有機(jī)無機(jī)配施對鮮食葡萄產(chǎn)量與品質(zhì)及園區(qū)土壤質(zhì)量的影響

魏文良　張贏心　崔浩　劉樹堂

關(guān)鍵詞：有機(jī)肥配施化肥；土壤質(zhì)量；葡萄；產(chǎn)量；品質(zhì)；大澤山

中圖分類號：S663.101：S143.7 文獻(xiàn)標(biāo)識號：A 文章編號：1001-4942（2023）03-0117-07

近年來，我國農(nóng)作物種植業(yè)結(jié)構(gòu)在不斷發(fā)生變化，糧食作物播種面積占農(nóng)作物總種植面積的比例有所下降，而蔬菜和果樹等經(jīng)濟(jì)作物的比例有所增加。葡萄（Vitis vinifera Linn）作為我國重要的經(jīng)濟(jì)果品，2020年總產(chǎn)量達(dá)1431.4萬t，較2010年增加75.9%。山東省葡萄年總產(chǎn)量為116.1萬t，是我國僅次于新疆、河北的第三大葡萄生產(chǎn)省份。大澤山葡萄集中產(chǎn)于平度市北部大澤山西麓一帶，是全省最大、全國著名的葡萄產(chǎn)區(qū)，而主產(chǎn)區(qū)大澤山素有“中國葡萄之鄉(xiāng)”的美譽(yù)。該區(qū)域的地形地貌、土壤結(jié)構(gòu)和氣候條件均有利于優(yōu)質(zhì)葡萄生產(chǎn)。大澤山葡萄已有兩千余年栽培歷史，主要栽培品種包括玫瑰香、金手指、澤山一號、紅地球等。目前，平度市葡萄種植面積約為2078.8 hm²，總產(chǎn)量約6.91萬t，較2010年分別增長26.1%和15.9%。其中，大澤山鎮(zhèn)的葡萄種植面積和總產(chǎn)量分別占平度市的54.3%和45.4%。隨著葡萄產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，追求高產(chǎn)與保護(hù)生態(tài)環(huán)境安全之間的矛盾日益突出。由于連作障礙、氮肥施用過量和施肥配比不合理等問題，葡萄園普遍出現(xiàn)了土壤生態(tài)環(huán)境失衡，如土壤質(zhì)量退化、酸化、板結(jié)，微生物以及土壤酶活性降低等問題，導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)缺乏、養(yǎng)分明顯失調(diào)且供應(yīng)能力低，葡萄根系分布淺、養(yǎng)分利用率降低。以上問題已成為制約葡萄產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸，嚴(yán)重阻礙葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)的提升。因此，如何采取合理有效的栽培管理技術(shù)實現(xiàn)土壤質(zhì)量與葡萄產(chǎn)量品質(zhì)協(xié)同提升成為當(dāng)前的研究重點。

我國有機(jī)肥資源豐富，其總養(yǎng)分量約為7000萬t，但實際利用率不足40%，農(nóng)業(yè)應(yīng)用潛力巨大。有機(jī)肥養(yǎng)分全面且肥力持久，施用有機(jī)肥不僅可以提升土壤生產(chǎn)力，而且其富含生物活性物質(zhì)，可增加土壤養(yǎng)分有效性。通過合理利用有機(jī)養(yǎng)分資源，實現(xiàn)有機(jī)無機(jī)相結(jié)合，能夠改善土壤質(zhì)量、促進(jìn)葡萄生長、提升葡萄產(chǎn)量與品質(zhì)。研究表明，有機(jī)無機(jī)肥配施能夠消除土壤板結(jié)，顯著改善果園土壤理化性質(zhì)，提高肥料利用率，促進(jìn)葡萄植株生長，果實品質(zhì)（可溶性固形物）和產(chǎn)量明顯提高。有機(jī)無機(jī)肥配施既能保證作物生長需求的速效養(yǎng)分?jǐn)?shù)量和強(qiáng)度，又不易造成環(huán)境問題。范業(yè)宏等研究表明，果園不同土層土壤速效氮磷鉀、有機(jī)質(zhì)及全氮含量隨有機(jī)肥施用量的增加而增加。生物有機(jī)肥的使用，可有效減少土壤中氨的揮發(fā)，防止氮磷鉀的淋溶，同時增強(qiáng)土壤的保水保肥性能，培肥地力，提高有機(jī)質(zhì)含量與化肥肥效。李娟等研究表明，生物有機(jī)肥的混施還能夠調(diào)控土壤酶活性及土壤微生物碳、氮轉(zhuǎn)化，進(jìn)而提高土壤肥力。基于有機(jī)無機(jī)配施在“改土減肥提質(zhì)增效”方面的優(yōu)勢，通過合理利用有機(jī)養(yǎng)分資源，實現(xiàn)有機(jī)無機(jī)相結(jié)合，提升土壤肥力與作物產(chǎn)能具有重要意義。同時，這也符合2015年農(nóng)業(yè)部在《到2020年化肥使用量零增長行動方案》中提出的有機(jī)肥替代化肥，以及2017年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布的《開展果菜茶有機(jī)肥替代化肥行動方案》的相關(guān)要求。因此，化肥減施增效正成為全國當(dāng)前的熱點領(lǐng)域，而有機(jī)肥與化肥配施在大澤山鮮食葡萄種植區(qū)實施的土壤和作物效應(yīng)尚未開展。

