含海藻酸水溶肥減施對蘋果生長、品質和根域土壤養分的影響于會麗

關鍵詞：蘋果；含海藻酸水溶肥；產量；果實品質；養分吸收；土壤養分

中圖分類號：S661.1 文獻標志碼：A 文章編號：1009-9980（2023）02-0242-10

目前我國是世界上最大的蘋果生產和消費國，據國家統計局統計，2019 年蘋果種植面積為197.81 萬hm²，產量達4 242.54 萬t[1]，已成為主產區農民經濟增收的支柱產業。近年來，由于盲目追求高產而引發的不合理施肥現象普遍存在，嚴重制約著蘋果產業的可持續發展。據調查，我國蘋果園單位面積投入純氮用量是發達國家的2.45～3.27 倍[2]，而化肥施用過量，不僅造成肥料浪費、利用率降低、土壤板結等問題，還引起果樹養分失調，導致果實品質下降，直接影響經濟和生態效益[3-4]。因此，為提高園區產量，改善果實品質，在肥料中添加增效物質是實現園區減肥增效的重要途徑。

海藻酸是以海洋藻類為原料經過一定工藝提取的多糖，為植物提供主要的能量代謝，具有強化細胞壁、提高作物生長速率、增強植物抗逆的功能[5]。同時，海藻酸本身有一定黏性，能改善土壤團粒結構，提高土壤通氣性，增加微生物群落多樣性、活化土壤養分、提高肥料利用率[6]。在草莓[7]、西瓜[8]、梨[9]、葡萄[10-11]和桃[12]上的研究結果表明，海藻肥能夠提高坐果率，增加果實單果質量和產量，提高果實品質和養分吸收，改善葡萄色澤和風味，提高桃和葡萄香氣物質種類和相對含量，降低氮磷鉀養分的投入，在農業生產中具有重要意義和巨大的潛在應用價值。但關于含海藻酸水溶肥在蘋果生產上減肥提質的應用效果鮮有報道，是否可以連續2 a（年）減少氮磷鉀用量還不清楚。

筆者在本研究中以含海藻酸水溶肥為試驗材料，選用新紅星蘋果為試材，分別以常規施肥和傳統水溶肥為對照，初步研究含海藻酸水溶肥對蘋果長勢、果實品質、養分吸收和根域土壤養分等方面的影響，探討含海藻酸水溶肥在蘋果上化肥減施增效的潛力，以期為推進當地蘋果產業綠色高效發展提供理論依據與技術支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

于2017 年和2018 年在河南省新鄉市原陽縣鹽店莊蘋果園進行。該地區屬暖溫帶大陸性季風氣候區，年平均氣溫14 ℃，濕度68%，降雨量656.3 mm，日照時數1 928.5 h，無霜期220 d。土壤為砂壤土，基本性狀：有機質含量（w，后同）4.9 g?kg^-1，全氮含量4.26 mg?g^-1，有效磷含量75.79 mg?kg^-1，速效鉀含量293.87 mg?kg^-1，pH 7.50。

供試材料：品種為蘋果新紅星，樹齡8 年，株行距為2 m×4 m。

供試肥料：常規施肥的氮、磷、鉀分別采用尿素（含N 46%）、普通過磷酸鈣（含P₂O₅ 12%）和氯化鉀（含K₂O 62%）。傳統水溶肥中，所用氮肥為尿素（N含量46.0%）和硝酸鉀（N 含量13.5% ，K₂O 含量46%），磷肥和鉀肥為KH₂PO₄（P₂O₅含量52%，K₂O含量34%），其中鉀肥不足用硝酸鉀補充。含海藻酸水溶肥中海藻酸為3%，其為海藻提取物（海藻提取物含量為60%，海藻酸含量為6.5%）與傳統水溶肥原料氮磷鉀復配而成。同一施肥時期，兩種水溶肥氮磷鉀用量和配比一致（表1）。

1.2 試驗設計

設置5 個處理，3 次重復，單株小區，隨機排列。處理分別為：常規施肥、傳統水溶肥、含海藻酸水溶肥、減施25%的含海藻酸水溶肥、減施50%的含海藻酸水溶肥，為了方便描述將其分別簡化為NPK（C）、NPK（F）、NPK（HF）、3/4NPK（HF）和1/2NPK（HF），減施25%和50%是氮磷鉀純養分施入量減施25%和50%。分別于萌芽期（30%）、第一次膨大期（30%）、第二次膨大期（20%）和采果前期（20%）4 個時期施入，其他田間管理措施與當地傳統管理保持一致。具體試驗處理及氮磷鉀施用量見表1。

