤理化性质，提高肥料利用率，促进葡萄植株生长，果实品质（可溶性固形物）和产量明显提高。有机无机肥配施既能保證作物生长需求的速效养分数量和强度，又不易造成环境问题。范业宏等研究表明，果园不同土层土壤速效氮磷钾、有机质及全氮含量随有机肥施用量的增加而增加。生物有机肥的使用，可有效减少土壤中氨的挥发，防止氮磷钾的淋溶，同时增强土壤的保水保肥性能，培肥地力，提高有机质含量与化肥肥效。李娟等研究表明，生物有机肥的混施还能够调控土壤酶活性及土壤微生物碳、氮转化，进而提高土壤肥力。基于有机无机配施在“改土减肥提质增效”方面的优势，通过合理利用有机养分资源，实现有机无机相结合，提升土壤肥力与作物产能具有重要意义。同时，这也符合2015年农业部在《到2020年化肥使用量零增长行动方案》中提出的有机肥替代化肥，以及2017年农业农村部发布的《开展果菜茶有机肥替代化肥行动方案》的相关要求。因此，化肥减施增效正成为全国当前的热点领域，而有机肥与化肥配施在大泽山鲜食葡萄种植区实施的土壤和作物效应尚未开展。

针对大泽山鲜食葡萄生产中亟需解决的土壤退化、化肥利用率低、葡萄产量与品质下降等关键问题，本研究通过设置不同的有机肥替代化肥比例和化肥优化处理，研究其对葡萄产量、品质的影响，以及葡萄园土壤基础理化性质的响应，以实现提质增效的目标，为果园科学施肥、提高肥料利用率、改善土壤环境和提高葡萄产量与品质提供科学依据。

1材料与方法

1.1试验区域概况

试验于2020年4-9月在山东省青岛市平度大泽山镇季家疃村（36°58′12″N，119°53′1″E）进行。该区地处山区丘陵地带，属于暖温带半湿润季风气候区，年平均气温为11.8℃，平均昼夜温差为10.8℃，有效积温在4 000℃以上，年平均降水量为649.6mm。全年日照时数约2700 h，日照率为61.6%，太阳年均辐射总量约为525 324 J/cm²，无霜期约190天。这既满足了水分和温度要求，而且日照时数、有效积温均达到且优于国际公认的标准值，是鲜食葡萄得天独厚的生产种植区域。试验地土壤类型为棕壤，质地为砂质壤土，耕层土壤基本理化性质：有机质含量16.26 g/kg、碱解氮81.09 mg/kg、有效磷136.81 mg/kg、速效钾465.62mg/kg，pH值6.85。

1.3测定指标及方法

1.3.1产量性状 葡萄收获时，称量单穗重及单株葡萄产量，计算果粒重及公顷产量。

1.3.2品质指标 每小区随机取10穗，每穗随机取10粒用游标卡尺分别测量果粒直径、高度，计算果形指数（高度／直径）；用GY-1型果实硬度计测定果实硬度：称取葡萄质量并利用排水法获得葡萄体积，计算果实密度（质量／体积）；称取葡萄质量和果汁质量，计算出汁率（果汁质量／葡萄质量）。

每小区随机取10穗果，每个果穗随机取1粒葡萄，用搅拌机搅成果浆，标记备测。采用手持糖量计测定可溶性固形物含量，采用苯酚法测定可溶性糖含量，采用氢氧化钠滴定法测定可滴定酸含量，采用2，4-二硝基苯肼比色法测定维生素C含量，采用Folin-Ciocalteu法测定总酚含量。

1.3.3土壤理化性质 葡萄收获后采用五点取样法采集0～20 cm土层土壤样品，部分新鲜土样过2mm筛。采用氯仿熏蒸浸提法测定土壤微生物量碳（MBC）、氮（MBN），其含量计算用未熏蒸减去熏蒸样品碳氮含量之差除以回收系数（K_MBC=0.38，K_MBN=0.54）。剩余土壤样品风干后，分别过0.25 mm和1mm筛，采用重铬酸钾容量法-外加热法测定土壤有机质含量，采用碱解扩散法测定碱解氮含量，采用0.5mol/L NaHC03浸提-钼锑抗比色法测定有效磷含量，采用1mol/L中性NH₄OAc浸提-火焰光度法测定速效钾含量，用pH计测定土壤土水比1：2.5的pH值。

1.4数据处理

试验数据采用Microsoft Excel 2019和Sigma-plot 12.0软件进行处理与作图，相关指标采用IBM SPSS Statistics 20.0进行显著性检验，显著性水平为P<0.05。

