羊糞發(fā)酵肥替代化肥對芒果園土壤性狀、葉片營養(yǎng)及果實品質(zhì)的影響

馮煥德，黨志國，倪 斌，陳鴻宇，何翠翠，魏志遠，陳業(yè)淵*

（1．中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院熱帶作物品種資源研究所，海南 海口 571101；2．海南省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)檢驗檢測預(yù)警防控中心，海南 ?？?571101；3．中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院橡膠研究所，海南 ?？?571101）

芒果（Mangifera india L.）屬漆樹科（Anacardiaceae）杧果屬（Mangifera）（英文名Mango，中文又名杧果、檬果），廣泛分布于南緯30°至北緯30°間的熱帶、亞熱帶地區(qū)，素有熱帶水果之王的稱號。我國早在唐代開始就從印度引種，距今已有1300 多年栽培歷史［1］。我國的芒果主要分布在熱帶亞熱帶地區(qū)的海南、廣西、云南、四川、廣東、貴州、福建等省份，據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)展南亞熱帶作物辦公室統(tǒng)計，2017 年全國種植面積25.787 萬hm2、產(chǎn)量205.3萬t，居世界第4 位［2］。

土壤肥力是土壤各方面性質(zhì)的綜合反映，土壤肥力的高低對作物的生長起直接影響，如何科學、合理地提高土壤肥力，對培肥土壤、增加作物產(chǎn)量就顯得尤為重要。土壤有機培肥是指通過向土壤中施入有機物料來提高土壤的基礎(chǔ)肥力，從而提高土壤的供肥能力［3］，合理的土壤培肥，不僅是提高土壤質(zhì)量的關(guān)鍵，也是保證農(nóng)業(yè)資源可持續(xù)利用的核心問題［4］。研宄表明，對耕地土壤培肥最有效的途徑，就是添加有機物料，即土壤有機培肥［5］。李婕等［6］研究表明，長期施用有機肥能明顯提高土壤有機質(zhì)含量，特別是活性有機質(zhì)含量。Sukri等［7］指出施用有機肥后增加了辣椒的產(chǎn)量，提升了土壤肥力。曾駿等［8］研宄表明，長期施用有機肥可顯著提高土壤0～30cm 土層的有機碳含量。Moharana 等［9］認為，通過施用有機肥，有利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展和土壤質(zhì)量的提升。臧小平等［10］研究發(fā)現(xiàn)，用有機肥替代化肥，芒果土壤速效養(yǎng)分和果實品質(zhì)均比純施化肥處理的高，并在保持化肥施用量不變的情況下，增施有機肥可以顯著提高芒果果實品質(zhì)以及土壤的速效養(yǎng)分、全量養(yǎng)分。Magdaléna 等［11］指出用不同量的有機肥可以增加西紅柿的產(chǎn)量。Tamad 等［12］指出在斜坡地上施用有機肥后增加了馬鈴薯的產(chǎn)量。近年來，隨著芒果栽培技術(shù)的提高，極大地提高了芒果種植的經(jīng)濟效益。芒果種植模式改變、花期提前、生育期縮短，對土壤養(yǎng)分的需求也相應(yīng)提高，芒果在pH 值6.5 左右的通風良好的微酸性至中性壤土和砂壤土、土壤肥力中等的地方種植為宜［13］，而海南島芒果主產(chǎn)區(qū)多為丘陵、低山等坡地，土壤本身較為貧瘠，有機質(zhì)、有效態(tài)氮、有效磷含量較低，鈣、鎂含量較低，均處于四級以下水平［14］。施用有機肥對于改善土壤結(jié)構(gòu)、培肥地力、增加土壤養(yǎng)分有著不可替代的作用［15］。韓秉進等［16］研究表明，連年施用有機肥可以有效改善土壤的物理性狀，降低土壤容重，增加土壤田間有效孔隙度，提高土壤的儲水保水能力，團聚體發(fā)育良好。有機肥替代化肥的研究多集中在桔柑、梨、蘋果等果樹，而以芒果為對象的研究較少。本研究采取田間定位試驗的方法，分析不同有機肥替代化肥比例對芒果園土壤質(zhì)量、果實產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，并研究其內(nèi)在的數(shù)量關(guān)系，為芒果園土壤質(zhì)量提升、土壤培肥、產(chǎn)量及品質(zhì)提高提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地點位于海南省三亞市天涯區(qū)水果島基地，為丘陵坡地，屬于典型的熱帶島嶼性季風氣候，年均溫為22～27℃，年均降水量1500～2000mm，光熱條件優(yōu)越，區(qū)內(nèi)的土壤母質(zhì)以花崗巖風化物為主。供試芒果品種為貴妃芒，已定植12 年，試驗地土壤的基礎(chǔ)理化性質(zhì)如表1 所示。

