商品有機肥配施對果園土壤肥力和“蜜脆”蘋果果實品質的影響

張秀志, 郭甜麗, 焦學藝, 劉晨露,李宇星, 馬鋒旺, 符軒暢, 李翠英

旱區作物逆境生物學國家重點實驗室/陜西省蘋果重點實驗室/西北農林科技大學 園藝學院，陜西 楊凌 712100

蘋果是我國重要的水果，但蘋果園普遍不科學施用氮肥，磷肥施用過量，鉀肥和有機肥投入不足[1-2]，導致果園有機質含量下降，土壤板結，影響樹體生長和果實的品質及產量[3]．土壤肥力是土壤各方面特性的整體反映，對于果樹至關重要，所以如何通過提高土壤肥力來提高產量顯得尤為重要．研究表明，有機肥中含有豐富的有機質和微量元素，通過添加有機肥，能夠促進土壤修復和保育，提高土壤的肥力[4]．菌肥含有微生物菌群、活性酶、有機質和多種微量元素，主要通過微生物菌群的活動，間接或直接分解、合成等方式來改善植物生長環境及營養條件，促進植物生長，提高農產品的產量和品質[5]．黃腐酸能夠溶于酸、堿和水中，在植物生長發育及生理生化等方面發揮作用，促進根系發育，提高作物的抗旱能力[6]； 同時，也可以促進植物的光合作用，從而提高作物品質和產量[7]．硅肥“融地美”是一種土壤改良劑，能夠改良土壤理化性質和促進農作物生長，還可以緩解重金屬毒害[8]。

有機肥配施不僅能夠節約成本，還能通過改善土壤結構，提高土壤的持水能力，為果樹的生長提供更多的土壤水分[9]，從而增強樹體吸收來促進果樹的生長，提高果實品質[10]．研究有機肥不同配施方案的效應，對于研發蘋果化肥減施增效技術、促進蘋果產業高效綠色安全發展具有重要的意義．因此，本試驗研究商品有機肥與菌肥、黃腐酸、硅肥配施對果園土壤肥力和“蜜脆”蘋果果實品質的影響，以期為蘋果化肥減施增效和土壤改良提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗地位于陜西省咸陽市武功縣代家鄉金果子合作社，地處東經108°20′，北緯34°27′，海拔500～600 m，年均氣溫9.1 ℃，日均溫差10.5 ℃，年溫差29 ℃，年降水量550 mm．土壤為黃墡土．以“蜜脆”蘋果為材料，基砧為八棱海棠，中間砧為M26．于2016年春季定植，株行距為1.5 m×4 m，樹形為高紡錘形。

1.2 試驗方法

試驗共設計4個處理(表1)，施肥方式為基肥溝施．每組處理20株樹，4個重復(5株樹為一個重復)。

表1 試驗設計的施肥方案

1.3 測定內容及方法

1.3.1 葉片相關指標測定

2019年和2020年的6-10月上旬，使用SPAD 502葉綠素儀測量成熟期葉片SPAD值(葉綠素相對含量)，每株樹測定2片成熟葉，5株的葉片為一個重復，測定百葉厚、百葉鮮質量、百葉干質量．2019年和2020年8月葉片烘干后測定葉片N，P，K，Ca，Mg的質量分數。

采用H2SO4加H2O2方法消煮葉片干樣，用高分辨自動化學分析儀(AA303040487，德國SEAL)測定N，P質量分數； 用火焰光度計(M410 blue notes，深圳市偉峰儀器儀表有限公司，英國)測定K含量．采用HNO3加H2O2方法消煮葉片干樣，用原子吸收分析儀(PinAAcle500，珀金埃爾默儀器有限公司，美國)測定Ca，Mg質量分數。

1.3.2 果實品質指標測定

2019年、2020年果實成熟期采集果實，每個處理隨機選擇30個果實，測定單果質量、果實縱徑和橫徑．采用便攜數顯折光儀(AL-1，ATAGO中國分公司，日本)測定可溶性固形物(TSS)比例； 將果汁稀釋50倍后，采用便攜式酸度計(GMK-855，G-WON，Korea)測定可滴定酸比例，計算糖酸比； 采用手持色差儀(CR-400，東莞承泰電子儀器有限公司，日本)，測定果實4個不同點的果面L*，a*，b*值，以4次測定的平均值作為該果實相應著色指標的值，并計算CI值，CI=1 000a*/(L*b*)。

