2. 广西益谱检测技术有限公司, 广西南宁 530007
2. Guangxi Yipu Testing Technology Co., Ltd, Nanning, Guangxi, 530007, China
沃柑(Orah)是晚熟的杂交柑橘新品种,自2004年从韩国引入重庆,而后引入广西[1]。沃柑引入广西后得益于广西得天独厚的自然条件以及沃柑自身品质优良、适应性广、生产效益好等特点,其产业得到迅猛发展,短短几年其在广西的种植总面积已逾10万hm2,占全国沃柑种植面积的50%以上,年产量超100万t[2, 3]。沃柑果实口感较好,深受人们喜爱,也带动了广西农业经济的发展[4],因此如何实现沃柑增产提质,保证沃柑产业可持续发展是一个重要的研究课题。沃柑产量及品质与遗传、环境因素息息相关。以往的研究表明,化肥可及时、快速地为作物生长提供所需养分,但过量施用会导致土壤板结及质量下降,进一步引起环境问题;有机肥所含养分及矿质元素对土壤酶活性、微生物数量以及土壤养分等的增加具有重要作用,但有机肥养分含量有限且肥效起效慢[5, 6]。近年来,许多学者研究认为,化肥配施有机肥可以有效缓解单施化肥或有机肥所出现的问题,一方面能提高土壤中的有效养分含量,及时补充作物生长所需养分;另一方面能提高肥料利用率,减少过量施用化肥对环境造成的污染[7-9]。有研究发现氨基酸有机肥可改良土壤[10],而且农作物能够直接吸收并利用氨基酸,施用效果与施用量有很大关系[11, 12]。利用畜禽残体通过高温高压酸解工艺转化而成的氨基酸生物有机肥,不仅对作物生长具有良好的促生效果,而且能有效解决农业生产中动物尸体带来的环境污染问题[13],因此氨基酸有机肥在种植业中的应用研究具有重要意义。施肥是沃柑生产的关键栽培技术之一,目前沃柑施肥主要根据沃柑树龄确定施肥方式:2年生以内树苗施肥以化肥为主,辅以少量有机肥和叶面肥;2年生以上沃柑树则以鸡粪、牛粪等有机肥为主,辅以化肥和叶面肥[4]。氨基酸有机肥在沃柑种植中应用较少,本研究以此为切入点,应用田间小区试验方法,研究不同比例氨基酸有机肥配施化肥条件下沃柑生长及品质、土壤理化性质和土壤微生物的变化特征,探讨氨基酸有机肥适用于广西沃柑种植的最佳施用配比,以期为本地区氨基酸有机肥的科学应用提供理论参考。
1 材料与方法 1.1 材料本试验供试材料为当地4年生沃柑,其砧木为酸桔。肥料包括复合肥18-7-20(山东侨昌肥业有限公司生产)、复合肥15-15-15(湖南金利隆肥业有限公司生产)、大量元素水溶肥(N-P2O5-K2O≥53%, 广西洁源动物无害化处理公司生产)和氨基酸有机肥(广西洁源动物无害化处理公司生产)。通常情况下,有机肥料所含的营养元素多呈有机状态,作物难以直接利用,需转换成作物能吸收的状态才能实现养分价值。氨基酸肥是含有氨基酸类物质的肥料,氨基酸作为构成蛋白质的小分子存在于肥料中,易被作物吸收。15%、30%氨基酸有机肥养分状况如表 1所示。
氨基酸有机肥浓度(%) Amino acid organic fertilizer concentration (%) |
水分(%) Water content (%) |
总磷(%) TP (%) |
总钾(%) TK (%) |
有机质(%) Organic matter (%) |
pH 值 pH value |
15 | 18.69 | 3.33 | 2.61 | 37.4 | 6.8 |
30 | 19.01 | 3.08 | 2.28 | 40.2 | 6.6 |
1.2 方法 1.2.1 试验方案
本试验采用随机区组设计设置3个施肥处理:单施化肥(每株施用化肥6.03 kg,记为T1处理)、化肥+15%氨基酸有机肥(每株施用化肥2.0 kg,施用15%氨基酸有机肥18.96 kg,记为T2处理)、化肥+30%氨基酸有机肥(每株施用化肥1.95 kg,施用30%氨基酸有机肥9.48 kg,记为T3处理)。肥料用量根据沃柑营养特点计算,均为原料干重,具体用量见表 2。每个处理设置3个重复小区,各小区面积为60 m2(10 m×6 m),株行距为2 m×3 m,试验时间为2020年4月至2021年4月。
处理 Treatment |
氨基酸有机肥(kg) Amino acid organic fertilizer (kg) |
氨基酸有机肥浓度(%) Concentration of amino acid organic fertilizer (%) |
复合肥18-7-20 (kg) Compound fertilizer 18-7-20 (kg) |
