李 琪，張東東，儲寶華，鄒養(yǎng)軍

(西北農林科技大學 園藝學院，陜西 楊凌 712100)

陜西省是我國蘋果生產大省，在目前傳統(tǒng)的蘋果耕作模式中，農民根據(jù)自身經驗大量施用化肥，在獲得高產的同時也帶來了其他問題，如果實品質下降、產量不能最大化、土壤板結、肥力降低且利用率低、環(huán)境污染等[1-2]。王小英等[3]調查2005-2009年陜西省蘋果園施肥情況，發(fā)現(xiàn)氮肥投入過量，達12.83×104t，過量比例為72%；楊莉莉等[4]估算認為,目前陜西省蘋果園N、P2O5、K2O施用量分別過量15.12×104，4.46×104，1.19×104t；趙帥翔等[5]對黃土高原蘋果園的調查發(fā)現(xiàn)，化肥過量施用的果農比例高達90%以上。因此，如何提高蘋果樹對肥料的利用率，減少肥料對果園土壤的不利影響以及環(huán)境污染，進一步提高果實品質和實現(xiàn)綠色發(fā)展是目前陜西省果樹栽培中需要解決的重大課題[6]。

沼肥是畜禽糞便、農作物秸稈、生活垃圾等廢棄物經厭氧發(fā)酵產氣后所得沼渣、沼液等剩余物質的總稱[7]。其中沼渣含有豐富的有機質、腐殖酸、N、P、K等營養(yǎng)成分，而且含有氨基酸、維生素、酶、微量元素等生命活性物質，這些營養(yǎng)物質可利用率高，能迅速被作物吸收利用[8]；作為基肥和追肥，沼肥不僅可以降低種植成本，減少因大量施用化肥對生態(tài)環(huán)境造成的污染，還能改善農作物的產量和品質[9]。所以將沼肥作為有機肥在農業(yè)上應用，對控制農業(yè)面源污染、改善農業(yè)生態(tài)環(huán)境、實現(xiàn)農業(yè)綠色有機發(fā)展、節(jié)本增效，促進農業(yè)循環(huán)經濟發(fā)展具有重要意義[10]。本研究以13年生盛果期紅富士蘋果樹為試材，設置平施沼渣、溝施沼渣處理，以單施化肥為對照，研究沼渣對盛果期紅富士蘋果樹生長發(fā)育、果實品質和產量以及土壤養(yǎng)分的影響，以期獲得可推廣的沼肥替代化肥的蘋果栽培生產技術，為陜西優(yōu)質綠色蘋果生產提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在陜西省洛川縣舊縣鎮(zhèn)圪塔村一農戶蘋果園進行。該區(qū)域地理坐標為北緯35.85°，東經109.59°，多年平均氣溫為9.2 ℃，海拔高度為1 072 m，年均降水量為622 mm，年平均無霜期為167 d，日照時數(shù)為2 551 h，土壤類型為黃土母質發(fā)育而成的輕壤土和中壤土，果園地勢平坦，肥力均勻，面積0.4 hm2，南北行向種植，發(fā)育正常，園貌整齊。

1.2 試驗材料

供試蘋果品種為紅富士，砧木八棱海棠(Malus×robusta(Carrire)Rehder)，樹齡13年，屬盛果期樹，株行距4 m×6 m。

供試沼渣采自圪塔村以豬糞尿為主要發(fā)酵材料的沼氣池，厭氧發(fā)酵3個月以上，含水率為97.2%，有機質含量為418.235 g/kg，全氮含量為20.765 g/kg，全磷含量為44.210 g/kg，全鉀含量為50.925 g/kg。經檢測重金屬含量符合NY 525-2002的要求，衛(wèi)生指標符合NY/T 90-1988的要求。

1.3 試驗方法

試驗共設置3個處理，分別為對照、平施沼渣、溝施沼渣，3個處理均基于等氮處理，其中對照采用當?shù)剞r民施肥習慣，溝施復合肥(m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=20∶5∶15)，施用量為4 kg/株；平施沼渣處理中，沼渣施用量為40 kg/株，施用時將沼渣均勻平施在距離樹體1.5 m的東南西北4個方向；溝施沼渣處理中，沼渣施用量為40 kg/株，施用時在距離樹體1.5 m的東南西北4個方向挖長1.5 m、寬15 cm、深20 cm的條狀溝，將沼渣均勻施入后覆土。試驗前選擇生長勢一致、無病蟲害的蘋果樹進行掛牌標記作為試驗用樹。每個試驗小區(qū)3株樹，小區(qū)隨機排列，重復3次，所有處理均按施肥方案在落果后(2019年11月初)、坐果后(2020年5月初)、膨大期(2020年8月初)各進行1次，每次對照、平施沼渣、溝施沼渣處理中的肥料和沼渣施用量分別為4，40，40 kg/株，其他栽培管理措施遵循當?shù)厣a管理方法和要求。

