李 武，胡才喜，杨龙元，王汉林，刘先利，李双来

(1.湖北省农业科学院 植保土肥研究所农业农村部废弃物肥料化利用重点实验室，湖北 武汉 430070；2.湖北理工学院 矿区环境污染控制与修复湖北省重点实验室，湖北 黄石 435003；3.武汉科技大学 资源与环境工程学院，湖北 武汉 430081)

柑橘是世界上第一大宗水果，是全球第四大贸易农产品，在大多数亚热带国家均有栽培。同其他水果相比，柑桔的总种植面积和总产量均为世界第一[1-2]。土壤养分是影响柑桔产量品质的重要因素之一，若施肥不当，会导致土壤质量恶化，给柑桔产量和品质造成影响[3-4]，使养分流失，甚至污染水体。因此，减量施肥或高效利用化肥越来越受到重视[5]。

沼液是经过畜禽粪便等有机物厌氧发酵后的残余物，营养比较全面，且含有丰富的速效养分，其中的维生素、氨基酸及抗生素类物质对作物生长发育有促进作用，可提高作物品质，节约生产成本，同时可以保持和改善土壤质量、减少施用化肥带来的负面影响[6]。但沼液直接施用时养分含量低，肥效不高，物流成本较大，缺乏相应的肥料标准，因而难以直接实现商品化应用[6-7]。

鉴于此，本研究通过沼液配合减量化肥、不施肥、常规施肥、等量施用沼液对比实验，探索化肥减量施用的新思路，以实现沼液资源化利用，旨在达到农业可持续发展要求。

1 材料与方法

1.1 实验地点及实验地土壤理化性质

实验地点为湖北省农业科学院金水基地柑桔种植园。金水基地桔园土壤的主要养分含量见表1。

表1 金水基地桔园土壤的主要养分含量

1.2 供实验的沼液主要养分

沼液取自金水基地种猪场沼气工程，发酵原料为猪粪和猪尿液。发酵完全后，沼液呈黑褐色，无明显臭味。金水基地种猪场沼气池粪水和沼液的主要养分含量见表2。

表2 金水基地种猪场沼气池粪水和沼液的主要养分含量

1.3 实验设计

在金水基地柑桔种植园中选取生长状况良好、生长差异较小的32株桔树进行实验。根据桔园土壤养分分析结果，桔园全年施氮肥32 g/m2(尿素约46.74 kg)；磷肥9 g/m2(过磷酸钙约52.5 kg)；钾肥16 g/m2(硫酸钾约21 kg)。按0.09株/m2计算，每株年施尿素约779 g，过磷酸钙约875 g，硫酸钾约350 g。本实验半年施3次。每次每株施尿素100 g，过磷酸钙110 g，硫酸钾45 g。

实验分4个处理组(水处理、NPK处理、沼液处理、NPK+沼液处理)，每组8株。

1)水处理。每次只施清水10 L/株。

2)NPK处理。氮、磷和钾常规施肥，每次施尿素100 g/株，过磷酸钙110 g/株，硫酸钾45 g/株。

3)沼液处理。沼液单独施肥，每次施沼液约42 L/株。

4)沼液+NPK处理。沼液+NPK肥搭配施肥，每次施沼液10 g/株，尿素约76 g/株，过磷酸钙约91 g/株，硫酸钾约44 g/株。

土壤取样时间为7月、9月和11月，取样3次，各组按照五点取样法取施肥点周围20 cm深土壤1 kg左右，取样位置、厚度、宽度和深度尽量保持一致，土壤经混合后自然风干碾磨过1 mm筛后保存。柑桔采摘后记录产量及单果重，留样保存后分析。

1.4 测定项目及方法

1.4.1土壤测样

土壤样品测定指标及方法参考文献[8]。

1.4.2柑桔样品品质成分测定

产量和果重由计重法测定。果实横径、纵径由游标卡尺测定。可溶性固形物参考《柑桔鲜果检验方法》(GB/T 8210—2011)测定。可溶性糖参考《水果、蔬菜可溶性糖测定法》(GB 6194—1986)测定。可滴定酸参考《水果、蔬菜制品 可滴定酸度的测定》(GB 12293—1990)测定。维生素C参考《食品中抗坏血酸的测定》(GB 5009.86—2016)测定。