1.3 施肥方法

常規施肥采用開溝施肥，水溶肥處理均采用簡易裝置的水肥一體化施肥技術，即每次施肥前均在樹冠周圍滴入一定體積的水，再將肥料溶于一定體積的純水中，攪拌均勻，使其完全溶解，然后以相同流速緩慢滴入根冠四周土壤，最后再滴入一定體積的水，全程模擬水肥一體化施肥過程。

1.4 測定指標與方法

1.4.1 取樣方法 2017年和2018年8月果實成熟時，隨機采集新梢中上部葉片，每株樹采集20 枚功能葉，并在樹體東、西、南、北4 個方向隨機采集15 個果實，組成混合樣帶回實驗室。一部分用于果實養分含量測定，另一部分用于果實品質分析。2018 年9 月，在離樹干2/3 樹冠投影處采集0～20 cm 和20～40 cm土壤樣品，用于土壤理化性質測定。

1.4.2 指標測定 產量和果實品質測定：實測單株果實數量和單果質量，計算產量。果實硬度采用GY-1 型硬度儀測定；可溶性固形物含量（SSC）采用手持數字折射儀（PR-101，Atago，日本）測定；可滴定酸含量采用NaOH 滴定法測定[13]。L、a 和b 值均采用便攜式色差儀（CR-400，Konica Minolta，日本）測定，再根據以上數值計算色澤飽和度C值和色度角h°值。C=（a²+b²）1/2；h° =arctan（b /a）/6.282 3×360°（a≥0 且b≥0）；h°=arctan（b /a）/6.282 3×360°+180°（a＜0 且b＞0）[14-15]。

養分含量測定：采用H2SO4-H2O2消煮[13]，全自動間斷化學分析儀（Clever Chem 380，德國）測定葉片和果實N含量和P 含量，火焰光度計測定葉片和果實K含量。有機質采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法，硝態氮用酚二磺酸比色法，銨態氮用2 mol·L-1 KCl 浸提-靛酚藍比色法，有效磷采用0.5 mol·L-1 NaHCO3浸提法，速效鉀采用NH4OAc浸提-火焰光度法[16]。

1.5 數據分析

采用Microsoft Excel 2010 進行數據處理與作圖；SPSS 17.0 進行單因素方差分析與綜合得分分析，以p＜0.05 作為顯著性的標準。

2 結果與分析

2.1 蘋果生長參數和產量

不同處理蘋果生長參數和產量見表2。與NPK（C）相比，連續2 a 含海藻酸水溶肥處理均增加百葉鮮質量和葉面積，且除2017 年葉面積外，1/2NPK（HF）處理均達顯著差異。同時，含海藻酸水溶肥減施（3/4NPK（HF）、1/2NPK（HF））處理百葉鮮質量和葉面積均高于NPK（HF）處理，其中2018 年1/2NPK（HF）處理差異顯著，而減施處理間差異不顯著。與NPK（C）和NPK（F）處理相比，2017 年含海藻酸水溶肥處理增加蘋果單果質量，2018 年單果質量反而降低，且連續2 a 含海藻酸水溶肥減施處理單果質量均高于NPK（HF）處理，但差異不顯著。連續2 a 含海藻酸水溶肥減施處理產量與NPK（C）和NPK（F）無顯著差異（由于2018 年倒春寒，導致蘋果產量大幅減產），且3/4NPK（HF）處理產量均最高。

2.2 蘋果果實品質

不同處理蘋果果實品質見圖1。與NPK（C）相比，2017 年含海藻酸水溶肥處理增加可溶性固形物含量，其中，3/4NPK（HF）處理可溶性固形物含量最高，較NPK（C）顯著增加10.43%；而2018 年含海藻酸水溶肥減施處理可溶性固形物含量低于其他處理，其中，1/2NPK（HF）處理可溶性固形物含量最低，顯著低于NPK（F）和NPK（HF）。除2018 年1/2NPK（HF）處理外，含海藻酸水溶肥處理較NPK（F）降低了可滴定酸含量，增加了固酸比，其中，2017年3/4NPK（HF）處理固酸比最高，較NPK（F）顯著增加40.91%；同時，2017 年含海藻酸水溶肥減施處理固酸比較NPK（HF）增加，但差異不顯著；2018 年減施處理固酸比較NPK（HF）降低，且1/2NPK（HF）差異顯著。此外，2017 年1/2NPK（HF）硬度最高，且顯著高于其他處理，與NPK（F）相比，2018 年含海藻酸水溶肥處理顯著增加果實硬度，其中，3/4NPK（HF）處理硬度最高，但與NPK（HF）和1/2NPK（HF）差異不顯著。綜上所述，與NPK（C）相比，2017 年含海由此可知，與NPK（C）和NPK（F）處理相比，3/4NPK（HF）處理能增加百葉鮮質量、葉面積和產量，促進樹體生長。藻酸水溶肥減施均能提高可溶性固形物含量和固酸比，改善果實品質；到2018 年3/4NPK（HF）仍能保證果實品質，但1/2NPK（HF）顯著增加蘋果酸度，降低固酸比，不利于果實品質提升。

