蔡 潔,郭帥奇,徐梓凱,王 瑞,陳澤平,王振平
(寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院,銀川 750021)
有機肥在我國農(nóng)業(yè)上應(yīng)用較為廣泛,是一種由動植物殘體、生物物質(zhì)等經(jīng)過加工而成的含碳養(yǎng)料,可以有效改善土壤物理及化學(xué)性質(zhì)、平衡土壤中的微生物、增加土壤肥力、提高果實品質(zhì)[1]。大多數(shù)研究發(fā)現(xiàn),在生產(chǎn)過程中施用牛羊糞等制成的有機肥對土壤性狀及果實品質(zhì)的提升均具有不錯的效果。Tao 等[2]研究表明,施用生物有機肥可提高土壤酶活性和微生物群落規(guī)模,在一定程度抑制病害發(fā)生率。Gautam 等[3]研究表明,施用有機肥和無機肥能夠顯著改變土壤細菌群落結(jié)構(gòu),且長期施用糞肥可顯著增加0~10 cm 土層的總磷脂脂肪酸生物量,明顯提高土壤酶活性。Dubey 等[4]研究表明,動物糞便和基于植物殘渣的有機改良劑均可提高水稻和小麥的產(chǎn)量以及其籽粒中微量元素的含量,同時增加酸性和堿性土壤的穩(wěn)定性。在施有機肥的同時要注意施用比例,過度施用畜禽糞肥會增加土壤中重金屬含量,危害人類健康[5]。謝蜀豫等[6]研究表明,有機肥能夠明顯提高陽光玫瑰葡萄果實品質(zhì)及產(chǎn)量。常曉曉等[7]研究表明,施用有機肥有利于蘋果、桃果實品質(zhì)的提升。但少有基于病死或病害牛羊的尸體進行無害化處理制成的動物殘體有機肥的相關(guān)報道[8-9],且沒有開展對動物殘體有機肥施用效果的研究。
寧夏賀蘭山東麓地理位置優(yōu)越,具有得天獨厚的風(fēng)土條件,是種植釀酒葡萄的優(yōu)越地區(qū),被賦予中國“波爾多”的美譽[10]。其中,寧夏玉泉營產(chǎn)區(qū)以風(fēng)沙土土壤為主,相比其他4 個子產(chǎn)區(qū)土壤肥力更低[11]。風(fēng)沙土以細砂粒為主,養(yǎng)分匱乏,土壤中有機質(zhì)含量較少[12],需通過增施有機肥來改善土壤結(jié)構(gòu),提高葡萄果實品質(zhì)。因此,本文主要通過探究動物殘體有機肥和牛羊糞有機肥對風(fēng)沙土土壤性狀及蛇龍珠葡萄光合性能和果實品質(zhì)的影響,為賀蘭山東麓產(chǎn)區(qū)選擇合適的有機肥,提高葡萄品質(zhì)與產(chǎn)量提供理論依據(jù)。
試驗于2020年4—10月在寧夏永寧縣玉泉營農(nóng)場國家葡萄產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系水分生理與節(jié)水栽培崗位試驗基地(北緯38.28°,東經(jīng)106.24°)進行,試驗材料為18 年生蛇龍珠葡萄,東西行向定植,行株距3.0 m×0.6 m,采用廠字形整形方式,供試土壤為風(fēng)沙土。
供試肥料:傳統(tǒng)化肥為尿素(N 46%)和磷酸二銨(P2O546%),牛羊糞有機肥為牛羊糞通過高溫殺菌發(fā)酵處理制成,動物殘體有機肥為病死或病害動物通過粉碎、高溫殺菌后與秸稈粉末混合進行發(fā)酵處理制成。
試驗采用單因素隨機區(qū)組設(shè)計,設(shè)2 個有機肥處理,分別是施用動物殘體肥12.0 t/hm2(T1)和牛羊糞肥12.0 t/hm2(T2),以施用尿素450.0 kg/hm2和磷酸二銨600.0 kg/hm2的傳統(tǒng)化肥為對照(CK)。各處理選取長勢一致且無病蟲害的植株,每10 株為1 個生物學(xué)重復(fù),每個處理3 次重復(fù)。于葡萄萌芽期一次性施入肥料,采用溝施法,溝寬50 cm、深度40 cm,在距離樹體40 cm 處,將有機肥與土壤按照1∶6(V/V)體積比混勻填充至0~40 cm 溝槽。除施肥不同外,其他田間管理方式均一致。
