沼液與化肥配施對蘋果生長及土壤理化性狀的影響

高煒城 Muhammad Azeem 孫吉翠 張忠蘭 李金澄 楊守軍

摘要：以10年生蘋果樹品種煙臺紅富士為試驗試材，探討蘋果的生長情況、土壤理化性質同沼液化肥搭配施用比例的關系，期望為沼液作肥料進行利用提供科學依據。各組所施肥料含氮量相等，設置7種處理：處理1，CK（空白）;處理2，CF（基肥為牛糞有機肥，追肥為化肥）;處理3，40% ZF+60% HF（40%沼液+60%化肥）;處理4，60% ZF+40% HF（60%沼液+40%化肥）;處理5，80% ZF+20% HF（80%沼液+20%化肥）;處理6，100% ZF（全沼液）;處理7，100% HF（全化肥）。結果表明，施用沼液能使土壤有機質含量、鹽分含量和pH值提高。與100% HF處理比較，搭配施用的沼液與化肥在果樹花期能夠使土壤速效養分含量降低，至果實成熟期又升高，其中以40% ZF+60% HF處理最高。沼液與化肥配施不僅能提高蘋果產量，而且能增加果實中糖度、維生素C含量和硬度，降低果實的酸度。綜合果實品質和產量而言，40% ZF+60% HF處理最好，但與60% ZF+40% HF處理無顯著差異。80% ZF+20% HF處理與100% ZF處理果實中檢出Cu和Zn的殘留，抗生素均未檢出。綜合統計分析認為，40% ZF+60% HF配施較適合蘋果的生長。

關鍵詞：蘋果;沼液化肥配施;果實生長指標;土壤理化性質;產量;品質;煙臺紅富士

中圖分類號：S661.106?文獻標志碼：A?文章編號：1002-1302（2020）21-0160-06

當前，我國面臨土地質量下降、土壤中營養物質流失等農業污染，嚴重制約農業發展，主要原因是化肥過度使用與不合理使用[1]。為推動實施耕地質量保護與提升行動，著力提高耕地內在質量[2]，原農業部印發《耕地質量保護與提升行動方案》（農農發[2015]5號）和《開展果菜茶有機肥替代化肥行動方案》（農農發[2017]2號）。以畜禽養殖糞污為處理對象的沼氣工程，在獲取能源的同時，也帶來了沼液難消納的問題。

沼液含有豐富的養分元素和生理活性物質，施用沼液不僅可以給作物生長提供必需養分，還能提高土壤中的有機質、氮、磷、鉀的含量從而提高土壤肥力和生產力水平，兼具環境與經濟效益[3]。周麗芳的研究表明，施用沼液能使蘋果樹樹勢強壯，抗病力強，花芽分化好，抽梢一致，新梢更早開始生長，萌發整齊而強壯，葉片變得更加厚綠[4]。果實大小質量整齊一致，外形光滑著色好，口感優良，落花現象減輕，落果率低，起到增產效果。王偉楠研究認為，根施沼液對蘋果樹營養生長有促進作用但并不顯著，施用沼液對果實品質影響顯著[5]。雖然沼液施用具有增加產量、提升品質的作用，但同樣存在著土壤和作物中重金屬和抗生素超標的問題[6]。

由于不同畜種、不同飼料來源、不同沼氣工程管理運行水平差異，造成沼液中養分、鹽分、重金屬以及抗生素含量難以一致，種植戶僅憑經驗進行施用，缺乏科學技術指導，還田效果相差較大[7]。因此，本試驗以煙臺紅富士蘋果為試材，研究沼液與化肥不同比例的配施對土壤理化性質及蘋果產量和品質的影響，以期為沼液還田提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗始于2017年11月，試驗地點為中國農業大學煙臺研究院蘋果培育中心。蘋果種植于棕壤，土壤堿解氮、速效磷、速效鉀含量分別為172.69、159.21、242.73 mg/kg，有機質含量為1.24%，pH值為5.16，鹽分含量[以電導率（EC）計，下同]112 μS/cm。試驗采用山東某厭氧發酵工程產生的沼液，沼液中全氮、全磷和全鉀含量分別為0.59%、0.02%和0.37%，pH值7.56，鹽分含量為 14 780 μS/cm，抗生素未檢出，沼液中重金屬含量具體見表1。

