化肥減量配施有機(jī)肥對(duì)葡萄產(chǎn)量、品質(zhì)及土壤質(zhì)量的影響

范曉暉，陳慕松*，劉文婷，林 旭，翁琳琳，吳壽華，謝 星

（1.福建省寧德市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，福建 福安 355017；2.寧德市扶貧開(kāi)發(fā)服務(wù)中心，福建 寧德 352100）

葡萄是我國(guó)主要的栽培果樹(shù)之一，截至2016年，我國(guó)葡萄栽培面積為80.96萬(wàn)hm2，產(chǎn)量達(dá)1374.5萬(wàn)t[1]。然而，隨著葡萄栽培面積的不斷擴(kuò)大，其在帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，由于果農(nóng)長(zhǎng)期靠經(jīng)驗(yàn)種植及片面追求產(chǎn)量，造成盲目施肥現(xiàn)象嚴(yán)重，其中過(guò)量施用化肥導(dǎo)致土壤酸化、板結(jié)、養(yǎng)分流失、面源污染等問(wèn)題日益突出，嚴(yán)重制約我國(guó)葡萄產(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展[2-4]。

土壤是葡萄栽培和生長(zhǎng)的基礎(chǔ)，土壤質(zhì)量直接影響葡萄的生長(zhǎng)發(fā)育[5]。相關(guān)研究表明，合理施用有機(jī)肥能改善土壤質(zhì)量狀況，有助于葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)的提高，同時(shí)有機(jī)肥還可替代部分化肥，減少化肥的施用量，提高肥料利用率。韓建等[6]在張家口市懷來(lái)縣“紅地球”葡萄園連續(xù)4年的研究表明，合理的有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施可提高葡萄的產(chǎn)量和品質(zhì)，且隨著年份的增加日趨明顯。張?bào)摅薜萚7]針對(duì)賀蘭山東麓4年生“赤霞珠”葡萄園化肥減量增效研究結(jié)果表明，化肥減半配施有機(jī)肥可提高土壤肥力和釀酒葡萄品質(zhì)，但過(guò)量減少化肥施用不利于優(yōu)質(zhì)釀酒葡萄原料的生產(chǎn)。這些地區(qū)通過(guò)開(kāi)展葡萄化肥減量增效田間試驗(yàn)，為當(dāng)?shù)仄咸训膬?yōu)質(zhì)生產(chǎn)提供了施肥指導(dǎo)，但由于葡萄栽培品種、土壤類型、種植年限等存在差異，不同地區(qū)得到的化肥減量比例及有機(jī)肥施用量不盡相同。因此，在不同葡萄主產(chǎn)區(qū)開(kāi)展化肥減量配施有機(jī)肥相關(guān)研究工作就顯得尤為重要。

福建省閩東地區(qū)是我國(guó)南方鮮食葡萄新興產(chǎn)區(qū)，在葡萄生產(chǎn)過(guò)程中亦存在過(guò)度施用化肥、肥料利用率低、鮮食葡萄品質(zhì)及土壤質(zhì)量下降等問(wèn)題[8]。因此，本研究以5年生“巨峰”葡萄為試驗(yàn)材料，在福建省福安市連續(xù)2年開(kāi)展葡萄園化肥減量配施有機(jī)肥的田間試驗(yàn)，以明確不同化肥減量配施有機(jī)肥處理對(duì)福建“巨峰”葡萄產(chǎn)量、品質(zhì)及土壤質(zhì)量的影響，以期為福建“巨峰”葡萄優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)高效栽培提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 試驗(yàn)地概況

本試驗(yàn)于2018年7月至2020年8月在福建省福安市賽岐鎮(zhèn)福安市華瑞農(nóng)業(yè)有限公司葡萄種植園內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)地海拔15 m，屬中亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，光照充足，雨水充沛，年平均氣溫15.0～20.0℃，年降水量1350～2050 mm，降水主要集中于春夏季。年日照時(shí)數(shù)1906 h，全年無(wú)霜期230～300 d，年平均相對(duì)濕度78%～84%。

