近些年,农业生产追求快速高效的经济效益,过量使用化肥,土壤重金属含量增加,造成大量的土壤环境污染与资源流失的状况。有机肥中含有大量的有机质,且富含矿质元素全面,可以满足植物正常生长发育所需(Kwon et al., 2011)。施用有机肥后土壤有机质含量增加,土壤容重下降,孔隙度增加,提高土壤酸碱度,可以促进脱盐,降低土壤盐渍,土壤保水保湿能力加强(宿庆瑞等,2006;赵昌杰等,2013;陈青英等,2021)。研究结果表明有机氮不同比例替代无机氮均能有效增加土壤有机质含量、速效钾含量和全氮含量,农田表层水保持养分能力也有明显提升(李奇等,2022)。用菌渣有机肥替代复合肥施用研究土壤养分变化时发现土壤酸化现象减轻、缓解磷的富集,改善土壤性状,有效促进作物生长发育和增产(符明明等,2012;徐聪等,2021)。同时提高了土壤有机磷含量、土壤有效磷含量和碱性磷酸酶活性(Weithmann et al., 2018;姜佰文等,2020)。
本研究通过对威海地区阳光玫瑰葡萄的肥料管理,采用不同比例有机肥与无机肥的配施处理,探究其对阳光玫瑰葡萄果实品质、树体长势、果园的土壤性状的影响,为得到阳光玫瑰优质栽培的最适宜肥料配施比例提供理论依据。
一、材料与方法
1.1 试验区概括及供试材料
试验地点在山东省威海市南海新区七彩万和农业公司的葡萄种植园区进行,园区建有300亩葡萄生产园,试验区属北温带季风型大陆性气候,四季变化和季风进退较为明显,产区年平均气温11.9℃,年平均降水量730.2mm,年平均日照时数2538.2h。
试材为3年生阳光玫瑰葡萄,砧木为5BB,株行距为9.0m×9.0m,树形为H型,栽培模式为避雨栽培,土壤管理方式为:行间自然生草。
1.2 试验设计
试验设置4个不同施肥处理,分别为:T1:单施化肥、T2:25%N由有机肥替代、T3:50%N由有机肥替代、T4:75%N由有机肥替代;每个处理三次重复小区,每小区面积80m2,小区田间完全随机分布;利用无机化肥调节各处理氮、磷、钾养分用量相同,分别为:N:35.6kg、P2O5:21.6kg、K2O:48.0kg;其中有机肥在春季一次性施入,无机肥料根据葡萄生长的萌芽期、幼果期、硬核期、转色期四个周期的需肥量分批施入,施用肥料的养分含量如下:有机肥(N:1.78%、P2O5:0.156%、K2O:2.92%;有机质:45%,购自烟台鸿牧农业科技有限公司)、复合肥(N:15%,P2O5:15%,K2O:15%)、磷酸二氢钾(P2O5:52%、K2O:34%)、尿素(N:46.4%、)、四水合硝酸钙(含N:11.86%、CaO:23.73%)、磷酸二氢钠(P2O5:59.17%)、硫酸钾(K2O:54.02%);具体施肥方法为:在以植株为圆心半径1米挖宽度和深度均为40cm的环状沟;不同处理养分用量如表1。
1.3 土壤样品采集
土样采取及初步处理:选择在葡萄完成一个生长周期后进行采集土壤,在葡萄落钻取样,取样时,将土钻垂直于地面入土,收集土样。筛除鲜样中可见的石块、葡萄植株残根和塑料玻璃等杂物。土样分成三部分进行不同处理,一部分鲜样土壤置于4℃冰箱保存,用于土壤酶活性和其他的一些土壤指标的测定;另一部分在阴凉干燥通风条件下风干后进行研磨,研磨后土壤进行密封干燥保存,用于土壤pH值、土壤有机质、速效氮、速效磷等指标的测定。
1.4 测定方法
1.4.1 矿质元素测定方法
土壤有机质、酸碱度、速效钾测定参照鲍士旦《土壤农化分析》测定,土壤有机质采用重铬酸钾容量法—稀释热法测定;pH用1:1水土比,pH计测定;土壤速效钾:醋酸铵浸提,火焰光度法测定;土壤的碱解氮采用碱解扩散法,土壤有效磷采用NaHCO3浸提,硫酸钼锑抗比色法;交换性钙镁采用1mol/L NH4OAc溶液浸提,浸提液钙镁含量用原子吸收分光光度计测定。
