何堂熹,羅 聰,劉 源,周 立,楊小州,范志毅,江唐鑫,李 峰,方中斌,何新華
(廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院/亞熱帶農(nóng)業(yè)生物資源保護與利用國家重點實驗室,南寧,530004)
杧果是漆樹科杧果屬果樹,常綠高大喬木,素有“熱帶水果之王”的美稱,具有悠久的栽培歷史,是重要的熱帶水果之一。杧果在世界上有廣泛的種植,其中印度杧果栽培面積最大,產(chǎn)量和面積均排在世界主產(chǎn)國首位。我國杧果栽培近年來也有較大發(fā)展,現(xiàn)今已有6個種,200多個品種[1-4]。主要分布在熱資源豐富的廣西、海南、廣東、福建、云南和四川攀枝花等地區(qū)[5-6]。
根據(jù)廣西杧果創(chuàng)新團隊統(tǒng)計數(shù)據(jù),2019年廣西全區(qū)杧果栽培面積達到101 370 hm2,比2018年100 670 hm2增加 700 hm2,總產(chǎn)量增長24.51%,經(jīng)濟效益顯著提高。但許多果園依然存在長期施用化肥而導(dǎo)致的土壤板結(jié)、肥力下降等問題,從而嚴重影響了杧果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
有機肥是指含有一定有機物質(zhì)的肥料,主要包括一些工業(yè)廢棄物、動物糞便、作物秸稈、生活垃圾等,常分為生物有機肥、商品有機肥以及有機無機復(fù)混肥[7]。有機肥施入土壤后經(jīng)微生物分解可給作物提供多種養(yǎng)分,促進作物生長。
國內(nèi)外已有大量研究表明,施用有機肥可以改善作物生長狀況和土壤理化性狀。如對庫爾勒香梨[8],富士蘋果[9],甜櫻桃[10],凱特杏[11]等北方果樹施用有機肥能顯著提高果實品質(zhì)與產(chǎn)量,降低可滴定酸含量;對香蕉[12],柑桔[13-14],強德勒紅心柚[15],龍眼[16]等南方果樹施用有機肥能夠增加須根數(shù)量和可溶性固形物含量,提高果實品質(zhì)。而且有機肥的施用能夠有效提高速效N、P、K含量以及微生物數(shù)量[17-18],降低土壤pH值[15,19-20]。
目前施用有機肥的種類以及數(shù)量對杧果,尤其是對廣西地區(qū)經(jīng)濟價值較高的桂熱杧82號土壤理化性質(zhì)和果實品質(zhì)的影響尚不清楚,因此開展此項研究,以期為杧果園有機肥的合理使用提供參考。
1.1 材料
供試果園位于廣西百色市田東縣壯鄉(xiāng)河谷新洲基地,高接換種4年生桂熱杧82號,中間砧為凱特杧,株行距4 m×4 m。采用百色杧果產(chǎn)區(qū)4種不同類型的有機肥:晨耕生物有機肥,湖北茂盛生物科技有限公司生產(chǎn),編號CG;海藻素殼聚糖有機肥,廣西恒飛農(nóng)業(yè)科技有限公司生產(chǎn),編號HZS;菌藻酶微生物菌劑有機肥,廣西恒飛農(nóng)業(yè)科技有限公司生產(chǎn),編號JZM;土木囍微生物菌劑,河北土木啟生物科技有限公司生產(chǎn),編號TMX。15∶5∶25復(fù)合肥,湖北金正大肥業(yè)有限公司生產(chǎn),作為對照。
不同有機肥養(yǎng)分含量見表1。
表1 供試有機肥主要養(yǎng)分含量
1.2 試驗設(shè)計
采用隨機區(qū)組試驗設(shè)計,設(shè)置CG10、CG20、CG30處理,每株分別施用有機肥CG 10、20、30 kg+復(fù)合肥1.5 kg;HZS10、HZS20、HZS30處理,每株分別施用有機肥HZS 10、20、30 kg+復(fù)合肥1.5 kg;TMX10、TMX20、TMX30處理,每株分別施用有機肥TMX 10、20、30 kg+復(fù)合肥1.5 kg;JZM10、JZM20、JZM30處理,每株分別施用有機肥JZM 10、20、30 kg+復(fù)合肥1.5 kg,以每株施用復(fù)合肥1.5 kg為對照,共13個處理,3株為1個小區(qū),每個處理3個小區(qū),于2018年10月在植株滴水線下方挖穴長80 cm、寬20cm、深30 cm施入肥料,2019年不再施用。
1.3 相關(guān)指標測定