1.3.3 土壤相關指標測定

于2019年、2020年在距離樹干50～60 cm范圍內選擇取樣點，用土鉆取0～20 cm，20～40 cm，40～60 cm的土樣，每個處理取5個點，分層混勻土樣．取一部分土樣用pH計(奧豪斯ST2100，奧豪斯儀器有限公司，美國)測定pH值，另一部分風干后過目篩，測定土壤的速效氮、磷、鉀以及有機質質量分數．用總有機碳分析儀(TOC-L，島津制作所，日本)測定土壤有機質； 用高分辨自動化學分析儀(AA303040487，SEAL，德國)測定速效氮和速效磷； 用火焰光度計(M410 blue notes，深圳市偉峰儀器儀表有限公司，英國)測定速效鉀。

1.4 數據分析

用Excel 2010和SPSS 20.0軟件進行數據統計分析，并運用 one-way ANOVA方法對每個變量進行Tukey檢驗(p<0.05)。

2 結果與分析

2.1 商品有機肥配施對果園土壤的影響

2.1.1 土壤pH值

3個處理中，2020年各土層土壤pH值整體上較2019年有所下降，并且，商品有機肥配施后，各土層土壤pH值比對照有不同程度的降低．兩年間，T1，T2處理后20～40 cm土層的pH值均低于對照且差異有統計學意義，而0～20 cm降低與對照相比差異無統計學意義； T3處理各土層pH值均低于對照且差異有統計學意義，降低幅度1.91%～4.38%(表2)．可見，商品有機肥配施能夠整體上降低土壤pH值，以20～40 cm土層變化較明顯，且T3(商品有機肥+黃腐酸+1/2化肥)處理后各土層pH值降低幅度較大； 這可能是因為黃腐酸呈強酸性，降低土壤pH值的能力更強。

表2 商品有機肥配施對土壤pH值的影響

2.1.2 土壤有機質

3個處理對0～40 cm土層中有機質的質量分數影響不同，而對40～60 cm土層影響不大．與對照相比，T1，T2，T3處理兩年間20～40 cm土層的有機質質量分數均明顯增加，且2019年3個處理0～20 cm土層有機質質量分數也都高于對照且差異有統計學意義，3個處理間整體差異無統計學意義(表3)．總體來看，商品有機肥配施能夠改善淺層(0～20 cm和20～40 cm)土壤中有機質質量分數。

表3 商品有機肥配施對土壤有機質質量分數的影響 g/kg

2.1.3 土壤速效氮、磷、鉀質量分數

兩年間，3個處理土壤速效氮質量分數均不同程度高于對照，且與2019年相比，2020年0～40 cm土層中土壤速效氮質量分數有所增加，而40～60 cm土層中兩年間差異不明顯．2019年3個處理各土層速效氮質量分數均高于對照且差異有統計學意義，增加幅度8.63%～25.91%，且T3顯著高于T1和T2．2020年，T3處理各土層速效氮質量分數均高于對照且差異有統計學意義，增加幅度6.37%～44.00%，并且也顯著高于T1和T2處理(表4)．說明商品有機肥配施可以明顯提高土壤速效氮水平，以T3處理效果較好。

表4 商品有機肥配施對土壤速效氮質量分數的影響 mg/kg

兩年間，3個處理的土壤速效磷質量分數均高于對照，各處理間整體差異無統計學意義．2019年，與對照相比，T1，T2，T3處理0～20 cm土層中速效磷質量分數增加了40.48%，9.75%和30.05%； T1處理20～40 cm、T2處理40～60 cm土層也高于對照且差異有統計學意義．2020年，T1，T3處理各土層速效磷質量分數均高于對照，增加幅度分別為21.81%～34.06%，16.26%～57.58%； 而T2處理20～40 cm和40～60 cm土層也高于對照且差異有統計學意義(表5)．說明商品有機肥配施也能提高土壤速效磷質量分數，不同配施處理間差異無統計學意義。

表5 商品有機肥配施對土壤速效磷質量分數的影響 mg/kg

兩年間，3個處理土壤速效鉀質量分數不同程度高于對照，T1處理在0～20 cm，40～60 cm土層中速效鉀質量分數均高于對照，T2處理20～40 cm土層也高于對照，T3處理在兩年間各土層中速效鉀質量分數均高于對照，增加幅度6.24%～30.87%，差異有統計學意義(表6)．說明商品有機肥配施提高了土壤速效鉀質量分數，T3處理效果更好。

