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沼液與化肥配施對(duì)蘋果生長(zhǎng)及土壤理化性狀的影響

2020-03-08 12:53高煒城MuhammadAzeem孫吉翠張忠蘭李金澄楊守軍
江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2020年21期
關(guān)鍵詞:土壤理化性質(zhì)品質(zhì)蘋果

高煒城 Muhammad Azeem 孫吉翠 張忠蘭 李金澄 楊守軍

摘要:以10年生蘋果樹品種煙臺(tái)紅富士為試驗(yàn)試材,探討蘋果的生長(zhǎng)情況、土壤理化性質(zhì)同沼液化肥搭配施用比例的關(guān)系,期望為沼液作肥料進(jìn)行利用提供科學(xué)依據(jù)。各組所施肥料含氮量相等,設(shè)置7種處理:處理1,CK(空白);處理2,CF(基肥為牛糞有機(jī)肥,追肥為化肥);處理3,40% ZF+60% HF(40%沼液+60%化肥);處理4,60% ZF+40% HF(60%沼液+40%化肥);處理5,80% ZF+20% HF(80%沼液+20%化肥);處理6,100% ZF(全沼液);處理7,100% HF(全化肥)。結(jié)果表明,施用沼液能使土壤有機(jī)質(zhì)含量、鹽分含量和pH值提高。與100% HF處理比較,搭配施用的沼液與化肥在果樹花期能夠使土壤速效養(yǎng)分含量降低,至果實(shí)成熟期又升高,其中以40% ZF+60% HF處理最高。沼液與化肥配施不僅能提高蘋果產(chǎn)量,而且能增加果實(shí)中糖度、維生素C含量和硬度,降低果實(shí)的酸度。綜合果實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量而言,40% ZF+60% HF處理最好,但與60% ZF+40% HF處理無顯著差異。80% ZF+20% HF處理與100% ZF處理果實(shí)中檢出Cu和Zn的殘留,抗生素均未檢出。綜合統(tǒng)計(jì)分析認(rèn)為,40% ZF+60% HF配施較適合蘋果的生長(zhǎng)。

關(guān)鍵詞:蘋果;沼液化肥配施;果實(shí)生長(zhǎng)指標(biāo);土壤理化性質(zhì);產(chǎn)量;品質(zhì);煙臺(tái)紅富士

中圖分類號(hào):S661.106?文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A?文章編號(hào):1002-1302(2020)21-0160-06

當(dāng)前,我國(guó)面臨土地質(zhì)量下降、土壤中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)流失等農(nóng)業(yè)污染,嚴(yán)重制約農(nóng)業(yè)發(fā)展,主要原因是化肥過度使用與不合理使用[1]。為推動(dòng)實(shí)施耕地質(zhì)量保護(hù)與提升行動(dòng),著力提高耕地內(nèi)在質(zhì)量[2],原農(nóng)業(yè)部印發(fā)《耕地質(zhì)量保護(hù)與提升行動(dòng)方案》(農(nóng)農(nóng)發(fā)[2015]5號(hào))和《開展果菜茶有機(jī)肥替代化肥行動(dòng)方案》(農(nóng)農(nóng)發(fā)[2017]2號(hào))。以畜禽養(yǎng)殖糞污為處理對(duì)象的沼氣工程,在獲取能源的同時(shí),也帶來了沼液難消納的問題。

沼液含有豐富的養(yǎng)分元素和生理活性物質(zhì),施用沼液不僅可以給作物生長(zhǎng)提供必需養(yǎng)分,還能提高土壤中的有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀的含量從而提高土壤肥力和生產(chǎn)力水平,兼具環(huán)境與經(jīng)濟(jì)效益[3]。周麗芳的研究表明,施用沼液能使蘋果樹樹勢(shì)強(qiáng)壯,抗病力強(qiáng),花芽分化好,抽梢一致,新梢更早開始生長(zhǎng),萌發(fā)整齊而強(qiáng)壯,葉片變得更加厚綠[4]。果實(shí)大小質(zhì)量整齊一致,外形光滑著色好,口感優(yōu)良,落花現(xiàn)象減輕,落果率低,起到增產(chǎn)效果。王偉楠研究認(rèn)為,根施沼液對(duì)蘋果樹營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)有促進(jìn)作用但并不顯著,施用沼液對(duì)果實(shí)品質(zhì)影響顯著[5]。雖然沼液施用具有增加產(chǎn)量、提升品質(zhì)的作用,但同樣存在著土壤和作物中重金屬和抗生素超標(biāo)的問題[6]。

