有機肥替代化肥對桃產量、品質及土壤肥力的影響

唐洪杰，王 鵬，焦圣群，李際會，魏 萍，劉玉珊

（1臨沂市農業科學院，山東臨沂 276000；2浙江大學山東（臨沂）現代農業研究院，山東臨沂 276000）

0 引言

土壤肥力是提升綠色農業競爭力的關鍵，是土壤能否源源不斷地為植物供應養分的重要評判[1-3]。農戶為了追求高產量、高經濟效益，在未經科學理論指導的情況下大量施用化肥，導致效果適得其反，產生土壤板結、養分有效性下降、水源破壞、環境面源污染等問題[4-6]。近年來桃園化肥過量施用現象嚴重，導致肥料利用率大大降低，致使大量肥料流失，并造成環境污染[7-8]。長期過量施用化肥導致桃園土壤結構破壞，酸化嚴重，養分失衡，進而影響樹體生長發育，降低營養水平和抵抗力，導致果實品質下降[9-10]。

有機肥富含有機質，養分全面，肥效期長，有利于改善土壤理化性質，提高土壤肥力，促進養分平衡，進而改善果樹樹體營養水平，增強抵抗力，減少農藥化肥施用，提高果實品質[11-12]。有機肥替代部分化肥是解決桃園化肥施用過量問題的重要途徑之一[13]。為進一步探究有機肥替代部分化肥對桃園土壤養分含量、樹體營養水平及果實品質的影響，課題組在臨沂市蘭山區蜜桃基地開展了有機肥替代化肥試驗，以期為減少化肥施用、調節環境因子、改善果園土壤環境[14-15]、提高桃果實產量和品質提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于臨沂市蘭山區云朵農作物種植農民專業合作社蜜桃基地。該地屬暖溫帶季風氣候，溫度適中，雨量充沛，氣候環境優越。供試土壤以棕壤類為主，土壤肥力均勻。試驗土壤的理化性質指標見表1。

表1 試驗土壤理化性質

1.2 供試品種及肥料

供試桃樹為6年樹齡的‘中油5號’。供試肥料包括史丹利第四元素復合肥，含量45%，其中氮磷鉀含17-6-22；史丹利大豆50有機肥，有機質含量≥50%，有效活菌數（芽孢桿菌）≥2億cfu/g，氮含量≥1.5%，總磷含量≥2.0%，總鉀含量≥1.5%。

1.3 試驗設計

試驗設4個處理，每個處理3個重復、6棵樹，共72棵。試驗桃園1200棵/hm2。復合肥1800 kg/hm2，折合每棵用量1.5 kg，小區用量12 kg；有機肥用量20400 kg/hm2，折合每棵用量17 kg，小區用量102 kg。各處理間除試驗施肥水平差異外，其他措施完全一致。（見表2）

表2 試驗設計方案

1.4 試驗方法

1.4.1 植物葉片、新稍和果實的采集方法 果實成熟時，每處理選擇5棵樹，選擇樹冠中部外側的東、南、西、北4 個方位生長中等的當年生春梢自頂部數第3～4 的健康葉片，每棵采20 片，將5 棵樹的葉片混合為一個樣本，每個樣本3 個重復；果實采集方法與葉片相同，果實采集標準為大小相近的健康果。

1.4.2 土壤采集方法 于果實收獲后和施肥前采集0～20、20～40 cm 土層土樣（去除5 cm 表土），按照果園土樣采集原則，分別采集3點土壤混合為一個土樣，置于4℃冰箱保存帶回實驗室。

1.4.3 產量測定方法 每小區各自采摘分別計算產量，生物統計分析的公頃產量按各小區的實產進行推算。

1.4.4 理化性狀測定方法 土壤的pH、有機質、礦質養分含量測定參考《土壤農業化學分析方法》，葉面積用葉面積測定儀測定，果實可溶性固形物含量使用折射儀測定，維生素C用2,6-二氯靛酚滴定法測定，果實硬度使用手握式GY-1型硬度計測定。

1.5 數據分析

采用Excel 2010進行數據整理與分析，利用SPSS 23.0進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對桃樹根際土壤的影響

從表3中看出，與未處理土樣比較，只單獨施用復合肥的處理CK顯示土壤pH降低，說明復合肥會導致土壤酸化；添加有機肥處理的pH均高于CK，各處理土壤pH表現為T3>T2>T1>CK，說明有機肥可在一定程度上緩解土壤的酸化[16]。土壤的pH 隨有機質含量的增加而變高，說明兩者之間呈正相關。

表3 施肥處理對根際土壤的影響

在收獲時土壤中含氮量仍處于較高水平，T3處理全氮含量最高，其次是處理T2，表明試驗用有機肥具有緩釋效應，肥效期較長。

土壤中有效氮磷鉀含量相對較低的處理是T1和T2，說明施用有機肥可有效提高肥料利用率，其中T1處理的各項測定數據與未施肥前數據基本一致，說明所施用肥料基本被完全利用，肥效利用率最高。T3和CK處理各營養元素剩余相對較多，說明完全施用有機肥，肥效釋放緩慢，后期剩余較多。完全施用復合肥時，營養元素釋放規律與桃樹生長需肥規律不一致，致使大量營養元素未被充分吸收利用，導致表現過剩[16]。

