魯中地區(qū)有機肥替代化肥對“沂源紅”蘋果產(chǎn)量及果實品質(zhì)的影響

劉玉婷，宋淑玲，宋誠亮，高麗萍，高燕春

（1.淄博市數(shù)字農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展中心，山東淄博 255000；2.沂源縣農(nóng)業(yè)技術(shù)服務(wù)中心，山東淄博 256100）

1 引言

肥料是用來調(diào)節(jié)植物營養(yǎng)與培肥改土的一類物質(zhì)，有“植物的糧食”之稱。山東省既是我國農(nóng)業(yè)大省也是化肥生產(chǎn)和使用大省，在果樹種植的實際生產(chǎn)過程中，為了追求產(chǎn)量和效益，過于依賴化肥，普遍存在著氮肥施用量較高，磷肥與鉀肥的施用量不足或者過量的現(xiàn)象，對果園生產(chǎn)產(chǎn)生負面影響[1-3]。化肥的過量使用甚至濫施濫用不僅帶來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本的增加，同時也會造成土壤板結(jié)、土壤養(yǎng)分結(jié)構(gòu)失衡[3]、肥料利用率較低、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)下降[4]及農(nóng)業(yè)面源污染[5]等一系列問題。有機肥料是一類含有有機物質(zhì)的肥料，主要是由農(nóng)業(yè)廢棄物、畜禽糞便等制備而成[6]。它不僅含有植物生長發(fā)育所必需的氮、磷、鉀和各種微量元素，還含有豐富的有機養(yǎng)分[6]，不但能直接為作物提供營養(yǎng)[2]，而且能改良土壤[7]、提高土壤肥力[8]，增加土壤有機質(zhì)和養(yǎng)分含量[9-11]，提高微生物數(shù)量以及酶活性[12]，促進物質(zhì)轉(zhuǎn)化，增加作物產(chǎn)量[13]，改善作物品質(zhì)[14-15]，提高肥料的利用率[7-8]等。

2017年，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部啟動了農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展五大行動，將果菜茶有機肥替代化肥作為一項重要內(nèi)容，山東省淄博市沂源縣作為全國首批果菜茶有機肥替代化肥示范點，承擔(dān)了農(nóng)業(yè)農(nóng)村部種植業(yè)管理司有機肥替代化肥示范縣創(chuàng)建項目。本研究以5年生的“沂源紅”蘋果為試驗材料，進行了優(yōu)化施肥和減量施肥梯度試驗，同時采用不同用量的有機肥部分替代化肥，進行對比試驗，通過對蘋果產(chǎn)量、生物學(xué)性狀及果實品質(zhì)的影響分析，篩選出最佳的施肥方案，以期實現(xiàn)“一減兩提”的目標，為魯中地區(qū)果園綠色發(fā)展，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會和美麗鄉(xiāng)村建設(shè)起到積極的推動作用，為科學(xué)施肥提供理論依據(jù)。

2 材料與方法

2.1 試驗地概況

2019年11月15日開始在山東省淄博市沂源縣南魯山鎮(zhèn)北流水村沂源潤民公司果園進行試驗。試驗地塊屬近山階地，土壤為褐土土類，褐土亞類，淋溶褐土土屬，輕壤質(zhì)均質(zhì)鈣質(zhì)巖坡積洪積淋溶褐土土種；水澆條件好，井水灌溉，肥力中等。土壤平均養(yǎng)分情況[16]見表1。

表1 試驗地塊土壤養(yǎng)分含量

2.2 供試材料

供試材料為沂源紅蘋果，密植園栽培，行距4m，株距1.25m，每畝133株，樹齡5年。供試肥料有：商品有機肥（有機質(zhì)≥4 5%，N+P5O2+K2O≥5%）；尿素（N≥46%）；磷酸二銨（N≥18%、P2O5≥46%）；硫酸鉀（K2O≥50%）。

2.3 試驗設(shè)計

試驗共設(shè)置8個處理組，3次重復(fù)，小區(qū)種植面積為30m2。其中，優(yōu)化施肥處理為根據(jù)施肥前土壤化驗結(jié)果，參照有機質(zhì)、有效磷、速效鉀含量分別確定氮磷鉀肥料施肥量。試驗采用行間側(cè)施肥法，商品有機肥全部基施，施肥溝按照行間方向布置，位于樹干中部與樹冠投影外緣中間部位，施肥溝深25cm，寬15cm，其數(shù)量為2條對稱施肥溝，施入肥料后覆土填平，追肥在7月份中旬前后施入，2條對稱施肥溝。其他澆水、病蟲防治等管理措施按照當?shù)剞r(nóng)戶生產(chǎn)習(xí)慣方式管理，試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，各處理組有機肥替代化肥試驗方案見表2。

