有机肥配施土壤调理剂和菌肥对苹果园土壤肥力及蜜脆苹果果实品质的影响*

谢元梅，张秀志,2，王洪涛，彭彧骁，马锋旺，李翠英

（1 旱区作物逆境生物学国家重点实验室，陕西省苹果重点实验室，西北农林科技大学园艺学院，杨凌712100）（2 宁晋县农业农村局）

苹果在我国果树生产中占有重要地位，但是我国苹果单产不高，化肥用量大，果实品质不佳[1]。目前，我国苹果园在施肥上存在有机肥投入不足而化肥投入过量，以及大量元素养分投入过量而中微量元素养分投入不足的两大问题[1-2]，由此带来苹果品质下降、土壤肥力减弱、肥料利用率低、生理病害普遍发生等问题，同时引起了较高的环境风险，不利于苹果产业的可持续发展和安全生产[2]。增施有机肥、减施化肥，加强有机肥配施，是我国苹果产业提质增效和健康发展的重要途径之一。商品有机肥是生产厂家经过加工处理的有机肥，来源主要是畜禽粪便、城市污泥、工业废弃物、农作物秸秆等，含有植物生长需要的大量元素和微量元素，能够促进土壤修复和保育，提高土壤肥力[3-4]。草炭由植物的残体不完全分解而成，含有大量水分和未被彻底分解的植物残体、腐殖质以及一部分矿物质，含有丰富的有机质、氮磷钾和微量元素，是纯天然的有机物质，环保无毒，具有改良土壤的作用[5-6]。黄腐酸是腐殖酸中分子量较小的有机芳香族类物质，其分子量小，渗透力强，易被植物吸收利用，呈酸性，作为一种功能性肥料，具有改良果园土壤、促进果树生长、提高果树产量和品质，以及提高果树抗逆性的作用[7-8]。硅肥是一种多功能肥料，具有无毒、不变质、不流失、无公害等突出优点，既可作肥料提供养分，促进植物生长并提高其抗逆性和品质，又可用作土壤调理剂改良土壤[9-12]。菌肥是微生物肥料，含有作物生长所必需的营养成分，同时还含有大量的有益微生物菌，具有改良土壤、防治植物病害等功能[13-14]。本试验以2 年生蜜脆苹果为材料，设置有机肥配施黄腐酸、硅肥2 种土壤调理剂以及菌肥并减施化肥的不同施肥处理，研究了不同有机肥配施处理对土壤肥力和苹果果实品质的影响，以期为苹果化肥减施增效和土壤改良提供一定依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验在陕西省咸阳市武功县代家乡金果子合作社果园进行，位于东经108°20′，北纬34°27′，海拔500～600 m，年平均气温9.1 ℃，日均温差10.5℃，年温差29 ℃，平均年降水量550 mm。土壤为黄墡土。试验材料为2 年生蜜脆苹果，基砧为八棱海棠，中间砧为M26，于2016 年春季定植，行株距为4.0 m×1.5 m，树形为高纺锤形。

商品有机肥为“枫丹百丽”有机肥（氮磷钾含量≥5%，有机质含量≥45%）。黄腐酸为矿物源。硅肥为“融地美”单硅酸水剂。菌肥为“枫丹百丽”微生物菌剂（粉剂，有效活菌数≥2.0 亿/g）。草炭为市售纯草炭。复合肥为“洋丰复合肥”（氮磷钾含量为15-15-15）。

1.2 试验方法

2017 年10 月至2020 年7 月，每年10 月初施基肥，5 月和7 月追肥。试验设4 个处理，详见表1。其中，基肥采用沟施，在距离主干50～60 cm 的树行两侧开沟，深35～40 cm，宽25～30 cm，有机肥、菌肥或草炭及复合肥施入沟中，混拌均匀；黄腐酸、硅肥溶于15 L 水中，施入每株树两侧的施肥沟中。追肥采用穴施，在距离主干50～60 cm 的树行两侧挖穴，直径30～40 cm，深约20 cm，肥料施入穴中，采用同样的方法施入黄腐酸、硅肥。每次施肥后覆土。5 株树为1 次重复，每个处理4 次重复，共20 株树。

