减氮配施生物有机肥对苹果果实品质的影响

姚瑞赟 白 茹 于庆帆 杨伟伟 包亚琪

（1.石河子大学农学院/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;2.新疆生产建设兵团第四师农业科学研究所 新疆可克达拉 835219）

苹果（Malus pumila）因其营养丰富，且具有较强的生态适应性，耐贮性好，供应周期长，成为世界性水果。 我国是世界上苹果种植面积最大，也是总产量最高的国家[1]。 官方数据显示，2021 年我国苹果总面积在3 132 万亩左右，苹果总产量约3 934 万t。新疆作为新兴的苹果优势产区[2]，许多地区气候条件适于苹果生长发育，其中，以阿克苏地区、伊犁河谷为代表的苹果主产区所生产的苹果产量高、品质优、色泽鲜艳、风味浓郁，深受国内外消费者的青睐[3-4]。 近年来，伊犁地区富士苹果随着栽培面积的不断扩大，由于没有系统的栽培技术指导， 农户在果树栽培过程中盲目滥施肥料， 尤其在不断增加氮肥用量的情况下，土壤质量加速退化，苹果产量对氮肥投入量的响应呈下降趋势。 果园土壤中外源化肥氮的大量累积，使土壤残留氮肥量增多，导致土壤养分失衡[5]。 过量使用氮肥不仅会使果实品质降低、 产量减少， 还会造成肥料资源的浪费、环境的污染[6]。 前人已经在苹果[7]、黄瓜[8]、冬油菜[9]、燕麦[10]上研究发现减施氮肥配施有机肥能够提高产量。 在菜心上发现减氮配施有机肥和生物菌肥可以增加株高、茎粗、叶片数，还会促进菜心叶片叶绿素的合成[6]。 减氮20%配施微生物菌肥可以提高富士苹果果实品质、 叶绿素含量和光合指标，同时降低其果形指数、可滴定酸含量和叶绿素荧光参数[11]。 梁祎[12]在番茄上发现减氮增施有机肥可以不同程度增加番茄果实品质和大部分氨基酸组分等指标的含量及糖代谢和氮代谢相关酶的活性，并且可以降低可滴定酸和硝态氮含量。刘金雨[13]发现减量50%氮肥配施总氮量10%有机肥处理结球甘蓝的产量及经济效益最高，可以提高其干物质、可溶性蛋白、可溶性糖、维生素C 含量。 虽然前人已经在减施氮肥以改善作物品质方面做了许多研究， 但新疆地区减氮配施生物有机肥在苹果上的研究鲜有报道，且不同地区土壤条件差异较大，盲目进行氮肥减施并配施生物有机肥可能造成苹果产量降低， 进而会影响果农经济效益， 因此本研究以天红二号红富士苹果为供试材料，以常规施肥量作为对照，等比例减少氮肥施用量同时配合施用腐殖酸及枯草芽孢杆菌等生物有机肥， 分析不同施肥处理下的苹果果实品质。 通过研究结果分析，推荐最适宜的氮肥减施量。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

本研究田间试验于2022 年4 月15 日在新疆生产建设兵团第四师78 团1 连试验地进行，地理坐标44°7′N、80°37′E， 属山区大陆性气候， 年有效积温2 963℃，年平均日照2 719 h，无霜期136 d，为沙壤土。 室内试验在石河子大学特色果蔬栽培生理与种质资源利用兵团重点实验室进行。

1.2 供试材料

供试材料为6 年生天红二号红富士苹果， 砧木是新疆野苹果，该品种的萌芽率高、成枝力低、短枝多、长枝少；结果大多集中在短果枝上，树体旺，长枝条少，大部分枝条都能结果。

供试肥料：（NH4）2PO4（N+P2O5≥64.0%，N≥16%，P2O5≥48%，B+Zn≥0.2%，聚谷氨酸≥0.2%）购于云南云天化股份有限公司；园动力腐殖酸水溶肥料（腐殖酸≥30 g/L，P2O5+K2O≥200 g/L，P2O5≥80 g/L，K2O ≥160 g/L）购于四川润尔科技有限公司；枯草芽孢杆菌购于德强生物股份有限公司。

