楊航宇

(甘肅林業(yè)職業(yè)技術(shù)學院，甘肅天水741020)

注射施肥對天水花牛蘋果園土壤質(zhì)量及果實產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

楊航宇

(甘肅林業(yè)職業(yè)技術(shù)學院，甘肅天水741020)

摘要：為探索注射施肥在花牛蘋果生產(chǎn)中的應(yīng)用，以新疆野蘋果(Malus sieversii)為基砧，用8a生的“俄矮2號”為供試材料，利用施肥槍注射施肥，研究不同濃度的注射液(0、10%、20%和30%)對土壤速效養(yǎng)分、土壤酶活性和果實產(chǎn)量及品質(zhì)的影響。結(jié)果表明：在0～30%的注射液濃度范圍內(nèi)，注射施肥可顯著提高0～60 cm土層的土壤堿解氮、速效磷和速效鉀的含量(p< 0.05)，且這幾種土壤速效養(yǎng)分的含量均隨土層的增加而降低；在0～10% 的注射液濃度范圍內(nèi)，注射施肥有利于提高0～60 cm土層的土壤脲酶、蔗糖酶、過氧化氫酶和堿性磷酸酶的活性; 而且，當注射液濃度達到10%時，0～60 cm土層的土壤脲酶、蔗糖酶、過氧化氫酶和堿性磷酸酶的活性均達到最大。此外，注射液濃度與蘋果產(chǎn)量、可溶性固形物和果實硬度呈線性正相關(guān)關(guān)系，與可滴定酸的含量呈線性負相關(guān)關(guān)系，且注射液濃度在10%～20%范圍內(nèi)，蘋果的產(chǎn)量和品質(zhì)最佳。因此，以10%～20%的注射液濃度注射施肥，可顯著提高天水花牛蘋果園土壤質(zhì)量及果實產(chǎn)量和品質(zhì)。

關(guān)鍵詞：花牛蘋果；注射施肥；土壤酶活性；果實產(chǎn)量和品質(zhì)

天水花牛蘋果是國家地理標志保護產(chǎn)品，為天水市所產(chǎn)元帥系蘋果的商品名，其在天水的栽植面積目前達4.7萬hm2，這使天水成為全國最大的花牛蘋果生產(chǎn)基地。近年來，天水地區(qū)受全球氣候的影響，降水量呈現(xiàn)下降趨勢，且分布不均，導(dǎo)致肥料利用率偏低，嚴重影響了蘋果的產(chǎn)量和品質(zhì)[1]。施肥作為影響土壤質(zhì)量及其可持續(xù)利用最深刻的農(nóng)業(yè)措施之一,對作物產(chǎn)量與土壤肥力具有極為重要的影響，而其中的施肥措施是影響施肥效果最重要的環(huán)節(jié)之一[2-4]?？茖W的施肥措施不僅可以維持和提高土壤肥力，而且還可以促進作物增產(chǎn)。相反，不合理施肥不僅降低土壤肥力、作物品質(zhì)產(chǎn)量以及肥料利用率，而且還可造成一系列環(huán)境問題。根際注射施肥是利用施肥槍將配置好的肥料溶液注入根際土壤中，這項施肥措施投資少，成本低，藥肥可以混用，不會產(chǎn)生地面徑流和減輕土壤板結(jié)，可充分發(fā)揮水肥的協(xié)同作用，大大提高了水肥的利用率[5]。土壤酶是土壤中最活躍的有機成分之一，它主要來自植物、土壤動物以及土壤微生物，其變化可敏感反映土壤肥力的變化及健康程度[6]，是判別土壤質(zhì)量重要的生物學指標之一[7]。趙佐平的研究表明[8]，施肥可以提高渭北旱塬富士蘋果產(chǎn)量及品質(zhì)。呂麗霞[9]等的研究表明，在一定的注射濃度下，注射施肥有利于提高渭北蘋果的果實產(chǎn)量及品質(zhì)。吳小賓等[5]研究表明，利用施肥槍施肥有利于提高桃的產(chǎn)量并可顯著提高果實可溶性固形物的含量。但這種新型的施肥方式對天水市花牛蘋果園土壤質(zhì)量和蘋果產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，目前報道較少。因此，通過根際注射施肥對土壤速效養(yǎng)分、土壤酶活性和蘋果產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，明確根際注射施肥對天水花牛蘋果生產(chǎn)的影響，為天水蘋果產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供科學依據(jù)。

