生物菌肥對(duì)桃土壤肥力及地上部的影響

劉春燕，周龍，陳冬立，陳宇昂

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)科學(xué)技術(shù)學(xué)院,新疆 烏魯木齊 830052； 2.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與園藝學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052)

桃(PrunusPersicaL.)作為世界核果之首，因其外觀艷麗、味道鮮美等特點(diǎn)廣受人民的喜愛(ài)。在中國(guó)栽培面積和產(chǎn)量均居世界第一位，其中桃種植面積約7.82×105hm2，產(chǎn)量約1.43×107t[1]。新疆種植桃樹(shù)歷史悠久，且近幾年桃栽培面積和產(chǎn)量也逐漸增加[2]。截至2017年新疆桃樹(shù)種植面積約1.57×104hm2，產(chǎn)量約1.94×105t，目前桃樹(shù)已經(jīng)成為新疆區(qū)域經(jīng)濟(jì)支柱性產(chǎn)業(yè)和特色林果產(chǎn)品之一[3]。近年來(lái)，個(gè)別果農(nóng)對(duì)產(chǎn)量盲目追求，大量施入氮肥，不僅引起了土壤板結(jié)、鹽漬化、土壤微生物區(qū)系發(fā)生變化，還導(dǎo)致新梢徒長(zhǎng)，花芽分化弱、產(chǎn)量下降及品質(zhì)較差等問(wèn)題，直接影響到土壤生態(tài)群落穩(wěn)定性和種植戶的經(jīng)濟(jì)效益[4-6]。生物菌肥也稱菌肥、微生物肥料，指含大量活微生物的多元素肥料，是通過(guò)微生物的生命活動(dòng)，來(lái)改善植物的養(yǎng)分供應(yīng)和土壤環(huán)境，調(diào)節(jié)植物的生長(zhǎng)發(fā)育，進(jìn)而增加產(chǎn)量，提高品質(zhì)，也能在一定程度上減輕農(nóng)作物的土傳病害等[7-8]。王若男等[9]研究發(fā)現(xiàn)，生物菌肥能有效提高盆栽油菜的產(chǎn)量及品質(zhì)。楊麥生等[10]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在桃樹(shù)品種桃‘王九九’施入‘農(nóng)大哥’復(fù)合肥能有效提高果實(shí)坐果率，可溶性固形物、Vc含量及有機(jī)酸值均明顯提高。肖蓉等[11]利用復(fù)合微生物菌劑(包括枯草芽、孢桿菌、蠟狀芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌、解磷菌、解鉀菌等菌種)對(duì)蘋(píng)果重茬果園土壤進(jìn)行修復(fù)，發(fā)現(xiàn)復(fù)合微生物有幫助恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)的作用。張務(wù)帥等[12]通過(guò)對(duì)蘋(píng)果施入不同量活化腐植酸，發(fā)現(xiàn)添加150 kg·t-1活化腐植酸的復(fù)合肥能增加有機(jī)質(zhì)的含量。與其他化學(xué)肥料相比，生物菌肥具有無(wú)毒害、肥效利用率高等特點(diǎn)，是生產(chǎn)無(wú)公害和綠色食品不可缺少的肥料[13]。前人研究廣泛集中于生物菌肥在多種農(nóng)作物上的應(yīng)用，并有一定效果，但關(guān)于生物菌肥對(duì)桃樹(shù)生長(zhǎng)及土壤礦質(zhì)元素的影響等方面應(yīng)用研究較少[14]。本文以‘早露蟠’為研究對(duì)象，通過(guò)研究生物菌對(duì)桃樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育、土壤礦質(zhì)元素的影響，分析不同處理對(duì)桃樹(shù)生理機(jī)制的反應(yīng)，為后期生物菌肥在試驗(yàn)地區(qū)桃樹(shù)上的合理施用提供理論與技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)于2018年4月—2019年11月在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第十二師104團(tuán)7連蟠桃園內(nèi)，該地屬溫帶大陸性半干旱氣候，年均溫7.43 ℃，年均降水量387.44 mm，無(wú)霜期130～200 d。品種為8 a生‘早露蟠’，樹(shù)形均為匍匐扇形，株行距2 m×3 m，南北行向。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)共設(shè)有3個(gè)處理，分別為單株施肥20 kg(SF20)、40 kg(SF40)和常規(guī)施肥(CK)，(其中供試肥理化性質(zhì)：有機(jī)質(zhì)≥50%，N+P2O5+K2O≥7%，中微量元素(B+Mn+Fe+Zn+Mg+S+Ca+Cu)≥10%，腐殖酸≥10%，有效活菌數(shù)≥2×107·g-1)；施肥方式為在距離樹(shù)干80 cm處，開(kāi)2條寬35 cm，深40 cm，長(zhǎng)100 cm的施肥溝，2次開(kāi)溝方向分別為南北和東西。每個(gè)處理均完全隨機(jī)選擇6棵生長(zhǎng)勢(shì)相近且無(wú)病蟲(chóng)害的桃樹(shù)，6次重復(fù)，其他田間管理同果園管理方式一致。

