化肥减施及配施有机肥对荔枝生长及根际微生物的影响

涂攀峰，王 川，张伟丽，宋雯佩，胡益波，冯月燕，张坤昌，岑应源

（1.仲恺农业工程学院园艺园林学院，广东 广州 510225；2.德庆县柑桔研究所，广东 德庆 526600；3.德庆仲恺农业产业科技创新研究有限公司，广东 德庆 526642）

【研究意义】广东省除粤北山区韶关、清远等地因有冻害不能种植荔枝外，其余地区均有荔枝种植，荔枝产业已成为广东乡村振兴的重要抓手［1］。荔枝产量、品质受荔枝品种的遗传特性和环境条件的综合影响，在诸多环境因子中，肥料是重要的影响因素。当前，由于果农盲目追求早产高产，普遍存在化肥过量施用、不重视养分配比等问题，导致越来越多的果园存在土壤酸化板结、肥料利用率低、树体营养失衡等诸多障碍，造成经济效益与生态效益的双重问题。农业农村部“双减”计划提出，有机肥和化肥配施是解决化肥使用过量问题的重要措施，对改善果实品质、促进作物生长有显著作用,降低化肥使用量也有利于农业生产的可持续发展［2-3］，在施肥的基础上,添加微生物菌剂,可以进一步改善土壤肥力,调节土壤微生物生长环境［4］。而畜禽粪便是优质的有机肥料，在广东省果园一直被长期施用。【前人研究进展】目前，很多学者在化肥减施配施有机肥方面,对酿酒葡萄、苹果、三红蜜柚、芒果等果树开展了大量试验研究［5-8］，一致认为化肥减施合理配施有机肥是提升土壤肥力、提高果实产量和品质的有效措施。前人研究结果表明，在化肥减量10%～40%的情况下，配施有机肥可有效改善土壤理化性质、提高土壤酶活性、改善作物根区微生态环境等作用，实现地力提升与提质增效［9-10］。也有研究显示，增施有机肥的化肥减施处理可以显著提高果园土壤微生物的功能多样性，有利于促进果园微生态环境的改善［11］。当前，利用畜禽粪便制备的有机肥进行沟施是较为普遍的施肥方式，但是，有机肥施用时间和用量均较为随意，缺乏合理的施用规范［12］。【本研究切入点】本研究在综合考虑‘桂味’荔枝正常生产所需养分投入的基础上，在减施30%化肥量的同时配施不同用量有机肥进行田间试验，试图找到适合粤西荔枝生产化肥减施量及有机肥施用量的最佳配比。【拟解决的关键问题】通过综合评价产量品质及经济效益，为荔枝合理减施化肥、提质增效与可持续发展提供施肥参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验地位于广东省肇庆市德庆县五福村，供试材料为‘桂味’荔枝。德庆县地处亚热带季风气候，年平均气温21.8 ℃，年平均降水量1 530.0 mm，年平均日照时数1 623.6 h，农业种植条件较为优越。荔枝树种植于2008 年，树势良好，挂果正常，园区土壤为典型酸性砂质土壤。

1.2 试验方法

通过前期对该荔枝园施肥调查的基础上，本研究共设置6 个处理：CK，不施肥对照；CF，单施化肥处理；OF5，化肥减量30%，配施猪粪有机肥5 kg/株；OF10，化肥减量30%，配施猪粪有机肥10 kg/株；OF15，化肥减量30%，配施猪粪有机肥15 kg/株；OF20，化肥减量30%，配施猪粪有机肥20 kg/株。选取果园中相邻且长势一致的荔枝树共6 行作为供试树体，每行6 株，每2 株为1 个重复，每个处理3 次重复。