1.3 试验设计

试验地面积1 hm2， 选取4 个试验小区，每0.25 hm2为1 个试验小区。 株行距5 m×2 m，果园内肥水状况良好，树体生长健壮，管理水平较高。 试验设置4 个处理，分别为常规施肥量（T1），即农户每年的常规施肥量； 常规施肥量减少20%+腐殖酸+枯草芽孢杆菌（T2）；常规施肥量减少40%+腐殖酸+枯草芽孢杆菌（T3）；常规施肥量减少60%+腐殖酸+枯草芽孢杆菌（T4）。

分别于2022 年4 月15 日、6 月15 日、7 月15 日进行3 次施肥处理， 每次均将肥料溶解后在距树干70 cm 处采用水肥一体化滴灌方式施入，其余管理均一致（表1）。

表1 试验处理及其施肥情况

1.4 测定项目及方法

在10 月果实收获期，分别从果树的东、西、南、北4 个方向随机摘取果实样品5 个， 每个小区共采摘20 个果实， 带回实验室测定果实品质。 测定方法如下： 使用电子数显游标卡尺测定果实纵、 横径， 计算果形指数， 果形指数=果实纵径/果实横径；使用GY-4 手握式果实硬度计测定果实硬度； 使用感量为百分之一的电子天平称量果实单果重； 采用2，6-二氯靛酚滴定法测定果实维生素C 含量； 采用考马斯亮蓝比色法测定可溶性蛋白含量； 用TD-45数显糖度计测定果实可溶性固形物含量[14]；用蒽酮比色法进行测定果实可溶性糖含量[15]；采用酸碱滴定法进行测定果实可滴定酸含量，糖酸比=可溶性糖/可滴定酸[16]。

1.5 数据分析

用SPSS 26.0 对数据进行单因素方差分析，用Origin 2021 绘制图表。

2 结果与分析

2.1 减氮配施生物有机肥对苹果果实单果重的影响

由图1 可知， 减氮配施生物有机肥处理下苹果果实的单果重整体上有显著差异，单果重表现为T2＞T3＞T1＞T4。 其中T2 与T3 处理的单果重分别为193.11 g 和191.65 g， 分别高于T1 处理9.20%和8.37%。 T2 与T3 处理相比， 变化不显著。 T4 处理的单果重为160.64 g， 低于T1 处理9.17%， 分别显著低于T2、 T3 处理16.82%和16.18%。 整体上可以看出， 减施氮肥配施生物有机肥， 苹果果实的单果重有所变化， 减氮20%配施生物有机肥处理的单果重最大。

图1 减氮配施生物有机肥处理下苹果果实单果重的变化

2.2 减氮配施生物有机肥对苹果果实果形指数的影响

由图2 可知， 减氮配施生物有机肥处理下苹果果实的果形指数整体上均有差异， 果形指数表现为T2>T3>T1>T4。 其中T2、T3 处理的果形指数分别为0.91 与0.90， 分别高于T1 处理1.46%和0.07%，T2与T3 处理之间变化不显著。 T4 处理的果形指数为0.87，低于T1 处理3.98%，显著低于T2 处理5.49%。整体上可以看出，减施氮肥配施生物有机肥，各处理间苹果果实的果形指数有变化， 减氮20%配施生物有机肥处理的果形指数最大。

图2 减氮配施生物有机肥处理下苹果果实果形指数的变化

2.3 减氮配施生物有机肥对苹果果实硬度的影响

由图3 可知， 减氮配施生物有机肥处理下苹果果实的硬度整体上没有显著差异， 硬度表现为T2>T1>T3>T4。 其中T2 处理的硬度为8.38 kg/cm2，高于T1 对照处理2.44%。 T3、T4 处理的苹果果实硬度分别为7.96 kg/cm2和7.42 kg/cm2， 分别低于T1 处理9.29%及2.69%。整体上可以看出，减施氮肥配施生物有机肥，各处理间苹果果实硬度变化不显著，只有减氮20%配施生物有机肥处理的果实硬度最大。