表6 商品有機肥配施對土壤速效鉀質量分數的影響 mg/kg

綜上，商品有機肥配施能夠增加土壤中的速效氮、磷、鉀質量分數，以T3(商品有機肥+黃腐酸+1/2化肥)處理綜合效果更好。

2.2 商品有機肥配施對“蜜脆”蘋果葉片的影響

2.2.1 葉片SPAD值

在3個處理間，兩年的葉片SPAD值在整體上差異不明顯．T1處理在2019年7-8月、2020年7月時葉片SPAD值高于對照，T2處理在2019年7-9月、2020年7月時葉片SPAD值高于對照，且差異均有統計學意義； 而T3處理除2020年9月葉片SPAD值略高于對照外，兩年間其余時間葉片SPAD值均高于對照，且差異有統計學意義，增加幅度2.61%～8.69%(圖1)．說明商品有機肥配施有助于提高葉片SPAD值，整體上以T3處理表現更好。

相同月份不同小寫字母表示差異在5%水平有統計學意義．圖1 商品有機肥配施對“蜜脆”蘋果葉片SPAD值變化的影響

2.2.2 葉片生長

2019年，與對照相比，6月和9月時3個處理的百葉厚均高于對照且差異有統計學意義，增加幅度4.41%～26.70%．2020年，除T1處理8月時百葉厚略高于對照外，其余時間各處理均高于對照且差異有統計學意義，增加幅度7.12%～18.91%．3個處理間百葉厚整體差異不大，但以T3處理整體增加幅度稍高(表7)。

表7 商品有機肥配施對“蜜脆”蘋果葉片百葉厚的影響 mm

兩年間，3個處理百葉鮮質量、百葉干質量較之對照均有不同程度的增加，且2020年增加幅度整體高于2019年．兩年間T3處理百葉鮮質量和百葉干質量始終高于對照(百葉鮮質量增加7.76%～22.22%，百葉干質量增加12.63%～32.38%)，且差異有統計學意義； T1處理百葉鮮質量除2019年8月、百葉干質量除2019年9月外，其余時間均與對照差異有統計學意義； T2處理除在2019年6-8月百葉鮮質量、2019年7-8月百葉干質量外，其余時間均與對照差異有統計學意義．3個處理間整體差異無統計學意義(表8)。

表8 商品有機肥配施對“蜜脆”蘋果葉片百葉鮮質量和百葉干質量的影響 g

2.2.3 葉片營養元素質量分數

3個處理中，兩年間葉片N，P，K，Ca，Mg元素質量分數與對照相比均有不同程度的增加．2019年，T3處理葉片N，P質量分數都高于其他處理，且差異有統計學意義，分別比對照高5.26%，9.14%，但其他處理與對照差異無統計學意義； T1，T2和T3處理葉片K，Mg質量分數均高于對照，且差異有統計學意義； 3個處理Ca質量分數均有所增加，但僅T1處理與對照差異有統計學意義．2020年，3個處理葉片N，P，Ca，Mg質量分數均高于對照，且差異有統計學意義； K質量分數除T1處理外，其余處理與對照差異均無統計學意義．整體而言，3個處理間大量元素質量分數差異無統計學意義，T1處理微量元素質量分數增加更明顯(表9)。

表9 商品有機肥配施對“蜜脆”蘋果葉片營養元素質量分數的影響 mg/g

2.3 商品有機肥配施對“蜜脆”蘋果果實的影響

2.3.1 果實外觀品質

與對照相比，3個處理對蘋果外觀品質產生了一定影響，表現為單果質量增加，橫徑增大，顏色指數(CI)更高，并且處理對果實大小的影響相對較為明顯，而對果形指數無明顯影響，且整體而言兩年間以T2處理對蘋果果實外觀的影響較明顯．2019年，T2處理單果質量、橫徑均高于對照且差異有統計學意義，分別增加了12.94%，9.16%和5.16%，且單果質量和橫徑高于T1，T3處理且差異有統計學意義； T2，T3處理各指標比對照雖略有增加，但與對照之間差異無統計學意義．2020年，3個處理對果實外觀品質的影響較2019年更明顯，其中T2處理果實大小、著色均優于對照，單果質量、橫徑、顏色指數分別增加了12.63%，8.93%，6.62%和40.04%，T1和T3處理對果實部分指標也產生了明顯的影響(表10)．說明商品有機肥配施能夠促進果實增大和果實著色。

表10 商品有機肥配施對“蜜脆”蘋果果實外在品質的影響

2.3.2 果實內在品質

兩年間，3個處理均一定程度上影響了蘋果果實的內在品質，與對照相比，整體表現為可溶性固形物比例增加，可滴定酸比例下降，固酸比增大，果實脆度增加，但處理間整體差異不明顯．2019年，3個處理可溶性固性物比例與對照差異無統計學意義，但可滴定酸顯著降低(變化幅度27.08%～47.92%，T1處理含量最低)，因此固酸比顯著增大； 硬度無顯著變化，但脆度有所增加，且T2處理高于對照，差異有統計學意義．2020年，T3處理可溶性固形物比例比對照提高，且差異有統計學意義，但可滴定酸略增加； T1，T2處理可滴定酸比例低于對照，而固酸比高于對照，且差異有統計學意義； 各處理脆度略有增加，硬度變化不明顯(表11)．綜上，商品有機肥配施能夠改善蘋果果實內在品質，主要表現為降低可滴定酸從而增大固酸比。