1.2 試驗設計

以隨機區組設計進行試驗，分為7個處理，每個處理重復3次，每次為1棵果樹，共21棵果樹。這7個處理為：處理1，CK（空白）;處理2，CF（基肥為牛糞有機肥，追肥為化肥）;處理3，40% ZF+60% HF（40%沼液+60%化肥）;處理4，60% ZF+40% HF（60%沼液+40%化肥）;處理5，80% ZF+20% HF（80%沼液+20%化肥）;處理6，100% ZF（全沼液）;處理7，100% HF（全化肥）。試材為生長情況相似的10年生紅富士蘋果樹（Malus×domestica Borkh.），果樹株行距3 m×3 m，地徑21 cm，果樹高2.4 m，以 3 000 kg/667 m2 為目標產量。施肥量：N 30 kg/667 m2，P2O5 35.87 kg/667 m2，K2O 25.74 kg/667 m2。肥料共分4次施入0～20 cm深度的土壤。基肥、萌芽肥、新梢速長肥、果實速長肥分別占總養分的40%、20%、20%、20%。通過氮含量折算沼液施用量，以化肥補齊缺乏的磷、鉀養分。CF組氮總含量與其他施肥各組氮總含量一致。表2、表3、表4、表5分別為基肥、萌芽肥、新稍速長肥、果實速長肥的用肥情況。

1.3 樣品采集與測定方法

分別于蘋果樹的花期、幼果期、果實膨大期、成熟期，采集0～20 cm的土壤，風干、磨細，用于土壤有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀含量及pH值的測定，于果實成熟期進行測產和果實品質的檢測。土壤有機質、堿解氮、速效磷、速效鉀含量的測定分別采用堿解擴散法、鉬銻抗比色法、火焰光度法和重鉻酸鉀外加熱法[8]。果實中維生素C的含量測定采用2，6二氯靛酚滴定法，總酸含量測定采用氫氧化鈉滴定法，可溶性糖含量測定采用手持折光儀法，硬度采用硬度計法[9]。土壤中Cu、Zn、Cd、Cr、Pb、Ni的測定采用原子吸收分光光度法;土壤中As、Hg的測定分別采用二乙基二硫代氨基甲酸銀分光光度法以及氫化物發生-原子吸收分光光度法[10-12];土壤中四環素、金霉素、土霉素、強力霉素含量的檢測采用高效液相色譜法[13];土壤中pH值和總鹽分含量的測定分別采用酸度計法和電導法[14]。

1.4 數據統計分析

數據采用Excel 2010和SPSS 20.0進行處理，各處理之間的差異性比較采用最小顯著差異法（LSD）。

2 結果與分析

2.1 沼液與化肥配施對土壤有機質含量的影響

由表6可見，與CK相比，CF、40% ZF+60% HF、60% ZF+40% HF、80% ZF+20% HF、100% ZF和100% HF處理的土壤有機質含量在花期分別增加了20.16%、2.42%、3.23%、4.84%、7.26%和1.61%。隨著生育期的延長，CF和100% HF處理的土壤有機質含量逐漸下降，至成熟期時分別降低了6.71%和7.14%。與CF和100% HF處理不同，沼液處理的土壤有機質呈先升后降趨勢，至成熟期時40% ZF+60% HF、60% ZF+40% HF、80% ZF+20% HF、100% ZF處理分別升高了1.57%、5.47%、6.15%、9.02%。

2.2 沼液與化肥配施對土壤速效養分含量的影響

由圖1-A可見，在蘋果樹的花期，土壤堿解氮含量以100% HF處理最高，分別比CK、CF、40% ZF+60% HF、60% ZF+40% HF、80% ZF+20% HF、100% ZF處理增加128.13%、85.59%、14.06%、44.08%、65.91%和88.79%。至果實成熟期，40% ZF+60% HF處理土壤堿解氮含量最高，分別為CK、CF、60% ZF+40% HF、80% ZF+20% HF、100% ZF處理的2.04、1.61、1.16、1.36、1.66倍。土壤中的速效磷含量（圖1-B）、速效鉀含量（圖1-C）的變化趨勢與堿解氮含量（圖1-A）相似，在果實的成熟期均以40% ZF+60% HF處理最高。

2.3 沼液與化肥配施對土壤pH值的影響

由圖2可見，CK與100% HF處理的土壤pH值從花期的5.28和5.26降至果實成熟期的5.24和5.19，分別降低了0.76%和1.33%。與CK和100% HF處理不同，沼液處理與CF處理均不同程度地提高了土壤pH值，且沼液處理pH值隨沼液施入量的增加而升高。數據統計分析表明，CF處理與100% ZF處理間土壤pH值無顯著差異。