針對大澤山鮮食葡萄生產(chǎn)中亟需解決的土壤退化、化肥利用率低、葡萄產(chǎn)量與品質(zhì)下降等關(guān)鍵問題，本研究通過設(shè)置不同的有機(jī)肥替代化肥比例和化肥優(yōu)化處理，研究其對葡萄產(chǎn)量、品質(zhì)的影響，以及葡萄園土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)的響應(yīng)，以實現(xiàn)提質(zhì)增效的目標(biāo)，為果園科學(xué)施肥、提高肥料利用率、改善土壤環(huán)境和提高葡萄產(chǎn)量與品質(zhì)提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗區(qū)域概況

試驗于2020年4-9月在山東省青島市平度大澤山鎮(zhèn)季家疃村（36°58′12″N，119°53′1″E）進(jìn)行。該區(qū)地處山區(qū)丘陵地帶，屬于暖溫帶半濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫為11.8℃，平均晝夜溫差為10.8℃，有效積溫在4 000℃以上，年平均降水量為649.6mm。全年日照時數(shù)約2700 h，日照率為61.6%，太陽年均輻射總量約為525 324 J/cm²，無霜期約190天。這既滿足了水分和溫度要求，而且日照時數(shù)、有效積溫均達(dá)到且優(yōu)于國際公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)值，是鮮食葡萄得天獨(dú)厚的生產(chǎn)種植區(qū)域。試驗地土壤類型為棕壤，質(zhì)地為砂質(zhì)壤土，耕層土壤基本理化性質(zhì)：有機(jī)質(zhì)含量16.26 g/kg、堿解氮81.09 mg/kg、有效磷136.81 mg/kg、速效鉀465.62mg/kg，pH值6.85。

1.3測定指標(biāo)及方法

1.3.1產(chǎn)量性狀 葡萄收獲時，稱量單穗重及單株葡萄產(chǎn)量，計算果粒重及公頃產(chǎn)量。

1.3.2品質(zhì)指標(biāo) 每小區(qū)隨機(jī)取10穗，每穗隨機(jī)取10粒用游標(biāo)卡尺分別測量果粒直徑、高度，計算果形指數(shù)（高度／直徑）；用GY-1型果實硬度計測定果實硬度：稱取葡萄質(zhì)量并利用排水法獲得葡萄體積，計算果實密度（質(zhì)量／體積）；稱取葡萄質(zhì)量和果汁質(zhì)量，計算出汁率（果汁質(zhì)量／葡萄質(zhì)量）。

每小區(qū)隨機(jī)取10穗果，每個果穗隨機(jī)取1粒葡萄，用攪拌機(jī)攪成果漿，標(biāo)記備測。采用手持糖量計測定可溶性固形物含量，采用苯酚法測定可溶性糖含量，采用氫氧化鈉滴定法測定可滴定酸含量，采用2，4-二硝基苯肼比色法測定維生素C含量，采用Folin-Ciocalteu法測定總酚含量。

1.3.3土壤理化性質(zhì) 葡萄收獲后采用五點取樣法采集0～20 cm土層土壤樣品，部分新鮮土樣過2mm篩。采用氯仿熏蒸浸提法測定土壤微生物量碳（MBC）、氮（MBN），其含量計算用未熏蒸減去熏蒸樣品碳氮含量之差除以回收系數(shù)（K_MBC=0.38，K_MBN=0.54）。剩余土壤樣品風(fēng)干后，分別過0.25 mm和1mm篩，采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法測定土壤有機(jī)質(zhì)含量，采用堿解擴(kuò)散法測定堿解氮含量，采用0.5mol/L NaHC03浸提-鉬銻抗比色法測定有效磷含量，采用1mol/L中性NH₄OAc浸提-火焰光度法測定速效鉀含量，用pH計測定土壤土水比1：2.5的pH值。