1材料和方法

1.1試驗區(qū)概況

甘肅省天水市地處內(nèi)陸，位于104°35′～106°44′ E、34°05′～35°10′ N，為大陸性暖溫帶半濕潤、半干旱氣候區(qū)，花牛蘋果栽培區(qū)域海拔約為1000～1750 m，年平均氣溫8.5～10.8℃，年極端最低氣溫-17.4℃，1月平均氣溫2.4℃，6～8月平均氣溫18.4～23.0℃，果實成熟期(8～10月)的晝夜溫差為10～15℃，這非常有利于糖分的積累。平均年降水量500～600 mm，年日照時數(shù)1700～2300 h。天水地區(qū)光照充足，土層深厚，氣候獨特，是我國花牛蘋果最適宜的產(chǎn)區(qū)。

試驗于2012～2013年在天水麥積區(qū)花牛村進行。供試土壤為砂壤土，土壤基本理化性質(zhì)詳見表1。

試驗品種為8a生的俄矮2號，基砧為新疆野蘋果(Malussieversii)，秦冠為授粉樹，株行距為4.0m×2.0m，栽植密度每55 株/畝，以秦冠為授粉樹。

表1　蘋果園土壤理化性質(zhì)

選取生長勢基本一致相臨的3株樹作為1個處理，重復(fù)3次，每重復(fù)4周設(shè)置空白對照。以每株樹基干為圓心，樹冠投影形成的圓上均勻鉆30 cm深的8個注射孔，每孔施1L營養(yǎng)稀釋液。供試肥料為果樹專用肥配置而成的營養(yǎng)原液，在萌芽期和幼果期以氮肥為主，其中N含量為30%，P2O5含量為12%，K2O含量為8%，微量元素含量為2.3%；果實膨大期以鉀肥為主，其中N 含量為 8%，P2O5含量為10%，K2O含量為32%，微量元素含量為2.3%。將營養(yǎng)原液分別稀釋為10%、20%和30%的注射液，以清水作為對照CK，記作0%。分別于萌芽期 (3月20日)、幼果期(6月10日)和果實膨大期(8月15日)用施肥槍注射施肥。

每年10月上旬采收成熟蘋果，每處理采集10個果實進行單果稱量及品質(zhì)測定，根據(jù)種植密度換算為單位面積產(chǎn)量，果實采收時從每個植株的施肥點上隨機取3處，分別采集 0～20、20～40和40～60 cm 土層的土壤樣品用封口袋裝好，帶回實驗室，過2mm篩后保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3土壤速效養(yǎng)分和土壤酶活性的測定

土壤速效磷采用0.5mol/L碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定[10]；土壤速效鉀采用1mol/L中性醋酸銨浸提-火焰光度法測定[10]；土壤堿解氮采用堿解擴散法測定[10]。

土壤脲酶、蔗糖酶、過氧化氫酶和堿性磷酸酶的活性分別采用靛酚藍比色法(mgNH3-N/g·h)、3,5-二硝基水楊酸比色法(mg glucose/g·h)、高錳酸鉀滴定法(10% mol/L KMnO4mL/g·h)和對硝基酚磷酸鈉比色法(p-Nitrophen μg/g·h)進行測定[11]。

1.4蘋果產(chǎn)量和品質(zhì)測定

單株產(chǎn)量取平均值用于數(shù)據(jù)分析；果實的硬度采用手持式硬度計分陰陽兩面測定，求陰陽兩面硬度的平均值作為該果實硬度；可溶性固形物采用Digit-032 手持折射儀測定，將蘋果削皮后用榨汁機榨汁，新鮮蘋果汁立即用NaOH滴定，計算可滴定酸的含量。