根據(jù)5 點取樣法,于花后40 d,分別采集0~20、20~40、40~60 cm 土層土壤樣品,各處理同一深度土壤樣品混勻,過1 mm 篩孔,用于檢測土壤的理化性質(zhì)和土壤酶活性。于花后40 d 開始,每隔20 d 采集葡萄果實樣品。于花后40、120 d 測量新梢直徑、新梢長度,在葡萄收獲期記錄各處理的單株產(chǎn)量。
隨機選取10 穗果穗,從同一果穗的陰、陽兩面及上、中、下3 個不同部位選取300 粒果粒,液氮速凍,置于-80 ℃的冰箱中保存?zhèn)溆谩C總€處理隨機選取結(jié)果枝相同節(jié)位(從基部數(shù)第9~12 節(jié))的3 片葉片并且掛牌標(biāo)記,用于測定光合參數(shù)和葉綠素含量。
1.3.1土壤相關(guān)指標(biāo)
土壤樣品風(fēng)干過篩,依據(jù)常規(guī)土壤農(nóng)化分析方法進行物理、化學(xué)分析[13]。采用土壤水分測量儀(英國DELTA-T 公司生產(chǎn))測量不同深度(0~20、20~40、40~60 cm)的土壤含水量,采用環(huán)刀法測定土壤容重,采用pH 酸度計電位法測定土壤pH 值。采用重鉻酸鉀法測定土壤有機質(zhì)含量,采用堿解擴散法測定堿解氮含量,采用碳酸氫鈉-鉬銻抗比色法測定速效磷含量,采用醋酸銨浸提-火焰分光光度計法測定速效鉀含量。
土壤相關(guān)酶活性的測定參考《土壤酶及其研究法》[14],采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法測定土壤過氧化氫酶活性,采用靛酚藍比色法測定土壤脲酶活性,采用3,5-二硝基水楊酸比色法測定土壤蔗糖酶活性,采用2,6-雙溴苯醌氯酰亞胺比色法測定土壤磷酸酶活性。
1.3.2葉片光合指標(biāo)及葉綠素含量
采用浙江托普云農(nóng)科技股份有限公司生產(chǎn)的3051D 光合測定儀測定葉片凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、胞間CO2濃度(Ci)、氣孔導(dǎo)度(Gs)。測定已標(biāo)記的花后40 d 葉片光合參數(shù),測定時每組葉片需在相對一致的光強下進行,每20 d 測1 次,每片葉片重復(fù)3 次,均于晴天9:00 進行。
采用便攜式葉綠素測定儀(日本Konika-Minolta公司)測定葉片SPAD 值[15],于花后40 d 開始,測定掛牌標(biāo)記的葉片SPAD 值,每20 d 測1 次,重復(fù)3 次。
1.3.3果實品質(zhì)指標(biāo)
百粒重測定:隨機選取100 粒果實,進行3 次重復(fù),稱重后求其平均值。
可滴定酸含量的測定采用酸堿滴定法[16],可溶性固形物含量的測定采用手持糖量計,單寧含量的測定參考王華[17]的方法,總花色苷含量的測定參考翦祎等[18]的方法,總酚含量的測定采用福林酚法[19]。
1.3.4植株生長指標(biāo)及產(chǎn)量
采用卷尺測量新梢長度,采用游標(biāo)卡尺測量新梢直徑(基部3 cm 處莖粗)。新梢長度計算是最后1 次測量長度與第1 次測量長度的差值。各處理選3株,每株隨機選3 個新梢及3 片葉片測量其新梢直徑、葉縱徑、葉橫徑,3 次重復(fù),取平均值。在葡萄采收期測定單株產(chǎn)量,取平均值。
采用DPS 7.05、Origin、Microsoft Excel 2010、SPSS 等軟件進行數(shù)據(jù)整理及分析。
