不同施肥处理对红砂土及嘉宝果品质的影响

冯慧敏，魏 旭，张 敏，刘嘉杰，肖远业，周 奕，邹宇丁， 黄嘉华，陈伦英，李木生，李海渤*

（1.韶关学院 英东生物与农业学院，广东 韶关 512005； 2. 南雄市盛美源农业开发有限公司，广东 韶关 512400）

嘉宝果［Plinia cauliflora（Mart.）Kausel］，别名“树葡萄”，属于新特水果，上世纪60年代引进台湾地区，2004年由台商李宪曾引进中国大陆，如今在福建、广东、广西、湖南、浙江、云南、重庆、四川等地均有一定的种植面积，以广东和福建居多，大多处于引种示范阶段［1］. 采取科学的施肥措施提升嘉宝果的产量和品质，成为种植企业或农户的首要需求. 有机肥在改善土壤物理结构［2］、增加土壤有机质［3］、提高氮磷钾养分［4］等方面效果显著，还可以提升作物品质，如增加可溶性糖、Vc含量［5］、糖酸比［6］等. 探究不同有机肥对土壤理化性质的影响，采用更科学、经济、有效的施肥方式，可以缓解施用化肥而导致土壤有机质含量下降，土壤速效钾缺乏、土壤保水保肥及供水供肥等性能减弱的问题，有助于提高肥料利用率、改善土壤理化性质及打造高品质水果，对企业增效、农民增收、乡村振兴均具有重要意义.

张秀志等研究发现，果园土壤长期配施有机肥能够整体上降低土壤pH值，且变化明显［7］. 利用不同绿肥作物进行土壤改良后，土壤有机质平均提高了7.37 g·kg-1，全氮提高了0.244 g·kg-1，碱解氮、速效磷、速效钾分别提高了0.36、0.47、0.95 mg·kg-1［8］. 肖雄东等研究发现，不同有机物料处理土壤碱解氮、速效钾含量分别比对照增加了7.92～30.36、53.97～135.33 mg·kg-1［9］，施用菌棒和猪粪处理的土壤有效磷含量最高比对照各多出1.7倍和1.4倍. 据报道，大棚葡萄施入鸽粪的土壤有机质提高8.7%，施用鱼肥的交换性钙含量最高提升了27.5%［10］. 谢荣淳等研究发现，香蕉园化肥减量0%～40%配施生物有机肥，兼具生物有机肥的肥效持久性和化肥的速效性，且生物有机肥可有效改善土壤生物群落和土壤理化性状，果实糖酸比增幅达12.60%～30.84%［11］. 王孝等发现，与常规施肥处理和常规氮磷钾施肥处理相比，不同有机肥处理的葡萄浆果Vc含量最高可提高40.43%、105.99%［12］. 而有机肥替代基肥中50%的化肥氮使茄子花青素高达 13.3 mg·g-1，比单施化肥（100%化肥）增加41.5%［13］. 综上，施用不同有机肥均可在一定程度上增加土壤有机质、氮磷钾元素含量，提升土壤肥力，因其养分元素更为丰富、均衡，还能进一步改善果实品质.

目前关于嘉宝果的报道主要集中在栽培技术、果实品质分析、果皮抗氧化活性研究及其药用价值等方面，在嘉宝果基地的有机肥土壤改良及果实品质提升效果方面报道尚未见到. 红砂土是南方红色盆地的一种特色土壤，其物质组成和性状与其母岩密切相关，红砂土在土壤属性上存在诸多不足. 为改良这类土壤，许多地区推行“增施有机肥”“发展绿肥”“配施磷肥”及“施用石灰”等措施，明显改善了其土壤养分状况［14］. 为促进嘉宝果提产增质，有必要掌握不同施肥措施对其基地红砂土的改良效果.

本研究拟根据企业施肥习惯，在嘉宝果基地开展大田试验，设置不同施肥处理，分析各处理土壤pH值、机械组成、有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾及花青素、总酚、类黄酮、可溶性糖和Vc含量的差异，研究不同施肥方式对其土壤理化性质和果实品质的影响程度，为改善嘉宝果基地土壤改良、果实品质提升提供参考.

