微生物肥對(duì)永春蘆柑品質(zhì)及土壤養(yǎng)分的影響

唐易， 王明元， 周鈺皓， 方向陽(yáng)， 王曉雅， 趙愛玉， 張秋菊， 潘建東

(1. 華僑大學(xué) 園藝科學(xué)與工程研究所， 福建 廈門 361021； 2. 永春縣興茂茶果蔬專業(yè)合作社， 福建 泉州 362608)

蘆柑(CitrusreticulataBlanco cv. Ponkan)，別名真柑、乳柑、柑果等，是蕓香目蕓香科柑橘屬植物[1]，永春蘆柑是福建省永春縣一帶的名優(yōu)特產(chǎn)，具有果形碩大、色澤橙黃、果肉多汁等特點(diǎn)，蘆柑除作為常見的鮮食水果外，還能加工成果脯、果醋和果酒等產(chǎn)品[2-4].憑借著技術(shù)、品質(zhì)和品牌的優(yōu)勢(shì)，永春蘆柑連續(xù)5次衛(wèi)冕全國(guó)、全省蘆柑評(píng)比冠軍，產(chǎn)品遠(yuǎn)銷緬甸、馬來(lái)西亞、印度尼西亞等28個(gè)國(guó)家和地區(qū)，占據(jù)東盟國(guó)家50%以上的市場(chǎng)份額，逐漸成為國(guó)內(nèi)外知名品牌[5-6].在永春蘆柑產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的同時(shí)，果園栽培管理不當(dāng)?shù)膯?wèn)題日益顯現(xiàn).課題組前期調(diào)研了永春縣湖洋鎮(zhèn)、岵山鎮(zhèn)等大型蘆柑園，發(fā)現(xiàn)果園土壤酸化嚴(yán)重，土壤pH值普遍低于4.5，最低檢出值為3.9，明顯低于蘆柑的最適生長(zhǎng)pH值范圍5.5～6.5，嚴(yán)重破壞植物根際微生物群落的平衡，抑制果樹對(duì)土壤礦物質(zhì)元素的吸收，從而影響蘆柑的產(chǎn)量.此外，果園土壤中有效磷、速效鉀含量偏低，有機(jī)質(zhì)含量普遍在0.6%左右，處于全國(guó)土壤養(yǎng)分含量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)最低級(jí)(第6級(jí))，屬于極缺乏水平[7].諸多土壤問(wèn)題使蘆柑果實(shí)品質(zhì)下降，暴露出永春縣蘆柑園管理相對(duì)粗放，忽視土壤肥力培養(yǎng)和微生態(tài)環(huán)境平衡的問(wèn)題.因此，優(yōu)化果園栽培管理模式，提高土壤養(yǎng)分，改善果實(shí)品質(zhì)，已成為永春蘆柑種植戶的迫切需求.

微生物肥是一種通過(guò)微生物活動(dòng)與代謝產(chǎn)生特定肥效的活體微生物制品，已被廣泛應(yīng)用于葡萄、柑橘、水蜜桃等農(nóng)作物的生產(chǎn)，大量研究表明，施用微生物肥對(duì)果實(shí)增產(chǎn)提質(zhì)，果園土壤改良具有重要的價(jià)值[8-11].謝蜀豫等[12]發(fā)現(xiàn)，施加微生物肥可以明顯提高陽(yáng)光玫瑰葡萄果實(shí)的硬度和可溶性固形物、香氣物質(zhì)的含量，降低果實(shí)中可滴定酸含量，使果實(shí)色澤均勻、果粒飽滿.劉文歡等[13]研究表明，微生物肥通過(guò)加強(qiáng)植株對(duì)環(huán)境中有效鉀、有效磷的吸收和土壤中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的釋放，改善果實(shí)出汁率，促進(jìn)果實(shí)膨大，單果質(zhì)量增加.褚長(zhǎng)彬等[10]指出，混施微生物肥和有機(jī)肥能在一定程度上提高柑橘園土壤的微生物數(shù)量，增加土壤中有效磷、有效鉀、速效氮和有機(jī)質(zhì)含量.烏音嘎等[14]認(rèn)為，施用微生物肥能夠顯著提升土壤養(yǎng)分水平，降低土壤電導(dǎo)率值和pH值，改善土壤的生物學(xué)性狀.

