不同施肥處理對紅砂土及嘉寶果品質(zhì)的影響

馮慧敏，魏 旭，張 敏，劉嘉杰，肖遠業(yè)，周 奕，鄒宇丁， 黃嘉華，陳倫英，李木生，李海渤*

（1.韶關(guān)學(xué)院 英東生物與農(nóng)業(yè)學(xué)院，廣東 韶關(guān) 512005； 2. 南雄市盛美源農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司，廣東 韶關(guān) 512400）

嘉寶果［Plinia cauliflora（Mart.）Kausel］，別名“樹葡萄”，屬于新特水果，上世紀60年代引進臺灣地區(qū)，2004年由臺商李憲曾引進中國大陸，如今在福建、廣東、廣西、湖南、浙江、云南、重慶、四川等地均有一定的種植面積，以廣東和福建居多，大多處于引種示范階段［1］. 采取科學(xué)的施肥措施提升嘉寶果的產(chǎn)量和品質(zhì)，成為種植企業(yè)或農(nóng)戶的首要需求. 有機肥在改善土壤物理結(jié)構(gòu)［2］、增加土壤有機質(zhì)［3］、提高氮磷鉀養(yǎng)分［4］等方面效果顯著，還可以提升作物品質(zhì)，如增加可溶性糖、Vc含量［5］、糖酸比［6］等. 探究不同有機肥對土壤理化性質(zhì)的影響，采用更科學(xué)、經(jīng)濟、有效的施肥方式，可以緩解施用化肥而導(dǎo)致土壤有機質(zhì)含量下降，土壤速效鉀缺乏、土壤保水保肥及供水供肥等性能減弱的問題，有助于提高肥料利用率、改善土壤理化性質(zhì)及打造高品質(zhì)水果，對企業(yè)增效、農(nóng)民增收、鄉(xiāng)村振興均具有重要意義.

張秀志等研究發(fā)現(xiàn)，果園土壤長期配施有機肥能夠整體上降低土壤pH值，且變化明顯［7］. 利用不同綠肥作物進行土壤改良后，土壤有機質(zhì)平均提高了7.37 g·kg-1，全氮提高了0.244 g·kg-1，堿解氮、速效磷、速效鉀分別提高了0.36、0.47、0.95 mg·kg-1［8］. 肖雄東等研究發(fā)現(xiàn)，不同有機物料處理土壤堿解氮、速效鉀含量分別比對照增加了7.92～30.36、53.97～135.33 mg·kg-1［9］，施用菌棒和豬糞處理的土壤有效磷含量最高比對照各多出1.7倍和1.4倍. 據(jù)報道，大棚葡萄施入鴿糞的土壤有機質(zhì)提高8.7%，施用魚肥的交換性鈣含量最高提升了27.5%［10］. 謝榮淳等研究發(fā)現(xiàn)，香蕉園化肥減量0%～40%配施生物有機肥，兼具生物有機肥的肥效持久性和化肥的速效性，且生物有機肥可有效改善土壤生物群落和土壤理化性狀，果實糖酸比增幅達12.60%～30.84%［11］. 王孝等發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)施肥處理和常規(guī)氮磷鉀施肥處理相比，不同有機肥處理的葡萄漿果Vc含量最高可提高40.43%、105.99%［12］. 而有機肥替代基肥中50%的化肥氮使茄子花青素高達 13.3 mg·g-1，比單施化肥（100%化肥）增加41.5%［13］. 綜上，施用不同有機肥均可在一定程度上增加土壤有機質(zhì)、氮磷鉀元素含量，提升土壤肥力，因其養(yǎng)分元素更為豐富、均衡，還能進一步改善果實品質(zhì).

