腐殖酸肥或生物有机肥替代部分化肥对土壤肥力、红枣产量和品质的影响

赵满兴，刘 慧，白二磊，邓 健

(1.延安大学 生命科学学院,陕西延安 716000；2.陕西省红枣重点实验室(延安大学),陕西延安 716000)

施用化肥是农业生产中提高产量的重要手段，但近年来为了追求高产而过量施用化肥现象越来越严重[1]，这不仅会造成肥料利用率低，影响农产品产量和品质，同时大量的N、P等元素淋溶会造成严重的水体污染和农业环境问题；而过量施用氮素化肥也会引起温室气体排放增加等生态问题[2]。因此，如何在保证农产品产量和品质的同时减少化肥施用是当前农业生产中面临的重要课题。

有机肥料和无机化学肥料配合施用能够改善作物生长状况，并降低化肥使用量。其中腐殖酸和生物有机肥与化肥配施在多种作物上被广泛应用[3-4]。腐殖酸是动植物残体经过复杂的变化后形成的一类褐色或黑色的无定形高分子胶态复合物，是土壤有机质的主要成分[5-6]；生物有机肥是传统的有机肥和菌肥的有机结合体，兼有增肥和活菌的作用[7]。这2种有机肥料与化肥减量配施后在番茄、玉米、苹果和烟草等多种作物上的应用均能够起到改良土壤、增加产量和改善品质的作用[4,8-10]，且能使化肥使用量减少10%～30%[11]；且均能够通过改善根际土壤微生物群落的数量和结构来改变土壤酶活性和有效养分质量分数[12]，优化根际环境，增强植物抗逆性和光合能力，最终实现养地增产的效果[13-14]。然而，由于不同作物对肥料类型和数量的需求差别较大，导致目前对于化肥减量和增施有机肥种类和数量的研究仍然不够明确，主要集中在玉米、苹果和烟草等作物[8,15-16]。

枣(ZiziphusjujubaMill.)是世界第七大干果，含丰富的蛋白质、维生素、黄酮、矿物质等营养成分，直接食用和加工产品均有巨大前景[17]。但红枣生长区域通常位于干旱半干旱地区，土壤肥力较低，当前红枣种植过程中过量和不合理施用化肥已成为影响红枣品质的严重问题[18]。因此，本试验选取中国红枣五大产业基地之一的陕北地区，开展不同梯度化肥减量增施有机肥对土壤、红枣产量和品质的影响研究，为红枣栽培管理及有机肥配施技术提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2017年3月-10月在陕西省延安市延川县马家河乡白家圪崂(N36°46′;E110°16′)进行。该区域地处延安市东北部，属于陕北黄土高原丘陵沟壑区，平均海拔850 m，年平均气温 10.06 ℃，常年干旱少雨，年平均降水量为380～580 mm，70%以上的降雨集中在6-9月份，无霜期183 d。土壤类型为绵沙土，试验前0～20 cm耕层土壤基本理化性质为：有机质16.90 g/kg，碱解氮21.0 mg/kg，速效磷2.3 mg/kg，速效钾45.2 mg/kg，pH 8.61。

1.2 供试材料

供试红枣品种‘晋一枣’，树龄6 a。选择长势基本一致无病虫害的试验树，栽植密度为2 m ×2 m，树高2 m左右。试验枣树生长在3 m高的拱棚下。

研究所用腐殖酸肥和生物有机肥购自于延安市宝塔区河庄坪农资经销站，生物有机肥中氮磷钾≥15%，硫≥16%，活性有机质≥20.5%，氨基酸≥10%，微量元素≥2.5%(以上肥料均为质量分数)。腐殖酸肥中腐殖酸≥45%，pH 7.50。

1.3 试验设计

试验于2017年4月开始，设置8个处理：(1)CK(不施化肥)；(2)CF(2016年施肥试验产量较好的处理，尿素每株1.5 kg，过磷酸钙每株1.5 kg，硫酸钾每株1.0 kg)；(3)80%CF+HF1(80%CF+腐殖酸肥每株0.5 kg)；(4)60%CF+HF2(60%CF+腐殖酸肥每株1.0 kg)；(5)40%CF+HF3(40%CF+腐殖酸肥每株1.5 kg)；(6)80%CF+BF1(80%CF+生物有机肥每株0.5 kg)；(7)60%CF+BF2(60%CF+生物有机肥每株1.0 kg)；(8)40%CF+BF3(40%CF+生物有机肥每株1.5 kg)。随机区组设计，3株视为一个处理，各处理重复3次(表1)。腐殖酸肥和生物有机肥各处理的替代率均为27.8%。所有处理的基肥均为枣农堆制的腐熟羊粪，有机质质量分数 126.07 g/kg，全碳51.38 g/kg，全氮4.83 g/kg，无机氮402.64 mg/kg，全磷4.05 g/kg，全钾 3.27 g/kg，碳氮比 10.64。施用量均为每株20 kg，试验氮肥、磷肥和钾肥分别为尿素(含N量w=46%)、过磷酸钙(含P量w=12%)和硫酸钾(含K量w=50%)。所有肥料作为基肥一次性施入，于春季枣树萌芽前(4 月25日)，在树冠投影外围以树干为中心，挖宽40 cm，深35 cm的圆形环状沟，均匀地将试验所用的肥料施入沟内然后覆土。