目前，福建省泉州市永春縣蘆柑果園生產(chǎn)以無(wú)機(jī)復(fù)合肥為主，其成本高昂且長(zhǎng)期使用容易使果園土壤肥力下降.本文基于永春縣蘆柑園土壤現(xiàn)狀，采用微生物肥代替?zhèn)鹘y(tǒng)無(wú)機(jī)復(fù)合肥，以促進(jìn)蘆柑提質(zhì)增效.

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在福建省泉州市永春縣興茂茶果蔬專業(yè)合作社進(jìn)行.蘆柑為2015年定植，土壤平均pH值為4.10，有機(jī)質(zhì)質(zhì)量比為6.78 g·kg-1，有效磷質(zhì)量比為10.81 mg·kg-1，水解性氮質(zhì)量比為98.0 mg·kg-1.2021年3月，選擇180棵樹體長(zhǎng)勢(shì)一致、立地條件接近的蘆柑果樹.試驗(yàn)設(shè)處理組和對(duì)照組，所有試驗(yàn)組保持總氮(N)、磷(P)、鉀(K)質(zhì)量分?jǐn)?shù)一致.其中，處理組施加豆粕為生物質(zhì)來(lái)源，并添加課題組研制的微生物菌劑，經(jīng)完全發(fā)酵后獲得的液體微生物肥料，使用時(shí)每1 L發(fā)酵液兌水至30 L，每次每棵樹滴水線內(nèi)澆施30 L稀釋液；對(duì)照組先施用N，P，K質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為15%的混合肥料2次，再施用N，P，K質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為17%的混合肥料1次，每次每棵樹滴水線內(nèi)撒施0.5 kg混合肥料.2個(gè)試驗(yàn)組各設(shè)置3個(gè)小區(qū)重復(fù)，每個(gè)小區(qū)處理30棵樹(共180棵樹).除肥料外，果園正常管理.

1.2 樣品采集

2021年于蘆柑成熟期(11月中旬)采集果實(shí)和土壤樣品，2個(gè)試驗(yàn)組各3個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取5棵蘆柑果樹(共30棵).在樹體外側(cè)的上部(U)、中部(Z)、下部(X)及樹體內(nèi)堂(I)4個(gè)部位各隨機(jī)采集6個(gè)蘆柑果實(shí)作為樣品，將相同小區(qū)的樣品混合，并迅速轉(zhuǎn)移至實(shí)驗(yàn)室，冷藏保存.同時(shí)，在采樣果樹的滴水線附近，使用土壤取樣器分別采集土層深度(H)為0～20，20～40，40～60，60～80 cm的土壤，將相同小區(qū)的土壤樣品混勻，并迅速帶回實(shí)驗(yàn)室，自然風(fēng)干后，磨細(xì)備用.

1.3 指標(biāo)測(cè)定

1.3.1 果實(shí)外觀品質(zhì) 采用YS6010型臺(tái)式分光測(cè)色儀測(cè)定蘆柑果實(shí)表面色差參數(shù)亮度(L*)、紅綠色差(a*)和黃藍(lán)色差(b*)，計(jì)算蘆柑果實(shí)的綜合色澤指數(shù)(CCI)，CCI=1 000×a*/(L*×b*)，綜合色澤指數(shù)值越小，表明果實(shí)外觀著色度越高[13]；采用電子天平測(cè)定蘆柑果實(shí)單果質(zhì)量(m)；采用游標(biāo)卡尺測(cè)定果實(shí)縱徑(L)、橫徑(D)及果皮厚度(δ)，計(jì)算果形指數(shù)(L/D)；采用硬度計(jì)沿果實(shí)赤道面穿刺，測(cè)量果實(shí)硬度(P)[15].