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试基地为广东省韶关市辖的南雄市盛美源农业开发有限公司嘉宝果种植基地，建园时间2019年. 供试土壤为红砂土，其土壤pH为5.96，有机质为15.56g·kg-1，全氮0.92 g·kg-1、碱解氮、速效磷、速效钾含量分别为66.87、9.98、98.09 mg·kg-1，＜0.01 mm土壤颗粒含量为8.76%；供试嘉宝果品种为沙巴；供试肥料为日本固态生物菌有机肥（太阳之土，氮∶磷∶钾=4.1∶2.5∶1.3，有机质含量为93%，日本植佑卫门，以下简称“日本肥”）和当地自行发酵的固态粪肥（以下简称“固体肥”，氮∶磷∶钾=1.5∶1.2∶1.3，总养分：4.0%，有机质：45%）.

1.2 试验方法

试验开始于2021年1月2日，以嘉宝果基地土壤背景值即未施肥地块土壤为对照（CK），设置T1（日本肥）、T2（固体肥）两个处理，T1为每穴撒施日本肥1 kg、花生麸1 kg和高氮复合肥0.2 kg（N%：30%，P2O5%：15%，K2O%：15%，下同），T2每穴撒施固体肥1 kg、花生麸1 kg和高氮复合肥0.2 kg，每个处理进行3个重复，每个重复均观测3株果树，统一水肥管理，施肥3个月后（2021年4月3日，果实成熟期），土壤样品采自每株距根系30 cm处的表层土壤（0～20 cm），每株采集1个土样，每个重复的3个土样混成一个样品，带回实验室风干、过筛，将过2、1、0.25 mm筛的土壤样品，分别装入塑料自封袋保存，进行理化性质分析，同时，每株树采集中等大小的果实10粒进行品质分析.

1.3 测定方法

土壤机械组成采用甲种比重计法测定［15］，根据卡庆斯基制，土壤机械组成分为土壤物理性黏粒（＜0.01 mm土粒含量%）和土壤物理性砂粒含量（＞0.01 mm土粒含量%）两个组分，土壤物理性砂粒含量=100%-土壤物理性黏粒含量；土壤pH的测定采用电极法（水土比：2.5∶1）、土壤有机质的测定采用外加热重铬酸钾氧化-容量法、全氮的测定采用全自动凯氏定氮仪法、碱解氮的测定采用碱解扩散法、有效磷的测定采用0.5 mol·L-1NaHCO3浸提-钼锑抗分光光度法、速效钾的测定采用原子吸收分光光度计法 测定［16］.

嘉宝果果皮花青素（Anthocyanin，Ant）、总酚（Total phenols，Tp）和类黄酮（Flavonoid，Fla）含量的测定：新鲜嘉宝果去除果肉，仅留果皮，剪碎，称取0.1 g（精确到0.000 1）至10 mL离心管，加入酸化甲醇（0.1%HCl，V/V）2 mL，4℃避光浸提24 h，次日，取上清液于1 cm光径的石英比色皿中，以UV-2600型紫外分光光度计在530、280、325 nm下测定吸光值，花青素含量计算公式为［17］：花青素总量=OD530×V×n/（98.2×m），其中OD530为色素在530 nm波长处的吸光度，V为加入浸提液的体积，mL；n为比色稀释倍数；98.2为花色苷在530 nm波长处平均消光系数；m为提取物的质量，g . 总酚、类黄酮含量计算公式为［18］：总酚=OD280/FW，类黄酮=OD325/FW；其中：OD280、OD325为浸提液在280、325 nm的吸光度，FW为样品鲜重，g. 嘉宝果果肉可溶性糖的测定采用蒽酮比色法，嘉宝果果肉维生素C的测定采用2，6-二氯靛酚滴定法［18］.

1.4 数据处理与评价

采用Excel 2016进行数据处理和制图，采用SPSS 25进行统计分析及单因素方差分析（ANOVA，P＞0.05）和相关性分析. 土壤pH和养分采用全国第二次土壤污染普查分级标准（见表1）.

表1 土壤养分及pH分级标准

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对土壤pH的影响

从图1可知，不同处理，土壤pH值大小顺序为：CK＞T2＞T1，CK最高，值为5.96；其次为T2，值为5.58；T1最低，值为5.44. 其中CK与T1、T2差异显著，T1与T2差异不显著. 与CK相比，T1和T2的土壤pH值分别降低了约8.74%和6.38%，说明不同施肥处理均降低了土壤pH值，而T1降幅更大.