1.5 数据处理

采用Excel 和Origin 9.0进行数据整理和作图分析。

2 结果与分析

2.1 沼液对桔园土壤理化性质的影响

2.1.1对桔园土壤pH值的影响

不同施肥处理下桔园土壤的pH值如图1所示。由图1可知，在第1次施加基肥后，各处理组的pH值有差异。不施肥(施加水)、单独施NPK肥、沼液处理组相比于初始值5.41均有增加，不施肥处理和单独施NPK处理增幅较大，分别提高约4.81 %和4.99 %；而沼液+NPK处理组土壤的pH值稍微有所降低，约为1.11 %。在第2次追肥后，各处理组(水、NPK肥、沼液、沼液+NPK)的pH值分别为5.03，5.10，5.11，4.81，各组的pH值均有所降低。在第3次施肥后，各处理组土壤的pH值均有所上升，分别为5.32，5.3，5.85，5.02，沼液处理组相比于土壤初始值升高了8.13 %，其他组(水、NPK肥、沼液+NPK)的pH值均有所下降，下降幅度分别为1.66 %，2.03 %，7.21 %。

图1 不同施肥处理下桔园土壤的pH值

2.1.2对桔园土壤有机质含量的影响

不同施肥处理下桔园土壤的有机质含量如图2所示。由图2可知，在第1次施加基肥后，各处理组的有机质含量比土壤初始值(15.32±0.22 g/kg)有较大增幅，分别为1.63 %，12.27 %，11.42 %，34.4 %。第2次追肥后，各组有机质含量仍有所升高，分别为9.14 %，18.8 %，17.61 %，48.76 %。在第3次施肥后，各组的有机质含量相比于土壤初始值增加了17.04 %，18.28 %，21.61 %，127.02 %。因此，水处理组的有机质含量低于其他处理组，而施加NPK肥和沼液+NPK肥土壤的有机质含量有大幅度的增加，特别是沼液+NPK肥处理组的土壤有机质含量。

图2 不同施肥处理下桔园土壤的有机质含量

2.1.3对桔园土壤碱解氮含量的影响

不同施肥处理下桔园土壤的碱解氮含量如图3所示。由图3可知，在第1次施肥后，各组土壤的碱解氮含量均显著提高，其中，NPK组和沼液+NPK组增幅相对较大，分别提高了127.44 %和122.06 %，不施肥组增幅最小，提高28.57 %。第2次追肥后，NPK组和沼液+NPK组的碱解氮含量增幅仍相对较大，分别为163.07 %和154.06 %，水处理和沼液组相对于土壤初始值分别升高40.67 %和21.77 %。第3次施肥后，各组土壤的碱解氮含量增幅最大，相比于未施肥之前各组上升的比例为：沼液+NPK(177.05 %)>NPK(157.93 %)>沼液(76.75 %)>不施肥(61.33 %)。

图3 不同施肥处理下桔园土壤的碱解氮含量

2.1.4对桔园土壤有效磷含量的影响

不同施肥处理下桔园土壤的有效磷含量如图4所示。由图4可知，在第1次施肥后，各组土壤的有效磷含量均显著增加，其中沼液+NPK组土壤有效磷含量达到68.66 mg/kg，增幅最大，其他依次为水处理组(53.56 mg/kg)>沼液(51.7 mg/kg)>NPK(50.49 mg/kg)。第2次追肥后，各组土壤有效磷含量均有不同程度的降低，沼液+NPK组降幅最明显，从68.66 mg/kg降为57.08 mg/kg，其他各组均有下降。第3次施肥后，沼液+NPK组土壤的有效磷含量最大，为114.24 mg/kg，其他依次为NPK(71.56 mg/kg)>水处理组(41.28 mg/kg)>沼液(28.98 mg/kg)。

图4 不同施肥处理下桔园土壤的有效磷含量

2.1.5对桔园土壤速效钾含量的影响

不同施肥处理下桔园土壤的速效钾含量如图5所示。由图5可知，在第1次施肥后，各组土壤的速效钾含量均有较大程度的增加，NPK组和沼液+NPK组的差异不显著。第2次追肥后，水、沼液和沼液+NPK处理的土壤的速效钾含量有明显升高，NPK组与上一次施肥无显著差异。在第3次施肥后，沼液+NPK组土壤速效钾含量降为534.57 mg/kg，与水处理组(393.04 mg/kg)和沼液组(261.75 mg/kg)有显著差异。

