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沼液与化肥配施对苹果生长及土壤理化性状的影响

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高炜城 Muhammad Azeem 孙吉翠张忠兰李金澄杨守军

摘要：以10年生苹果树品种烟台红富士为试验试材，探讨苹果的生长情况、土壤理化性质同沼液化肥搭配施用比例的关系，期望为沼液作肥料进行利用提供科学依据。各组所施肥料含氮量相等，设置7种处理：处理1，CK（空白）;处理2，CF（基肥为牛粪有机肥，追肥为化肥）;处理3，40% ZF+60% HF（40%沼液+60%化肥）;处理4，60% ZF+40% HF（60%沼液+40%化肥）;处理5，80% ZF+20% HF（80%沼液+20%化肥）;处理6，100% ZF（全沼液）;处理7，100% HF（全化肥）。结果表明，施用沼液能使土壤有机质含量、盐分含量和pH值提高。与100% HF处理比较，搭配施用的沼液与化肥在果树花期能够使土壤速效养分含量降低，至果实成熟期又升高，其中以40% ZF+60% HF处理最高。沼液与化肥配施不仅能提高苹果产量，而且能增加果实中糖度、维生素C含量和硬度，降低果实的酸度。綜合果实品质和产量而言，40% ZF+60% HF处理最好，但与60% ZF+40% HF处理无显著差异。80% ZF+20% HF处理与100% ZF处理果实中检出Cu和Zn的残留，抗生素均未检出。综合统计分析认为，40% ZF+60% HF配施较适合苹果的生长。

关键词：苹果;沼液化肥配施;果实生长指标;土壤理化性质;产量;品质;烟台红富士

中图分类号：S661.106?文献标志码：A?文章编号：1002-1302（2020）21-0160-06

当前，我国面临土地质量下降、土壤中营养物质流失等农业污染，严重制约农业发展，主要原因是化肥过度使用与不合理使用[1]。为推动实施耕地质量保护与提升行动，着力提高耕地内在质量[2]，原农业部印发《耕地质量保护与提升行动方案》（农农发[2015]5号）和《开展果菜茶有机肥替代化肥行动方案》（农农发[2017]2号）。以畜禽养殖粪污为处理对象的沼气工程，在获取能源的同时，也带来了沼液难消纳的问题。

沼液含有丰富的养分元素和生理活性物质，施用沼液不仅可以给作物生长提供必需养分，还能提高土壤中的有机质、氮、磷、钾的含量从而提高土壤肥力和生产力水平，兼具环境与经济效益[3]。周丽芳的研究表明，施用沼液能使苹果树树势强壮，抗病力强，花芽分化好，抽梢一致，新梢更早开始生长，萌发整齐而强壮，叶片变得更加厚绿[4]。果实大小质量整齐一致，外形光滑着色好，口感优良，落花现象减轻，落果率低，起到增产效果。王伟楠研究认为，根施沼液对苹果树营养生长有促进作用但并不显著，施用沼液对果实品质影响显著[5]。虽然沼液施用具有增加产量、提升品质的作用，但同样存在着土壤和作物中重金属和抗生素超标的问题[6]。

由于不同畜种、不同饲料来源、不同沼气工程管理运行水平差异，造成沼液中养分、盐分、重金属以及抗生素含量难以一致，种植户仅凭经验进行施用，缺乏科学技术指导，还田效果相差较大[7]。因此，本试验以烟台红富士苹果为试材，研究沼液与化肥不同比例的配施对土壤理化性质及苹果产量和品质的影响，以期为沼液还田提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验始于2017年11月，试验地点为中国农业大学烟台研究院苹果培育中心。苹果种植于棕壤，土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量分别为172.69、159.21、242.73 mg/kg，有机质含量为1.24%，pH值为5.16，盐分含量[以电导率（EC）计，下同]112 μS/cm。试验采用山东某厌氧发酵工程产生的沼液，沼液中全氮、全磷和全钾含量分别为0.59%、0.02%和0.37%，pH值7.56，盐分含量为 14 780 μS/cm，抗生素未检出，沼液中重金属含量具体见表1。

