溫明霞，王 鵬，吳韶輝，黃 貝

（浙江省柑橘研究所，浙江 臺(tái)州 318026）

0 引言

中國柑橘栽培面積和產(chǎn)量均居世界首位，為增加農(nóng)民收入、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。但柑橘園普遍偏施化肥、少施有機(jī)肥、養(yǎng)分投入不平衡等原因會(huì)造成柑橘園土壤板結(jié)、酸化、肥力下降、樹體衰弱、黃化等問題，嚴(yán)重阻礙了柑橘產(chǎn)量和品質(zhì)的進(jìn)一步提升。研究柑橘園合理的培肥方式，探索種植綠肥、施用有機(jī)肥對柑橘園生態(tài)環(huán)境、土壤肥力以及果實(shí)品質(zhì)的影響，對于揭示有機(jī)肥培肥土壤機(jī)理和促進(jìn)柑橘園可持續(xù)發(fā)展具有重要的指導(dǎo)意義。大量研究結(jié)果表明，長期不合理的施肥會(huì)對柑橘園土壤造成不利影響，而施用有機(jī)肥和種植綠肥在改善土壤理化性質(zhì)、維持土壤養(yǎng)分平衡、改善土壤微生物活性等方面具有較大的優(yōu)勢[1]；種植綠肥還能降低地表光照度，減緩熱量向深層土壤的傳遞從而阻止果園在高溫季節(jié)土壤溫度的迅速上升和在低溫季節(jié)土壤熱量的迅速散失，起到緩和果園地溫的作用，增加果園對外界溫度的緩沖性能，起到保水和抗旱作用[2]。

紫云英是一種豆科綠肥，富含有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀等養(yǎng)分，具有固氮作用，常套種于水稻田中，改良和培肥土壤[3]。紫云英對培肥果園土壤、改善果實(shí)品質(zhì)等作用的報(bào)道主要集中于葡萄[4]。在柑橘等其他果樹上，主要以果園套種三葉草、黑麥草等的研究較多，套種紫云英的相關(guān)報(bào)道相對較少，且大多研究主要集中于種植綠肥對果園生態(tài)效應(yīng)的單項(xiàng)技術(shù)研究，將施用餅肥等其他有機(jī)肥進(jìn)行對比的試驗(yàn)研究相對較少，同時(shí)種植綠肥和施用有機(jī)肥對土壤肥力的影響機(jī)制是否存在差異，尚不明確。本研究以‘紅美人’雜柑為研究對象，以傳統(tǒng)清耕的自然裸露果園為對照，研究種植紫云英、施用腐熟餅肥對柑橘園土壤肥力、土壤微生物碳、氮、磷以及果實(shí)品質(zhì)的影響，探討有機(jī)肥培肥土壤的生物學(xué)機(jī)制，以期為柑橘園合理施用有機(jī)肥和紫云英及其在果園中的進(jìn)一步推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于臺(tái)州市黃巖區(qū)寧溪鎮(zhèn)‘紅美人’雜柑（‘天草’ב南香’）設(shè)施栽培柑橘園（北緯28°35′，東徑120°58′），屬亞熱帶季風(fēng)氣候，溫和濕潤、雨量充沛、四季分明，氣候條件優(yōu)越。年平均氣溫17℃，1月最冷，平均氣溫6℃，極端最低氣溫-6℃，7月最熱，平均氣溫27.8℃，極端最高氣溫38.1℃，平均無霜期259天，年降水量1519 mm，年降水日數(shù)為167天，年平均相對濕度82%，年蒸發(fā)量為1360.4 mm，常年以西北風(fēng)為主。試驗(yàn)前柑橘園的基本土壤肥力狀況為土壤pH 5.10，土壤有機(jī)質(zhì)28.1 g/kg，堿解氮68.3 mg/kg，有效磷107 mg/kg，速效鉀87.8 mg/kg，交換性鈣0.91 cmol/kg，交換性鎂0.27 cmol/kg。樹齡7年，砧木為枳砧。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2016年10月開始，連續(xù)進(jìn)行3年。試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)3個(gè)處理：（1）清耕裸露（對照，CK）：保持果園地面裸露無雜草；（2）種植紫云英（綠肥），秋季播種，第2年盛花期刈割還田，鮮草還田量為22.5 t/hm2，冬季進(jìn)行土壤深翻；（3）腐熟的菜籽餅肥（餅肥）作為基肥施用，3750 kg/hm2。所有處理施用化肥用量及田間管理保持一致。具體施肥情況為春季（3月上旬—4月下旬）450 kg/hm2尿素+900 kg/hm2三元復(fù)合肥(15-15-15)，夏季（7月中下旬）450 kg/hm2三元復(fù)合肥(15-15-15)+450 kg/hm2硫酸鉀，冬季 450 kg/hm2三元復(fù)合肥(15-15-15)+225 kg/hm2尿素。每20株為1個(gè)試驗(yàn)小區(qū)，重復(fù)3次，一個(gè)處理共60株樹。