复合肥15-15-15 (kg) Compound fertilizer 15-15-15 (kg) |
总氮(kg) Total nitrogen (kg) |
T1 | 0 | 0 | 4.00 | 2.03 | 1.024 |
T2 | 18.96 | 15 | 2.00 | 0 | 1.024 |
T3 | 9.48 | 30 | 1.95 | 0 | 1.024 |
根据当地农户施肥情况,同时考虑沃柑养分需求及肥料养分释放特性确定施肥方案如下:2020年7月,T2、T3处理的氨基酸有机肥和复合肥18-7-20全部施入土壤,施用方法为先深施有机肥再撒施化肥之后覆土;T1处理于7月先施入复合肥18-7-20 4.0 kg/株,8月再补施复合肥15-15-15 2.03 kg/株,施用方法为撒施化肥;各处理于膨果期均施用大量元素水溶肥,每株100 g,采用表土撒施方式,每隔15 d施用1次,果期共施用6次,且各处理均采取相同的田间管理措施。
1.2.2 测定项目与方法(1) 果实性状测量。沃柑采收期,对试验小区沃柑果数进行统计,在每个小区各个方向共选取15个长势均匀的沃柑测量其果实横茎、纵茎及单果质量,并用作品质分析。
(2) 沃柑单株产量。利用沃柑平均单果质量乘以沃柑果数估算沃柑单株产量。
(3) 沃柑品质测定。可溶性固形物含量采用折射仪法测定(NY/T 2637-2014),总糖含量采用直接滴定法测定(SB/T 10203-94),维生素C含量采用2, 6-二氯靛酚滴定法测定(GB 5009.86-2016),总酸含量采用滴定法测定(SB/T 10203-94),糖酸比为总糖含量与总酸含量测定值之比。沃柑果实氮含量采用硫酸-过氧化氢消煮,全自动定氮仪法测定;磷含量采用钒钼黄比色法测定;钾含量采用火焰原子吸收分光光度法测定;钙、镁含量采用EDTA滴定法测定[14]。
(4) 土壤理化性质测定。混合采集根际土壤,采样深度为0-30 cm,采样后塑封, 常温保存运输,于实验室条件下测定各项性质:采用重铬酸钾氧化-油浴加热法测定有机质,碱解扩散法测定水解性氮,半微量凯氏定氮法测定土壤全氮,碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定有效磷,乙酸铵浸提-火焰光度计法测定速效钾,pH计(FE28FiveEasy Plus)测定酸碱度(pH值)。
(5) 土壤微生物检测。采样方法与土壤理化性质测定土样取样方法一致,先塑封,常温保存运输,后放置4℃冰箱冷藏保存备用。采用平板计数法测定土壤细菌、真菌和放线菌数量。
1.2.3 试验区概况本试验布置于广西壮族自治区南宁市武鸣区城厢镇邓广村(23.21°N,108.37°E),试验开始前采集0-20 cm耕层土壤检测其基本理化性质。本试验土壤理化性质如下:pH值为4.80、全磷2.54 g·kg-1、全钾3.64 g·kg-1、有效磷513 mg·kg-1、速效钾356 mg·kg-1、有机质50 g·kg-1、水解性氮218 mg·kg-1、全氮2.79 g·kg-1。
1.2.4 经济效益计算本试验经济收益为总收入与成本的差值,其中总收入=沃柑鲜果产量×市场价格,成本包括购买氨基酸有机肥、化肥和农机物资等所需费用。
1.3 数据分析用Excel 2010进行数据整理及回归分析,用SPSS 16.0进行单因素方差分析及皮尔逊相关性分析,其中P < 0.05表示差异显著,P>0.05表示差异不显著。
2 结果与分析 2.1 不同比例氨基酸有机肥对沃柑果实性状的影响不同比例氨基酸有机肥对沃柑果实性状影响不一。由表 3可知,沃柑单果质量大小排序为T1>T3>T2处理,其中T1处理单果质量比T2处理显著高出29.51%,比T3处理高出7.91%,但差异不显著;沃柑果实横茎大小排序为T1>T3>T2处理,其中T1处理果实横茎比T2处理显著高出5.58%,比T3处理高出2.77%,但差异不显著;沃柑果实纵茎大小排序表现为T1>T3 >T2处理,其中T1处理果实纵茎比T2、T3处理分别高出14.39%、6.98%,但差异不显著。本试验中单施化肥处理沃柑单果较重,但氨基酸有机肥配施化肥可提高单株果实数量,且以T3处理效果更优。
处理 Treatment |
单果质量(g) Weight of single fruit (g) |
横茎(mm) Transverse stem (mm) |
纵茎(mm) Longitudinal stem (mm) |
单株果实数量(个) Number of fruits per plant |
