沼液施用年限對紅美人柑橘果實品質及土壤肥力的影響

劉銀秀，羅高斌，葉子豪，吳家森，葉波

(1.浙江省農業農村生態與能源總站，浙江 杭州 310012； 2.浙江省臨安中學，浙江 杭州 311300；3.浙江農林大學 環境與資源學院，浙江 杭州 311300)

紅美人(Citrushybridcv. Hongmeiren)為橘橙類雜交柑橘品種，果皮濃橙色，果實品質優，果肉含糖量高，具有甜橙香氣。2019年，浙江省紅美人栽培面積達4 500 hm2，占全國紅美人栽培面積的30%，主要在寧波市、臺州市、衢州市、湖州市等地栽培[1]。對紅美人的研究大多集中于各地的引種表現及栽培技術[2-5]，對其養分需求和土壤條件也有一定的報道[6-7]。

沼液是一種優質的有機液體肥料，主要是畜禽糞污等農業有機廢棄物經微生物厭氧發酵后的液體殘余物，富含氮、磷、鉀、鐵、錳、鋅、銅等植物生長必需的營養元素。沼液已在糧油作物、蔬菜水果等農林領域大量推廣應用，適當的施用可以提升土壤的環境質量和農產品品質[8]，提高油茶人工林土壤過氧化氫酶、蔗糖酶、蛋白酶活性[9]，提高紅美人柑橘園土壤pH[10]，增加果實可溶性固形物和還原糖含量[11]。目前，針對沼液在紅美人柑橘園中連續施用對土壤肥力的影響還少有報道。本研究采集沼液施用年限分別為1、2、4 a的紅美人柑橘園土壤、果實樣品，以常規施肥為對照，對土壤基本化學性質、土壤不同形態有機碳、土壤酶活性及果實品質進行分析，以期為沼液在紅美人柑橘園中的應用提供科學參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗在杭州市臨安區青山街道柑橘園進行。屬中亞熱帶季風氣候區，溫暖濕潤，四季分明，年降雨量1 628 mm，降雨時空分布不均勻，春夏季節占全年降雨量70%以上。柑橘園土壤為水稻土，2016年種植紅美人，種植面積12 hm2，株行距4 m×4 m。

供試沼液由杭州振興牧業有限公司提供，發酵原料為豬糞、牛糞。沼液基本成分：pH 7.4，N 1.0 g·kg-1，P2O50.10 g·kg-1，K2O 0.75 g·kg-1。供試化肥為尿素(N 46%)、鈣鎂磷肥(P2O512%)和硫酸鉀(K2O 52%)。

1.2 處理設計

2017年、2019年、2020年分別建立沼液施用區域0.6 hm2，即沼液施用年限分別為4、2、1 a，以BSF4、BSF2、BSF1表示，以常規施肥為對照(CF)。4個處理肥料用量一致，為N 225 kg·hm-2、P2O5100 kg·hm-2、K2O 200 kg·hm-2，沼液處理50%氮素以沼液代替，沼液所含相應磷、鉀量在施肥總量中扣除。沼液施用方式以溝灌為主。隨機區組排列，重復3次。

1.3 樣品采集與分析

2020年9月12日，采用五點取樣法采集不同處理紅美人柑橘園0～20 cm土壤混合樣品500 g，共計12個樣品。帶回實驗室過2 mm篩后分成2份：一份直接用于土壤溶解性有機碳和土壤酶的測定；另一份風干后測定土壤基本化學性質。土壤pH用酸度計法(水土比為2.5∶1.0)測定，土壤有機碳采用硫酸-重鉻酸鉀外加熱法測定，水溶性有機碳氮采用水浸提、島津TOC-VCPH 有機碳分析儀測定，微生物生物量碳氮采用氯仿熏蒸浸提法測定。凱氏法測定全氮，擴散法測定堿解氮，碳酸氫鈉熔融-鉬銻抗比色法測定全磷，鹽酸-氟化銨浸提、鉬銻抗比色法測定有效磷，氫氧化鈉熔融-原子吸收分光光度法測定全鉀，乙酸銨-火焰光度計法測定速效鉀[12]。磷酸苯二鈉比色法測定磷酸酯酶，改良茚三酮比色法測定蛋白酶，氯化三苯基四氮唑比色法測定脫氫酶，硫代硫酸鈉滴定法測定蔗糖酶，高錳酸鉀滴定法測定過氧化氫酶，靛酚藍比色法測定脲酶[13]。

