有機無機肥配施堿性物料對柑橘園土壤性狀和果實品質的影響*

曹 勝，楊水芝，龔碧涯，韓 健，廖 煒，曾 斌，羅賽男，張 文

（湖南省農業科學院，湖南省園藝研究所，長沙 410125）

土壤是柑橘根系生長和養分吸收的基礎，土壤環境條件與肥力狀況是柑橘營養供應和品質提升的保障[1]。土壤酸化不僅造成土壤中Ca、Mg、P 等營養元素的流失，而且使得土壤中重金屬化合物和金屬元素Al3+的有效性提高，而酸性土壤Al3+的毒害是抑制作物生長和導致作物減產的主要原因[2]。土壤團聚體作為土壤結構的基本單元，能夠貯存大量土壤養分，并且對于判斷土壤松緊度及壓實、侵蝕等物理過程具有重要作用，因此被認為是土壤質量評價的關鍵因素[3]。柑橘主要種植在南方酸性土壤上，由于長期大量施用化肥，特別是生理酸性肥料，加上酸沉降等外部環境的影響，導致柑橘園土壤酸化嚴重、土壤結構變差和肥力降低，造成柑橘生長環境變劣，營養吸收受阻，果樹缺素癥狀明顯，果實品質下降，進而影響果農經濟效益[4]。應用土壤改良劑是修復酸性土壤的重要措施之一，可調節土壤酸堿度，提高土壤肥力，改善土壤結構，進而促進根系的生長，改善果實品質[5-6]。以往的研究大多集中在單一改良劑施用技術上，較難保證改良效果的穩定持續性，同時施用改良劑后土壤酸度、團聚體結構變化以及堿性改良劑與結構改良劑協同改良修復效果的研究還鮮見報道。鑒于此，本研究通過田間定位試驗，設置有機肥+化肥+堿性物料的施肥模式，探索適合旱地柑橘園土壤改良的科學施肥套餐，旨在為改良劑能夠真正應用于實際的柑橘園土壤管理中做好實證準備。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

2018—2019 年，在湖南省郴州市宜章縣湘南臍橙綜合試驗站（北緯25°22′27″，東經112°53′53″，海拔340 m）開展田間試驗，試驗區地處亞熱帶季風濕性氣候帶，年平均氣溫18.30 ℃，平均年降水量1 600 mm 以上。供試土壤為石灰巖風化物發育的灰紅土，土壤容重、孔隙度和硬度分別為1.45 g/cm3、45.43%和41.86 kg/cm2，土壤pH 值為4.74，土壤有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀含量分別為13.75 g/kg、165.98 mg/kg、71.98 mg/kg 和172.47 mg/kg，交換性鈣和交換性鎂含量分別為670.39、120.63 mg/kg，有效硫、有效鐵、有效錳、有效銅、有效鋅和有效硼含量分別為89.70、18.84、51.86、1.97、13.96、0.54 mg/kg。園區主栽品種為紐荷爾臍橙，砧木為枳，樹齡10～15 年。

1.2 試驗設計

試驗從2017 年11 月柑橘采果后，結合冬季清園和深翻進行，依據柑橘生長發育期需肥規律與土壤改良培肥機理進行，施用土壤改良劑、有機肥和補充微量元素養分等綜合措施，并用旋耕機進行翻耕，將土壤與肥料拌勻再覆土。田間試驗共設置5個處理，即對照（CK），常規施肥（復合肥）；T1處理，生物有機肥+硫基型復合肥+鈣鎂磷肥；T2處理，生物有機肥+硫基型復合肥+石灰；T3 處理，生物有機肥+硫基型復合肥+白云石粉；T4 處理，生物有機肥+硫基型復合肥+土壤調理劑。每個處理3 次重復，6～7 株樹為1 次重復，每個處理隨機選擇20 株長勢、樹形基本一致的柑橘樹，按各處理要求進行施肥，試驗小區管理遵循“最適”和“一致”的原則，除施肥措施以外，其他灌溉、病蟲害防治和中耕除草等各項管理措施均保持一致。在12月下旬采果后施基肥（施用量：有機肥10 kg/株，復合肥1.0 kg/株，堿性物料2.0 kg/株），次年7 月初施壯果促梢肥（施用量：復合肥1.5 kg/株）。供試肥料包括：生物有機肥（有機質含量≥40%，有機質基質：餅肥）、硫基型復合肥（N+P2O5+K2O≥45%）、潔農寶土壤調理劑（CaO 含量≥25%，全SiO2含量≥10%，MgO 含量≥5%，B 含量≥5%，ZnO 含量≥5%，pH 值10～12，有機質≥10%；生產原料為煙氣脫硫過程中產生的脫硫石膏，高溫汽化爐燃燒稻殼后的稻殼灰與生物炭，肥料用七水硫酸鋅、五水四硼酸鈉、氧化鎂粉、商品有機肥等混合后，在100 ℃焙燒而成）。