T1 | 174.65±6.77a | 74.60±1.24a | 61.04±1.37a | 220±25b |
T2 | 134.86±7.81c | 70.66±2.53b | 53.36±0.62a | 331±51ab |
T3 | 161.85±3.52ab | 72.59±0.48ab | 57.06±0.51a | 346±38ab |
Note: Different lowercase letters after the same column of data indicate statistically significant differences (P < 0.05) |
2.2 不同比例氨基酸有机肥对沃柑果实产量、品质及养分的影响
由图 1可知,沃柑单株产量大小排序为T3>T2>T1处理,其中T3处理较T1处理显著提高45.58%,T2处理较T1处理提高15.95%,但差异不显著;糖酸比排序为T3>T1>T2处理,T3处理较T1处理高出2.75%。果实的可溶性固形物含量排序为T3>T2>T1处理,T2、T3处理相较于T1处理分别显著高出8.89%、31.60%;维生素C含量排序为T3>T1>T2处理,T3处理较T1处理显著高出29.04%。可见氨基酸有机肥配施化肥条件下,沃柑果实品质整体表现优于单施化肥处理,且T3处理条件下沃柑果实甜味较浓、酸味不明显(糖酸比较高),口感较好,说明T3处理更有利于沃柑果实品质的提升和风味的改善。此外,沃柑果实富含人体所需营养元素,本试验中T2、T3处理所含营养元素较T1分别提高2.12%、53.84%,除氮元素外,磷、镁、钾、钙元素均表现为T3处理含量最丰富(图 2),可知T3处理沃柑产量最高,品质最佳。综上所述,氨基酸有机肥配施化肥可有效提高沃柑产量,提升果实品质,此结果与杨天庆等[11]、吕娜娜等[15]的研究结果类似。
2.3 不同比例氨基酸有机肥对土壤理化性质的影响
由表 4可知,不同比例氨基酸有机肥对土壤酸碱度无影响,但对养分含量存在显著性影响。碱解氮和有机质含量随着氨基酸有机肥比例的提升整体上逐步降低,T1处理的碱解氮含量比T2、T3处理分别显著高出31.55%和93.63%,T1处理的有机质含量比T2、T3处理分别显著高出7.48%和21.08%。速效磷和速效钾含量则表现为氨基酸有机肥处理优于单施化肥处理。速效磷含量排序为T2>T3>T1处理,其中T2、T3处理的含量分别比T1处理显著高出41.07%、11.99%;速效钾含量排序为T3>T2> T1处理,其中T2、T3处理较T1处理分别显著高出13.14%、17.58%。说明在本试验中氨基酸有机肥配施化肥可有效提升土壤速效磷和速效钾含量,此结果与以往研究结果一致[6, 16, 17];但不利于土壤碱解氮和有机质的累积,碱解氮和有机质含量随着氨基酸有机肥比例的提升整体呈逐步降低的趋势(表 4),此现象与以往研究有所不同[18],这可能与土壤中微生物数量的增加有关。
处理 Treatment |
pH 值 pH value |
碱解氮(mg·kg-1) Alkali hydrolyzed nitrogen (mg·kg-1) |
速效磷(mg·kg-1) Available phosphorus (mg·kg-1) |
速效钾(mg·kg-1) Available potassium (mg·kg-1) |
有机质(g·kg-1) Organic matter (g·kg-1) |
T1 | 4.52±0.11a | 306.9±1.70a | 344.5±1.29c | 472.0±0.50c | 51.70±0.88a |
T2 | 4.51±0.02a | 233.3±1.95b | 486.0±0.19a | 534.0±2.10b | 48.10±0.75b |
T3 | 4.24±0.05a | 158.5±1.85c | 385.8±1.06b | 555.0±3.40a | 42.70±0.90c |
Note: Different lowercase letters after the same column of data indicate statistically significant differences (P < 0.05) |
2.4 不同比例氨基酸有机肥对土壤微生物的影响