2020年12月7日，每個處理選擇3株紅美人，各采集3個中等大小共9個果實組成混合樣品，重復3次。用手持糖度計法測定可溶性固形物含量，氫氧化鈉中和滴定法測定可滴定酸度，草酸提取-2,6-二氯靛酚滴定法測定VC含量，稱重法測定可食率[10]。果實樣品經硫酸消解后，凱氏定氮法測定氮，分光光度計法測定磷，火焰光度計法測定鉀，硝酸-高氯酸消解-原子吸收分光光度計測定鈣、鎂、鐵、鋅[6]。

2 結果與分析

2.1 土壤養分

沼液施用年限對紅美人柑橘園土壤化學性質的影響如表1所示。隨著沼液施用年限的延長，土壤pH緩慢升高，與CF相比，pH提高了0.5%～8.3%，其中BSF4處理顯著高于CF對照。柑橘園土壤全氮、全磷、全鉀含量分別為0.83～1.06、2.04～2.16和9.79～10.54 g·kg-1，不同處理間差異不顯著。柑橘園土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量分別為68.61～87.13、12.63～14.25和157.56～175.47 mg·kg-1，不同處理間差異也不顯著。

表1 不同沼液施用年限處理紅美人柑橘園土壤的基本化學性質

2.2 土壤有機碳及活性有機碳氮

紅美人柑橘園土壤有機碳及活性有機碳氮的變化如表2所示。土壤有機碳隨著沼液施用年限增加而增大，與CF相比，土壤有機碳增加11.7%～26.0%，其中BSF4處理顯著高于CF對照。沼液施用增加了柑橘園土壤微生物量碳、氮含量，與CF相比，其含量分別提高29.7%～116.6%和73.6%～315.1%，其中BSF4處理顯著高于BSF2、BSF1處理和CF對照，BSF2、BSF1處理顯著高于CF對照。沼液施用也提高了柑橘園土壤水溶性有機碳、氮含量，與CF相比，其含量分別提高22.6%～99.3%和41.6%～134.2%，水溶性有機碳含量的差異表現為BSF4處理顯著高于BSF2、BSF1處理和CF對照，BSF2處理顯著高于CF對照；而水溶性有機氮含量的差異表現為BSF4處理顯著高于BSF2、BSF1處理和CF對照，BSF2、BSF1處理顯著高于CF對照。隨著沼液施用年限的延長，微生物量碳氮比和水溶性有機碳氮比則表現為下降的趨勢，其中微生物量碳氮比大小表現為CF>BSF1>BSF2>BSF4，不同處理間差異達顯著水平；而水溶性有機碳氮比在不同處理間差異不顯著。

表2 不同沼液施用年限處理紅美人柑橘園土壤的有機碳及溶解性有機碳氮

2.3 土壤酶活性

紅美人柑橘園土壤酶活性均隨著沼液施用年限的延長而增大(表3)。與CF相比，土壤磷酸酯酶活性提高20.2%～42.3%，其中BSF4處理顯著高于CF對照。土壤蛋白酶、脫氫酶活性分別提高23.1%～100.0%和36.6%～96.0%，其中BSF4處理顯著高于BSF2、BSF1處理和CF對照，BSF4、BSF2處理顯著高于CF對照。蔗糖酶活性提高47.4%～111.8%，其中BSF4處理顯著高于BSF1處理和CF對照，BSF2、BSF1處理顯著高于CF對照。沼液施用后的過氧化氫酶、脲酶活性分別提高107.0%～127.5%和53.8%～100.0%，BSF4、BSF2、BSF1處理顯著高于CF對照，而不同沼液施用年限處理間差異不顯著。

表3 不同沼液施用年限處理紅美人柑橘園土壤的酶活性

2.4 果實產量與品質

紅美人柑橘果實產量為12 300～14 100 kg·hm-2，不同處理間差異不顯著(表4)。果實可食率、可溶性固形物、可滴定性酸含量分別為83.51%～85.17%、13.52%～14.58%和0.69%～0.76%，不同處理間差異不顯著。與CF相比，果實固酸比提高8.7%～15.9%，其中BSF2、BSF4處理顯著高于CF對照。施用沼液后，果實VC含量顯著提高，提高幅度達18.8%～22.8%。