2.2 不同施肥处理对土壤机械组成的影响

（1）物理性黏粒含量 由图2可知，不同处理，土壤物理性黏粒含量（＜0.01 mm土粒含量%）大小顺序为：T2＞T1＞CK，T2最高，其值为10.39%，其次为T1，其值为10.21%，CK最低，其值为9.71%，但3者之间差异不显著，根据卡庆斯基制分类，CK质地为紧砂土，T1、T2质地均为砂壤土. 与CK相比，T1和T2的土壤物理性黏粒含量分别提高了5.15%和7.00%. 施肥后，土壤物理性黏粒含量变化不大，说明不同施肥处理在短期内并未影响到土壤物理性黏粒含量.

（2）物理性砂粒含量 由图2可知，不同处理，土壤物理性砂粒含量（＞0.01 mm土粒含量%）大小顺序为：T2＜T1＜CK，与土壤物理性黏粒含量呈相反趋势，不做赘述.

图1 不同处理对土壤pH值的影响

图2 不同处理对土壤机械组成的影响

2.3 不同施肥处理对土壤有机质的影响

不同处理，土壤有机质的含量值大小为：T1＞T2＞CK，T1最高，其值20.10 g·kg-1，其次T2，其值为18.39 g·kg-1，CK最低，其值15.56 g·kg-1，各处理间差异显著. 与CK相比，T1和T2的土壤有机质含量分别增加了29.17%和18.19%，说明不同施肥处理都可以增加土壤有机质含量，而T1效果最好（表2）.

表2 不同处理对土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾的影响

2.4 不同施肥处理对土壤氮磷钾养分的影响

2.4.1 不同施肥处理对土壤全氮的影响

不同处理土壤全氮含量大小为：T1＞T2＞CK，T1最高，其值为1.27 g·kg-1，其次为T2，其值为 1.08 g·kg-1，CK最低，其值为0.92 g·kg-1，各处理间差异显著（表2）. 与CK相比，T1和T2的土壤全氮含量分别增加了约38.04%和17.39%，说明不同施肥处理均可提高土壤全氮含量，而T1效果最好.

2.4.2 不同施肥处理对土壤碱解氮的影响

不同处理土壤碱解氮含量大小为：T1＞T2＞CK，T1最高，其值为91.28 mg·kg-1，其次为T2，其值为77.84 mg·kg-1，CK最低，其值为66.87 mg·kg-1，各处理间差异显著（表2）. 与CK相比，T1和T2的土壤碱解氮含量分别增加了36.50%和16.40%，说明不同施肥处理均可增加土壤碱解氮的含量，而T1效果最好.

2.4.3 不同施肥处理对土壤有效磷的影响

不同处理土壤有效磷含量大小为：T1＞T2＞CK，T1最高，其值为13.82 mg·kg-1，其次为T2，其值为11.36 mg·kg-1，CK最低，其值为9.98 mg·kg-1，各处理间差异显著（表2）. 与CK相比，T1和T2的土壤有效磷含量分别增加了38.48%和13.83%，说明不同施肥处理均可增加土壤有效磷的含量，而T1效果最好.

2.4.4 不同施肥处理对土壤速效钾的影响

不同处理土壤速效钾含量大小为：T1＞T2＞CK，T1最高，其值为142.70 mg·kg-1，其次为T2，其值为133.15 mg·kg-1，CK最低，其值为98.09 mg·kg-1，除了T2与CK差异显著，其他处理之间差异不显著（表2）. 与CK相比，T1和T2的土壤速效钾含量分别增加了45.47%和35.75%，说明不同施肥处理均可提高土壤速效钾的含量，而T1效果最好.

2.5 不同处理各土壤理化指标的分级评价

以全国第二次土壤污染普查分级标准（见表1）进行评价，各处理土壤指标分级结果如下（见表3）：

pH，CK为4级，为弱酸性土壤；T1为5级，为酸性土壤；T2为4级，为弱酸性土壤.

土壤有机质，CK为4级，为缺乏水平，施肥后，T1达到了3级，为中等水平，T2达到了4级，属于缺乏水平.