1.3.2 果實(shí)內(nèi)在品質(zhì) 采用手持測(cè)糖儀檢測(cè)蘆柑果實(shí)的可溶性固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)(TSS)；采用NaOH滴定法測(cè)定果實(shí)的可滴定酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(TA)，并計(jì)算固酸比(TSS/TA)；通過(guò)2，6-二氯苯酚吲哚酚鈉滴定法測(cè)量蘆柑果實(shí)維生素C的質(zhì)量比(w(Vc))；根據(jù)蒽酮法，采用分光光度計(jì)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，測(cè)定蘆柑果實(shí)的可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)(SS)；將蘆柑果實(shí)去皮、榨汁、過(guò)篩后，得到果渣，用電子天平分別測(cè)定果實(shí)、果皮和果渣的質(zhì)量，并計(jì)算其出汁率(η)，計(jì)算式[16]為

1.3.3 土壤養(yǎng)分 將土壤樣品風(fēng)干后，過(guò)20目標(biāo)準(zhǔn)分樣篩，然后分別采用擴(kuò)散法、氟化銨-鹽酸浸提法、乙酸銨浸提-火焰光度法測(cè)定、重鉻酸鉀-硫酸氧化容量法[16]測(cè)定土壤中的水解性氮、有效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量比(w(水解性氮)，w(有效磷)，w(速效鉀)，w(有機(jī)質(zhì))).

1.4 數(shù)據(jù)處理及分析

采用Excel 2016對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步整理，使用SPSS 26軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和差異顯著性分析，通過(guò)Origin 2021分析軟件進(jìn)行作圖.

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 微生物肥對(duì)蘆柑果實(shí)外觀品質(zhì)的影響

果實(shí)表面色差是影響蘆柑外觀品質(zhì)的重要指標(biāo).微生物肥對(duì)蘆柑果實(shí)表面色差的影響，如表1所示.表1中：同組數(shù)據(jù)后的不同小寫字母表示差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05).由表1可知:施用微生物肥后，處理組內(nèi)堂(I)果實(shí)的表面色差參數(shù)亮度(L*)、紅綠色差(a*)及黃藍(lán)色差(b*)相較對(duì)照組分別下降4.1%，57.9%和7.0%，其余處理組內(nèi)和組間的差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；綜合色澤指數(shù)(CCI)較對(duì)照組顯著降低了15.0%～52.7%，表明微生物肥處理能促進(jìn)蘆柑果實(shí)著色.

表1 微生物肥對(duì)蘆柑果實(shí)表面色差的影響Tab.1 Effect of microbial fertilizer on surface color difference of Ponkan fruits

微生物肥對(duì)蘆柑果實(shí)外觀品質(zhì)的影響，如圖1所示.由圖1可知：微生物肥處理對(duì)果實(shí)單果質(zhì)量和果皮厚度的影響較大，而果形指數(shù)和果實(shí)硬度較對(duì)照組變化不明顯.

(a) 單果質(zhì)量 (b) 果形指數(shù)

(c) 果實(shí)硬度 (d) 果皮厚度圖1 微生物肥對(duì)蘆柑果實(shí)外觀品質(zhì)的影響Fig.1 Effect of microbial fertilizer on appearance quality of Ponkan friuts

由圖1(a)可知：處理組的單果質(zhì)量相較于對(duì)照組均有所提高，其中，下部和內(nèi)堂果實(shí)的單果質(zhì)量較對(duì)照組提高3.3%～4.4%，表明微生物肥處理有助于提升蘆柑產(chǎn)量；而處理組內(nèi)上部、中部果實(shí)單果質(zhì)量與下部、內(nèi)堂果實(shí)單果質(zhì)量有較大差異(mU>mZ>mI>mX)，可能是不同部位所受的光照不同導(dǎo)致.

由圖1(b)可知：除上部果實(shí)外，其余處理組的果形指數(shù)均低于對(duì)照組0.1%～1.2%，說(shuō)明微生物肥處理的果實(shí)較對(duì)照組更加扁圓，但二者差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；同種試驗(yàn)組各部位果實(shí)的果形指數(shù)表現(xiàn)為(L/D)X>(L/D)I>(L/D)Z>(L/D)U，說(shuō)明下部果實(shí)較其他部位更趨向扁圓形.

由圖1(c)可知：除內(nèi)堂果實(shí)的果實(shí)硬度有所下降外，處理組其余果實(shí)位置的果實(shí)硬度較對(duì)照組均增加1.3%～3.8%，果實(shí)硬度的提高有利于改善蘆柑的耐貯藏性，減少果實(shí)采摘和運(yùn)輸過(guò)程的損失；同一試驗(yàn)組各果實(shí)位置的果實(shí)硬度表現(xiàn)為PX>PZ>PU>PI，表明下部果實(shí)較其他部位更耐貯藏.

