沼液对低纬高原红富士苹果果树生长发育及果实品质的影响

芮 麟,杨钰莹,芮体江,刘丽春,郑朋飞,由春香,郝玉金*

1.山东农业大学园艺科学与工程学院,作物生物学国家重点实验室,山东 泰安271018

2.丽江市种子管理站,云南 丽江674100

3.丽江市林业和草原局,云南 丽江674100

苹果在中国的栽培面积和产量均居世界首位，同时也是苹果的消费大国[1]。苹果产业作为中国第一大果品产业，提高果实品质是21 世纪苹果生产的主要任务[1]。西南冷凉高地是我国重要的苹果产区，该产区的果园多位于低纬高原，温度冷凉，光照时间长，非常适合喜光的苹果树生长。并且冷凉的温度有利于果实品质形成魏钦平等认为苹果生长的年平均气温为6～14 ℃，优质苹果产地的年平均气温多在8.5～12.5 ℃[2]。张光伦近20 年来对中国山地果树生态研究表明，在一定范围内，随海拔高度的升高，苹果的糖、酸、Vc 含量皆增加，色泽和形状发育良好，果皮蜡层増厚，果胶酶活性降低，果实硬度增加，耐贮性和抗逆性增强，在生态最适宜地带的高度范围内达最佳[3]。因此，选择在温度相对低、日照充足和海拔相对高的地区进行苹果果树种植，有利于提高果实品质。

但目前大多果园土壤有机质和养分含量不足，低纬果园的土壤多为酸性红壤，在有机质含量低等问题也非常突出。果农往往过量施用化肥，不仅导致果实品质下降，而且破坏土壤环境，严重影响苹果产业的可持续发展。果园増施有机肥可以有效解决上述问题，但对于大多数果园而言，普遍存在有机肥源不足的问题。沼气及发酵产生料液在生产生活中发挥着重要作用，在农业生产中的直接利用统称为沼气综合利用[4]。沼气作为一种优质的气体燃料，不仅可以用来取暖、点灯等生活用能，还能够用于发电、果粮贮藏等生产用能；沼液、沼渣则可以作为优质有机肥，又可以作为土壤改良剂，增强土壤肥力，改善土壤质量，有利于作物生长[5]，同时沼液中还含有氨基酸、腐殖酸、抗生素、微量元素等具有抑菌作用的活性物质，因此可作为速效肥用于果树叶面喷施，防病抗菌，提高果树品质，另外使用沼液代替化肥和农药，可减少20%以上的化肥和农药施用量[6]。因此，在果园中实行果园生草、枝叶喂养禽畜、禽畜粪便发酵生产沼肥的循环模式，是提高果实品质，减少环境污染，农业持续发展的有效途径。

本试验中，利用于低纬高原地区种植的红富士苹果树，进行根施沼液、根施当地农家肥、叶面喷施沼液，再辅以空白作为对照，研究沼液对高原地区种植的红富士苹果果树生长发育、果实品质的影响，旨在为更加有效地生产优质苹果果实提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 地点与材料

试验在云南省丽江市古城区红水塘苹果矮化密植示范基地进行。该基地位于北纬26°59′东经100°22′，海拔高度为2584 m。红水塘试验基地2019 年气象条件见表1。试验苹果品种为红富士，成年树树龄为3 年，株行距2 m×4 m，幼树树龄为1 年，株行距0.8 m×1 m，果园管理合理，树势良好，均为矮化树形。供试土壤pH 值5.69，有机质含量40.9 g/kg，水解性氮含量81 mg/kg，有效磷含量5.7 mg/kg，速效钾含量368 mg/kg。

表1 红水塘试验基地2019 年气象条件Table 1 The weather conditions in Hongshuitang experimental base in 2019

1.2 试验处理

为研究沼液对果实品质及果树生长量等的影响，试验设计4 个处理，A：根施沼液，B：根施当地农家肥，C：叶面喷施沼液，CK：未施肥空白对照。

试验所用沼液取自正常产气的户用沼气池，发酵原料为猪粪尿及玉米秸秆，其养分含量：总氮含量88.4 mg/L，有效磷含量271.0 mg/L，速效钾含量77.4 mg/L，水分含量99.34%，pH 值7。试验所用当地农家肥发酵原料为猪粪40%、鸡粪3%、羊粪4%、松针等53%。

