有機(jī)肥替代化肥對(duì)葡萄產(chǎn)量品質(zhì)及土壤養(yǎng)分的影響

摘要［目的］研究有機(jī)肥替代化肥對(duì)蕭縣葡萄果實(shí)品質(zhì)及果園土壤養(yǎng)分的影響。［方法］以設(shè)施葡萄為研究對(duì)象，分別設(shè)置不施肥（T1）、常規(guī)施肥（T2）、優(yōu)化化肥施肥（T3）、有機(jī)肥替代15%化肥（T4）、有機(jī)肥替代30%化肥（T5）、有機(jī)肥替代15%氮（T6）和有機(jī)肥替代30%氮（T7）共7個(gè)處理。［結(jié)果］與T2處理相比，T4～T7處理土壤pH和有機(jī)質(zhì)、全氮、全鉀含量分別提高1.72%～3.03%、5.62%～13.30%、5.71%～21.90%和7.37%～11.58%。T4和T5處理與T2處理相比，葡萄可溶性固形物含量分別提高5.06%和1.74%、糖酸比含量提高7.28%和2.08%，土壤陽離子交換量提高4.85%和5.45%，速效鉀含量提高25.76%和7.12%，果實(shí)還原性糖、維生素和土壤全磷含量降低；其中T4處理葡萄產(chǎn)量和土壤有效磷含量較T2處理分別增加13.26%和44.42%。與T2處理相比，T6處理葡萄產(chǎn)量、可溶性固形物含量、糖酸比和維生素含量分別提高1.74%、3.13%、9.38%和3.64%，土壤pH、有機(jī)質(zhì)、全鉀、全磷、有效磷含量均有所增加。T7處理葡萄產(chǎn)量、還原性糖、可溶性固形物和維生素含量分別降低13.84%、1.27%、0.41%、2.20%和3.73%。［結(jié)論］綜合果實(shí)品質(zhì)和土壤質(zhì)量，T4處理的效果最佳。

關(guān)鍵詞有機(jī)肥替代化肥；葡萄；品質(zhì)；土壤養(yǎng)分；蕭縣

中圖分類號(hào)S663.1"文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A"文章編號(hào)0517-6611（2024）24-0114-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.24.026

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

EffectofOrganicFertilizerReplacingChemicalFertilizeronGrapeYieldQualityandSoilNutrients

HANFeng1，JINLin2，GUOZhi-bin2etal

（1.TheCenterforAgriculturalTechnologyExtensioninXiaoCounty，Xiaoxian，Anhui235200;2.SoilandFertilizerInstitute，AnhuiAcademyofAgriculturalSciences（NationalAgriculturalExperimentalStationforSoilQuality，Taihe）/KeyLaboratoryofNutrientCyclingandArableLandConservationofAnhuiProvince，Hefei，Anhui230041）

Abstract［Objective］ToinvestigatetheeffectoforganicfertilizersreplacingchemicalfertilizersonthequalityofgrapesandsoilnutrientsoforchardsinXiaoxian.［Method］Takingthefacilitygrapesastheresearchobject，setnofertilization（T1），conventionalfertilization（T2），optimizedchemicalfertilization（T3），organicfertilizerreplacing15%chemicalfertilizer（T4），organicfertilizerreplacing30%chemicalfertilizer（T5），organicfertilizerreplacing15%N（T6），andorganicfertilizerreplacing30%N（T7）.［Result］DifferenttreatmentsoforganicfertilizersreplacingchemicalfertilizersincreasedsoilpH，organicmatter，totalnitrogenandtotalpotassiumcontentsby1.72%-3.03%，5.62%-13.30%，5.71%-21.90%and7.37%-11.58%，respectively，comparedwithT2treatment.ForT4andT5treatment，grapesolublesolids，sugar-acidratiocontentwereelevated5.06%and1.74%，7.28%and2.08%，respectively，soilcationexchangeandavailablepotassiumcontentwereincreased4.85%and5.45%，25.76%and7.12%，respectively，thefruitreducingsugar，vitamins，andsoiltotalphosphoruscontentwerereduced;T4treatmentalsoincreasedgrapeyieldandsoilavailablephosphorousby13.26%and44.42%，respectively.T6treatmentincreasedgrapeyield，solublesolids，sugar-acidratioandvitamincontentby1.74%，3.13%，9.38%and3.64%，respectively，andincreasedsoilpH，organicmatter，totalpotassium，totalphosphorusandavailablephosphorouscontent.T7treatmentdecreasedgrapeyield，reducingsugar，solublesolids，sugar-acidratioandvitamincontentby13.84%，1.27%，0.41%，2.20%and3.73%，respectively.［Conclusion］Combiningfruitqualityandsoilquality，"T4treatment"hasthebest"effect.