1.3 方法

1.3.1 土壤營(yíng)養(yǎng)元素測(cè)定 于2018年5月—2019年9月沿著“S”形取樣，在桃園選取的樣株處采用四分法采集土樣，分別在施肥植株和CK植株的根際周圍按0～20、20～40 cm，2個(gè)深度進(jìn)行土樣采集，同一處理同一層土壤混勻，用鋁盒裝好并做好標(biāo)記后帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析，試樣均置于室內(nèi)自然風(fēng)干后待用。土壤礦質(zhì)元素的測(cè)定采用鮑士旦[15]的方法，稍有修改。土壤pH值采用電位法測(cè)定；有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法測(cè)定；全鹽量采用電導(dǎo)儀測(cè)電導(dǎo)率法測(cè)定；全N采用凱式定氮法測(cè)定；速效N采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定；全P采用硫酸-高氯酸消煮法測(cè)定；速效P采用改良Olsen法(0.5 mol·L-1NaHCO3-鋁銻抗比色法)測(cè)定；全K采用火焰光度法測(cè)定；速效K采用1 mol·L-1NH4Ac浸提，火焰光度法測(cè)定[15]。

1.3.2 枝葉生長(zhǎng)量及果實(shí)產(chǎn)量測(cè)定 于2018年5月下旬—2019年7月在桃樹(shù)生長(zhǎng)盛期，每個(gè)處理按上、中、下3個(gè)方位各選留5根生長(zhǎng)勢(shì)一致的新梢以及新梢上3～4節(jié)葉片，每株20片為試樣，用游標(biāo)卡尺分別測(cè)定節(jié)間長(zhǎng)、節(jié)間質(zhì)量、節(jié)間粗、葉長(zhǎng)、葉寬、單葉厚及葉柄長(zhǎng)，用萬(wàn)分之一天平測(cè)定單葉質(zhì)量。在果實(shí)成熟期，每處理選擇6棵測(cè)定單株產(chǎn)量，其中單株產(chǎn)量用平均單果質(zhì)量×每株總果個(gè)數(shù)計(jì)算。在樹(shù)冠上、中、下隨機(jī)挑選10個(gè)結(jié)果枝，采用萬(wàn)分之一天平測(cè)定單果質(zhì)量；數(shù)顯游標(biāo)卡尺測(cè)定果實(shí)縱橫徑；艾拓PAL-1手持式數(shù)顯糖度計(jì)測(cè)定可溶性固形物含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Microsoft Office Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算，采用SPSS19.0進(jìn)行相關(guān)性分析，采用鄧肯氏新復(fù)極差法進(jìn)行方差分析(P<0.05)，數(shù)據(jù)采用“平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 生物菌肥對(duì)桃園土壤養(yǎng)分的影響

研究表明，CK與SF20、SF40處理相比較，隨著桃園土層深度的增加，土壤pH值、總鹽量、有機(jī)質(zhì)、速效N、速效P、速效K和全N含量存在明顯差異。在0～20 cm土層中，SF20處理的有機(jī)質(zhì)、速效N、速效P、速效K和全N含量較CK提高了102.36%、100.69%、182.65%、114.52%和55.26%；SF40處理的有機(jī)質(zhì)、速效N、速效P、速效K和全N含量高于CK，分別增加了138.23%、151.05%、564.31%、178.46%和111.84%。在20～40 cm土層中，SF20、SF40的土壤速效N、速效P含量均顯著高于CK。說(shuō)明施用生物菌肥可降低土壤pH值，改善偏堿性土壤。

表1 不同處理對(duì)土壤養(yǎng)分的影響Table 1 Effects of different treatments on soil nutrients

2.2 生物菌肥對(duì)桃樹(shù)地上部的影響

2.2.1 生物菌肥對(duì)桃枝葉生長(zhǎng)量的影響 施入不同處理生物菌肥對(duì)桃樹(shù)節(jié)間、葉片生長(zhǎng)量有所影響。由表2可知，隨著不同生物菌肥施肥量的增加，SF20、SF40處理植株節(jié)間粗、葉長(zhǎng)顯著高于CK處理，SF20處理的節(jié)間粗、葉長(zhǎng)、葉質(zhì)量分別是CK的1.34倍、1.07倍和1.14倍；SF40處理節(jié)間粗、葉長(zhǎng)分別是CK的1.29倍、1.05倍，但兩處理植株的節(jié)間長(zhǎng)、節(jié)間質(zhì)量、葉寬、葉柄長(zhǎng)與CK無(wú)顯著差異。

2.2.2 生物菌肥對(duì)桃產(chǎn)量的影響 生物菌肥對(duì)桃果實(shí)產(chǎn)量的影響與枝葉生長(zhǎng)量有著相同的規(guī)律，且施入菌肥量不同的植株產(chǎn)量存在明顯差異。研究表明，SF20處理單株產(chǎn)量同CK相比，是CK處理的1.33倍，樹(shù)體施入生物菌肥后的產(chǎn)量顯著大于CK；而SF40處理單株產(chǎn)量同CK相比，是CK處理的1.02倍。生物菌肥對(duì)蟠桃果實(shí)品質(zhì)的影響主要體現(xiàn)在單果質(zhì)量、硬度和可溶性固形物上，除了可溶性固形物以外，SF20處理相比CK單果質(zhì)量、硬度差異不顯著；而SF40處理較CK的單果質(zhì)量提高了19.0%，較CK處理硬度差異不顯著。SF20、SF40處理下桃可溶性固形物與CK之間差異為0.3%～2.1%。