1.4 試驗指標的測定

1.4.1 葉片采集與指標測定 于2020年9月中旬，在每株樹東南西北4個方位采集樹冠外圍新梢中部葉10片，進行生長量及生理指標測定。新梢生長量(長度、粗度)采用卷尺測量，葉片厚度采用游標卡尺測量，葉片鮮質量和干質量采用1/1 000電子天平測定，葉面積采用葉面積儀測定，葉綠素含量采用體積分數(shù)80%丙酮浸提法[11]測定，凈光合速率采用LI-6400光合儀測定[12]。葉片全氮含量采用凱氏定氮法測定，全磷含量采用礬鉬黃比色法測定，全鉀含量采用原子吸收火焰光度法測定[13]。

1.4.2 果實采集與指標測定 于2020年10月下旬采收果實時，在每株樹東南西北4個方位隨機采取20個果實，測定各指標及統(tǒng)計總產量。果形指數(shù)采用游標卡尺測定，果肉硬度采用GY-1型手持硬度計測定[14]，果皮硬度采用質構儀測定[15]，可滴定酸含量采用酸堿滴定法[16]測定，可溶性糖含量采用PAL-1數(shù)顯糖度計測定[17]，維生素 C含量采用2，6-二氯靛氛滴定法[18]測定。單果質量采用1/1 000電子天平稱量，統(tǒng)計每株樹全部果實數(shù)，按單果質量平均值計算單株產量和總產量。果實全氮含量采用凱氏定氮法測定，全磷含量采用礬鉬黃比色法測定，全鉀含量采用原子吸收火焰光度法測定[13]。

1.4.3 土壤樣品采集與指標測定 于2020年9月中旬采集土壤，在蘋果樹東南西北4個方位對稱選取4個點，選取樹冠落雨線附近土壤，避開施肥區(qū)，用土鉆采集0～40 cm土層土樣，剔除土樣中的石礫和植物殘根等雜物，將土樣混合均勻后按照四分法取樣，密封帶回實驗室后，風干過篩，用于測定土壤pH值和養(yǎng)分含量。pH值采用酸度計法測定，有機質含量采用重鉻酸鉀容量法(外加熱法)測定，全氮含量采用凱氏定氮法測定，全磷含量采用鉬銻抗分光光度法測定，全鉀含量采用原子吸收火焰光度法測定，速效氮含量采用半微量克氏法測定，速效磷含量采用NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測定，速效鉀含量采用醋酸銨-火焰光度計法測定[19]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)用Excel和SPSS數(shù)據(jù)處理軟件進行處理分析，數(shù)據(jù)用“平均值±標準偏差”表示。

2 結果與分析

2.1 沼渣對蘋果葉片生長指標的影響

沼渣對蘋果葉片生長指標的影響見表1。

表1 沼渣對蘋果葉片生長指標的影響Table 1 Effect of biogas residue on growth indexes apple leaves

由表1可知，各處理蘋果樹的新梢長度和粗度差異均不顯著。與單施化肥(CK)相比，溝施沼渣處理蘋果葉片厚度增加了13.0%，葉片鮮質量和干質量分別增加了10.3%，16.0%，葉面積增加了4.4%，且差異均達到顯著水平，但其與平施沼渣處理差異均不顯著。

2.2 沼渣對蘋果葉片凈光合速率及葉綠素含量的影響

沼渣對蘋果葉片凈光合速率及葉綠素含量的影響見表2。由表2可知，各處理蘋果葉片的凈光合速率差異均達到顯著水平，其中溝施沼渣處理最高，較單施化肥(CK)增加了24.3%。3個處理中，溝施沼渣處理蘋果葉片的總葉綠素、葉綠素a和葉綠素b含量均最高，較CK分別增加了18.3%，17.0%，19.6%，差異均達顯著水平。與平施沼渣處理相比，溝施沼渣處理蘋果葉片的總葉綠素含量和葉綠素a含量顯著增加，葉綠素b含量差異不顯著。

表2 沼渣對蘋果葉片凈光合速率及葉綠素含量的影響Table 2 Effects of biogas residue on net photosynthetic rate and chlorophyll content of apple leaves

2.3 沼渣對蘋果葉片全氮、全磷和全鉀含量的影響

由表3可知，溝施沼渣處理蘋果葉片的全氮、全磷含量均最高，分別為74.45，1.67 g/kg，較單施化肥(CK)分別提高23.0%，27.0%，且差異顯著。溝施沼渣處理蘋果葉片的全鉀含量最高，為12.95 g/kg，較CK顯著提高12.9%，但與平施沼渣處理差異不顯著。

表3 沼渣對蘋果葉片全氮、全磷和全鉀含量的影響Table 3 Effects of biogas residue on contents of total N,total P and total K in apple leaves g/kg

2.4 沼渣對蘋果品質的影響

由表4可知，與單施化肥(CK)相比，溝施沼渣處理蘋果的果肉硬度、果皮硬度、可溶性糖含量顯著增加了6.7%，6.2%和8.6%，但與平施沼渣處理差異不顯著。溝施沼渣處理維生素C含量顯著大于CK和平施沼渣處理，較對照增加12.7%。各處理蘋果的可滴定酸含量和果形指數(shù)差異不顯著。

