沼液對(duì)低緯高原紅富士蘋(píng)果果樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育及果實(shí)品質(zhì)的影響

芮 麟,楊鈺瑩,芮體江,劉麗春,鄭朋飛,由春香,郝玉金*

1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院,作物生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東 泰安271018

2.麗江市種子管理站,云南 麗江674100

3.麗江市林業(yè)和草原局,云南 麗江674100

蘋(píng)果在中國(guó)的栽培面積和產(chǎn)量均居世界首位，同時(shí)也是蘋(píng)果的消費(fèi)大國(guó)[1]。蘋(píng)果產(chǎn)業(yè)作為中國(guó)第一大果品產(chǎn)業(yè)，提高果實(shí)品質(zhì)是21 世紀(jì)蘋(píng)果生產(chǎn)的主要任務(wù)[1]。西南冷涼高地是我國(guó)重要的蘋(píng)果產(chǎn)區(qū)，該產(chǎn)區(qū)的果園多位于低緯高原，溫度冷涼，光照時(shí)間長(zhǎng)，非常適合喜光的蘋(píng)果樹(shù)生長(zhǎng)。并且冷涼的溫度有利于果實(shí)品質(zhì)形成魏欽平等認(rèn)為蘋(píng)果生長(zhǎng)的年平均氣溫為6～14 ℃，優(yōu)質(zhì)蘋(píng)果產(chǎn)地的年平均氣溫多在8.5～12.5 ℃[2]。張光倫近20 年來(lái)對(duì)中國(guó)山地果樹(shù)生態(tài)研究表明，在一定范圍內(nèi)，隨海拔高度的升高，蘋(píng)果的糖、酸、Vc 含量皆增加，色澤和形狀發(fā)育良好，果皮蠟層増厚，果膠酶活性降低，果實(shí)硬度增加，耐貯性和抗逆性增強(qiáng)，在生態(tài)最適宜地帶的高度范圍內(nèi)達(dá)最佳[3]。因此，選擇在溫度相對(duì)低、日照充足和海拔相對(duì)高的地區(qū)進(jìn)行蘋(píng)果果樹(shù)種植，有利于提高果實(shí)品質(zhì)。

但目前大多果園土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分含量不足，低緯果園的土壤多為酸性紅壤，在有機(jī)質(zhì)含量低等問(wèn)題也非常突出。果農(nóng)往往過(guò)量施用化肥，不僅導(dǎo)致果實(shí)品質(zhì)下降，而且破壞土壤環(huán)境，嚴(yán)重影響蘋(píng)果產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。果園増施有機(jī)肥可以有效解決上述問(wèn)題，但對(duì)于大多數(shù)果園而言，普遍存在有機(jī)肥源不足的問(wèn)題。沼氣及發(fā)酵產(chǎn)生料液在生產(chǎn)生活中發(fā)揮著重要作用，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的直接利用統(tǒng)稱(chēng)為沼氣綜合利用[4]。沼氣作為一種優(yōu)質(zhì)的氣體燃料，不僅可以用來(lái)取暖、點(diǎn)燈等生活用能，還能夠用于發(fā)電、果糧貯藏等生產(chǎn)用能；沼液、沼渣則可以作為優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥，又可以作為土壤改良劑，增強(qiáng)土壤肥力，改善土壤質(zhì)量，有利于作物生長(zhǎng)[5]，同時(shí)沼液中還含有氨基酸、腐殖酸、抗生素、微量元素等具有抑菌作用的活性物質(zhì)，因此可作為速效肥用于果樹(shù)葉面噴施，防病抗菌，提高果樹(shù)品質(zhì)，另外使用沼液代替化肥和農(nóng)藥，可減少20%以上的化肥和農(nóng)藥施用量[6]。因此，在果園中實(shí)行果園生草、枝葉喂養(yǎng)禽畜、禽畜糞便發(fā)酵生產(chǎn)沼肥的循環(huán)模式，是提高果實(shí)品質(zhì)，減少環(huán)境污染，農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的有效途徑。

本試驗(yàn)中，利用于低緯高原地區(qū)種植的紅富士蘋(píng)果樹(shù)，進(jìn)行根施沼液、根施當(dāng)?shù)剞r(nóng)家肥、葉面噴施沼液，再輔以空白作為對(duì)照，研究沼液對(duì)高原地區(qū)種植的紅富士蘋(píng)果果樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育、果實(shí)品質(zhì)的影響，旨在為更加有效地生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)蘋(píng)果果實(shí)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 地點(diǎn)與材料