2.1.1有機肥對土壤物理性質(zhì)的影響
從圖1 可以看出,隨著土層深度的增加,各處理的土壤含水量也逐漸增加,且施用有機肥的土壤不同土層處的土壤含水量均顯著高于對照。在0~20 cm 土層,與CK 相比,T1、T2 處理的土壤含水量分別提高了13.93%和7.59%;在20~40 cm 土層,T1、T2 處理的土壤含水量分別比CK 提高了15.25%和8.51%;在40~60 cm 土層,T1、T2 處理的土壤含水量分別比CK 提高了20.84%和13.07%。同時,各土層T1 處理的土壤含水量均顯著高于T2 處理,表明動物殘體有機肥的保水效果優(yōu)于牛羊糞有機肥。
圖1 有機肥對土壤物理性質(zhì)的影響
隨著土層深度的增加,施用傳統(tǒng)化肥的土壤容重也逐漸增加。在0~20 cm 土層,與CK 相比,T1、T2 處理的土壤容重分別降低了1.37%和0.68%;在20~40 cm 土層,T1、T2 處理的土壤容重分別比CK降低了3.33%和2.00%;在40~60 cm 土層,T1、T2 處理的土壤容重分別比CK 降低了4.55%和3.25%(圖1)。施用兩種有機肥的土壤容重在20~40 cm 和40~60 cm 土層較傳統(tǒng)化肥均顯著降低。
較CK 而言,T1 與T2 處理的土壤pH 值均顯著降低。在0~20 cm 土層,T1、T2 處理的土壤pH 值分別比CK 降低了1.24%和0.68%;在20~40 cm 土層,T1、T2處理的土壤pH值分別比CK降低了1.15%和0.69%;在40~60 cm 土層,T1、T2 處理的土壤pH 值分別比CK 降低了1.50%和0.69%(圖1)。由此得出,施用動物殘體有機肥的土壤pH 值下降更明顯,穩(wěn)定土壤各層次pH 值的效果更好。
2.1.2有機肥對土壤化學(xué)性質(zhì)的影響
由圖2 可知,施傳統(tǒng)化肥的土壤有機質(zhì)含量隨土層深度的增加由10.56 g/kg 降到9.26 g/kg,減幅為12.31%。施有機肥后土壤有機質(zhì)含量增加,與CK相比,0~20 cm土層T1、T2處理分別增加18.75%和12.03%,20~40 cm 土層T1、T2 處理分別增加38.83%和29.52%,40~60 cm 土層T1、T2 處理分別增加36.61%和29.91%。深層土壤有機質(zhì)含量的增加幅度大于表層土壤,CK 和T1、T2 處理之間均存在顯著差異,施用動物殘體有機肥的效果更好。
圖2 有機肥對土壤化學(xué)性質(zhì)的影響
施傳統(tǒng)化肥的土壤堿解氮含量隨土層深度的增加由11.63 mg/kg 上升到12.99 mg/kg 再降到12.76 mg/kg。與CK 相比,0~20 cm 土層T1、T2 處理分別增加58.90%和38.61%,20~40 cm 土層T1、T2處理分別增加64.90%和40.03%,40~60 cm 土層T1、T2 處理分別增加64.66%和36.91%(圖2)。T1、T2 處理與CK 之間均存在顯著差異,其中動物殘體有機肥提高效果更為顯著。
施傳統(tǒng)化肥的土壤速效磷含量隨土層深度的增加由12.87 mg/kg 降到8.33 mg/kg,減幅為35.28%。與CK 相比,0~20 cm 土層T1、T2 處理分別增加8.86%和2.87%,20~40 cm 土層T1、T2 處理分別增加18.59%和14.96%,40~60 cm 土層T1、T2 處理分別增加27.13%和22.09%(圖2)。施有機肥能夠顯著提高各土層的速效磷含量,深層土壤速效磷含量的增加幅度大于表層土壤,且動物殘體有機肥提高的作用效果更好。