表3 不同處理對(duì)桃果實(shí)產(chǎn)量的影響Table 3 Effects of different treatments on yield of peach fruit

2.3 土壤養(yǎng)分與桃地上部之間的相關(guān)性

土壤是植物吸收營(yíng)養(yǎng)元素的重要來(lái)源，養(yǎng)分的豐缺與分布狀況將直接影響著果樹(shù)的生長(zhǎng)發(fā)育[16]。將土壤養(yǎng)分與桃地上部之間進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果表明，CK植株節(jié)間長(zhǎng)與全N含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為-0.858，節(jié)間質(zhì)量與pH值、全N含量呈顯著和極顯著相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為-0.812、0.933。單果質(zhì)量與有機(jī)質(zhì)含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為-0.848，與總鹽量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.899，地上部葉寬、單葉厚、葉柄長(zhǎng)、產(chǎn)量等與土壤養(yǎng)分含量無(wú)顯著相關(guān)性。SF20處理植株果實(shí)產(chǎn)量與速效N、速效P、速效K含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.813、0.843和0.859。果實(shí)可溶性固形物與土壤pH值呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為-0.836，而與其他養(yǎng)分元素?zé)o顯著相關(guān)性。SF40處理葉長(zhǎng)與pH值呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為-0.960；節(jié)間粗與速效N、全N含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.823、0.813；果實(shí)硬度、可溶性固形物與全K含量分別呈顯著和極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為-0.891、-0.973。

表4 土壤養(yǎng)分與桃地上部之間的相關(guān)性 Table 4 Correlation between soil nutrients and above-ground parts of peach

續(xù)表4 Continuing Table 4

3 結(jié)論與討論

土壤養(yǎng)分是土壤肥力的重要指標(biāo)。在土壤中施入生物菌肥，有助于改良土壤內(nèi)部結(jié)構(gòu)、提高土壤肥力，改善果實(shí)品質(zhì)[17]。土壤有機(jī)質(zhì)含量與土壤肥力關(guān)系密切，有機(jī)質(zhì)含量的增加會(huì)分解產(chǎn)生酸性物質(zhì)，有助于土壤某些含磷化合物的溶解，提高土壤鉀的活性[18-19]。盧凱政等[20]通過(guò)對(duì)施入有機(jī)肥前后的老蘋(píng)果園土壤養(yǎng)分進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)20～40 cm深土層堿解N、有效P、速效K和有機(jī)質(zhì)含量分別增加23.91 %、15.78 %、9.35 %和33.5 %，本試驗(yàn)中施入生物菌肥后土壤速效養(yǎng)分大于正常株，結(jié)果與此結(jié)論一致。馮煥德等[21]研究發(fā)現(xiàn)，芒果園施入羊糞發(fā)酵肥，土壤0～20和20～40 cm土層中pH值、有機(jī)質(zhì)含量增高，且有機(jī)質(zhì)含量與對(duì)照和T1(10%)處理相比差異達(dá)到顯著水平。劉永青等[22]研究發(fā)現(xiàn)，施加加菌劑果木基質(zhì)能明顯改良蘋(píng)果園0～40 cm土層的土壤肥力，增加有機(jī)質(zhì)含量與速效養(yǎng)分。本試驗(yàn)結(jié)果表明，在20～40 cm土層中，土壤施入生物菌肥后有機(jī)質(zhì)含量高于正常株，且SF20處理的有機(jī)質(zhì)含量遠(yuǎn)大于SF40處理，含量為151.09 g·kg-1，原因可能是采樣時(shí)土壤采集不均勻，部分沒(méi)有分解引發(fā)有機(jī)質(zhì)含量過(guò)大。

桃樹(shù)經(jīng)過(guò)SF20、SF40處理后，植株有機(jī)質(zhì)、速效養(yǎng)分含量及產(chǎn)量明顯增加，且果實(shí)產(chǎn)量是正常株的1.33倍和1.02倍。通過(guò)分析土壤養(yǎng)分與果實(shí)指標(biāo)間的相關(guān)性發(fā)現(xiàn)，土壤pH值和CK、SF20、SF40處理的可溶性固形物呈一定相關(guān)性，對(duì)可溶性固形物的增加有促進(jìn)作用。因此，施入生物菌肥能夠顯著提高土壤肥力，促進(jìn)植株對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收，進(jìn)而提高產(chǎn)量及改善果實(shí)品質(zhì)，同時(shí)避免在土壤中長(zhǎng)期施入化肥，減少土壤板結(jié)，而繼續(xù)施用生物菌肥在果樹(shù)生產(chǎn)中有一定實(shí)踐意義。