由于不同畜種、不同飼料來源、不同沼氣工程管理運(yùn)行水平差異,造成沼液中養(yǎng)分、鹽分、重金屬以及抗生素含量難以一致,種植戶僅憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行施用,缺乏科學(xué)技術(shù)指導(dǎo),還田效果相差較大[7]。因此,本試驗(yàn)以煙臺(tái)紅富士蘋果為試材,研究沼液與化肥不同比例的配施對(duì)土壤理化性質(zhì)及蘋果產(chǎn)量和品質(zhì)的影響,以期為沼液還田提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)始于2017年11月,試驗(yàn)地點(diǎn)為中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)煙臺(tái)研究院蘋果培育中心。蘋果種植于棕壤,土壤堿解氮、速效磷、速效鉀含量分別為172.69、159.21、242.73 mg/kg,有機(jī)質(zhì)含量為1.24%,pH值為5.16,鹽分含量[以電導(dǎo)率(EC)計(jì),下同]112 μS/cm。試驗(yàn)采用山東某厭氧發(fā)酵工程產(chǎn)生的沼液,沼液中全氮、全磷和全鉀含量分別為0.59%、0.02%和0.37%,pH值7.56,鹽分含量為 14 780 μS/cm,抗生素未檢出,沼液中重金屬含量具體見表1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)進(jìn)行試驗(yàn),分為7個(gè)處理,每個(gè)處理重復(fù)3次,每次為1棵果樹,共21棵果樹。這7個(gè)處理為:處理1,CK(空白);處理2,CF(基肥為牛糞有機(jī)肥,追肥為化肥);處理3,40% ZF+60% HF(40%沼液+60%化肥);處理4,60% ZF+40% HF(60%沼液+40%化肥);處理5,80% ZF+20% HF(80%沼液+20%化肥);處理6,100% ZF(全沼液);處理7,100% HF(全化肥)。試材為生長(zhǎng)情況相似的10年生紅富士蘋果樹(Malus×domestica Borkh.),果樹株行距3 m×3 m,地徑21 cm,果樹高2.4 m,以 3 000 kg/667 m2 為目標(biāo)產(chǎn)量。施肥量:N 30 kg/667 m2,P2O5 35.87 kg/667 m2,K2O 25.74 kg/667 m2。肥料共分4次施入0~20 cm深度的土壤?;?、萌芽肥、新梢速長(zhǎng)肥、果實(shí)速長(zhǎng)肥分別占總養(yǎng)分的40%、20%、20%、20%。通過氮含量折算沼液施用量,以化肥補(bǔ)齊缺乏的磷、鉀養(yǎng)分。CF組氮總含量與其他施肥各組氮總含量一致。表2、表3、表4、表5分別為基肥、萌芽肥、新稍速長(zhǎng)肥、果實(shí)速長(zhǎng)肥的用肥情況。

1.3 樣品采集與測(cè)定方法

分別于蘋果樹的花期、幼果期、果實(shí)膨大期、成熟期,采集0~20 cm的土壤,風(fēng)干、磨細(xì),用于土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀含量及pH值的測(cè)定,于果實(shí)成熟期進(jìn)行測(cè)產(chǎn)和果實(shí)品質(zhì)的檢測(cè)。土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀含量的測(cè)定分別采用堿解擴(kuò)散法、鉬銻抗比色法、火焰光度法和重鉻酸鉀外加熱法[8]。果實(shí)中維生素C的含量測(cè)定采用2,6二氯靛酚滴定法,總酸含量測(cè)定采用氫氧化鈉滴定法,可溶性糖含量測(cè)定采用手持折光儀法,硬度采用硬度計(jì)法[9]。土壤中Cu、Zn、Cd、Cr、Pb、Ni的測(cè)定采用原子吸收分光光度法;土壤中As、Hg的測(cè)定分別采用二乙基二硫代氨基甲酸銀分光光度法以及氫化物發(fā)生-原子吸收分光光度法[10-12];土壤中四環(huán)素、金霉素、土霉素、強(qiáng)力霉素含量的檢測(cè)采用高效液相色譜法[13];土壤中pH值和總鹽分含量的測(cè)定分別采用酸度計(jì)法和電導(dǎo)法[14]。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)采用Excel 2010和SPSS 20.0進(jìn)行處理,各處理之間的差異性比較采用最小顯著差異法(LSD)。