试验于2021 年6 月至2022 年6 月进行，一个采果周期内共施肥3 次，分别为基肥（2021 年7 月20 日）、坐果肥（2022 年3 月25 日）和壮果肥（2022 年4 月30 日），试验处理中的有机肥作基肥一次性施入。基肥：CF 处理参照果农常规方法施用22-9-10 复合肥1.5 kg/株，所有化肥减量处理施用22-9-10 复合肥1.05 kg/株。坐果肥：CF 处理施20-5-20 复合肥0.7 kg/株，所有化肥减量处理施用15-5-30 复合肥0.49 kg/株。壮果肥：CF 处理施入15-5-30 复合肥0.8 kg/株，所有化肥减量处理施用15-5-30 复合肥0.56 kg。所有化肥减施处理相较CF 处理均减量30%。供试猪粪有机肥为自制，沤腐后的猪粪经风干后粉碎，过2 mm 筛网后备用，理化性质：pH 为6.69，有机质含量613.7 g/kg，N、P、K、Ca、Mg 含量分别为43.61、12.91、19.47、11.32、6.76 g/kg。供试土壤pH 5.33，有机质含量18.53 g/kg，碱解N、有效P、速效K、Ca、Mg、Zn、B、Mo 含量分别为105.24、14.76、50.24、204.32、34.56、0.65、0.045、0.116 mg/kg。

1.3 测定指标及方法

在荔枝收获期随机采集果实样本，每个处理按试验小区东、西、南、北4 个方位共采集荔枝果实50 个，测定果实品质相关指标。在荔枝生长一蓬梢期、二蓬梢期、三蓬梢期、花期末、果期末5 个时期采集树冠滴水线附近的土壤，采用对角线取样法取离地表20 cm 左右的土壤，每个处理取根系附近的土壤2～3 kg，然后过0.25 cm 土壤筛混匀后采用四分法取500 g 左右，部分土壤风干用于土壤养分指标的测定，其他置于4 ℃冰箱保存待用。

土壤蔗糖酶活性采用硫代磷酸钠滴定法测定，脲酶活性采用碱皿扩散-HCl 滴定法测定，酸性磷酸酶活性采用磷酸苯二钠-比色法测定［13］。土壤可培养微生物数量采用稀释平板法测定，其中细菌培养采用牛肉膏蛋白胨琼脂培养基，真菌培养采用马丁氏琼脂培养基，放线菌培养采用改良高氏一号琼脂培养基［14］。微生物量碳采用氯仿熏蒸提取-重铬酸钾滴定法测定［15］，微生物量氮采用三氯甲烷熏蒸提取-茚三酮比色法测定［16］。果实可溶性固形物含量采用手持测糖仪测定，总糖采用蒽酮法测定，可滴定酸含量采用NaOH 中和法测定，Vc 含量采用2,6-二氯靛酚法测定，产量使用电子称现场称重。

试验数据采用Excel 2021 与SPSS 20 软件进行统计分析与作图，采用Duncan’s 法进行显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对荔枝根际土壤养分的影响

不同施肥处理对不同时期荔枝根际土壤中大量元素养分含量的影响见表1，化肥减量30%处理土壤碱解N、有效P、速效K 含量均有明显提高。其中，土壤碱解N 含量在荔枝出梢期随着有机肥用量的增加显著提高（P＜0.05），而在花期末、果期末呈明显下降的趋势，以OF20 处理下降最为明显；土壤有效P、速效K 含量均以CK较低，增施有机肥均能显著提高土壤有效P 和速效K 含量。由表1 可知，土壤有效P 含量在各时期均随着有机肥用量的增加而提高，各处理土壤有效P 含量均在一蓬梢期最高，之后呈缓慢下降的趋势。相较于单施化肥的处理，由于猪粪有机肥中含有大量的有机质，有利于荔枝根际土壤微生物的快速繁殖，微生物数量及多样性的提高有利于提高荔枝对P 的吸收，作物P 吸收效率提高则反映土壤有效P 含量降低；土壤速效K 含量也随着有机肥用量的增加而呈显著提高的趋势，尤其以OF15、OF20 处理增幅最为明显。

表1 不同处理下不同时期荔枝根际土壤养分含量Table 1 Nutrient contents in rhizosphere soil of litchi in different periods under different treatments

