施用不同類型黃腐酸對塔里木盆地密植駿棗產量和品質的影響

孟阿靜邵華偉唐 蕾王新勇祁 通

(新疆農業科學院土壤肥料與農業節水研究所,烏魯木齊 830091)

新疆塔里木盆地降雨少,氣候干燥,光照充足,是新疆紅棗潛在適生區[1]。近年來,新疆紅棗種植面積和產量不斷增長,2017 年種植面積47.625×104hm2,位居全國前列[2]。紅棗產業已經成為新疆南疆地區農村的主導產業,也成為南疆農民脫貧致富重要產業。根據筆者課題組在塔里木盆地調研發現,紅棗生長嚴重缺乏有機肥,種植紅棗的土壤長期得不到有機肥的補給,使紅棗的產量和品質受到不利影響。從目前塔里木盆地的資源分析,沒有條件大規模地施用有機肥。同時,有機肥是緩效肥料,施進土壤的有機肥,當季被作物吸收的有機營養(主要是水溶有效碳)有限,而液態有機碳肥彌補了有機肥缺陷和應用領域局限,黃腐酸在有機肥效中體現的是碳肥特點[3]。

黃腐酸從來源上可分為礦源黃腐酸和生化黃腐酸,其中礦源黃腐酸是腐殖酸類分子量較小的高分子有機化合物,含有多種活性官能團,能溶于水、酸、堿、乙醇和丙醇,易被植物吸收,具有較強的生物活性[4]。張振桴等[5]認為,礦源黃腐酸是腐殖質物質的一個組份,具有水溶和酸溶性質,它是由分子量不同的化合物組成的一種混合物,其基本結構是以芳核為骨架的、帶有酚羥基、醇羥基、醌基等的多羧酸。生化黃腐酸是從微生物發酵后的植物廢料中提取的,組成較復雜,除了芳香族羥基羧酸外,還有一定數量的水溶性碳水化合物、氨基酸、蛋白質、糖酸類物質,常見的主要有秸稈源、糖蜜源等。黃腐酸肥料抗絮凝性好,肥料的p H 波動相對較小,肥效快,主要用于葉面噴施或滴灌施肥[6]。黃腐酸在農業方面的作用主要有改良土壤,增進肥效,刺激植物生長,增加植物抗逆性,改善植物的品質[7]。

中國自60年代以來開展了腐殖酸類的研究工作,諸涵素等[8]研究發現黃腐酸拌種在溫度較低的情況下,能促進小麥種子發芽、使分蘗提前出現、促進小麥根系生長。陳榮峰等[9]從1983 年起,把易被植物吸收的小分子黃腐酸(FA)和幾種微量元素反應制成多種化學藥劑,研制出多效增糖靈(FIG)。通過示范試驗表明,使用增糖靈對葡萄果實增糖具有顯著效果,并可提高葡萄的產量。竇森等[10]將黃腐酸(FA)首次引入復合型種衣劑并研究了不同FA 用量與復合種衣劑其他成分的配方及生產工藝,同時對制備的6個劑型的FA 復合種衣劑的產品性狀進行了測定。沈玉龍等[11]研制了生物技術黃腐酸微肥。程學剛等[12]研究了在尿素硝銨溶液中添加腐植酸和黃腐酸2種增效劑的作用效果。常曉春等[13]研究了黃腐酸和懸浮種衣劑混配效果。陳臻等[14]認為黃腐酸能顯著提高蘋果樹體內相關防御酶系的活性,很大程度上提高了植物的免疫力,即增強了蘋果樹的抗病性,趙滿興等[15]研究發現化肥減量配施腐殖酸肥或生物有機肥處理均顯著提高棗樹的單株產量,顯著增加了維生素C、蛋白質、黃酮、還原糖和總可溶性糖質量分數。黃腐酸類物質目前已應用玉米[16]、棉花[17]、馬鈴薯[18]、番茄[19]等作物中。進入21世紀后,國內外大力開發了多種類型的有機水溶性葉面肥產品。目前,已有腐植酸類、氨基酸類等2 000多種有機水溶性葉面肥產品進入了市場[20]。目前,有關黃腐酸的產品種類多樣,效果不一,為驗證不同類型黃腐酸產品的效果,幫助農民科學選用黃腐酸類產品,本研究選用4種黃腐酸產品進行試驗,以阿克蘇溫宿縣666 7 hm2生態園的紅棗為研究對象,試驗共設置6個處理,研究不同類型黃腐酸對紅棗產量和品質的影響,為在紅棗上應用黃腐酸類新型肥料提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地情況