1.3 樣品采集

在每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)的20株中隨機(jī)選擇5株樹勢基本一致的柑橘樹為樣品采集樹。2019年11月30日于樹冠垂直滴水線附近4個(gè)方位各取1個(gè)點(diǎn)，5株樹共計(jì)20個(gè)點(diǎn)（避開施肥穴），用木鏟采集0～30 cm土層土樣，混合均勻后用四分法取1 kg帶回實(shí)驗(yàn)室備用。同時(shí)在樹冠中部四周采摘正常果實(shí)，每株4果，5株樹的20個(gè)果為一個(gè)樣品，每處理3次重復(fù)。樣品采集后帶回實(shí)驗(yàn)室后用去離子水清洗干凈，用濾紙吸去果面上的水分，裝于塑料袋中貯藏待用，測定時(shí)每樣品重復(fù)2次。

1.4 測定方法

1.4.1 土壤樣品 土壤有機(jī)質(zhì)用外加熱重鉻酸鉀容量法；土壤速效氮用堿解擴(kuò)散法；土壤速效磷用氟化銨-鹽酸浸提-鉬銻抗分光光度法；土壤速效鉀用乙酸銨浸提-原子吸收分光光度法；土壤有效鈣、鎂采用1 mol/L NH4OAc浸提-原子吸收分光光度法；土壤有效硼用熱水浸提-姜黃素分光光度法；土壤微生物量碳、氮、磷的測定采用氯仿熏蒸浸提法；采用鋁盒烘干法測定土壤含水量，土壤溫度采用地溫計(jì)法。具體測定方法參照《土壤農(nóng)化分析》[5]。脲酶活性采用靛酚藍(lán)比色法，過氧化氫酶活性采用0.1 mol/L高錳酸鉀滴定法，酸性磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法，硝酸還原酶采用紫外分光光度法測定[6]。

1.4.2 果實(shí)品質(zhì) 果皮厚度測量時(shí)，將果實(shí)由果實(shí)橫截面最大處橫切，在果皮橫截面處隨機(jī)選取3處進(jìn)行測量，取平均值即為果皮厚度；單果重及果肉鮮重采用稱重法測定，可食率是果肉鮮重與單果重之比；總酸用NaOH中和滴定法；糖含量用斐林氏滴定法；維生素C用2,6-二氯靛酚滴定法；可溶性固形物采用手持糖度計(jì)測定，具體測定方法參見文獻(xiàn)[7]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel和SPSS 13.0軟件進(jìn)行相關(guān)分析和差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 對土壤肥力的影響

如表1所示，與CK相比，綠肥和餅肥處理均可提高土壤肥力，土壤有機(jī)質(zhì)含量均顯著高于對照，綠肥和餅肥處理分別比對照高14.2%和19.5%，說明在提高土壤有機(jī)質(zhì)含量方面，綠肥和餅肥有著相同的功效；土壤速效氮、磷、鉀含量呈現(xiàn)出一致的規(guī)律，表現(xiàn)為餅肥＞綠肥＞CK，三者之間差異顯著；而有效鈣、鎂、硼含量則表現(xiàn)為綠肥＞餅肥＞CK，說明餅肥處理在增加土壤大量元素含量方面效果較好，而綠肥處理在增加土壤中量元素含量方面效果較好。