2.2 不同施肥处理对荔枝根际土壤酶活性的影响

如图1 所示，化肥减量配施有机肥可有效提高荔枝根际土壤的酶活性，蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶活性均显著提高（P＜0.05）。其中，土壤蔗糖酶活性OF15 处理为18.10 mg/g·24h，CF处理为13.38 mg/g·24h，OF15 处理比CF 处理提高35.3%；脲酶活性OF15 处理为0.62 mg/g·24h，比CF 处理的0.49 mg/g·24h 提高25.6%，差异最为显著；磷酸酶活性OF10 处理为0.45 mg/g·24h，比CF 处理（0.34 mg/g·24h）提高32.2%。可见，所有处理在配施有机肥后均可提高与土壤C、N、P 转化相关的酶活性，从而为土壤肥力的提升提供保障。

图1 不同处理荔枝根际土壤酶活性Fig.1 Enzyme activities of lychee rhizosphere soil under different treatments

2.3 不同施肥处理对荔枝根际土壤微生物的影响

土壤微生物的群落主要分为细菌、真菌、放线菌三大类群，通过土壤中可培养微生物的数量能够大致表征土壤微生态的状况。由表2 可知，不同施肥处理根际土壤可培养细菌、放线菌、真菌的数量均表现为减施化肥配施有机肥＞单施化肥＞不施肥。其中，可培养细菌的数量随着有机肥投入量的增加而提高，以OF20 处理细菌数量最高，为12.107×106CFU/g，比CF 处理细菌数量（10.833×106CFU/g）提高11.8%；放线菌的数量随着有机肥投入量的增加呈先升高后下降的趋势，以OF15 处理放线菌数量提高最为明显，数量为12.320×105CFU/g，比CF 处理放线菌数量（10.433×105CFU/g）提高18.1%；真菌的数量在有机肥投入量不等的情况下各处理差异不明显，以OF10 处理真菌数量最多，为12.906×105CFU/g，比CF 处理真菌数量（11.283×105CFU/g）高14.4%。

表2 不同处理荔枝根际土壤可培养微生物数量Table 2 Number of microorganisms in rhizosphere soil of litchi under different treatments

由图2 可知，在减施化肥的同时配施有机肥能提高土壤微生物量碳、氮质量分数，且均显著高于单施化肥处理（CF）。其中，微生物量碳（图2A）以OF10 处理最高、为150 mg/kg，CF 处理为120 mg/kg，CK 为110 mg/kg，OF10 处理分别比单施化肥处理（CF）、不施肥处理（CK）高26.1%和39.8%；微生物量氮（图2B）以OF15处理最高、为61 mg/kg，CF 处理为50 mg/kg，CK为38 mg/kg，OF15处理分别比单施化肥处理（CF）、不施肥处理（CK）高23.6%和63.9%。

图2 不同处理荔枝根际土壤微生物量Fig.2 Microbial biomass of litchi rhizosphere soil under different treatments

2.4 不同施肥处理对荔枝产量及果实品质的影响

由表3 可知，化肥减施及配施有机肥可以提高荔枝果实的品质，具体表现为果实可溶性固形物含量提高，OF15 处理下果实可溶性固形物含量最高为20.02%，CF 处理为17.48%，OF15 比CF处理高2.54 个百分点；果实总糖含量表现最佳也是OF15 处理，为18.15%，比CF 处理的果实总糖含量（16.82%）高1.33 个百分点；可滴定酸含量以OF20处理最低，为7.38%，比CF处理（8.97%）低1.59 个百分点；果实Vc 含量以OF10 处理表现最佳（35.74 mg/100g），比CF 处 理（29.86 mg/100g）高19.7%。在荔枝产量上，配施有机肥处理均能提高荔枝的产量，以OF15处理产量最高、达5 663.63 kg/hm2，比CF 处理增产13.75%。

表3 不同处理荔枝果实品质及产量Table 3 Fruit quality and yield of litchi under different treatments