图3 减氮配施生物有机肥处理下苹果果实硬度的变化

2.4 减氮配施生物有机肥对苹果果实可溶性固形物含量的影响

由图4 可知， 减氮配施生物有机肥处理下苹果果实的可溶性固形物含量整体上没有显著差异，可溶性固形物含量表现为T1>T2=T3>T4。 其中T2、T3和T4 处理的可溶性固形物含量分别为16.30%、16.30%和16.00%， 均低于T1 处理， 且分别低于T1处理7.28%、 7.28%和8.99%。 整体上可以看出， 减施氮肥配施生物有机肥， 各处理间苹果果实的可溶性固形物含量变化不显著， 且均低于T1 对照处理。

图4 减氮配施生物有机肥处理下苹果果实可溶性固形物含量的变化

2.5 减氮配施生物有机肥对苹果果实可溶性糖含量的影响

由图5 可知， 减氮配施生物有机肥处理下苹果果实的可溶性糖含量整体上差异不显著， 可溶性糖含量表现为T2>T3>T4>T1。 T2、T3 和T4 处理的可溶性糖含量分别为14.60%、14.39%和13.43%，均高于对照处理，分别高于T1 处理18.89%、17.18%和9.36%。其中T2 处理高于T3、T4 处理1.46%和8.71%。 整体上可以看出，减施氮肥配施生物有机肥，各处理间苹果果实的可溶性糖含量变化不显著， 减氮20%配施生物有机肥处理的苹果果实可溶性糖含量最高。

图5 减氮配施生物有机肥处理下苹果果实可溶性糖含量的变化

2.6 减氮配施生物有机肥对苹果果实可滴定酸含量的影响

由图6 可知， 减氮配施生物有机肥处理下苹果果实的可滴定酸含量整体有显著差异， 可滴定酸含量表现为T4>T1>T2>T3。 T3 处理的可滴定酸含量为0.35%， 分别显著低于T1、T2 和T4 处理26.57%、19.85%和34.37%。 T2 的可滴定酸含量为0.44%，同样低于T1 处理。只有T4 高于对照处理11.89%。整体上可以看出，减施氮肥配施生物有机肥，各处理间苹果果实的可滴定酸含量变化显著， 减氮40%配施生物有机肥处理可滴定酸含量最低。

图6 减氮配施生物有机肥处理下苹果果实可滴定酸含量的变化

2.7 减氮配施生物有机肥对苹果果实糖酸比的影响

由图7 可知，减氮配施生物有机肥处理下苹果果实的糖酸比整体有显著差异，糖酸比表现为T3>T2>T1>T4。 T2 与T3 处理的糖酸比分别为38.25、41.12，分别显著高于对照35.26%和45.42%。 T4 处理的糖酸比为25.79， 分别显著低于T2 和T3 处理32.58%、37.29%。 整体上可以看出， 减施氮肥配施生物有机肥，各处理间苹果果实的糖酸比变化显著，减氮40%配施生物有机肥处理的苹果果实糖酸比最大。

图7 减氮配施生物有机肥处理下苹果果实糖酸比的变化

2.8 减氮配施生物有机肥对苹果果实维生素C 含量的影响

由图8 可知， 减氮配施生物有机肥处理下苹果果实的维生素C 含量整体上有显著差异， 维生素C含量表现为T2>T3>T4>T1。其中T2、T3 和T4 处理的维生素C 含量分别为0.21 mg/100 g、0.18 mg/100 g和0.17 mg/100 g， 均高于对照， 且分别显著高于T1处理44.22%、25.33%和18.39%。整体上可以看出，减施氮肥配施生物有机肥， 各处理间苹果果实的维生素C 含量均变化显著， 减氮20%配施生物有机肥处理的维生素C 含量最高。

