不同施肥處理對梁平柚產量、品質和土壤肥力的影響①

馮大蘭，王玉書，黃小輝，張 宏，魏立本，陳道靜

(重慶市林業科學研究院，三峽庫區森林生態保護與恢復重慶市市級重點實驗室，重慶 400036)

梁平柚(Citrus maxima (Burm.) Merr. cv. Liangping Yu)產于重慶市梁平區，與廣西沙田柚和福建文旦柚并稱為中國三大名柚，其果實碩大，芳香濃郁，汁多味甜，營養豐富，被稱為“天然水果罐頭”。目前梁平柚的栽植面積達1.95×106hm2，其產量和品質直接關系著梁平的經濟發展[1]。肥料是果樹豐產的重要物質保障，施肥管理不僅關系果實產量和品質的提升，還影響果園土壤肥力和質量[2]。梁平柚屬地方性水果，科學管理和經營技術薄弱，相關研究更是缺乏，而柚子果實生長期長，需肥量大，多數柚農為提高產量盲目施用化肥，導致柚果品質和口感下降，嚴重影響梁平柚產業的健康發展。因此，科學合理施肥、提高柚子產量和品質、維持土地生產力是梁平柚可持續經營中亟待解決的重要問題。

施用有機肥能均衡補充氮、磷、鉀及微量元素，改善土壤結構，提高肥料利用率，是改善果實品質的有效途徑[3-6]。在施足有機肥的區域，早熟溫州蜜柑和臍橙果汁中含糖量明顯提高，特別在控制水分的條件下品質更好[7]；增施生物有機肥可以提高臍橙果實的果糖含量，改善糖酸比，提高果實品質[8]；施用生物有機復合肥，與等價值和等養分的無機復合肥相比，可提高坐果率和黃果率，改善柑橘外觀和口感[9-10]。可見，有機肥在改善果實品質方面表現出明顯的優勢，但有機肥有效養分含量低，分解緩慢，不能及時滿足果樹高產的需求，在產量提升方面仍較弱勢。而有機無機配施既能滿足作物對有效養分的及時需求，還有豐富的有機質和有益微生物，能有效提高肥料利用率，減少資源浪費，是未來生態環保肥料的主要發展趨勢[11-12]。并且，目前針對梁平柚豐產栽培方面的研究較少，尤其是關于施肥的研究還未有報道。因此，本研究以梁平柚為研究對象，設置有機無機配施、純有機肥和化肥等不同施肥處理，考察不同施肥類型對梁平柚產量、品質及土壤的影響，以期為梁平柚制定科學的施肥制度，構建健康的土壤環境提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于重慶市梁平區合興鎮龍灘柚子專業合作社(107°49′E，30°44′N)，為梁平區梁平柚核心示范片區。該地區屬暖濕亞熱帶季風氣候，海拔350 m，年平均氣溫16.6 ℃，年均無霜期282 d，年均日照1 336.4 h，年降水量1 250 mm，冬暖夏熱、無霜期長。柚樹種植土壤為紫色土，土層厚度60 cm，pH 5.31，有機質含量6.25 g/kg，堿解氮含量50.1 mg/kg，有效磷含量62.5 mg/kg，速效鉀含量97.5 mg/kg。

1.2 試驗材料

供試柚子：品種為梁平本地平頂柚，10 a 生，柚樹株行距為4 m×5 m。

供試肥料：有機肥，由梁平豐疆生物科技有限公司提供(當地牛場鮮牛糞發酵制成)，其有機質、氮、磷、鉀含量(干重)分別為500、20.4、12.2、18.3 g/kg；化肥包括尿素(N 46%)，磷酸一銨(N 9%，P2O549%)，硫酸鉀(K2O 50%)，均購于當地農資公司。

1.3 試驗設計

試驗于2014 年10 月20 日柚子采收后布置，選擇樹勢基本一致無病蟲害的30 棵柚樹為一個處理小區，重復3 次，隨機區組排列，常規管理。共設置4個處理：①不施肥(CK)；②單施化肥(CF)；③單施有機肥(OF)；④50%化肥+50%有機肥(CF＋OF)。在CF+OF 和OF 處理中，有機肥用量以氮計，不足的磷鉀用化學肥料補足，使各處理的氮、磷、鉀用量相等，即N 322.5 kg/hm2，P2O5181.5 kg/hm2，K2O 294.8 kg/hm2。有機肥和磷肥全做基肥，氮和鉀基肥用量占總量的60%，剩余的氮和鉀肥全用于追肥，具體施肥方案見表1。基肥施肥時間為上一年12 月上旬，追肥為次年5 月上旬。施肥方式為溝施，施肥點距柚樹主干40 ～ 50 cm，深度為40 cm。試驗連續進行3 a，于2017年柚子采收后測定柚子產量、品質及土壤性狀等指標。

