氰氨化鈣對桃樹生長及土壤理化性狀的影響

公維松，潘光偉，王孝友，鄭會敏，孔凡麗，李際會

（1.臨沂市蒙山保護發(fā)展中心，山東平邑 273300；2.日照市農業(yè)技術服務中心，山東日照 276800；3.蒙陰縣果業(yè)發(fā)展服務中心，山東蒙陰 276200；4.平邑縣農業(yè)農村局，山東平邑 273300；5.臨沂市農業(yè)科學院，山東臨沂 276012）

山東蒙陰縣是中國桃產(chǎn)業(yè)第一縣，2021 年全縣桃園面積約43.333 hm2，產(chǎn)量95 萬t，產(chǎn)值近60 億元，桃產(chǎn)業(yè)收入已占全縣農民收入的80%以上，已成為農村經(jīng)濟的一大支柱產(chǎn)業(yè)[1-2]。然而，隨著蒙陰桃產(chǎn)業(yè)的不斷擴大，為了追求大果和高產(chǎn)，生長季施用大量化肥，尤其偏施氮肥，有機肥施入不足，這種長期不合理的施肥方式造成桃園土壤物理性狀嚴重退化和土壤礦物養(yǎng)分失衡，引起桃園土壤有機質含量持續(xù)降低、酸化加重、土壤板結、保水保肥能力下降，進而導致樹勢衰弱、病蟲害加重、果實品質下降，嚴重影響了蒙陰桃產(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展[3]。

氰氨化鈣（CaCN2）（組成：總N 19.8%，CaO 50.0%），俗稱石灰氮，早在1960 年就在農業(yè)生產(chǎn)上應用，主要作為堿性氮肥來改良土壤酸化[4]，現(xiàn)在作為一種新型的土壤改良型緩釋顆粒肥來應用。氰氨化鈣可以使有效氮均勻緩慢釋放，防止土壤酸化，改良土壤結構，還可作為一種無公害、無殘留的土壤消毒劑應用，其水解中間產(chǎn)物氰胺和雙氰胺具有殺滅根結線蟲和防治土傳病害的作用，對草莓炭疽病、黃瓜根腐病、茄子枯萎病等具有顯著療效[5-8]。花椰菜上的研究表明，氰氨化鈣可使第一季的土壤pH 從5.7 提高到7.0，第二季的pH 從6.7 提高到7.4，且通過順行施用，降低了氰氨化鈣的成本[9]。同時由于氰氨化鈣的補肥、抑病、調酸等多重功效，它在促進作物生長、提高產(chǎn)量品質方面也有顯著作用，在花椰菜上按1 t/hm2的量施用氰氨化鈣，可使單位面積產(chǎn)量由1.1 t/hm2提高到4.7 t/hm2[10]。唐志敏等[11]研究表明，氰氨化鈣可以促進草莓生長、增加產(chǎn)量和改善果實風味。盡管氰氨化鈣在多種作物上的施用效果已被研究，但截至目前，氰氨化鈣在桃樹上的應用仍然局限在破除花芽休眠方面[12-13]，其對盛果期桃園土壤改良及桃產(chǎn)量品質的影響則鮮有報道。鑒于此，本文以‘綠化9 號’桃為試材，采用溝施氰氨化鈣的方式，研究不同氰氨化鈣濃度與有機肥協(xié)同處理對桃樹生長發(fā)育、產(chǎn)量、品質及土壤性狀的影響，旨在探索氰氨化鈣的安全有效用量，為氰氨化鈣施肥技術在桃樹栽培中的應用提供技術參考。

1 材料與方法

1.1 試驗園概況

試驗于2018—2021 年在蒙陰縣舊寨鄉(xiāng)大上峪村桃園中進行，試驗地為坡地梯田，土壤為黃黏土，土層厚度在100 cm 以上，灌溉條件良好。試驗園土壤理化性狀：pH為5.80、容重1.47 g/cm3、有機質14.34 g/kg、堿解氮184.94 mg/kg、速效磷86.34 mg/kg、速效鉀130.20 mg/kg、有效鈣4 726.00 mg/kg、有效鎂275.0 mg/kg、有效鐵59.40 mg/kg。