1.3 樣品采集

在果實成熟期，同時采集土壤和果實樣品，在樹冠滴水線內側10 cm 的位置，避開施肥穴，按“S”形采集5 點以上的0～40 cm 土層的原狀土樣，盡量避免擠壓，保持原狀土壤結構。另外，按四分法采集混合土樣，每處理采集1 kg 左右，于室內風干，混勻、磨細，過20 目和100 目篩，用于測定土壤基本理化性質。在土壤取樣樹的樹冠東、南、西、北方向各采集1 個果實大小均勻且長勢良好的成熟果實，每個處理共取果實20 個左右，帶回實驗室測定果實品質。

1.4 測定指標與方法

（1）土壤理化指標測定。采用重鉻酸鉀容量法測定土壤的有機質含量；用堿解擴散法測定土壤堿解氮含量；用氟化銨-碳酸氫鈉-鹽酸浸提-鉬銻抗比色法測定土壤有效磷含量；用乙酸銨浸提-火焰光度法測定土壤速效鉀含量；用乙酸銨浸提-電感耦合等離子體發射光譜法測定土壤交換性鈣和交換性鎂含量；用DTPA 浸提-電感耦合等離子體發射光譜法測定土壤中的鐵、錳、銅和鋅含量，用沸水-EDTA-電感耦合等離子體發射光譜儀（ICPMS，Agilent 7900，USA）測定土壤有效硼含量；采用電位法測定土壤的pH 值；參照Elliott 描述的濕篩法分離＜0.053 mm、0.053～0.25 mm、0.25～2 mm、＞2 mm 4 個粒徑土壤水穩性團聚體；采用環刀法測定土壤容重和土壤孔隙度；用TYD-2 硬度計測定土壤硬度[7]。

（2）果實品質測定。用1/100 天平稱量單果重，用數顯游標卡尺測量果實縱橫徑，用TZ-62 手持折光儀測定可溶性固形物含量，用0.1 mol/L NaOH 中和滴定法測定可滴定酸含量，用0.01 mol/L 碘液測定果實維生素C 含量，固酸比是果實可溶性固形物含量與可滴定酸含量之比[8]。

1.5 數據處理

所有數據用Microsoft Excel 2013 統計分析，利用各粒級團聚體質量百分含量計算＞0.25 mm 大團聚體含量（R0.25），采用平均重量直徑（MWD）、幾何平均直徑（GMD）和團聚體分形維數（D）來衡量土壤團聚體穩定性[9]。

2 結果與分析

2.1 土壤改良套餐對柑橘園土壤結構的影響

由表1 可知，與CK 相比，有機無機肥配施堿性物料施肥處理可降低土壤容重，2018 年和2019年分別較CK 下降了4.83%～16.55%、10.49%～23.78%，容重大小依次為T4＜T1＜T3＜T2＜CK，可見土壤越疏松多孔，容重越小，反之容重越大。通常情況土壤硬度小于30 kg/cm2時，根系生長較容易。土壤改良套餐處理能夠降低0～30 cm 土層的土壤硬度，2018 年和2019 年分別較CK 下降了10.45%～40.07%、11.02%～42.61%。土壤疏松有利于提高土壤孔隙度，增加土壤通氣透水性能和抗旱保墑能力，減輕柑橘園遭受旱災風險。土壤改良套餐處理與CK 相比，2018 年和2019 年土壤孔隙度分別提高了5.79%～19.61%、12.51%～28.37%。

表1 不同施肥處理對土壤結構指標的影響

隨著土壤改良年限的增加，各處理的R0.25均呈現逐漸升高的趨勢，各處理的R0.25由高到低依次為T4＞T1＞T2 和T3＞CK，差異顯著。MWD、GMD和D 是反映土壤團聚體大小分布狀況的常用指標，MWD、GMD 值越大，D 值越小，表示團聚體的平均粒徑團聚度越高，土壤結構越穩定[10]。由表1 可知，各處理的MWD 由高到低依次為T4＞T1＞T3＞T2＞CK，2018 年和2019 年有機無機肥配施堿性物料施肥處理分別較CK 顯著提高了9.48%～27.59%、12.71%～28.81%；GMD 由高到低依次為T4＞T1＞T3＞T2＞CK，分別較CK 顯著提高了28.13%～81.25%、31.43%～64.29%；D 由高到低依次為CK＞T2＞T3＞T1＞T4，分別較CK 下降了1.81%～6.14%、2.18%～5.45%。