KeywordsOrganicfertilizerreplacingchemicalfertilizer;Grape;Quality;Soilnutrients;Xiaoxian

葡萄是全球四大水果之一，中國是世界葡萄生產(chǎn)大國，不僅栽培歷史悠久，而且栽培范圍廣泛^［1］。隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，高品質(zhì)的葡萄產(chǎn)品成為種植者和消費(fèi)者的共同追求^［2］。 肥料可提高土壤肥力，為葡萄植株生長提供養(yǎng)分，對(duì)保障葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)具有重要意義。但是，目前葡萄栽培過程中仍存在施肥方法不當(dāng)、肥料施用不平衡、過度依賴化肥而有機(jī)肥施肥不足等問題^［3］。這些不合理的肥料施用會(huì)導(dǎo)致土壤理化性質(zhì)惡化、板結(jié)，植物缺素等問題的發(fā)生，從而影響葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)^［4-5］。

有機(jī)肥富含有機(jī)質(zhì)、養(yǎng)分全面、肥效持久，對(duì)葡萄健康生長和土壤肥力提升有重要作用。有機(jī)肥分解產(chǎn)生的有機(jī)酸有利于土壤礦質(zhì)養(yǎng)分的溶解釋放，如將難溶性磷酸鹽轉(zhuǎn)化為易被葡萄吸收的磷酸鹽^［6］。有機(jī)肥還可以改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤微團(tuán)聚體的團(tuán)聚度，改善土壤物理環(huán)境^［7-8］，刺激微生物活動(dòng)，促進(jìn)土壤中微生物生長，加快土壤養(yǎng)分的分解轉(zhuǎn)化，使之更易被葡萄吸收利用，從而提升產(chǎn)量及改善品質(zhì)^［9］。湯小寧等^［10］的研究結(jié)果表明，增施有機(jī)肥可提高肥料利用率，增強(qiáng)葡萄抗病性，使果實(shí)快速著色、甜度增加，果實(shí)品質(zhì)明顯提升。杜春燕^［11］研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥替代部分化肥可提高蘋果與櫻桃中的可溶性固形物、可溶性糖和維生素 C 含量。肖時(shí)運(yùn)等^［12］指出，減少氮肥施用量，不僅不會(huì)影響作物產(chǎn)量，還可提高其維生素 C和可溶性糖的含量。吳世磊^［13］ 對(duì)夏黑葡萄采用雞糞與化肥配施，發(fā)現(xiàn)葡萄的總糖含量、糖酸比和可溶性固定物含量均較單施化肥有明顯提高。孫海高等^［5］研究羊糞和豬糞與化肥配合施用對(duì)巨峰葡萄果實(shí)品質(zhì)影響也得到類似結(jié)論，2種有機(jī)肥的添加均可增加葡萄單粒重、可溶性固形物和維生素C的含量，有機(jī)肥與化肥配施，既可為葡萄提供速效養(yǎng)分，又可滿足養(yǎng)分對(duì)葡萄的長期供應(yīng)，有利于改善葡萄品質(zhì)^［14］。