1.2 試驗材料

供試桃品種為‘綠化9 號’，樹齡6 年，三主枝自然開心形，株距2～3 m，行距4 m，干周26.7～38.3 cm，冠幅16.61～18.52 m2，管理水平較高。

氰氨化鈣由德國德固賽公司提供，含N 19.8%、CaO 50%；有機肥為農家發(fā)酵羊糞；土壤理化指標測定所用的試劑，均購自阿拉丁試劑公司。

1.3 儀器與設備

電子天平，F(xiàn)A2204B，歐萊博科技有限公司；空心陰極燈，AS-1-4，沈陽鎂匯科技有限公司；紫外分光光度計，UV2700，日本島津公司；原子吸收分光光度計，JC-YZXS-600，青島精誠儀器儀表有限公司；火焰光度計，F(xiàn)P640，上海精科儀器有限公司；果實硬度計，GY-1，北京沃威科技有限公司；數(shù)顯糖度計，TD-45，浙江托普儀器有限公司；葉綠素儀，SPDA502，吉林賽亞斯科技有限公司。

1.4 試驗方法

試驗4 個處理，單株小區(qū)，5 次重復，處理之間隔行分開。從2018 年開始，連續(xù)3 年于9 月中旬結合秋季施肥在樹冠投影邊緣開寬0.3 m、深0.2 m 的環(huán)狀施肥溝，進行環(huán)狀溝施。不同處理有效成分總N 及CaO 含量如表1 所示。

表1 不同處理有效成分含量表Table 1 Contents of active ingredients in different treatments

除秋季施入氰氨化鈣外，同時追施含有機質30%的有機肥3 kg/株，并于翌年萌芽前、膨果期追施52%硫酸鉀復合肥（N-P-K=17-10-18）1 kg/株，其它的病蟲草害管理按常規(guī)操作進行。

1.5 測定指標與方法

1.5.1 土壤指標

測定方法參考《土壤農化分析》[14]，如pH 采用電位法（土水比1∶2.5），土壤容重采用環(huán)刀法，孔隙度按照容重法，有機質采用稀釋熱法，堿解氮采用堿解擴散法，速效磷采用NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法，速效鉀采用NH4OAc 浸提-火焰光度法，交換性鈣用原子吸收分光光度法測定，有效鋅、錳、鐵、銅依據(jù)標準NY/T 890—2004用原子吸收法測定[15]，土壤有效硼依據(jù)標準NY/T 1121.8—2006 測定[16]。

1.5.2 生長發(fā)育指標

2021 年于果實采收后調查不同器官的生長發(fā)育指標。在樹干的東、西、南、北4 個方向于樹冠相對應的地方挖垂直剖面，調查0～20 cm 和20～40 cm 范圍內的側根數(shù)量。當年營養(yǎng)枝為調查樣本樹上當年營養(yǎng)枝數(shù)量，測量枝長和枝粗。在每個樣本樹上取方向和部位大致相同的葉片30 片，采用千分之一電子游標卡尺測量其長度、寬度和厚度；同時用葉綠素速測儀測定相對葉綠素含量。

1.5.3 產(chǎn)量、品質指標

2021 年于收獲期對各處理桃樹的每株桃樹的結果個數(shù)、單株產(chǎn)量、每處理的總產(chǎn)量進行稱重記錄，并計算平均單果質量。2021 年于收獲期測定果實品質，用小型果實硬度計測量果肉硬度，數(shù)顯糖度計測量果實可溶性固形物含量[17-18]。

1.6 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007 軟件進行數(shù)據(jù)處理和作圖，采用SPSS 16.0 軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 氰氨化鈣處理對土壤容重、孔隙度、pH 及有機質含量的影響

由表2 可知，氰氨化鈣處理不同程度地降低了土壤容重，與對照相比，分別降低了8.72%、10.07%和12.75%，處理組與對照組差異顯著，中高濃度處理組與對照組差異極顯著。土壤孔隙度、pH 及有機質含量變化趨勢則與土壤容重完全相反，隨氰氨化鈣濃度加大呈上升趨勢，處理組與對照組差異顯著，中高濃度處理組的孔隙度和pH 與對照差異極顯著，所有處理組的有機質含量與對照組相比有極顯著差異。這說明桃園增施氰氨化鈣可降低容重，提高土壤孔隙度和有機質含量，改善土壤酸化情況。

