有机肥和微生物菌剂对新宁脐橙产量和品质的影响

陈永发，周 慧，宋刘斌，范 成，王跃峰

（长沙理工大学化学与食品工程学院，长沙 410114）

0 引言

脐橙属芸香科柑橘，是甜橙类中的主要品种群，脐橙无核、味甜、清香，经常食用可降脂、养颜、抗癌，被称为柑橘之王[1]。新宁县是湖南省级贫困县，脐橙栽培历史悠久，1979年被农业部和外贸部定为中国四大出口脐橙生产基地之一。近年来，脐橙已成为新宁县农业的支柱产业。截至2020年，新宁县脐橙种植面积达2.8万hm2，总产量超40万t，脐橙产业发展越来越壮大，逐渐成为农民增收的重要来源[2]，因此，发展脐橙产业有望成为新宁县摆脱贫困的重要出路。但是，果农为了追求产量，长期过量施用化学肥料，果园土壤酸化趋势明显，土壤有机质含量降低，已影响到脐橙单产和品质，不利于脐橙产业的可持续发展。

已有研究表明，施用有机肥可提升土壤肥力[3-7]、增强树势和根系活力[8-10]，显著改善苹果[11-12]、桃[9,13]、梨[10]、葡萄[14]、猕猴桃[15-16]等果实的营养品质。施用促进植物生长的微生物菌剂还可以显著提高草莓[17]、杏[18]、樱桃[19]和苹果[20]等果实的产量。

笔者通过田间试验，研究有机肥和微生物菌剂对脐橙产量、品质的影响，以期为新宁县脐橙产业的可持续发展提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验于2019—2020年在湖南省新宁县水庙镇枧杆山村脐橙试验示范基地进行（26°28′N，110°42′E，海拔301 m）。

1.2 试验材料

供试品种为‘7904’脐橙，砧木品种为枳壳（Poncirus trifoliate）。供试材料为生长状态良好、株高和冠幅相对一致的7年生挂果植株，定植密度4.0 m×4.0 m。供试土壤为红壤，pH 6.79，全氮1.51 g/kg，全磷473 mg/kg，速效钾183 mg/kg，缓效钾349 mg/kg。

牛肉浸膏、蛋白胨均购自上海盛思生化科技有限公司；氯化钠，购自天津市化学试剂三厂，纯度≥99.5%。

复合肥（史丹利农业集团股份有限公司），总氮≥20%，P2O5≥6%，K2O≥20%；有机肥（邯郸市源沃肥业科技有限公司生产），有机质≥70%，有效活菌数≥5亿/g；微生物菌剂由长沙理工大学生物专业实验室提供。

1.3 试验设计

试验设置有机肥组（T1）、有机肥+微生物菌剂组（T2）、化肥组（T3）3个处理，每个处理重复3次，每个重复5棵树，共45棵，处理间设隔离行。

1.3.1 有机肥组（T1）2019年3月10日、2020年3月10日分别在围绕树冠投影外沿东西和南北方向开挖宽30 cm、深40 cm的条状施肥沟，施肥沟长度随树冠冠幅而异，开挖时尽量防止破坏根系，每株每次施20 kg有机肥。

1.3.2 有机肥+微生物菌剂组（T2）除按T1组方式施肥外，还需在挂果期间，每隔20天，微生物菌剂稀释100倍，稀释液3 L/株，清液喷施，滤渣浇根。

微生物菌剂制作方法：新鲜麸皮与自来水按1:1拌匀，分装1000 mL三角瓶，每瓶40 g，121℃灭菌2 h，冷却后每瓶接种2 mL黑曲霉（Aspergillus niger，本实验室保藏）斜面孢子悬液。32℃培养至孢子产生，培养期间每天摇瓶1次，即得黑曲霉培养物。500 mL三角瓶装100 mL牛肉膏蛋白胨液体培养基（pH自然），121℃灭菌20 min，冷却后接种伯克霍尔德菌（Burkholderia sp.，本实验室保藏），25℃ 120 r/min摇瓶培养48 h，即得伯克霍尔德菌培养液。7 L自来水煮沸30 min后加1 kg市购红糖混匀，冷却至室温，分别加黑曲霉培养物1 kg、伯克霍尔德菌培养液1 L，25℃以上室温塑料桶密封发酵7天即得微生物菌剂（发酵结束约pH 3.0）。