表4 沼渣對蘋果品質的影響Table 4 Effects of biogas residue on apple quality

2.5 沼渣對蘋果果實全氮、全磷和全鉀含量的影響

由表5可知，蘋果果實全氮、全磷、全鉀含量在各處理間差異均達到顯著水平，其中溝施沼渣處理以上指標均最高，較單施化肥(CK)分別增加了27.5%，34.4%和6.9%。說明沼渣不僅促進了蘋果葉片氮磷鉀營養(yǎng)積累,也促進了蘋果果實中氮磷鉀含量提高。

2.6 沼渣對蘋果產量的影響

由表6可知，各處理間蘋果單果質量、單株產量、總產量差異均達到顯著水平，其中溝施沼渣處理以上指標最高，較單施化肥(CK)分別增加了15.1%，14.0%和16.2%。

表5 沼渣對蘋果果實全氮、全磷和全鉀含量的影響Table 5 Effects of biogas residue on contents of total N, total P and total K in apple fruit g/kg

表6 沼渣對蘋果產量的影響Table 6 Effects of biogas residue on apple yield

2.7 沼渣對土壤pH和養(yǎng)分含量的影響

由表7可知，溝施沼渣處理土壤pH值為7.72，較單施化肥(CK)顯著降低7.1%；平施沼渣處理與CK之間無顯著差異。3個處理間土壤有機質、全氮、全磷、全鉀、速效氮、速效磷、速效鉀含量差異均達到顯著水平，其中溝施沼渣處理以上指標最高，較CK分別增加了33.7%，46.8%，64.4%，19.2%，516.6%，334.7%和68.6%。

表7 沼渣對土壤pH和養(yǎng)分含量的影響Table 7 Effects of biogas residue on pH and nutrient contents in soil

3 討論與結論

葉片的厚度以及葉綠素、氮、磷、鉀含量的高低，對果樹的抗旱能力、光合作用能力有巨大影響，葉面積的大小及其分布也直接影響著葉片對光能的截獲及利用，進而影響葉片生產力[20]。本研究結果表明，與單施化肥相比，溝施沼渣處理顯著提高了蘋果葉片的厚度、干鮮質量、葉面積、葉綠素含量和凈光合速率，與劉文盈[21]的研究結果相一致，這是因為沼渣中含有大量速效氮和有機質，不僅能促進蛋白質和葉綠素的形成，使葉色濃綠，葉面積增大，還能促進碳的同化，使葉片凈光合速率和葉綠素含量提高，從而有效改善葉片生長狀況[22]。溝施沼渣處理葉片全氮、全磷、全鉀含量較單施化肥處理均顯著增加，這與宋三多等[23]的研究結果相一致，說明沼渣肥能顯著提升葉片對主要營養(yǎng)元素的吸收和利用。各處理間蘋果新梢生長量差異不顯著，這與楊道慶等[24]在蘋果上的研究結果不一致，可能與沼渣的溝施用量有關，還有待進一步研究。

沼渣能促進農作物品質改善和產量提高[25]。本研究結果表明，與單施化肥處理(CK)相比，溝施沼渣處理顯著增加了蘋果的果肉硬度、果皮硬度、可溶性糖含量和維生素C含量，這與柴仲平等[26]在紅棗上和許衛(wèi)娜等[27]在蘋果上的研究結果相一致。本研究中，溝施沼渣處理蘋果的可滴定酸含量低于CK，但差異不顯著，這與王偉楠等[28]在杏上的研究結果相一致。與CK相比，溝施沼渣處理蘋果果實的全氮、全磷、全鉀含量及產量顯著增加，這可能是由于蘋果葉片的營養(yǎng)積累水平較高，從而使得成熟期果實中的營養(yǎng)元素含量提高，最終促進果實增產[13,29]。

沼渣施入土壤后，其在腐解過程中形成腐殖質，可以改善土壤結構和土壤的保肥保水能力，增加土壤中有機質和大量元素含量，增加土壤肥力[30]。本研究結果表明，與單施化肥處理相比，溝施沼渣處理pH值顯著降低，趨于中性；土壤有機質、全氮、全磷、全鉀、速效氮、速效磷、速效鉀含量顯著增加，這與前人的研究結果[31-33]一致。說明溝施沼渣可以調節(jié)土壤pH，增加土壤養(yǎng)分含量，對土壤有良好的改良效果。

綜上所述，溝施沼渣處理對促進盛果期蘋果樹生長發(fā)育，提高果實品質與產量以及土壤養(yǎng)分的作用效果較單施化肥和平施沼渣肥顯著，建議在陜西洛川當?shù)靥O果栽培中推廣使用，推測不同地區(qū)不同品種蘋果樹可能也遵循這一規(guī)律，但還需要進一步試驗驗證。