化肥减量配施液体有机肥对土壤理化性质及葡萄产质量的影响

唐开军

(安徽省宣城市宣州区农村生态能源局,安徽宣城 242000)

葡萄是一种重要的经济果品,具有见效快、收益高等优点,已成为我国果农增收的重要增长点[1]。安徽省具有良好的气候和生态环境条件,已成为葡萄栽培大省和重要的产区之一。近年来,随着观光采摘农业、设施农业发展速度的加快,安徽省葡萄种植面积不断扩大,产品种类日渐丰富,葡萄产业发展的空间巨大。但果农为了获取经济效益,一味地追求产量,盲目增加化肥施用量,造成土壤板结、养分流失和面源污染等后果,导致果实品质和产量降低,对当地葡萄产业的可持续发展产生了严重影响[2]。因此,要在保证葡萄品质和产量稳定的基础上,实现化肥的减量增效是目前安徽葡萄产业发展亟待解决的问题。

有机肥与化肥配施可以协调土壤碳氮平衡,提高土壤生产力,已成为减肥增效的有效手段之一。液体有机肥是一种新型的水溶性肥料,与化肥配施可以活化土壤养分,促进植株对营养成分的吸收和利用,提升作物的品质和产量[3],这种施肥方式逐渐成为我国肥料施用的重要趋势。姜佰文等[4]研究表明,减施40%化学氮肥配施液体有机肥可提高玉米籽粒氮素积累量5.28%～10.00%,可提高籽粒氮素吸收速率21.34%～38.18%,提高产量8.42%～9.92%。阎立江等[5]研究了增施“荣木”液体有机肥对“明宝”草莓生长的影响,结果表明,增施液体有机肥可以有效促进草莓生长发育、改善果实品质并增加产量。万辰等[6]研究指出,在油菜田施用液体有机肥,可以在短时间内大幅度提高土壤铵态氮、硝态氮、有效磷含量,同时可以提升土壤有机质含量。目前,在多种作物上应用液体有机肥均取得了良好的效果,但液体有机肥应用于葡萄上的研究较少,尤其是化肥减量配施液体有机肥在葡萄生产中的应用效果鲜见报道。基于此,笔者研究了不同用量化肥配施液体有机肥对土壤理化性质、葡萄品质和产量的影响,探究配施液体有机肥对减肥增效的潜力,以期为安徽省化肥减量和液体有机肥在葡萄上的合理应用提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地概况试验于2020年4—9月在安徽省宣城市宣州区孙埠镇西马村葡萄园进行,该地属亚热带湿润季风气候,年平均气温15.5 ℃,年平均降水量1 364.22 mm,无霜期约240 d。供试土壤属砂质壤土,0～20 cm土壤pH 7.14,有机质4.53 g/kg,碱解氮36.45 mg/kg,有效磷4.27 mg/kg,速效钾146.14 mg/kg。

1.2 供试肥料尿素(含N≥46%,购自山东中沃国际肥业有限公司)、磷酸二铵(含N≥18%、P2O5≥46%,购自济南腾博化工有限公司)、硝酸钾(含K2O≥51%,购自鹤壁市大德生物科技有限公司)、液体有机肥(含有机质≥45%,N+P2O5+K2O≥5%,购自山东万瑞谷德农业科技有限公司)。

1.3 试验设计供试作物为葡萄,品种为4年生“夏黑”,果园定植株行距为1.5 m×3.0 m,高宽垂架型。设5个处理:CK(全量化肥)、T1(全量化肥配施液体有机肥)、T2(化肥减量10%配施液体有机肥)、T3(化肥减量20%配施液体有机肥)、T4(化肥减量30%配施液体有机肥),化肥于萌芽期一次性开沟(距主干40 cm,沟宽32 cm,沟深50 cm)施入,液体有机肥作为基肥一次性喷洒地表,各处理施肥量见表1。各处理3次重复,小区面积54 m2,随机区组设计,各小区日常田间管理一致。

表1 试验处理与施肥量

1.4 测定项目与方法

(1)土壤理化性质。 果实采收期按照多点采样法取各小区0～20 cm土层土壤样品,混合均匀后用塑料袋密封。新鲜样品过0.5 mm筛后放置于冰箱中待测土壤微生物量碳、氮含量和酶活性。