土壤全氮，CK为4级，为缺乏水平，施肥后，T1达到了2级，为丰富水平，T2达到了3级，为中等水平.

土壤碱解氮，CK为4级，为缺乏水平，施肥后，T1达到了3级，为中等水平，T2达到了4级，为缺乏水平.

土壤有效磷，CK为4级，为缺乏水平，施肥后，T1、T2达到了3级，为中等水平.

土壤速效钾，CK为4级，为缺乏水平，施肥后，T1、T2达到了3级，为中等水平.

综上，施肥后T1土壤有机质、氮磷钾的等级更高，在2～3级，处于中等或以上水平.

表3 不同处理土壤各理化指标的分级评级结果

2.6 土壤理化指标间相关性的分析

pH同全氮、有机质显著负相关，同碱解氮极显著负相关；土壤物理性黏粒含量同有机质、全氮显著正相关；有机质同全氮、碱解氮极显著正相关，同有效磷及速效钾显著正相关；全氮同碱解氮极显著正相关，同有效磷及速效钾极显著正相关；碱解氮同有效磷、速效钾显著正相关；有效磷同速效钾极显著正相关（表4）.

表4 土壤理化指标相关性分析结果

2.7 对嘉宝果酚类物质和品质的影响

2.7.1 对嘉宝果酚类物质的影响

不同处理花青素、总酚、类黄酮的含量均为T1＞T2＞CK，且3者差异显著（T1、T2总酚含量差异不显著）（表5）. 与CK相比，T1花青素、总酚、类黄酮的增幅可达46.94%、58.81%、143.92%，而T2则分别为32.99%、44.85%、37.21%，T1增幅更大.

2.7.2 对嘉宝果品质的影响

不同处理可溶性糖含量为T1＞T2＞CK，且3者差异显著（表5）. 与CK相比，T1可溶性糖增幅可达55.5%，而T2增幅为12.11%，T1增幅更大.

不同处理维生素C含量为T1＞T2＞CK，T1、T2差异不显著，但均显著高于CK（表5）. 与CK相比，T1维生素C的增幅可达16.26%，而T2增幅为10.52%，T1增幅更大.

表5 不同处理对嘉宝果酚类物质和品质的影响

3 讨论

3.1 对土壤理化学性质的影响

土壤pH值与土壤养分的有效性、微生物数量及植物外观形态、物质代谢、生长发育、品质、产量、生理病害等方面均存在显著的相关性［19］. pH的改变会对土壤养分的释放、矿物质转化和土壤生物学性质产生很大的影响［20］. 与CK相比，增施有机肥后pH有所下降（CK＞T2＞T1），且有机肥的有机质含量越高、pH下降的幅度越大，pH同有机质显著负相关，也证明了这一点. 这同前人研究结果一致［7，21-22］，即化肥配施有机肥能不同程度地降低土壤pH值. 除配施的复合肥（化肥）会产生土壤酸化效应外，有机肥施入土壤后，在其腐解过程中，土壤微生物的生命活动中产生大量有机酸，也会使土壤pH值有所下降［23］. 此外，施肥后较为频繁的灌溉或多雨的气候下土壤淋溶作用较强，也会使土壤中盐基淋失导致pH值降低［24］. 陕红的研究表明，土壤酸性条件下，微生物的活性受抑制，使得有机碳的分解速率降低，作物对肥料利用效率低［25］. 考虑到这个因素，以及供试土壤本身呈酸性（pH 5.96），应在施用有机肥前，配施石灰加以改良，避免土壤pH因施肥持续下降、影响养分释放及其有效性.

土壤机械组成对土壤的肥力、水分、热量及土壤结构等都有一定影响［26］，据其可知土壤质地情况. 与CK相比，施肥后，T1、T2土壤物理性黏粒含量（＜0.01 mm土粒含量%）均略有提高，土壤物理性砂粒含量（＞0.01 mm土粒含量%）略有下降，但二者变化均不显著. 这可能因为施肥时间较短、受施肥带入土壤中黏粒较少所致.

