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化肥减施结合有机肥对灵武长 枣果园土壤肥力及果实品质的影响

时间:2022-09-21 16:07|来源:|作者:求学星空|点击:

李百云 李慧 许泽华

摘 要: 【目的】研究化肥减施结合有機肥处理对灵武长枣果园土壤肥力及果实品质的影响,探讨有机肥替代部分化肥在田间施用的可行性,为黄河流域灵武长枣产区科学施肥提供理论依据。【方法】本研究以灵武长枣为试材,设置常规施肥、化肥减施结合有机肥和生物菌剂的不同处理,测定了土壤肥力、产量以及果实品质的相关指标。【结果】以常规施肥处理为对照,化肥减施在25%以上配施有机肥和生物菌剂处理,果园土壤有机质、全氮、速效氮、速效磷、速效钾含量降幅分别在6.8%~17.4%、 26.9%~40.3%、12.1%~36.1%、43.4%~54.1%、16.1%~27.9%,但对单株产量影响不显著,可以显著提高果实可溶性糖、糖酸比,降低果实可滴定酸含量。【结论】在灵武长枣产区土壤养分丰富的枣园,化肥减施25%配施有机肥和生物菌剂对产量影响不显著,对提升果实品质具有一定的可行性。

关键词: 灵武长枣:化肥减施;土壤养分;产量;果实品质;生物菌剂

文章编号:2096-8108(2022)04-0017-05  中图分类号:S655.1  文献标识码:A

Effect of Reduced Application of Chemical Fertilizer Combined with

Organic Fertilizer on Soil Fertility and Fruit Quality of ‘Lingwuchangzao’

LI Baiyun, LI Hui, XU Zehua

(Horticultures Institute of Ningxia Academy of Agriculture and Forestry Sciences,Yinchuan 750002,China)

Abstract: 【Objective】The effects of reduced application chemical fertilizer combined with organic fertilizer on soil fertility and fruit quality of ‘Lingwuchangzao’ orchard were studied, and the feasibility of organic fertilizer replacing part of chemical fertilizer in the field was discussed, which provided a theoretical basis for scientific fertilization in ‘Lingwuchangzao’ production area of the Yellow River Basin.【Methods】‘Lingwuchangzao’ was used as test material, and different treatments of conventional fertilization, chemical fertilizer reduction and combined application of organic fertilizer and biological bacteria were set. The soil fertility, yield and fruit quality were measured.【Results】 The results showed that compared with the conventional fertilization treatment, the reduction of chemical fertilizer was more than 50%, combined with organic fertilizer and biological bacterial agent. The contents of organic matter, total nitrogen, available nitrogen, available phosphorus and available potassium of orchard soil decreased by 6.8%~17.4%, 26.9%~40.3%, 12.1%~36.1%, 43.4%~54.1% and 16.1%~27.9% respectively.Halving chemical fertilizer combined with organic fertilizer and biological bacterial agent had no significant effect on single plant yield, which could significantly increase the ratio of soluble sugar to acid and reduce the content of titratable acid in fruit.【Conclusion】 In conclusion, in the jujube orchard with rich soil nutrients in ‘Lingwuchangzao’production area, the reduction of chemical fertilizer by 25% combined with organic fertilizer and biological bacterial agent has no significant impact on yield, improving fruit quality, which is feasible in the short term.

Keywords: ‘Lingwuchangzao’; reduced application of chemical fertilizer; soil nutrient; yield; fruit quality;biological agent

灵武长枣是宁夏特色枣产业中具有地理标志的优质鲜食枣之一  [1],灵武市因独特的地理位置、环境气候、土壤等优越的条件,加上该区枣农较高的管理水平和投入水平,确立了其在灵武长枣种植方面的优势地位  [2],成为宁夏的第一产枣大县,具有一定的品牌效应。近年来,越来越多的枣农以产量作为增加经济效益的主要手段,施肥是目前提高产量的最重要的措施。随着化肥施用量和年限不断增加,对土壤生态系统造成破坏,直接造成土壤酸碱化、土壤板结、通气性不好、养分比例失衡,降低了肥料利用率,导致枣果品质和产量下降,进而造成资源浪费和生产成本增加,还带来了水体污染等环境和食品安全问题  [3-5]。