1.3.3 化肥组（T3）2019年3月10日、2020年3月10日每棵脐橙树追施复合肥2 kg，2019年6月25日、2020年6月25日每棵脐橙树再次追施复合肥1 kg。

1.4 测定项目和方法

1.4.1 果实品质测定 分别于2019年12月10日和2020年12月3日采摘当年试验基地脐橙，收获前按树冠东、南、西、北4个方位各随机采集代表性果2个，进行品质分析。测试项目包括可食率、滴定酸度、还原糖、Vc含量及糖酸比等。可食率采用电子天平称量，计算如式（1）；滴定酸度采用碱式滴定法[21]测定；还原糖采用费林试剂法测定；Vc采用碘量法[22]测定；糖酸比计算如式（2）。

1.4.2 脐橙产量的测定 脐橙采摘收获时每株果树单独计产。

1.5 数据处理

试验数据统计和方差分析采用Microsoft Excel处理[23]，主成分分析采用SPSS 19.0软件完成。

2 结果与分析

2.1 不同处理对产量的影响

由表1可知，2019、2020年的试验结果均表明，单施有机肥（T1）和单施化肥（T3）差异极显著，施有机肥+微生物菌剂（T2）和T3差异显著，T1和T2差异不显著。各处理间以单施化肥处理产量最低；施有机肥处理以及施有机肥+微生物菌剂处理显著提高了新宁脐橙产量。

表1 有机肥和微生物菌剂对脐橙果实产量的影响

2.2 不同处理对平均果重的影响

结果表2显示，T1、T2和T3之间的差异都极显著。各处理间以单施化肥处理单果质量最小；施有机肥处理以及施有机肥+微生物菌剂处理显著增加了果重，特别是施有机肥+微生物菌剂处理增加果重最明显。

表2 有机肥和微生物菌剂对新宁脐橙单果质量的影响

2.3 不同处理对脐橙品质的影响

施有机肥和微生物菌剂对新宁脐橙品质的影响见表3。2019—2020年T1和T2的果实可滴定酸都高于T3（差异极显著），T1和T2差异不显著。通过施有机肥或施有机肥+微生物菌剂增加了果实可滴定酸。T1和T2果实还原糖都高于T3（差异极显著），T1和T2差异不显著。通过单施有机肥以及有机肥+微生物菌剂可显著增加果实还原糖。T1、T2和T3间维生素C差异不显著。施有机肥和微生物菌剂对果实维生素C含量影响不大。T2果实可食率高于T1和T3（差异极显著），但T1和T3差异不显著，提示施有机肥并不会增加可食率，但是施微生物菌剂可以增加可食率。

表3 有机肥和微生物菌剂对脐橙品质的影响

2019年T1、T2和T3糖酸比差异不显著。2020年T1和T2都高于T3（差异极显著），T1和T2间差异不显著。2019年施有机肥和微生物菌剂的果实糖酸比增加不明显，但连续2年施有机肥后，糖酸比显著增加。

2.4 有机肥和微生物菌剂对新宁脐橙产量和果实品质的综合评价

对2019年和2020年新宁脐橙果实可滴定酸、还原糖、维生素C、可食率、糖酸比、平均果重和单株产量共计7个指标按Z-Score方法进行标准化处理，运用SPSS 19.0软件得到成分矩阵（表4），表中显示提取了2个主成分，贡献率分别为47.27%和39.13%，累计贡献率达86.40%，且特征值均大于1。因此，可用这2个主成分对新宁脐橙产量和果实品质进行综合评价。

表4 主成分特征向量、特征值、贡献率及累计贡献率

根据主成分载荷矩阵及特征向量可以得出2个表达式，如式（3）～（4）。

式中，Y1和Y2分别为主成分1和主成分2，X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7依次代表可滴定酸、还原糖、维生素C、可食率、糖酸比、平均果重、单株产量。

结合上述2个主成分表达式，以表4中的贡献率分别作为2个主成分的权重，对式（3）～（4）中X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7各项系数加权后相加，构建新宁脐橙产量和果实品质综合评价模型方程[24]，如式（5）。

式（3）中，可食率、平均果重和单株产量项系数都为正，其中单株产量项系数最大，平均果重项次之，可食率项再次之，可以理解为主成分1主要是评价产量的综合评价指标。式（4）中，各项系数都为正，其中还原糖项系数最大，可滴定酸项次之，糖酸比项再次之，其他各项系数相对较小，这可以理解为主成分2主要是评价果实品质的综合评价指标。式（5）中，除维生素C项系数为负外，其他各项都为正，其中平均果重项、单株产量项和可食率项系数相对较大，平均果重项系数最大，提示平均果重对综合评价值Y影响最大。

