不同有机肥对蓝莓园土壤理化性质及蓝莓光合特性的影响

陈 冰，张广娜*，王 芸，林祥杰，郑亚琴，于军香

（1.临沂大学农林科学学院，山东临沂 276005；2.山东省水土保持与环境保育重点实验室，临沂大学资源环境学院，山东临沂 276005；3.临沂大学药学院，山东临沂 276005）

蓝莓（Vaccinium corymbosumL.）又称越橘或蓝浆果，是杜鹃花科越橘属植物，蓝莓果实风味独特，且富含花青素，能加速视红素的生成，缓解眼部疲劳，预防白内障，改善老年痴呆症，加强记忆。蓝莓因其较好的营养保健作用，近年来在国际市场引起了广泛关注，联合国粮农组织也将蓝莓列为人类五大健康食品之一，蓝莓的种植规模逐年扩大[1]。

尽管在我国，蓝莓已经开始扩大种植和推广，但许多地区的蓝莓栽培仍受到土壤pH 的限制，蓝莓的最适土壤pH 值范围在4.0～4.8 之间，但因施用化肥不当而引起的pH 值过高或过低、破坏土壤团粒结构，造成土壤板结等都会严重影响蓝莓的生长[2-3]。为改善蓝莓果实的口感，近年来果农普遍采用有机肥改善果实糖酸比以适应消费者口味。研究发现，施用有机肥不仅可以改善土壤物理性质，增加土壤速效N、P、K 含量[4-5]，改善土壤微生物群落结构，优化根际环境，进而提高蓝莓产量[6]；同时，还能提高蓝莓的光合作用和抗氧化能力，改善蓝莓品质[7-8]。此外，长期施用有机肥还可以提高土壤基本肥力，减少土壤对肥料的依赖，减少肥料投入[9]。随着近几年羊、兔养殖规模的扩大，废弃物产量较高，环境保护压力较大，而作为理想的有机肥原料，羊粪、兔粪经过堆腐后用于种植业，既可以实现粪污的有效利用，也可以减少环境污染。

临沂市临沭县大兴镇现栽培蓝莓约660 hm2，蓝莓已成为该区脱贫致富的主要经济作物。蓝莓属于寡营养植物，对化肥施用敏感，因此常用有机肥进行土壤培肥，品种有豆饼、兔粪和羊粪，为对比不同有机肥对蓝莓园土壤理化性质及蓝莓生理特性的影响，本研究以北高丛蓝莓‘蓝丰’品种为研究对象，在均质化改土后的蓝莓园，施用发酵后的豆饼肥、兔粪和羊粪，试验处理3 年后通过地下土壤理化指标和蓝莓生理特性指标的变化，探究不同有机肥对蓝莓园土壤的改良效果及对地上蓝莓生理特性的影响，为后期有机肥在蓝莓种植园的施用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

试验地位于山东省临沭县大兴镇超蓝蓝莓合作社基地（34°46′32″N，118°42′33″E）。供试蓝莓品种为‘蓝丰’。

氯化钾、酒石酸钾钠，无锡市亚太联合化工有限公司；苯酚、甲醛，天津市大茂化学试剂厂；氢氧化钠，天津市恒发化学试剂有限公司；磷酸氢二钠、磷酸氢钠、硼砂，天津市致远化学试剂有限公司；硝酸钠，烟台三和化学试剂有限公司；EDTA 二钠盐（分析纯），天津市科密欧化学试剂有限公司；四苯硼钠（分析纯），上海展云化工有限公司；重铬酸钾，天津市鼎盛鑫化工有限公司；硫酸铵，天津化学试剂有限公司；所有试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

阿贝折光仪，WAY-2WAJ 单目型，力辰科技；紫外光分光光度计，UV-8000H，上海元析仪器有限公司；烘箱，DHG-9000，上海一恒仪器。

1.3 试验设计与采样

本试验设置豆饼、兔粪、羊粪3 种处理，每个处理设置3 个重复，完全随机区组设计，每个小区面积20 m×20 m。

蓝莓园建园时用硫酸亚铁改土后均质土壤，初始pH值为5.5 左右，采用3 年生‘蓝丰’苗春季定植，于2016—2019 年每年秋季分别施用3 种有机肥，所用有机肥均堆腐发酵后晒干，有机肥施用量为干质量3.0 kg/m2。