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计 试验于2019 年2 月至2019 年12 月进行。将试验地划分为2 个区，分别为3 年生成年树区、1 年生幼树区，每个区划分为4 个小区（每单株为1 个小区），各小区环境条件一致，分别将4 个处理随机安排入小区，每个处理重复5 次。

1.3.2 施肥方案 根施沼液或当地农家肥：采用滴水冠环状施肥，开挖深20 cm～30 cm 环状沟施肥方法，3 年生成年树区施用30 kg，1 年生幼树施用15 kg。成年树于2019 年4 月、5 月、6 月、7 月、8 月分别将肥料施入各小区。

叶面喷施沼液：喷施前采用细筛网过滤掉大固体物，增加水稀释，3 年生成年树区用原液:水=1:2进行喷施，1 年生幼树区用原液:水=1:3 进行喷施，尽量在叶片的背面进行喷施。在2019 年4 月、5月、6 月、7 月、8 月，选择上午10 点前和下午4 点以后的晴天，各喷施1 次，连续施用2 d（4 月至8 月是果实发育及植株生长的重要阶段，喷施沼液可提供树体所需营养）。

1.4 测定指标与方法

1.4.1 幼树区生长发育相关指标的测定与方法 株高：用卷尺测量植株根颈到顶部之间的距离。

基径：用电子游标卡尺测量植株距离地面20 cm 处的树干直径。

光合速率：CIRAS-3 型光合速率仪测定。

叶绿素含量：直接浸提法，用95%乙醇浸提叶片过夜之后，在紫外分光光度计下测定665 nm 和649 nm 波长下的吸光度值。

1.4.2 成年树区果实品质相关指标的测定与方法 单果重：电子天平测定。

果形指数：电子游标卡尺测定。

硬度：GY-1 型硬度计测定。

可溶性固形物含量：TD-35 型数字糖度计测定。

组织含水量：烘箱烘干称重法。

可滴定酸：酸碱滴定法，用蒸馏水浸提之后，再用0.1 mol/L 氢氧化钠溶液酸进行酸碱滴定。

可溶性糖：蒽酮试剂盒法测定，用蒸馏水水浴加热浸提之后，分别加入蒸馏水、工作液和浓硫酸，在紫外分光光度计下测定620 nm 波长下的吸光度值。

Vc 含量：酸碱滴定法，用20 g/L 草酸溶液在冰浴条件下浸提之后，再用2,6-二氯酚靛酚溶液进行酸碱滴定。

1.5 统计方法

使用Microsoft Excel 2010 软件进行试验数据处理、作图分析，使用DPS 18.10 数据分析软件，对试验数据进行单因素LSD 法分析比较。

2 结果与分析

2.1 沼液对低纬高原地区红富士苹果1 年生幼树生长发育的影响

2.1.1 沼液对植株株高及基径的影响 由图1 可以看出，与CK 相比，根施沼液（A）和根施当地农家肥（B）能显著增加植株高度，且根施沼液对增加植株高度影响最大，平均高度达到66.40 cm，较CK 高27.692%，其次为根施当地农家肥处理，平均高度达到65.60 cm，较CK 高26.154%。叶面喷施沼液（C）处理的植株高度平均值为58.00 cm，高于CK 11.539%，与CK 相比无显著差异性。

图1 植株株高的测量结果Fig.1 Measurement value of Plant height

由图2 可以看出，与CK 相比，根施沼液（A）能显著增加植株基径，平均基径达到9.86 cm，较CK 高97.991%。根施当地农家肥（B）和叶面喷施沼液（C）两个处理的植株基径平均值分别为6.92 cm 和5.51 cm，分别高于CK39.012%和10.727%，与CK 相比无显著差异性。