表1 试验施肥方案

1.3 测定内容及方法

1.3.1 土壤相关指标测定

2019 年、2020 年在距离树干50～60 cm 范围内选择取样点，用土钻取0～20、20～40、40～60 cm的土样，每个处理取5 个点，分层混匀土样。一部分土样用pH计测定pH值，另一部分风干后过目筛，用于测定土壤的速效氮、速效磷、速效钾含量以及有机质含量。用KCl 法浸提测定土壤速效氮含量。用NaHCO3法浸提土壤速效磷，采用高分辨自动化学分析仪（AA303040487，SEAL，德国）测定含量。用NH4OAc 法浸提土壤速效钾，采用火焰光度计（M410 blue notes，深圳市伟峰仪器仪表有限公司，英国）测定含量。用总有机碳分析仪（TOC-L，岛津制作所，日本）测定土壤有机质含量。

1.3.2 果实品质指标测定

2019 年、2020 年果实成熟期采收果实。每个处理随机选择30 个果实，测定单果重、纵径和横径。采用便携数显折光仪［AL-1，ATAGO（爱拓）中国分公司，日本］测定可溶性固形物含量。将果汁稀释50 倍后，采用便携式酸度计（GMK-855，G-WON，Korea）测定可滴定酸含量，计算固酸比。采用手持色差仪（CR-400，东莞承泰电子仪器有限公司，日本），测定果实4 个不同点的果面L*、a*、b*值，以4 次测定的平均值作为该果实相应着色指标的值，并计算CI 值，CI＝1 000×a*/（L*×b*）。采用HNO3和H2O2消煮果实烘干样品，提取液采用原子吸收分析仪（PinAAcle500，珀金埃尔默仪器上海有限公司，美国）测定钙、镁含量。每个处理取15 个果实，使用质构仪（SMS PLUS，北京微讯超技仪器技术有限公司，英国）测定每个果实4 个面的果实硬度和果肉脆度。

1.4 数据分析

采用Excel 2010 和SPSS 20.0 软件分析处理数据，并运用one-way ANOVA 方法对每个变量进行Tukey 检验（P＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 有机肥与黄腐酸、硅肥、菌肥配施对果园土壤质量的影响

2.1.1 土壤pH 值

从表2 可以看出，与2019 年相比，2020 年苹果园土壤pH 值有所下降；与对照相比，3 个有机肥配施处理后各土层pH 值均有不同程度的降低。除2020 年40～60 cm 土层pH 值与对照差异不显著外，T1 处理2019 年、2020 年其余土层pH 值均显著低于对照。T2 处理2019 年各土层pH 值均显著低于对照，2020 年0～20 cm 和40～60 cm 土层pH值与对照差异不显著。T3 处理在2 年间各土层pH值均显著低于对照，下降了0.06～0.38。可见，有机肥配施菌肥、黄腐酸、硅肥可以降低不同土层的土壤pH 值，整体来看，以T3 处理“草炭＋黄腐酸＋硅肥＋菌肥＋1/2 化肥”降低幅度较大。

表2 苹果园有机肥与黄腐酸、硅肥、菌肥配施后及对照的土壤pH 值

2.1.2 土壤有机质含量

从表3 可以看出，3 个有机肥配施处理整体上提高了0～40 cm 土层的有机质含量，而对40～60 cm 土层影响不大，以2019 年有机肥配施后土壤有机质提升的整体效果更佳。T1 处理0～40 cm 土层有机质含量均高于对照，且20～40 cm 土层在2 年间始终显著高于对照。T2 处理2019 年0～40 cm 土层有机质含量显著高于对照。而T3 处理2 年0～40 cm 土层有机质含量较对照均显著增加。总体来看，不同有机肥与黄腐酸、硅肥、菌肥配施可以明显增加浅层（0～40 cm）土壤有机质含量，其中以T3处理的效果为佳。