不同處理蘋果果皮色澤見表3。連續2 a 含海藻酸水溶肥處理色澤飽和度均高于NPK（C）處理，其中，2017 年含海藻酸水溶肥處理色澤飽和度顯著增加。除色澤飽和度外，連續2 a 含海藻酸水溶肥減施處理果皮亮度和色度角均低于其他處理，其中，2018 年1/2NPK（HF）處理果皮亮度和色度角最低，顯著低于其他處理。在含海藻酸水溶肥處理中，3/4NPK（HF）處理和1/2NPK（HF）處理均能降低果實色度角，增加果皮紅色覆蓋面積，由此可見，含海藻酸水溶肥減施能促進果皮著色。

2.3 葉片和果實氮磷鉀含量

不同處理葉片養分含量見圖2。與NPK（C）處理相比，連續2 a 含海藻酸水溶肥處理均能增加葉片氮含量，但差異不顯著。2017 年各施肥處理葉片磷含量無顯著差異，但2018 年含海藻酸水溶肥處理葉片磷含量顯著增加，其中，3/4NPK（HF）處理葉片磷含量最高，較NPK（C）處理和NPK（F）處理分別顯著增加29.02%和31.46%，且含海藻酸水溶肥處理間差異不顯著。同時，與NPK（C）和NPK（F）處理相比，2017 年含海藻酸水溶肥降低了葉片鉀含量，其中，3/4NPK（HF）處理葉片鉀含量最低，且顯著低于NPK（C）和NPK（F）處理；2018 年含海藻酸水溶肥處理增加了葉片鉀含量，其中3/4NPK（HF）處理葉片鉀含量最高，較NPK（F）處理顯著提高2.86%。由此說明，2017 年含海藻酸水溶肥減施不影響葉片氮磷含量，到2018 年含海藻酸水溶肥減施增加葉片磷鉀含量，且以3/4NPK（HF）處理效果最佳。

不同處理果實養分含量見圖3。連續2 a NPK（HF）處理果實氮含量高于NPK（C）和NPK（F）處理，其中2018 年NPK（HF）處理較NPK（C）處理顯著增加33.97%；2017 年含海藻酸水溶肥減施處理降低果實氮含量，到2018 年果實氮含量反而增加，其中，2017 年1/2NPK（HF）處理果實氮含量最低，顯著低于NPK（F）和NPK（HF）處理；2018 年3/4NPK（HF）處理果實氮含量最高，顯著高于其他處理。除2017年3/4NPK（HF）處理果實磷含量較NPK（C）和NPK（F）顯著降低外，其他處理果實磷含量無顯著差異。同時，2017 年3/4NPK（HF）處理果實鉀含量最高，且除NPK（F）外，顯著高于其他處理，2018 年各處理間果實鉀含量差異不顯著。

2.4 蘋果根域土壤養分含量

不同處理土壤養分含量見表4。含海藻酸水溶肥降低了土層＞20～40 cm 有機質含量，其中NPK（HF）處理有機質最低，較NPK（C）顯著降低60%。與NPK（C）處理相比，含海藻酸水溶肥能增加土層0～20 cm和＞20～40 cm硝態氮含量，其中NPK（HF）和1/2NPK（HF）處理土層＞20～40 cm硝態氮含量增加顯著；且在含海藻酸水溶肥處理中，20～40 cm 土層3/4NPK（HF）處理硝態氮含量最低，較NPK（HF）和1/2NPK（HF）處理分別顯著降低28.31% 和32.46%。除NPK（HF）處理外，含海藻酸水溶肥處理土層0～20 cm 和＞20～40 cm 銨態氮含量均高于NPK（C）和NPK（F）處理，且含海藻酸水溶肥減施處理銨態氮含量較NPK（F）處理顯著增加，但減施處理間無顯著差異。含海藻酸水溶肥減施處理土層0～20 cm有效磷和速效鉀含量均高于NPK（C）處理，其中速效鉀含量達顯著差異水平；同時，減施處理土層0～20 cm 有效磷含量與NPK（HF）處理間無顯著差異。可見，含海藻酸水溶肥減施處理均能增加土層0～20 cm 硝態氮、銨態氮、有效磷和速效鉀含量，增加了土壤有效成分。

2.5 主成分分析

對蘋果生長參數、產量、果實品質和色澤以及葉片和果實養分進行主成分分析，所得特征值、方差貢獻率、累計方差貢獻率如表5 所示。結果表明，連續2 a，前4 個主成分的累計方差貢獻率均為100%，說明分析結果基本包含了所測指標的全部信息。根據隸屬函數平均值的大小對5 個處理進行排序（表6），結果表明，連續2 a，3/4NPK（HF）處理的綜合得分均最高，分別為2.03 和1.64，綜合排名均第一，說明連續2 a含海藻酸水溶肥減施25%的綜合效果最好。

