不同有機(jī)肥對藍(lán)莓園土壤理化性質(zhì)及藍(lán)莓光合特性的影響

陳 冰，張廣娜*，王 蕓，林祥杰，鄭亞琴，于軍香

（1.臨沂大學(xué)農(nóng)林科學(xué)學(xué)院，山東臨沂 276005；2.山東省水土保持與環(huán)境保育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，臨沂大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，山東臨沂 276005；3.臨沂大學(xué)藥學(xué)院，山東臨沂 276005）

藍(lán)莓（Vaccinium corymbosumL.）又稱越橘或藍(lán)漿果，是杜鵑花科越橘屬植物，藍(lán)莓果實(shí)風(fēng)味獨(dú)特，且富含花青素，能加速視紅素的生成，緩解眼部疲勞，預(yù)防白內(nèi)障，改善老年癡呆癥，加強(qiáng)記憶。藍(lán)莓因其較好的營養(yǎng)保健作用，近年來在國際市場引起了廣泛關(guān)注，聯(lián)合國糧農(nóng)組織也將藍(lán)莓列為人類五大健康食品之一，藍(lán)莓的種植規(guī)模逐年擴(kuò)大[1]。

盡管在我國，藍(lán)莓已經(jīng)開始擴(kuò)大種植和推廣，但許多地區(qū)的藍(lán)莓栽培仍受到土壤pH 的限制，藍(lán)莓的最適土壤pH 值范圍在4.0～4.8 之間，但因施用化肥不當(dāng)而引起的pH 值過高或過低、破壞土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，造成土壤板結(jié)等都會嚴(yán)重影響藍(lán)莓的生長[2-3]。為改善藍(lán)莓果實(shí)的口感，近年來果農(nóng)普遍采用有機(jī)肥改善果實(shí)糖酸比以適應(yīng)消費(fèi)者口味。研究發(fā)現(xiàn)，施用有機(jī)肥不僅可以改善土壤物理性質(zhì)，增加土壤速效N、P、K 含量[4-5]，改善土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，優(yōu)化根際環(huán)境，進(jìn)而提高藍(lán)莓產(chǎn)量[6]；同時，還能提高藍(lán)莓的光合作用和抗氧化能力，改善藍(lán)莓品質(zhì)[7-8]。此外，長期施用有機(jī)肥還可以提高土壤基本肥力，減少土壤對肥料的依賴，減少肥料投入[9]。隨著近幾年羊、兔養(yǎng)殖規(guī)模的擴(kuò)大，廢棄物產(chǎn)量較高，環(huán)境保護(hù)壓力較大，而作為理想的有機(jī)肥原料，羊糞、兔糞經(jīng)過堆腐后用于種植業(yè)，既可以實(shí)現(xiàn)糞污的有效利用，也可以減少環(huán)境污染。

臨沂市臨沭縣大興鎮(zhèn)現(xiàn)栽培藍(lán)莓約660 hm2，藍(lán)莓已成為該區(qū)脫貧致富的主要經(jīng)濟(jì)作物。藍(lán)莓屬于寡營養(yǎng)植物，對化肥施用敏感，因此常用有機(jī)肥進(jìn)行土壤培肥，品種有豆餅、兔糞和羊糞，為對比不同有機(jī)肥對藍(lán)莓園土壤理化性質(zhì)及藍(lán)莓生理特性的影響，本研究以北高叢藍(lán)莓‘藍(lán)豐’品種為研究對象，在均質(zhì)化改土后的藍(lán)莓園，施用發(fā)酵后的豆餅肥、兔糞和羊糞，試驗(yàn)處理3 年后通過地下土壤理化指標(biāo)和藍(lán)莓生理特性指標(biāo)的變化，探究不同有機(jī)肥對藍(lán)莓園土壤的改良效果及對地上藍(lán)莓生理特性的影響，為后期有機(jī)肥在藍(lán)莓種植園的施用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

試驗(yàn)地位于山東省臨沭縣大興鎮(zhèn)超藍(lán)藍(lán)莓合作社基地（34°46′32″N，118°42′33″E）。供試藍(lán)莓品種為‘藍(lán)豐’。