試驗(yàn)在云南省麗江市古城區(qū)紅水塘蘋(píng)果矮化密植示范基地進(jìn)行。該基地位于北緯26°59′東經(jīng)100°22′，海拔高度為2584 m。紅水塘試驗(yàn)基地2019 年氣象條件見(jiàn)表1。試驗(yàn)蘋(píng)果品種為紅富士，成年樹(shù)樹(shù)齡為3 年，株行距2 m×4 m，幼樹(shù)樹(shù)齡為1 年，株行距0.8 m×1 m，果園管理合理，樹(shù)勢(shì)良好，均為矮化樹(shù)形。供試土壤pH 值5.69，有機(jī)質(zhì)含量40.9 g/kg，水解性氮含量81 mg/kg，有效磷含量5.7 mg/kg，速效鉀含量368 mg/kg。

表1 紅水塘試驗(yàn)基地2019 年氣象條件Table 1 The weather conditions in Hongshuitang experimental base in 2019

1.2 試驗(yàn)處理

為研究沼液對(duì)果實(shí)品質(zhì)及果樹(shù)生長(zhǎng)量等的影響，試驗(yàn)設(shè)計(jì)4 個(gè)處理，A：根施沼液，B：根施當(dāng)?shù)剞r(nóng)家肥，C：葉面噴施沼液，CK：未施肥空白對(duì)照。

試驗(yàn)所用沼液取自正常產(chǎn)氣的戶(hù)用沼氣池，發(fā)酵原料為豬糞尿及玉米秸稈，其養(yǎng)分含量：總氮含量88.4 mg/L，有效磷含量271.0 mg/L，速效鉀含量77.4 mg/L，水分含量99.34%，pH 值7。試驗(yàn)所用當(dāng)?shù)剞r(nóng)家肥發(fā)酵原料為豬糞40%、雞糞3%、羊糞4%、松針等53%。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)于2019 年2 月至2019 年12 月進(jìn)行。將試驗(yàn)地劃分為2 個(gè)區(qū)，分別為3 年生成年樹(shù)區(qū)、1 年生幼樹(shù)區(qū)，每個(gè)區(qū)劃分為4 個(gè)小區(qū)（每單株為1 個(gè)小區(qū)），各小區(qū)環(huán)境條件一致，分別將4 個(gè)處理隨機(jī)安排入小區(qū)，每個(gè)處理重復(fù)5 次。

1.3.2 施肥方案 根施沼液或當(dāng)?shù)剞r(nóng)家肥：采用滴水冠環(huán)狀施肥，開(kāi)挖深20 cm～30 cm 環(huán)狀溝施肥方法，3 年生成年樹(shù)區(qū)施用30 kg，1 年生幼樹(shù)施用15 kg。成年樹(shù)于2019 年4 月、5 月、6 月、7 月、8 月分別將肥料施入各小區(qū)。

葉面噴施沼液：噴施前采用細(xì)篩網(wǎng)過(guò)濾掉大固體物，增加水稀釋?zhuān)? 年生成年樹(shù)區(qū)用原液:水=1:2進(jìn)行噴施，1 年生幼樹(shù)區(qū)用原液:水=1:3 進(jìn)行噴施，盡量在葉片的背面進(jìn)行噴施。在2019 年4 月、5月、6 月、7 月、8 月，選擇上午10 點(diǎn)前和下午4 點(diǎn)以后的晴天，各噴施1 次，連續(xù)施用2 d（4 月至8 月是果實(shí)發(fā)育及植株生長(zhǎng)的重要階段，噴施沼液可提供樹(shù)體所需營(yíng)養(yǎng)）。

1.4 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.4.1 幼樹(shù)區(qū)生長(zhǎng)發(fā)育相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定與方法 株高：用卷尺測(cè)量植株根頸到頂部之間的距離。

基徑：用電子游標(biāo)卡尺測(cè)量植株距離地面20 cm 處的樹(shù)干直徑。

光合速率：CIRAS-3 型光合速率儀測(cè)定。

葉綠素含量：直接浸提法，用95%乙醇浸提葉片過(guò)夜之后，在紫外分光光度計(jì)下測(cè)定665 nm 和649 nm 波長(zhǎng)下的吸光度值。

1.4.2 成年樹(shù)區(qū)果實(shí)品質(zhì)相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定與方法 單果重：電子天平測(cè)定。