安徽省蕭縣被譽(yù)為葡萄之鄉(xiāng)，種植面積超過6 667 hm2，但仍存在部分種植戶只重視產(chǎn)量忽視質(zhì)量、施肥不合理等問題^［15，3］。該試驗(yàn)研究了不同有機(jī)肥替代化肥處理對(duì)蕭縣葡萄果實(shí)品質(zhì)及果園土壤養(yǎng)分的影響，以果實(shí)品質(zhì)與土壤性質(zhì)共同提升為目標(biāo)，探究有機(jī)肥替代化肥的適宜方式與比例，以期為蕭縣葡萄高質(zhì)量生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于蕭縣東南部永固鎮(zhèn)竇莊村，處于北亞熱帶和暖溫帶的過渡區(qū)。年平均氣溫15.7℃，年日照時(shí)數(shù)2284～2495h，日照率52%～57%，年平均降雨量800～930mm，雨季降水量占全年56%。試驗(yàn)地土壤有機(jī)質(zhì)17.50g/kg，全氮1.20g/kg，全磷0.85g/kg，全鉀12.40g/kg，堿解氮75.80mg/kg，有效磷34.6mg/kg，速效鉀143mg/kg，有效銅1.39mg/kg，有效鋅1.53mg/kg，陽離子交換量13.4"cmol/kg，pH7.84。試驗(yàn)在設(shè)施葡萄園內(nèi)進(jìn)行，供試葡萄為種植第2年的“蜜莉”葡萄。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)空白對(duì)照（T1）、常規(guī)施肥（T2）、優(yōu)化化肥施肥（T3）、有機(jī)肥替代15%化肥（T4）、有機(jī)肥替代30%化肥（T5）、有機(jī)肥替代15%氮（T6）、有機(jī)肥替代30%氮（T7）共7個(gè)處理，每個(gè)處理3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)含6株樹齡、樹勢(shì)和產(chǎn)量相對(duì)一致的葡萄，隨機(jī)區(qū)組排列，區(qū)組內(nèi)土壤、地形等條件保持相對(duì)一致，葡萄種植密度為2565株/hm2。有機(jī)肥采用商品有機(jī)肥（OM），養(yǎng)分含量為2.76%N，7.03%P2O5，3.37%K2O，含水量為17%。化肥品種為尿素、硫酸鉀和過磷酸鈣，施肥方式采用葡萄樹一側(cè)開溝施肥。各處理施肥量見表1，化肥按基肥、花前、果實(shí)膨大初期、著色期分次追施，其中，全部有機(jī)肥、20%氮肥、50%磷肥和20%鉀肥作為基肥施用，在花前追肥時(shí)，追施50%氮肥、30%磷肥和10%鉀肥，果實(shí)膨大初期施用30%氮肥、20%磷肥和40%鉀肥，剩余30%鉀肥在著色期施用。

1.3樣品采集與測(cè)試

1.3.1產(chǎn)量測(cè)定。

葡萄收獲時(shí)，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)取3株葡萄，稱量其葡萄產(chǎn)量，計(jì)算公頃串?dāng)?shù)與公頃產(chǎn)量。

1.3.2品質(zhì)指標(biāo)。

成熟期時(shí)，每個(gè)處理隨機(jī)采收2kg葡萄，將其充分混勻后進(jìn)行果實(shí)品質(zhì)測(cè)定。葡萄還原性糖含量用直接滴定法測(cè)定，可溶性固形物含量采用折射儀法測(cè)定，總酸含量采用酸堿指示劑滴定法測(cè)定，維生素含量采用滴定法測(cè)定。

1.3.3土壤理化性質(zhì)。

葡萄采收完成后，每個(gè)處理按5點(diǎn)采樣法采集0～20cm土壤，剔除根系等雜質(zhì)，混勻后采用4分法分取1kg土壤，風(fēng)干后分析其土壤理化性質(zhì)。其中，土壤有機(jī)質(zhì)含量用重鉻酸鉀-外加熱法測(cè)定，pH用電位法測(cè)定，陽離子交換量（CEC）用三氯化六氨合鈷浸提-分光光度法測(cè)定，全氮（TN）含量用自動(dòng)定氮儀測(cè)定，全磷（TP）含量用堿熔-鉬銻抗分光光度法測(cè)定，全鉀（TK）含量用火焰光度法測(cè)定，有效磷含量用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定，速效鉀含量用醋酸銨溶液浸提－火焰亮度法測(cè)定。土壤鉛、鎘含量采用石墨爐原子吸收分光光度法測(cè)定，砷、汞含量用原子熒光法測(cè)定，鉻、銅和鋅采用火焰原子吸收分光光度法測(cè)定。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel2007、SPSS27.0.1軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和單因素方差分析，采用LSD多重比較方法檢驗(yàn)處理間的差異顯著性。采用origin2022將數(shù)據(jù)整理成圖。

2討論

2.1有機(jī)肥替代化肥處理對(duì)葡萄產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

如圖1所示，相比T2處理，T4和T6處理葡萄串?dāng)?shù)和產(chǎn)量分別提升0.95%、9.99%和1.90%、4.63%，T5和T7處理葡萄串?dāng)?shù)和產(chǎn)量分別降低了24.76%、7.71%和14.29%、11.94%。

如表2所示，與T2處理相比，T3處理可提高葡萄中糖酸比、還原性糖與可溶性固形物含量，但總酸和維生素含量分別降低了3.33%和13.66%。T4和T5處理與T2處理相比，可溶性固形物含量分別提高5.10%和1.74%、糖酸比提高7.28%和2.08%，還原性糖含量降低0.42%和1.27%，維生素含量降低12.75%和7.29%。相較于T2處理，T6處理糖酸比提高9.39%，T6和T7處理還原性糖含量降低0.42%和1.27%，對(duì)可溶性固形物、總酸及維生素含量影響不一致，其中，T6處理可增加可溶性固形物及維生素含量。總體而言，T4和T7處理對(duì)葡萄品質(zhì)影響存在差異，其中還原性糖、可溶性固形物和總酸含量變化在統(tǒng)計(jì)學(xué)上不具有顯著差異。