目前關(guān)于嘉寶果的報道主要集中在栽培技術(shù)、果實品質(zhì)分析、果皮抗氧化活性研究及其藥用價值等方面，在嘉寶果基地的有機肥土壤改良及果實品質(zhì)提升效果方面報道尚未見到. 紅砂土是南方紅色盆地的一種特色土壤，其物質(zhì)組成和性狀與其母巖密切相關(guān)，紅砂土在土壤屬性上存在諸多不足. 為改良這類土壤，許多地區(qū)推行“增施有機肥”“發(fā)展綠肥”“配施磷肥”及“施用石灰”等措施，明顯改善了其土壤養(yǎng)分狀況［14］. 為促進嘉寶果提產(chǎn)增質(zhì)，有必要掌握不同施肥措施對其基地紅砂土的改良效果.

本研究擬根據(jù)企業(yè)施肥習(xí)慣，在嘉寶果基地開展大田試驗，設(shè)置不同施肥處理，分析各處理土壤pH值、機械組成、有機質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀及花青素、總酚、類黃酮、可溶性糖和Vc含量的差異，研究不同施肥方式對其土壤理化性質(zhì)和果實品質(zhì)的影響程度，為改善嘉寶果基地土壤改良、果實品質(zhì)提升提供參考.

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試基地為廣東省韶關(guān)市轄的南雄市盛美源農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司嘉寶果種植基地，建園時間2019年. 供試土壤為紅砂土，其土壤pH為5.96，有機質(zhì)為15.56g·kg-1，全氮0.92 g·kg-1、堿解氮、速效磷、速效鉀含量分別為66.87、9.98、98.09 mg·kg-1，＜0.01 mm土壤顆粒含量為8.76%；供試嘉寶果品種為沙巴；供試肥料為日本固態(tài)生物菌有機肥（太陽之土，氮∶磷∶鉀=4.1∶2.5∶1.3，有機質(zhì)含量為93%，日本植佑衛(wèi)門，以下簡稱“日本肥”）和當?shù)刈孕邪l(fā)酵的固態(tài)糞肥（以下簡稱“固體肥”，氮∶磷∶鉀=1.5∶1.2∶1.3，總養(yǎng)分：4.0%，有機質(zhì)：45%）.

1.2 試驗方法

試驗開始于2021年1月2日，以嘉寶果基地土壤背景值即未施肥地塊土壤為對照（CK），設(shè)置T1（日本肥）、T2（固體肥）兩個處理，T1為每穴撒施日本肥1 kg、花生麩1 kg和高氮復(fù)合肥0.2 kg（N%：30%，P2O5%：15%，K2O%：15%，下同），T2每穴撒施固體肥1 kg、花生麩1 kg和高氮復(fù)合肥0.2 kg，每個處理進行3個重復(fù)，每個重復(fù)均觀測3株果樹，統(tǒng)一水肥管理，施肥3個月后（2021年4月3日，果實成熟期），土壤樣品采自每株距根系30 cm處的表層土壤（0～20 cm），每株采集1個土樣，每個重復(fù)的3個土樣混成一個樣品，帶回實驗室風(fēng)干、過篩，將過2、1、0.25 mm篩的土壤樣品，分別裝入塑料自封袋保存，進行理化性質(zhì)分析，同時，每株樹采集中等大小的果實10粒進行品質(zhì)分析.

1.3 測定方法

土壤機械組成采用甲種比重計法測定［15］，根據(jù)卡慶斯基制，土壤機械組成分為土壤物理性黏粒（＜0.01 mm土粒含量%）和土壤物理性砂粒含量（＞0.01 mm土粒含量%）兩個組分，土壤物理性砂粒含量=100%-土壤物理性黏粒含量；土壤pH的測定采用電極法（水土比：2.5∶1）、土壤有機質(zhì)的測定采用外加熱重鉻酸鉀氧化-容量法、全氮的測定采用全自動凱氏定氮儀法、堿解氮的測定采用堿解擴散法、有效磷的測定采用0.5 mol·L-1NaHCO3浸提-鉬銻抗分光光度法、速效鉀的測定采用原子吸收分光光度計法 測定［16］.