國外有些國家土木工程發(fā)展重心已由大規(guī)模新建轉(zhuǎn)向既有建筑結(jié)構(gòu)的維修加固。國內(nèi)土木工程建設(shè)大致經(jīng)歷了上世紀50年代、80年代、90年代三個階段。相關(guān)資料顯示[1]，結(jié)構(gòu)加固改造投資約為新建40%，且縮短工期50%。據(jù)1995年統(tǒng)計，我國約有50%城鎮(zhèn)居民建筑需加固[1]，至2007年底，我國公路網(wǎng)危橋數(shù)量占有17%[2]。

1.5數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)經(jīng)Excel整理后，采用SPSS 16.0軟件進行Duncan多重比較，顯著性水平均為0.05。方差分析用于分析不同營養(yǎng)液濃度對土壤速效養(yǎng)分、土壤酶活性、蘋果的產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，Pearson相關(guān)性分析用于分析營養(yǎng)液濃度與土壤速效養(yǎng)分、土壤酶活性、蘋果的產(chǎn)量及品質(zhì)之間的相關(guān)性分析。

2結(jié)果與分析

2.1土壤速效養(yǎng)分分析

由表2可知，0～20 cm的土層，使用30%注射液后，土壤堿解氮、土壤速效磷和土壤速效鉀的含量最大，與其它濃度之間差異顯著(p<0.05)；使用20%注射液后，土壤堿解氮、土壤速效磷和土壤速效鉀的含量次之，與其它濃度之間差異顯著(p<0.05)；使用10%注射液后，土壤堿解氮、土壤速效磷和土壤速效鉀的含量再次之，與其它濃度之間差異顯著(p<0.05)；在注射清水(對照)后，土壤堿解氮、土壤速效磷和土壤速效鉀的含量最低，且與其它濃度之間差異顯著(p<0.05)。在20～40和40～60 cm的土層土壤堿解氮、土壤速效磷和土壤速效

鉀的含量的變化也是如此， 30%的注射液>20%的注射液>10%的注射液>清水，且各濃度與清水對照之間差異顯著(p<0.05)。由相關(guān)性分析表明，注射液的濃度與土壤堿解氮、速效磷和速效鉀呈線性正相關(guān)關(guān)系，其相關(guān)系數(shù)r分別為0.9985、0.9864和0.9772；從土層深度來看，土壤堿解氮、速效磷和速效鉀的含量均隨著土層的增加而降低，且各土層之間差異顯著(p<0.05)。可見，在0～30%注射液濃度范圍內(nèi)，注射液可顯著提高蘋果園0～60 cm土層的土壤速效養(yǎng)分含量。

表2　注射施肥下蘋果園土壤速效養(yǎng)分含量的變化

注: 同一行數(shù)值后不同字母表示不同濃度間差異顯著性p<0.05，誤差為標準誤。

2.2土壤酶活性

注：誤差線為標準誤。下同

圖1注射施肥下蘋果園土壤酶活性的變化

由圖1可知，在0～60 cm土層，土壤脲酶、蔗糖酶、過氧化氫酶和堿性磷酸酶活性的變化，均為先升高后降低的規(guī)律；使用10%的注射液后，土壤的酶活性最高；使用20%的注射液后，土壤的酶活性次之；使用30%的注射液和清水后，土壤的酶活性最低。土壤蔗糖酶和堿性磷酸酶的活性在注射液濃度與土壤深度之間存在顯著的交互作用(表3，p<0.05)。由相關(guān)性分析表明，注射液濃度與土壤脲酶和過氧化氫酶活性呈線性負相關(guān)關(guān)系，其相關(guān)系數(shù)r分別為-0.4359和-0.4528，而與土壤蔗糖酶與堿性磷酸酶活性呈線性正相關(guān)關(guān)系，其相關(guān)系數(shù)r分別為0.510和0.1450。從土層變化來看，土壤脲酶、蔗糖酶、過氧化氫酶和堿性磷酸酶活性均表現(xiàn)為：0～20 cm>20～40 cm>40～60 cm，它們隨著土層的加深而降低；除過氧化氫酶外，土壤脲酶、蔗糖酶和堿性磷酸酶的活性在各土層之間差異顯著(表3，p<0.05)?？梢姡?～10%的注射液濃度范圍內(nèi)，使用注射液有利于提高0～60 cm土層的土壤脲酶、蔗糖酶、過氧化氫酶和堿性磷酸酶的活性。當注射液濃度達到10%時，0～60 cm土層的土壤脲酶、蔗糖酶、過氧化氫酶和堿性磷酸酶的活性最高。此后，隨注射液濃度的增加，土壤脲酶、蔗糖酶、過氧化氫酶和堿性磷酸酶的活性逐漸降低。