果形指數(shù)：電子游標(biāo)卡尺測(cè)定。

硬度：GY-1 型硬度計(jì)測(cè)定。

可溶性固形物含量：TD-35 型數(shù)字糖度計(jì)測(cè)定。

組織含水量：烘箱烘干稱(chēng)重法。

可滴定酸：酸堿滴定法，用蒸餾水浸提之后，再用0.1 mol/L 氫氧化鈉溶液酸進(jìn)行酸堿滴定。

可溶性糖：蒽酮試劑盒法測(cè)定，用蒸餾水水浴加熱浸提之后，分別加入蒸餾水、工作液和濃硫酸，在紫外分光光度計(jì)下測(cè)定620 nm 波長(zhǎng)下的吸光度值。

Vc 含量：酸堿滴定法，用20 g/L 草酸溶液在冰浴條件下浸提之后，再用2,6-二氯酚靛酚溶液進(jìn)行酸堿滴定。

1.5 統(tǒng)計(jì)方法

使用Microsoft Excel 2010 軟件進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、作圖分析，使用DPS 18.10 數(shù)據(jù)分析軟件，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素LSD 法分析比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 沼液對(duì)低緯高原地區(qū)紅富士蘋(píng)果1 年生幼樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育的影響

2.1.1 沼液對(duì)植株株高及基徑的影響 由圖1 可以看出，與CK 相比，根施沼液（A）和根施當(dāng)?shù)剞r(nóng)家肥（B）能顯著增加植株高度，且根施沼液對(duì)增加植株高度影響最大，平均高度達(dá)到66.40 cm，較CK 高27.692%，其次為根施當(dāng)?shù)剞r(nóng)家肥處理，平均高度達(dá)到65.60 cm，較CK 高26.154%。葉面噴施沼液（C）處理的植株高度平均值為58.00 cm，高于CK 11.539%，與CK 相比無(wú)顯著差異性。

圖1 植株株高的測(cè)量結(jié)果Fig.1 Measurement value of Plant height

由圖2 可以看出，與CK 相比，根施沼液（A）能顯著增加植株基徑，平均基徑達(dá)到9.86 cm，較CK 高97.991%。根施當(dāng)?shù)剞r(nóng)家肥（B）和葉面噴施沼液（C）兩個(gè)處理的植株基徑平均值分別為6.92 cm 和5.51 cm，分別高于CK39.012%和10.727%，與CK 相比無(wú)顯著差異性。

圖2 植株基徑的測(cè)量結(jié)果Fig.2 Measurement values of plant base diameter

圖3 葉片光合速率的測(cè)定結(jié)果Fig.3 Measurement values of photosynthesis rates

2.1.2 沼液對(duì)葉片光合速率及葉綠素含量的影響 由圖3 可以看出，與CK 相比，根施沼液（A）、根施當(dāng)?shù)剞r(nóng)家肥（B）和葉面噴施沼液（C）均能顯著提高葉片光合速率，且根施沼液對(duì)提高葉片光合速率影響最大，平均光合速率達(dá)到29.486 μmol·m-2·s-1，較CK 高57.764%，其次為根施當(dāng)?shù)剞r(nóng)家肥處理，平均光合速率達(dá)到28.854 μmol·m-2·s-1，較CK 高54.382%，最后為葉面噴施沼液處理，平均光合速率達(dá)到27.846 μmol·m-2·s-1，較CK 高48.989%。

由圖4 可以看出，與CK 相比，根施沼液（A）、根施當(dāng)?shù)剞r(nóng)家肥（B）和葉面噴施沼液（C）均能顯著提高葉片葉綠素含量，且葉面噴施沼液對(duì)提高葉片葉綠素含量影響最大，平均葉綠素含量達(dá)到4.034 mg/g，較CK 高87.978%，其次為根施沼液處理，平均葉綠素含量達(dá)到3.810 mg/g，較CK 高77.540%，最后為根施當(dāng)?shù)剞r(nóng)家肥處理，平均葉綠素含量達(dá)到3.804 mg/g，較CK 高77.260%。

圖4 葉片葉綠素含量的測(cè)定結(jié)果Fig.4 Measurement values of chlorophyll content

圖5 單果重的測(cè)定結(jié)果Fig.5 Measurement value of Fruit weight

2.2 沼液對(duì)低緯高原地區(qū)紅富士蘋(píng)果3 年生成年樹(shù)果實(shí)品質(zhì)的影響

2.2.1 沼液對(duì)果實(shí)外觀品質(zhì)的影響 由圖5 可以看出，與CK 相比，根施沼液（A）、根施當(dāng)?shù)剞r(nóng)家肥（B）和葉面噴施沼液（C）均能顯著增加單果重，且根施沼液對(duì)單果重影響最大，平均單果重達(dá)到258.344 g，較CK 高58.975%，其次為根施當(dāng)?shù)剞r(nóng)家肥處理，平均單果重達(dá)到249.758 g，較CK 高53.692%，最后為葉面噴施沼液處理，平均單果重達(dá)到227.962 g，較CK 高40.279%。