表2 氰氨化鈣處理對土壤理化性狀的影響Table 2 Effect of calcium cyanamide treatment on soil physical and chemical properties

2.2 氰氨化鈣處理對土壤氮、磷、鉀、鈣含量的影響

由表3 可知，連續(xù)3 年秋季增施氰氨化鈣可以明顯增加土壤中的堿解氮、速效磷及速效鉀含量，且隨著施用量的增加效果更明顯。其中，T3 處理效果最顯著，與對照CK 相比，土壤中堿解氮含量提高20.40%，速效磷提高25.5%，速效鉀提高27.3%。氰氨化鈣處理也明顯提高土壤交換性鈣的含量，較對照CK 提高4.02%、5.69%和11.57%。處理組與對照CK 間以及T3 處理與T2 處理間差異顯著。

表3 氰氨化鈣處理對土壤常量元素及鈣含量的影響Table 3 Effects of calcium cyanamide treatment on the contents of macroelements and calcium in soil

2.3 氰氨化鈣對土壤有效鋅、硼、銅、鐵、鎂含量的影響

如表4 所示，氰氨化鈣處理后，有效鋅、有效硼和有效銅均呈下降趨勢，有效鋅較對照CK 下降8.64%、18.85%和20.42%，有效硼下降6.15%、7.69%和18.46%，有效銅下降55.15%、58.82%和64.71%，但處理組與對照CK 之間有效硼含量以及T1 處理與對照CK 之間的有效鋅含量無顯著性差異，T2 處理與對照CK 的有效鋅含量及所有處理組與對照CK 的有效銅含量有顯著性差異。氰氨化鈣處理后，有效鐵較對照CK 提高63.75%、85.54%和385.63%，有效鎂提高1.14%、4.23%和6.37%，處理組與對照CK 間的有效鐵含量存在極顯著差異，而處理組與對照CK 間的有效鎂含量無顯著性差異。

表4 氰氨化鈣處理對土壤中微量元素的影響Table 4 Effect of calcium cyanamide treatment on trace elements in soil

2.4 氰氨化鈣處理對桃樹生長發(fā)育的影響

2.4.1 對根系生長發(fā)育的影響

由表5 可知，增施氰氨化鈣后，0～20 cm 及20～40 cm土層的側根數(shù)量明顯提升，其中0～20 cm 土層處理的側根數(shù)量顯著高于對照CK，分別升高29.63%、37.04%和25.93%，且處理間無明顯差異；20～40 cm 土層中，T2 處理的側根數(shù)量為9，顯著高于對照的6 條，各處理組之間、其他兩個處理與對照CK 間側根數(shù)量無顯著差異。說明氰氨化鈣處理對根系生長發(fā)育有利。

表5 氰氨化鈣處理對側根數(shù)量的影響Table 5 Effect of calcium cyanamide treatment on the number of lateral roots

2.4.2 對新梢生長發(fā)育的影響

由表6 可以看出，氰氨化鈣處理對新梢數(shù)量影響較大，處理組的新梢數(shù)量顯著高于對照，分別升高33.33%、38.09%和33.33%，而不同濃度處理之間無顯著差異；而對新梢長度和粗度的影響不明顯，處理組與對照CK 之間，以及不同濃度處理組之間均無顯著性差異。

表6 氰氨化鈣處理對新梢生長發(fā)育的影響Table 6 Effect of calcium cyanamide treatment on the growth and development of new shoot

2.4.3 對葉片生長發(fā)育的影響

由表7 可知，處理組的葉片長度、寬度和厚度均較對照有不同程度提高，其中處理組的葉片厚度顯著高于對照CK，分別升高25.00%、31.25%和25.00%；所有處理組與對照CK 的葉片長度和寬度無顯著差異，而所有處理組的相對葉綠素含量顯著高于對照CK，分別升高19.27%、21.37%和20.08%，不同濃度之間差異性不顯著。說明氰氨化鈣處理有利于葉片厚度的發(fā)育，進而提高了葉片的葉綠素含量。