1.2 试验设计

以随机区组设计进行试验，分为7个处理，每个处理重复3次，每次为1棵果树，共21棵果树。这7个处理为：处理1，CK（空白）;处理2，CF（基肥为牛粪有机肥，追肥为化肥）;处理3，40% ZF+60% HF（40%沼液+60%化肥）;处理4，60% ZF+40% HF（60%沼液+40%化肥）;处理5，80% ZF+20% HF（80%沼液+20%化肥）;处理6，100% ZF（全沼液）;处理7，100% HF（全化肥）。试材为生长情况相似的10年生红富士苹果树（Malus×domestica Borkh.），果树株行距3 m×3 m，地径21 cm，果树高2.4 m，以 3 000 kg/667 m2 为目标产量。施肥量：N 30 kg/667 m2，P2O5 35.87 kg/667 m2，K2O 25.74 kg/667 m2。肥料共分4次施入0～20 cm深度的土壤。基肥、萌芽肥、新梢速长肥、果实速长肥分别占总养分的40%、20%、20%、20%。通过氮含量折算沼液施用量，以化肥补齐缺乏的磷、钾养分。CF组氮总含量与其他施肥各组氮总含量一致。表2、表3、表4、表5分别为基肥、萌芽肥、新稍速长肥、果实速长肥的用肥情况。

1.3 样品采集与测定方法

分别于苹果树的花期、幼果期、果实膨大期、成熟期，采集0～20 cm的土壤，风干、磨细，用于土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量及pH值的测定，于果实成熟期进行测产和果实品质的检测。土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量的测定分别采用碱解扩散法、钼锑抗比色法、火焰光度法和重铬酸钾外加热法[8]。果实中维生素C的含量测定采用2，6二氯靛酚滴定法，总酸含量测定采用氢氧化钠滴定法，可溶性糖含量测定采用手持折光仪法，硬度采用硬度计法[9]。土壤中Cu、Zn、Cd、Cr、Pb、Ni的测定采用原子吸收分光光度法;土壤中As、Hg的测定分别采用二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法以及氢化物发生-原子吸收分光光度法[10-12];土壤中四环素、金霉素、土霉素、强力霉素含量的检测采用高效液相色谱法[13];土壤中pH值和总盐分含量的测定分别采用酸度计法和电导法[14]。

1.4 数据统计分析

数据采用Excel 2010和SPSS 20.0进行处理，各处理之间的差异性比较采用最小显著差异法（LSD）。

2 结果与分析

2.1 沼液与化肥配施对土壤有机质含量的影响

由表6可见，与CK相比，CF、40% ZF+60% HF、60% ZF+40% HF、80% ZF+20% HF、100% ZF和100% HF处理的土壤有机质含量在花期分别增加了20.16%、2.42%、3.23%、4.84%、7.26%和1.61%。随着生育期的延长，CF和100% HF处理的土壤有机质含量逐渐下降，至成熟期时分别降低了6.71%和7.14%。与CF和100% HF处理不同，沼液处理的土壤有机质呈先升后降趋势，至成熟期时40% ZF+60% HF、60% ZF+40% HF、80% ZF+20% HF、100% ZF处理分别升高了1.57%、5.47%、6.15%、9.02%。

2.2 沼液與化肥配施对土壤速效养分含量的影响

由图1-A可见，在苹果树的花期，土壤碱解氮含量以100% HF处理最高，分别比CK、CF、40% ZF+60% HF、60% ZF+40% HF、80% ZF+20% HF、100% ZF处理增加128.13%、85.59%、14.06%、44.08%、65.91%和88.79%。至果实成熟期，40% ZF+60% HF处理土壤碱解氮含量最高，分别为CK、CF、60% ZF+40% HF、80% ZF+20% HF、100% ZF处理的2.04、1.61、1.16、1.36、1.66倍。土壤中的速效磷含量（图1-B）、速效钾含量（图1-C）的变化趋势与碱解氮含量（图1-A）相似，在果实的成熟期均以40% ZF+60% HF处理最高。

2.3 沼液与化肥配施对土壤pH值的影响

由图2可见，CK与100% HF处理的土壤pH值从花期的5.28和5.26降至果实成熟期的5.24和5.19，分别降低了0.76%和1.33%。与CK和100% HF处理不同，沼液处理与CF处理均不同程度地提高了土壤pH值，且沼液处理pH值随沼液施入量的增加而升高。数据统计分析表明，CF处理与100% ZF处理间土壤pH值无显著差异。