表1 試驗地土壤的基礎(chǔ)理化性質(zhì)

1.2 試驗設(shè)計

本試驗為田間小區(qū)定位試驗，開始于2017 年6月果實采收后，采用不同數(shù)量的羊糞發(fā)酵肥，替代化肥氮肥。選取長勢一致的植株為試驗對象，設(shè)4個處理，分別是（1）常規(guī)施肥（CK）、（2）羊糞發(fā)酵有機肥（羊糞發(fā)酵有機肥，pH 值為7.4，干基養(yǎng)分含量：N2.23%，P2O51.775%，K2O3.91%。）替代化肥10%（化肥氮減施10%）、（3）羊糞發(fā)酵有機肥替代化肥30%（化肥氮減施30%）、（4）羊糞發(fā)酵有機肥替代化肥50%（化肥氮減施50%），每個處理9 株樹，每個處理重復(fù)3 次。根據(jù)何麗金［17］和曾柱發(fā)等［18］的研究結(jié)果，每年每株芒果樹施N0.6kg、P2O50.3kg、K2O0.6kg，每年每株增施農(nóng)家肥20～40kg，結(jié)合試驗地芒果園的土壤肥力狀況，按照N∶P2O5∶K2O=1∶0.5∶1 的比例施肥，所有肥料均一次施入。

1.3 樣品采集及測定項目和方法

葉片采集：于收獲期在樹冠中層、頂部成熟梢采摘芒果葉片樣品，每株樹分東、南、西、北4個方向，樣品混合，帶回實驗室，先105℃殺青30min，再在75℃下烘干，用植物粉碎機進行磨樣，封存編號待測，分析N、P、K、Ca、Mg等元素含量［19］。

土樣采集：采用環(huán)刀法，每個處理選取地勢較為平坦的試驗地，用環(huán)刀采集不同土層土樣，帶回實驗室，用于土壤容重和田間持水量指標的測定，容重計算法測定孔隙度。

式中：ρb為土壤容重，g/cm3

m 為環(huán)刀內(nèi)濕樣質(zhì)量，g

v 為環(huán)刀容積（cm3），為100cm3θm為樣品含水量（質(zhì)量含水量），%

土壤總孔隙度=（ρb-Ds）/Ds×100%

式中：Ds為土粒密度（果園土壤表土為2.65g/cm3）

ρb為土壤體積質(zhì)量，即土壤容重

對應(yīng)植物樣進行土樣的采集，避開施肥坑，9株樹下的土樣混合制成一個樣品，帶回實驗室，在室內(nèi)進行風干，過2mm 網(wǎng)篩后放塑料密封袋中保存，統(tǒng)一編號待測。布置試驗之前，取試驗地基礎(chǔ)混合土壤樣本、收獲后每個處理各取一個土壤耕層混合樣本，分別分析pH 值、有機質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀、交換性鈣、交換性鎂［20］。

