化肥减量配施羊粪对杧果产量、品质及土壤肥力的影响

郭广正 康专苗 罗辉 王代谷 党志国 何凤平 朱文华 张燕 李向勇

摘 要：【目的】为杧果生产施肥精准管理和果园土壤质量提升提供参考。【方法】以7 年生‘红玉杧为研究对象，设单施化肥（CF）、CF 减量10%（T1）、CF 减量20%（T2）、CF 减量30%（T3）、T1 配施羊粪5 kg/ 株（OT1）、T2 配施羊粪10 kg/ 株（OT2）和T3 配施羊粪15 kg/ 株（OT3）共7 个处理，分析不同处理下杧果产量、品质、经济效益和土壤肥力的变化，采用隶属函数值法对各处理的效果进行综合评价。【结果】CF、T1、T2、T3 处理的产量和收益随化肥减量比例增加而降低，OT1、OT2、OT3 处理的产量和收益随配施羊粪量增加而降低。OT1较T1 的产量和收益分别提高了9.31% 和6.96%，OT2 较T2 的产量和收益分别提高了12.60% 和8.46%，与T3 相比，OT3 处理的产量提高11.60%，收益减少了1.16%。CF、T1、T2 和T3 处理果实的可溶性总糖含量、可溶性固形物含量、可滴定酸含量、维生素C 含量、糖酸比和固酸比随化肥减量比例增加呈现先增后减的趋势。配施羊粪可改善果实的内在品质。与T1 相比，OT1 处理果实的可溶性总糖含量、糖酸比和固酸比分别显著提高了4.29%、32.50% 和29.90%，可滴定酸含量显著降低了21.30%；与T2 相比，OT2 处理果实的可溶性总糖含量和可溶性固形物含量分别显著降低了4.91% 和6.53%；与T3 相比，OT2 处理果实的可溶性总糖含量和可溶性固形物含量分别显著提高了4.82% 和6.35%。另外，CF、T1、T2、T3 和OT1、OT2、OT3 处理果实的N、P、K 含量均随化肥减量而降低，同一减量比例下化肥减量与减量配施羊粪处理间果实矿质养分含量无显著差异。配施羊粪还不同程度提高了土壤的pH 值和肥力水平，随羊粪施用量增加土壤有机质、全磷、全钾、碱解氮、速效钾、交换性钙和交换性镁的含量均呈现上升趋势，全氮和有效磷含量呈现先上升、后下降的趋势。【结论】综合考虑产量、经济效益、果实品质和土壤肥力，各处理综合效果由优到劣依次为OT1、OT2、OT3、T2、T1、CF、T3，表现最佳为化肥减量10% 配施羊粪5 kg/ 株，最差为化肥减量30% 处理。

关键词：杧果；化肥减量；羊粪；产量；品质；经济效益；土壤肥力

中图分类号：S667.7 文献标志码：A 文章编号：1003—8981（2023）03—0176—11

杧果是重要的热带、亚热带水果。据统计，我国是世界第二大杧果生产国，截至2020 年我国杧果种植面积达34.94 万hm2，总产量330.6 万t [1]。杧果整个生育周期需要大量养分，合理的养分供应是确保杧果高产优质的关键[2-3]。果农为追求产量和效益而盲目施肥，化肥用量大、氮磷钾养分失衡、有机肥投入不足，致使我国杧果主产区杧果园普遍存在肥料利用率低、果实品质低劣、土壤养分失调和环境风险加剧等严重问题[4-8]。

国内外研究者就养分需求[9]、化肥减量[10]、平衡施肥[11-12]、施肥方式[13-14] 等对杧果产量和品质的影响开展了较多研究。化肥与有机肥合理配施也是杧果施肥研究的热点之一。化肥配施有机肥在提高作物产量、改善品质、提升地力水平以及缓解单施化肥造成的土壤环境问题方面效果显著[15-16]，化肥配施有机肥是调节土壤理化性质、促进作物提质增产和改善土壤生态环境的有效手段[17-18]。长期过量施用化肥，导致土壤退化和生产力下降，导致作物减产和品质下降[19-20]。有机肥养分含量低且释放速度慢，若将有机肥全量替代化肥难以满足作物前期的养分需求，作物产量会减少5% ～ 34%，且产量稳定性较差[21]。明確化肥合理用量及其与有机肥的合理配比可以达到比单施有机肥或化肥更好的效果。关于橘柑、梨、苹果等果树化肥配施有机肥的研究报道较多，而以杧果为研究对象的相关报道较少。仅见化肥配施有机肥对杧果产量、品质、经济效益和土壤肥力影响的部分研究报道[22-24]，鲜见对不同土壤肥力下杧果园化肥用量优化及其合理的有机肥配施比例的相关研究。

优化化肥用量和明确有机肥与化肥的合理配比是杧果养分管理中的难点，也是亟待解决的问题。本研究中以贵州低热河谷区‘红玉杧为研究对象，探讨化肥减量并配施羊粪对杧果产量、品质、经济效益和土壤地力的综合影响，以期为杧果生产中化肥减量增效、有机肥精准管理以及果园土壤质量提升提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

2020—2021 年，在贵州省黔西南布依族苗族自治州兴义市田房村杧果种植基地（104°59′23.6″E，24°52′46.2″N）进行试验。试验地海拔785 m，年均气温20.3 ℃，不小于10 ℃积温7 298 ℃，全年日照时长1 636 h，年均降水量1 535.5 mm，全年无霜。土壤类型为黄壤，土壤pH 值5.05，土壤有机质含量3.01%，全氮含量1.21 g/kg，碱解氮含量65.3 mg/kg，有效磷含量18.82 mg/kg，速效钾含量22.01 mg/kg，交换性钙含量1 153.5 mg/kg，交换性镁含量121.1 mg/kg，有效铁含量6.85 mg/kg，有效锰含量8.43 mg/kg，有效铜含量1.23 mg/kg，有效锌含量4.05 mg/kg。研究对象为7 年生‘红玉杧杧果，株行距为4 m×3 m，树体生长良好，植株大小较为一致。