圖6 果形指數(shù)的測(cè)定結(jié)果Fig.6 Measurement values of fruit shape index

圖7 硬度的測(cè)定結(jié)果Fig.7 Measurement values of hardness

由圖6 可以看出，與CK 相比，根施沼液（A）、根施當(dāng)?shù)剞r(nóng)家肥（B）和葉面噴施沼液（C）均能顯著提高果形指數(shù)，且根施沼液對(duì)果形指數(shù)影響最大，平均果形指數(shù)達(dá)到0.848，較CK 高6.000%，其次為葉面噴施沼液處理，平均果形指數(shù)達(dá)到0.830，較CK 高3.750%，最后為根施當(dāng)?shù)剞r(nóng)家肥處理，平均果形指數(shù)達(dá)到0.825，較CK 高3.075%。

由圖7 可以看出，與CK 相比，根施沼液（A）、根施當(dāng)?shù)剞r(nóng)家肥（B）和葉面噴施沼液（C）均能顯著提高果實(shí)硬度，且根施沼液對(duì)果實(shí)硬度影響最大，平均果實(shí)硬度達(dá)到8.44 kg·cm-2，較CK高7.107%，其次為根施當(dāng)?shù)剞r(nóng)家肥處理，平均果實(shí)硬度達(dá)到8.34 kg·cm-2，較CK 高5.838%，最后為葉面噴施沼液處理，平均果實(shí)硬度達(dá)到8.32 kg·cm-2，較CK 高5.584%。

圖8 可溶性固形物含量的測(cè)定結(jié)果Fig.8 Measurement values of soluble solids content

圖9 組織含水量的測(cè)定結(jié)果Fig.9 Measurement values of tissue moisture content

2.2.2 沼液對(duì)果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)的影響 由圖8 可以看出，與CK 相比，根施沼液（A）和葉面噴施沼液（C）能顯著提高可溶性固形物含量，且根施沼液對(duì)提高可溶性固形物含量影響最大，平均可溶性固形物含量達(dá)到15.07%，較CK 高17.344%，其次為葉面噴施沼液處理，平均可溶性固形物含量達(dá)到14.11%，較CK 高9.871%。根施當(dāng)?shù)剞r(nóng)家肥（B）處理的可溶性固形物含量平均值為13.73%，高于CK6.913%，與CK 相比無(wú)顯著差異性。

由圖9 可以看出，與CK 相比，根施沼液（A）能顯著提高組織含水量，平均組織含水量達(dá)到83.65%，較CK 高1.888%。根施當(dāng)?shù)剞r(nóng)家肥（B）和葉面噴施沼液（C）兩個(gè)處理的組織含水量平均值分別為82.90%和83.14%，分別高于CK 0.972%和1.264%，與CK 相比無(wú)顯著差異性。

由圖10 可以看出，與CK 相比，根施沼液（A）、根施當(dāng)?shù)剞r(nóng)家肥（B）和葉面噴施沼液（C）均能顯著提高可滴定酸含量，且根施沼液對(duì)可滴定酸含量影響最大，平均可滴定酸含量達(dá)到0.1393%，較CK 高60.766%，其次為葉面噴施沼液處理，平均可滴定酸含量達(dá)到0.1193%，較CK高37.618%，最后為根施當(dāng)?shù)剞r(nóng)家肥處理，平均可滴定酸含量達(dá)到0.1103%，較CK 高27.325%。

圖10 可滴定酸的測(cè)定結(jié)果Fig.10 Measurement values of titratable acidity

圖11 可溶性糖的測(cè)定結(jié)果Fig.11 Measurement values of soluble sugar

由圖11 可以看出，根施沼液（A）、根施當(dāng)?shù)剞r(nóng)家肥（B）和葉面噴施沼液（C）三個(gè)處理的可溶性糖含量平均值分別為86.146 mg·g-1、85.162 mg·g-1和87.350 mg·g-1，分別高于CK 2.353%、1.183%和3.783%，與CK 相比均無(wú)顯著差異性。