1.1.2 供試肥料

商品有機(jī)肥由廈門市江平生物基質(zhì)技術(shù)股份有限公司（N-P2O5-K2O為2.46-2.25-1.45）提供；尿素（N 47%）；平衡型復(fù)合肥（N-P2O5-K2O為17-17-17）；硫酸鉀（K2O 52%）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用5年生當(dāng)?shù)刂髟云咸哑贩N“巨峰”，行距2.5 m，株距1.2 m，自然傘形栽培。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共設(shè)置4個(gè)處理，每個(gè)處理3次重復(fù)，共12個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)的葡萄樹(shù)20～22株，試驗(yàn)區(qū)田間管理與當(dāng)?shù)仄咸褕@管理一致。各處理施肥策略及養(yǎng)分投入量見(jiàn)表1，其中CK處理為當(dāng)?shù)毓r(nóng)傳統(tǒng)施肥習(xí)慣。

表1 葡萄4個(gè)生育期各處理肥料種類及養(yǎng)分投入量 （kg/hm2）

1.3 項(xiàng)目測(cè)定

1.3.1 土壤理化性質(zhì)的測(cè)定

利用環(huán)刀法現(xiàn)場(chǎng)取樣，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行土壤容重測(cè)定。采集各處理土壤樣品，混合均勻后四分法帶回實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干處理，用于測(cè)定土壤理化性質(zhì)。土壤pH采用電位法測(cè)定；有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量法測(cè)定；堿解氮采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定；有效磷采用NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定；速效鉀采用冷HNO3浸提-火焰光度法測(cè)定[9]。

1.3.2 葡萄品質(zhì)的測(cè)定

果實(shí)成熟后，按照葡萄測(cè)產(chǎn)要求測(cè)定單果重、單穗重和折算公頃產(chǎn)量。同時(shí)，在每個(gè)處理隨機(jī)選取具有代表性的果穗帶回實(shí)驗(yàn)室，測(cè)定葡萄鮮果品質(zhì)指標(biāo)?？扇苄怨绦挝锖渴褂肁TAGO PAL-1數(shù)顯測(cè)糖儀測(cè)定；可滴定酸含量采用NaOH滴定法測(cè)定；果實(shí)pH采用電位法測(cè)定；果實(shí)維生素C含量采用2，6-二氯酚靛酚滴定法測(cè)定[10]。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)采用Excel 2010整理，通過(guò)SPSS 19.0進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 各處理對(duì)葡萄園土壤質(zhì)量的影響

從表2可以看出，各化肥減量配施有機(jī)肥處理葡萄園土壤堿解氮、有效磷、速效鉀殘留量均隨著化肥減量比例的增加而減少。2019年，各化肥減量配施有機(jī)肥處理堿解氮?dú)埩袅烤@著低于CK，降低幅度為7.71%～15.83%；T1處理有效磷殘留量低于CK，降低了9.16%，但差異不顯著，T2和T3處理有效磷殘留量顯著低于CK，分別降低了28.26%和40.60%；T1處理速效鉀殘留量略高于CK，但不顯著，而T2和T3處理速效鉀殘留量則顯著低于CK，分別降低了19.71%和32.98%；各處理土壤有機(jī)質(zhì)含量表現(xiàn)為T3＞T2＞T1＞CK，與CK相比，T1、T2和T3處理增幅分別為5.74%、12.25%和23.43%，T1處理增加不顯著，T2和T3處理增加顯著；T1處理土壤pH值較CK僅降低了0.01個(gè)單位，而T2和T3處理土壤pH值則顯著提高，分別提高了6.00%和2.75%；各處理土壤容重分別較CK降低了6.90%、8.62%、8.62%。

表2 不同處理對(duì)葡萄園土壤質(zhì)量的影響

2020年，各化肥減量配施有機(jī)肥處理堿解氮?dú)埩袅烤陀贑K，其中T3處理顯著降低了23.19%，T1和T2處理分別降低了9.24%和6.69%；各化肥減量配施有機(jī)肥處理有效磷殘留量均低于CK，其中T3處理降低幅度最大，降低了12.59%；T3處理速效鉀殘留量高于CK，增加了27.39%，而T1和T2處理則低于CK，分別降低了14.96%和5.21%，無(wú)顯著性差異；各化肥減量配施有機(jī)肥處理土壤有機(jī)質(zhì)分別較CK 增加了24.03%、57.23%和28.87%；各化肥減量配施有機(jī)肥處理土壤pH值較CK分別提高了0.24%、1.96%和5.15%，其中僅T3處理增加顯著；各化肥減量配施有機(jī)肥處理土壤容重分別較CK 降低了4.59%、1.83%和5.26%，且無(wú)顯著性差異。

