李 琪，张东东，储宝华，邹养军

(西北农林科技大学 园艺学院，陕西 杨凌 712100)

陕西省是我国苹果生产大省，在目前传统的苹果耕作模式中，农民根据自身经验大量施用化肥，在获得高产的同时也带来了其他问题，如果实品质下降、产量不能最大化、土壤板结、肥力降低且利用率低、环境污染等[1-2]。王小英等[3]调查2005-2009年陕西省苹果园施肥情况，发现氮肥投入过量，达12.83×104t，过量比例为72%；杨莉莉等[4]估算认为,目前陕西省苹果园N、P2O5、K2O施用量分别过量15.12×104，4.46×104，1.19×104t；赵帅翔等[5]对黄土高原苹果园的调查发现，化肥过量施用的果农比例高达90%以上。因此，如何提高苹果树对肥料的利用率，减少肥料对果园土壤的不利影响以及环境污染，进一步提高果实品质和实现绿色发展是目前陕西省果树栽培中需要解决的重大课题[6]。

沼肥是畜禽粪便、农作物秸秆、生活垃圾等废弃物经厌氧发酵产气后所得沼渣、沼液等剩余物质的总称[7]。其中沼渣含有丰富的有机质、腐殖酸、N、P、K等营养成分，而且含有氨基酸、维生素、酶、微量元素等生命活性物质，这些营养物质可利用率高，能迅速被作物吸收利用[8]；作为基肥和追肥，沼肥不仅可以降低种植成本，减少因大量施用化肥对生态环境造成的污染，还能改善农作物的产量和品质[9]。所以将沼肥作为有机肥在农业上应用，对控制农业面源污染、改善农业生态环境、实现农业绿色有机发展、节本增效，促进农业循环经济发展具有重要意义[10]。本研究以13年生盛果期红富士苹果树为试材，设置平施沼渣、沟施沼渣处理，以单施化肥为对照，研究沼渣对盛果期红富士苹果树生长发育、果实品质和产量以及土壤养分的影响，以期获得可推广的沼肥替代化肥的苹果栽培生产技术，为陕西优质绿色苹果生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验在陕西省洛川县旧县镇圪塔村一农户苹果园进行。该区域地理坐标为北纬35.85°，东经109.59°，多年平均气温为9.2 ℃，海拔高度为1 072 m，年均降水量为622 mm，年平均无霜期为167 d，日照时数为2 551 h，土壤类型为黄土母质发育而成的轻壤土和中壤土，果园地势平坦，肥力均匀，面积0.4 hm2，南北行向种植，发育正常，园貌整齐。

1.2 试验材料

供试苹果品种为红富士，砧木八棱海棠(Malus×robusta(Carrire)Rehder)，树龄13年，属盛果期树，株行距4 m×6 m。

供试沼渣采自圪塔村以猪粪尿为主要发酵材料的沼气池，厌氧发酵3个月以上，含水率为97.2%，有机质含量为418.235 g/kg，全氮含量为20.765 g/kg，全磷含量为44.210 g/kg，全钾含量为50.925 g/kg。经检测重金属含量符合NY 525-2002的要求，卫生指标符合NY/T 90-1988的要求。

1.3 试验方法

试验共设置3个处理，分别为对照、平施沼渣、沟施沼渣，3个处理均基于等氮处理，其中对照采用当地农民施肥习惯，沟施复合肥(m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=20∶5∶15)，施用量为4 kg/株；平施沼渣处理中，沼渣施用量为40 kg/株，施用时将沼渣均匀平施在距离树体1.5 m的东南西北4个方向；沟施沼渣处理中，沼渣施用量为40 kg/株，施用时在距离树体1.5 m的东南西北4个方向挖长1.5 m、宽15 cm、深20 cm的条状沟，将沼渣均匀施入后覆土。试验前选择生长势一致、无病虫害的苹果树进行挂牌标记作为试验用树。每个试验小区3株树，小区随机排列，重复3次，所有处理均按施肥方案在落果后(2019年11月初)、坐果后(2020年5月初)、膨大期(2020年8月初)各进行1次，每次对照、平施沼渣、沟施沼渣处理中的肥料和沼渣施用量分别为4，40，40 kg/株，其他栽培管理措施遵循当地生产管理方法和要求。