表7 氰氨化鈣處理對葉片生長發(fā)育的影響Table 7 Effect of calcium cyanamide treatment on the growth and development of leaf

2.5 氰氨化鈣處理對果實產(chǎn)量和品質的影響

2.5.1 對果實產(chǎn)量的影響

由圖1 可知，氰氨化鈣處理顯著提高了桃樹產(chǎn)量，處理組的單株產(chǎn)量較對照CK 分別提升了15.24%、21.59%和10.11%，不同濃度處理組之間以及與對照CK之間差異均顯著，其中T2 處理的產(chǎn)量最高。

圖1 氰氨化鈣處理對產(chǎn)量的影響Fig.1 Effect of calcium cyanide treatment on yield

由圖2 可知，氰氨化鈣處理對單果質量的影響趨勢與產(chǎn)量一致，處理組單果質量較對照CK 分別提高17.42%、20.49%和15.94%，處理組與對照CK 呈顯著性差異，其中T2 處理的單果質量最大，顯著高于T1 及T3處理。高濃度T3 處理的單果質量和單株產(chǎn)量較T2 處理降低，可能與施肥濃度偏高產(chǎn)生輕微肥害有關。

圖2 氰氨化鈣處理對單果質量的影響Fig.2 Effect of calcium cyanide treatment on single fruit quality

2.5.2 對果實品質的影響

由表8 可知，處理組的果實果肉硬度在數(shù)值上均高于對照CK，漲幅分別為7.69%、11.50%和9.63%，說明氰氨化鈣處理增加了果肉細胞壁厚度，從而提升了果肉硬度，但差異性未達顯著水平。對可溶性固形物含量的影響比較明顯，處理組的可溶性固形物含量均顯著高于對照CK，漲幅分別為11.27%、13.06%和11.29%，但不同濃度處理間無顯著性差異。

表8 氰氨化鈣處理對果實品質的影響Table 8 Effect of calcium cyanamide treatment on fruit quality

3 結論

氰氨化鈣作用廣泛，不僅能補充作物生長過程中所需要的氮和鈣元素，又能中和土壤酸性，改良土壤結構，促進作物生長發(fā)育，提高作物產(chǎn)量及品質[8,19]。本試驗結果表明，土壤中施用氰氨化鈣可以顯著改善桃園土壤理化性狀，如降低土壤容重，提高土壤孔隙度和有機質含量，改善土壤酸化。作為一種氮肥與鈣肥，氰氨化鈣在提升土壤中堿解氮及鈣含量的同時，還能明顯增加土壤中速效鉀、速效磷含量，尤其是高濃度處理，與對照差異顯著；同時，使微量元素有效鐵含量顯著提高，有效銅含量顯著降低，可明顯改善桃樹因缺鐵造成的黃化病和銅過高引起的中毒現(xiàn)象。鑒于土壤結構和營養(yǎng)元素的改良，對根系、新梢及葉片生長發(fā)育也產(chǎn)生了積極影響，顯著增加了側根數(shù)量、新梢數(shù)量、葉片厚度和葉綠素含量，進而增加了單株產(chǎn)量和單果質量，顯著提升了品質指標可溶性固形物含量。

氰氨化鈣的適宜施用濃度或量，在不同作物上差異較大，因此應根據(jù)作物品種選擇合適的施用濃度或量范圍。茄子上的研究得出，氰氨化鈣應用濃度不能超過600 kg/hm2，濃度過大時植株生物量、產(chǎn)量、品質等反而降低[20]。在草莓上的研究得出，氰氨化鈣應用濃度不宜超過800 kg/hm2[11]。本試驗結果顯示，桃樹中新型氰氨化鈣肥在250 g/株用量時可獲得最優(yōu)農藝性狀指數(shù)和最優(yōu)產(chǎn)量和品質，但當濃度超過350 g/株（約435 kg/hm2）時，如果土壤水分或平均地溫偏低，氰氨化鈣分解變緩甚至停止，造成分解不徹底，易產(chǎn)生肥害燒傷根系。