2.2 各處理對(duì)葡萄產(chǎn)量的影響

由表3可知，通過(guò)化肥減量配施有機(jī)肥可增加“巨峰”葡萄產(chǎn)量，2019、2020年較CK分別平均增產(chǎn)17.91%、21.41%。各處理對(duì)葡萄的單果重、單穗重及產(chǎn)量的影響有所差異。試驗(yàn)第1年（2019年），T2處理與 CK相比增加顯著，單果重、單穗重和產(chǎn)量分別增加15.11%、12.57%和33.05%，而T1、T3 處理與CK相比無(wú)顯著性增加；試驗(yàn)第2年（2020年），各化肥減量配施有機(jī)肥處理對(duì)葡萄單果重、單穗重及產(chǎn)量的影響有所不同，與CK相比，T2處理的單果重、單穗重及產(chǎn)量均顯著增加，分別增加15.90%、25.41%和33.68%，T1、T3處理的單穗重與CK相比也顯著增加，分別增加15.80%、17.53%，但單果重及產(chǎn)量與CK相比無(wú)顯著性增加。總體而言，T2處理對(duì)葡萄增產(chǎn)優(yōu)于T1、T3處理，尤其在試驗(yàn)第2年（2020年），T2處理葡萄的單果重、單穗重及產(chǎn)量的影響均顯著高于T1、T3處理。

表3 不同處理對(duì)葡萄產(chǎn)量的影響

2.3 各處理對(duì)葡萄品質(zhì)的影響

從表4可以看出，各化肥減量配施有機(jī)肥處理可改善“巨峰”葡萄的品質(zhì)。試驗(yàn)第1年（2019年），各化肥減量配施有機(jī)肥處理可溶性固形物含量均高于CK，其中T2處理含量最高，為18.07%，比CK顯著提高了8.66%，其次為T1處理，比CK顯著提高了6.25%，而T3處理增加不顯著；各化肥減量配施有機(jī)肥處理可滴定酸和pH值較CK有所改善，但差異不顯著；T2處理維生素C含量最高，為52.30 mg/kg，比CK顯著提高了20.92%，并與T1和T3處理有顯著性差異，而T1和T3處理較CK分別降低了2.69%和1.87%，但差異不顯著；T2處理固酸比最高，然后依次為T1、T3和CK，其中T2處理較CK顯著提高25.67%，而T1和T3處理較CK差異不顯著。

表4 不同處理對(duì)葡萄品質(zhì)的影響

試驗(yàn)第2年（2020年），各化肥減量配施有機(jī)肥處理可溶性固形物均高于CK，其中T2處理含量最高，為18.27%，比CK顯著提高了6.41%，其次為T3、T1處理，分別提高了3.26%、1.51%，但提高不顯著；各化肥減量配施有機(jī)肥處理可滴定酸均略低于CK，各處理間差異不顯著；T1處理pH值較CK降低了2.70%，而T2和T3處理則分別提升了2.16%和1.08%，但各化肥減量配施有機(jī)肥處理與CK均差異不顯著，此外，T2處理pH值最高，T1處理最低，兩者間差異顯著；各化肥減量配施有機(jī)肥處理維生素C含量均高于CK，其中T2處理含量最高，其次為T1處理，較CK分別顯著提高了25.17%、18.44%，而T3處理較CK提升了12.69%，提高不顯著；各化肥減量配施有機(jī)肥處理固酸比均高于CK，其中T2和T3處理較CK分別顯著提高了19.98%和15.39%，而T1處理較CK提高不顯著。