表3 苹果园有机肥与黄腐酸、硅肥、菌肥配施后及对照的土壤有机质含量

2.1.3 土壤速效氮含量

从表4 可以看出，2 年3 个有机肥配施处理0～40 cm 土层速效氮含量均高于对照。与2019 年相比，2020 年3 个处理土壤速效氮含量增加幅度整体更高，与对照的差异均显著。2 年T1 处理各土层速效氮含量均显著高于对照，T2 处理仅0～20 cm 土层速效氮含量均显著高于对照，T3 处理0～40 cm 土层速效氮含量均显著高于对照。说明不同有机肥与黄腐酸、硅肥、菌肥配施可以明显增加0～40 cm 土层的速效氮含量，以T1 处理的整体效果最佳。

表4 苹果园有机肥与黄腐酸、硅肥、菌肥配施后及对照的土壤速效氮含量

2.1.4 土壤速效磷含量

从表5 可以看出，与对照相比，T1 处理0～40 cm 土层速效磷含量2 年均显著增加，而40～60 cm变化不稳定。T2 处理各土层速效磷含量2 年变化不稳定，2019 年0～20 cm 土层和2020 年20～60 cm土层速效磷含量均显著高于对照。T3 处理0～20 cm土层速效磷含量2 年均显著高于对照，2020 年20～40 cm 土层速效磷含量也显著增加。说明不同有机肥与黄腐酸、硅肥、菌肥配施有利于增加浅层土壤的速效磷含量，以T1 处理效果最好。

表5 苹果园有机肥与黄腐酸、硅肥、菌肥配施后及对照的土壤速效磷含量

2.1.5 土壤速效钾含量

从表6 可以看出，3 个有机肥配施处理2 年各土层速效钾含量均显著高于对照，T1、T3 处理土壤速效钾含量增加幅度较大，2 年平均增加幅度分别为11.94%～55.88%、12.15%～45.98%。与2019 年相比，2020 年3 个处理各土层速效钾含量均有所提高。说明不同有机肥配施提高了土壤速效钾含量，T1、T3 处理整体效果比T2 处理更好。

表6 苹果园有机肥与黄腐酸、硅肥、菌肥配施后及对照的土壤速效钾含量

2.2 有机肥与黄腐酸、硅肥、菌肥配施对蜜脆果实品质的影响

2.2.1 果实外观品质

从表7 可以看出，与对照相比，3 个有机肥配施处理对蜜脆果实外观品质均有一定影响，表现为单果重增加，纵径、横径增大，颜色指数有所增高，对果形指数无显著影响。2019 年，T1、T3 处理单果重、纵径、横径均显著高于对照，T1 处理比对照分别增加了20.94%、11.46%、5.62%，T3 处理比对照分别增加了14.28%、16.15%、8.15%。2020 年，3 个有机肥配施处理单果重、纵径、横径均显著高于对照，其中，T2 处理果实颜色指数也显著高于对照，增加了43.44%，T1 和T3 处理颜色指数与对照的差异不显著。说明不同有机肥配施黄腐酸、硅肥、菌肥能够促进果实增大，改善果实着色，但3 个处理间果实外观品质总体差异不明显。

表7 苹果园有机肥与黄腐酸、硅肥、菌肥配施后及对照的蜜脆果实外观品质

2.2.2 果实内在品质

从表8 可以看出，与对照相比，3 个有机肥配施处理基本表现为果实可溶性固形物含量增加，可滴定酸含量下降，固酸比增大，脆度略有增加，3个处理间差异多不显著。2019 年，T1、T2 处理果实可溶性固形物含量均显著高于对照，分别增加12.85%、9.58%；可滴定酸含量均显著降低，分别降低35.42%、22.58%，因此固酸比显著增大；3 个有机肥配施处理硬度无显著变化，但脆度有所增加，且T1 处理显著高于对照。2020 年，T2、T3 处理果实可溶性固形物含量均比对照增加，差异显著；可滴定酸含量与对照差异均不显著，固酸比均显著高于对照；果实脆度、硬度与对照差异均不显著。综上，不同有机肥配施黄腐酸、硅肥、菌肥可增加果实可溶性固形物含量，降低可滴定酸含量，从而增大固酸比，以T1 处理综合效果更好。