2结果与分析

2.1有机肥与化肥配施对鲜食葡萄产量的影响

由表1可知，不同施肥处理对鲜食葡萄果粒重、穗重及产量的影响存在差异。对葡萄产量的影响表现为OF2M2>OF3M3>OF1M1>OF>CF，与CF相比，OF处理仅增产0.7%，未达到显著水平，而有机肥与化肥配施处理平均增产11.5%（8.9%～14.0），其中，OF2M2和OF3M3处理产量与CF差异显著。不同处理对葡萄果粒重的影响规律与产量表现一致，与CF相比，有机肥与化肥配施处理果粒重增幅平均为14.7%（10.1%～18.7%）。不同施肥处理对葡萄穗重的影响表现为OF2M2>OF3M3>OFIM1>OF>CF，与CF相比，OF处理穗重增加2.2%，但未达显著水平，而有机肥与化肥配施处理穗重均显著增加，OF1M1、OF2M2和OF3M3处理的增幅分别为6.7%、10.7%和9.6%。

2.2有机肥与化肥配施对鲜食葡萄品质的影响

由表2可知，不同施肥处理对鲜食葡萄果形指数、果实硬度、果实密度、出汁率等感官性状的影响存在差异。其中对葡萄果形指数的影响表现为OF2M2>OF1M1>OF3M3>CF>OF，与CF相比，OF1M1、OF2M2和OF3M3处理果形指数分别提高8.5%、9.8%和6.1%，但仅OF2M2达到显著水平。与CF相比，有机肥与化肥配施处理均显著降低葡萄果实硬度，平均降幅为4.3%（3.4%～4.8%），而OF与CF间无显著差异。不同处理的葡萄果实密度均无显著差异。不同施肥处理对葡萄出汁率的影响表现为CF>OF>OFIM1>OF2M2>OF3M3.与CF相比，OF1M1、OF2M2和OF3M3处理均显著降低出汁率，降幅分别为4.4%、5.3%和9.5%，而OF与CF间无显著差异。

由表3可知，不同有机无机肥配施处理能够明显改善鲜食葡萄的品质。有机肥与化肥配施各处理维生素C含量均高于CF，且OF2M2处理最大，为167.8mg/kgFW，较CF显著提高8.8%，但与OF、OF1M1和OF3M3处理差异不显著；其次为OF1M1和OF3M3处理，较CF分别增加6.5%和5.2%，差异不显著。有机肥与化肥配施各处理总酚含量均显著高于CF，OF1M1、OF2M2和OF3M3处理分别增加27.6%、31.0%和24.1%，OF与CF间无显著差异。OF1M1、OF2M2和OF3M3处理可溶性固形物含量分别较CF显著提高11.7%、14.0%和11.4%，OF处理较CF提高3.1%，但无显著差异。OF1M1、OF2M2和OF3M3处理可溶性糖含量分别较CF显著提高14.4%，17.2%和16.6%，OF处理较CF提高4.1%，但无显著差异。与CF相比，所有处理的可滴定酸均表現出下降趋势，OF、OF1M1、OF2M2和OF3M3处理分别降低3.3%、13.1%、16.4%和14.8%，其中，OF与CF间无显著差异，其他有机无机配施处理均达到显著水平。

不同施肥处理葡萄固酸比和糖酸比表现出相同的趋势，均为OF2M2>OF3M3>OF1M1>OF>CF，与CF相比，OF处理的固酸比和糖酸比分别提高6.6%和7.6%，但未达到显著水平，而有机肥与化肥配施处理均显著提高固酸比和糖酸比，OF1M1、OF2M2和OF3M3处理的固酸比分别提高28.6%、36.4%和30.7%，糖酸比分别提高31.7%、40.2%和36.8%。

2.3有机肥与化肥配施对葡萄园土壤质量的影响

由表4可知，不同有机无机肥配施对果园耕层土壤肥力指标的影响不同。土壤有机质含量表现为OF3M3> OF2M2> OFIMl>OF>CF，其中，OFIM1、OF2M2和OF3M3处理较CF分别显著增加20.1%、33.4%和40.3%，OF处理较CF增加但不显著。有机肥与化肥配施各处理土壤碱解氮含量较CF均显著降低，降幅分别为10.9%、15.1%和14.2%，OF处理较CF降低但不显著。有机肥与化肥配施各处理土壤有效磷含量较CF均显著降低，降幅分别为15.3%、31.2%和26.8%，且OF2M2和OF3M3处理均显著低于OF1M1，OF处理较CF降低但不显著。OF1M1和OF3M3处理土壤速效钾含量显著高于CF，增幅分别为4.2%和3.2%，而OF2M2、OF处理与CF无显著差异。各处理土壤pH值均高于CF，增幅为0.7%～6.4%，OF1M1、OF处理与CF无显著差异，OF2M2、OF3M3处理与CF差异显著。

由图1看出，不同有机无机肥配施处理有效提高鲜食葡萄园耕层土壤微生物量碳、氮含量，OF2M2处理的微生物量碳含量最高，达到166.3mg/kg，显著高于其他处理，较CF提高177.2%；其次为OF3M3，较CF显著提高155.1%；OF1M1较OF2M2显著降低23.6%，较CF显著提高111.8%：OF处理较CF提高20.0%，但差异不显著。不同施肥处理的鲜食葡萄园耕层土壤微生物量氮含量与微生物量碳表现出类似规律：OF2M2>OF3M3>OF1M1>CF>OF，与CF相比，OF1M1、OF2M2和OF3M3处理均显著增加微生物量氮，增幅分别为21.6%、42.6%和35.1%，且OF2M2处理显著高于OF1M1，OF处理较CF降低10.0%，但未达到显著水平。