土壤理化性質(zhì)指標:2019年10月下旬,各處理用五點法土鉆采集30 cm深土層土樣,剔除雜質(zhì)后混勻用四分法將樣品分成兩份,分別裝入無菌袋帶回實驗室,一份保存于4 ℃冰箱中,測定微生物數(shù)量;另一份風(fēng)干磨細過1 mm篩用于土壤pH值、電導(dǎo)率、養(yǎng)分和酶活性測定。土壤細菌、真菌、放線菌計數(shù)采用稀釋涂布平板法測定,細菌用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基培養(yǎng),真菌用馬丁氏培養(yǎng)基培養(yǎng),放線菌用改良高氏1號培養(yǎng)基培養(yǎng)[21]。土壤pH值用便攜式pH測試筆,土壤電導(dǎo)率用雷磁DDB-303A,土壤有機質(zhì)用重鉻酸鉀容量法,水解氮用堿解擴散法,速效磷用鉬銻抗比色法,速效鉀、交換性鈣、交換性鎂用火焰分光光度法測定[22]。土壤蔗糖酶活性用3,5-二硝基水楊酸比色法,脲酶活性用靛酚比色法,酸性磷酸酶活性用對磷酸苯二鈉比色法,過氧化氫酶活性用高錳酸鉀滴定法測定[23]。
2019年試驗基地遭遇冰雹災(zāi)害,因此產(chǎn)量和品質(zhì)測定于2020年7月中旬開展,將果實全部采收用電子秤測定。隨機選取均勻果實16個帶回實驗室在室溫下放置后熟,完熟后切取部分果肉混勻存于-20 ℃冰箱測定果實品質(zhì)??扇苄怨绦挝锖坎捎肁TAGO PAL-1測定;果實內(nèi)在品質(zhì)參考曹建康等[24]方法,其中可滴定酸含量采用氫氧化鈉滴定法,維生素C含量采用2,6-二氯靛酚滴定法,可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定。
1.4 數(shù)據(jù)處理
采用Excel 2010統(tǒng)計分析,用SPSS 22.0進行方差分析,差異顯著性(p<0.05)用小寫字母表示。
2.1 對產(chǎn)量和果實品質(zhì)的影響
由表2看出,4種有機肥處理能增加桂熱杧82號株產(chǎn),各處理增產(chǎn)效果不同。以JZM和HZS處理增產(chǎn)效果較好,JZM 20、30 kg和HZS 20、30 kg處理的株產(chǎn)在p<0.05水平與對照差異顯著,均達到16 kg以上,TMX和CG處理株產(chǎn)與對照差異不顯著。
表2 4種有機肥不同用量處理對桂熱杧82號產(chǎn)量和果實品質(zhì)的影響
4種有機肥處理均能提高桂熱杧82號的果實品質(zhì),各處理提高效果不同,總體上以JZM和CG較好,使用量較高的品質(zhì)表現(xiàn)越好。其中,JZM 30 kg處理的可溶性固形物含量最高,達20.22%,其次CG 20、30 kg和HZS 30 kg處理較高,均與對照差異顯著。JZM 20、30 kg,CG 10、20、30 kg,HZS 30 kg處理的糖酸比較高,均大于30,與對照均達到顯著性差異。維生素C含量以JZM和HZS處理較高,均與對照差異顯著。
說明在杧果一個生長周期內(nèi),增施4種有機肥可以不同程度地提高杧果株產(chǎn)和果實內(nèi)在品質(zhì)。其中施用有機肥20~30 kg以及氮、鉀含量較高的HZS、JZM效果明顯。
2.2 對土壤理化性質(zhì)的影響
由表3看出,增施4種有機肥均可以提高土壤有機質(zhì),與對照相比,在p<0.05水平呈顯著性差異。4種有機肥施用1年后土壤有機質(zhì)含量不同,有機質(zhì)含量高的有機肥,施用1年后,其土壤有機質(zhì)含量也高;同種有機肥處理,施用量越高,其土壤有機質(zhì)含量就高。TMX不同用量處理,其土壤有機質(zhì)含量無顯著性差異;其他3種有機肥處理,同種有機肥30 kg處理與10 kg和20 kg處理有顯著性差異,但10 kg和20 kg處理之間無顯著性差異。
表3 4種有機肥不同用量處理對桂熱杧82號土壤有機質(zhì)、pH值以及相關(guān)酶活性的影響
增施4種有機肥對土壤pH值有不同影響。JZM、CG、HZS處理pH值均呈下降趨勢,除HZS 20 kg處理與對照差異不顯著外,其余處理與對照差異顯著。TMX 10 kg和20 kg處理的土壤pH值降低,而30 kg處理的土壤pH值升高,其原因不明,有待進一步研究。施用不同有機肥,總體上可以導(dǎo)致土壤pH值下降,生產(chǎn)上可通過增施有機肥來調(diào)節(jié)平衡土壤pH值,以利于杧果正常生長。