氯化鉀、酒石酸鉀鈉，無錫市亞太聯(lián)合化工有限公司；苯酚、甲醛，天津市大茂化學(xué)試劑廠；氫氧化鈉，天津市恒發(fā)化學(xué)試劑有限公司；磷酸氫二鈉、磷酸氫鈉、硼砂，天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司；硝酸鈉，煙臺三和化學(xué)試劑有限公司；EDTA 二鈉鹽（分析純），天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；四苯硼鈉（分析純），上海展云化工有限公司；重鉻酸鉀，天津市鼎盛鑫化工有限公司；硫酸銨，天津化學(xué)試劑有限公司；所有試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

阿貝折光儀，WAY-2WAJ 單目型，力辰科技；紫外光分光光度計(jì)，UV-8000H，上海元析儀器有限公司；烘箱，DHG-9000，上海一恒儀器。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與采樣

本試驗(yàn)設(shè)置豆餅、兔糞、羊糞3 種處理，每個處理設(shè)置3 個重復(fù)，完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個小區(qū)面積20 m×20 m。

藍(lán)莓園建園時用硫酸亞鐵改土后均質(zhì)土壤，初始pH值為5.5 左右，采用3 年生‘藍(lán)豐’苗春季定植，于2016—2019 年每年秋季分別施用3 種有機(jī)肥，所用有機(jī)肥均堆腐發(fā)酵后曬干，有機(jī)肥施用量為干質(zhì)量3.0 kg/m2。

1.4 測定指標(biāo)與方法

1.4.1 土壤測定指標(biāo)

用環(huán)刀采集小區(qū)耕層土壤原狀土樣。同時，用土鉆采集0～20 cm 土層土樣，每小區(qū)采集6 個代表性土樣，混勻后四分法采集適量土樣裝袋，一部分鮮土冷藏于4℃冰箱用于測定土壤pH 值及有效養(yǎng)分含量；另一部分土樣風(fēng)干磨細(xì)后過100 目篩，用于測定土壤有機(jī)碳含量。土壤基本理化性質(zhì)均參照文獻(xiàn)[10]的方法，其中土壤pH 值采用土水比1∶2.5（g/mL），用pH 計(jì)測定；土壤含水量采用重量法測定（105 ℃烘干）；土壤容重、毛管孔隙度及總孔隙度采用環(huán)刀法測定；土壤銨態(tài)氮含量采用氯化鉀溶液浸提靛酚藍(lán)比色法測定、硝態(tài)氮含量采用氯化鉀溶液浸提雙光束紫外分光光度法測定；土壤有效磷含量采用陰離子交換樹脂條結(jié)合鉬藍(lán)比色法測定；土壤速效鉀含量采用四苯硼鈉比濁法測定；土壤有機(jī)碳含量采用水合熱重鉻酸鉀氧化-比色法測定。

1.4.2 藍(lán)莓測定指標(biāo)

2019 年6 月藍(lán)莓收獲期采集藍(lán)莓葉片測定相關(guān)試驗(yàn)指標(biāo)。在每個小區(qū)的采土位置上采集地上藍(lán)莓葉片，多點(diǎn)采集后裝袋。

（1）藍(lán)莓葉綠體色素的含量

藍(lán)莓葉片葉綠素含量采用95%的乙醇避光浸提，每組處理重復(fù)3 次，用Agilent Cary 100 紫外-可見分光光度計(jì)在波長665、649 nm 處測定吸光度，通過計(jì)算得出葉綠素a、葉綠素b 和總?cè)~綠素含量[11]。葉綠素含量計(jì)算公式見式（1）（2）（3），類胡蘿卜素含量的計(jì)算公式見式（4）。葉綠體色素的含量計(jì)算公式見式（5）。

式中，A665、A649和A470分別為葉綠體色素提取液在波長665、649 nm 和470 nm 處的吸光度；Chla、Chlb 分別為葉綠素a、b 的含量，Chl 為總?cè)~綠素的含量，Cx.c 為類胡蘿卜素含量，單位均為mg/g。