1.4數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2019和Sigma-plot 12.0軟件進(jìn)行處理與作圖，相關(guān)指標(biāo)采用IBM SPSS Statistics 20.0進(jìn)行顯著性檢驗，顯著性水平為P<0.05。

2結(jié)果與分析

2.1有機(jī)肥與化肥配施對鮮食葡萄產(chǎn)量的影響

由表1可知，不同施肥處理對鮮食葡萄果粒重、穗重及產(chǎn)量的影響存在差異。對葡萄產(chǎn)量的影響表現(xiàn)為OF2M2>OF3M3>OF1M1>OF>CF，與CF相比，OF處理僅增產(chǎn)0.7%，未達(dá)到顯著水平，而有機(jī)肥與化肥配施處理平均增產(chǎn)11.5%（8.9%～14.0），其中，OF2M2和OF3M3處理產(chǎn)量與CF差異顯著。不同處理對葡萄果粒重的影響規(guī)律與產(chǎn)量表現(xiàn)一致，與CF相比，有機(jī)肥與化肥配施處理果粒重增幅平均為14.7%（10.1%～18.7%）。不同施肥處理對葡萄穗重的影響表現(xiàn)為OF2M2>OF3M3>OFIM1>OF>CF，與CF相比，OF處理穗重增加2.2%，但未達(dá)顯著水平，而有機(jī)肥與化肥配施處理穗重均顯著增加，OF1M1、OF2M2和OF3M3處理的增幅分別為6.7%、10.7%和9.6%。

2.2有機(jī)肥與化肥配施對鮮食葡萄品質(zhì)的影響

由表2可知，不同施肥處理對鮮食葡萄果形指數(shù)、果實硬度、果實密度、出汁率等感官性狀的影響存在差異。其中對葡萄果形指數(shù)的影響表現(xiàn)為OF2M2>OF1M1>OF3M3>CF>OF，與CF相比，OF1M1、OF2M2和OF3M3處理果形指數(shù)分別提高8.5%、9.8%和6.1%，但僅OF2M2達(dá)到顯著水平。與CF相比，有機(jī)肥與化肥配施處理均顯著降低葡萄果實硬度，平均降幅為4.3%（3.4%～4.8%），而OF與CF間無顯著差異。不同處理的葡萄果實密度均無顯著差異。不同施肥處理對葡萄出汁率的影響表現(xiàn)為CF>OF>OFIM1>OF2M2>OF3M3.與CF相比，OF1M1、OF2M2和OF3M3處理均顯著降低出汁率，降幅分別為4.4%、5.3%和9.5%，而OF與CF間無顯著差異。

由表3可知，不同有機(jī)無機(jī)肥配施處理能夠明顯改善鮮食葡萄的品質(zhì)。有機(jī)肥與化肥配施各處理維生素C含量均高于CF，且OF2M2處理最大，為167.8mg/kgFW，較CF顯著提高8.8%，但與OF、OF1M1和OF3M3處理差異不顯著；其次為OF1M1和OF3M3處理，較CF分別增加6.5%和5.2%，差異不顯著。有機(jī)肥與化肥配施各處理總酚含量均顯著高于CF，OF1M1、OF2M2和OF3M3處理分別增加27.6%、31.0%和24.1%，OF與CF間無顯著差異。OF1M1、OF2M2和OF3M3處理可溶性固形物含量分別較CF顯著提高11.7%、14.0%和11.4%，OF處理較CF提高3.1%，但無顯著差異。OF1M1、OF2M2和OF3M3處理可溶性糖含量分別較CF顯著提高14.4%，17.2%和16.6%，OF處理較CF提高4.1%，但無顯著差異。與CF相比，所有處理的可滴定酸均表現(xiàn)出下降趨勢，OF、OF1M1、OF2M2和OF3M3處理分別降低3.3%、13.1%、16.4%和14.8%，其中，OF與CF間無顯著差異，其他有機(jī)無機(jī)配施處理均達(dá)到顯著水平。

