國一凡，王麗霞，楊毅，王軍英，陳煬，邵蕾

（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)煙臺研究院，山東 煙臺 264670）

隨著測土配方施肥技術(shù)的深入開展和全面推廣，大量檢測結(jié)果表明山東省膠東地區(qū)土壤有明顯的酸化趨勢［1］。煙臺市農(nóng)技推廣中心對各縣市果園1 338個土樣進行pH值測試，結(jié)果顯示有66.9%以上的土壤發(fā)生不同程度的酸化。招遠市土肥站近3年對736個果園土樣的測試結(jié)果表明酸化土壤達到63.0%［2］。煙臺新華測土配肥有限公司10年來通過對膠東半島35 246個用戶的土地進行pH值測試，發(fā)現(xiàn)有68.08%的土壤偏酸性，pH值≤5.5的土壤占比達到33.40%［3］。土壤酸化不僅導(dǎo)致鈣、鎂、鉀等鹽基離子加速淋失，進而導(dǎo)致苦痘病、痘斑病和水心病等果實生理病害，而且土壤酸化還可增加錳等離子溶解度，造成錳中毒而引發(fā)蘋果“粗皮病”等［3］。土壤酸化嚴重影響果品優(yōu)質(zhì)高效安全生產(chǎn)及其可持續(xù)發(fā)展，因此這一問題亟待解決。土壤酸化可提高土壤中鈣、鎂等陽離子元素的活性，導(dǎo)致土壤陽離子淋失，從而導(dǎo)致缺素癥［4-6］。

傳統(tǒng)的酸化土壤調(diào)理劑為生石灰，但頻繁地通過施用生石灰來調(diào)節(jié)土壤的酸度不僅影響土壤結(jié)構(gòu)、造成土壤板結(jié)，還會引起土壤鈣、鉀、鎂等元素的平衡失調(diào)而導(dǎo)致減產(chǎn)［7，8］。酸化土壤調(diào)理劑不僅可提高土壤pH值，還可以改善土壤的理、化和生物性狀［9-11］。萬青等［12］研究表明，土壤調(diào)理劑具有調(diào)節(jié)茶園土壤pH值和提高茶葉品質(zhì)的作用。目前，施用生石灰改良酸性土壤的研究較多，但是土壤酸化的改良不僅是酸度的調(diào)節(jié)，還應(yīng)補充酸化導(dǎo)致淋失的中微量元素，并且保證被補充中微量元素的土壤有效性。本試驗研究施用自制的有機-無機復(fù)合土壤調(diào)理劑（以煅燒牡蠣殼粉、腐植酸、中微量元素為原料）對土壤及蘋果產(chǎn)量、品質(zhì)的影響，以期為果園酸化土壤的改良提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗地點：山東省煙臺市牟平區(qū)東軫格莊。

供試作物：11年生紅富士蘋果，666.7m2種植70株。供試土壤類型為棕壤，其耕層土壤理化性質(zhì)為pH值5.12，有效氮含量88.51 mg／kg、速效磷75.21 mg／kg、速效鉀99.14 mg／kg和有機質(zhì)10.81 g／kg。

1.2 試驗材料

生石灰：市售。

有機-無機復(fù)合土壤調(diào)理劑：將腐植酸與中微量元素螯合后添加煅燒牡蠣殼粉，然后通過有機輔料的添加和含水量的調(diào)節(jié)控制產(chǎn)品的飛揚性；產(chǎn)品中CaO含量≥48%，pH值9.0～11.0。

1.3 試驗設(shè)計及方法

試驗設(shè)3個處理：空白對照（CK）、生石灰改良劑（SH）、有機-無機復(fù)合土壤調(diào)理劑（TL）。小區(qū)面積54 m2，每小區(qū)種植6棵樹，重復(fù)4次。

果樹發(fā)芽前（2017年3月12日）所有處理均放射溝施肥，666.7m2施有機肥400 kg，氮磷鉀復(fù)混肥（17-8-15）300 kg；7月15日放射溝追施氮磷鉀復(fù)混肥（15-8-19）150 kg。3月15日SH處理666.7m2果園土壤表面撒施生石灰改良劑120 kg，TL處理撒施有機-無機復(fù)合土壤調(diào)理劑120 kg。果實膨大期施用水溶肥（主要成分尿素、磷酸一銨和硫酸鉀，養(yǎng)分含量15-15-30）3次。