2.2有機(jī)肥替代化肥處理對(duì)葡萄果園土壤養(yǎng)分的影響

各處理土壤的化學(xué)性質(zhì)如表3所示，T3處理土壤有機(jī)質(zhì)全氮、全磷、全鉀、有效磷、速效鉀和陽離子交換量較T1和T2處理均有所提升。與T2處理相比，T4～T7處理土壤pH、有機(jī)質(zhì)、全氮和全鉀含量分別提高了1.72%～3.03%、5.62%～13.30%、5.71%～21.90%和7.37%～11.58%，T4和T5處理均可提高土壤陽離子交換量和速效鉀含量，但降低了土壤全磷含量。T6和T7處理較T1和T2處理均提高了土壤有效磷含量，但對(duì)土壤陽離子交換量和全氮、全磷、速效鉀等養(yǎng)分的影響不一致。相對(duì)于T2處理，T6處理的全磷含量提高了12.87%，土壤陽離子交換量和速效鉀分別降低了0.81%和3.76%，T7處理的全磷含量降低了1.98%，土壤陽離子交換量和速效鉀分別升高了3.54%和27.84%。整體而言，各處理間的土壤pH和土壤陽離子交換量以及全鉀養(yǎng)分在統(tǒng)計(jì)學(xué)上未達(dá)顯著水平，有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、有效磷、速效鉀則有顯著差異。

2.3有機(jī)肥替代化肥處理對(duì)葡萄果園土壤重金屬的影響

不同處理土壤的重金屬含量見表4。相比于T2處理，T3、T5、T7處理均提高了土壤汞含量，此外，T3處理還提高了土壤鋅、鉻的含量，降低了土壤中銅和砷的含量。與T2處理相比，T4處理土壤中鉛含量降低了8.33%，T4和T5處理土壤鉻含量降低10.70%、8.81%，T6和T7處理可降低土壤中銅和鋅的含量，但對(duì)其他重金屬含量的降低效果不明顯。有研究發(fā)現(xiàn)施用有機(jī)肥可顯著增加土壤重金屬含量，危害土壤健康^［16-17］，但該試驗(yàn)結(jié)果與之不同，土壤中各重金屬含量仍在限制范圍內(nèi)，試驗(yàn)中施肥方式并未危害環(huán)境質(zhì)量，這可能與有機(jī)肥種類和用量不同有關(guān)。

2.4葡萄產(chǎn)量、品質(zhì)與土壤養(yǎng)分相關(guān)性分析

由圖2可知，葡萄產(chǎn)量與土壤全氮和有效磷的相關(guān)系數(shù)分別為0.54和0.60，均呈顯著正相關(guān)。還原性糖含量與土壤pH呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.59。可溶性固形物與土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)均為0.79，與產(chǎn)量和土壤有效磷含量呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.64和0.63。糖酸比與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)為0.75，呈極顯著正相關(guān)，與土壤全氮含量相關(guān)系數(shù)為0.66，呈顯著正相關(guān)。但是，維生素與土壤有機(jī)質(zhì)和有效磷含量均呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.68和-0.67，與葡萄產(chǎn)量和可溶性固形物呈顯著負(fù)相關(guān)。總酸與土壤養(yǎng)分指標(biāo)均無顯著相關(guān)。

3討論

3.1有機(jī)肥替代化肥對(duì)葡萄產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

施肥是葡萄植株生長、果實(shí)發(fā)育的重要基礎(chǔ)，肥料種類及施肥量均可影響果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)。該研究結(jié)果表明，與T2處理相比，T4與T6處理均提高了葡萄產(chǎn)量和葡萄串?dāng)?shù)，這與前人研究施用有機(jī)肥促進(jìn)巨峰葡萄增產(chǎn)的結(jié)果相似^［18］。然而，隨著有機(jī)肥替代化肥比例的增加，葡萄產(chǎn)量呈下降趨勢(shì)，這可能是由于有機(jī)肥肥效釋放緩慢，當(dāng)化肥被大量替代時(shí)，土壤養(yǎng)分不能及時(shí)滿足葡萄生長的需求，從而造成減產(chǎn)。