試驗于2018年3月-11月在阿克蘇溫宿縣十萬畝生態園內進行,該區域屬于典型的大陸性氣候,晝夜溫差大,年均氣溫10.10 ℃,年均降水量65.4 mm,年均無霜期185 d。土壤為沙壤土,石礫多,土壤瘠薄,保水能力差,有機質僅6.83 g/kg,p H 8.08,速效氮17.2 mg/kg,速效磷18.6 mg/kg,速效鉀63 mg/kg。

1.2 供試材料

供試紅棗品種為‘駿優1 號’,株距1 m×3 m,樹齡:10 a,棗園為滴灌密植駿棗園。

供試肥料:礦源黃腐殖酸原料由新疆匯通旱地龍有限責任公司提供,黃腐酸含量≥200 g/L;秸稈源黃腐酸原料由山東泉林嘉有肥料有限公司提供,黃腐酸含量≥400 g/L;糖蜜源黃腐酸由廣西丹寶利公司提供,黃腐酸含量≥400 g/L。礦源黃腐酸、秸稈源黃腐酸、糖蜜源黃腐酸產品中均含氧化鉀,其含量為60～65 g/L,黃腐酸磷酸二氫鉀復合肥由新疆農業科學院土壤肥料與農業節水研究所研發生產,其中黃腐酸≥100 g/L,NPK≥400 g/L。尿素、磷酸一銨、硫酸鉀于農資市場購買,其中尿素N≥46.4%,磷酸一銨中P2O5≥61%,N≥12%;硫酸鉀中K2O≥54%。

1.3 試驗設計

試驗共設置6個處理,各小區處理面積150 m2。包括空白不施肥處理(CK)、大田常規施肥處理(CF)、礦物黃腐酸+70%常規施肥處理(FA+70%CF)、秸稈源黃腐酸+70%常規施肥(BFA+70%CF)、糖蜜源黃腐酸+70%常規施肥(HFA+70%CF)、黃腐酸磷酸二氫鉀水處理(TFS)。其中TFS一種含黃腐酸和N、P、K 的復合肥,全生育期施用量中純養分用量為其他黃腐酸處理的70%,在設計試驗時,為了驗證該產品(TFS)對紅棗產量與品質的影響,將TFS作為處理之一與FA+70%CF、BFA+70%CF、HFA+70%CF 進行對比。各處理具體施肥量見表1。全生育期滴灌13 次,總灌水量510 m3,施肥6次,施肥總量和施肥處理見表1,其他農事操作同當地統一管理:4月2日-4月10日,修剪、整枝工作。5月10日-6月5日,3次抹芽;2次噴施除草劑;6月18日-7月20日,噴灑保花保果藥劑5次(每周1次);10月15日-20日,旋耕除草1次;11月1日-10日,收獲。

表1 不同施肥處理肥料用量Table 1 Fertilizer dosage under different treatments kg/hm2

1.4 測定指標與方法

產量測定:在11月初果實成熟時進行采收測產,在處理區隨機選取5株棗樹,每株棗果全部采收后稱量,取平均值,再折合成每公頃產量。

性狀及品質測定:采收后每處理隨機選取棗果40顆保存于4℃冰箱,進行紅棗性狀及品質測定,用游標卡尺測定橫徑和縱徑,果型指數為縱徑與橫徑之比,鮮果質量采用千分之一分析天平測定,制干率采用質量法測定,可溶性糖含量測定用蒽酮比色法,可溶性蛋白質測定用考馬斯亮藍染色法,維生素C 采用2%草酸浸提,0.001 mol/L 2,6-二氯酚靛滴定[21]。果實滴定酸含量測定用酸堿滴定法測定[22]。

1.5 數據處理

采用單因素方差分析檢驗不同處理水平的差異性,采用Duncan’s法進行多重比較;顯著性水平P＜0.05,表示差異顯著。數據采用Excel 2019進行數據處理,用SPASS 22.0進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同類型黃腐酸對紅棗產量的影響

鮮果質量是衡量產量的重要指標。由圖1可知,各黃腐酸處理單果質量均優于常規施肥和不施肥處理,不同類型黃腐酸處理與常規施肥相比,單果質量增幅為3.5%～4.5%,差異不顯著。各處理與CK 相比,單果質量增幅為6.7% ～11.2%,除常規施肥外,其余處理與CK 相比,單果質量差異顯著(P＜0.05)。