根据综合评价模型，对连续2年3个处理的脐橙单株产量和果实品质进行综合评价（表5），2019年和2020年的排序均为T2＞T1＞T3，其中T1和T2处理2年平均得分均为正值，T3为负值；最高得分处理为T2，即施有机肥+微生物菌剂处理，2年平均得分为1.18；得分最低处理为T3即单施化肥，两年平均得分为-1.49。因此，施有机肥+微生物菌剂对新宁脐橙产量和果实品质提高最为有利。

表5 新宁脐橙单株产量和果实品质综合评价得分

3 结论

相比单施化肥处理，施有机肥以及施有机肥+微生物菌剂处理显著提高了新宁脐橙产量和平均果重。2019年单株产量分别增加6.88%和6.18%，平均果重分别增加20.41%和26.60%；2020年单株产量分别增加6.03%和5.12%，平均果重分别增加6.19%和10.76%。

施有机肥和微生物菌剂会增加果实可滴定酸、还原糖和糖酸比。相对于单施化肥，2019年施有机肥的果实可滴定酸、还原糖分别增加11.50%和12.54%，施有机肥+微生物菌剂分别增加8.38%和12.85%，2020年施有机肥分别增加7.67%和72.16%，施有机肥+微生物菌剂分别增加8.84%和69.68%。通过2年的田间试验，2020年施有机肥和有机肥+微生物菌剂的果实糖酸比分别增加59.50%和55.34%。施微生物菌剂能显著提高果实可食率。2019年和2020年，相对于单施化肥，施有机肥+微生物菌剂后果实可食率分别增加6.72%和5.73%，相对于施有机肥分别增加7.63%和6.78%。施有机肥和微生物菌剂对果实维生素C含量无显著影响。

通过主成分分析对新宁脐橙产量和果实品质进行综合评价，相对于单施化肥和单施有机肥，施有机肥+微生物菌剂是最佳的施肥方式。

研究认为施有机肥+微生物菌剂不仅能增加脐橙产量和果实品质，还能替代化肥，避免环境污染。

4 讨论

4.1 施用有机肥对脐橙产量和果实品质的影响

据郭春景等[25]报道，长期施用有机肥，能增进土壤肥力，活化土壤，使土壤变松、变软，促进根系生长，从而增强植株吸收水肥的能力，为植物生长、发育提供丰富的营养元素。本研究也显示，自2019年对现有脐橙园改施有机肥以来，相对单施化肥，脐橙树冠长势明显增强，而且脐橙产量和平均果重明显增加，虽然提高了脐橙果实滴定酸度，但是也显著提高了脐橙果实还原糖含量，2019年糖酸比没有显著增加，但在2020年糖酸比显著提升，提示有机肥提升果实品质可能需要在施有机肥较长时间后才能显现，这一推测还需后期试验进一步验证。

4.2 施用有机肥+微生物菌剂对脐橙产量和品质的影响

果树与微生物之间的互作可以影响其产量、品质、营养的吸收和转移。因此，微生物在水果种植中扮演着重要的角色。李保会等[26]对草莓的研究表明，施用微生物菌剂后，草莓的成熟果实糖酸比、可溶性固形物和维生素C含量显著提高，从而提高了果实品质。将有机肥与微生物菌剂配施可以不同程度增加柑橘园土壤中速效氮（6.4%）、速效磷（24.7%）和有效钾（24.9%）含量，同时还可不同程度提高土壤中微生物的数量及柑橘叶片中全氮、全钾及微量元素Cu、Zn、Fe与Mg的含量[27]。微生物菌剂的施用还可增加龙冈茌梨的单果重、可溶性总糖含量、可溶性固形物含量，同时降低果皮厚度、果实硬度、可滴定酸含量和石细胞数量[28]。本研究也显示，相对于单施化肥，施有机肥+微生物菌剂不仅能显著增加脐橙产量和糖酸比，更能显著增加果实可食率和平均果重，提示配施菌剂对提高果实品质是有利的。但其机理还需要在微生物的根际定殖、微生物与脐橙的互作机制等方面进行深入研究。