图8 减氮配施生物有机肥处理下苹果果实维生素C 含量的变化

2.9 减氮配施生物有机肥对苹果果实可溶性蛋白含量的影响

由图9 可知，减氮配施生物有机肥处理下苹果果实的可溶性蛋白含量整体上有显著差异，可溶性蛋白含量表现为T2>T4>T3>T1。 T2、T3 和T4 处理的可溶性蛋白含量分别为0.49 mg/g、0.44 mg/g、0.47 mg/g，分别显著高于对照60.47%、43.04%和53.28%。 其中T2 处理分别高于T3、T4 处理12.18%和4.69%。 整体上可以看出，减施氮肥配施生物有机肥，各处理间苹果果实的可溶性蛋白含量变化显著， 减氮20%配施生物有机肥处理的可溶性蛋白含量最高。

图9 减氮配施生物有机肥处理下苹果果实可溶性蛋白含量的变化

3 讨论与结论

施肥不仅是果园周年管理中最重要的环节之一，更是苹果高产优质的关键措施之一[7]。 前人研究发现，减氮配施有机肥不但可以提高作物产量，还可以减少化肥施用不当带来的各种危害[17]。 蔺浩然[18]研究发现， 使用化肥配施腐殖酸有机肥可以提升苹果果实单果重、果实硬度、可溶性固形物含量等内外品质指标。 本研究表明，减氮配施腐殖酸有机肥及枯草芽孢杆菌可以提高苹果果实的单果重及果形指数。不同减氮量对果实品质的影响不同， 其中减氮20%处理的大果率及果形指数明显高于常规施肥处理，这与杨莉莉等[19]及任静等[20]的研究结果一致。 果实硬度也是苹果重要的外观品质之一， 不仅与果实的鲜食口感有关， 还与果实的贮藏保鲜及加工运输都相关，从而影响苹果的商品率[21]。本研究发现，各施肥处理下苹果果实的硬度变化不显著， 但T2 处理减氮20%配施生物有机肥的果实硬度还是高于常规施肥量，这与刘文倩[7]的研究结果也一致。

李涛涛等[22]的研究表明，随着有机肥的施入，苹果果形指数、可溶性固形物含量、维生素C 含量等大大提高，可滴定酸含量显著下降。 侯海军等[23]在湘西北椪柑上进行有机肥和稻草替代部分化肥的研究，结果表明有机肥和稻草处理的果形指数普遍低于常规施肥量， 有机肥处理和稻草处理果实的维生素C含量显著高于常规施肥量。 本研究发现，减氮配施腐殖酸及枯草芽孢杆菌可以使维生素C、 可溶性蛋白、可溶性糖含量均显著提高， 其中减氮20%配施生物有机肥表现的最好，提高最多，这与前人在苹果[24]、水蜜桃[25]等方面的研究结果均相符，这可能是由于配施的腐殖酸可以促进蛋白质合成， 提高蔗糖合成酶和维生素C 合成酶活性， 从而提高维生素C 及可溶性糖的含量[26-28]。 杨莉莉等[19]通过对苹果进行减氮配施有机肥处理， 研究发现苹果果实可溶性糖和糖酸比均显著高于常规施肥， 且有机肥替代50%氮肥处理的品质最佳， 这与本研究结果显示减氮20%处理品质最佳有所区别， 可能是由于不同地区土壤环境不同，施肥量自然也不同。

综上所述，与常规施肥量相比，减氮20%配施生物有机肥处理可以显著提高苹果果实维生素C 含量44.22%、 可溶性蛋白含量60.47%、 可溶性糖含量18.89%、糖酸比35.26%。 综合分析认为，T2 处理（减氮20%配施腐殖酸水溶肥+枯草芽孢杆菌）的施肥效果最佳，可以提高苹果的果实品质，故可作为生产上推荐的氮肥减施量。