表1 柚樹施肥試驗方案(kg/hm2)Table 1 Fertilization design for Liangping pomelo tree

1.4 樣品采集及測定項目

柚子產量測定：各處理現場隨機選擇柚樹10 株，在果實成熟期調查每株柚子數量，然后每株分東、南、西、北、中5 個方位隨機采摘10 個柚子，采用1/100臺秤測定柚子單果重，即可得出單株果實數、單果重及產量。

柚子生物學性狀及品質測定：各處理隨機選擇5株柚樹，每株分東、南、西、北、中5 個方位隨機采摘10 個柚子，帶回實驗室，進行生物學性狀及品質的測定。采用數顯游標卡尺測量柚子果皮厚度，壓榨法測定果汁含量，并計數種子數；采用3,5-二硝基水楊酸比色法測定總糖；酸堿中和滴定法測定總酸度；2,6-二氯酚靛酚滴定法測定維生素C；水合茚三酮法測定游離氨基酸含量[13]。

土壤養分指標測定：于果實成熟期，各處理隨機選取5 株柚樹，避開施肥點，沿樹冠滴水線處采集0 ～ 40 cm 土層混合土樣。土壤樣品采回后，剔除雜物，常規分析土壤pH、有機質及有效氮、磷、鉀含量[14]；用氯仿熏蒸-0.5 mol/L K2SO4提取微生物生物量碳氮，K2CrO7氧化法測碳，腚酚藍比色法測氮[15]。風干另一部分土壤，磨細過篩，采用高錳酸鉀滴定法、靛酚比色法、水楊酸比色法和3,5-二硝基水楊酸比色法分別測定過氧化氫酶、脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性[16]；采用平板計數法測定土壤細菌(牛肉膏蛋白胨培養基)、真菌(馬丁氏瓊脂培養基)和放線菌(高氏一號培養基)數量[17]。

1.5 數據處理

試驗數據分別用Excel 2010、SPSS 19.0 統計軟件和LSD 多重比較法進行計算、方差分析和差異顯著性檢驗，顯著性水平為P＜0.05。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對柚子產量的影響

由表2 可見，不同施肥處理的柚子單株果實數、單果重及產量均表現出明顯的差異。其中單株果實數以CF+OF 最高，其次是OF 和CF，CK 最低，且差異顯著(P＜0.05)；而CF+OF、OF 和CF 的單果重均無顯著性差異(P＞0.05)，但均顯著高出CK 19.0% 以上(P＜0.05)；不同施肥處理柚子每公頃產量CF+OF＞OF＞CF＞CK，而CF+OF 分別高出OF、CF和CK 8.2%、31.2% 和118.2%，且差異顯著(P＜0.05)。

表2 不同施肥處理柚子產量Table 2 Pomelo yields under different fertilization treatment

2.2 不同施肥處理對柚子果實生物學性狀的影響

由表3 可見，不同施肥處理的柚子果汁含量、果皮厚度及種子數均表現出明顯的差異。與CK 相比，OF 和CF+OF 的柚子果汁含量分別增加16.8% 和20.4%，且差異顯著(P＜0.05)，但CF 無顯著性增加(P＞0.05)；與CK 相比，OF 和CF+OF 的果皮厚度均顯著下降(P＞0.05)，但CF 顯著增加25.0%(P＜0.05)；與CK 相比，CF 的種子數顯著增加66.7%，OF 無顯著性變化(P＜0.05)，而CF+OF 顯著減少55.6%(P＜0.05)。

表3 不同施肥處理柚子果實生物學性狀Table 3 Biological characters of pomelo under different treatments