不同施肥處理葡萄固酸比和糖酸比表現(xiàn)出相同的趨勢，均為OF2M2>OF3M3>OF1M1>OF>CF，與CF相比，OF處理的固酸比和糖酸比分別提高6.6%和7.6%，但未達(dá)到顯著水平，而有機(jī)肥與化肥配施處理均顯著提高固酸比和糖酸比，OF1M1、OF2M2和OF3M3處理的固酸比分別提高28.6%、36.4%和30.7%，糖酸比分別提高31.7%、40.2%和36.8%。

2.3有機(jī)肥與化肥配施對葡萄園土壤質(zhì)量的影響

由表4可知，不同有機(jī)無機(jī)肥配施對果園耕層土壤肥力指標(biāo)的影響不同。土壤有機(jī)質(zhì)含量表現(xiàn)為OF3M3> OF2M2> OFIMl>OF>CF，其中，OFIM1、OF2M2和OF3M3處理較CF分別顯著增加20.1%、33.4%和40.3%，OF處理較CF增加但不顯著。有機(jī)肥與化肥配施各處理土壤堿解氮含量較CF均顯著降低，降幅分別為10.9%、15.1%和14.2%，OF處理較CF降低但不顯著。有機(jī)肥與化肥配施各處理土壤有效磷含量較CF均顯著降低，降幅分別為15.3%、31.2%和26.8%，且OF2M2和OF3M3處理均顯著低于OF1M1，OF處理較CF降低但不顯著。OF1M1和OF3M3處理土壤速效鉀含量顯著高于CF，增幅分別為4.2%和3.2%，而OF2M2、OF處理與CF無顯著差異。各處理土壤pH值均高于CF，增幅為0.7%～6.4%，OF1M1、OF處理與CF無顯著差異，OF2M2、OF3M3處理與CF差異顯著。

由圖1看出，不同有機(jī)無機(jī)肥配施處理有效提高鮮食葡萄園耕層土壤微生物量碳、氮含量，OF2M2處理的微生物量碳含量最高，達(dá)到166.3mg/kg，顯著高于其他處理，較CF提高177.2%；其次為OF3M3，較CF顯著提高155.1%；OF1M1較OF2M2顯著降低23.6%，較CF顯著提高111.8%：OF處理較CF提高20.0%，但差異不顯著。不同施肥處理的鮮食葡萄園耕層土壤微生物量氮含量與微生物量碳表現(xiàn)出類似規(guī)律：OF2M2>OF3M3>OF1M1>CF>OF，與CF相比，OF1M1、OF2M2和OF3M3處理均顯著增加微生物量氮，增幅分別為21.6%、42.6%和35.1%，且OF2M2處理顯著高于OF1M1，OF處理較CF降低10.0%，但未達(dá)到顯著水平。

3討論

3.1有機(jī)肥與化肥配施對鮮食葡萄產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

科學(xué)合理施肥是提高作物產(chǎn)量和改善品質(zhì)的重要措施，有機(jī)肥與化肥配施是一種值得推薦推廣的施肥模式。楊卓亞等研究表明，施用生物有機(jī)肥能夠顯著增加蘆柑、龍眼、荔枝的產(chǎn)量，改善蘋果與柑橘的外觀與內(nèi)在品質(zhì)。也有研究表明，有機(jī)無機(jī)配施能夠明顯增加葡萄果粒重及產(chǎn)量，也有利于品質(zhì)提升，這主要得益于有機(jī)無機(jī)肥配施相比于單施化肥而言，能夠提高作物產(chǎn)量構(gòu)成因素，提升作物群體質(zhì)量，進(jìn)而達(dá)到增產(chǎn)目的。本研究中，有機(jī)無機(jī)肥配施處理較習(xí)慣施肥（CF）鮮食葡萄的果粒重增加10.1%～18.7%、單穗重增加6.7%～10.7%，而優(yōu)化施肥（OF）處理與CF無顯著差異；各處理產(chǎn)量均高于CF，增幅為0.7%（OF）～14.0%（OF2M2）。究其原因，有機(jī)肥與化肥配施綜合了無機(jī)肥的速效和有機(jī)肥的長效，能夠持續(xù)保證肥效，可提高土壤氮、磷利用率，土壤速效養(yǎng)分含量顯著增加，既滿足植株養(yǎng)分需求，促進(jìn)其生長，又可有效提高葡萄坐果率，明顯提升產(chǎn)量及改善品質(zhì)。