2018年重復(fù)2017年的試驗方案。

1.4 樣品采集

2017年施用生石灰和土壤調(diào)理劑后第30、60、90、120天采用多點隨機取樣法采集土樣。取樣部位為樹冠投影內(nèi)緣，離樹干1.0 m左右，取0～40 cm耕層土壤。施肥后120天采集的新鮮土樣充分混勻過2 mm篩，分兩份，一份裝入無菌塑料袋內(nèi)，貯存于4℃的冰箱中，供測定微生物特性和酶活性用，另一份用以測定土壤養(yǎng)分含量；同時采集葉片樣品測定營養(yǎng)元素含量。

2018年，在果實成熟采收時，每株從東南西北4個方向各采3個果，混合處理后用以測定果實品質(zhì)；按小區(qū)收獲，稱重，折算產(chǎn)量；同時采集土壤樣品測定pH值。

1.5 樣品測定

1.5.1 土壤理化性質(zhì) 土壤pH值采用電位計法測定；堿解氮用堿解擴散法；速效磷用0.5 mol／L碳酸氫鈉浸提，鉬藍比色法測定；速效鉀用1 mol／L濃度NH4OAc浸提，火焰光度法測定。土壤有機質(zhì)用重鉻酸鉀容量法-外加熱法。

1.5.2 土壤微生物數(shù)量 土壤樣品中細菌的分離用NA；真菌總數(shù)測定用PDA培養(yǎng)基；放線菌總數(shù)測定用高氏一號瓊脂培養(yǎng)基。

1.5.3 土壤酶活性 蔗糖酶采用3，5-二硝基水楊酸比色法測定；過氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法測定；脲酶活性采用靛酚藍比色法測定；磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法測定。

1.5.4 果實品質(zhì) 可溶性糖用銅還原-直接滴定法測定；可溶性固形物用糖量計測定；VC用

2，6-二氯靛酚蘭比色法測定；有機酸用NaOH滴定法測定；硬度用硬度儀測定。

1.6 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel和SAS統(tǒng)計分析軟件進行數(shù)據(jù)處理及作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理的土壤pH值變化

施用生石灰和土壤調(diào)理劑后30天，3個處理的土壤pH值都顯著高于未施肥前（pH值5.12）。隨處理時間的延長，CK的pH值變化曲線表現(xiàn)為持續(xù)下降趨勢，試驗結(jié)束時（120天）其pH值恢復(fù)到試驗初始水平；處理30天后，SH處理的土壤pH值最高，60天后達到最低點4.91，至試驗結(jié)束時比CK提高0.22個單位；TL處理的土壤pH值變化曲線表現(xiàn)為先下降后上升的趨勢，至試驗結(jié)束時pH值比CK提高0.59個單位（圖1）。

生石灰為常用酸化土壤調(diào)理劑，能增加HCO-3的活度，加速有機質(zhì)的分解，增加植物移走的Ca2+，致土壤再次發(fā)生酸化，而且酸化程度比施用生石灰前有所加劇［13，14］。本試驗中由于在果實膨大期施用酸性水溶肥料，導(dǎo)致60天時SH和TL處理的土壤pH值顯著下降。施用生石灰和土壤調(diào)理劑60天時，SH處理的土壤pH值顯著低于TL處理，原因可能為：施用的水溶肥中包含的SO與Ca2+產(chǎn)生沉淀，降低了生石灰和土壤調(diào)理劑對土壤酸堿度的緩沖性能；但本試驗所用的土壤調(diào)理劑中腐植酸和有機輔料降低了SO對Ca2+沉淀能力。

圖1 不同處理的土壤pH值變化

2.2 不同處理土壤堿解氮、速效磷、速效鉀含量的變化

施用生石灰和土壤調(diào)理劑后30天和60天各處理的土壤堿解氮差異不顯著；第90天CK土壤堿解氮含量最高，與TL處理差異顯著，第120天CK顯著高于SH和TL處理（表1）。一方面可能是土壤酸化抑制作物根系生長而減少了對銨態(tài)氮的吸收；另一方面是土壤酸化有利于銨態(tài)氮的穩(wěn)定，降低NH3的揮發(fā)損失。因此，相對于SH和TL處理，CK的NH+4-N在土壤中累積。