2.3 不同施肥處理對柚子果實品質的影響

由表4 可見，不同施肥處理的柚子果實總糖含量、總酸度、游離氨基酸及維生素C 均表現出明顯的差異。與CK 相比，OF 和CF+OF 的維生素C 分別增加16.03% 和27.06%，且差異顯著(P＜0.05)，但CF 無顯著性增加(P＞0.05)；與CK 相比，OF 和CF+OF的游離氨基酸均顯著增加(P＞0.05)，但CF 顯著下降7.84%(P＜0.05)；此外，OF 和CF+OF 的柚子果實總糖含量顯著高于CK 和CF，相反，OF 和CF+OF 的柚子果實總酸度顯著低于CK 和CF(P＜0.05)。

表4 不同處理柚子果實內在品質Table 4 Intrinsic qualities of pomelo under different treatments

2.4 不同施肥處理對柚樹林下土壤微生物的影響

由圖1 可知，施肥顯著提高土壤微生物生物量碳氮。不同處理間微生物生物量碳CF+OF ＞ OF ＞ CF ＞CK，介于66.74 ～213.40 mg/kg；微生物生物量氮OF＞ CF+OF ≈ CF ＞ CK，介于7.94 ～ 24.62 mg/kg。在不同施肥處理中，微生物生物量碳氮比為7.39 ～ 13.89，且差異顯著(P＜0.05)。

表5 可見，在柚樹根際土壤中，土壤細菌數變化于14.02×107～ 37.09×107cfu/g，CF+OF 和CF 處理顯著高于CK，但是OF 處理無顯著變化(P＞0.05)；土壤真菌數以CF+OF 處理最高，比CK、CF 和OF 平均高約2 倍；土壤放線菌數變化于16.97×106～ 35.28×106cfu/g，CF+OF 處理最高，OF 與CK 之間無顯著差異(P＞0.05)，CF 處理最低。

圖1 不同施肥處理土壤微生物生物量Fig.1 Soil microbial C and N under different fertilization

表5 不同施肥處理土壤可培養細菌、真菌、放線菌數量Table 5 Population of soil bacteria, fungi and actinomycetes under different fertilization (Dry soil)

2.5 不同施肥處理對柚樹林下土壤養分的影響

由表6 可知，不同施肥處理對土壤pH 無顯著影響(P＞0.05)。與CK 相比，OF 和CF+OF 土壤有機質和速效鉀含量增加，但是CF 無顯著差異(P＞0.05)；CF、OF 和CF+OF 有效磷含量分別比CK 增加6.53%、22.74% 和34.72%，且差異顯著(P＜0.05)；CF+OF 堿解氮含量最高，CF 和OF 次之，CK 最低。

2.6 不同施肥處理對柚樹林下土壤酶活性的影響

由表7 可見，土壤酶活性因施肥不同而異。與CK相比，CF+OF 處理蔗糖酶活性顯著提高52.18%，但CF 和OF 處理無顯著變化(P＞0.05)；OF 和CF+OF 過氧化氫酶活性分別比CK 提高28.57% 和54.55%，且差異顯著(P＜0.05)，但CF 無顯著變化(P＞0.05)；CF+OF、OF 和CF 的脲酶活性均無顯著性差異(P＞ 0.05)，但均顯著高出CK 63.86% 以上(P＜0.05)；磷酸酶活性以CF最高，CK 最低，OF 和CF+OF 之間無顯著差異(P＞0.05)。

表6 不同施肥處理下土壤 pH、有機質及有效養分含量Table 6 Soil pH values, contents of organic matter and available nutrients under different fertilization

