沼液不同施用方式對梨園土壤及梨果產量品質的影響

王莉 葉小梅 杜靜 張應鵬 藺經 奚永蘭 孔祥平

摘要：為實現沼液的還田利用及梨樹的精準施肥，以4年生蘇翠1號梨樹為研究對象，研究沼液不同施用方式對梨園土壤及梨果產量品質的影響。共設置常規施肥、沼液水肥一體化及沼液漫灌3個處理。研究結果顯示，相較于沼液漫灌處理，沼液水肥一體化處理梨果產量及品質顯著提高，且土壤氮養分累積顯著減少;沼液水肥一體化相較于常規施肥可節約43%的化肥，并能減少土壤氮養分累積;但不同施肥處理梨樹一年生新稍數量及葉片葉綠素含量沒有顯著性差異。梨樹沼液水肥一體化不僅實現了沼液的輕減化、精準化施用，也顯著提高了梨果產量及品質，為梨樹的精準施肥提供了一種經濟有效的施肥模式。

關鍵詞：沼液水肥一體化;沼液漫灌;梨樹;土壤養分;產量;品質

中圖分類號： S661.206? 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2021）20-0138-05

收稿日期：2021-01-04

基金項目：江蘇省農業科技自主創新資金[編號：CX （19） 3094];江蘇現代農業產業技術體系建設專項資金（編號：JATS[2020]391）。

作者簡介：王 莉（1985—），女，湖北荊州人，博士，助理研究員，主要從事農業廢棄物資源化與養分高效利用研究。E-mail：xhwangli@jaas.ac.cn。

通信新作者：葉小梅，博士，研究員，主要從事養殖廠污染控制及有機廢棄物資源化利用研究。E-mail： yexiaomei610@126.com。

隨著我國規模畜禽養殖業的快速發展，目前，我國每年產生糞污量達38億t。畜禽糞污若得不到妥善處置，不僅造成資源的巨大浪費，還會污染環境。利用沼氣工程厭氧發酵處理畜禽糞污后進行資源化利用是解決畜禽養殖業環境問題的主要途徑之一，其不僅可以產生清潔能源沼氣，還產生了大量富含氮磷鉀等礦質養分、生物活性物質的沼液[1-3]。諸多研究表明，沼液合理還田能顯著提高作物的產量及品質[3-10]，而沼液含水量高、商品性價值低、物流運送成本高，所以沼液的就近還田利用是其資源化利用的主要途徑;然而目前沼液主要以溝灌、漫灌表施為主，不僅用工量大、勞動作業強度高，且氨揮發嚴重，污染空氣，長期施用可能會引起土壤鹽漬化及重金屬污染，增加地下水污染的風險[11-12]。因此，解決沼液的還田利用對避免二次環境污染及實現種養循環的生態可持續發展具有重要意義。

梨是我國落葉果樹中的第二大水果，但當前梨樹種植普遍憑經驗施肥，為了獲得高產，果農往往盲目地高量施用化肥，果樹化肥氮的投入量顯著高于水稻、小麥和玉米等大宗糧食作物和蔬菜[13]，導致大量的氮損失和嚴重的生態環境問題，不合理施肥也造成了梨果品質顯著下降?？傊?，粗放的梨園養分管理水平不僅增加了種植成本和環境風險，還阻礙了梨果品質的提升，影響了我國梨果產業結構的升級。大量研究表明，水肥一體化不僅可以節水節肥，還能促進果樹生長，提高其產量和品質[14]。曾志等研究表明，沙田柚園應用水肥一體化技術比普通灌溉施肥果園節肥16.0%，節水約28%，總計節約成本約400元/667 hm2[15]。李全寨的研究顯示，相較于傳統漫灌施肥，水肥一體化施肥促進了臍橙果實的發育，增加了產量，減少了裂果數量[16]。王立飛等的研究顯示，與普通灌溉方式相比，應用水肥一體化技術能明顯提高黃冠梨果實品質，其可溶性固形物含量、可滴定酸含量分別增加16.2%、78%[17]。盡管水肥一體化是實行梨果產業轉型升級的有效途徑，但有關水肥一體化管理模式下對梨園土壤、果實產量及品質影響的研究仍相對薄弱。