（2）藍(lán)莓果實(shí)可溶性固形物含量

藍(lán)莓果實(shí)可溶性固形物含量使用手持阿貝折光儀直接進(jìn)行測定。將藍(lán)莓果實(shí)勻漿，取漿液滴于折光儀鏡面，讀取數(shù)值，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）表示，重復(fù)3 次，結(jié)果取平均值。

1.5 數(shù)據(jù)分析與作圖

采用軟件SPSS 16.0 對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，處理間各指標(biāo)差異采用t 檢驗(yàn)方法進(jìn)行分析，顯著水平為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同有機(jī)肥處理對土壤理化性質(zhì)的影響

不同有機(jī)肥處理對土壤理化性質(zhì)的影響見表1。由表可知，在三種施肥處理中，兔糞處理后的土壤毛管孔隙度、非毛管孔隙度和總孔隙度均為最高，顯著高于羊糞處理。尤其對于非毛管孔隙度，兔糞處理后的土壤非毛管孔隙度可達(dá)到5.24%，顯著高于羊糞和豆餅處理的。

表1 還顯示，兔糞處理后的土壤容重為2.32%，顯著高于羊糞與豆餅處理；兔糞處理與豆餅處理后的土壤pH值分別為4.97 和5.14；羊糞處理的土壤pH 值為4.44，顯著低于兔糞和豆餅處理。在三種施肥處理中，兔糞處理后的土壤有機(jī)碳含量最高，顯著高于羊糞和豆餅處理。

表1 不同有機(jī)肥處理對土壤理化性質(zhì)的影響Table 1 Effects of different organic fertilizers on soil physical and chemical properties

2.2 不同有機(jī)肥處理對土壤養(yǎng)分的影響

圖1（見下頁）顯示了不同有機(jī)肥處理對土壤養(yǎng)分的影響。由圖可知，三種有機(jī)肥處理對藍(lán)莓園土壤銨態(tài)氮含量的影響均無顯著差異；但兔糞和豆餅處理下土壤硝態(tài)氮含量顯著高于羊糞處理的。在三種施肥處理中，兔糞處理后的土壤速效K 含量為213 mg/kg，顯著高于羊糞和豆餅肥處理；三種施肥處理間土壤有效磷含量差異顯著，具體表現(xiàn)為豆餅>兔糞>羊糞。

圖1 不同有機(jī)肥處理對土壤有效養(yǎng)分含量的影響Fig.1 Effects of different organic fertilizers on soil available nutrient content

2.3 不同施肥處理對藍(lán)莓葉片光合特性的影響

圖2 顯示了三種有機(jī)肥處理對藍(lán)莓葉片生理指標(biāo)的影響。由圖可知，在三種施肥處理中，兔糞處理后的藍(lán)莓葉片葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素及總?cè)~綠素含量均最高，該處理的葉片總?cè)~綠素含量為35 mg/g，顯著高于豆餅肥處理的葉片總?cè)~綠素含量。而羊糞處理后的葉綠素含量與兔糞和豆餅處理均無顯著差異。

圖2 不同有機(jī)肥處理對藍(lán)莓葉片生理指標(biāo)的影響Fig.2 Effects of different organic fertilizers on physiological indexes of blueberry leave

2.4 不同施肥處理對藍(lán)莓果實(shí)可溶性固形物含量的影響

圖3 顯示了不同施肥處理對藍(lán)莓果實(shí)可溶性固形物含量的影響。由圖可知，三種有機(jī)肥處理間藍(lán)莓果實(shí)可溶性固形物含量差異顯著，其中豆餅處理后的藍(lán)莓果實(shí)可溶性固形物含量為14.37%，顯著高于兔糞處理和羊糞處理；羊糞處理后的藍(lán)莓可溶性固形物含量最低。

圖3 不同有機(jī)肥處理對藍(lán)莓果實(shí)可溶固形物含量的影響Fig.3 Effect of different organic fertilizers treatment on content of soluble solids in blueberry fruit