图2 植株基径的测量结果Fig.2 Measurement values of plant base diameter

图3 叶片光合速率的测定结果Fig.3 Measurement values of photosynthesis rates

2.1.2 沼液对叶片光合速率及叶绿素含量的影响 由图3 可以看出，与CK 相比，根施沼液（A）、根施当地农家肥（B）和叶面喷施沼液（C）均能显著提高叶片光合速率，且根施沼液对提高叶片光合速率影响最大，平均光合速率达到29.486 μmol·m-2·s-1，较CK 高57.764%，其次为根施当地农家肥处理，平均光合速率达到28.854 μmol·m-2·s-1，较CK 高54.382%，最后为叶面喷施沼液处理，平均光合速率达到27.846 μmol·m-2·s-1，较CK 高48.989%。

由图4 可以看出，与CK 相比，根施沼液（A）、根施当地农家肥（B）和叶面喷施沼液（C）均能显著提高叶片叶绿素含量，且叶面喷施沼液对提高叶片叶绿素含量影响最大，平均叶绿素含量达到4.034 mg/g，较CK 高87.978%，其次为根施沼液处理，平均叶绿素含量达到3.810 mg/g，较CK 高77.540%，最后为根施当地农家肥处理，平均叶绿素含量达到3.804 mg/g，较CK 高77.260%。

图4 叶片叶绿素含量的测定结果Fig.4 Measurement values of chlorophyll content

图5 单果重的测定结果Fig.5 Measurement value of Fruit weight

2.2 沼液对低纬高原地区红富士苹果3 年生成年树果实品质的影响

2.2.1 沼液对果实外观品质的影响 由图5 可以看出，与CK 相比，根施沼液（A）、根施当地农家肥（B）和叶面喷施沼液（C）均能显著增加单果重，且根施沼液对单果重影响最大，平均单果重达到258.344 g，较CK 高58.975%，其次为根施当地农家肥处理，平均单果重达到249.758 g，较CK 高53.692%，最后为叶面喷施沼液处理，平均单果重达到227.962 g，较CK 高40.279%。

图6 果形指数的测定结果Fig.6 Measurement values of fruit shape index

图7 硬度的测定结果Fig.7 Measurement values of hardness

由图6 可以看出，与CK 相比，根施沼液（A）、根施当地农家肥（B）和叶面喷施沼液（C）均能显著提高果形指数，且根施沼液对果形指数影响最大，平均果形指数达到0.848，较CK 高6.000%，其次为叶面喷施沼液处理，平均果形指数达到0.830，较CK 高3.750%，最后为根施当地农家肥处理，平均果形指数达到0.825，较CK 高3.075%。

由图7 可以看出，与CK 相比，根施沼液（A）、根施当地农家肥（B）和叶面喷施沼液（C）均能显著提高果实硬度，且根施沼液对果实硬度影响最大，平均果实硬度达到8.44 kg·cm-2，较CK高7.107%，其次为根施当地农家肥处理，平均果实硬度达到8.34 kg·cm-2，较CK 高5.838%，最后为叶面喷施沼液处理，平均果实硬度达到8.32 kg·cm-2，较CK 高5.584%。

图8 可溶性固形物含量的测定结果Fig.8 Measurement values of soluble solids content

图9 组织含水量的测定结果Fig.9 Measurement values of tissue moisture content

2.2.2 沼液对果实内在品质的影响 由图8 可以看出，与CK 相比，根施沼液（A）和叶面喷施沼液（C）能显著提高可溶性固形物含量，且根施沼液对提高可溶性固形物含量影响最大，平均可溶性固形物含量达到15.07%，较CK 高17.344%，其次为叶面喷施沼液处理，平均可溶性固形物含量达到14.11%，较CK 高9.871%。根施当地农家肥（B）处理的可溶性固形物含量平均值为13.73%，高于CK6.913%，与CK 相比无显著差异性。

由图9 可以看出，与CK 相比，根施沼液（A）能显著提高组织含水量，平均组织含水量达到83.65%，较CK 高1.888%。根施当地农家肥（B）和叶面喷施沼液（C）两个处理的组织含水量平均值分别为82.90%和83.14%，分别高于CK 0.972%和1.264%，与CK 相比无显著差异性。

由图10 可以看出，与CK 相比，根施沼液（A）、根施当地农家肥（B）和叶面喷施沼液（C）均能显著提高可滴定酸含量，且根施沼液对可滴定酸含量影响最大，平均可滴定酸含量达到0.1393%，较CK 高60.766%，其次为叶面喷施沼液处理，平均可滴定酸含量达到0.1193%，较CK高37.618%，最后为根施当地农家肥处理，平均可滴定酸含量达到0.1103%，较CK 高27.325%。