2.2 土壤改良套餐對柑橘園土壤pH值和有機質含量的影響

土壤障礙因子的改良與修復是促進農業可持續發展的關鍵，土壤有機質含量和酸堿度是評價土壤質量優劣的主要指標。在酸性土壤中施用石灰、白云石粉、鈣鎂磷肥和土壤調理劑是改良酸性土壤的有效方法；土壤板結黏重、通氣透水性差，施用有機肥最大的作用是提升土壤大團聚體結構，培肥地力。從表2 可知，有機無機肥配施堿性物料可以顯著提高土壤pH 值，緩解土壤pH 值的下降趨勢，酸化治理效果依次為T2＞T3＞T4＞T1＞CK，2018 年和2019 年土壤pH 值分別較CK 提高了0.10～0.74、0.15～1.14。深翻開溝深施有機肥顯著提高土壤有機質的含量，有機無機肥配施堿性物料施肥處理和CK相比，土壤有機質含量分別增加了 24.48%～40.41%、32.21%～51.10%。可見，施用土壤改良套餐能夠改善酸化土壤現狀，提升土壤肥力。

表2 不同施肥處理對土壤pH 值和有機質含量的影響

2.3 土壤改良套餐對柑橘園土壤礦質養分含量的影響

從表3 可以看出，有機無機肥配施土壤堿性物料后，柑橘園土壤礦質養分含量有一定的增加趨勢。參照魯劍巍[11]對柑橘生長適應性研究劃分的土壤養分分級標準，各施肥處理的土壤堿解氮、有效磷、速效鉀、交換性鈣、交換性鎂、有效硫含量均達到適宜值。施用土壤改良套餐與CK 相比，2018—2019 年土壤堿解氮含量分別增加了6.55%～32.80%、13.93%～30.88%；土壤有效磷含量分別增加了1.69%～24.66%、7.32%～26.09%；土壤速效鉀含量分別增加了 0.44%～11.92%、0.14%～19.18%；土壤交換性鈣含量分別增加了57.69%～137.49%、63.64%～157.34%，且T2 處理提高土壤Ca2+含量的效果最好；土壤交換性鎂含量分別增加了26.83%～91.20%、24.98%～95.90%，且T1 處理提高土壤Mg2+含量的效果最好；土壤有效硫含量分別增加了9.10%～15.77%、13.09%～18.18%，且各改良套餐處理間差異基本顯著。與CK 相比，有機無機肥配施土壤堿性物料各處理土壤有效鋅和有效硼含量表現規律不一，2018 年和2019 年T4 處理的有效鋅和有效硼含量均顯著增加，有效鋅含量分別提高了113.22%、87.53%，有效硼含量分別提高了37.84%、73.86%，且達到豐富水平。可見，施用土壤改良套餐對柑橘園土壤礦質養分含量有一定的改善作用，并且土壤酸度的降低會提高礦質養分的有效性和存在狀態。

表3 不同施肥處理對土壤礦質養分含量的影響 mg/kg

2.4 土壤改良套餐對臍橙果實品質的影響

從表4 可以看出，與CK 相比，連續2 年施用土壤改良套餐的果實品質呈現顯著性差異。T1、T2、T3、T4 施肥處理與CK 相比，2018 年和2019 年臍橙單果重分別提高了4.12%～12.28%、2.91%～15.40%，維生素C 含量分別提高了7.29%～35.77%、1.64%～46.13%，可溶性固形物含量分別提高了0.94%～13.21%、6.55%～17.90%，可滴定酸含量分別降低了2.70%～13.51%、10.00%～22.86%，固酸比分別提高了5.63%～26.39%、18.40%～52.81%。各處理果形指數差異均不顯著，且均大于0.90，均為圓形。可見，施用土壤改良套餐對臍橙果實品質有明顯的改善作用，其中T4 處理（有機肥+復合肥+土壤調理劑）的改良效果最好。

表4 不同施肥處理對臍橙果實品質的影響

3 討 論

柑橘類植物具有周年生長、四季常綠、葉片和果實掛樹周期長等特性，其生長和結果都需要消耗大量礦質養分，養分供應不足常導致其養分供求失調、產量低和樹體早衰[12-13]。土壤酸堿度主要是通過影響土壤有機質的合成與分解、微生物活動，以及N、P、K、Ca、Mg、Zn、B 等養分的有效性、存在狀態等，直接影響柑橘植株的營養供給和樹體生長發育。過酸土壤還可能釋放出有害的Al3+和重金屬等污染物，降低土壤氧化還原電位，導致柑橘樹體生長障礙和品質降低，而不適合柑橘優質豐產栽培[5,14]。人工施肥是補充土壤和樹體營養消耗及保障樹體生長發育對礦質元素需求的最主要途徑。而怎樣施肥，施用什么肥料，施用多少肥料，是科學管護果園的重要內容之一。有機肥具有養分全面但含量低、肥效緩慢但持續性長的特點；化肥能有針對性地快速提供植物所需養分，但有害殘留風險較高、田間損失幾率較大；堿性物料可以調節酸性土壤pH 值[15-16]。因此，有機肥+化肥+堿性物料配施被廣泛認為是維持土壤-植物系統可持續性的最優施肥模式。