表1 不同處理的土壤堿解氮含量變化 （mg／kg）

雷波等［15］研究發(fā)現(xiàn)，在酸度不同情況下進行比較，當pH值5.5時土壤磷元素淋失量最大，其它pH條件下，磷元素淋失大小的順序通常為pH4.5＞pH3.5＞pH6.5。本試驗中施用生石灰和土壤調(diào)理劑后30、60天，各處理的土壤速效磷含量差異不顯著，施用后90天SH處理土壤速效磷含量顯著高于其它處理，120天TL處理土壤速效磷含量顯著高于其它處理（表2）。因此，土壤調(diào)理劑的施用可以減少土壤磷元素的淋失。

表2 不同處理的土壤速效磷含量變化 （mg／kg）

劉春生等［4］研究表明，酸雨中的H+濃度與鹽基離子淋失總量呈0.01水平顯著相關(guān)（r＝0.9990）。施用生石灰和土壤調(diào)理劑后30、60、90天各處理間土壤速效鉀含量差異不顯著；120天TL處理的土壤速效鉀含量顯著高于CK和SH處理（表3）?？梢?，土壤調(diào)理劑可以減少土壤鹽基離子的淋失，從而增加土壤速效鉀含量。

表3 不同處理的土壤速效鉀含量變化 （mg／kg）

2.3 不同處理的土壤微生物數(shù)量變化

由表4可以看出，本試驗中土壤微生物數(shù)量表現(xiàn)為細菌＞真菌＞放線菌。細菌喜中性偏堿環(huán)境，施用調(diào)理劑后顯著提高了土壤pH值，因此TL處理土壤中細菌數(shù)量最大，其次為SH處理，二者顯著高于CK；真菌喜偏酸性環(huán)境，因此CK的土壤真菌數(shù)量顯著高于TL處理；放線菌喜偏堿環(huán)境，因此TL處理的放線菌數(shù)量最大。由于細菌數(shù)量在土壤微生物數(shù)量中占主導(dǎo)地位，因此土壤微生物總量依次為TL＞SH＞CK。

表4 不同處理的土壤微生物數(shù)量變化 （×104 cfu／g）

2.4 不同處理對土壤酶活性的影響

TL處理的土壤蔗糖酶、過氧化氫酶、脲酶、磷酸酶活性均顯著高于CK（表5），而SH處理與CK差異均不顯著?？梢姡寥烂富钚缘淖兓嵌喾N因素共同作用的結(jié)果，因其作用強度不同而導(dǎo)致酶活性的上述變化。其中土壤酸化和微生物種群變化可能是導(dǎo)致其酶活性降低的主要原因。

表5 不同處理的土壤酶活性

2.5 不同處理對葉片礦質(zhì)元素含量的影響

由表6看出，TL處理葉片的氮、磷、鉀、鎂含量顯著高于SH和CK處理，后兩者間差異不顯著。TL和SH處理葉片的鈣、鐵含量顯著高于CK，錳和銅含量顯著低于CK；不同處理的葉片鋅含量差異不顯著。

土壤酸化導(dǎo)致的錳活性增大，進而導(dǎo)致蘋果粗皮病的發(fā)生。本試驗中施用生石灰和土壤調(diào)理劑均減少了作物對錳的吸收，與CK相比，SH和TL處理葉片錳含量分別減少27.93%和32.87%。

表6 不同處理的葉片礦質(zhì)元素含量

2.6 不同處理對果實品質(zhì)的影響

果個大小是評價果實外在品質(zhì)的重要組成部分。本研究以單果重和果徑＞75 mm比例作為評價果個大小的指標。與CK相比，TL處理的單果重和果徑＞75 mm 比例分別提高11.93%和28.76%，差異達顯著水平，而CK與SH處理間差異不顯著（表7）。

果實的內(nèi)在品質(zhì)包括可溶性固形物、可滴定酸、VC、可溶性糖含量、硬度等。由表7看出，與CK相比，施用土壤調(diào)理劑顯著提高果實可溶性糖、可溶性固形物、VC含量和硬度，降低可滴定酸含量。這與高文勝［17］、秦旭［16］、顧振東［18］等的研究結(jié)果基本一致。對于施用生石灰的SH處理，只有VC含量顯著高于CK，其余指標差異不顯著。