2.4 沼液与化肥配施对土壤盐分含量的影响

由图3可见，花期土壤盐分含量以CF处理最高，其次是100% ZF、80% ZF+20% HF、60% ZF+40% HF、40% ZF+60% HF、CK和100% HF。所有处理的土壤盐分含量随苹果生育期的延长呈下降趋势，至果实成熟期，CK、CF、40% ZF+60% HF、60% ZF+40% HF、80% ZF+20% HF、100% ZF处理的土壤盐分含量分别比花期下降10.00%、52.47%、57.34%、58.17%、54.55%、52.78%。

2.5 沼液与化肥配施对苹果产量和果实品质的影响

由表7可见，苹果产量以40% ZF+60% HF处理最高，为CK、60% ZF+40% HF、80% ZF+20% HF、100% ZF、CF和100% HF处理的 1.67、1.01、1.10、1.17、1.03、1.16倍。果实糖度和维生素C含量随沼液用量增加呈升高趋势，但100% ZF、80% ZF+20% HF和60% ZF+40% HF处理间无显著差异。CK处理的果实酸度最高，分别比40% ZF+60% HF、60% ZF+40% HF、80% ZF+20% HF、100% ZF、CF和100% HF处理高41.0%、61.0%、72.0%、82.0%、82.0%和15.0%。CF处理的果实硬度最硬，随着沼液施用量降低，果实硬度下降。

2.6 沼液与化肥配施对苹果果实中重金属含量的影响

所有处理的果实中均未检出Pb、Hg、As、Cr、Ni、Cd，仅80% ZF+20% HF处理、100% ZF处理的果实中检测到Cu和Zn，其中80% ZF+20% HF处理的果实中检测出Cu含量0.161 mg/kg、Zn含量0.128 mg/kg;100% ZF处理的果实中检测到Cu含量0.302 mg/kg、Zn含量0.263 mg/kg。

2.7 沼液与化肥配施对苹果果实中抗生素含量的影响

由于所用沼液中无四环素、金霉素、土霉素、强力霉素残留，因此所有处理果实中抗生素均未检出（抗生素最低检测线为50.0 μg/kg）。

3 讨论

本研究结果表明，土壤用沼液施肥能明显提高有机质含量，这与李文涛的结论“沼液中降解的有机物质如纤维素、半纤维素以及部分木质素在微生物的作用下不断降解，转化为有机质补充至土壤中”[15-16]是相一致的。在果树的花期，各处理的速效成分含量均低于100% HF处理;膨大期时，40% ZF+60% HF处理和60% ZF+40% HF处理土壤中的速效养分含量要比100% HF处理高。沼液内具有许多能促使土壤团粒结构构成的物质，比如腐植酸和生长素，同时增加土壤内的孔隙空间，具有良好的水气通透功能，还能给予沼液内微生物群良好的环境以分解、转化和释放土壤养料成分，保证水肥水平，提升速效养分含量[17-18]。由于本研究所用沼液pH值7.56，盐分含量为14 780 μS/cm，远远超过了土壤背景值，造成了土壤pH值和盐分含量升高。

沼液中含有多种作物所需的水溶性营养成分，养分可利用率高，速效营养能力强，进行田间施用时能提高作物产量，并且可以改善土壤结构，且合理配施沼液和化肥，效果更为显著[19]。本研究数据说明，沼液与化肥配施可提高苹果产量，这也与沼液施用促进光合速率和叶片生长，进而影响果实产量相关[20-21]。沼液属于液体有机肥料，通过促进果树部分生理指标的变化，使得果树整体光合作用效果增强，最终影响果实的糖酸代谢，从而生产出品质更高的苹果[22]。本研究结果表明，40% ZF+60% HF处理的苹果产量和果实品质最优，说明沼液与化肥的按科学比例配合施用，在改善土壤内在质量和环境状况的同时，能为果树的生长和品质的改善提供充足的养分及生理活性物质。80% ZF+20% HF和100% ZF处理果实中检测到Cu和Zn的残留，其他处理均未检出。说明沼液中Cu和Zn含量过高，存在对果实污染的风险。

4 结论

沼液与化肥配施可以有效改善土壤质地，提高土壤速效养分的有效性，促进苹果增产提质。综合来看，40% ZF+60% HF配施较适合苹果的生长及其品质的改善。

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