1.4 测定项目与方法

于2017年9月底‘晋一枣’采收后于树冠下避开施肥点采集0～20 cm土样，同一处理的3株枣树按照“S”型采集5点土样，并将其混合为一个土样，共采集45个土样，剔除杂物后混合制样，风干后过2 mm筛。

土壤基本性状测定方法[19]：土壤有机质采用重铬酸钾—浓硫酸外加热法、碱解氮采用扩散法、速效磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提—钼锑抗比色法、速效钾采用1.0 mol/L NH4OAC浸提—火焰光度计法测定。pH采用水土比2.5∶1(m∶V)的电位法测定。

果实在9月底成熟时采收，每株从东、南、西、北4个方向上各采10个枣果用于测定形态和品质指标，将各处理果实混合称量，计算产量。红枣

表1 田间试验各处理肥料用量Table 1 Fertilizer input in the field treatments

出干率采用烘干称量法测定，枣果总糖质量分数采用蒽酮比色法，还原糖质量分数采用3, 5-二硝基水杨酸比色法测定[20]，还原性维生素C(Vc)采用2, 6-二氯靛酚滴定法测定，蛋白质采用考马斯亮蓝G-250染色法测定，黄酮采用比色法测定[21]。

1.5 数据处理方法

采用单因素方差分析(One-way ANOVA)检验不同处理水平的差异性，采用Duncan’s法进行多重比较；显著性水平P<0.05表示差异显著。分别采用Excel 2016、SPSSV 20.0(IBM SPSS Statistic)和Origin 2016进行数据整理、统计分析和作图。

2 结果与分析

2.1 有机无机肥配施对土壤化学性状的影响

土壤养分状况对枣树生长和结果都有一定影响。从图1可以看出，有机无机肥配施各处理对土壤碱解氮、有机质和速效磷均有显著的影响 (P<0.05)。其中80%CF+HF1的土壤碱解氮质量分数最高，CK的土壤碱解氮质量分数最低，其他处理的碱解氮质量分数均显著低于单纯施用化肥的处理(P<0.05)，且随着化肥施用量的降低而降低(P<0.05)；总体来看，CF减量配施腐殖酸肥料的碱解氮质量分数(平均为73.89 mg/g)高于CF减量配施生物有机肥的碱解氮质量分数(平均为47.44 mg/g)。

图上不同小写字母表示处理间差异达5%显著水平。下同 Different lowercase letters above the bars mean significant among the treatments at the 5% level. The same below

图1 有机无机肥配施下土壤的碱解氮
Fig.1 Alkali-hydrolyzable nitrogen to treatments ofmanure combined with chemical fertilizers

有机无机肥配施各处理对土壤有机质质量分数也有影响(图2)，除80%CF+HF1和80%CF+BF1与CK和CF处理差异不显著外 (P>0.05)，其他处理较CK和CF均显著提高了土壤有机质质量分数(P<0.05)，其中40%CF+HF3的土壤有机质最高为(21.37±2.19) g/kg，比CK提高34.74%；随着腐殖酸肥或生物有机肥配施量的增加，土壤有机质质量分数也显著增加(P<0.05)，说明腐殖酸肥或生物有机肥与化肥配施均能够有效提高土壤有机质水平，腐殖酸肥中腐殖酸质量分数较高，增加土壤有机质作用较明显。

有机无机肥配施各处理较CF显著降低了土壤中速效磷的质量分数(P<0.05) (图3)，降幅分别达到48.15%～62.96%和43.36%～ 69.64%；但相比CK处理，有机无机肥配施各处理均增加了土壤速效磷质量分数，表明土壤中速效磷可能主要来源于化学肥料的施用。

图2 有机无机肥配施下土壤的有机质Fig.2 Soil organic matter to treatments of manure combined with chemical fertilizers

2.2 有机无机肥配施对枣树产量和枣果形态的影响

如表2所示，有机无机肥配施各处理均对枣树产量和枣果形态指标有显著影响；与CK相比，有机无机肥配施均显著提高枣树的单株产量。有机无机肥配施较CF红枣产量分别增加7.13%～25.70%和13.88%～15.20%；40%CF+BF3的单株产量最高，为(22.33±1.76) kg，80%CF+HF1的单株产量次之，为(20.47±1.19) kg。

与CK相比，CF及有机无机肥配施各处理均显著降低了枣果的出干率(P<0.05)(表2)。其中，CF较CK出干率降低16.37%；有机无机肥配施较CF显著提高出干率(P<0.05)，其中CF减量配施生物有机肥增加了出干率，但CF减量配施腐殖酸肥降低了出干率，40%CF+BF3处理的出干率最高，为(64.21±2.31)%，80%CF+HF1处理次之，为(63.08±3.71)%，说明一定程度配施腐殖酸或有机肥能增加枣果出干率，但过量施用腐殖酸反而降低出干率。