3 讨论

近年来有机肥部分代替化肥的研究越来越受到学者的关注。大量研究表明，有机肥与无机肥配施是提高作物产量品质和土壤质量的良好施肥搭配方式［17-19］。在我国集约化养殖日渐形成规模的前提下，如何通过农业利用的方式快速消纳养殖的粪污已成为当前迫切的需求。我国南方的荔枝果园普遍土壤地力低［20］，施用猪粪类禽畜粪便制备的有机肥则可以快速且稳定地提高土壤各种养分，如碱解N、有效P、速效K 等，在采果修剪后基施有机肥，其提供的养分可以满足抽生秋梢营养生长的需要，对荔枝的产量不会造成影响。本试验结果也证实，在化肥减施30%的前提下，配施猪粪制有机肥可有效提高荔枝产量与品质，最高可增产13.75%。

土壤酶主要来源于土壤微生物与作物根际分泌物，其活性可反映土壤的综合肥力和养分转化特征［21］，活性越高则越有利于土壤中有效养分的转化，越有利于作物的生长。其中，土壤蔗糖酶是一种水解酶，能够催化土壤中的蔗糖水解为单糖，从而被机体吸收，通常表征土壤分解利用能量的效率，是评价土壤肥力的重要指标；土壤脲酶可分解尿素为铵离子，表征土壤氮素营养指标；土壤磷酸酶直接影响土壤中有机磷化合物的分解、转化及其生物有效性，为植物提供有效磷元素［22］。本研究中，化肥减施30%的前提下，配施不同量的有机肥均可以提高作物根际土壤的酶活性，其中OF10、OF15 处理的提升效果最为明显，这与秦秦等［23］研究结果相似。

土壤微生物是土壤生态系统的敏感指标之一，安祥瑞等［24］研究发现有机肥部分替代化肥可以提高荔枝根际土壤的细菌与真菌多样性。配施有机肥通过增加根际土壤微生物的丰度，改善根际微生物的群落结构，从而可以形成有利于作物生长的微生态环境，为产量与品质的提升提供保障。本研究中，通过测定可培养微生物的数量发现，细菌、放线菌与真菌的数量在配施有机肥后都得到提高。土壤微生物生物量是植物矿质养分的源和汇，微生物生物量越大，土壤保肥作用越强，并使土壤养分趋于积累，本研究也发现配施有机肥后根区土壤微生物量C/N 均显著高于单施化肥的处理。

在减施30%化肥的背景下，单株配施5、10、15、20 kg 有机肥，荔枝产量相较于单施化肥分别提升7.15%、10.64%、13.75%、13.32%，果实品质也得到提升，果实可溶性固形物、总糖及Vc 含量均有增加，与前人研究结果一致［25-26］。有机肥养分缓释的特点保证了持续稳定的养分供应，其缓释的氮素养分保证了荔枝不会因为氮素瞬时供应过量而造成的氨基酸合成、多酚类物质与纤维素增多、还原糖减少等原因造成的果实品质的下降的问题。而且，荔枝由于采果后需要马上修剪，果实采收与修剪会带走大量的中微量元素，此时配施有机肥，树体需要的中微量元素可以得到有效的补充从而保证高产优质也能得到提高。

4 结论

利用猪粪制备有机肥，可以为荔枝的生长提供一定量的养分以及改善荔枝根际土壤的微生态环境。本研究在减施30%化肥的情况下配施一定量猪粪等畜禽粪便制备的有机肥可以维持荔枝树体的养分需求，对土壤中碱解N、有效P 及速效K 含量的提高效果明显。相较于CF处理，化肥减施30%的情况下配施有机肥，OF15 处理的土壤蔗糖酶活性和脲酶活性分别提高35.3%和25.6%，OF10 处理的土壤磷酸酶活性提高32.2%；可培养微生物的数量为OF20 处理细菌数量提高11.8%，OF15 处理放线菌数量提高18.1%，OF10 处理真菌数提高14.4%；微生物量碳OF10 处理提高26.1%，微生物量氮OF15 处理提高23.6%。减施化肥配施有机肥均能显著提高果实品质，且增产效果明显，配施5、10、15、20 kg 有机肥的荔枝产量相较于单施化肥分别提升7.15%、10.64%、13.75%、13.32%。综合来看，在减施30%化肥的情况下荔枝株施10～15 kg 猪粪有机肥具有显著的提质增效效果。