2 結(jié)果與分析

2.1 沼液與化肥配施對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響

由表6可見,與CK相比,CF、40% ZF+60% HF、60% ZF+40% HF、80% ZF+20% HF、100% ZF和100% HF處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量在花期分別增加了20.16%、2.42%、3.23%、4.84%、7.26%和1.61%。隨著生育期的延長(zhǎng),CF和100% HF處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量逐漸下降,至成熟期時(shí)分別降低了6.71%和7.14%。與CF和100% HF處理不同,沼液處理的土壤有機(jī)質(zhì)呈先升后降趨勢(shì),至成熟期時(shí)40% ZF+60% HF、60% ZF+40% HF、80% ZF+20% HF、100% ZF處理分別升高了1.57%、5.47%、6.15%、9.02%。

2.2 沼液與化肥配施對(duì)土壤速效養(yǎng)分含量的影響

由圖1-A可見,在蘋果樹的花期,土壤堿解氮含量以100% HF處理最高,分別比CK、CF、40% ZF+60% HF、60% ZF+40% HF、80% ZF+20% HF、100% ZF處理增加128.13%、85.59%、14.06%、44.08%、65.91%和88.79%。至果實(shí)成熟期,40% ZF+60% HF處理土壤堿解氮含量最高,分別為CK、CF、60% ZF+40% HF、80% ZF+20% HF、100% ZF處理的2.04、1.61、1.16、1.36、1.66倍。土壤中的速效磷含量(圖1-B)、速效鉀含量(圖1-C)的變化趨勢(shì)與堿解氮含量(圖1-A)相似,在果實(shí)的成熟期均以40% ZF+60% HF處理最高。

2.3 沼液與化肥配施對(duì)土壤pH值的影響

由圖2可見,CK與100% HF處理的土壤pH值從花期的5.28和5.26降至果實(shí)成熟期的5.24和5.19,分別降低了0.76%和1.33%。與CK和100% HF處理不同,沼液處理與CF處理均不同程度地提高了土壤pH值,且沼液處理pH值隨沼液施入量的增加而升高。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析表明,CF處理與100% ZF處理間土壤pH值無顯著差異。

2.4 沼液與化肥配施對(duì)土壤鹽分含量的影響

由圖3可見,花期土壤鹽分含量以CF處理最高,其次是100% ZF、80% ZF+20% HF、60% ZF+40% HF、40% ZF+60% HF、CK和100% HF。所有處理的土壤鹽分含量隨蘋果生育期的延長(zhǎng)呈下降趨勢(shì),至果實(shí)成熟期,CK、CF、40% ZF+60% HF、60% ZF+40% HF、80% ZF+20% HF、100% ZF處理的土壤鹽分含量分別比花期下降10.00%、52.47%、57.34%、58.17%、54.55%、52.78%。

2.5 沼液與化肥配施對(duì)蘋果產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)的影響

由表7可見,蘋果產(chǎn)量以40% ZF+60% HF處理最高,為CK、60% ZF+40% HF、80% ZF+20% HF、100% ZF、CF和100% HF處理的 1.67、1.01、1.10、1.17、1.03、1.16倍。果實(shí)糖度和維生素C含量隨沼液用量增加呈升高趨勢(shì),但100% ZF、80% ZF+20% HF和60% ZF+40% HF處理間無顯著差異。CK處理的果實(shí)酸度最高,分別比40% ZF+60% HF、60% ZF+40% HF、80% ZF+20% HF、100% ZF、CF和100% HF處理高41.0%、61.0%、72.0%、82.0%、82.0%和15.0%。CF處理的果實(shí)硬度最硬,隨著沼液施用量降低,果實(shí)硬度下降。