随着我国农业部‘两减’行动的推行,人民对无污染、安全、高品质绿色食品需求量日益增加,因此传统的化肥依赖型农作方法亟需改变,而化肥减施有机肥替代对减少农业生产过程中对化肥的过度依赖,推动我国绿色农业的发展有显著作用  [6-7]。研究表明:有机肥料和无机化学肥料配合施用能够改善作物生长状况,改善果实品质,降低化肥使用量,并通过施用有机肥,有利于农业生产的可持续发展和土壤质量的提升  [8-9],在施肥的基础上,添加微生物菌剂,可以进一步改善土壤肥力,调节土壤微生物生长环境  [5,10]。目前,很多学者在化肥减施配施有机肥方面,对酿酒葡萄  [7]、苹果  [11]、三红蜜柚  [12]、芒果  [13]等果树开展了大量试验研究,一致认为,化肥减施合理比例配施有机肥是提升土壤肥力、提高产量和果实品质的有效措施。方成等  [14]发现减施化肥配施EM菌剂可显著提高玉米品质、改善土壤肥力、提高土壤微生物菌群数量。关于化肥减施配施有机肥在红枣上已开展相关研究,主要集中在陕西产区  [8]、新疆产区  [15-16];并且过量和不合理施用化肥,已经成为威胁灵武长枣产业的重要问题  [2]。因此,本研究以灵武长枣为研究对象,通过研究黄河流域化肥减施替代技术对土壤肥力、产量、果实品质的影响,旨在为指导有机肥替代部分化肥在田间的施用提供理论依据和技术指导。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

试验地位于宁夏回族自治区灵武市园艺场基地,该地位于宁夏中部,属大陆性季风气候,海拔 1 120 m,全年日照时数3 080.2 h,平均无霜期 157 d,年平均气温8.8 ℃,年均降水量206.2~255.2 mm,土壤质地为灌淤土  [17-18]。0~40 cm耕层土壤pH为7.65,含有机质21.38 g/kg、全氮 0.68 g/kg、速效氮14.00 mg/kg、速效磷 33.52 mg/kg,速效钾168.07 mg/kg。

1.2 供试材料

供试枣树为16 a生的灵武长枣树,砧木为酸枣,栽植密度为4 m×2 m,长势基本一致,田间管理一致。供试商品有机肥由宁夏伊品生物科技股份有限公司提供,总养分N+P2O5+K2O≥10%,有机质≥45%;复合肥由山东黑松土农业高新技术有限公司提供,N-P2O-K2O=17-17-17, 总养分 ≥51%,腐植酸≥3%;枯草芽孢杆菌由北海强兴生物科技有限公司提供,有效活菌數≥1 000亿/g。

1.3 试验设计

本试验采用单因素随机区组设计,设置6个处理,每个处理选取3株树,3次重复,采用单株施肥处理。以施全量复合肥为对照(T1,依据当地施用量,2.5 kg/株),75%复合肥+ 5 kg有机肥(T2),50%复合肥+10 kg有机肥(T3),75%复合肥 +5 kg有机肥+菌剂(T4,按有机肥1%加入),50%复合肥+10 kg有机肥+菌剂(T5,按有机肥1%加入)。将肥料作为基肥一次性施入,于2020年5月24日,在树冠投影外两侧机械开沟,离主干70 cm,沟深35 cm、宽50 cm,均匀地将试验所用的肥料施入沟内,然后覆土、灌水。

1.4 测定项目与方法

土壤肥力测定:在10月施肥前和采收后,于树冠下,按照五点混合取样法,采集施肥点周边0~ 40 cm的土壤。全氮采用凯氏蒸馏法,有机质、速效氮、速效磷、速效钾以土壤标准样品作为参考,采用苏州科铭生物技术有限公司生产的试剂盒测定。

产量调查:于9月中下旬,田间统计单株坐果量,根据单株产量=单果质量×单株坐果量,计算单株产量。

果实品质:于果实脆熟期,采集枣树四周正常果实30个,利用游标卡尺测定果实纵横径,利用百分之一天平测定单果

质量,利用色差仪测定果实色泽指标,采用折糖仪测定可溶性固形物质量分数,可滴定酸质量分数采用酸碱滴定法测定,维生素C质量分数采用二氯酚靛酚滴定法测定,采用可溶性糖蒽酮-浓硫酸比色法测定糖酸比,

以可溶性糖质量分数与其对应可滴定酸质量分数的比值  [18]表示。

1.5 数据处理

采用Excel 2010和SPSS 20对数据进行统计和方差分析,利用Duncan方法进行显著性检验( P<0.05 表示差异显著),结果用平均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 不同化肥减施处理对土壤肥力的影响