表1 綠肥和餅肥處理對土壤肥力的影響

2.2 對土壤酶活性的影響

土壤酶是土壤的重要組成部分，來源于土壤中動(dòng)物、植物根系和微生物的細(xì)胞分泌物以及殘?bào)w的分解物，參與土壤的生物化學(xué)過程，與土壤肥力密切相關(guān)。酶活性常用來表征土壤酶的存在和酶促反應(yīng)速度，以評估土壤某些營養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化情況和土壤肥力狀況，與土壤有機(jī)質(zhì)含量和微生物數(shù)量有關(guān)。過氧化氫酶酶促過氧化氫的分解，有利于防止它對生物體的毒害作用，脲酶參與尿素的降解，與氮肥尿素的水解密切相關(guān)；酸性磷酸酶則參與土壤的磷素循環(huán)，硝酸還原酶酶促硝態(tài)氮還原成氨，可以用于評估氮素轉(zhuǎn)化的程度[8]。活躍的土壤酶活性有助于提高土壤有效養(yǎng)分的含量，利于柑橘根系對土壤營養(yǎng)的吸收利用。

由表2可知，餅肥和綠肥處理的過氧化氫酶活性高于對照，但兩者之間差異不顯著，說明綠肥和餅肥可以加速土壤中過氧化氫的分解，減少對土壤中根系及生物的毒害；綠肥和餅肥對酸性磷酸酶活性影響不大，三者之間差異不顯著；土壤中脲酶、硝酸還原酶活性表現(xiàn)出一致的規(guī)律，餅肥和綠肥處理均顯著高于對照處理，三者之間差異顯著，說明餅肥和綠肥均能加速土壤中氮素的轉(zhuǎn)化。

表2 綠肥和餅肥對土壤酶活性的影響

2.3 對土壤微生物碳、氮、磷的影響

由表3可知，土壤微生物碳、氮、磷含量均表現(xiàn)為綠肥和餅肥處理高于對照，說明種植綠肥和施用餅肥能夠促進(jìn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化和循環(huán)，增加土壤中微生物量碳、氮、磷含量，可以為微生物的生長提供豐富的營養(yǎng)物質(zhì)。

表3 綠肥和餅肥對土壤微生物量碳、氮、磷的影響mg/kg

2.4 對土壤溫度和含水量的影響

圖1結(jié)果表明，土壤溫度隨著土層深度的增加而降低；在土層深度為0～10、10～20 cm，不同處理的土壤溫度表現(xiàn)為對照最高、綠肥最低，綠肥和餅肥處理的土壤溫度均低于比對照，在土層深度為0～10 cm時(shí)，綠肥、餅肥的土壤溫度分別比對照低3.9、4.4℃，在10～20 cm時(shí)，綠肥、餅肥的土壤溫度分別比對照低2.6、3.2℃；土層深度為20～40 cm時(shí)，綠肥和餅肥的土壤溫度分別比對照低2℃和1.6℃，兩者之間差異不顯著。

圖1 不同土層的土壤溫度

如圖2所示，不同處理的土壤含水量隨土層深度的增加而升高，土層深度為0～10 cm時(shí)，綠肥、餅肥處理的土壤含水量分別為23.3%和21.3%，均顯著高于對照(20.7%)；土層深度為10～20 cm時(shí)，不同處理的土壤含水量表現(xiàn)為綠肥＞餅肥＞CK，處理之間差異顯著；土層深度為20～40 cm時(shí)，綠肥和餅肥處理的土壤含水量顯著高于對照，兩者之間差異不顯著。

圖2 不同土層的土壤含水量

2.5 對柑橘果實(shí)品質(zhì)的影響

如表4所示，綠肥和餅肥處理的果皮厚顯著低于對照，而可食率、總糖和維生素C含量均顯著高于對照，兩者之間差異不顯著，說明綠肥和餅肥均能起到改善果實(shí)品質(zhì)的作用，并且在對果實(shí)品質(zhì)的改善方面，它們的功效相當(dāng)。

表4 綠肥和餅肥對柑橘果實(shí)品質(zhì)的影響

3 結(jié)論

柑橘園種植綠肥和施用餅肥均能增加土壤中微生物含量，提高土壤酶活性，從而改善土壤肥力，提高果實(shí)品質(zhì)。種植綠肥處理在降低柑橘園0～20 cm土壤溫度和提高土壤含水量方面效果較優(yōu)，可以用于干旱季的保水降溫，減輕伏旱。