表3　注射施肥下蘋果園土壤酶活性的統(tǒng)計分析

注：*p< 0.05**p<0.01***p<0.001

2.3蘋果的產(chǎn)量和品質(zhì)

圖2　注射施肥后蘋果的產(chǎn)量和品質(zhì)的變化

從圖2可看出，使用10%和20%的注射液后，蘋果的總產(chǎn)量和單果產(chǎn)量最高，且它們均與對照之間差異顯著(p< 0.05)；可見，在10%～20%的注射液濃度范圍內(nèi)，使用注射液可明顯提高蘋果的總產(chǎn)量和單果產(chǎn)量(p< 0.05)；使用10%～30%注射液后，蘋果的可溶性固形物含量和果實硬度有所提高，但與對照之間差異不顯著；由相關(guān)性分析可知，注射液濃度與蘋果總產(chǎn)量、單產(chǎn)產(chǎn)量、可溶性固形物含量和去皮果肉硬度均呈正相關(guān)關(guān)系，其相關(guān)系數(shù)r分別為0.5089、0.4123、0.8820和0.9690。使用10%～30%注射液后，蘋果可滴酸含量有所下降，但與對照之間差異不顯著。由相關(guān)性分析可知，注射液濃度與可滴定酸含量呈負相關(guān)關(guān)系，其相關(guān)系數(shù)r=-0.8130；可見，使用10%～30%注射液后，蘋果品質(zhì)的有所提高，但與對照之間差異不明顯。因此，在10%～20%的注射液濃度范圍內(nèi)，蘋果的產(chǎn)量和品質(zhì)均有較大程度的提高。

3討論

土壤速效養(yǎng)分直接影響果樹的生長發(fā)育，可通過施肥提高土壤速效養(yǎng)分含量，但地面撒施或穴施等傳統(tǒng)施肥方式，其肥料的利用率偏低，不能充分發(fā)揮肥效，同時還可能會引起根系上浮，降低作物的抗旱能力[10]。吳小兵等[5]研究表明，利用施肥槍施肥時，可增加了土壤中有效磷和有效鉀的濃度，增加了磷酸根離子和鉀離子的移動距離，從而有利于作物對磷和鉀的吸收。此項研究也發(fā)現(xiàn)，使用小于30%的注射液后，各土層土壤堿解氮、速效磷和速效鉀的含量均隨注射液濃度的增加而增加，呈線性正相關(guān)關(guān)系，且這幾種速效養(yǎng)分的含量均隨土層的增加而降低。因此，相同的施肥量下，施肥槍施肥能顯著提高土壤中的有效態(tài)養(yǎng)分含量，同時提高肥料利用率。

土壤酶是土壤生物化學特征的重要指標，是土壤的重要組成成分之一，反映土壤生物活性大小和養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化能力，參與土壤有效肥力的形成和元素的生物循環(huán)[11-13]。研究表明, 使用0～10%注射液后，各土層土壤脲酶、蔗糖酶、過氧化氫酶和堿性磷酸酶的活性隨注射液濃度的增加而提高；當注射液濃度大于10%時，各土層土壤脲酶、蔗糖酶、過氧化氫酶和堿性磷酸酶的活性隨注射液濃度的增加而降低；呂麗霞等[9]的研究也得出了相似的規(guī)律，即在一定濃度范圍內(nèi)，注射施肥有利于提高土壤酶的活性。這些研究表明，低濃度的注射施肥有利于提高土壤酶的活性，高濃度的注射施肥可抑制土壤酶的活性，指示了低濃度的注射施肥有利于土壤質(zhì)量的提高。