1.4 试验指标的测定

1.4.1 叶片采集与指标测定 于2020年9月中旬，在每株树东南西北4个方位采集树冠外围新梢中部叶10片，进行生长量及生理指标测定。新梢生长量(长度、粗度)采用卷尺测量，叶片厚度采用游标卡尺测量，叶片鲜质量和干质量采用1/1 000电子天平测定，叶面积采用叶面积仪测定，叶绿素含量采用体积分数80%丙酮浸提法[11]测定，净光合速率采用LI-6400光合仪测定[12]。叶片全氮含量采用凯氏定氮法测定，全磷含量采用矾钼黄比色法测定，全钾含量采用原子吸收火焰光度法测定[13]。

1.4.2 果实采集与指标测定 于2020年10月下旬采收果实时，在每株树东南西北4个方位随机采取20个果实，测定各指标及统计总产量。果形指数采用游标卡尺测定，果肉硬度采用GY-1型手持硬度计测定[14]，果皮硬度采用质构仪测定[15]，可滴定酸含量采用酸碱滴定法[16]测定，可溶性糖含量采用PAL-1数显糖度计测定[17]，维生素 C含量采用2，6-二氯靛氛滴定法[18]测定。单果质量采用1/1 000电子天平称量，统计每株树全部果实数，按单果质量平均值计算单株产量和总产量。果实全氮含量采用凯氏定氮法测定，全磷含量采用矾钼黄比色法测定，全钾含量采用原子吸收火焰光度法测定[13]。

1.4.3 土壤样品采集与指标测定 于2020年9月中旬采集土壤，在苹果树东南西北4个方位对称选取4个点，选取树冠落雨线附近土壤，避开施肥区，用土钻采集0～40 cm土层土样，剔除土样中的石砾和植物残根等杂物，将土样混合均匀后按照四分法取样，密封带回实验室后，风干过筛，用于测定土壤pH值和养分含量。pH值采用酸度计法测定，有机质含量采用重铬酸钾容量法(外加热法)测定，全氮含量采用凯氏定氮法测定，全磷含量采用钼锑抗分光光度法测定，全钾含量采用原子吸收火焰光度法测定，速效氮含量采用半微量克氏法测定，速效磷含量采用NaHCO3浸提-钼锑抗比色法测定，速效钾含量采用醋酸铵-火焰光度计法测定[19]。

1.5 数据处理

数据用Excel和SPSS数据处理软件进行处理分析，数据用“平均值±标准偏差”表示。

2 结果与分析

2.1 沼渣对苹果叶片生长指标的影响

沼渣对苹果叶片生长指标的影响见表1。

表1 沼渣对苹果叶片生长指标的影响Table 1 Effect of biogas residue on growth indexes apple leaves

由表1可知，各处理苹果树的新梢长度和粗度差异均不显著。与单施化肥(CK)相比，沟施沼渣处理苹果叶片厚度增加了13.0%，叶片鲜质量和干质量分别增加了10.3%，16.0%，叶面积增加了4.4%，且差异均达到显著水平，但其与平施沼渣处理差异均不显著。

2.2 沼渣对苹果叶片净光合速率及叶绿素含量的影响

沼渣对苹果叶片净光合速率及叶绿素含量的影响见表2。由表2可知，各处理苹果叶片的净光合速率差异均达到显著水平，其中沟施沼渣处理最高，较单施化肥(CK)增加了24.3%。3个处理中，沟施沼渣处理苹果叶片的总叶绿素、叶绿素a和叶绿素b含量均最高，较CK分别增加了18.3%，17.0%，19.6%，差异均达显著水平。与平施沼渣处理相比，沟施沼渣处理苹果叶片的总叶绿素含量和叶绿素a含量显著增加，叶绿素b含量差异不显著。

表2 沼渣对苹果叶片净光合速率及叶绿素含量的影响Table 2 Effects of biogas residue on net photosynthetic rate and chlorophyll content of apple leaves

2.3 沼渣对苹果叶片全氮、全磷和全钾含量的影响

由表3可知，沟施沼渣处理苹果叶片的全氮、全磷含量均最高，分别为74.45，1.67 g/kg，较单施化肥(CK)分别提高23.0%，27.0%，且差异显著。沟施沼渣处理苹果叶片的全钾含量最高，为12.95 g/kg，较CK显著提高12.9%，但与平施沼渣处理差异不显著。

表3 沼渣对苹果叶片全氮、全磷和全钾含量的影响Table 3 Effects of biogas residue on contents of total N,total P and total K in apple leaves g/kg

2.4 沼渣对苹果品质的影响

由表4可知，与单施化肥(CK)相比，沟施沼渣处理苹果的果肉硬度、果皮硬度、可溶性糖含量显著增加了6.7%，6.2%和8.6%，但与平施沼渣处理差异不显著。沟施沼渣处理维生素C含量显著大于CK和平施沼渣处理，较对照增加12.7%。各处理苹果的可滴定酸含量和果形指数差异不显著。