3 討論

研究表明羊糞是一種有機(jī)質(zhì)和氮、磷、鉀含量均較高的一種有機(jī)肥料，能促進(jìn)植物根際生長，改善果實(shí)品質(zhì)，延長果實(shí)貯藏期，同時還能增加土壤的孔隙度，增加土壤通氣度，降低土壤容重，對改良理化性質(zhì)較差的土壤有很好的效果[12]。兔糞中N、P、K 的含量略低于其他常見動物糞便，但C/N 比水平較高，且其堆肥發(fā)酵時間較短。在隨后的發(fā)酵過程中，氮、磷、鉀的含量顯著增加，C/N 比下降[13]。豆餅作為一種植物源有機(jī)肥原料，不僅富含N、P、K以及其他微量元素，且施肥后對土壤pH 改變不大，還可以改善理化性質(zhì)，有利于植物生長[14]。

藍(lán)莓屬于淺根系植物，根系不發(fā)達(dá)，且對土壤pH 要求較嚴(yán)，藍(lán)莓的最適土壤pH 值范圍在4.0～4.8。羊糞處理與豆餅、兔糞處理后的土壤pH 差異顯著，且該處理后的土壤pH 為藍(lán)莓生長的最適pH。其原因一方面在于動物糞便中兔糞pH 高于羊糞[13]；另一方面，有機(jī)肥在礦化過程中因硝化作用釋放質(zhì)子，可以降低土壤pH 值[15]，而植物源有機(jī)肥豆餅施用后對土壤pH 值影響比動物源有機(jī)肥小，但也低于初始土壤pH 值。

三種處理中，兔糞處理后的土壤有機(jī)碳含量最高；兔糞的硝態(tài)氮、速效鉀、有效磷含量均高于羊糞，這是由于兔糞中氮、磷、鉀和有機(jī)質(zhì)含量高于羊糞所致[16]。同時，長期施用有機(jī)肥可通過提高土壤有機(jī)碳含量來最終提高土壤孔隙度[17-18]，因此兔糞處理后的土壤孔隙度顯著高于羊糞處理后的土壤孔隙度[19]。三種處理間土壤容重差異不顯著說明土壤容重對有機(jī)肥來源的響應(yīng)不明顯。

葉綠素是果樹進(jìn)行光合作用的基礎(chǔ)，藍(lán)莓葉片葉綠素含量受土壤pH 影響較大，適宜的土壤pH 值能促使藍(lán)莓更好地吸收土壤中的營養(yǎng)元素，促進(jìn)葉綠素的生成[20]，故豆餅處理土壤pH 值為三個處理中最高，其葉片葉綠素總含量較低。兔糞與羊糞處理后都為藍(lán)莓生長的適宜土壤pH，且兔糞處理后的土壤硝態(tài)氮含量較高，硝態(tài)氮含量與植物葉綠素含量有正相關(guān)關(guān)系[21-22]，因此兔糞處理后的藍(lán)莓葉片葉綠素含量最高。

豆餅含有豐富的有機(jī)物質(zhì)和微量元素，可促進(jìn)作物生長和生理活性[23-25]，因此豆餅處理后的藍(lán)莓果實(shí)可溶性固形物含量最高。而兔糞處理藍(lán)莓果實(shí)可溶性固形物含量高于羊糞處理的原因可能是藍(lán)莓葉片葉綠素含量高于羊糞處理，其光合作用較強(qiáng)所致[26]。

4 結(jié)論

三種施肥處理中，羊糞處理后的土壤pH 為藍(lán)莓的最適生長pH，且相較于另兩種施肥方式，其對土壤有效磷含量的提高作用顯著；豆餅處理相較于另兩種施肥方式，其對土壤硝態(tài)氮含量的提高作用顯著，且其還可以顯著提高藍(lán)莓果實(shí)可溶性固形物的含量。

兔糞處理后的土壤pH 值在藍(lán)莓生長的適宜pH 范圍內(nèi)，且相較于另兩種施肥方式，其對土壤孔隙度、有機(jī)碳含量、土壤含氮量、土壤速效鉀、土壤有效磷含量的提高作用顯著，并可以有效改善藍(lán)莓葉片葉綠素和藍(lán)莓果實(shí)可溶性固形物的含量。可見，三種施肥處理中，兔糞處理對藍(lán)莓園土壤理化性質(zhì)及地上藍(lán)莓光合特性優(yōu)勢較高，是藍(lán)莓園有機(jī)肥施用的首選。