人性化護理是將“人文關(guān)懷”和“以患者為中心”的思想結(jié)合日常護理,為患者提供細節(jié)、全面、人性化的護理服務(wù)[7]。常規(guī)護理方式通常將重點放在患者住院期間疾病的變化過程和生命體征、檢驗報告數(shù)據(jù)中,對于患者的在住院期間的心理變化、文化影響等缺乏關(guān)注。樂小麗等[8-9]人在研究中對宮頸炎患者采取人性化護理干預(yù)后有效改善患者焦慮、煩躁的不良情緒、提高了患者滿意度[10-11]。本研究中對患者實施人性化護理干預(yù)后,患者用藥依從性得到了顯著提高,從而有效促進了治療效果提高。
施傳統(tǒng)化肥的土壤速效鉀含量隨土層深度的增加由153.61 mg/kg 降到142.21 mg/kg,減幅為7.42%。與CK 相比,0~20 cm 土層T1、T2 處理分別增加20.83%和16.03%,20~40 cm 土層T1、T2處理分別增加34.72%和30.21%,40~60 cm 土層T1、T2 處理分別增加37.63%和32.79%(圖2)。施有機肥可顯著提高土壤速效鉀含量,深層土壤速效鉀含量的增加幅度大于表層土壤。
2.1.3有機肥對土壤酶活性的影響
由圖3 可知,施傳統(tǒng)化肥的土壤過氧化氫酶活性隨土層深度增加而降低。0~20 cm 土層內(nèi),T1、T2 處理的土壤過氧化氫酶活性分別比CK 高出47.62%和28.57%;20~40 cm 土層內(nèi),T1、T2 處理的土壤過氧化氫酶活性分別比CK 高出75.00%和62.50%;40~60 cm 土層內(nèi),T1、T2 處理的土壤過氧化氫酶活性分別比CK 高出133.33%和100.00%。施有機肥的各土層過氧化氫酶活性均顯著增加,且深層土壤過氧化氫酶活性比表層提高得多。相比牛羊糞有機肥,動物殘體有機肥的發(fā)揮作用更好。
圖3 有機肥對土壤酶活性的影響
施傳統(tǒng)化肥的土壤蔗糖酶活性隨土層深度增加呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢。0~20 cm 土層內(nèi),T1、T2處理的土壤蔗糖酶活性分別比CK 高出37.04%和22.22%;20~40 cm 土層內(nèi),T1、T2 處理的土壤蔗糖酶活性分別比CK 高出41.94%和32.26%;40~60 cm 土層內(nèi),T1、T2 處理的土壤蔗糖酶活性分別比CK 高出95.83%和66.67%(圖3)。施有機肥的各土層蔗糖酶活性均顯著增加,且有機肥對深層土壤蔗糖酶活性的提高效果更佳,動物殘體有機肥更有利于提高土壤蔗糖酶活性。
施傳統(tǒng)化肥的土壤脲酶活性隨土層深度增加而降低。施有機肥可以增加土壤脲酶活性,其中動物殘體有機肥的增幅明顯,0~20 cm 土層內(nèi),T1、T2 處理均顯著高于CK,增幅平均為21.25%和14.38%;20~40 cm 土層內(nèi),T1、T2 處理均顯著高于CK,增幅平均為32.64%和22.59%;40~60 cm土層內(nèi),T1、T2 處理均顯著高于CK,增幅平均為36.82%和28.36%(圖3)。施有機肥對于深層土壤脲酶活性的提高效果更佳,相比牛羊糞有機肥,動物殘體有機肥更有利于提高土壤脲酶活性。
施傳統(tǒng)化肥的土壤磷酸酶活性隨土層深度增加而降低。施有機肥可以增加土壤磷酸酶活性,其中動物殘體有機肥的增幅明顯,0~20 cm 土層內(nèi),T1、T2 處理均顯著高于CK,增幅平均為36.30%和25.27%;20~40 cm 土層內(nèi),T1、T2 處理均顯著高于CK,增幅平均為34.56%和29.95%;40~60 cm土層內(nèi),T1、T2 處理均顯著高于CK,增幅平均為48.13%和35.00%(圖3)。有機肥對深層土壤磷酸酶活性的提高效果更佳,動物殘體有機肥更有利于提高土壤磷酸酶活性。