4 討論

土壤酶是具有高度催化作用的生物催化劑，常以蛋白質(zhì)形態(tài)存在，參與土壤中的生物化學(xué)過程[9]，既是土壤有機(jī)物轉(zhuǎn)化的執(zhí)行者，又是植物營養(yǎng)元素的活性庫[10]。土壤酶活性能夠及時(shí)反映土壤生物的改變和土壤營養(yǎng)循環(huán)過程的速率[11]，常作為土壤生產(chǎn)力[12]、土壤生物功能多樣性以及微生物活性潛力的指標(biāo)[13]，研究土壤的供肥能力，常用土壤酶活性高低作為評判的輔助指標(biāo)[14]。本試驗(yàn)對土壤中的硝酸還原酶、脲酶、過氧化氫酶等活性進(jìn)行分析，結(jié)果表明，種植綠肥和施用餅肥處理的酶活性均高于對照，且土壤有機(jī)質(zhì)等肥力指標(biāo)含量較高，最終對柑橘果實(shí)品質(zhì)產(chǎn)生較好的影響，說明活躍的土壤酶活性有助于提高土壤有效養(yǎng)分的含量，利于柑橘根系對土壤營養(yǎng)的吸收利用，果實(shí)品質(zhì)得以改善[15]。這與許多研究結(jié)果一致[16-17]，但前人的大多研究結(jié)果主要集中于一種有機(jī)培肥模式，如生草栽培、種植不同類型的綠肥對土壤有機(jī)質(zhì)、酶活性、微生物活性等的影響[18-19]，或者是施用不同的腐熟有機(jī)肥以及配施化肥等對土壤肥力及土壤微域環(huán)境等的影響研究[20-21]，把種植綠肥和施用有機(jī)肥同時(shí)放在一起進(jìn)行對比的試驗(yàn)相對較少。本試驗(yàn)克服了以往單純研究某種培肥方式的單一性，通過試驗(yàn)探明種植綠肥還田以及直接施入腐熟餅肥對土壤及果實(shí)品質(zhì)的影響，研究結(jié)果可以為柑橘園進(jìn)行多種有機(jī)培肥方式提供參考。

在0～20 cm土層，種植綠肥處理的土壤溫度較低，含水量較高，原因在于果園種植綠肥后，土壤的結(jié)構(gòu)得到改善，土壤的滲水性和持水能力增加[22]，高溫季節(jié)能降低土壤極端高溫，減少土溫變幅，對土溫變化起緩沖作用[23]。在增加高溫干旱季果園土壤含水量和降低地表土壤溫度方面，種植綠肥的效果優(yōu)于施用餅肥處理，原因在于種植的綠肥在夏季進(jìn)行覆蓋還田，避免了太陽直射對地面的傷害，減少了地表水分的蒸發(fā)，從而有利于土壤含水量的保持，避免了土壤溫度的大幅度變化。本試驗(yàn)僅對一個(gè)高溫時(shí)段的土壤含水量及溫度進(jìn)行了檢測，在一定程度上反映了不同培肥方式對柑橘園保水降溫的作用，但未對其作用機(jī)理進(jìn)行詳細(xì)探究，建議在后續(xù)工作中加強(qiáng)對數(shù)據(jù)的系統(tǒng)跟蹤采集，結(jié)合綠肥在覆蓋還田過程中土壤肥力及微生物環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化，豐富種植綠肥改善柑橘園土壤微域生態(tài)環(huán)境的機(jī)理研究。

國內(nèi)的有機(jī)肥資源豐富[24]，但目前的利用效率較低，不同綠肥、有機(jī)肥由于養(yǎng)分含量等存在差異[25]，在技術(shù)推廣時(shí)應(yīng)該針對每種有機(jī)肥的培肥特點(diǎn)進(jìn)行分類考慮，充分發(fā)揮其優(yōu)勢互補(bǔ)作用。在發(fā)展種養(yǎng)結(jié)合循環(huán)農(nóng)業(yè)及合理施用有機(jī)肥過程中，建議加強(qiáng)有機(jī)肥料資源收集、技術(shù)開發(fā)及有機(jī)肥相關(guān)設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)研究。