由圖1(d)可知：除上部果實(shí)外，其余處理組的果皮厚度較對(duì)照組增加0.2%～17.2%，果皮厚度的提高有助于降低果實(shí)在流通環(huán)節(jié)的損失；同一試驗(yàn)組各果實(shí)位置的果皮厚度表現(xiàn)為δU>δZ>δX>δI，說(shuō)明上部果實(shí)更適合長(zhǎng)距離銷售和運(yùn)輸.

2.2 微生物肥對(duì)蘆柑果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)的影響

微生物肥對(duì)蘆柑果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)的影響，如圖2所示.由圖2可知：可溶性固形物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持在11.3%～12.3%，較對(duì)照組差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；相較對(duì)照組，處理組下部和內(nèi)堂果實(shí)的可滴定酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降17.3%～33.2%，而上部和中部果實(shí)的變化不明顯；因此，除上部和中部果實(shí)固酸比(TSS/TA)差異較小外，下部和內(nèi)堂果實(shí)較對(duì)照組顯著提高21.7%～42.2%；處理組上部果實(shí)的維生素C質(zhì)量比較對(duì)照組提高23.2%，其余位置果實(shí)的差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；果實(shí)可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)較對(duì)照組下降2.9%～3.1%；與對(duì)照組相比，各處理組出汁率的差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，同一試驗(yàn)組中，上部果實(shí)出汁率較低，內(nèi)堂果實(shí)較高，可能是受果皮厚度差異的影響.上述結(jié)果表明，微生物肥處理能夠減少果實(shí)可溶性酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，提高固酸比和維生素C質(zhì)量比，進(jìn)一步改善蘆柑的口感與風(fēng)味，促進(jìn)蘆柑果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)的提升.

(a) 可溶性固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù) (b) 可滴定酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)

(c) 固酸比 (d) 維生素C質(zhì)量比

(e) 可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù) (f) 出汁率 圖2 微生物肥對(duì)蘆柑果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of microbial fertilizer on internal quality of Ponkan friuts

2.3 微生物肥對(duì)蘆柑園土壤養(yǎng)分的影響

微生物肥對(duì)蘆柑園土壤養(yǎng)分的影響，如圖3所示.由圖3可知：施用微生物肥對(duì)蘆柑園土壤養(yǎng)分有較大的影響，隨著土層深度增加，除60～80 cm土壤水解性氮和0～20 cm土壤有效磷外，各試驗(yàn)組水解性氮、有效磷、速效鉀及有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量比均呈下降趨勢(shì)；處理組土壤中速效鉀與有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量比均高于對(duì)照組，分別提升13.4%～19.4%，2.0%～47.0%；0～20，60～80 cm土壤中，處理組水解性氮質(zhì)量比低于對(duì)照組，其余土層深度處理組水解性氮質(zhì)量比較對(duì)照組都有一定程度的提高，其中，處理組20～40 cm土壤的水解性氮質(zhì)量比較對(duì)照組明顯提升37.8%；與對(duì)照組相比，處理組0～20 cm土壤中有效磷的質(zhì)量比降低68.3%，處理組其余深度土壤中有效磷的質(zhì)量比均顯著增加，提升幅度高達(dá)42.4%～187.9%.結(jié)果表明，微生物肥處理能有效提高土壤中有效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量比.

(a) 水解性氮 (b) 有效磷

(c) 速效鉀 (d) 有機(jī)質(zhì)圖3 微生物肥對(duì)蘆柑園土壤養(yǎng)分的影響Fig.3 Effects of microbial fertilizer on soil nutrients in Ponkan orchard