嘉寶果果皮花青素（Anthocyanin，Ant）、總酚（Total phenols，Tp）和類黃酮（Flavonoid，F(xiàn)la）含量的測定：新鮮嘉寶果去除果肉，僅留果皮，剪碎，稱取0.1 g（精確到0.000 1）至10 mL離心管，加入酸化甲醇（0.1%HCl，V/V）2 mL，4℃避光浸提24 h，次日，取上清液于1 cm光徑的石英比色皿中，以UV-2600型紫外分光光度計在530、280、325 nm下測定吸光值，花青素含量計算公式為［17］：花青素總量=OD530×V×n/（98.2×m），其中OD530為色素在530 nm波長處的吸光度，V為加入浸提液的體積，mL；n為比色稀釋倍數(shù)；98.2為花色苷在530 nm波長處平均消光系數(shù)；m為提取物的質(zhì)量，g . 總酚、類黃酮含量計算公式為［18］：總酚=OD280/FW，類黃酮=OD325/FW；其中：OD280、OD325為浸提液在280、325 nm的吸光度，F(xiàn)W為樣品鮮重，g. 嘉寶果果肉可溶性糖的測定采用蒽酮比色法，嘉寶果果肉維生素C的測定采用2，6-二氯靛酚滴定法［18］.

1.4 數(shù)據(jù)處理與評價

采用Excel 2016進行數(shù)據(jù)處理和制圖，采用SPSS 25進行統(tǒng)計分析及單因素方差分析（ANOVA，P＞0.05）和相關(guān)性分析. 土壤pH和養(yǎng)分采用全國第二次土壤污染普查分級標準（見表1）.

表1 土壤養(yǎng)分及pH分級標準

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對土壤pH的影響

從圖1可知，不同處理，土壤pH值大小順序為：CK＞T2＞T1，CK最高，值為5.96；其次為T2，值為5.58；T1最低，值為5.44. 其中CK與T1、T2差異顯著，T1與T2差異不顯著. 與CK相比，T1和T2的土壤pH值分別降低了約8.74%和6.38%，說明不同施肥處理均降低了土壤pH值，而T1降幅更大.

2.2 不同施肥處理對土壤機械組成的影響

（1）物理性黏粒含量 由圖2可知，不同處理，土壤物理性黏粒含量（＜0.01 mm土粒含量%）大小順序為：T2＞T1＞CK，T2最高，其值為10.39%，其次為T1，其值為10.21%，CK最低，其值為9.71%，但3者之間差異不顯著，根據(jù)卡慶斯基制分類，CK質(zhì)地為緊砂土，T1、T2質(zhì)地均為砂壤土. 與CK相比，T1和T2的土壤物理性黏粒含量分別提高了5.15%和7.00%. 施肥后，土壤物理性黏粒含量變化不大，說明不同施肥處理在短期內(nèi)并未影響到土壤物理性黏粒含量.

（2）物理性砂粒含量 由圖2可知，不同處理，土壤物理性砂粒含量（＞0.01 mm土粒含量%）大小順序為：T2＜T1＜CK，與土壤物理性黏粒含量呈相反趨勢，不做贅述.

圖1 不同處理對土壤pH值的影響

圖2 不同處理對土壤機械組成的影響

2.3 不同施肥處理對土壤有機質(zhì)的影響

不同處理，土壤有機質(zhì)的含量值大小為：T1＞T2＞CK，T1最高，其值20.10 g·kg-1，其次T2，其值為18.39 g·kg-1，CK最低，其值15.56 g·kg-1，各處理間差異顯著. 與CK相比，T1和T2的土壤有機質(zhì)含量分別增加了29.17%和18.19%，說明不同施肥處理都可以增加土壤有機質(zhì)含量，而T1效果最好（表2）.

表2 不同處理對土壤有機質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷和速效鉀的影響

2.4 不同施肥處理對土壤氮磷鉀養(yǎng)分的影響

2.4.1 不同施肥處理對土壤全氮的影響

不同處理土壤全氮含量大小為：T1＞T2＞CK，T1最高，其值為1.27 g·kg-1，其次為T2，其值為 1.08 g·kg-1，CK最低，其值為0.92 g·kg-1，各處理間差異顯著（表2）. 與CK相比，T1和T2的土壤全氮含量分別增加了約38.04%和17.39%，說明不同施肥處理均可提高土壤全氮含量，而T1效果最好.