在蘋果[17]、芒果[18]、柑橘[19]上的研究表明，有機無機肥配施能夠顯著改善果實品質。土壤改良、培肥地力的根本目的在于柑橘提質增效，本文通過田間小區試驗證明，紐荷爾臍橙果實品質可以通過有機肥+化肥+堿性物料施肥套餐進行改善，主要體現在推薦施肥處理顯著提高了土壤結構的穩定性，提高了土壤pH 值，增加了土壤有機質含量，補充了土壤微量元素，活化了土壤養分有效性，進而促進作物對養分的吸收，提高果實的高產穩產與優質。這與李濤濤等[20]的研究結果一致，有機無機肥配施能提高蘋果優質商品果率，增產效果優于單施化肥。

果實品質的高低，是多種指標綜合作用的結果。馬小川等[21]研究認為，柑橘品質代表性評價指標包括單果重、果形指數（外觀品質）、維生素C含量（營養品質）、可溶性固形物含量（風味品質）、可滴定酸含量（酸度品質）和固酸比，這6 項指標能有效反映出柑橘品質的絕大部分信息。外觀品質的優劣直接影響著消費者的視覺印象，內在品質進一步影響消費者的二次選擇[22-23]。不同的施肥處理對果樹影響不同，與施化肥相比，施有機肥能顯著提高蘋果坐果率，這主要是因為單施化肥雖然能夠使樹體快速生長，但是影響成花，從而降低果樹坐果率。

有報道稱，白云石粉是碳酸鈣和碳酸鎂以等分子比形成的結晶碳酸鈣鎂化合物，被認為是酸性茶園土壤的理想改良劑，它在提高茶園土壤pH 值的同時，對提高茶葉的產量和品質也有一定的作用[24]。本研究中，T1 處理提高土壤交換性鎂含量的效果最好，這主要是由于鈣鎂磷肥的施入增加了土壤中Mg2+含量，鈣鎂磷肥是一種富含Ca 和Mg 元素的枸溶性緩釋磷肥，因此考慮在酸性缺乏鈣鎂的土壤上作為一種土壤改良劑進行施用。但鄭蒼松[25]對南豐蜜橘的試驗結果表明，連續施用鈣鎂磷肥，葉片中Ca 和Mg 含量顯著增加，但是對于果實品質的改善則不如石灰和氧化鎂配施。本研究中，T2 處理提高土壤交換性鈣含量的效果最好，這主要是因為石灰含有Ca2+和OH–，施用初期可以顯著提高土壤pH值，與土壤中其他物質發生反應，增加土壤的可變電荷，提高土壤Ca2+含量[26]。但隨著土壤黏粒中潛性酸釋放和土壤緩沖性能作用，其修復效果會隨著時間變化逐漸減弱，長期施用石灰易造成土壤板結甚至復酸化[27]。潔農寶土壤調理劑是以有機肥、SiO2、CaO、MgO 以及微量元素為主要成分的土壤調理類產品，主要用于平衡土壤酸堿度，提高土壤地力，進而提高柑橘果實品質。本研究田間試驗結果也證明，有機肥+復合肥+土壤調理劑改良柑橘果實品質效果最好。

4 結 論

科學平衡施肥是提高果實品質的重要措施。本研究通過2 年的優化施肥矯治試驗，從果園土壤結構來看，與常規施肥相比，4 個土壤改良套餐處理均能顯著降低0～30 cm 土層的土壤硬度和土壤容重，提高土壤孔隙度，增加柑橘園土壤團聚程度，穩定土壤結構；從果園土壤肥力來看，相比常規施肥，施用土壤改良套餐能夠改善酸化土壤現狀，提升土壤有機質含量，提高N、P、K、Ca、Mg、S 養分的有效性，補充Zn、B 含量。有機無機肥配施堿性物料的施肥套餐處理能夠提高臍橙單果重、維生素C 含量、可溶性固形物含量和固酸比，降低果實可滴定酸含量。綜合評定，T4（有機肥+復合肥+土壤調理劑）的改良套餐適宜劣質低效果園示范與推廣。