2.4 沼液與化肥配施對土壤鹽分含量的影響

由圖3可見，花期土壤鹽分含量以CF處理最高，其次是100% ZF、80% ZF+20% HF、60% ZF+40% HF、40% ZF+60% HF、CK和100% HF。所有處理的土壤鹽分含量隨蘋果生育期的延長呈下降趨勢，至果實成熟期，CK、CF、40% ZF+60% HF、60% ZF+40% HF、80% ZF+20% HF、100% ZF處理的土壤鹽分含量分別比花期下降10.00%、52.47%、57.34%、58.17%、54.55%、52.78%。

2.5 沼液與化肥配施對蘋果產量和果實品質的影響

由表7可見，蘋果產量以40% ZF+60% HF處理最高，為CK、60% ZF+40% HF、80% ZF+20% HF、100% ZF、CF和100% HF處理的 1.67、1.01、1.10、1.17、1.03、1.16倍。果實糖度和維生素C含量隨沼液用量增加呈升高趨勢，但100% ZF、80% ZF+20% HF和60% ZF+40% HF處理間無顯著差異。CK處理的果實酸度最高，分別比40% ZF+60% HF、60% ZF+40% HF、80% ZF+20% HF、100% ZF、CF和100% HF處理高41.0%、61.0%、72.0%、82.0%、82.0%和15.0%。CF處理的果實硬度最硬，隨著沼液施用量降低，果實硬度下降。

2.6 沼液與化肥配施對蘋果果實中重金屬含量的影響

所有處理的果實中均未檢出Pb、Hg、As、Cr、Ni、Cd，僅80% ZF+20% HF處理、100% ZF處理的果實中檢測到Cu和Zn，其中80% ZF+20% HF處理的果實中檢測出Cu含量0.161 mg/kg、Zn含量0.128 mg/kg;100% ZF處理的果實中檢測到Cu含量0.302 mg/kg、Zn含量0.263 mg/kg。

2.7 沼液與化肥配施對蘋果果實中抗生素含量的影響

由于所用沼液中無四環素、金霉素、土霉素、強力霉素殘留，因此所有處理果實中抗生素均未檢出（抗生素最低檢測線為50.0 μg/kg）。

3 討論

本研究結果表明，土壤用沼液施肥能明顯提高有機質含量，這與李文濤的結論“沼液中降解的有機物質如纖維素、半纖維素以及部分木質素在微生物的作用下不斷降解，轉化為有機質補充至土壤中”[15-16]是相一致的。在果樹的花期，各處理的速效成分含量均低于100% HF處理;膨大期時，40% ZF+60% HF處理和60% ZF+40% HF處理土壤中的速效養分含量要比100% HF處理高。沼液內具有許多能促使土壤團粒結構構成的物質，比如腐植酸和生長素，同時增加土壤內的孔隙空間，具有良好的水氣通透功能，還能給予沼液內微生物群良好的環境以分解、轉化和釋放土壤養料成分，保證水肥水平，提升速效養分含量[17-18]。由于本研究所用沼液pH值7.56，鹽分含量為14 780 μS/cm，遠遠超過了土壤背景值，造成了土壤pH值和鹽分含量升高。

沼液中含有多種作物所需的水溶性營養成分，養分可利用率高，速效營養能力強，進行田間施用時能提高作物產量，并且可以改善土壤結構，且合理配施沼液和化肥，效果更為顯著[19]。本研究數據說明，沼液與化肥配施可提高蘋果產量，這也與沼液施用促進光合速率和葉片生長，進而影響果實產量相關[20-21]。沼液屬于液體有機肥料，通過促進果樹部分生理指標的變化，使得果樹整體光合作用效果增強，最終影響果實的糖酸代謝，從而生產出品質更高的蘋果[22]。本研究結果表明，40% ZF+60% HF處理的蘋果產量和果實品質最優，說明沼液與化肥的按科學比例配合施用，在改善土壤內在質量和環境狀況的同時，能為果樹的生長和品質的改善提供充足的養分及生理活性物質。80% ZF+20% HF和100% ZF處理果實中檢測到Cu和Zn的殘留，其他處理均未檢出。說明沼液中Cu和Zn含量過高，存在對果實污染的風險。

4 結論

沼液與化肥配施可以有效改善土壤質地，提高土壤速效養分的有效性，促進蘋果增產提質。綜合來看，40% ZF+60% HF配施較適合蘋果的生長及其品質的改善。

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