土壤微生物量测定参照《土壤微生物生物量测定方法及其应用》[7],微生物量碳采用三氯甲烷熏蒸提取-容量分析法测定,微生物量氮采用熏蒸提取—茚三酮比色法测定;土壤酶活性的测定参照《土壤酶及其研究方法》[8],苯酚钠-次氯酸钠比色法测定土壤脲酶活性,高锰酸钾滴定法测定过氧化氢酶活性,3,5-二硝基水杨酸比色法测定蔗糖酶活性,磷酸苯二钠法测定碱性磷酸酶活性。

(2)果实产量与品质。于果实成熟期各处理均随机采集30串果穗,用电子天平测定单穗质量并取平均值,并随机选取30粒果实测定质量并计算平均单粒质量,各处理全部采摘量为产量。

从每串果穗中随机取1粒果实,搅拌机搅成果浆后测定品质指标。参照李合生[9]的方法,采用苯酚法测定可溶性糖含量,采用酸碱滴定法测定可滴定酸含量,采用高效液相色谱法测定维生素C含量,可溶性固形物含量采用手持数显糖度计进行测定。

1.5 数据处理采用Excel对试验数据进行整理,用SPSS 20.0对试验数据进行统计分析,处理间差异显著性的检验采用单因素方差分析法,运用Duncan法进行处理间多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对土壤理化性质的影响

2.1.1土壤微生物量碳、氮含量。 由表2可知,不同化肥减量配施液体有机肥处理均可以对土壤微生物碳、氮含量产生影响。微生物碳含量方面,处理T1～T4均显著高于CK,具体表现为T3>T4>T2>T1>CK,其中处理T3的含量最高;此外,土壤中微生物氮含量的表现与微生物碳较为相似,处理T1～T4的微生物氮含量均显著高于CK,具体表现为T3>T4>T2>T1>CK,其中处理T3的含量最高。综合来看,化肥减量配施液体有机肥可以提高土壤中微生物碳、氮含量。

表2 不同施肥处理对土壤微生物量碳、氮含量的影响

2.1.2土壤酶活性。由表3可知,不同化肥减量配施液体有机肥处理均可以对土壤酶活性产生不同程度的影响。土壤碱性磷酸酶活性表现为处理T1～T4均显著高于CK,且处理T3活性最高,较CK增高32.50%;土壤脲酶活性表现为处理T1～T4均显著高于CK,且处理T3活性最高,较CK增高13.83%;土壤过氧化氢酶活性表现为处理T1～T4均高于CK,且处理T2、T3、T4与CK差异均达显著水平,处理T3的活性最高,较CK增高37.50%;土壤蔗糖酶活性表现为处理T1～T4均高于CK,且处理T2、T3、T4与CK差异均达显著水平,处理T3的活性最高,较CK增高15.38%。由此可知,化肥减量配施液体有机肥可以有效提高土壤碱性磷酸酶、脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶的活性。

表3 不同施肥处理对土壤酶活性的影响

2.2 不同施肥处理对葡萄产量的影响由表4可知,不同化肥减量配施液体有机肥处理均可以对葡萄单粒质量、单穗质量、产量产生不同程度影响。单粒质量表现为处理T3>T2>T4>T1>CK,其中处理T3、T2增加显著,分别较CK增加14.03%、11.92%。单穗质量表现为处理T3>T4>T2>T1>CK,处理T3均显著高于其他处理,较CK增加6.95%。产量表现为处理T3>T2>T4>T1>CK,处理T3均显著高于其他处理,较CK增产12.98%。由此可知,化肥减量配施液体有机肥可以有效增加葡萄单粒质量、单穗质量和产量。

表4 不同施肥处理对葡萄产量的影响

2.3 不同施肥处理对葡萄品质的影响由表5可知,不同化肥减量配施液体有机肥处理均可以对葡萄品质产生一定影响。处理T1～T4的可溶性固形物含量均显著高于CK,其中处理T3最高,较CK提升了7.60%;处理T1～T4的可滴定酸含量均较CK有所降低,其中处理T3含量最低,较CK降低了17.31%;处理T2、T3的VC含量均显著高于CK,较CK分别提升了2.50%和19.78%,处理T1和T4均低于CK;处理T1～T4的固酸比均显著高于CK,其中处理T3最高,较CK提高了30.25%。由此可知,化肥减量配施液体有机肥可以有效改善葡萄品质。