沼液水肥一體化是指將沼液采用水肥一體化的設備進行灌溉的技術。高旭等的研究證實，沼液水肥一體化不僅大大降低了以往采用沼液配送車輸送到田間地頭的人力、物力成本，實現了沼液的資源化利用，減少了化肥的施用，還能顯著提高甜瓜可溶性固形物、可溶性總糖含量及糖酸比[6]。因此，沼液水肥一體化是一種輕減化、精準化、可控化的沼液還田利用技術模式。蘇翠1號梨是目前江蘇地區上市最早的梨品種，具有可觀的產量及優良的品質，具有很好的經濟效益。因此，探究沼液水肥一體化對蘇翠1號梨園土壤、果實產量及品質的影響，對于種養循環的生態可持續發展以及梨果清潔綠色生產均具有重要的指導意義。

本試驗以江蘇省泰興市洋宇大型養豬場畜禽糞污厭氧發酵產生的沼液，與梨園水肥一體化灌溉系統連接形成的“豬-沼-果”技術模式為對象，比較研究沼液水肥一體化、沼液漫灌及梨樹常規施肥對梨園土壤及梨果產量品質的影響，以期為沼液的輕簡化、精準化利用及梨樹的精準施肥提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

大田試驗地點為江蘇燁佳梨園發展有限公司，試驗時間為2019年10月至2020年7月，供試梨品種為4年生蘇翠1號，株行距為3 m×5 m，梨樹種植密度為44棵/667 hm2。供試沼液為糞尿及廢水混合物經沼氣工程厭氧發酵產生，在氧化塘存儲3個月以上后施用。梨園供施沼液的養分含量：總氮含量為 1 033 mg/L，總磷含量為68 mg/L，總鉀含量為 502 mg/L。供試梨園土壤為沙壤土，其基本理化性狀如下：有機質含量為6.6 g/kg，全氮含量為 0.86 g/kg，堿解氮含量為53.2 mg/kg，速效磷含量為 92 mg/kg，速效鉀含量為417 mg/kg。

1.2 試驗方法

試驗共設3個處理，分別為常規施肥（T1）、沼液水肥一體化（T2）、沼液漫灌（T3）。各處理均基施有機肥25 kg/棵樹（16.5 t羊糞/hm2），同時配施一定量的化肥，沼液水肥一體化及常規施肥均配施復合肥0.5 kg/棵樹和磷肥0.5 kg/棵樹[（330 kg磷肥+330 kg復合肥）/hm2]。沼液漫灌處理的基肥與當地梨園沼液漫灌基肥施用量一致，基肥施用復合肥1 kg/棵樹和磷肥1 kg/棵樹[（660 kg磷肥+660 kg 復合肥）/hm2]，后續追肥全部采用沼液進行漫灌。各施肥處理在花期、幼果膨大期及果實膨大期進行追肥，其中T1處理追肥全部采用復合肥，T2處理花期追肥為沼液，而幼果膨大期及果實膨大期追肥為沼液與復合肥配施，各施肥處理不同時期的施肥情況見表1。施用的復合肥N ∶P2O5 ∶K2O含量質量比為15 ∶15 ∶15，磷肥為過磷酸鈣（P2O5含量為12%）。每個施肥處理設3個小區，每個小區有11棵梨樹。

1.3 土壤及葉樣品的采取

在每次施肥之前，在每棵梨樹樹冠投影約2/3的位置采集土壤樣品，避開施肥區域，每棵樹采用三角法取3個點，采土樣深度為0～30 cm，最后將1個處理3棵梨樹所取的土壤混為1個土壤樣品，混勻后采用四分法保留約1 kg土樣，每個施肥處理取3個混合土樣。土樣于室內風干后，去除植物根系、動物殘體、碎石等，研磨過20目和100目篩后，自封袋密封保存，用于其土壤基本理化性質的測定。

在每棵梨樹樹冠外圍中部不同方向（東、南、西、北）隨機采集一年生新稍中部無損壞、無病蟲害的梨葉片10張（帶葉柄），每5棵樹采集的葉片混合組成1個葉片樣品（50張葉片），每個處理取3個混合葉樣品。用冰袋將采集的葉片帶回實驗室，首先經清水沖洗，然后用去離子水洗凈，吸干葉片表面水分，置于105 ℃烘箱中殺青30 min，然后在 55 ℃ 條件下烘干2 d至恒質量，磨樣過100目后用于梨葉片養分含量的測定。

1.4 土壤理化性狀及葉養分含量的測定

20目土壤樣品用于速效養分（堿解氮、速效磷、速效鉀）含量的測定，100目土壤樣品用于有機質及全氮含量的測定。土壤有機質含量采用重鉻酸鉀外加熱法進行測定，堿解氮含量采用堿解擴散法測定，有效磷采用0.5 mol/L碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法進行測定，速效鉀采用醋酸銨浸提-火焰光度法測定，土壤全氮采用加速劑-H2SO4消解-凱氏定氮法測定[18]。