圖1 不同施肥處理下鮮果質量Fig.1 Fresh fruit mass under differentfertilization treatments

6個處理紅棗產量表現為TFS處理最高(圖2),其次為FA+70%CF 處理,兩個處理產量分別為6 811.35 kg/hm2和6 469.8 kg//hm2,與常規施肥相比增產幅度分別達35.6%、34.9%,差異顯著(P＜0.05)。BFA+70%CF、HFA+70%CF處理產量均高于CF,增幅分別為27.8%、20.9%,差異顯著(P＜0.05)。由以上可知,施用不同類型黃腐酸處理,均能增加紅棗單果質量,紅棗產量亦顯著增加,其中施用黃腐酸磷酸二氫鉀復合肥(TFS),單果質量、產量表現最優。本試驗條件下,黃腐酸對提高單果質量有顯著影響,從而直接影響紅棗產量。

圖2 不用施肥處理下駿棗產量Fig.2 Yield of Ziziphus jujuba Mill under different fertilization treatments

2.2 不同施肥處理對紅棗果實性狀及品質的影響

由表2可看出,各處理與不施肥相比,駿棗的維生素C 含量、可溶性糖含量、糖酸比和可溶性蛋白質含量均有不同程度的提升,說明施肥有益于提升駿棗內在品質,其中TFS處理與不施肥處理相比,維生素C 含量、可溶性糖含量、糖酸比和可溶性蛋白質含量分別增加10.3%、16.2%、63.8%和43.8%,均達到顯著性差異(P＜0.05)。不同類型黃腐酸處理與常規施肥CF+70%CF相比,其維生素C、可溶性糖含量、糖酸比和可溶性蛋白質含量均高于常規施肥。

表2 不同施肥處理駿棗干果內在品質Table 2 Internal quality of Ziziphus jujuba Mill under different fertilization treatments

維生素C是駿棗重要的品質指標,對作物抵抗干旱等具有重要作用。施用礦源黃腐酸FA+70%CF 處理維生素C 含量最高,顯著高于常規施肥,增幅95.4%(P＜0.05),與秸稈源黃腐酸BFA+70%CF、糖蜜原黃腐酸HFA+70%CF和黃腐酸磷酸二氫鉀復合肥TFS 相比,顯著增加34.2%、50.5%和36.4%。各類型黃腐酸處理下的可溶性糖含量均優于常規施肥,除TFS處理顯著優于CF,增幅15.5%,其余處理與CF 相比差異不顯著。

糖酸比是鑒定駿棗品質的重要指標,直接影響果實風味。糖酸比由大到小排序為:TFS＞FA+70% CF ＞HFA +70% CF ＞BFA +70%CF＞CF＞CK。其中TFS、FA+70%CF、HFA+70%CF 處理與CF 相比,分別增加53.1%、28.8%、23.7%,差異顯著(P＜0.05)。

可溶性蛋白質是關鍵的營養物質,同時是重要的滲透調節物質,不同類型黃腐酸處理蛋白質含量均優于常規施肥,FA+70%CF 處理與CF相比差異不顯著,其余BFA+70%CF、HFA+70%CF和TFS 處理均顯著優于CF 處理,增幅分別為66.9%、60%和49.9%。

綜上所述,不同類型的黃腐酸處理下,駿棗內在品質均有不同程度的提升,其中全程施用黃腐酸磷酸二氫鉀復合肥處理駿棗品質表現最優。

紅棗橫徑、縱徑的大小直接影響果實大小和質量。由表3可以看出,不同類型黃腐酸處理紅棗橫徑、縱徑均優于常規施肥和不施肥處理,縱徑增幅為2.9%～7.1%,橫徑增幅差異較小為5.2%～6.0%,其中HFA+70%CF 處理縱徑大小顯著優于常規施肥,增幅為3.4%(P＜0.05),其余各黃腐酸處理縱橫徑優于常規施肥,但未達到顯著性差異,各黃腐酸處理間差異亦不顯著。各處理果型指數無顯著差異。

表3 不同施肥處理駿棗果實性狀Table 3 Character of Ziziphus jujuba Mill under different fertilization treatments

各黃腐酸處理的紅棗制干率均高于常規施肥,其中FA+70%CF、TFS、BFA+70%CF處理紅棗制干率顯著高于CF 處理(P＜0.05),增幅分別為9.9%、9.6%、8.5%。綜上所述,各黃腐酸處理下,紅棗果徑、單果質量、制干率均優于常規施肥和不施肥處理。紅棗制干率與可溶性糖和可溶性蛋白有直接關系,可溶性糖和可溶性蛋白含量越高,表明干物質含量積累越多,本試驗中,TFS處理與不施肥處理相比,可溶性糖含量和可溶性蛋白質含量顯著提升,因此制干率高。