增施4種有機肥可以提高土壤相關(guān)酶的活性,土壤酶活性一定程度上影響著土壤養(yǎng)分的吸收和生物活性。(1)施用有機肥能提高土壤過氧化氫酶活性,有機肥用量越多,過氧化氫酶活性越高。4種有機肥中,施用CG的效果最明顯,其土壤過氧化氫酶活性相對較高,超過12.00 mg/g;CG 3個處理,HZS 30 kg,TMX 20、30 kg,JZM 20、30 kg等8個處理,其土壤過氧化氫酶活性與對照存在顯著性差異。
(2)土壤蔗糖酶活性隨著各有機肥用量增加而提高。其中以HZS效果明顯,其蔗糖酶活性相對較高,超過4.10 mg/g,3個處理均與對照差異顯著; CG 20、30 kg,TMX 20、30 kg,JZM處理等7個處理的土壤蔗糖酶活性也均與對照差異顯著。
(3)土壤脲酶活性隨著各有機肥用量增加而提高,以CG效果最明顯,其土壤脲酶活性達2.67 mg/g及以上,3個處理均與對照差異顯著。HZS處理,TMX 30 kg,JZM 20、30 kg等6個處理其土壤脲酶活性也均與對照差異顯著。(4)土壤酸性磷酸酶活性隨著各有機肥用量增加而提高,其中CG和JZM效果明顯。CG 20、30 kg,JZM 20、30 kg處理的土壤酸性磷酸酶含量達17 mg/g以上,均與對照差異顯著;HZS、TMX 30 kg也均與對照差異顯著。
說明4種有機肥均能促進土壤過氧化氫酶、蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶等4種酶活性提高,整體上施用有機肥CG 20、30 kg,JZM 20、30 kg效果較好。
2.3 對土壤微生物的影響
由表4看出,施用有機肥可以增加微生物數(shù)量,總體上不同種類的有機肥均以用量較多處理的土壤微生物數(shù)量增加明顯。(1)施用4種有機肥可以提高土壤細菌數(shù)量。以CG效果最好,數(shù)量達178.00×106CFU/g及以上,3個處理均與對照差異顯著;HZS 20、30 kg,JZM 20、30 kg這4個處理也顯著提高細菌數(shù)量。(2)施用4種有機肥可以提高真菌數(shù)量,以CG效果最好,土壤真菌數(shù)量達25.00×103CFU/g及以上,除JZM 10 kg和TMX 10 kg處理與對照差異不顯著外,其余處理均與對照差異顯著。(3)施用4種有機肥可以提高放線菌數(shù)量,以CG效果最好,土壤放線菌數(shù)量達20.00×105CFU/g及以上,CG 10、30 kg,HZS 30 kg,JZM 20、30 kg這5個處理的放線菌數(shù)量也顯著提高。(4)施用4種有機肥可以提高微生物總數(shù)。以CG處理增加量最多,達16.90×107CFU/g及以上,3個處理均與對照差異顯著;HZS 20、30 kg,JZM 20、30 kg等4個處理也均與對照差異顯著。
表4 4種有機肥不同用量處理對桂熱杧82號土壤微生物的影響
2.4 對土壤養(yǎng)分的影響
由表5看出,施用4種有機肥可以提高堿解氮含量,以施用JZM效果最好,達98.75 mg/kg及以上;其次是HZS,達91.70 mg/kg及以上;除CG 10 kg處理外,其余處理均與對照差異顯著。施用4種有機肥可以提高土壤有效磷含量,以施用CG效果較好,達204.90 mg/kg及以上,除HZS 20處理外,其余處理均與對照差異顯著。
表5 4種有機肥不同用量處理對桂熱杧82號土壤養(yǎng)分的影響
施用4種有機肥可以提高土壤有效鉀含量,以施用JZM效果最好,達136.20 mg/kg及以上;其次是HZS,達11.33 mg/kg及以上,除TMX 10、20 kg處理外,其余處理均與對照差異顯著。
施用4種有機肥可以提高土壤交換性鈣含量,以JZM效果較好,達8.39 mg/kg及以上,除CG 10 kg、HZS 10 kg處理外,其余處理與對照差異顯著。施用4種有機肥可以提高土壤交換性鎂含量,以JZM效果較好,達0.84 mg/kg及以上,CG 30 kg、TMX 20 kg、JZM處理均與對照差異顯著。
說明增施4種有機肥可以增加土壤養(yǎng)分,有研究[25]表明,杧果生長過程中所需氮元素和鉀元素較多,而HZS和JZM處理的土壤堿解氮和有效鉀含量較高,可以選用HZS或JZM更有利于杧果生長。