3 結(jié)論

土壤養(yǎng)分是決定農(nóng)作物品質(zhì)的基礎(chǔ)，土壤中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)轉(zhuǎn)化依賴微生物的生長(zhǎng)代謝，微生物的活性是提高土壤養(yǎng)分的關(guān)鍵，也是決定農(nóng)作物品質(zhì)的核心[9].有益微生物能夠改善耕地的微生態(tài)環(huán)境，抑制病原菌的數(shù)量，而良好的微生態(tài)環(huán)境又能促進(jìn)有益菌群的增長(zhǎng)[17].長(zhǎng)期濫用化學(xué)肥料會(huì)破壞土壤的微生態(tài)平衡，導(dǎo)致耕地質(zhì)量下降，從而影響農(nóng)作物的品質(zhì)[18].微生物肥作為一種含有活性微生物的肥料，憑借其低成本、低污染的特點(diǎn)，逐漸代替化肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要作用[19].大量研究表明，合理使用微生物肥能夠改善土壤的微生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)農(nóng)作物的生長(zhǎng)與增產(chǎn)，降低病害的發(fā)生和損失[20-22].

研究結(jié)果表明，施加微生物肥后，蘆柑果實(shí)的外觀品質(zhì)和內(nèi)在品質(zhì)均有所提升.相較于對(duì)照組，施用微生物肥有助于蘆柑果實(shí)著色，其綜合色澤指數(shù)CCI明顯減少，外觀品質(zhì)更佳；果形指數(shù)有所降低，蘆柑果實(shí)外形更加均勻、扁圓；單果質(zhì)量較常規(guī)施肥有明顯提升，蘆柑增產(chǎn)明顯；部分處理組的果實(shí)硬度和果皮厚度有一定程度的增加，有助于提高蘆柑的耐貯藏能力，這與陳國(guó)品等[23]、Liu等[24]的研究結(jié)果相符.已有研究發(fā)現(xiàn)，果實(shí)單果質(zhì)量和果皮厚度的增加得益于植株鉀含量的提升，這可能與微生物肥對(duì)土壤速效營(yíng)養(yǎng)元素的提高有關(guān)[13].在內(nèi)在品質(zhì)方面，施加微生物肥能降低果實(shí)的可滴定酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)，從而提高固酸比，使蘆柑風(fēng)味更佳，有研究指出，果實(shí)可滴定酸含量與農(nóng)作物葉片磷水平相關(guān)，植株磷水平提高對(duì)果實(shí)降酸效果明顯[13]；施用微生物肥后，蘆柑果實(shí)的維生素C質(zhì)量比明顯增加，微生物肥通過(guò)增強(qiáng)農(nóng)作物相關(guān)酶活性促進(jìn)果實(shí)維生素C合成，這與于嘉欣等[25]、靳亞忠等[26]的觀點(diǎn)相同.

土壤中有效磷、速效鉀及有機(jī)質(zhì)等物質(zhì)含量是評(píng)估耕地土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)[27].研究發(fā)現(xiàn)，微生物肥處理有利于耕地有機(jī)質(zhì)含量提高，促進(jìn)有效磷、速效鉀等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的釋放，而土壤中水解性氮含量變化不明顯，這與彭言劼等[28]的研究結(jié)果一致.微生物肥含有大量的有益微生物，通過(guò)自身代謝分解土壤中的有機(jī)質(zhì)，產(chǎn)生更多能被植株利用的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素和CO2，改善土壤結(jié)構(gòu)和微生態(tài)環(huán)境，從而促進(jìn)農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育[28].農(nóng)作物磷水平的提高有助于改善果實(shí)風(fēng)味，降低果實(shí)可滴定酸含量，提高固酸比；鉀可以參與并增強(qiáng)植物光合作用，調(diào)節(jié)植株吸收、利用水分的效率，促進(jìn)單果質(zhì)量增加和果實(shí)著色[23-27].

綜上所述，施用微生物肥可以改善永春蘆柑的品質(zhì)，促進(jìn)果園土壤養(yǎng)分的釋放，增加肥料的有效利用率，減少傳統(tǒng)化肥的使用，達(dá)到降低生產(chǎn)成本和田間污染的目的.文中探討利用微生物肥代替?zhèn)鹘y(tǒng)化肥的可行性，為合理使用微生物肥、科學(xué)生產(chǎn)蘆柑提供理論依據(jù).但微生物肥的最佳使用方案、效用時(shí)間及對(duì)蘆柑抗病害能力的影響等問(wèn)題還需進(jìn)一步深入研究.