3 討論

3.1 不同處理對蘋果生長和產量的影響

本試驗條件下，與常規施肥相比，含海藻酸水溶肥能增加百葉鮮質量和葉面積，促進樹體的生長，這與賈文紅[17]研究結果類似，即海藻酸水溶肥能增加設施小果型西瓜的葉長，增強植株長勢。分析其原因，可能是含海藻酸水溶肥中海藻類含有大量活性物質，可以促進植物莖部維管束細胞生長，并促進其對無機養分、水分和光合產物的運輸，刺激植物體內非特異性活性因子的產生以及調節內源激素的平衡，從而促進植物生長發育[18-19]。同時，筆者在本研究中還發現，連續2 a 含海藻酸水溶肥減施25%和50%處理均能保證蘋果產量，且在第2 年呈增加趨勢，這與筆者在黃金梨[9]和葡萄[20]的研究結果類似，可能因為海藻酸活化土壤養分，增強樹體從土壤中攝取養分能力，促進葉片對磷、鉀養分吸收，進而達到增產的效果[7]。

3.2 不同處理對果實品質和色澤的影響

諸多研究表明，施用海藻類物質肥料能提高果實品質[7-12]。筆者在本研究中也得到了類似結論，即連續2 a 施用含海藻酸水溶肥能增加果實可溶性固形物含量，降低可滴定酸含量，提高蘋果果實品質。可能因為海藻類物質提高了果樹體內酶的活性，加快果樹新陳代謝，促進果實中干物質和糖的積累，從而改善果實品質[10]。同時研究發現，與含海藻酸水溶肥相比，2017 年含海藻酸水溶肥減施25%和50%處理的果實品質指標差異不顯著，而在2018 年含海藻酸水溶肥減施50%處理顯著降低了可溶性固形物含量和固酸比，導致果實品質下降，可能由于在2017 年含海藻酸水溶肥減施50%處理下，果樹生長主要依賴于果園當年土壤肥力，到2018 年該處理下果樹對外源性化肥投入的依賴性強，所以施肥量減少50%對果實品質有不利影響。此外，筆者還發現，連續2 a 含海藻酸水溶肥減施處理較常規施肥均增加了果實色澤飽和度，降低了果皮色度角，這與袁璐[21]和于會麗等[10 ，12]使用海藻肥或海藻提取物復合制劑在葡萄和桃上的研究結果一致。可能與海藻酸中富含單糖和多糖物質有關，糖類物質作為一種信號分子，激活花色苷合成的啟動因子，從而達到調控花色苷合成的目的，促進著色[22]。

3.3 不同處理對土壤和蘋果養分的影響

海藻酸是寡糖類物質，可活化土壤養分，促進作物對氮、磷、鉀養分的吸收[23-24]。筆者發現，與常規處理相比，2018 年含海藻酸水溶肥處理顯著增加了果實氮、葉片磷以及土壤0～20 cm 有效磷和速效鉀含量，分析其原因，一方面可能是海藻酸能提高土壤Ca2-P 和Al-P 含量，降低土壤磷的固定，從而提高土壤中磷的有效性[25-27]；另一方面，海藻酸進入土壤后降低了土壤的pH值，促進土壤中難溶性磷酸鹽的溶解，提高了土壤的供磷水平，進而促進葉片對磷元素的吸收[28-29]。同時，海藻酸能降低鉀離子與其他陽離子的比值，釋放出鉀離子，進而增加土壤速效鉀含量[30]。本研究還表明，與含海藻酸水溶肥相比，含海藻酸水溶肥減施處理在2017 年顯著降低了果實氮含量，到2018 年反而增加，可能與土壤硝態氮含量有關，即2017年含海藻酸水溶肥減施25%和50%處理土壤硝態氮含量分別為3.44 mg·kg-1和2.13 mg·kg-1，低于2018年土壤硝態氮含量，從而影響果實氮養分吸收。

4 結論

（1）連續2 a 含海藻酸水溶肥減施25%和50%均能增加百葉鮮質量和葉面積，促進植株生長發育，穩定蘋果產量。

（2）第1 年含海藻酸水溶肥減施25%和50%均能提升果實品質，促進果皮著色；到第2 年含海藻酸水溶肥減施25%仍能保證果實品質，但減施50%不利于果實品質的形成。

（3）連續2 a 含海藻酸水溶肥減施25%和50%均能增加果實鉀含量，促進果實對鉀元素的吸收。同時，含海藻酸水溶肥減施25%和50%增加了根域土壤0～20 cm 銨態氮、硝態氮、有效磷和速效鉀含量，提高了土壤有效養分含量。