1.4 测定指标与方法

1.4.1 土壤测定指标

用环刀采集小区耕层土壤原状土样。同时，用土钻采集0～20 cm 土层土样，每小区采集6 个代表性土样，混匀后四分法采集适量土样装袋，一部分鲜土冷藏于4℃冰箱用于测定土壤pH 值及有效养分含量；另一部分土样风干磨细后过100 目筛，用于测定土壤有机碳含量。土壤基本理化性质均参照文献[10]的方法，其中土壤pH 值采用土水比1∶2.5（g/mL），用pH 计测定；土壤含水量采用重量法测定（105 ℃烘干）；土壤容重、毛管孔隙度及总孔隙度采用环刀法测定；土壤铵态氮含量采用氯化钾溶液浸提靛酚蓝比色法测定、硝态氮含量采用氯化钾溶液浸提双光束紫外分光光度法测定；土壤有效磷含量采用阴离子交换树脂条结合钼蓝比色法测定；土壤速效钾含量采用四苯硼钠比浊法测定；土壤有机碳含量采用水合热重铬酸钾氧化-比色法测定。

1.4.2 蓝莓测定指标

2019 年6 月蓝莓收获期采集蓝莓叶片测定相关试验指标。在每个小区的采土位置上采集地上蓝莓叶片，多点采集后装袋。

（1）蓝莓叶绿体色素的含量

蓝莓叶片叶绿素含量采用95%的乙醇避光浸提，每组处理重复3 次，用Agilent Cary 100 紫外-可见分光光度计在波长665、649 nm 处测定吸光度，通过计算得出叶绿素a、叶绿素b 和总叶绿素含量[11]。叶绿素含量计算公式见式（1）（2）（3），类胡萝卜素含量的计算公式见式（4）。叶绿体色素的含量计算公式见式（5）。

式中，A665、A649和A470分别为叶绿体色素提取液在波长665、649 nm 和470 nm 处的吸光度；Chla、Chlb 分别为叶绿素a、b 的含量，Chl 为总叶绿素的含量，Cx.c 为类胡萝卜素含量，单位均为mg/g。

（2）蓝莓果实可溶性固形物含量

蓝莓果实可溶性固形物含量使用手持阿贝折光仪直接进行测定。将蓝莓果实匀浆，取浆液滴于折光仪镜面，读取数值，以质量分数（%）表示，重复3 次，结果取平均值。

1.5 数据分析与作图

采用软件SPSS 16.0 对所得数据进行统计分析，处理间各指标差异采用t 检验方法进行分析，显著水平为0.05。

2 结果与分析

2.1 不同有机肥处理对土壤理化性质的影响

不同有机肥处理对土壤理化性质的影响见表1。由表可知，在三种施肥处理中，兔粪处理后的土壤毛管孔隙度、非毛管孔隙度和总孔隙度均为最高，显著高于羊粪处理。尤其对于非毛管孔隙度，兔粪处理后的土壤非毛管孔隙度可达到5.24%，显著高于羊粪和豆饼处理的。

表1 还显示，兔粪处理后的土壤容重为2.32%，显著高于羊粪与豆饼处理；兔粪处理与豆饼处理后的土壤pH值分别为4.97 和5.14；羊粪处理的土壤pH 值为4.44，显著低于兔粪和豆饼处理。在三种施肥处理中，兔粪处理后的土壤有机碳含量最高，显著高于羊粪和豆饼处理。

表1 不同有机肥处理对土壤理化性质的影响Table 1 Effects of different organic fertilizers on soil physical and chemical properties

2.2 不同有机肥处理对土壤养分的影响

图1（见下页）显示了不同有机肥处理对土壤养分的影响。由图可知，三种有机肥处理对蓝莓园土壤铵态氮含量的影响均无显著差异；但兔粪和豆饼处理下土壤硝态氮含量显著高于羊粪处理的。在三种施肥处理中，兔粪处理后的土壤速效K 含量为213 mg/kg，显著高于羊粪和豆饼肥处理；三种施肥处理间土壤有效磷含量差异显著，具体表现为豆饼>兔粪>羊粪。

图1 不同有机肥处理对土壤有效养分含量的影响Fig.1 Effects of different organic fertilizers on soil available nutrient content

2.3 不同施肥处理对蓝莓叶片光合特性的影响

图2 显示了三种有机肥处理对蓝莓叶片生理指标的影响。由图可知，在三种施肥处理中，兔粪处理后的蓝莓叶片叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素及总叶绿素含量均最高，该处理的叶片总叶绿素含量为35 mg/g，显著高于豆饼肥处理的叶片总叶绿素含量。而羊粪处理后的叶绿素含量与兔粪和豆饼处理均无显著差异。