2.2.1對葉片光合指標(biāo)的影響
從圖4 可以看出,不同處理蛇龍珠葡萄的凈光合速率、蒸騰速率、胞間CO2濃度和氣孔導(dǎo)度都呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢,T1、T2 處理相比CK 均提高了葉片凈光合速率、蒸騰速率、胞間CO2濃度和氣孔導(dǎo)度,且T1 處理的效果更加明顯。在花后40~60 d 及100~120 d,T1 處理的葉片凈光合速率均顯著高于CK,T2 處理的葉片凈光合速率均高于CK,但差異不顯著。在花后40~80 d,T1 處理的蒸騰速率均顯著高于CK,T2 處理的蒸騰速率在花后60 d與CK 之間存在顯著差異。在花后40~80 d,T1 處理的胞間CO2濃度均顯著高于CK,T2 處理的胞間CO2濃度在花后40 d 與CK 之間存在顯著差異。在花后60、100、120 d,T1 處理的氣孔導(dǎo)度與CK 均存在顯著差異,在花后100 d,T2 處理的氣孔導(dǎo)度與CK 存在顯著差異。其他時期T1、T2 處理與CK之間均無顯著差異。
圖4 有機肥對蛇龍珠葡萄葉片光合指標(biāo)的影響
2.2.2對葉片SPAD 值的影響
由圖5 可知,隨著花后天數(shù)的增加,兩種有機肥均可增加蛇龍珠葡萄葉片的SPAD 值。與CK 相比,T1、T2 處理在花后60、120 d 的SPAD 值均顯著提高;T1 處理的SPAD 值均高于T2 處理,于花后80~120 d 呈顯著差異。
圖5 有機肥對蛇龍珠葡萄葉片SPAD 值的影響
由圖6 可知,各處理的果實百粒重在花后40~120 d 均呈先上升后下降的趨勢。T1、T2 處理果實百粒重均顯著高于CK,在各時期T1 處理的百粒重均最高??扇苄怨绦挝锖侩S時間推移呈上升趨勢,T1、T2 處理均顯著高于CK,并且T1 處理在各時期的可溶性固形物含量均最高。各處理的可滴定酸含量隨果實生長發(fā)育顯著下降,其中CK 均高于T1、T2 處理。于花后60 d,各處理的單寧含量均最高,在各時期T1、T2 處理的單寧含量均顯著低于CK。各處理的總酚含量隨果實生長發(fā)育均呈先上升后下降的趨勢,T1、T2 處理的總酚含量均顯著高于CK,在花后80 d,各處理的總酚含量均最高?;ㄉ蘸侩S果實生長發(fā)育呈上升趨勢,T1、T2 處理均高于CK,T1 處理的花色苷含量在花后40~120 d與CK 均存在顯著差異,T2 處理的花色苷含量在花后60、100 d 與CK 均存在顯著差異。
圖6 有機肥對蛇龍珠葡萄果實品質(zhì)的影響
由表1 可知,兩種有機肥處理均可以提高葉縱徑、葉橫徑、新梢長度、新梢直徑及單株產(chǎn)量。與CK 相比,T1、T2 處理的葉縱徑分別增加10.98%和2.29%,葉橫徑分別增加7.53%和2.48%,新梢長度分別增加14.39%和3.87%,新梢直徑分別增加21.68%和5.02%,單株產(chǎn)量分別增加11.50%和7.35%。其中,T1 處理的各項生長指標(biāo)與單株產(chǎn)量均最高,T1 處理與CK 的生長指標(biāo)均存在顯著差異,T2 處理與CK 的生長指標(biāo)均不存在顯著差異,T1、T2 處理與CK 的單株產(chǎn)量均存在顯著差異。
表1 有機肥對蛇龍珠葡萄生長指標(biāo)及單株產(chǎn)量的影響