表5 不同施肥处理对葡萄品质的影响

3 讨论

土壤微生物量碳可以调节土壤养分的矿化、固定过程,可反映出养分的有效性和生物活性;土壤微生物量氮是氮素的重要储备库,可以反映出微生物对氮素矿化和固持作用的效果。因此,微生物量碳、氮与土壤养分的循环关系密切,是反映土壤肥力的重要指标之一。液体有机肥施入土壤中可以为微生物提供碳源和其他养分,促进微生物大量繁殖,提高土壤养分的有效性,同时提高微生物活性[10]。王沛裴等[11]研究指出,土壤中施入液体有机肥可以提高土壤微生物量碳、氮含量。王兴龙等[12]指出,配施有机肥可大幅提高土壤微生物量碳、氮含量,但过量施用有机肥土壤微生物量碳、氮含量会降低。该研究结果表明,化肥减量配施液体有机肥后土壤微生物量碳、氮含量均显著高于CK,且均以化肥减量20%配施液体有机肥时含量最高,当化肥减量30%配施液体有机肥时土壤微生物量碳、氮含量又呈下降趋势,这与王兴龙等[12]的研究结果一致。

土壤酶是土壤中有机质分解、养分循环的重要生物学机制,可以作为土壤肥力和生物多样性的指标,测定土壤酶活性可以预测养分的转化情况和土壤肥力。栾合德等[13]研究表明,配施液体有机肥可以有效提高土壤碱性磷酸酶、脲酶、纤维素酶活性。杨琼等[14]研究指出,桑园土壤中增施蚕沙有机肥,可以显著提高土壤中多种酶活性,且有机肥用量越高酶活性越高。该研究结果表明,化肥减量配施液体有机肥后土壤碱性磷酸酶、脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶的活性均显著高于CK,且以化肥减量20%配施液体有机肥时酶活性最高,而当化肥减量30%配施液体有机肥时土壤酶活性均表现出降低趋势,这与杨琼等[14]的研究结果不一致,这可能与土壤性质不同有关。

氮、磷、钾是植物生长发育必需的营养元素,是提高产量的基本保障,科学合理的施肥措施是稳产增产的重要手段。徐大兵等[15]研究指出,有机肥替代25%化肥时小白菜和生菜的产量与常规施肥的产量相当,当替代比例为50%时,可以显著降低小白菜和生菜中的硝酸盐含量,从而改善其品质。杨鹏等[16]研究指出,化肥减量20%和30%配施有机肥时甘蓝可增产9.8%以上,且减量30%时品质更佳。该研究结果表明,化肥减量配施液体有机肥后葡萄的单粒质量、单穗质量、产量均显著高于CK,这与以上研究结果一致。该研究结果还发现,化肥减量20%配施液体有机肥时葡萄的单粒质量、单穗质量、产量最高,当化肥减量30%配施液体有机肥时葡萄的单粒质量、单穗质量、产量均呈降低趋势,这与陈大超等[17]研究得出的柑橘产量随着有机肥替代化肥量的增加而增加的结论不一致,但与钱银飞等[18]在水稻上的研究结果一致,这可能是由于试验条件和作物种类的差异导致化肥和有机肥配施的效果不同所致。

不同施肥处理对果实的品质产生不同的影响[19]。该研究结果表明,化肥减量配施液体有机肥后葡萄的可溶性固形物、VC含量以及固酸比均显著增加,可滴定酸含量有所降低,这与阎立江等[5]、杜少平等[20]的研究结果较为相似。这主要是由于化肥减量配施液体有机肥可以为植株生长持续提供必需的养分,同时可以提高土壤酶活性,加快了碳水化合物的合成和转运,促进植株生长,同时液体有机肥在分解过程中可以产生多种多肽类物质和氨基酸,也有助于改善果实的品质[21-23]。

4 结论

该试验通过研究化肥减量配施液体有机肥对土壤理化性质及葡萄品质与产量的影响,明确了化肥减量配施液体有机肥的施用效果。综合来看,化肥减量20%配施液体有机肥可以实现葡萄增产提质和化肥减量增效的目的。因此,在生产过程中可以加强液体有机肥的推广和应用,为安徽省葡萄产业的可持续发展提供保障。