3讨论

3.1有机肥与化肥配施对鲜食葡萄产量及品质的影响

科学合理施肥是提高作物产量和改善品质的重要措施，有机肥与化肥配施是一种值得推荐推广的施肥模式。杨卓亚等研究表明，施用生物有机肥能够显著增加芦柑、龙眼、荔枝的产量，改善苹果与柑橘的外观与内在品质。也有研究表明，有机无机配施能够明显增加葡萄果粒重及产量，也有利于品质提升，这主要得益于有机无机肥配施相比于单施化肥而言，能够提高作物产量构成因素，提升作物群体质量，进而达到增产目的。本研究中，有机无机肥配施处理较习惯施肥（CF）鲜食葡萄的果粒重增加10.1%～18.7%、单穗重增加6.7%～10.7%，而优化施肥（OF）处理与CF无显著差异；各处理产量均高于CF，增幅为0.7%（OF）～14.0%（OF2M2）。究其原因，有机肥与化肥配施综合了无机肥的速效和有机肥的长效，能够持续保证肥效，可提高土壤氮、磷利用率，土壤速效养分含量显著增加，既满足植株养分需求，促进其生长，又可有效提高葡萄坐果率，明显提升产量及改善品质。

有机肥与化肥配施对鲜食葡萄品质的影响不同。本研究中，有机无机配施处理与CF相比，维生素C、可溶性固形物、可溶性糖含量分别提高5.2%～8.8%、11.4%～14.0%和14.4%～17.2%，可滴定酸降低13.1%～16.4%，固酸比、糖酸比分别提升28.6%～36.4%和31.7%～40.2%。这与周喜荣、郭洁、田益华等的研究结果相似，但OF对葡萄品质的影响与CF无显著差异。此外，本研究发现，有机无机配施较CF显著提高鲜食葡萄的总酚含量，增幅为24.1%～31.0%。葡萄次生代谢产物多酚类物质，具有抗氧化活性，能够有效清除人体内积累的自由基，减弱机体氧化损伤，提高人体免疫力。原因是有机肥与化肥配施保证了养分的稳步释放，使得酶活性增加，光合效率增强，碳水化合物等的合成及转运加快，进而使有机物稳步累积，促进葡萄植株生长，从而改善葡萄品质。

3.2有机肥与化肥配施对葡萄园耕层土壤质量的影响

大量研究表明，有机肥可以改善土壤结构性能，提高土壤养分供应能力，减缓土壤酸化，提高土壤微生物数量，对提高土壤质量、促进植物生长发育具有积极的作用。本研究表明，有機肥与化肥配施处理较传统习惯施肥能够增加鲜食葡萄园土壤有机质、速效钾含量和提高pH值，这与周喜荣等的研究结果相似。分析其原因，一方面有机肥含有大量有机质，与化肥配施后可形成微团聚体及有机无机复合体，促进土壤有机质的累积，与此同时，有机肥在腐解过程中也能够增加有效矿质养分的释放：另一方面有机肥自身为碱性，施人土壤后有利于土壤pH值的提升。而土壤碱解氮和有效磷含量降低，这可能是由于有机肥的投入促进了葡萄的生长发育，增加了植株对氮磷钾养分的吸收，尤其是对氮、磷养分的吸收显著高于对照。

土壤微生物量碳虽然只占土壤全碳的很小一部分，但它是土壤有机质中最为活跃的部分，调节土壤养分的矿化和固定过程，可反映土壤养分的有效性和土壤生物活性。土壤微生物量氮是土壤氮素重要的储备库，在土壤氮素循环与转化的过程中起着非常重要的调节作用，土壤微生物量氮转化迅速，是比较敏感的生物学指标，能够及时、准确地反映土壤性状。本研究表明，相比CF，有机肥与化肥配施处理能够增加鲜食葡萄园土壤微生物量碳（平均增幅148.0%）、氮（平均增幅33.1%）。这可能是由于有机肥的施用为微生物提供了充足的碳源，同时，施肥能够增加根系生物量及根系分泌物，促进微生物生长。

4结论

本研究表明，与传统习惯施肥相比，有机肥与化肥配施处理能够通过增加玫瑰香葡萄的果粒重和单穗重来提高产量，同时实现了维生素C、总酚、可溶性固形物、可溶性糖、可滴定酸、固酸比及糖酸比等葡萄品质指标的改善。此外，有机肥与化肥配施促进了葡萄园耕地质量的提升，尤其土壤有机质、微生物量碳氮含量和pH值得到明显改善。因此，有机无机配施对鲜食葡萄园土壤质量与果品产量品质协同提升具有重要意义，且以减施化肥20%+有机肥30.0t/hm²处理最优。