2.1.1 不同化肥减施处理对土壤有机质和全氮的影响

不同施肥处理对土壤有机质和全氮含量造成了不同程度的影响(图1-图2)。不同施肥处理对土壤有机质、全氮含量有显著性影响(P<0.05)。 其中常规施肥处理(T1)土壤有机质、全氮含量最高,分别为16.13 g/kg、0.67 g/kg;T2~T5处理有机质、全氮含量较T1降幅在6.8%~17.4%、 26.9%~ 40.3%;T3处理有机质、全氮含量最低,分别为 13.32 g/kg、0.40 g/kg。与T3相比,T5处理有机质、全氮含量显著提高了12.8%、22.5%,T2、T4处理有机质、全氮含量差异不显著。试验结果说明在化肥减施25%、50%基础上,对应配施有机肥和微生物菌剂处理对土壤有机质、全氮含量有提升作用。

2.1.2 化肥减施对土壤速效养分的影响

由图3-图5可知,不同施肥处理较常规施肥(T1)显著降低了土壤速效氮、速效磷、速效钾含量(P<0.05),其中常规施肥处理(T1)土壤速效氮、速效磷、速效钾含量最高,分别为8.40 mg/kg、 34.39 mg/kg、163.42 mg/kg。T2~T5处理速效氮、速效磷、速效钾含量降幅分别在12.1%~ 36.1%、43.4%~54.1%、16.1%~27.9%。T3处理速效氮、速效磷、速效钾含量最低,分别为 5.37 mg/kg、15.77 mg/kg、117.89 mg/kg。与T3相比,T5处理速效氮、速效磷、速效钾含量显著提高了32.6%、14.4%、14.0%,T2、T4处理速效磷、速效钾含量差异不显著。

2.2 化肥减施对灵武长枣产量构成的影响

由表1可知,不同施肥处理较常规施肥(T1)降低了灵武长枣果实纵径、横径及单果质量,降幅分别在0.7%~4.5%、1.7%~7.0%、4.2%~11.2%,T2处理果实纵径最小,T5处理果实横径和单果质量最小。不同施肥处理的果形指数进行比较,T4处理果形指数最高,为1.95,其他施肥处理果形指数差异不显著。不同施肥处理较常规施肥(T1)降低了灵武长枣单株产量,降幅在4.3%~46.9%,T2、T4与T1差异不显著,T3、T5与T1存在显著差异。因此化肥减施25%以上,果实纵横径、单果质量有减小趋势,化肥减施在50%基础上,配施有机肥和生物菌剂,单株产量显著下降。

2.3 化肥减施对灵武长枣果实品质的影响

果实色泽是果实外观品质的重要指标,而色度是色泽在果实表面的直观体现  [19]。明度L *表示果实的明暗程度,a *(红/绿色)代表红绿偏向,b *(黄/蓝色)代表黄蓝偏向  [20]。由表2可知,不同施肥处 理对果皮L *值、a *值、b *值有不同程度影响,变化范围分别为31.02~32.00、17.72~19.18、15.22~17.20,各处理间L *值、a *值、b *值间差异不显著。因此,在化肥减施基础上,配施有机肥和生物菌剂对果实色泽影响不显著。

由表3可知,不同施肥处理灵武长枣果实维生素C含量在244.41~259.14 mg/100 g之间,T4处理果实维生素C含量最低,与T1处理存在显著差异,其他处理与T1差异不显著。T1果实可滴定酸质量分数较高,为0.397%,其他处理较T1降低了6.5%~10.6%。与T1相比,T2~T5果实可溶性固形物质量分数提高了2.3%~4.8%,均与T1差异不显著;T2~T5果实可溶性糖质量分数提高了 3.4%~11.5%,只有T3與T1差异不显著。不同施肥处理较常规施肥(T1)果实糖酸比增加了 14.4%~20.5%,达到显著差异。因此化肥减施25%配施有机肥和生物菌剂,果实可溶性固形物、可溶性糖、糖酸比增加,可滴定酸质量分数降低。