图3 有机无机肥配施下土壤的速效磷Fig.3 Available phosphorus to treatments of manure combined with chemical fertilizers

与CK相比，CF及有机无机肥配施各处理均能一定程度增加枣果长轴长度，并能显著增加枣果周长(P<0.05)(表2)。40%CF+BF3处理的枣果长轴最长。有机无机肥配施各处理的枣果周长较CK处理分别增加5.65%～11.40%和 9.86%～16.19%，说明腐殖酸肥和生物有机肥施用均能够增加单果体积。

2.3 有机无机肥配施对枣果品质的影响

由表3可知，CF减量配施腐殖酸肥处理枣果维生素C、蛋白质、还原糖、黄酮、总可溶性糖比CF处理分别增加1.33～5.31倍、3.53%～ 5.88%、21.09%、22.41%和25.77%；CF减量配施生物有机肥处理枣果维生素C、蛋白质、还原糖、黄酮、总可溶性糖比CF处理分别增加2.34～ 5.83倍、73.3%、34.35%、14.62%和34.34%。过量配施腐殖酸肥，黄酮、还原糖和可溶性总糖质量分数反而低于常规施用化肥。配施腐殖酸肥和生物有机肥比较，配施生物有机肥对枣果维生素C质量分数、蛋白质质量分数、还原糖和总可溶性糖质量分数增加幅度大于配施腐殖酸肥。这可能与生物有机肥中含有的氨基酸和微量元素具有改善枣果品质有关。

表2 有机无机肥配施枣树产量和枣果形态的变化Table 2 Changes of different fertilization treatments on the yield and the shape of jujube fruit

注：数据为“平均值±标准误”；数值后不同字母表示处理间差异达5%显著水平。下同。

Note：Values are “mean ± SE”; values followed by different letters are significant at the 5% level among the treatments.The same below.

表3 有机无机肥配施枣果品质的变化Table 3 Changes of different fertilization treatments on the quality of jujube fruits

3 讨 论

本研究结果表明，化肥减量配施腐殖酸肥或生物有机肥显著增加土壤中有机质质量分数，主要是这2种肥料本身含有大量有机质，同时腐殖酸能够改良土壤环境，促进有机质积累；但配施后一定程度上降低土壤中碱解氮和速效磷等速效养分的质量分数，这与谭军利等[9]在玉米上的研究结果相近，可能主要是配施减少了化肥中速效元素(如尿素、过磷酸钙等)的直接施用，同时腐殖酸的使用会降低土壤脲酶活性[22-23]，从而影响土壤氮素转化，说明化肥配施腐殖酸和有机肥能够改变土壤有机质状况，但会使土壤中速效养分质量分数有所降低。

与不施化肥处理相比，化肥减量配施腐殖酸肥或生物有机肥处理均显著提高枣树的单株产量。本研究发现，施用腐殖酸肥过高(单株1.5 kg)时，单株产量反而下降，且低于常规施用化肥处理。这可能是因为腐殖酸虽然能够起到改良土壤及增加肥效的作用，但过量施用会导致土壤酸化，影响根际环境，会影响对植物养分吸收，尤其是对适宜于碱性环境的作物会产生不良影响[10,24]；而生物有机肥则主要通过改变土壤结构及调节土壤微生物群落等改良土壤，相对来说更加缓和[4,25]。同时研究结果也表明，化肥减量配施腐殖酸肥或生物有机肥能够增加枣果体积，尤其是配施生物有机肥效果更加明显，这也可能是配施肥料增加枣树产量的一个重要原因。

本研究发现，相对于常规施用化肥而言，化肥减量配施腐殖酸肥或生物有机肥显著增加了维生素C、蛋白质、黄酮、还原糖和总可溶性糖质量分数，说明配施有机肥料对枣果品质具有显著的提升作用。在配施腐殖酸肥或生物有机肥后，果实维生素C质量分数较单施化肥有大幅度降低，但随着配施量的增加维生素C质量分数呈现增加趋势。这与此前研究认为腐殖酸和生物有机肥在苹果上能增加维生素C质量分数结果不一致[26]，可能原因是枣树栽培环境、生长习性与其他水果不同，具体原因有待进一步研究。

4 结 论

与CF比较，CF减量配施有机肥能够显著增加土壤有机质质量分数，但显著降低碱解氮和速效磷质量分数(P<0.05)；同时，有机无机肥配施各处理较CF处理枣树产量分别增加了 7.13%～25.70%和13.88%～15.20%，单个枣果果型也显著增加(P<0.05)，但会导致出干率降低；有机无机肥配施各处理均较CF增加枣果维生素C、蛋白质、还原糖、黄酮和总可溶性糖质量分数；过量配施腐殖酸肥，枣果黄酮、还原糖和可溶性总糖质量分数反而低于常规施用化肥。综合来看，在本试验条件下，较优的2个处理分别是CF减量20%～40%，配施腐殖酸肥每株0.5～1.0 kg和CF减量40%，配施生物有机肥每株1.0 kg。在同等条件下，化肥配施生物有机肥效果优于配施腐殖酸肥。