可溶性固形物含量、糖酸比都是評(píng)價(jià)果實(shí)品質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo)，研究表明，施用有機(jī)肥可提高水果中可溶性固形物和糖酸比含量^［19-21］。該研究中，與T2處理相比，T4～T6處理均提高了葡萄糖酸比和可提高葡萄可溶性固形物含量。總體來說，較高比例的有機(jī)肥替代化肥對(duì)葡萄可溶性固形物和糖酸比的促進(jìn)作用低于較低比例的有機(jī)肥替代，這與馬忠明等^［22］研究結(jié)果類似，其研究顯示釀酒葡萄的可溶性固形物含量及糖酸比會(huì)隨有機(jī)肥配施比例的增加呈先增加后減小的趨勢(shì)。該研究中，除T3處理外，T4～T7處理相比常規(guī)施肥均降低了果實(shí)還原性糖含量；此外，相較于T2處理，除T6處理，各施肥處理的果實(shí)維生素含量并未增加，這與周喜英等^［14］研究結(jié)果相同。但是，也有研究發(fā)現(xiàn)，減少氮肥施用、增加有機(jī)肥施用量可使果實(shí)維生素和還原性糖含量增加^［25-26］這可能是與試驗(yàn)條件、作物品種等存在差異所致。

3.2有機(jī)肥替代化肥對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

土壤pH是衡量土壤酸堿性的指標(biāo)，是影響土壤養(yǎng)分活性的重要因素之一。T4～T6處理的土壤pH均高于T2處理，可能是因?yàn)橛袡C(jī)肥分解會(huì)釋放大量有機(jī)酸，使土壤pH降低^［25］，但也有研究表明，有機(jī)質(zhì)腐解過程產(chǎn)生的有機(jī)陰離子可與土壤中鋁、鐵（氫）氧化物的羥基發(fā)生配位交換反應(yīng)，增加土壤羥基含量^［26］；此外，有機(jī)肥對(duì)土壤pH的影響還與有機(jī)肥的種類、養(yǎng)分含量及施用量有關(guān)^［27］。土壤有機(jī)質(zhì)是土壤生產(chǎn)力的重要指標(biāo)之一。研究表明，施用有機(jī)肥可顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)含量^{［24，28］}，這與該研究結(jié)果一致。土壤CEC是指土壤膠體所能吸附的各種陽離子的總量，反映了土壤的保肥性。于耀泓等^［29］和譚智勇等^［30］的研究發(fā)現(xiàn)土壤CEC含量與土壤有機(jī)質(zhì)、pH呈正相關(guān)關(guān)系，這與該試驗(yàn)結(jié)果相似，但也有研究表明土壤CEC與土壤pH存在負(fù)相關(guān)^［31］，這可能與土壤類型有關(guān)。

氮磷鉀是作物生長的必需營養(yǎng)元素，其在土壤中的含量與活性影響作物吸收和利用^［32］。該研究中，與T2處理相比，T4～T7處理均增加了土壤全鉀含量，速效鉀含量也有7.12%～27.84%的提升，這與周曉芬等^［33］的研究結(jié)果一致，表明有機(jī)肥提升了土壤的供鉀能力；T4～T7處理增加了5.71%～21.90%的土壤全氮，這與王明友等^［34］的研究結(jié)果類似。不同有機(jī)肥替代化肥處理對(duì)土壤全磷及有效磷含量影響不同，相較于T2處理，T6處理全磷含量增加了12.87%，而其余替代處理均使土壤全磷含量降低；T5處理降低了有效磷含量，其余施肥處理則均使土壤有效磷含量增加。這與葛新偉^［24］的試驗(yàn)結(jié)果相似，但也有研究表明，有機(jī)肥施用會(huì)降低土壤有效磷含量，原因可能是有機(jī)肥的投入提升了土壤氮磷鉀活性，增加植株對(duì)養(yǎng)分的吸收^［35］。

4結(jié)論

研究結(jié)果表明，在葡萄生長期內(nèi)施用有機(jī)肥替代部分化肥，可明顯增加土壤有機(jī)質(zhì)和全鉀含量，不會(huì)危害土壤環(huán)境健康。葡萄果實(shí)的可溶性固形物含量和糖酸比也得到提升。從果實(shí)和土壤質(zhì)量綜合來看，有機(jī)肥替代15%化肥處理的效果最佳。該研究可為合理開展葡萄園有機(jī)肥替代化肥，促進(jìn)葡萄園可持續(xù)發(fā)展提供參考。

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