表7 不同施肥處理下土壤酶活性Table 7 Soil enzyme activities under different fertilization

3 討論

柚樹屬多年生植物，需要持續較長時間的養分供應，且營養需求具有選擇吸收性，長期施用化肥會造成土壤養分不平衡，而增施有機肥可明顯改善土壤肥力狀況，有利于柚子優質豐產[18]。研究表明，有機無機配施可以增加柑橘、蘋果、棗和庫爾勒香梨等的產量和著果數；提高柑橘、檸檬果實的VC 含量、可溶性總糖含量、糖酸比、可溶性固形物百分比和可食率，降低可滴定酸含量、青果率和果皮厚度，使果實品質得到改善[18-22]。通過連續3 a 的田間試驗，本研究發現，與單施化肥處理(CF)相比，有機無機配施處理(CF+OF)顯著提高了柚子產量，柚子果實果汁、總糖、游離氨基酸和維生素C 含量也均以CF+OF 處理最高，并且其果皮厚度和種子數則顯著低于CF 處理，這與前人研究有機無機配施對其他果樹的增產提質作用類似。究其原因可能是有機無機配施增加了土壤有機質含量和多種微量元素，改善土壤理化性狀，提高土壤肥力，為果樹提供漸進、持續、全面的養分，同時提高了化學肥料的利用率，使果樹產量提高，品質改善。據報道，Ca、B 可使胡柚、錦橙果實可滴定酸顯著降低，固酸比顯著提高，明顯提高果實品質；B、Zn、Cu、Mo 對香榧的生長、產量和品質均有明顯的促進作用；Zn、Cu、Mo、Mn、B、Fe 可使柑桔果實飽滿、果肉增多、果皮變薄、糖分含量增多、酸味物質減少，柑桔的座果率、果實中維生素C 含量、糖分含量和產量也均有所提高[23-25]。說明有機肥中的微量元素對于果樹生長發育以及產量和品質的提高有著至關重要的作用。此外，有機肥與氮、磷、鉀肥配施是維持系統可持續性的最優施肥模式，有利于作物的高產穩產，而有機肥中腐解產生的有機酸促進土壤中有機養分的礦化，使難溶性養分得到釋放[26]。CF+OF 處理的有效氮磷鉀和有機質含量顯著高于CF，說明CF+OF 處理速緩相濟，協調了土壤養分供應，滿足了柚樹的養分需要，有益于柚樹生長發育。

土壤中微生物種類繁多，數量巨大，直接參與土壤有機質循環和養分轉化等過程，對土壤肥力、健康和質量影響很大[27-28]。在單施有機肥處理(OF)中，土壤可培養微生物數量較低，這可能與有機肥養分釋放緩慢，有效養分不足有關，而微生物數量在一定程度上與速效養分含量高低相關[29]。在CF+OF 處理中，土壤微生物生物量碳氮顯著高于單施化肥，說明有機肥配施化肥可促進微生物生長繁殖，數量增加，其原因可能是有機無機配施提供了豐富的氮素，增加微生物需要的營養和能源物質，更加適合土壤微生物的生長繁殖。此外，在不同施肥處理中，微生物生物量碳氮比差異顯著，這意味著土壤微生物的組成和群落結構因施肥而發生變化，具體情況需要進一步研究。

土壤酶主要來源于微生物代謝，參與土壤中各種化學反應和生物化學過程，是評價土壤微生物活性、土壤營養物質轉化及肥料效果的重要指標之一[29-30]。CF+OF 處理土壤過氧化氫酶、蔗糖酶和脲酶活性較高，推測與有機無機配施有利于改善土壤理化性質，調節土壤 C/N，促進作物和土壤微生物的生長有關。增施有機肥可為土壤酶提供豐富的酶促基質，發揮底物誘導作用，還可提高土壤腐殖質含量，而腐殖質能夠通過離子交換、離子鍵或共價鍵等與土壤酶結合，固定土壤酶[31]。CF+OF 處理土壤過氧化氫酶活性增強，有利于有機質氧化，發揮解毒功能，保持土壤健康[32]；蔗糖酶對增加土壤易溶性營養物質起到重要作用，其活性高低與土壤供肥能力呈顯著正相關[33]；土壤蔗糖酶活性提高，有利于促進有機質礦化，增加養分供應，本試驗有機肥和無機肥料配施效果最好，這與張長華等[34]研究結果一致；與CK 相比，施肥顯著提高了脲酶活性，原因可能是肥料中氮刺激了微生物活性，所分泌的脲酶量增加，提高了土壤供氮能力[12]；酸性磷酸酶活性在一定程度上受土壤有效磷的影響[33]，在單施化肥的處理中，施入土壤中的磷源最多，有效磷含量較高，刺激了土壤微生物的生長繁殖和生命活動，磷酸酶分泌數量增加，使土壤磷酸酶活性升高。

4 結論

施肥尤其是有機無機配施能有效提高柚子產量，改善其品質。在有機無機配施的處理中，土壤養分供應協調，土壤微生物數量增加，土壤酶活性增強，有益于土壤養分轉化和可持續經營。因此，在梁平柚栽培過程中，提倡有機無機配施很有必要。