葉片氮磷鉀養分含量的測定采用H2SO4-H2O2消煮后分別進行測定，其中氮含量采用凱氏定氮法測定，磷含量采用釩鉬黃比色法測定，鉀含量采用火焰光度法測定[18]。

1.5 梨樹生物性狀、梨果產量及品質的測定

在果實膨大期統計不同施肥處理中全部梨樹一年生新稍的數量，在每棵梨樹隨機選取一年生新稍枝條中部的梨葉片采用葉綠素儀測定其SPAD值。不同施肥處理于7月上旬蘇翠1號梨開始采摘后進行測產，每個施肥處理分別隨機挑選10棵梨樹，從梨樹中部外層隨機摘取1個達到商品果的梨果稱質量后用于其品質的測定，將10棵梨樹上的剩下梨果分別全部采摘后用于測產及梨單果質量的測定。采用折光儀對梨果中部果肉的可溶性固形物含量進行測定。

1.6 數據分析

運用SPSS 20.0進行方差分析，用LSD法進行差異顯著性檢驗，采用Excel進行表格及圖的繪制。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對梨園土壤養分含量的影響

依據不同施肥處理基肥及追肥的情況，統計分析結果顯示沼液水肥一體化（T2）處理相較于常規施肥（T1）處理節約化肥43%，沼液水肥一體化在梨樹追肥期間消納沼液量為6.6 t/667 hm2，沼液漫灌消納沼量為 60 t/667 hm2。

從表2可以看出，不同施肥處理影響了土壤有機質及土壤養分含量。相較于常規施肥及沼液水肥一體化處理，沼液漫灌（T3）處理顯著提高了土壤有機質含量;同時，在幼果彭大期至果實采收期（2020年5月8日至6月14日），常規施肥處理土壤有機質含量顯著高于沼液水肥一體化處理，其原因可能因沼液漫灌為土壤提供了大量有機質，此外，沼液漫灌及常規施肥處理肥料養分施用較多，土壤氮磷養分充足，梨園生草及割草還田為土壤提供了較多的有機質。土壤全氮含量也是反映土壤肥力狀況的一個重要指標，表2結果顯示沼液漫灌相較于沼液水肥一體化處理顯著提高了土壤全氮含量，但沼液漫灌處理土壤全氮含量僅在花期及果實成熟期（2020年7月6日）顯著高于常規施肥處理;而常規施肥處理壤全氮含量僅在梨果成熟期顯著高于沼液水肥一體化處理，其他時期2個處理均無顯著差異。

土壤速效氮磷、鉀養分含量會影響作物的生長狀況。由表2可知，在幼果膨大期及果實成熟期，沼液漫灌、常規施肥處理的土壤堿解氮含量顯著高于沼液水肥一體化處理，其原因為沼液漫灌和常規施肥處理的施肥量較大。常規施肥和沼液漫灌處理的土壤速效磷含量在幼果膨大期顯著高于沼液水肥一體化處理，而在果實膨大期沼液漫灌處理土壤中的速效磷含量顯著低于常規施肥和沼液水肥一體化處理，其他時期各施肥處理間無顯著差異。沼液漫灌處理土壤速效鉀含量在幼果膨大期到果實成熟期均顯著高于常規施肥和沼液水肥一體化處理，這可能與沼液中含有的速效鉀含量較高，沼液漫灌大幅度提高了土壤中的速效鉀含量;而在果實成熟期常規施肥處理土壤速效鉀含量顯著低于沼液水肥一體化及沼液漫灌處理，這可能與常規施肥處理土壤施基肥前速效鉀含量較低有關。

2.2 不同施肥處理對梨葉片養分含量的影響

從表3可以看出，不同施肥處理也影響了梨葉片養分含量。沼液漫灌處理在幼果膨大期及果實成熟期葉片氮含量顯著高于沼液水肥一體化處理，但與常規施肥處理沒有顯著差異。葉片磷含量在不同施肥處理間沒有顯著差異，沼液漫灌處理葉片鉀含量在幼果膨大期及其前期均顯著高于常規施肥及沼液水肥一體化處理，其原因可能是與沼液中含有的鉀濃度較高有關，沼液漫灌導致梨葉片積累了較高濃度的鉀，但到果實彭大期，葉片中的鉀養分逐漸向果肉中轉移，所以果實膨大期開始后不同施肥處理間葉片鉀含量無顯著差異。