試驗結(jié)果表明,增施不同類型和不同用量有機肥可以提高杧果產(chǎn)量和果實品質(zhì),改善土壤理化性質(zhì)。其中,以JZM和HZS增產(chǎn)效果最好,株產(chǎn)達到16 kg以上。對果實內(nèi)在品質(zhì)的影響以JZM 30 kg,CG 20、30 kg處理較佳,可溶性固形物含量均大于20%,糖酸比均大于38.5,維生素C含量大于12 mg/100 g。土壤過氧化氫酶活性以施用CG效果最好,土壤蔗糖酶活性以HZS效果最為明顯,土壤脲酶活性以CG效果最為明顯,土壤酸性磷酸酶活性以CG和JZM效果明顯,土壤微生物總數(shù)量以施用CG最高。4種有機肥中,株施CG 30 kg處理增加土壤酶活性和促進土壤微生物生長的效果最好。土壤養(yǎng)分中堿解氮、有效鉀、交換性鈣、交換性鎂含量均以JZM表現(xiàn)較好,其中株施JZM 30 kg處理提高土壤養(yǎng)分最明顯。
研究表明,每生產(chǎn)1 000 kg鮮杧果需吸收養(yǎng)分分別為:氮(N)1.20 kg、磷(P2O5)0.48 kg、鉀(K2O)2.39 kg、鈣(CaO)0.17 kg、鎂(MgO)0.16 kg、硫(S)0.12 kg[25],由此可見,杧果果實生長需要大量的氮元素和鉀元素,而化肥在一定程度上能夠快速高效地提供杧果生長所需的營養(yǎng)元素。但生產(chǎn)上過度依賴化肥,過量和單一施用化肥,在刺激果樹生長、著果的同時,也造成了土壤酸堿化、土壤板結(jié)、通氣性不好,病蟲害加重等問題,進而影響果實品質(zhì),對周圍環(huán)境和人類健康也產(chǎn)生了極大威脅。隨著化肥價格逐漸提高,也大大提高了生產(chǎn)成本,致使經(jīng)濟效益降低。而有機肥屬于環(huán)境友好型肥料,具有無污染、價格低、肥效持久等優(yōu)點,不僅能夠代替化肥提供果樹生長所需要的營養(yǎng)元素,而且還不會對環(huán)境造成污染,同時也降低了生產(chǎn)成本。
增施有機肥可以提高產(chǎn)量和果實品質(zhì),土壤有機質(zhì)含量大小決定了土壤肥力的高低,增施有機肥可增加土壤有機營養(yǎng)以及各種大中微量元素,促進果樹根系對礦質(zhì)營養(yǎng)的吸收,提高葉片養(yǎng)分和光合能力,促進果實糖分轉(zhuǎn)化,從而改善果實品質(zhì)。據(jù)向蘋葦?shù)萚15]報道,給強德勒紅心柚增施有機肥可以增加果實可溶性固形物含量,增幅達2.54%。黃治遠等[16]發(fā)現(xiàn)龍眼園增施有機肥可使產(chǎn)量增加9.3%以上,可溶性固形物提高0.7個百分點以上;據(jù)臧小平等[19]報道,增施不同用量有機肥可使杧果果實可溶性固形物、維生素C含量、固酸比得到顯著提高,可滴定酸含量下降。鐘川等[26]報道施用生態(tài)有機肥可以提高投產(chǎn)杧果樹的產(chǎn)量和品質(zhì)。本試驗研究表明,增施不同用量有機肥可以使桂熱杧82號產(chǎn)量、可溶性固形物含量以及糖酸比升高,與前人研究結(jié)果較為一致。
增施有機肥可以改善土壤理化性質(zhì),主要通過增加土壤有機質(zhì)含量,促進土壤團聚體形成,活化土壤微環(huán)境,提高養(yǎng)分的有效持續(xù)性。褚長彬等[14]在柑桔園試驗表明,增施有機肥可以提高果園土壤有機質(zhì)含量、速效N、P、K含量以及微生物數(shù)量,降低土壤容重和pH值。臧小平等[19]報道,增施不同用量有機肥可以提高土壤養(yǎng)分和電導(dǎo)率。靳曉拓等[27]報道,有機肥的施用相比于化肥可以增加土壤微生物群落。胡可等[28]研究表明混施有機肥和化肥同樣可以提高土壤微生物數(shù)量,比單施化肥效果好。翁穎等[20]報道施用合格的有機肥可以提高梨果實的Cu、Zn含量以及土壤速效鉀含量。本試驗結(jié)果表明,增施不同用量有機肥可以提高土壤堿解氮、有效磷、速效鉀、交換性鈣及交換性鎂含量,增加了相關(guān)酶活性以及土壤微生物數(shù)量,與前人研究結(jié)果一致。但是土壤pH值有所降低,這可能是由于試驗地附近有火力發(fā)電廠,并且2018—2019年雨水太多,導(dǎo)致土壤酸度升高,具體原因有待進一步研究。