從果實產(chǎn)量和品質(zhì)來看，在一定的注射液濃度范圍內(nèi)，蘋果總產(chǎn)量、單產(chǎn)產(chǎn)量、果實硬度和可溶性固形物含量與注射液之間呈線性正相關(guān)關(guān)系，而可滴定酸含量與注射液濃度之間呈線性負相關(guān)關(guān)系?？梢?，在一定的注射液濃度范圍內(nèi)，注射施肥有利于提高果實產(chǎn)量和品質(zhì)。趙佐平[8]、吳小賓等[5]和呂麗霞等[9]的研究也得到了相似的結(jié)論，施肥可以提高果樹的產(chǎn)量和品質(zhì)。因此，土壤酶活性與土壤速效養(yǎng)分相結(jié)合可作為根際注射施肥后土壤肥力質(zhì)量的評價指標，進而預(yù)測果實產(chǎn)量和品質(zhì)。

4結(jié)論

研究表明，注射液濃度在0～30%范圍內(nèi)，各土層土壤堿解氮、速效磷和速效鉀的含量均隨注射液濃度的增加而增加，且這幾種速效養(yǎng)分的含量均隨土層的增加而降低，說明注射施肥可提高土壤肥力，但這種影響隨土層的增加有所降低。注射液濃度在0～10%范圍內(nèi)，注射施肥有利于提高0～60 cm土層的土壤脲酶、蔗糖酶、過氧化氫酶和堿性磷酸酶的活性；而且，當注射液濃度達到10%時，在0～60 cm土層的土壤脲酶、蔗糖酶、過氧化氫酶和堿性磷酸酶的活性達到最大。注射液濃度與蘋果產(chǎn)量、可溶性固形物和果實硬度呈線性正相關(guān)關(guān)系，與可滴定酸含量呈線性負相關(guān)關(guān)系，且注射液濃度在10%～20%范圍內(nèi)，蘋果的產(chǎn)量和品質(zhì)均最佳。因此，以10%～20%注射液濃度進行注射施肥，可顯著提高天水花牛蘋果園土壤質(zhì)量及果實產(chǎn)量和品質(zhì)。

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Effect of Injection Fertilization on Soil Quality of Apple Orchards and the Yield and Quality of the Hua’niu Apple in Tianshui

Yang Hangyu

(Gansu forestry technology College, Tianshui, Gansu 741020)

Abstract:To explore the application of injection fertilization in production of the Hua’niu apple, the effects of different concentration of nutrient solution (0%, 10%, 20% and 30%, respectively) on soil nutrients, soil enzyme activity as well as fruit yield and quality were studied using a fertilizer applicator. Eight-year-old trees of Russian Dwarf II with Xinjiang wild apples as interstock were taken as object of this study. The results showed that the contents of soil available nitrogen, phosphorus and potassium increased with increasing injection concentrations of nutrient solution in each soil layer, and the content of these available nutrients decreased with increasing soil depth within 0-30% nutrient solution. Fertilization of injection increased the activities of soil urease, invertase, catalase and alkaline phosphatase within 0-30% nutrient solution in each soil layer. Moreover, the activities of soil urease, invertase, catalase and alkaline phosphatase were the highest as 10% nutrient solution . The concentration of nutrient solution was correlated positively with the production of apples, soluble solids and fruit hardness，and correlated negatively with the content of titratable acid. The yield and quality of apples were the best as 10%-20% nutrient solution. Therefore, injection fertilization with 10%-20% nutrient solution can significantly improve soil quality of apple orchards as well as the yield and quality of Hua’niu apple in Tianshui.

Key words:Hua’niu apple; Fertilization with injection; Soil enzyme activity; Fruit yield and quality

收稿日期：2016-01-12

基金項目：國家自然科學基金項目(41261014)；甘肅省高等學?；究蒲袠I(yè)務(wù)費項目和甘肅省高等學校項目(2013B-113)資助

作者簡介：楊航宇(1978-)，男，碩士，副教授，主要從事土壤生物學的研究，E-mail:yhy-780601@163.com。

中圖分類號:S606+.2;S661.1

文獻標識碼:A

DOI.:10.13268/j.cnki.fbsic.2016.03.003