2.6 沼液與化肥配施對(duì)蘋果果實(shí)中重金屬含量的影響

所有處理的果實(shí)中均未檢出Pb、Hg、As、Cr、Ni、Cd,僅80% ZF+20% HF處理、100% ZF處理的果實(shí)中檢測(cè)到Cu和Zn,其中80% ZF+20% HF處理的果實(shí)中檢測(cè)出Cu含量0.161 mg/kg、Zn含量0.128 mg/kg;100% ZF處理的果實(shí)中檢測(cè)到Cu含量0.302 mg/kg、Zn含量0.263 mg/kg。

2.7 沼液與化肥配施對(duì)蘋果果實(shí)中抗生素含量的影響

由于所用沼液中無四環(huán)素、金霉素、土霉素、強(qiáng)力霉素殘留,因此所有處理果實(shí)中抗生素均未檢出(抗生素最低檢測(cè)線為50.0 μg/kg)。

3 討論

本研究結(jié)果表明,土壤用沼液施肥能明顯提高有機(jī)質(zhì)含量,這與李文濤的結(jié)論“沼液中降解的有機(jī)物質(zhì)如纖維素、半纖維素以及部分木質(zhì)素在微生物的作用下不斷降解,轉(zhuǎn)化為有機(jī)質(zhì)補(bǔ)充至土壤中”[15-16]是相一致的。在果樹的花期,各處理的速效成分含量均低于100% HF處理;膨大期時(shí),40% ZF+60% HF處理和60% ZF+40% HF處理土壤中的速效養(yǎng)分含量要比100% HF處理高。沼液內(nèi)具有許多能促使土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)構(gòu)成的物質(zhì),比如腐植酸和生長(zhǎng)素,同時(shí)增加土壤內(nèi)的孔隙空間,具有良好的水氣通透功能,還能給予沼液內(nèi)微生物群良好的環(huán)境以分解、轉(zhuǎn)化和釋放土壤養(yǎng)料成分,保證水肥水平,提升速效養(yǎng)分含量[17-18]。由于本研究所用沼液pH值7.56,鹽分含量為14 780 μS/cm,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了土壤背景值,造成了土壤pH值和鹽分含量升高。

沼液中含有多種作物所需的水溶性營(yíng)養(yǎng)成分,養(yǎng)分可利用率高,速效營(yíng)養(yǎng)能力強(qiáng),進(jìn)行田間施用時(shí)能提高作物產(chǎn)量,并且可以改善土壤結(jié)構(gòu),且合理配施沼液和化肥,效果更為顯著[19]。本研究數(shù)據(jù)說明,沼液與化肥配施可提高蘋果產(chǎn)量,這也與沼液施用促進(jìn)光合速率和葉片生長(zhǎng),進(jìn)而影響果實(shí)產(chǎn)量相關(guān)[20-21]。沼液屬于液體有機(jī)肥料,通過促進(jìn)果樹部分生理指標(biāo)的變化,使得果樹整體光合作用效果增強(qiáng),最終影響果實(shí)的糖酸代謝,從而生產(chǎn)出品質(zhì)更高的蘋果[22]。本研究結(jié)果表明,40% ZF+60% HF處理的蘋果產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)最優(yōu),說明沼液與化肥的按科學(xué)比例配合施用,在改善土壤內(nèi)在質(zhì)量和環(huán)境狀況的同時(shí),能為果樹的生長(zhǎng)和品質(zhì)的改善提供充足的養(yǎng)分及生理活性物質(zhì)。80% ZF+20% HF和100% ZF處理果實(shí)中檢測(cè)到Cu和Zn的殘留,其他處理均未檢出。說明沼液中Cu和Zn含量過高,存在對(duì)果實(shí)污染的風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)論

沼液與化肥配施可以有效改善土壤質(zhì)地,提高土壤速效養(yǎng)分的有效性,促進(jìn)蘋果增產(chǎn)提質(zhì)。綜合來看,40% ZF+60% HF配施較適合蘋果的生長(zhǎng)及其品質(zhì)的改善。

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