表11 商品有機肥配施對“蜜脆”蘋果果實內在品質的影響

2.3.3 果實Ca和Mg質量分數

兩年間，3個處理蘋果果實果皮和果肉中Ca，Mg質量分數均有不同程度增加．T1處理蘋果果肉中Ca質量分數高于對照且差異有統計學意義，果皮和果肉Mg質量分數也有增加趨勢； T2處理在2019年果皮、果肉中的Ca和Mg質量分數均高于對照，且差異有統計學意義，2020年雖有增加但與對照差異無統計學意義； T3處理2019年果肉Ca、果皮Mg質量分數高于對照且差異有統計學意義(表12)．說明商品有機肥配施有助于提高果實Ca，Mg質量分數。

表12 商品有機肥配施對“蜜脆”蘋果果實鈣鎂元素質量分數的影響 mg/g

3 討論

3.1 商品有機肥配施對果園土壤肥力的影響

目前果園以施用化肥為主，導致土壤肥力嚴重下降．長期施用有機肥在增加有機質含量的同時，可降低土壤次生鹽漬化狀況的發生[11]和促進土壤微生物增加及土壤的酶活性的提高[12]，也可提高土壤養分的有效性[13]．有機肥與氮、磷、鉀肥配施是較好的施肥模式，有機肥中的有機酸可以增加土壤中的有機成分，從而增加土壤的養分含量[14]．土壤改良劑能夠在一定程度上改變土壤的理化性質，提高土壤保肥力，促進土壤營養均衡[15-16]．因此，施用有機肥和土壤改良劑來改良土壤對蘋果的生產特別重要．本研究也證明，施加有機肥和菌肥、黃腐酸或硅肥，降低了各土層中的土壤pH值，增加了土壤有機質質量分數，提高了土壤速效氮、磷和鉀質量分數。

3.2 商品有機肥配施對“蜜脆”蘋果植株葉片生長和營養元素的影響

植物葉片的SPAD值是評價植物長勢的有效手段[17-18]．研究發現施加黃腐酸水溶肥和有機肥配施能夠提高葉片SPAD值、葉面積、百葉干質量和百葉鮮質量[19]； 施加有機肥、有機肥與化肥配施能顯著增加梨樹葉片的葉綠素含量以及大量元素和微量元素的含量[20]．在本研究中發現，有機肥與菌肥、黃腐酸或硅肥配施后，葉綠素含量有所增加，同時也促進了葉片生長，這與趙佐平等[21]研究結果一致．本研究也發現，有機肥配施能夠增加葉片的營養元素含量，這可能由于土壤中的有機肥、菌肥、黃腐酸或硅肥促進了土壤中營養元素的釋放和樹體的吸收，從而促進了葉片中元素的增加。

3.3 商品有機肥配施對“蜜脆”蘋果果實品質的影響

有研究發現，通過增加土壤有機質含量可以促進果實的可溶性固形物含量，改善果實的品質，從而提高產量[22-24]； 本研究在配施有機肥并減施化肥后發現果實的品質有所提高．果實中鈣含量的高低直接影響果實的硬度和果實品質，缺鈣可能會出現苦痘病、水心病等生理病害[25]．有研究發現，生物有機肥可以提高富士蘋果果實的商品率，而且合理的氮、磷、鉀配比也能夠平衡蘋果的礦質元素含量[26]．本研究表明，通過施加有機肥和菌肥、黃腐酸或硅肥，蘋果果肉和果皮中的鈣元素有所增加，這有益于降低“蜜脆”蘋果果實苦痘病的發生，提高果實品質。

4 結論

本研究通過分析不同施肥處理后蘋果園土壤肥力、蘋果葉片生長與養分、果實品質相關指標的變化，研究了有機肥配施的效應．結果表明，增施商品有機肥并配施菌肥、黃腐酸或硅肥，各處理明顯降低了土壤pH值，增加了有機質和土壤營養元素的質量分數，從而提高了土壤肥力．并且，各處理促進了“蜜脆”蘋果葉片的生長與營養元素的積累，增加了果實可溶性固形物比例，降低了可滴定酸比例，增大了固酸比，且果實Ca，Mg質量分數增加，從而提高了果實品質．兩年研究結果顯示，T3處理“商品有機肥+黃腐酸+1/2化肥”綜合效果更好。