3 討論與結(jié)論

氮、磷、鉀是作物生長(zhǎng)所必需的大量營(yíng)養(yǎng)元素，合理施用氮、磷、鉀等無(wú)機(jī)肥料可提高作物產(chǎn)量，但過(guò)量施用化肥不僅不能使作物增產(chǎn)，還會(huì)降低肥料利用率，使部分養(yǎng)分在土壤中大量積累，造成土壤養(yǎng)分失衡，破壞土壤質(zhì)量，最終影響作物的產(chǎn)量和品質(zhì)[11-13]。孫曉姝等[14]研究認(rèn)為，在設(shè)施條件下氮素?fù)]發(fā)所占的氮損失較低，每年都會(huì)有大量的氮素滯留在土壤中。魏玉奎等[15]研究認(rèn)為，由于設(shè)施栽培的微環(huán)境相對(duì)封閉、無(wú)降水淋洗等特點(diǎn)，相較于露天作物土壤，更易造成耕層磷素大量富集，且隨著種植年限的增加而增加。鄭小能等[11]研究結(jié)果表明，磷肥的合理施用會(huì)使作物增產(chǎn)，而磷的含量過(guò)高則會(huì)降低葡萄產(chǎn)量。本研究中，CK連續(xù)2年僅施用化肥，其葡萄園土壤堿解氮、有效磷和速效鉀殘量均高于其他化肥減量配施有機(jī)肥處理，這或許是導(dǎo)致CK處理葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)較低的重要限制性因素。各化肥減量配施有機(jī)肥處理葡萄園土壤堿解氮、有效磷、速效鉀殘留量均隨著化肥減量比例的增加而減少，說(shuō)明減少化肥施用量是有效減少大量元素在土壤中累積的主要措施[16]。此外，增施有機(jī)肥可有效提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，緩解土壤板結(jié)及酸化。這主要因?yàn)橛袡C(jī)質(zhì)中的腐殖質(zhì)可改善土壤孔隙狀況和水、氣比例，疏松土壤，改善土壤結(jié)構(gòu)[17]；同時(shí)，有機(jī)質(zhì)中的有機(jī)膠體，帶有大量負(fù)電荷，具有強(qiáng)大的吸附能力，能吸附大量的陽(yáng)離子和水分，從而提高土壤對(duì)酸堿的緩沖性，緩解酸化[18]。

諸多研究表明，肥料的種類、施肥量、施肥時(shí)間與方式等均可以影響果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)[19-21]，因此，科學(xué)施肥是實(shí)現(xiàn)豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的基礎(chǔ)。韓建等[6]研究表明，有機(jī)肥15000 kg/hm2+ 尿素318 kg/hm2+復(fù)合肥300 kg/hm2+硫酸鉀357 kg/hm2配施后，“紅地球”葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)高于單施化肥。本研究結(jié)果亦表明，增施有機(jī)肥處理的“巨峰”葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)均優(yōu)于單施化肥。這可能是由于有機(jī)肥不僅富含有機(jī)質(zhì)及氮、磷、鉀養(yǎng)分，還含有多種葡萄所需的微量營(yíng)養(yǎng)元素。因此，通過(guò)增施有機(jī)肥可有效改善土壤微生態(tài)環(huán)境，提高肥料的利用率，使葡萄園土壤養(yǎng)分更加豐富，為葡萄生長(zhǎng)提供的養(yǎng)分更為全面[22-25]。本研究中T2處理（有機(jī)肥15000 kg/hm2+復(fù)合肥855 kg/hm2+硫酸鉀225 kg/hm2）下，“巨峰”葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)表現(xiàn)最優(yōu)。分析其原因，一方面可能是單施化肥僅為葡萄生長(zhǎng)提供氮、磷、鉀3元素，而未能及時(shí)補(bǔ)充葡萄生長(zhǎng)所需的其他微量元素[26]；另一方面，長(zhǎng)期單施化肥特別是施用平衡型復(fù)合肥，造成土壤中部分大量元素過(guò)度累積，土壤中養(yǎng)分失衡[27]，從而影響葡萄產(chǎn)量及品質(zhì)的提升。T1處理化肥減量過(guò)少，可在一定程度上減少大量元素的過(guò)度累積，但較T2處理，其未能有效改善土壤養(yǎng)分平衡狀況，因此其葡萄的產(chǎn)量及品質(zhì)要劣于T2處理；而T3處理則化肥減量過(guò)多，造成土壤養(yǎng)分無(wú)法滿足葡萄健康生長(zhǎng)所需的養(yǎng)分供應(yīng)，雖然增施有機(jī)肥在一定程度上提高了土壤養(yǎng)分，但其施用的總養(yǎng)分要低于T2處理，仍然會(huì)在一定程度上限制葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)的提升。因此，單施化肥、化肥減量過(guò)少或過(guò)多均不能使葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)達(dá)到最佳。

因此，合理的化肥減量配施有機(jī)肥，不僅不會(huì)造成“巨峰”葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)的下降，反而可減少化學(xué)肥料的投入量，減少大量元素在土壤中的累積，促進(jìn)土壤養(yǎng)分均衡發(fā)展，改善土壤質(zhì)量狀況，實(shí)現(xiàn)葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)的提升。