图5 不同施肥处理下桔园土壤的速效钾含量

2.2 施加沼液对桔园柑桔品质的影响

不同施肥处理对柑桔品质的影响见表3。由表3可知，NPK组的单果重值最大，达到177.7 g，其他依次为沼液+NPK(165 g)>沼液(158.5 g)>水(152.2 g)；NPK组的果实横径值最大，达到77.4 mm，沼液+NPK组与沼液组相近，分别为77.9 mm和77.4 mm，而水处理组果实横径为72.4 mm；果实纵径大小依次为水(64.6 mm)>NPK(63.8 mm)>沼液+NPK(63.6 mm)>沼液(59.9 mm)；沼液+NPK组柑桔的可溶性固形物含量最大，达到15%，其次为沼液(14.2 %)、水(13.9 %)和NPK(13.8 %)组柑桔可溶性固形物含量接近；沼液和沼液+NPK组可溶性糖含量最高，分别为11.7%和11.6%，水处理组可溶性糖含量(10.8%)最低；沼液+NPK组可滴定酸含量最高，为15.3 %，而沼液和NPK组可滴定酸含量接近，分别为1.08 %和1.04 %。另外，沼液+NPK组柑桔维生素C含量最高，达到32.94 mg/100 g，其次依次为沼液(31.06 mg/100 g)>水(27.98 mg/100 g)>NPK(26.98 mg/100 g)。

表3 不同施肥处理对柑桔品质的影响

3 讨论

施用沼液后，土壤的pH值、速效磷和速效钾含量呈升高趋势[6-7]，说明施加沼液能够显著提高土壤的各种养分含量，能显著提升土壤有机质、氮、磷、钾等含量，提高果实品质，促进树木生长[9]。高刘等[10]研究沼液配方肥对土壤性质和香蕉生长、产量、叶片生理特征等的影响，发现施用沼液肥可改善土壤酸碱度、增加土壤养分含量，土壤pH值提高了31.32 %，有机质含量提高了16.00 %，有效磷含量提高了252.59 %，速效钾含量提高了236.13 %，碱解氮含量提高了55.98 %。本实验研究表明，土壤pH值呈下降趋势，而与水处理组相比，沼液+NPK组桔园土壤有机质、碱解氮、速效钾和有效磷含量均有增加。沼液富含大量的N，P，K等元素以及各种微量元素，配合化肥施用能够有效地提高土壤有机质含量，促进团粒形成，提高土壤保水保肥的能力，为农作物生长提供比较全面的养分。本研究发现，沼液配合氮磷钾肥能最大程度地提高土壤有机质含量，各处理组有效磷与速效钾的含量变化趋势相似，沼液组土壤有效磷、速效钾含量均低于NPK组和沼液+NPK组，这可能是沼液中养分有限，无法提供充足养分。因此，沼液配合减量化肥施用，能促进氮磷钾等元素的释放，提高土壤养分。

通常以单果重、可溶性固形物、可溶性糖、可滴定酸和维生素C等指标来评价柑桔品质[11]。赵佐平等[12]研究发现施用有机肥的果实中的可溶性多糖和维生素C含量均高于对照处理，对品质有明显的提升作用。有机肥施用的葡萄果实中可溶性多糖含量增加了10 %以上，而可滴定酸含量相比施用化肥的葡萄降低了近25 %，品质有着显著提高[13]。周杰良和陈永杏[14-15]，研究发现沼液配施能起到有机肥的作用，在沼液对有机基质栽培青椒果实产量及品质的影响研究发现，沼液处理能明显提高青椒的产量[14]，另外，施用沼液可提高番茄果实维生素C含量[15]。本研究发现，沼液施用能够提高单果重、可溶性糖、可溶性固形物和维生素C含量，但并不显著；而沼液+NPK组能够显著提高单果重、可溶性固形物和维生素C含量；但沼液+NPK组可滴定酸含量显著增高。这可能是因为沼液为柑桔生长提供有机质，能提高柑桔的维生素C和可滴定酸含量，而沼液中N，P，K等元素含量有限，必须配合化肥施用才能显著提高柑桔品质。

4 结论

沼液+NPK处理能够显著地提高土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾的含量，改善了桔园土壤质量，能够显著提高柑桔单果重、可溶性固形物和维生素C含量，提高柑桔品质，可为深入研究桔园减施化肥和施加有机肥提供参考和借鉴。