3 讨论

3.1 化肥减施处理对土壤肥力的影响

土壤肥力的物质基础是土壤有机质,有机质含量的增加可以有效地改善土壤理化性能,调节土壤的酸碱平衡,能协调有机与无机养分的平衡供应,增加土壤养分含量  [21-22]。何浩等  [23]研究表明,氮肥减量10%配施有机肥可以提高玉米生育期内的土壤速效养分的含量。冯大兰等  [24]报道,50%化肥+50%有机肥能够提高梁平柚土壤有机质和速效养分含量,对土壤pH无显著影响。赵满兴等  [8]通过试验发现,与单施化肥比较,化肥减量40%~60%配施腐殖酸肥,能够提升枣园土壤有机质含量,降低土壤碱解氮、速效磷含量。吴长昊  [25]研究发现,与常规施肥相比,在无机肥减施20%~40%的基础上,配施有机肥可降低土壤有机质含量。本研究表明,与常规施肥2.5 kg/株比较,化肥减施25%~50%,配施有机肥和微生物菌剂的处理其土壤养分含量下降比较显著,有机质、全氮、速效氮、速效磷、速效钾含量降幅分别在11.7%~17.4%、26.9%~ 40.3%、14.5%~36.1%、19.4%~49.68%、 16.1%~27.9%,与冯大兰等  [24]研究存在不一致,首先可能是试验土壤条件存在差异,其次是冯大兰等  [24]各施肥处理氮、磷、钾用量相等,本研究施肥处理依据当地枣农使用量,未对处理的氮、磷、钾含量进行比较。上述研究表明,化肥减量在一定范围内,配施适合的有机肥能够提升土壤肥力水平,但超过一定阈值后,配施有机肥对土壤肥力没有显著提升作用,说明化肥的施用是影响土壤肥力水平的重要因素。

微生物菌剂是一种含有大量有益活菌的新型肥料,能够改善土壤环境,提高化肥利用效率,减少肥料使用量,减少肥料浪费和潜在环境污染  [26-27]。近年来,化肥减施与配施生物菌剂对土壤肥力的影响已成为研究热点  [5,13]。岳明灿、方成等  [5,13]在鲜食玉米和樱桃番茄上研究发现,在减施40%化肥基础上,灌施加喷施EM菌剂液体肥处理,土壤pH、有机质、速效养分和微生物生物量碳氮含量均高于全量化肥处理。张雅楠  [28]报道,与常规施肥相比,减氮30%配施复合菌剂S、B可以使得有机质、全氮、碱解氮含量增加,有效钾和速效磷也略有提高。本研究表明,在化肥减施25%基础上,配施枯草芽孢杆菌,能够提高土壤有机质、全氮、速效养分的含量。综合上述研究成果,生物菌剂对土壤肥力有一定的提升作用。

3.2 化肥减施处理对灵武长枣果实品质及产量的影响

果实品质的优劣受到多种因素的影响,施肥方式是主要影响因素之一,且施肥是作物增产的有效措施,作物产量是评价施肥效果的重要指标之一  [30]。相关研究表明,化肥减施增施有机肥和微生物菌剂能够改善果实风味品质,但作物产量受有机肥替代化肥比例的影响  [31]。冯焕德等  [13]研究表明,化肥氮减施30%增施羊粪发酵肥,芒果果实中的可溶性固形物、固酸比都有升高,可滴定酸含量与对照相比,有所降低,不同比例的有机肥替代化肥对芒果产量有一定的提高,但未达到显著差异。岳明灿等  [5]研究发现,减施40%化肥基础上,并灌施加喷施EM菌剂液体肥处理番茄可溶性固形物、可溶性蛋白和可溶性糖含量显著高于全量化肥处理,产量与全量化肥处理无显著差异。卢合全等  [29]通过试验表明,以施化肥为对照,化肥减施30%配施有机肥对籽棉产量和产量构成因素均无显著差异。杨忠赞等  [32]研究发现,在玉米产量上,有机肥替代处理(OM70、OM50)产量与单施化肥处理NPK无显著性差异。本研究发现,化肥减施25%配施有机肥和生物菌剂,降低了灵武长枣果实可滴定酸含量,增加可溶性固形物、可溶性糖、糖酸比,对产量影响不显著,与上述研究结果类似。

在灵武长枣生产中,中等偏上肥力的枣园大多存在速效化肥过量使用的情况,对果实品质和产量没有显著的提升作用,还造成土壤肥力下降等一系列问题。因此,化肥减施势在必行。经过试验发现,对于土壤养分丰富的土壤,化肥减施25%以上配施有机肥和生物菌剂,直接导致枣园土壤养分含量显著降低,对产量影响不明显,能够提升果实品质。综上,对于灵武长枣产区土壤养分丰富的枣园,短期内化肥减施25%配施有机肥和生物菌剂是可行的,但土壤要实现的可持续发展,连续化肥减施50%不可行,因此化肥减施比例还需进一步探讨,以达到培肥地力、稳产、提升果实品质的目标。

4 结论

在灵武长枣产区土壤养分丰富的枣园,化肥减施25%配施有机肥和生物菌剂对产量影响不显著,可提升果实品质,具有一定的可行性。

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