表2 有機肥替代化肥試驗方案

2.4 測定指標和方法

在果實成熟期取樣，并測定相應(yīng)的指標，主要包括果樹產(chǎn)量、生物學(xué)性狀和果實品質(zhì)。

（1）果樹產(chǎn)量：在果實成熟后，采取每個處理的第4棵和第5棵樹的所有果實后稱重，然后計算每個處理的畝產(chǎn)量。

（2）生物學(xué)性狀和果實品質(zhì)的測定：每個處理隨機采取6個蘋果，測定指標包括單果重、果形指數(shù)、硬度、可溶性糖、可滴定酸度等。

平均單果重：用百分之一天平稱量蘋果質(zhì)量，計算其平均值；

果形指數(shù)：測定果實縱徑與橫徑之比，用游標卡尺測定；

硬度：由 GY-1 型果實硬度計在每個果實赤道部位去皮后分別測量；

可溶性糖：用蒽酮比色法測定果實可溶性糖質(zhì)量分數(shù)；

可滴定酸度：用 GMK-835F 型蘋果酸度計測量酸度。

2.5 數(shù)據(jù)處理

采用WPS統(tǒng)計數(shù)據(jù)，dps數(shù)據(jù)處理軟件和3414田間試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)軟件進行統(tǒng)計分析，采用最小顯著極差法（LSR-SSR）進行差異性顯著分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 有機肥替代化肥各處理對沂源紅蘋果產(chǎn)量影響

由表3可知，與CK常規(guī)施肥相比，各有機肥替代的處理組畝產(chǎn)均有所提高，說明施用有機肥能夠相對提高果樹產(chǎn)量，產(chǎn)量由高到低依次為：T1＞T6＞T2＞T7＞T3＞T5＞T4。其中，T1優(yōu)化施肥產(chǎn)量最高，為2894.08kg/畝，增產(chǎn)率為49.54%，因此，根據(jù)土壤養(yǎng)分化驗結(jié)果所確定的優(yōu)化施肥處理可以顯著提高果樹產(chǎn)量。產(chǎn)量提高最少的兩組為T4（70%常規(guī)施肥用量+商品有機肥300kg/畝）和T5（90%常規(guī)施肥用量+商品有機肥500kg/畝），產(chǎn)量分別為2046.34和2129.38kg/畝，增產(chǎn)率分別為5.74%和10.03%。說明采用高量化肥配施高量有機肥和低量化肥配施低量有機肥可以提高果樹的產(chǎn)量，但是作用效果不佳。

表3 有機肥替代化肥對沂源紅蘋果產(chǎn)量影響

在施用300kg/畝低量有機肥作為基肥時，果樹蘋果產(chǎn)量隨著化肥用量的增多而提高，產(chǎn)量由高到低依次為T2＞T3＞T4，與CK常規(guī)施肥相比，分別提高35.45%、22.16%和5.74%。這是因為所選試驗地塊基礎(chǔ)地力相對較弱，土壤有機質(zhì)、N、P、K等含量較本區(qū)縣的平均值低（沂源縣土壤養(yǎng)分平均值為有機質(zhì)15.5g/kg、全氮0.999g/kg、有效磷75mg/kg、速效鉀233mg/kg），加之前期未栽種果樹進行施肥處理，土壤比較貧瘠，因此施用300kg/畝的低量有機肥無法滿足果樹的生長需求，需要施用高量的化肥來作為營養(yǎng)補充；在施用500kg/畝高量有機肥作為基肥時，產(chǎn)量由高到低依次為T6＞T7＞T5，與CK常規(guī)施肥相比，T6蘋果的產(chǎn)量提高最顯著，增產(chǎn)率為44.41%，且T6最接近優(yōu)化施肥養(yǎng)分配比。因此，在魯中地區(qū)沂源紅蘋果上采用減少20%化肥用量，并用500kg/畝的商品有機肥進行替代，可以實現(xiàn)最大幅度的增產(chǎn)，為最佳替代配比。

3.2 有機肥替代化肥各處理對沂源紅蘋果生物學(xué)性狀影響

3.2.1 不同處理對蘋果單果重的影響

如表4所示，不同有機肥替代化肥處理下蘋果的單果重存在一定的差異性。與CK常規(guī)施肥相比，對單果重提高作用最明顯的是T1，單果重提高38.89%，T2、T6和T7處理也均有極顯著差異性，說明優(yōu)化施肥在促進單重作用上有顯著效果，而80%常規(guī)施肥+商品有機肥500kg/畝、70%常規(guī)施肥+商品有機肥500kg/畝和90%常規(guī)施肥+商品有機肥300kg/畝處理對促進單果重也有一定的作用。不同的施肥方式T3-T5對單果重影響差異性不明顯。