2.3 經濟效益分析

經濟效益分析結果表明,不同黃腐酸處理下紅棗收入均顯著高于常規施肥處理(P＜0.05),增幅為20.8%～35.7%,其中施用黃腐酸磷酸二氫鉀復合肥(TFS)處理收入最高,較CF 增收達35.8%,礦源黃腐酸FA+70%CF 處理次之,增幅達35%,TFS和FA+70%CF兩處理紅棗總收入差異較小,為0.6%,兩處理下紅棗收入均顯著高于其他處理(P＜0.05);紅棗凈收入由高到低依次為TFS＞FA+70%CF＞BFA+70%CF＞HFA+70%CF＞CF,這與總收入趨勢一致,各處理紅棗凈收入均顯著高于CF處理,增收較CF高出1.08～1.54倍。產投比是衡量收益的具體指標,其值越大說明經濟效益越大,由表4可知施用不同黃腐酸處理產投比均顯著高于常規施肥CF處理,其中TFS和FA+70%CF處理表現最優。

表4 不同施肥處理的紅棗經濟效益分析Table 4 Economic benefit analysis of Ziziphus jujuba Mill under different fertilization treatments

3 討論

從試驗結果看,無論是單果質量,還是平均產量,施用不同類型的黃腐酸處理均高于常規施肥處理,而施用黃腐酸磷酸二氫鉀復合肥,效果表現最優。張麗麗等[23]在中、堿性土壤上進行黃腐酸配施磷肥試驗發現秸稈源黃腐酸可有效提高磷肥利用率,促進番茄果實產量和品質提升。李靜等[24]研究表明施用礦源黃腐酸可以顯著增加番茄產量。說明不同黃腐酸類產品可有效促進紅棗生長,增加紅棗產量。這與文獻[3,11,15]的研究結論也是一致的。

本試驗結果表明,施用不同類型的黃腐酸,駿棗的維生素C 含量、可溶性糖含量、糖酸比和可溶性蛋白質含量均有不同程度提升。朱會調等[25]研究發現不同用量黃腐酸處理葡萄可溶性固形物、固酸比、維生素含量均有不同程度的提高。何流等[26]研究發現,在蘋果膨大期施用秸稈源黃腐酸水溶肥,蘋果單果質量、可溶性固形物、固酸比顯著增加。劉增照等[27]研究發現,腐殖酸能提高果實可溶性糖、維生素C 與干物質含量,增大糖酸比,改善果實的營養品質與口感品質。陳臻等[14]研究表明,黃腐酸能顯著提高蘋果樹體內相關防御酶系的活性,增強蘋果樹的抗病性,從而提高蘋果品質。這與本研究結果表現一致,說明黃腐酸在提高品質方面效果顯著。從理論分析看,紅棗品質提升可能與黃腐酸可以提高細胞膜通透性,增強糖轉化酶以及一些與脂肪、蛋白質等合成相關酶的活性[28],并且提高植物的免疫力、減少病害和提高殺菌、抗菌力有關。有關黃腐酸施用可提高紅棗品質還需做進一步的試驗及綜合分析。

本試驗所用黃腐酸磷酸二氫鉀復合肥,既是液態有機碳肥,又復合氮磷鉀大量元素,與黃腐酸配施化肥相比,具有高效、營養全、使用方便等優點。紅棗產量高、品質優可能與黃腐酸磷酸二氫鉀復合肥能提高土壤中的碳的吸收與利用有關。植物中的碳元素主要來源于空氣中的CO2,還有部分來源于土壤中的水溶性有機碳。土壤有機碳是土壤的肥力核心[29]。正如朱昌雄等[3]研究所述,液態有機碳肥能有效提高土壤中N、P、K 等礦質營養元素的利用率。唐曉樂等[30]研究發現,黃腐酸能增加土壤有機質和溶解性有機碳的含量。因此,含黃腐酸、全營養的水溶肥產品可作為未來新型肥料選擇的重要方向。

4 結論

施用不同類型黃腐酸,紅棗單果質量、產量均高于常規施肥,其中施用黃腐酸磷酸二氫鉀復合肥紅棗產量最優,與常規施肥相比產量增加35.6%(P＜0.05)。

不同黃腐酸處理的維生素C、可溶性糖含量、糖酸比和可溶性蛋白質含量均高于常規施肥。TFS處理可溶性糖和糖酸比顯著優于CF,增幅分別為15.5%和53.1%。各處理紅棗果型指數無明顯差異,制干率均高于常規施肥。

不同黃腐酸處理下紅棗收入均顯著高于常規施肥(P＜0.05),增幅為20.8%～35.7%,產投比均顯著高于CF處理(P＜0.05)。

綜上所述,推薦施用黃腐酸磷酸二氫鉀復合肥,施用量為1 500 kg/hm2。