2.4.2 不同施肥處理對土壤堿解氮的影響

不同處理土壤堿解氮含量大小為：T1＞T2＞CK，T1最高，其值為91.28 mg·kg-1，其次為T2，其值為77.84 mg·kg-1，CK最低，其值為66.87 mg·kg-1，各處理間差異顯著（表2）. 與CK相比，T1和T2的土壤堿解氮含量分別增加了36.50%和16.40%，說明不同施肥處理均可增加土壤堿解氮的含量，而T1效果最好.

2.4.3 不同施肥處理對土壤有效磷的影響

不同處理土壤有效磷含量大小為：T1＞T2＞CK，T1最高，其值為13.82 mg·kg-1，其次為T2，其值為11.36 mg·kg-1，CK最低，其值為9.98 mg·kg-1，各處理間差異顯著（表2）. 與CK相比，T1和T2的土壤有效磷含量分別增加了38.48%和13.83%，說明不同施肥處理均可增加土壤有效磷的含量，而T1效果最好.

2.4.4 不同施肥處理對土壤速效鉀的影響

不同處理土壤速效鉀含量大小為：T1＞T2＞CK，T1最高，其值為142.70 mg·kg-1，其次為T2，其值為133.15 mg·kg-1，CK最低，其值為98.09 mg·kg-1，除了T2與CK差異顯著，其他處理之間差異不顯著（表2）. 與CK相比，T1和T2的土壤速效鉀含量分別增加了45.47%和35.75%，說明不同施肥處理均可提高土壤速效鉀的含量，而T1效果最好.

2.5 不同處理各土壤理化指標的分級評價

以全國第二次土壤污染普查分級標準（見表1）進行評價，各處理土壤指標分級結(jié)果如下（見表3）：

pH，CK為4級，為弱酸性土壤；T1為5級，為酸性土壤；T2為4級，為弱酸性土壤.

土壤有機質(zhì)，CK為4級，為缺乏水平，施肥后，T1達到了3級，為中等水平，T2達到了4級，屬于缺乏水平.

土壤全氮，CK為4級，為缺乏水平，施肥后，T1達到了2級，為豐富水平，T2達到了3級，為中等水平.

土壤堿解氮，CK為4級，為缺乏水平，施肥后，T1達到了3級，為中等水平，T2達到了4級，為缺乏水平.

土壤有效磷，CK為4級，為缺乏水平，施肥后，T1、T2達到了3級，為中等水平.

土壤速效鉀，CK為4級，為缺乏水平，施肥后，T1、T2達到了3級，為中等水平.

綜上，施肥后T1土壤有機質(zhì)、氮磷鉀的等級更高，在2～3級，處于中等或以上水平.

表3 不同處理土壤各理化指標的分級評級結(jié)果

2.6 土壤理化指標間相關(guān)性的分析

pH同全氮、有機質(zhì)顯著負相關(guān)，同堿解氮極顯著負相關(guān)；土壤物理性黏粒含量同有機質(zhì)、全氮顯著正相關(guān)；有機質(zhì)同全氮、堿解氮極顯著正相關(guān)，同有效磷及速效鉀顯著正相關(guān)；全氮同堿解氮極顯著正相關(guān)，同有效磷及速效鉀極顯著正相關(guān)；堿解氮同有效磷、速效鉀顯著正相關(guān)；有效磷同速效鉀極顯著正相關(guān)（表4）.

表4 土壤理化指標相關(guān)性分析結(jié)果

2.7 對嘉寶果酚類物質(zhì)和品質(zhì)的影響

2.7.1 對嘉寶果酚類物質(zhì)的影響

不同處理花青素、總酚、類黃酮的含量均為T1＞T2＞CK，且3者差異顯著（T1、T2總酚含量差異不顯著）（表5）. 與CK相比，T1花青素、總酚、類黃酮的增幅可達46.94%、58.81%、143.92%，而T2則分別為32.99%、44.85%、37.21%，T1增幅更大.