图10 可滴定酸的测定结果Fig.10 Measurement values of titratable acidity

图11 可溶性糖的测定结果Fig.11 Measurement values of soluble sugar

由图11 可以看出，根施沼液（A）、根施当地农家肥（B）和叶面喷施沼液（C）三个处理的可溶性糖含量平均值分别为86.146 mg·g-1、85.162 mg·g-1和87.350 mg·g-1，分别高于CK 2.353%、1.183%和3.783%，与CK 相比均无显著差异性。

由图12 可以看出，与CK 相比，根施沼液（A）、根施当地农家肥（B）和叶面喷施沼液（C）均能显著提高Vc 含量，且根施沼液对Vc 含量影响最大，平均Vc 含量达到2.918 mg·100g-1，较CK高87.774%，其次为根施当地农家肥处理，平均Vc 含量达到2.590 mg·100g-1，较CK 高66.667%，最后为叶面喷施沼液处理，平均Vc 含量达到2.316 mg·100g-1，较CK 高49.035%。

图12 Vc 含量的测定结果Fig.12 Measurement values of Vc content

3 讨论

3.1 沼液与果树生长发育的关系

氮是蛋白质构成的主要元素，蛋白质是细胞原生质组成中的基本物质。氮肥增施促进蛋白质和叶绿素的形成，使叶色深绿，叶面积增大，促进碳的同化，有利于产量的增加，品质改善。施用沼液能明显促进叶片叶绿素含量，因为沼液中含有大量速效氮和腐殖酸等有机成分[7]。试验结果表明，无论是根施沼液还是叶面喷施沼液，均能增加植株高度、基径，其中根施沼液对植株高度、基径影响最明显。根施沼液和叶面喷施沼液也均能提高叶片叶绿素含量，其中叶面喷施对叶绿素含量影响最明显，这可能是沼液通过气孔被植株快速吸收并利用。光合作用受叶绿素含量的影响，但两者并不成正相关[8]。通过试验结果发现，根施沼液和叶面喷施均能提高光合速率，但叶面喷施效果不如根施效果明显。本试验表明，根施沼液在整体上促进了植株生长发育，从而提高了植株的光合速率。

3.2 沼液与果实品质的关系

苹果品质，尤其是外观和食用品质，是决定其商品价值、市场竞争力和经济效益的首要因素。随着市场经济的不断发展和人民生活的逐步改善，人们对苹果的消费习惯和品质要求也随之改变和提高。在提高产量的同时，采取措施提高品质，是提高苹果经济效益的重要途径[9,10]。

磷对碳水化合物的形成、运转、相互转化以及对脂肪、蛋白质的形成都起着重要作用[9]。钾是果树生长发育、开花结果过程中必须营养元素之一。钾与氮、磷等营养元素不同，它不参与果树体内有机物的组成，但却是果树生命活动中不可缺少的元素，它与代谢过程有着密切的关系[11]。人、畜粪便为原料的厌氧发酵液的组成成分中含有丰富的氮磷钾基本营养元素，而且以速效养分的形式存在，养分可利用率高，厌氧发酵液根外施肥或叶面喷施其营养可迅速被果树和作物茎叶吸收，提高品质，增强抗病性和防冻能力[9,12]。

试验结果表明，在根施沼液和叶面喷施沼液处理下，果实外观品质单果重、果形指数、硬度，以及果实内在品质可溶性固形物、组织含水量、可滴定酸、可溶性糖、Vc 都有不同程度的影响，总体来说，随着沼液的施用，果实的品质得到了提高。本试验中施用沼液显著提高了苹果果实的可滴定酸含量、Vc 含量和可溶性固形物含量，此结论与前人研究结果基本一致[13,14]。

4 结论

在低纬高原地区，根施沼液较根施当地农家肥和叶面喷施沼液对促进红富士苹果果树生长发育以及提高红富士苹果果实品质作用效果显著。推测不同地区的不同品种的苹果树可能也遵循这一规律，但还需要进一步试验验证。