芒果單株產(chǎn)量觀測和果實品質(zhì)測定：在果實八成熟的時候每株樹的4個方向共采集12 個均勻一致的果實測定品質(zhì)，小區(qū)產(chǎn)量按全株進行測產(chǎn)?？扇苄怨绦挝锊捎肕ASTER-53T 型電子折光儀測定；Vc 用2，6-二氯靛酚滴定法（GB6195—86）測定，可滴定酸采用標準酸堿滴定法（GB12293—1990）測定［19］。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel2007 和SPSS17.0 軟件進行數(shù)據(jù)處理和顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機肥替代不同數(shù)量化肥對土壤物理性狀的影響

從表2 可知，經(jīng)過有機替代化肥處理后，不同土層的容重都有所降低，0～20cm 土層中T2 和T3處理較對照分別降低了2.1%和2.9%，與對照和T1 處理達到了顯著差異，20～40cm 土層中T2 和T3 處理較對照分別降低了1.4%和2.1%，與對照和T1 處理達到了顯著差異。有機肥替代化肥后，不同土層中土壤的總孔隙度上升較為明顯，但都未達到顯著差異。隨著土層的加深，土壤的總孔隙度降低，20～40cm層土壤的總孔隙度小于表層土壤0～20cm，表明20～40cm 層土壤的根系通氣狀況要弱于表層土壤。

表2 有機肥替代不同數(shù)量化肥處理對土壤物理性狀的影響

2.2 有機肥替代不同數(shù)量化肥對土壤化學性質(zhì)的影響

從表3 可以看出，不同的替代比例提高了不同土層中pH 值和有機質(zhì)含量，其中T2 和T3 在0～20cm 土層中的pH 值和有機質(zhì)含量與對照和T1 相比達到了顯著差異，T2 和T3 處理0～20cm土層中土壤有機質(zhì)含量分別比常規(guī)施肥提高了27.6%和33.6%，20～40cm 土壤有機質(zhì)含量分別比常規(guī)施肥提高了28.9%和32.3%；不同替代比例不同土層中堿解氮和常規(guī)施肥相比有所降低，但未達到顯著差異；有效磷、速效鉀、交換性鈣鎂含量與對照相比都有所升高，其中0～20cm 土層中速效鉀和交換性鎂T2 和T3 處理與常規(guī)施肥和T1 處理相比達到了顯著差異，T3 與T2 之間無顯著差異。綜合比較不同的有機替代比例中，T2 對土壤肥力的提升效果較T3 好。

表3 有機肥替代不同數(shù)量化肥處理對土壤化學性質(zhì)的影響

2.3 有機肥替代不同數(shù)量化肥對葉片礦質(zhì)營養(yǎng)的影響

從表4 可以看出，各處理葉片的礦質(zhì)元素含量和常規(guī)施肥（CK）相比葉片全氮含量有所降低，全磷、全鉀、鈣鎂都有所升高，但未達到顯著差異，表明有機肥替代化肥對芒果葉片養(yǎng)分的吸收無明顯影響。

2.4 有機肥替代不同數(shù)量化肥對產(chǎn)量和果實品質(zhì)的影響

從表5 可以看出，與常規(guī)施肥相比，不同比例的有機肥替代化肥處理對產(chǎn)量影響不顯著，單果重變化不顯著，但果實中的可溶性固形物、Vc 和固酸比都有升高，其中T2 處理分別比對照提高了12.3%、24.3%和16.34%，可溶性固形物含量T1處理和對照未達到顯著差異，與T2 和T3 之間差異顯著，各處理中果實的可滴定酸含量比對照降低，并達到了顯著差異。各處理中果實的Vc 含量T2 和T3 間沒有顯著差異。