由表 5可知,土壤微生物含量整体表现为氨基酸有机肥配施化肥处理优于单施化肥处理。细菌数量排序为T3>T2>T1处理,T3处理相较于T1处理显著提高3 199.90%,T2处理相较于T1处理提高40%,但差异不显著;真菌数量排序为T2>T1>T3处理,T2处理较T1处理提高6.67%,但差异不显著;放线菌数量排序为T3>T2>T1处理,T2、T3处理相较于T1处理分别显著提高561.54%、746.15%;微生物总量排序为T3>T2>T1处理,T3处理较T1处理显著提高2 803.06%,T2处理较T1处理提高96.17%,但差异不显著。数据结果说明氨基酸有机肥配施化肥更有利于微生物生长,且以T3处理效果最优。
处理 Treatment |
细菌(×104 CFU·g-1) Bacteria (×104 CFU·g-1) |
真菌(×103 CFU·g-1) Fungus (×103 CFU·g-1) |
放线菌(×104 CFU·g-1) Actinomycetes (×104 CFU·g-1) |
微生物总量(×104 CFU·g-1) Total microorganism (×104 CFU·g-1) |
t1 | 10.00±0.36b | 4.50±0.11ab | 1.30±0.03c | 11.76±0.37b |
T2 | 14.00±0.41b | 4.80±0.22a | 8.60±0.07b | 23.07±0.35b |
T3 | 329.99±18.67a | 4.00±0.07bc | 11.00±0.14a | 341.40±18.69a |
Note: Different lowercase letters after the same column of data indicate statistically significant differences (P < 0.05) |
2.5 沃柑产量、品质及土壤理化性质的相关性分析
经皮尔逊相关分析发现,沃柑产量、品质及土壤理化性质各指标之间部分存在显著相关性,显著正相关系数在0.668至0.874之间,显著负相关系数在-0.934至-0.638之间。由表 6可以看出,产量与可溶性固形物存在显著正相关,其相关系数为0.668,同时与土壤速效钾存在正相关,相关系数为0.327;可溶性固形物与细菌、放线菌数量存在极显著正相关,其相关系数分别为0.850和0.874,与土壤速效磷、速效钾存在正相关,相关系数分别为0.058和0.357。氮、磷、钾是作物生长必需的三大营养元素,其中磷、钾对果实具有增产提质的作用;同时,土壤微生物可以改善土壤环境,促进作物吸收养分。由此推测,氨基酸有机肥配施化肥可能通过增加土壤速效磷、速效钾含量以及活化土壤微生物来促进沃柑果实产量的增加和品质的提升。
碱解氮 Alkali hydrolyzed nitrogen |
速效磷 Available phosphorus |
速效钾 Available potassium |
有机质 Organic matter |
产量 Yield |
糖酸比 Sugar acid ratio |
维生素C Vitamin C |
可溶性固形物 Soluble solids |
磷 P | 镁 Mg | 钾 K | 氮 N | 钙 Ca | 细菌 Bacteria |
真菌 Fungus |
放线菌 Actinomycetes |
|
碱解氮 Alkali hydrolyzed nitrogen |
1 | -0.304 | -0.594 | 0.718* | -0.576 | 0.172 | -0.431 | -0.934** | 0.158 | -0.789** | -0.25 | 0.353 | -0.664* | -0.671* | -0.026 | -0.875** |
速效磷 Available phosphorus |
1 | 0.448 | -0.057 | -0.217 | -0.638* | -0.445 | 0.058 | 0.015 | 0.442 | 0.352 | 0.473 | -0.297 | -0.243 | -0.065 | 0.421 | |
速效钾 Available potassium |
1 | 0.027 | 0.327 | -0.162 | -0.188 | 0.357 | 0.241 | 0.859** | 0.075 | 0.052 | 0.592 | -0.144 | -0.673* | 0.234 | ||
有机质 Organic matter |
1 | -0.538 | 0.371 | -0.406 | -0.875** | 0.669* | -0.161 | 0.086 | 0.159 | -0.213 | -0.871** | -0.671* | -0.872** | |||
产量 Yield |