由表8可知，CK果實中檢測出Pb、Cr和As，SH和TL處理只檢出Cr和As，但是果實中重金屬含量都低于《食品安全國家標準—食品中污染物限量》（GB 2762—2017）限定值。與CK相比，SH處理的Cr和As含量降低25.0%和31.8%，TL處理的Cr和As含量降低37.5%和40.9%。

表7 不同處理對果實品質(zhì)的影響

表8 果實中重金屬含量 （mg／kg）

2.7 不同處理對產(chǎn)量和經(jīng)濟效益的影響

2017年分析結(jié)果表明，與CK相比，施用土壤調(diào)理劑的TL處理666.7m2投入增加192元，但產(chǎn)量和經(jīng)濟效益分別增加7.09%和6.72%（表9）。撒施生石灰的SH處理產(chǎn)量和經(jīng)濟效益均高于CK，但差異未達顯著水平。2018年，施用石灰和土壤調(diào)理劑，增產(chǎn)效果更加明顯；與CK相比，TL和SH處理的產(chǎn)量分別提高10.85%、4.49%，經(jīng)濟效益分別增加10.95%、4.27%。

由表9還可看出，生石灰和土壤調(diào)理劑施用兩年后顯著提高了土壤pH值，SH和TL處理的土壤pH值分別比CK提高0.64、0.96個單位；且TL處理顯著高于SH處理，說明土壤調(diào)理劑對土壤pH值的提高效果優(yōu)于普通生石灰。

表9 不同處理對666.7m2產(chǎn)量、經(jīng)濟效益及土壤pH值的影響

3 討論

3.1 施用有機-無機復(fù)合土壤調(diào)理劑對土壤理化性質(zhì)的影響

相對于石灰土壤調(diào)理劑，本研究所用的有機-無機復(fù)合土壤調(diào)理劑不僅可以調(diào)節(jié)土壤pH值、補充土壤鈣元素，還可以補充其它中微量元素，并且螯合處理可提高中微量元素的有效性；腐植酸和疏松多孔的煅燒牡蠣殼粉的添加也可改良土壤物理性狀，提高土壤微生物活性。施用土壤調(diào)理劑120天后，土壤pH值，土壤速效磷、速效鉀含量，細菌、放線菌和微生物總量，蔗糖酶、過氧化氫酶、脲酶、磷酸酶活性均顯著高于CK，土壤堿解氮含量降低；而施用生石灰的土壤pH值提高幅度小于TL處理，土壤堿解氮含量高于CK，而土壤速效磷、速效鉀含量與CK處理差異不顯著。

3.2 施用有機-無機復(fù)合土壤調(diào)理劑對蘋果生長和經(jīng)濟效益的影響

果園土壤施用有機-無機土壤調(diào)理劑可提高蘋果樹葉片氮、磷、鉀、鈣、鎂含量，降低錳含量，進而增加蘋果單果重及提高果徑＞75 mm比例，提高可溶性固形物、可溶性糖、VC含量及硬度，降低可滴定酸含量。與CK相比，施用生石灰的SH處理雖然也降低葉片中錳含量，但是兩處理間的葉片氮、磷、鉀、鎂含量差異不顯著。對于果實品質(zhì)指標，SH處理只有可溶性固形物和VC含量顯著高于對照。相對于CK，TL處理666.7m2的投入只增加192元，但是經(jīng)濟效益增加了1 040.58元；而施用生石灰的SH處理，其產(chǎn)量、經(jīng)濟效益與CK差異不顯著。

4 結(jié)論

4.1 施用土壤調(diào)理劑提高了蘋果園土壤pH值和速效磷、速效鉀含量，增加細菌、放線菌和微生物總量，提高土壤酶活性，改善果實品質(zhì)。

4.2 連續(xù)施用兩年后，土壤調(diào)理劑和生石灰處理的土壤pH值分別提高0.96、0.64個單位，產(chǎn)量分別提高10.85%、4.49%，經(jīng)濟效益分別提高10.95%、4.27%。