2.7.2 對嘉寶果品質(zhì)的影響

不同處理可溶性糖含量為T1＞T2＞CK，且3者差異顯著（表5）. 與CK相比，T1可溶性糖增幅可達55.5%，而T2增幅為12.11%，T1增幅更大.

不同處理維生素C含量為T1＞T2＞CK，T1、T2差異不顯著，但均顯著高于CK（表5）. 與CK相比，T1維生素C的增幅可達16.26%，而T2增幅為10.52%，T1增幅更大.

表5 不同處理對嘉寶果酚類物質(zhì)和品質(zhì)的影響

3 討論

3.1 對土壤理化學(xué)性質(zhì)的影響

土壤pH值與土壤養(yǎng)分的有效性、微生物數(shù)量及植物外觀形態(tài)、物質(zhì)代謝、生長發(fā)育、品質(zhì)、產(chǎn)量、生理病害等方面均存在顯著的相關(guān)性［19］. pH的改變會對土壤養(yǎng)分的釋放、礦物質(zhì)轉(zhuǎn)化和土壤生物學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生很大的影響［20］. 與CK相比，增施有機肥后pH有所下降（CK＞T2＞T1），且有機肥的有機質(zhì)含量越高、pH下降的幅度越大，pH同有機質(zhì)顯著負相關(guān)，也證明了這一點. 這同前人研究結(jié)果一致［7，21-22］，即化肥配施有機肥能不同程度地降低土壤pH值. 除配施的復(fù)合肥（化肥）會產(chǎn)生土壤酸化效應(yīng)外，有機肥施入土壤后，在其腐解過程中，土壤微生物的生命活動中產(chǎn)生大量有機酸，也會使土壤pH值有所下降［23］. 此外，施肥后較為頻繁的灌溉或多雨的氣候下土壤淋溶作用較強，也會使土壤中鹽基淋失導(dǎo)致pH值降低［24］. 陜紅的研究表明，土壤酸性條件下，微生物的活性受抑制，使得有機碳的分解速率降低，作物對肥料利用效率低［25］. 考慮到這個因素，以及供試土壤本身呈酸性（pH 5.96），應(yīng)在施用有機肥前，配施石灰加以改良，避免土壤pH因施肥持續(xù)下降、影響?zhàn)B分釋放及其有效性.

土壤機械組成對土壤的肥力、水分、熱量及土壤結(jié)構(gòu)等都有一定影響［26］，據(jù)其可知土壤質(zhì)地情況. 與CK相比，施肥后，T1、T2土壤物理性黏粒含量（＜0.01 mm土粒含量%）均略有提高，土壤物理性砂粒含量（＞0.01 mm土粒含量%）略有下降，但二者變化均不顯著. 這可能因為施肥時間較短、受施肥帶入土壤中黏粒較少所致.

土壤有機質(zhì)是衡量土壤肥力的重要指標，其含量高低影響著土壤pH值、有效水分保持能力、土壤營養(yǎng)元素含量等［27］以及土壤團聚體的數(shù)量的高低［28］. 與CK相比，施用有機肥后的土壤有機質(zhì)含量均有提升，且T1增幅最大（T1＞T2＞CK），CK土壤有機質(zhì)含量為4級，施肥后，T1和T2可達到3級和4級. 土壤有機質(zhì)含量的變化反映了土壤有機物質(zhì)累積和消耗的情況［29］，T1、T2土壤肥力均有所提升說明施用有機肥后，土壤有機質(zhì)積累較多.

有機質(zhì)同全氮、堿解氮、有效磷及速效鉀極顯著正相關(guān)，因為土壤有機質(zhì)是土壤中各種營養(yǎng)元素的重要來源［10］. 例如，土壤氮素大部分來自有機質(zhì)，較高的土壤有機質(zhì)含量為土壤堿解氮提供了較豐富的來源，故堿解氮也高［30］. 綜上，施用有機肥增強了土壤肥力保持能力并有效提高了土壤供肥能力，T1效果更佳.