1.4.2 土壤酶活性测定
土壤蔗糖酶、土壤脲酶、土壤脱氢酶、土壤磷酸酶测定均采用Solarbio的土壤相关酶活性试剂盒测定。
1.5 数据处理与分析
使用IBM SPSS 20.0对试验数据进行分析处理,Excel 2010和Graphpad 8.0绘制图表。
二、结果与分析
2.1 有机无机肥配施对葡萄园土壤养分的影响
由表2可知,阳光玫瑰葡萄采收后,T4处理的土壤pH、有机质含量分别为6.85和56.26g/kg,均显著高于T1和T3处理。在不同肥料配施处理中,T4处理的有机质含量最高,说明有机肥施用量达到75%时,对土壤有机质含量增加的效果最显著。不同有机肥配施处理的土壤碱解氮含量和速效钾含量中T2处理最高,且与其他比例配施有机肥处理均有显著性差异,T4处理的土壤有效磷含量最高,且T3处理和T4处理之间无显著性差异,但均显著高于T1处理,分别提高了5.5%和5.1%,有机肥的施用减缓了土壤磷和氮元素的损失,土壤营养元素的含量也有所提高,稳固了土壤肥力。其中以25%有机肥配施的速效钾和碱解氮含量最高,且pH较全化肥处理的土壤也有所提升。
2.2 有机无机肥配施对葡萄园土壤交换性钙、镁的影响
由表3可知,增施不同量的有机肥处理,土壤交换性钙含量和土壤交换性镁含量均得到不同程度的提高,且T4处理的交换性钙含量比T1处理提高了53.4%,T2处理的交换性镁含量较T1处理提高了102.5%,均有显著性提高。土壤交换性钙、镁含量中只有T3处理与T1处理间没有显著性差异,其他处理间均有显著性差异。表示增施有机肥能够加大钙、镁离子在土壤中的含量,从而使土壤中交换性钙、镁不断积累增加,丰富土壤肥力。
2.3 有机无机肥配施对葡萄园土壤酶活性的影响
蔗糖酶作为衡量土壤生物学活性的关键指标之一,在土壤中遍布,且是土壤微生物碳循环依赖的重要的酶(陈怀满,2002)。表中蔗糖酶活性的大幅提升主要是T4处理提供了大量有机肥,富含丰富的碳。T4处理的蔗糖酶比T1、T2、T3处理分别提高了5.85倍、11.92倍和10.2倍。其中施用量为25%和50%有机肥的处理与全化肥处理的土壤蔗糖酶活性相比并不存在显著性差异。
土壤脲酶活性在一定有机肥量施入下,随着有机肥配施比例增加而增大。有机肥施入量增加下的土壤脲酶活性展现为:T4>T3>T1>T2。T1处理与T2处理无显著性差异,土壤脲酶活性水平相近。在T3和T4处理中土壤脲酶活性显著高于T1处理(p<0.05)。
土壤碱性磷酸酶的活性能反映微生物对土壤磷素的利用率,能减短脱磷时间,是判断土壤磷转化时效和强度的一个标准(张建林等,2001)。土壤碱性磷酸酶活性也是T3处理和T4处理显著高于T1处理,而T1处理却显著高于T2处理,施用少量有机肥替代化肥可能导致土壤碱性磷酸酶活性水平下降。T4处理的土壤磷酸酶活性是最高的,比T1处理增加了54.48%,四个处理间均存在显著性差异。
由图1可知,土壤脱氢酶活性随着有机肥的施入增加而增强,土壤脱氢酶可以作为土壤环境中有机物氧化还原循环的评判指标(陈强龙等,2009),不同施肥处理土壤脱氢酶从小到大排序为:T1<T2<T3<T4。T4处理和T3处理活性显著高于T1和T2处理,且T2处理与T1处理无显著性差异。25%有机肥替代化肥施入虽然能增加土壤脱氢酶活性,但增幅不大。75%有机肥配施的土壤脱氢酶增幅最大。
三、小结
不同比例有机肥的施用都能提高土壤有机质含量、土壤矿质元素的含量和土壤酶活性,以75%有机肥与无机肥配施处理效果最好。
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