1 | 0.151 | 0.294 | 0.668* | -0.266 | 0.423 | -0.160 | -0.187 | 0.608 | 0.463 | 0.077 | 0.367 | ||||
糖酸比 Sugar acid ratio |
1 | 0.554 | -0.146 | 0.571 | 0.057 | 0.282 | -0.668* | 0.460 | 0.056 | -0.353 | -0.381 | |||||
维生素C Vitamin C |
1 | 0.497 | 0.232 | 0.236 | 0.494 | -0.942** | 0.576 | 0.730* | 0.140 | 0.386 | ||||||
可溶性固形物 Soluble solids |
1 | -0.411 | 0.546 | 0.018 | -0.360 | 0.616 | 0.850** | 0.282 | 0.874** | |||||||
磷 P | 1 | 0.374 | 0.681* | -0.440 | 0.274 | -0.421 | -0.769** | -0.391 | ||||||||
镁 Mg | 1 | 0.484 | -0.316 | 0.711* | 0.160 | -0.521 | 0.492 | |||||||||
钾 K | 1 | -0.531 | 0.153 | 0.066 | -0.211 | 0.260 | ||||||||||
氮 N | 1 | -0.679* | -0.554 | 0.127 | -0.203 | |||||||||||
钙 Ca | 1 | 0.429 | -0.456 | 0.270 | ||||||||||||
细菌 Bacteria |
1 | 0.551 | 0.768** | |||||||||||||
真菌 Fungus |
1 | 0.429 | ||||||||||||||
放线菌 Actinomycetes |
1 | |||||||||||||||
Note: * indicates significant correlation (P < 0.05), ** indicates extremely significant correlation (P < 0.01) |
2.6 施用不同比例氨基酸有机肥下的沃柑经济效益
由表 7可以看出,施用不同比例氨基酸有机肥对沃柑经济效益存在显著影响,单株产量、单株收入和单株收益均随氨基酸有机肥比例增加而升高,均以T3处理最高,其单株收入和单株收益分别为304.76元和265.25元,比T1显著提高43.92%和43.19%。产投比大小表现为T3>T1>T2,但各处理间比值差异不显著。
处理 Treatment |
单株产量(kg) Yield per plant (kg) |
单株收入(元) Income per plant (Yuan) |
单株成本(元) Cost per plant (Yuan) |
单株收益(元) Profit per plant (Yuan) |
产投比 Production investment ratio |
T1 | 38.50b | 211.75c | 26.51 | 185.24c | 7.76a |
T2 | 44.64b | 245.52bc | 35.20 | 210.32bc | 6.98a |
T3 | 56.05a | 304.76a | 39.51 | 265.25a | 7.88a |
Note: Both income and cost are calculated according to the market price in 2020.Different lowercase letters after the same column of data indicate that the difference is statistically significant (P < 0.05) |
3 结论
相较于单施化肥,氨基酸有机肥配施化肥对沃柑具有显著增产提质的效果,同时可改善土壤理化性质。通过结果对比发现,T3处理的综合作用效果最好,其沃柑单株产量、糖酸比、可溶性固形物含量、维生素C含量、果实P、K、Ca、Mg养分含量均为最高,其土壤速效钾含量和土壤微生物总量最多,同时单株收益和产投比最优。因此本研究建议沃柑施肥采用T3处理的方式,即化肥配施30%氨基酸有机肥。
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