2.3 不同施肥處理對梨樹生長性狀的影響

一年生新稍數量是評估樹勢的一個有效指標，為評估不同施肥處理對梨樹樹勢及生長性狀的影響，筆者在果實膨大期統計了不同施肥處理梨樹一年生新稍的數量，同時測定了不同施肥處理梨樹一年生新稍中部葉片的SPAD值，統計分析結果顯示不同施肥處理梨樹一年生新稍數量及葉片SPAD值均無顯著差異（圖1、圖2）。

2.4 不同施肥處理對梨果產量及品質的影響

不同施肥處理也影響了梨果的產量及品質。圖3顯示，沼液水肥一體化處理梨果產量最高，沼液漫灌處理最低。其中，沼液水肥一體化相較于沼液漫灌處理產量顯著增加了42%;同時，沼液水肥一體化處理的梨產量相較于常規施肥處理提高了12%，但兩者差異不顯著，常規施肥與沼液漫灌處理之間無顯著差異。

目前我國梨產量普遍較高，但品質普遍較低。外觀品質與風味品質為最關鍵的品質指標，單果質量是外觀品質最直觀的指標，其大小決定了梨果的商品價值，比產量更能反映其經濟價值[19]。圖4顯示，沼液漫灌處理的梨單果質量最高，顯著高于常規施肥處理，同時，沼液水肥一體化處理的梨單果質量也顯著高于常規施肥處理，但沼液漫灌與沼液水肥一體化處理無顯著差異，可能因沼液漫灌導致梨的坐果率較低，單棵梨樹上的梨果較少，使其梨單果質量較高。

可溶性固型物含量是梨風味品質的一個關鍵指標。圖5顯示，沼液水肥一體化相較于沼液漫灌處理明顯提高了梨果可溶性固型物含量，增加幅度為7.4%;同時，常規施肥梨果的可溶性固形物相較于漫灌處理提高了3.9%，但差異均不顯著。

3 結論與討論

隨著畜禽養殖業規?；目焖侔l展，沼氣工程成為解決養殖場畜禽糞污的重要方法之一。為避免厭氧發酵產生的沼液對環境造成二次污染，目前沼液一般采取就近就地還田利用，此措施不僅可有效減輕環境污染，又可有效減少農業生產中化肥的使用量。但由于缺少合理的技術指導，沼液大多采用溝灌或漫灌的方式施用，隨意施用現象較為明顯，長此以往，將會導致土壤鹽漬化及重金屬污染[1-3，11-12]。因此，亟需選擇一種輕簡化、可控化的設備依據作物的需水需肥規律進行沼液定時、定量施用，這樣不僅實現了沼液輕簡化、精準化施用，也能實現作物的精準施肥，對畜牧業及種植業的可持續發展均具有重要的意義。

本試驗比較研究了沼液水肥一體化與沼液漫灌及常規施肥對梨園土壤養分及梨果產量品質的影響。與前人的研究報道一致，沼液合理施用能提高作物的產量及品質，但過量施用會降低作物的產量及品質[4-8]。本試驗中沼液漫灌處理的梨果產量及可溶性固形物的含量低于沼液水肥一體化處理，但沼液漫灌處理的梨單果質量最高，可能因沼液漫灌高濃度的銨態氮及高土壤水分含量致使梨果在坐果期或幼果期出現脫落，導致單棵梨樹結果量少，梨單果質量最高。此外，沼液漫灌顯著增加了土壤有機質、全氮、堿解氮、速效鉀等的含量，長期施用會增加土壤鹽漬化的風險。與沼液漫灌處理相比，沼液水肥一體化相較于常規施肥節約化肥43%，且對產量和品質有一定的提升作用，但差異不顯著;同時，沼液水肥一體化處理的梨單果質量顯著高于常規施肥處理，沼液水肥一體化處理土壤速效磷含量低于常規施肥處理，可能因農戶習慣施肥沒有依據梨樹的養分需求規律進行施肥，而大量施用三元復合肥導致梨園土壤磷素出現累積，影響梨樹根系對土壤微量元素的吸收利用，進而影響梨果的產量及品質。

本試驗僅對梨樹沼液水肥一體化的精準施肥效果進行了粗放的研究，后續應更精細，應依據梨樹的養分和水分需求規律、梨園土壤的供肥能力，肥料養分含量及利用率，智能化決策分析出最優的沼液水肥一體化的施用方案，并通過大田試驗對其經濟效益、梨果產量品質、梨園土壤養分及生態環境進行評估。

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