表4 沼渣对苹果品质的影响Table 4 Effects of biogas residue on apple quality

2.5 沼渣对苹果果实全氮、全磷和全钾含量的影响

由表5可知，苹果果实全氮、全磷、全钾含量在各处理间差异均达到显著水平，其中沟施沼渣处理以上指标均最高，较单施化肥(CK)分别增加了27.5%，34.4%和6.9%。说明沼渣不仅促进了苹果叶片氮磷钾营养积累,也促进了苹果果实中氮磷钾含量提高。

2.6 沼渣对苹果产量的影响

由表6可知，各处理间苹果单果质量、单株产量、总产量差异均达到显著水平，其中沟施沼渣处理以上指标最高，较单施化肥(CK)分别增加了15.1%，14.0%和16.2%。

表5 沼渣对苹果果实全氮、全磷和全钾含量的影响Table 5 Effects of biogas residue on contents of total N, total P and total K in apple fruit g/kg

表6 沼渣对苹果产量的影响Table 6 Effects of biogas residue on apple yield

2.7 沼渣对土壤pH和养分含量的影响

由表7可知，沟施沼渣处理土壤pH值为7.72，较单施化肥(CK)显著降低7.1%；平施沼渣处理与CK之间无显著差异。3个处理间土壤有机质、全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、速效钾含量差异均达到显著水平，其中沟施沼渣处理以上指标最高，较CK分别增加了33.7%，46.8%，64.4%，19.2%，516.6%，334.7%和68.6%。

表7 沼渣对土壤pH和养分含量的影响Table 7 Effects of biogas residue on pH and nutrient contents in soil

3 讨论与结论

叶片的厚度以及叶绿素、氮、磷、钾含量的高低，对果树的抗旱能力、光合作用能力有巨大影响，叶面积的大小及其分布也直接影响着叶片对光能的截获及利用，进而影响叶片生产力[20]。本研究结果表明，与单施化肥相比，沟施沼渣处理显著提高了苹果叶片的厚度、干鲜质量、叶面积、叶绿素含量和净光合速率，与刘文盈[21]的研究结果相一致，这是因为沼渣中含有大量速效氮和有机质，不仅能促进蛋白质和叶绿素的形成，使叶色浓绿，叶面积增大，还能促进碳的同化，使叶片净光合速率和叶绿素含量提高，从而有效改善叶片生长状况[22]。沟施沼渣处理叶片全氮、全磷、全钾含量较单施化肥处理均显著增加，这与宋三多等[23]的研究结果相一致，说明沼渣肥能显著提升叶片对主要营养元素的吸收和利用。各处理间苹果新梢生长量差异不显著，这与杨道庆等[24]在苹果上的研究结果不一致，可能与沼渣的沟施用量有关，还有待进一步研究。

沼渣能促进农作物品质改善和产量提高[25]。本研究结果表明，与单施化肥处理(CK)相比，沟施沼渣处理显著增加了苹果的果肉硬度、果皮硬度、可溶性糖含量和维生素C含量，这与柴仲平等[26]在红枣上和许卫娜等[27]在苹果上的研究结果相一致。本研究中，沟施沼渣处理苹果的可滴定酸含量低于CK，但差异不显著，这与王伟楠等[28]在杏上的研究结果相一致。与CK相比，沟施沼渣处理苹果果实的全氮、全磷、全钾含量及产量显著增加，这可能是由于苹果叶片的营养积累水平较高，从而使得成熟期果实中的营养元素含量提高，最终促进果实增产[13,29]。

沼渣施入土壤后，其在腐解过程中形成腐殖质，可以改善土壤结构和土壤的保肥保水能力，增加土壤中有机质和大量元素含量，增加土壤肥力[30]。本研究结果表明，与单施化肥处理相比，沟施沼渣处理pH值显著降低，趋于中性；土壤有机质、全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、速效钾含量显著增加，这与前人的研究结果[31-33]一致。说明沟施沼渣可以调节土壤pH，增加土壤养分含量，对土壤有良好的改良效果。

综上所述，沟施沼渣处理对促进盛果期苹果树生长发育，提高果实品质与产量以及土壤养分的作用效果较单施化肥和平施沼渣肥显著，建议在陕西洛川当地苹果栽培中推广使用，推测不同地区不同品种苹果树可能也遵循这一规律，但还需要进一步试验验证。