表4 不同沼液施用年限處理紅美人的果實產量和品質

2.5 果實礦質元素含量

紅美人柑橘果實氮、磷、鉀含量分別為9.65～10.12、1.68～1.84和8.06～8.89 g·kg-1，鈣、鎂含量分別為1.95～2.17和0.59～0.71 g·kg-1，鐵、鋅含量分別為45.76～50.69和5.91～6.24 mg·kg-1，7種礦質元素含量在不同處理間均沒有顯著差異。

表5 不同沼液施用年限處理紅美人的果實礦質元素含量

3 小結與討論

3.1 沼液施用年限對土壤化學性質的影響

隨著沼液施用年限的延長，紅美人柑橘土壤pH、氮、磷、鉀含量均呈現增加的趨勢，其中沼液施用4 a后的土壤pH顯著高于常規施肥對照。這與前人在茶園、蘋果、胡柚等經濟林上施用沼液的研究結果相似[14-16]，主要原因是沼液pH高于研究區土壤的pH，施用沼液后土壤pH呈現升高趨勢。柑橘土壤有效態和全量氮、磷、鉀在不同處理間沒有顯著性差異，其原因主要是肥料施用量在不同處理間是相同的。

沼液施用4 a后，紅美人柑橘土壤有機碳含量顯著提高了26.0%，主要是沼液中含有大量的有機物質，施入土壤后，使土壤有機碳含量顯著提升，這與黃海麗等[15,17]研究結果一致；楊樂等[18]研究也表明，沼液灌溉5 a后，土壤有機碳含量比施化肥的土壤顯著增加了90.3%。土壤微生物量碳氮、水溶性有機碳氮等活性有機碳氮是有機碳中的活躍組分，反映了土壤肥力的高低、土壤微生物的活動狀態。沼液施用也顯著增加了土壤活性有機碳氮含量，這與沼液中含有大量的活性有機碳氮有關[8]。在茶葉[14]、楊樹[19]、毛竹[20]等沼液施用研究中也得出相關結果。土壤微生物量碳氮比反映了土壤微生物的區系組成，微生物量碳氮比越低，土壤中的細菌數量越多。沼液施用后土壤微生物量碳氮比顯著下降了25.2%～48.0%，施用沼液促進了土壤細菌的生長，且隨著沼液施用年限的延長，土壤細菌活性顯著增加。這與柴彥君等[20]研究結果相似。

3.2 沼液施用年限對土壤酶的影響

土壤酶在土壤養分的轉化與循環過程中起著重要作用，是土壤肥力高低的反映。隨著沼液施用年限的增加，磷酸酯酶、蛋白酶、脫氫酶、蔗糖酶、過氧化氫酶、脲酶等6種土壤酶活性均逐漸提高，施用沼液4 a后，6種酶活性均顯著高于常規施肥對照。這與前人的研究結果相似，即施用沼液顯著提高了甘藍土壤磷酸酶、蔗糖酶和蛋白酶活性[21]，顯著提高了冬小麥土壤脲酶活性[22]，提高了花生土壤過氧化氫酶、脲酶活性[23]。這主要是因為沼液施用后提高了土壤pH，使土壤趨于中性，而土壤微生物則非常適宜在該環境中生長繁殖，從而提高了6種酶的活性。而酶活性的提高則可以促進土壤養分循環和增強土壤生物活性。

3.3 沼液施用年限對果實品質的影響

紅美人柑橘果實可食率、可溶性固形物、可滴定性酸、氮、磷、鉀、鈣、鎂、鐵、鋅等品質指標及營養元素含量在不同處理間沒有顯著性差異，果實品質及營養元素含量具有相對穩定性，這與奚輝等[10]研究結果相似。沼液施用顯著提高了紅美人果實VC含量，施用沼液2 a后果實固酸比也顯著升高。這與沼液施用顯著提高了椪柑的糖酸比[23]，增加了蘆柑的VC含量[24]，提高了南豐蜜橘的固酸比、增加了VC含量[25]一致。沼液中磷、鉀元素易被吸收利用，柑橘吸收磷、鉀量增大，從而提高了果實的品質[26]。