土壤有机质是衡量土壤肥力的重要指标，其含量高低影响着土壤pH值、有效水分保持能力、土壤营养元素含量等［27］以及土壤团聚体的数量的高低［28］. 与CK相比，施用有机肥后的土壤有机质含量均有提升，且T1增幅最大（T1＞T2＞CK），CK土壤有机质含量为4级，施肥后，T1和T2可达到3级和4级. 土壤有机质含量的变化反映了土壤有机物质累积和消耗的情况［29］，T1、T2土壤肥力均有所提升说明施用有机肥后，土壤有机质积累较多.

有机质同全氮、碱解氮、有效磷及速效钾极显著正相关，因为土壤有机质是土壤中各种营养元素的重要来源［10］. 例如，土壤氮素大部分来自有机质，较高的土壤有机质含量为土壤碱解氮提供了较丰富的来源，故碱解氮也高［30］. 综上，施用有机肥增强了土壤肥力保持能力并有效提高了土壤供肥能力，T1效果更佳.

土壤全氮是指土壤中各种形态氮素含量之和，是决定生物多样性的关键因子之一［31］. 土壤碱解氮是土壤中能够直接被植物吸收利用的氮素形式，是衡量土壤对当季作物氮素养分供应情况的重要依据［32］. 施用有机肥后的土壤全氮、碱解氮含量均有提升，T1氮素含量明显优于T2、CK（T1＞T2＞CK）. 即T1供氮能力更强，说明土壤有机质的提升能有效提高土壤氮素供应能力［33］，且土壤全氮、碱解氮与土壤有机质两两极显著正相关，也证实了这一点，且土壤碱解氮和全氮的含量变化趋势相同，这与前人研究结果 一致［34-35］.

土壤有效磷是土壤储存的能被植物吸收的磷素，是植物生长必需的元素之一，其含量的高低反映了土壤贮存磷素的能力［36］. 施用有机肥后的土壤有效磷含量均有提升，T1供磷能力更强（T1＞T2＞CK）. 有效磷同有机质及全氮极显著正相关. 因为土壤有机质可以提供更丰富的磷库，还可以提高土壤磷的有效性［30］，因此有机质含量高的土壤，其土壤有效磷含量也相应较高.

土壤速效钾是土壤中易被作物吸收的钾素，也是当季作物可从土壤获取的主要养分，对作物增产与提质有着十分重要的意义［37］. 与CK相比，施用有机肥后，土壤速效钾含量均提高（T1＞T2＞CK），T1效果更好. 速效钾同有机质达到极显著正相关，也说明施用有机肥后土壤速效钾含量也相应提高.

综上，不同施肥处理，均有助于提升嘉宝果基地的土壤肥力，T1土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾分别达到3、2、3、3、3级，显著优于T2、CK，即T1肥效更好.

3.2 对嘉宝果品质的影响

嘉宝果是一种富含花青素的水果，其果皮还富有总酚和类黄酮，花青素、总酚和类黄酮均为酚类物质，也是一种植物次生代谢物质. 据报道，花青素、总酚、类黄酮具有抗氧化、防癌等功效［38-39］，使其成为具有药用价值的功能性水果. 施用有机肥后，嘉宝果的花青素、总酚、类黄酮、可溶性糖、维生素C含量明显提升变，说明施用有机肥对改善嘉宝果的品质有一定的促进作用，且高有机质含量的T1效果最好T1＞T2＞CK）. 增施有机肥有助于果实花青素的提高，这同以往学者的报道一致［13］；增施有机肥也有助于果实可溶性糖和维生素C的提高，如：树莓果园有机肥最佳施入量下可溶性总糖含量较不施肥处理增加34.8%［40］，羊粪、猪粪、生物有机肥单一施肥处理下葡萄果实维生素C含量分别比CK提高36.8%、10.3%、37.2%［41］，均证实了本文的研究结论.

4 结论

与CK相比，施用有机肥后，土壤pH有所下降（CK＞T2＞T1）；土壤物理性黏粒含量变化不大；土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾含量均有所提高（T1＞T2＞CK），T1各项养分含量最高，有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾分别为3、2、3、3、3级，而T2则分别为4、3、4、3、3级，综合肥效T1优于T2.

与CK相比，施用有机肥后，嘉宝果品质明显改变，T1效果最佳（T1＞T2＞CK），其果皮花青素、总酚、类黄酮含量及果肉的可溶性糖、维生素C的增幅可达46.94%、58.81%、143.92%、55.5%、16.26%.