本研究表明,兩種有機肥均可以提高風(fēng)沙土土壤各土層土壤含水量,降低土壤容重及pH 值,改善深層土壤的效果優(yōu)于表層。施動物殘體有機肥和牛羊糞有機肥與對照相比,0~60 cm 土層的土壤含水量分別提高13.93%~20.84%和7.59%~13.07%,土壤容重分別降低1.37%~4.55%和0.68%~3.25%,pH 值分別降低1.24%~1.50%和0.68%~0.69%。施有機肥可以增強土壤的蓄水保肥能力,提高土壤透氣性[20]。在本試驗中,動物殘體有機肥提升土壤理化性質(zhì)更優(yōu)。有機肥中含有的微生物可以有效分解土壤中殘留的化合態(tài)磷和鉀,因而增加土壤中被農(nóng)作物吸收的游離態(tài)磷、鉀元素含量[21],施有機肥是提高土壤肥力的主要途徑,能夠增加土壤各土層的養(yǎng)分含量。于躍躍等[22]、Rui 等[23]研究表明,施有機肥可以顯著提高土壤有機質(zhì)、堿解氮、速效磷和速效鉀含量,而本試驗中,相比牛羊糞有機肥,動物殘體有機肥對土壤化學(xué)性質(zhì)的改善效果更為突出,且對深層土壤的提高效果更明顯。
土壤酶活性能夠反映出土壤營養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化情況和土壤肥力狀況。有機肥自身含有大量的酶,可以加快土壤生化進程,施入營養(yǎng)元素促進植物生長,進而增加根系分泌物,提升土壤酶活性。李娟等[24]研究表明,施有機肥能顯著提高土壤脲酶、轉(zhuǎn)化酶和堿性磷酸酶等酶活性;張傳更等[25]研究表明,施有機肥可以提高土壤蔗糖酶、堿性磷酸酶和纖維素酶活性。本試驗結(jié)果表明,施有機肥相比傳統(tǒng)化肥可以提高土壤過氧化氫酶、蔗糖酶、脲酶、磷酸酶的活性,且對20~40 cm 和40~60 cm 土層酶活性要比0~20 cm 的土層改善效果更好。與對照和牛羊糞有機肥相比,動物殘體有機肥對土壤酶活性提升效果更明顯。有機肥可以改善土壤穩(wěn)定性,增加土壤孔隙,提高土壤導(dǎo)水率,增強土壤的物理、化學(xué)和生物特性[26]。
前人在葡萄[27]和獼猴桃[28]等作物的研究中發(fā)現(xiàn),施牛羊糞有機肥均可以提高葉片光合指標(biāo)。本研究結(jié)果表明,動物殘體肥相較于牛羊糞肥提升葉片凈光合速率、蒸騰速率、胞間CO2濃度和氣孔導(dǎo)度的效果更好。施兩種有機肥均能顯著提高葉片的SPAD 值,與周興[29]研究結(jié)果相似。有機肥及微生物肥可以明顯提高陽光玫瑰葡萄的果實品質(zhì)[6],本研究結(jié)果表明,在花后40~120 d,施有機肥可以提高果實百粒重、可溶性固形物含量、總酚和花色苷含量,降低可滴定酸和單寧含量,且動物殘體有機肥對果實品質(zhì)的改善效果更明顯。施用生物有機肥可明顯提高獼猴桃的可溶性固形物含量,延長果實的貯藏時間[30];有機肥和菌肥提高了庫爾勒香梨果實的單果重、可溶性固形物含量、可溶性糖含量,降低了有機酸含量[31]。何風(fēng)杰等[32]研究結(jié)果表明,施用有機肥可以提高葉面積,促進葉片生長。施用不同有機肥均可以提高葡萄產(chǎn)量,其中牛糞有機肥提高效果最好[33]。在本試驗中,雖然兩種有機肥均可以提高蛇龍珠葡萄葉縱徑、葉橫徑、新梢長度、新梢直徑及單株產(chǎn)量,但動物殘體有機肥提高效果更顯著。
動物殘體有機肥和牛羊糞有機肥均可以改善玉泉營風(fēng)沙土土壤的物理及化學(xué)性質(zhì),提高各土層土壤酶活性,且深層土壤酶活性的增加效果高于表層。兩種有機肥均提高蛇龍珠葡萄葉片的光合指標(biāo)和SPAD 值、果實品質(zhì)、生長指標(biāo)及單株產(chǎn)量。綜合來看,動物殘體有機肥在風(fēng)沙土試驗地改良土壤特性及釀酒葡萄質(zhì)量的效果更好。