图2 不同有机肥处理对蓝莓叶片生理指标的影响Fig.2 Effects of different organic fertilizers on physiological indexes of blueberry leave

2.4 不同施肥处理对蓝莓果实可溶性固形物含量的影响

图3 显示了不同施肥处理对蓝莓果实可溶性固形物含量的影响。由图可知，三种有机肥处理间蓝莓果实可溶性固形物含量差异显著，其中豆饼处理后的蓝莓果实可溶性固形物含量为14.37%，显著高于兔粪处理和羊粪处理；羊粪处理后的蓝莓可溶性固形物含量最低。

图3 不同有机肥处理对蓝莓果实可溶固形物含量的影响Fig.3 Effect of different organic fertilizers treatment on content of soluble solids in blueberry fruit

3 讨论

研究表明羊粪是一种有机质和氮、磷、钾含量均较高的一种有机肥料，能促进植物根际生长，改善果实品质，延长果实贮藏期，同时还能增加土壤的孔隙度，增加土壤通气度，降低土壤容重，对改良理化性质较差的土壤有很好的效果[12]。兔粪中N、P、K 的含量略低于其他常见动物粪便，但C/N 比水平较高，且其堆肥发酵时间较短。在随后的发酵过程中，氮、磷、钾的含量显著增加，C/N 比下降[13]。豆饼作为一种植物源有机肥原料，不仅富含N、P、K以及其他微量元素，且施肥后对土壤pH 改变不大，还可以改善理化性质，有利于植物生长[14]。

蓝莓属于浅根系植物，根系不发达，且对土壤pH 要求较严，蓝莓的最适土壤pH 值范围在4.0～4.8。羊粪处理与豆饼、兔粪处理后的土壤pH 差异显著，且该处理后的土壤pH 为蓝莓生长的最适pH。其原因一方面在于动物粪便中兔粪pH 高于羊粪[13]；另一方面，有机肥在矿化过程中因硝化作用释放质子，可以降低土壤pH 值[15]，而植物源有机肥豆饼施用后对土壤pH 值影响比动物源有机肥小，但也低于初始土壤pH 值。

三种处理中，兔粪处理后的土壤有机碳含量最高；兔粪的硝态氮、速效钾、有效磷含量均高于羊粪，这是由于兔粪中氮、磷、钾和有机质含量高于羊粪所致[16]。同时，长期施用有机肥可通过提高土壤有机碳含量来最终提高土壤孔隙度[17-18]，因此兔粪处理后的土壤孔隙度显著高于羊粪处理后的土壤孔隙度[19]。三种处理间土壤容重差异不显著说明土壤容重对有机肥来源的响应不明显。

叶绿素是果树进行光合作用的基础，蓝莓叶片叶绿素含量受土壤pH 影响较大，适宜的土壤pH 值能促使蓝莓更好地吸收土壤中的营养元素，促进叶绿素的生成[20]，故豆饼处理土壤pH 值为三个处理中最高，其叶片叶绿素总含量较低。兔粪与羊粪处理后都为蓝莓生长的适宜土壤pH，且兔粪处理后的土壤硝态氮含量较高，硝态氮含量与植物叶绿素含量有正相关关系[21-22]，因此兔粪处理后的蓝莓叶片叶绿素含量最高。

豆饼含有丰富的有机物质和微量元素，可促进作物生长和生理活性[23-25]，因此豆饼处理后的蓝莓果实可溶性固形物含量最高。而兔粪处理蓝莓果实可溶性固形物含量高于羊粪处理的原因可能是蓝莓叶片叶绿素含量高于羊粪处理，其光合作用较强所致[26]。

4 结论

三种施肥处理中，羊粪处理后的土壤pH 为蓝莓的最适生长pH，且相较于另两种施肥方式，其对土壤有效磷含量的提高作用显著；豆饼处理相较于另两种施肥方式，其对土壤硝态氮含量的提高作用显著，且其还可以显著提高蓝莓果实可溶性固形物的含量。

兔粪处理后的土壤pH 值在蓝莓生长的适宜pH 范围内，且相较于另两种施肥方式，其对土壤孔隙度、有机碳含量、土壤含氮量、土壤速效钾、土壤有效磷含量的提高作用显著，并可以有效改善蓝莓叶片叶绿素和蓝莓果实可溶性固形物的含量。可见，三种施肥处理中，兔粪处理对蓝莓园土壤理化性质及地上蓝莓光合特性优势较高，是蓝莓园有机肥施用的首选。