有機(jī)肥與化肥配施對鮮食葡萄品質(zhì)的影響不同。本研究中，有機(jī)無機(jī)配施處理與CF相比，維生素C、可溶性固形物、可溶性糖含量分別提高5.2%～8.8%、11.4%～14.0%和14.4%～17.2%，可滴定酸降低13.1%～16.4%，固酸比、糖酸比分別提升28.6%～36.4%和31.7%～40.2%。這與周喜榮、郭潔、田益華等的研究結(jié)果相似，但OF對葡萄品質(zhì)的影響與CF無顯著差異。此外，本研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)無機(jī)配施較CF顯著提高鮮食葡萄的總酚含量，增幅為24.1%～31.0%。葡萄次生代謝產(chǎn)物多酚類物質(zhì)，具有抗氧化活性，能夠有效清除人體內(nèi)積累的自由基，減弱機(jī)體氧化損傷，提高人體免疫力。原因是有機(jī)肥與化肥配施保證了養(yǎng)分的穩(wěn)步釋放，使得酶活性增加，光合效率增強(qiáng)，碳水化合物等的合成及轉(zhuǎn)運(yùn)加快，進(jìn)而使有機(jī)物穩(wěn)步累積，促進(jìn)葡萄植株生長，從而改善葡萄品質(zhì)。

3.2有機(jī)肥與化肥配施對葡萄園耕層土壤質(zhì)量的影響

大量研究表明，有機(jī)肥可以改善土壤結(jié)構(gòu)性能，提高土壤養(yǎng)分供應(yīng)能力，減緩?fù)寥浪峄岣咄寥牢⑸飻?shù)量，對提高土壤質(zhì)量、促進(jìn)植物生長發(fā)育具有積極的作用。本研究表明，有機(jī)肥與化肥配施處理較傳統(tǒng)習(xí)慣施肥能夠增加鮮食葡萄園土壤有機(jī)質(zhì)、速效鉀含量和提高pH值，這與周喜榮等的研究結(jié)果相似。分析其原因，一方面有機(jī)肥含有大量有機(jī)質(zhì)，與化肥配施后可形成微團(tuán)聚體及有機(jī)無機(jī)復(fù)合體，促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)的累積，與此同時，有機(jī)肥在腐解過程中也能夠增加有效礦質(zhì)養(yǎng)分的釋放：另一方面有機(jī)肥自身為堿性，施人土壤后有利于土壤pH值的提升。而土壤堿解氮和有效磷含量降低，這可能是由于有機(jī)肥的投入促進(jìn)了葡萄的生長發(fā)育，增加了植株對氮磷鉀養(yǎng)分的吸收，尤其是對氮、磷養(yǎng)分的吸收顯著高于對照。

土壤微生物量碳雖然只占土壤全碳的很小一部分，但它是土壤有機(jī)質(zhì)中最為活躍的部分，調(diào)節(jié)土壤養(yǎng)分的礦化和固定過程，可反映土壤養(yǎng)分的有效性和土壤生物活性。土壤微生物量氮是土壤氮素重要的儲備庫，在土壤氮素循環(huán)與轉(zhuǎn)化的過程中起著非常重要的調(diào)節(jié)作用，土壤微生物量氮轉(zhuǎn)化迅速，是比較敏感的生物學(xué)指標(biāo)，能夠及時、準(zhǔn)確地反映土壤性狀。本研究表明，相比CF，有機(jī)肥與化肥配施處理能夠增加鮮食葡萄園土壤微生物量碳（平均增幅148.0%）、氮（平均增幅33.1%）。這可能是由于有機(jī)肥的施用為微生物提供了充足的碳源，同時，施肥能夠增加根系生物量及根系分泌物，促進(jìn)微生物生長。

4結(jié)論

本研究表明，與傳統(tǒng)習(xí)慣施肥相比，有機(jī)肥與化肥配施處理能夠通過增加玫瑰香葡萄的果粒重和單穗重來提高產(chǎn)量，同時實現(xiàn)了維生素C、總酚、可溶性固形物、可溶性糖、可滴定酸、固酸比及糖酸比等葡萄品質(zhì)指標(biāo)的改善。此外，有機(jī)肥與化肥配施促進(jìn)了葡萄園耕地質(zhì)量的提升，尤其土壤有機(jī)質(zhì)、微生物量碳氮含量和pH值得到明顯改善。因此，有機(jī)無機(jī)配施對鮮食葡萄園土壤質(zhì)量與果品產(chǎn)量品質(zhì)協(xié)同提升具有重要意義，且以減施化肥20%+有機(jī)肥30.0t/hm²處理最優(yōu)。