2.2 不同施肥處理對桃樹生長發育影響

從表4 中可以看出，不同施肥處理對桃樹生長發育影響也不一致，葉面積表現為T1>T2>CK>T3，百葉鮮重表現為T1>T2>CK>T3，新梢長度表現為T1>T2>T3>CK，單果重表現為T1>T2>CK>T3。與對照CK比較，T1、T2處理各項指標均表現為正增長，其中T1處理各項測定指標增長幅度最大；T3處理除新稍長度表現為正增長，葉面積、百葉鮮重和單果重均表現為負增長。

表4 不同施肥處理對桃樹生長發育影響

2.3 不同施肥處理對桃品質的影響

由表5 可以看出，可溶性固形物T1>T2>T3>CK，維生素CT3>T1>T2>CK，果實硬度T1>T2>T3>CK，且T1～T3處理與對照相比均有不同程度的提高，其中以T1處理的可溶性固形物和果實硬度提高最顯著，表明有機肥對桃果實的品質有一定程度的改善。隨著有機肥使用量的增加，表現出促進作用逐漸下降，說明有機肥對桃果實品質的影響并不是正相關關系。試驗結果顯示在40%替代量時影響最大，對果實品質提升最為顯著，這也與表3 中的營養生長發育表現一致，符合植物生長發育規律。

表5 不同施肥處理對果實品質的影響

2.4 不同施肥處理對桃產量的影響

從表6中可以看出各處理產量表現為T1>T2>CK>T3，其中T1 增產幅度最高，比對照增產17.6%，比T3（只施用有機肥）增產21.0%。處理T3（只施用有機肥）產量最低，比對照（只施用復合肥）減產3.4%。經表7方差分析，各處理間數據差異十分顯著，說明不同施肥處理對桃果實的產量影響十分明顯。T1處理產量最高，T3處理產量最低，說明T1處理營養元素供應符合桃樹需肥規律，而T3處理營養元素釋放緩慢，不能滿足桃樹營養生長發育需求，導致產量降低。處理間產量增長規律體現了營養均衡供應是產量形成的主要因素。

表6 不同施肥處理桃產量

表7 方差分析

3 結論

有機肥替代化肥是現代農業產業發展的必然趨勢，也是果園高產高質高效生產的必由之路，但是盲目加大有機肥的用量，不僅會造成資源浪費、成本增加，更是會造成果樹減產減量、收入降低[17]。試驗結果顯示，在臨沂市桃生產中，6齡左右桃園施用40%有機肥替代量比較適宜，折算為每棵桃樹推薦施用量為6.80 kg有機肥+0.9 kg復合肥，施用方法為在萌芽期施用6.8 kg有機肥和0.6 kg復合肥作為基肥，在膨大期施用0.3 kg復合肥作為追肥。

4 討論

近些年來，桃農受傳統種植觀念影響，在生產中過量施用化肥，導致土壤酸化嚴重[18-19]。有機肥多為堿性，含有豐富的有機物，施用有機肥能增加土壤有機質含量，改善土壤結構，可有效防止土壤酸化，提高土壤微生物和土壤酶活性，提高肥料利用效率[20]，這與本研究結果一致。試驗數據分析結果顯示，有機質可以較好地改善化肥對土壤酸化的程度，并且隨有機質的增加表現越顯著，兩者呈正相關。這一結果與萬連杰等[21]研究的結果一致，也與Yang 等[22]和Yousefzadeh等[23]的研究結果類似。因此施用有機肥替代部分化肥，減少化肥用量，可有效改善桃園土壤資源環境，促進桃園持續健康發展[24-25]。

試驗測定有機肥具有較好緩釋效應，同時也具有減緩NO3--N 向深層土壤遷移作用，通過有機肥部分替代可有效延長肥效，提高肥料利用率，為果樹中后期持續提供足夠營養，促進桃樹中后期生長發育，在一定程度上可以增加營養生長；同時豐富的有機質，改善了土壤結構、提高了土壤微生物、增強了土壤酶活性[26]，促進桃果實品質的提升，也進一步提高了產量和優質桃產出率，進而增加桃農收入，經濟效益顯著[27]。

有機肥替代40%可以在一定程度上促進桃樹生長發育和桃果實品質提升，產量也有較大提高；但是有機肥替代增加到70%對桃樹生長發育和桃果實品質以及產量的促進作用反而有些下降，這與黃興成等[28]在獼猴桃上的研究結果類似。隨著替代比增加產量和品質提升趨緩現象，劉文歡等[29]和賴多等[30]也有類似報道，可能與有機肥礦化分解和葉片養分需求存在差異有關。本研究中，當有機肥完全替代時，表現為不利于桃樹生長發育，并且產量比只施用復合肥還要低，說明有機肥的緩釋效應和桃樹需肥規律有差異，不能在各發育時期提供足夠養分。因此，只有適量有機肥替代部分化肥，才能夠保證樹體生長發育所需養分及時充足穩定的供應，進一步促進葉片、枝條和果實干物質量的積累。

本試驗有機肥替代梯度相差較大，得出的結論僅限于本試驗條件下的適應替代量。建議下一步增加梯度處理，減小替代梯度差距，使其更能夠精確反應出最優替代量。