表4 有機肥替代不同數(shù)量化肥處理對芒果葉片礦質(zhì)營養(yǎng)的影響（%）

表5 有機肥替代不同數(shù)量化肥處理對產(chǎn)量和果實品質(zhì)的影響

3 討論

3.1 對土壤物理性狀的影響

土壤物理性狀與土壤健康狀況有著密切的聯(lián)系，土壤總孔隙度是描述土壤通氣性狀況的一項重要指標，孔隙度越大對作物根系呼吸越有利。果園通過施用有機肥可以有效改善土壤環(huán)境，降低土壤容重，增加土壤總孔隙度，有利于提高土壤的通氣性和保水保肥能力，提高土壤的田間持水量［21］。馬俊永等［22］研宄表明，施用有機肥和有機無機配施可有效改善土壤物理性狀，降低土壤容重，增加土壤總孔隙度和有效孔隙度。本試驗研究結(jié)果與以上結(jié)論基本一致。

3.2 對土壤肥力的提升的影響

土壤肥力的物質(zhì)基礎(chǔ)是土壤有機質(zhì)，有機質(zhì)含量的增加可以有效地改善土壤物理性能，調(diào)節(jié)土壤的酸堿平衡，提高根系活力，促進樹體吸收養(yǎng)分，改善果實品質(zhì)。土壤理化性質(zhì)作為土壤肥力的重要指標，對土壤的水肥供應(yīng)，土壤氣熱狀況的調(diào)控，水分下滲性能等都起重要作用［23］。本研究中T2、T3 有機肥替代化肥的處理0～20 和20～40cm 土層中pH 值和有機質(zhì)有所上升，有機質(zhì)達到顯著水平，這和臧小平等［10］的研究結(jié)果相似。土壤pH值經(jīng)有機肥替代化肥處理后得到提高，但各處理之間未達到顯著差異。土壤礦質(zhì)營養(yǎng)是果樹生長、果實發(fā)育需要養(yǎng)分的直接來源，本研究中土壤的堿解氮有所降低，有效磷、速效鉀、交換性鈣、交換性鎂相比對照都有所升高，與對照比較，以T2 處理對土壤養(yǎng)分提升效果最佳。各處理中交換性鈣鎂含量有一定程度的升高，這可能與有機替代中的有機肥含有一定量的鈣、鎂等元素，使土壤中陽離子含量增加有關(guān)［24］。在我國南方濕熱的土壤條件下，土壤酸化是果園土壤長期大量使用化肥和缺少有機質(zhì)的結(jié)果，有機肥可改良果園土壤酸化，既提高果園土壤pH 值，又提高土壤可持續(xù)性肥力，從而提高果實綜合品質(zhì)，保證果樹可持續(xù)生產(chǎn)發(fā)展［25］。因此通過化肥配施有機肥，不僅有利于土壤的改良和培肥，還可以提高果園土壤的供肥和保肥能力［26］。

3.3 對產(chǎn)量和果實品質(zhì)的影響

因受大田條件及芒果樹生長周期的影響，不同比例的有機肥替代化肥對芒果產(chǎn)量有一定的提高，但未達到顯著差異。施用有機肥后，對果實的可溶性固形物、Vc 含量及降低可滴定酸含量有一定的影響，可溶性固形物、Vc 和固酸比均呈現(xiàn)上升趨勢，其中有機肥替代化肥30%的處理分別比對照提高了23.7%、6.4%和16.34%，可滴定酸稍有下降，這和前人的研究結(jié)果相似［27-29］。

4 結(jié)論

經(jīng)過生產(chǎn)周期試驗，得出如下結(jié)論：不同的替代比例都降低了土壤的容重，增加了土壤總孔隙度；不同替代比例對土壤pH 值和有機質(zhì)明顯提高，不同土層中堿解氮和常規(guī)施肥相比有所降低，但未達到顯著差異；有效磷、速效鉀、交換性鈣鎂含量與對照相比都有所升高；不同替代比例都提高了芒果的產(chǎn)量，增加了可溶性固形物、Vc 的含量和固酸比。綜合比較，有機肥替代化肥30%對提高土壤肥力、提升果實品質(zhì)是較為經(jīng)濟有效的替代比例。