表4 有機肥替代化肥對沂源紅蘋果生物學(xué)性狀影響

3.2.2 不同處理對蘋果果形指數(shù)和硬度的影響

如表4所示，不同有機肥替代化肥處理對蘋果的果形指數(shù)和硬度的影響存在一定差異，總體來說，與CK常規(guī)施肥相比較，T1在果型指數(shù)上具有顯著差異性，蘋果外形周正，賣相好，從而可以提高蘋果售價和經(jīng)濟效益，其他處理與對照組差異性不明顯。硬度方面，各有機肥替代化肥處理T1-T3，T6-T7與CK常規(guī)施肥相比差異性顯著，并且以T1優(yōu)化施肥硬度最高，說明施用有機肥有利于提高蘋果的硬度，增加硬脆口感，同時增加抗擠壓能力，利于提高蘋果的耐儲存性和耐運輸性。

3.3 有機肥替代化肥各處理對沂源紅蘋果果實品質(zhì)影響

如表5所示，不同施肥處理對蘋果果品實品質(zhì)影響也存在較大差異?？傮w來說，與CK常規(guī)施肥相比較，T1、T3、T6均能提高蘋果的可溶性固形物、可溶性糖和糖酸比（見圖1），并且T1、T6與CK差異性顯著，T1-T3、T6-T7均可以降低可滴定酸含量，并且T1和T6可滴定酸含量降低最顯著（見表5）。與CK處理相比，T1可溶性固形物含量、可溶性糖含量及糖酸比分別提高8.59%、13.16%和35.49%，可滴定酸含量降低28.89%；T6可溶性固形物含量、可溶性糖含量及糖酸比分別提高7.52%、11.37%和33.87%，可滴定酸含量降低26.67%。說明優(yōu)化施肥和高量有機肥替代20%的化肥促進了果實可溶性糖的轉(zhuǎn)化，對改善蘋果的酸甜口感具有明顯的作用效果，且以T1優(yōu)化施肥的蘋果口感最佳，從而提高了蘋果的食用性和商品性。

圖1 有機肥替代化肥處理對沂源紅蘋果糖酸比影響

表5 有機肥替代化肥對沂源紅蘋果果實品質(zhì)影響

4 討論

有機肥替代化肥對蘋果的產(chǎn)量和果實品質(zhì)具有明顯的提高作用。純粹的化肥減量不能很好地滿足果樹對肥料的持續(xù)需求，有機肥可以在有限范圍內(nèi)部分替代化肥[4]，其主要原因有兩點。一是有機肥中含有一定的速效無機養(yǎng)分、微生物與腐殖酸，在與化肥一定配比施肥時，基肥、追肥都可以顯著提高本年葉片的鮮重、干重以及葉綠素含量[17]，從而提高光合作用和自身養(yǎng)分供應(yīng)，促進果樹的營養(yǎng)生長和生殖生長。二是有機肥與化肥配施可以改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤大團聚體比例和穩(wěn)定性，以及提高土壤有益微生物含量[18]和土壤酶活性[19]，給植物提供較好的根系微環(huán)境，減少養(yǎng)分流失，增加作物的抗逆性[20-21]，有效促進作物根系的發(fā)育和對養(yǎng)分的吸收[22]，使果樹具有良好樹勢。針對山東地區(qū)氮肥施用量較高，磷肥與鉀肥的施用量不足的現(xiàn)狀，有機肥與化肥配施可以提高土壤中氮的利用率，擴大土壤中的有機氮庫、磷庫，提高土壤的供氮、供磷的能力[23]，從而避免了化肥過量使用，為提高果實產(chǎn)量及品質(zhì)打下了良好的基礎(chǔ)。

5 結(jié)論

綜上所述，根據(jù)魯中地區(qū)蘋果園推薦施肥用量及試驗結(jié)果可知，高量化肥配施高量有機肥和低量化肥配施低量有機肥對提高果樹產(chǎn)量和果品品質(zhì)作用效果不佳，高量化肥配施高量有機肥會降低化肥利用率，低量化肥配施低量有機肥則無法滿足果樹生長需求。在化肥減量20%的條件下，采用500kg/畝有機肥進行替代，可以有效提高沂源紅蘋果的產(chǎn)量和品質(zhì)。根據(jù)土壤養(yǎng)分情況及上述減量施肥和有機肥替代用量，參照土壤有機質(zhì)、有效磷、速效鉀等含量進行優(yōu)化施肥，可以確定該區(qū)域最優(yōu)施肥配比（折純）為全年施用氮肥22kg/畝，磷肥15kg/畝，鉀肥22kg/畝，商品有機肥500kg/畝；即最佳的施肥處理技術(shù)模式為：11月底蘋果收獲完成后，基施有機肥500kg/畝，尿素21.04kg/畝、磷酸二銨19.57kg/畝、硫酸鉀13.20kg/畝，追肥于來年7月中旬施入，分別追施尿素14.03kg/畝、磷酸二銨13.04kg/畝、硫酸鉀30.80kg/畝。在此施肥模式下能夠有效提高沂源紅蘋果的產(chǎn)量、果品品質(zhì)和商品性，并且有利于魯中地區(qū)蘋果園的綠色、健康、可持續(xù)發(fā)展。