由圖12 可以看出，與CK 相比，根施沼液（A）、根施當(dāng)?shù)剞r(nóng)家肥（B）和葉面噴施沼液（C）均能顯著提高Vc 含量，且根施沼液對(duì)Vc 含量影響最大，平均Vc 含量達(dá)到2.918 mg·100g-1，較CK高87.774%，其次為根施當(dāng)?shù)剞r(nóng)家肥處理，平均Vc 含量達(dá)到2.590 mg·100g-1，較CK 高66.667%，最后為葉面噴施沼液處理，平均Vc 含量達(dá)到2.316 mg·100g-1，較CK 高49.035%。

圖12 Vc 含量的測(cè)定結(jié)果Fig.12 Measurement values of Vc content

3 討論

3.1 沼液與果樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)系

氮是蛋白質(zhì)構(gòu)成的主要元素，蛋白質(zhì)是細(xì)胞原生質(zhì)組成中的基本物質(zhì)。氮肥增施促進(jìn)蛋白質(zhì)和葉綠素的形成，使葉色深綠，葉面積增大，促進(jìn)碳的同化，有利于產(chǎn)量的增加，品質(zhì)改善。施用沼液能明顯促進(jìn)葉片葉綠素含量，因?yàn)檎右褐泻写罅克傩У透乘岬扔袡C(jī)成分[7]。試驗(yàn)結(jié)果表明，無(wú)論是根施沼液還是葉面噴施沼液，均能增加植株高度、基徑，其中根施沼液對(duì)植株高度、基徑影響最明顯。根施沼液和葉面噴施沼液也均能提高葉片葉綠素含量，其中葉面噴施對(duì)葉綠素含量影響最明顯，這可能是沼液通過(guò)氣孔被植株快速吸收并利用。光合作用受葉綠素含量的影響，但兩者并不成正相關(guān)[8]。通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，根施沼液和葉面噴施均能提高光合速率，但葉面噴施效果不如根施效果明顯。本試驗(yàn)表明，根施沼液在整體上促進(jìn)了植株生長(zhǎng)發(fā)育，從而提高了植株的光合速率。

3.2 沼液與果實(shí)品質(zhì)的關(guān)系

蘋(píng)果品質(zhì)，尤其是外觀和食用品質(zhì)，是決定其商品價(jià)值、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和經(jīng)濟(jì)效益的首要因素。隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和人民生活的逐步改善，人們對(duì)蘋(píng)果的消費(fèi)習(xí)慣和品質(zhì)要求也隨之改變和提高。在提高產(chǎn)量的同時(shí)，采取措施提高品質(zhì)，是提高蘋(píng)果經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑[9,10]。

磷對(duì)碳水化合物的形成、運(yùn)轉(zhuǎn)、相互轉(zhuǎn)化以及對(duì)脂肪、蛋白質(zhì)的形成都起著重要作用[9]。鉀是果樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育、開(kāi)花結(jié)果過(guò)程中必須營(yíng)養(yǎng)元素之一。鉀與氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素不同，它不參與果樹(shù)體內(nèi)有機(jī)物的組成，但卻是果樹(shù)生命活動(dòng)中不可缺少的元素，它與代謝過(guò)程有著密切的關(guān)系[11]。人、畜糞便為原料的厭氧發(fā)酵液的組成成分中含有豐富的氮磷鉀基本營(yíng)養(yǎng)元素，而且以速效養(yǎng)分的形式存在，養(yǎng)分可利用率高，厭氧發(fā)酵液根外施肥或葉面噴施其營(yíng)養(yǎng)可迅速被果樹(shù)和作物莖葉吸收，提高品質(zhì)，增強(qiáng)抗病性和防凍能力[9,12]。

試驗(yàn)結(jié)果表明，在根施沼液和葉面噴施沼液處理下，果實(shí)外觀品質(zhì)單果重、果形指數(shù)、硬度，以及果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)可溶性固形物、組織含水量、可滴定酸、可溶性糖、Vc 都有不同程度的影響，總體來(lái)說(shuō)，隨著沼液的施用，果實(shí)的品質(zhì)得到了提高。本試驗(yàn)中施用沼液顯著提高了蘋(píng)果果實(shí)的可滴定酸含量、Vc 含量和可溶性固形物含量，此結(jié)論與前人研究結(jié)果基本一致[13,14]。

4 結(jié)論

在低緯高原地區(qū)，根施沼液較根施當(dāng)?shù)剞r(nóng)家肥和葉面噴施沼液對(duì)促進(jìn)紅富士蘋(píng)果果樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育以及提高紅富士蘋(píng)果果實(shí)品質(zhì)作用效果顯著。推測(cè)不同地區(qū)的不同品種的蘋(píng)果樹(shù)可能也遵循這一規(guī)律，但還需要進(jìn)一步試驗(yàn)驗(yàn)證。