表8 苹果园有机肥与黄腐酸、硅肥、菌肥配施后及对照的蜜脆果实内在品质

3 个有机肥配施处理蜜脆果皮和果肉中钙、镁含量不同程度增加，且2020 年整体上比2019 年效果更明显。2019 年，T1 处理果皮中钙含量显著高于对照，T2 处理果肉钙含量显著高于对照，T3 处理果皮、果肉中钙含量及果皮镁含量均显著高于对照，尤其是果皮钙含量，增幅达50%。2020 年，3个有机肥配施处理果皮、果肉中钙含量均显著高于对照，T2、T3 处理果皮镁含量均显著高于对照（表8）。综上，不同有机肥配施黄腐酸、硅肥、菌肥有助于提高果实钙、镁含量。

3 讨论

土壤中养分含量并不代表土壤向植物提供养分的能力，而是由养分有效性的高低决定。有机质作为土壤的重要部分，对提高土壤肥力、丰富土壤养分具有重要作用[15]。研究证实，施用有机肥有助于改善土壤结构，提高土壤养分的有效性[16-18]；黄腐酸可以减轻土壤盐碱化，增加土壤微生物数量及增强土壤酶活性[19-21]，而硅肥能够活化土壤养分，提高土壤中有益微生物活性，促进有机肥的分解，增加土壤有机质含量[9,22]，因而施用黄腐酸、硅肥等土壤调理剂能够增加土壤有机质含量，改善土壤的理化性质；富含有益微生物的菌肥可以增强土壤中微生物的活性，促进养分的释放[9,23]，因此施用菌肥也能提高土壤养分水平，增加有益微生物数量，从而改良土壤，提高土壤肥力。本研究发现，有机肥配施黄腐酸、硅肥2 种土壤调理剂以及菌肥、草炭等后，在化肥减半的情况下，能够降低土壤pH 值并增加土壤有机质和速效氮磷钾含量，说明有机肥配施提高了土壤肥力，体现了有机肥的沃土效果，以及菌肥、黄腐酸和硅肥对土壤的改良作用。这与前人研究结果一致[9,19-25]。本研究中，2 年的数据在3个处理间虽没有完全一致的变化，但从整体效果上看，有机肥配施处理土壤肥力水平较对照明显提高，原因主要在于不同年份自然条件不同，如降雨、温度等，使土壤理化性质呈现出年份差异。这也正是田间施肥试验需要多年分析数据的重要原因。3个有机肥配施处理中，“草炭＋黄腐酸＋硅肥＋菌肥＋1/2 化肥”（T3）效果更好，表明纯天然有机质的草炭其沃土效果可能更优于商品有机肥。

已有的研究表明，土壤养分状况与果实品质关系密切[2,26]，化肥过量施用会导致果实品质下降，而增施有机肥、有机肥配施能提高果实品质[16,18,24-25,27]。本研究也发现，有机肥与黄腐酸、硅肥2 种土壤调理剂以及菌肥、草炭等不同肥料配施对蜜脆果实品质具有改善作用，单果重、纵径、横径等外观品质，以及可溶性固形物含量和固酸比、脆度、钙镁含量等内在品质均有不同程度的增加，可滴定酸含量不同程度降低，同时颜色指数有所增加。说明施用有机肥、菌肥、黄腐酸、硅肥，对于提高单果重、着色和风味等均具有促进作用。

4 结论

与单施化肥相比，有机肥配施土壤调理剂和菌肥明显降低了土壤pH 值，增加了有机质含量和土壤营养元素含量，从而提高了土壤肥力。同时增加了单果重、果实可溶性固形物含量和钙、镁含量，并降低了可滴定酸含量，增大了固酸比，因而改善了果实品质。整体来看，“草炭＋黄腐酸＋硅肥＋菌肥＋1/2 化肥”（T3）提升土壤肥力的效果更好，“商品有机肥＋黄腐酸＋硅肥＋1/2 化肥”（T1）增进果实品质的效果更好。