土壤全氮是指土壤中各種形態(tài)氮素含量之和，是決定生物多樣性的關(guān)鍵因子之一［31］. 土壤堿解氮是土壤中能夠直接被植物吸收利用的氮素形式，是衡量土壤對當季作物氮素養(yǎng)分供應(yīng)情況的重要依據(jù)［32］. 施用有機肥后的土壤全氮、堿解氮含量均有提升，T1氮素含量明顯優(yōu)于T2、CK（T1＞T2＞CK）. 即T1供氮能力更強，說明土壤有機質(zhì)的提升能有效提高土壤氮素供應(yīng)能力［33］，且土壤全氮、堿解氮與土壤有機質(zhì)兩兩極顯著正相關(guān)，也證實了這一點，且土壤堿解氮和全氮的含量變化趨勢相同，這與前人研究結(jié)果 一致［34-35］.

土壤有效磷是土壤儲存的能被植物吸收的磷素，是植物生長必需的元素之一，其含量的高低反映了土壤貯存磷素的能力［36］. 施用有機肥后的土壤有效磷含量均有提升，T1供磷能力更強（T1＞T2＞CK）. 有效磷同有機質(zhì)及全氮極顯著正相關(guān). 因為土壤有機質(zhì)可以提供更豐富的磷庫，還可以提高土壤磷的有效性［30］，因此有機質(zhì)含量高的土壤，其土壤有效磷含量也相應(yīng)較高.

土壤速效鉀是土壤中易被作物吸收的鉀素，也是當季作物可從土壤獲取的主要養(yǎng)分，對作物增產(chǎn)與提質(zhì)有著十分重要的意義［37］. 與CK相比，施用有機肥后，土壤速效鉀含量均提高（T1＞T2＞CK），T1效果更好. 速效鉀同有機質(zhì)達到極顯著正相關(guān)，也說明施用有機肥后土壤速效鉀含量也相應(yīng)提高.

綜上，不同施肥處理，均有助于提升嘉寶果基地的土壤肥力，T1土壤有機質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀分別達到3、2、3、3、3級，顯著優(yōu)于T2、CK，即T1肥效更好.

3.2 對嘉寶果品質(zhì)的影響

嘉寶果是一種富含花青素的水果，其果皮還富有總酚和類黃酮，花青素、總酚和類黃酮均為酚類物質(zhì)，也是一種植物次生代謝物質(zhì). 據(jù)報道，花青素、總酚、類黃酮具有抗氧化、防癌等功效［38-39］，使其成為具有藥用價值的功能性水果. 施用有機肥后，嘉寶果的花青素、總酚、類黃酮、可溶性糖、維生素C含量明顯提升變，說明施用有機肥對改善嘉寶果的品質(zhì)有一定的促進作用，且高有機質(zhì)含量的T1效果最好T1＞T2＞CK）. 增施有機肥有助于果實花青素的提高，這同以往學(xué)者的報道一致［13］；增施有機肥也有助于果實可溶性糖和維生素C的提高，如：樹莓果園有機肥最佳施入量下可溶性總糖含量較不施肥處理增加34.8%［40］，羊糞、豬糞、生物有機肥單一施肥處理下葡萄果實維生素C含量分別比CK提高36.8%、10.3%、37.2%［41］，均證實了本文的研究結(jié)論.

4 結(jié)論

與CK相比，施用有機肥后，土壤pH有所下降（CK＞T2＞T1）；土壤物理性黏粒含量變化不大；土壤有機質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀含量均有所提高（T1＞T2＞CK），T1各項養(yǎng)分含量最高，有機質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀分別為3、2、3、3、3級，而T2則分別為4、3、4、3、3級，綜合肥效T1優(yōu)于T2.

與CK相比，施用有機肥后，嘉寶果品質(zhì)明顯改變，T1效果最佳（T1＞T2＞CK），其果皮花青素、總酚、類黃酮含量及果肉的可溶性糖、維生素C的增幅可達46.94%、58.81%、143.92%、55.5%、16.26%.