1.2 试验设计

设置常规单施化肥处理（CF）、化肥减量10% 处理（T1）、CF 减量20%（T2）、CF 减量30% 处理（T3）及化肥配施羊粪处理（OT1、OT2、OT3），共7 个处理，各处理养分投入量如表1 所示。供试复合肥（N、P2O5、K2O 含量比15∶15∶15）、尿素（N 含量46.4%）、硫酸钾（K2O含量50%）、羊粪（水分含量9.6%、有机质含量27.4%、N 含量0.727%、P 含量0.299%、K 含量0.349%），均采购于当地市场。

每个处理选取长势一致的15 株树，每个小区5 株树，重复3 次，随机区组设计。分别在采果后、开花前、果实膨大期3 个时间段进行施肥，3 次化肥施用量的比例为0.3∶0.3∶0.4，羊粪在采果后配合化肥一次性施入土壤，开花前、果实膨大期仅追施化肥。施肥时，在靠近树体行间两侧滴水线外侧挖长0.5 m、宽0.2 m、深0.2 m 的条状施肥沟，将肥料与挖出土拌匀后回填，按常规技术进行其他田间管理。

1.3 样品采集与测定

1.3.1 果实品质指标和矿质元素含量

在果实成熟期，沿每株树树冠4 个方位各采1 个果实，每小区采20 个果实混合为1 份样品。先测单果质量，将每份样品中的果实用去离子水洗净后擦干，随机分成2 份。将一份样品用于果实品质检测，包括水分含量、粗纤维含量、可溶性糖含量、可溶性固形物含量、可滴定酸含量、维生素C 含量，参照谢若男等[25] 的方法进行测定，固酸比为可溶性固形物含量与可滴定酸含量的比值，糖酸比为可溶性糖含量与可滴定酸含量的比值。将另一份样品用小刀切成小块，在105 ℃条件下杀青30 min，在65 ℃条件下恒温烘干，粉碎过筛（孔径1 mm），使用全自动消解仪（S60UP，LabTech，美国）经混合酸HNO3-H2O2（GR）完全消解抽滤后，用电感耦合等离子体光谱发射仪（5110 SVDV，Agilent，美国）测定消解液中的磷、钾、钙、镁、铁、锰、铜、锌等元素含量，进行H2SO4-H2O2 消煮后采用凯氏定氮法测定氮含量。

1.3.2 果實产量和经济效益

在果实成熟期将全株杧果采下计产。计算杧果经济效益时，杧果单价按当年平均单价计算（5 元/kg），投入包括肥料投入和人工管理投入。人工管理投入包括当年地租、农药、人工和套袋等当季可变成本20 000 元/hm2、羊粪施用人工成本500 元/t、尿素3 元/kg、复合肥3.2 元/kg、硫酸钾3.0 元/kg、羊粪有机肥0.6 元/kg。产值为产量和单价的乘积，收益为产值减去投入。

1.3.3 土壤养分含量

果实采收时，在距离每株树施肥点10 ～ 20 cm处采集0 ～ 20 cm 土层的土壤，每小区混合为1份土壤样品，带回实验室，自然风干并过筛（孔径2.00、0.25 mm），备用。土壤pH 值及有机质、全氮、碱解氮、全磷、有效磷、全钾、速效钾、交换性钙、交换性镁、有效铁、有效锰、有效铜、有效锌、有效硼的含量测定参照鲍士旦[26] 的方法。

1.4 数据处理与统计分析

采用Excel 2016 软件进行数据统计， 采用SPSS 20.0 软件进行方差分析和多重比较。mf=y×（1-ω）；p=y/mn。

式中：mf 为单株果实干物质质量；y 为单株产量；ω 为果实水分含量；p 为肥料偏生产力；mn 为单株施用肥料养分总量。

采用隶属函数值法对产量、经济效益、品质、土壤肥力等指标进行综合性评价[15]。当指标与评价性质为正相关时，隶属函数值计算公式为

R（Xi）=（Xi-Xmin）/（Xmax-Xmin）。

式中：Xi 为指标i 的测定值；Xmin、Xmax 为所有处理中指标i 的最小值和最大值；R（Xi） 为Xi 的隶属函数值。

当指标与评价性质为负相关时，则用反隶属函数进行转换，计算公式为

R（Xi）=1-（Xi-Xmin）/（Xmax-Xmin）。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对杧果产量和经济效益的影响

2.1.1 对杧果产量的影响

由图1 可知，化肥减量处理（CF、T1、T2、T3）和减量配施羊粪处理（OT1、OT2、OT3）的杧果单株产量均随着化肥减量而降低。OT1 较T1、OT2 较T2、OT3 较T3 的单株产量分别增加9.31%、12.60%、11.60%，但差异不显著，OT1 较T3 单株产量显著增加25.60%。由图2 可知，各处理的单果质量为502.9 ～ 539.3 g，各处理间均无显著差异。由图3 可知，各处理的单株果实干物质质量为4.85 ～ 6.24 kg，OT1 与T1 相比、OT2与T2 相比、OT3 与T3 相比单株果实干物质质量分别提高了10.10%、3.90%、7.84%，但差异不显著，OT1 处理的单株果实干物质质量较T3 显著提高了28.70%。由图4 可知，化肥减量处理中肥料偏生产力随着化肥施用量减少而提高，在减量配施羊粪处理中随着羊粪施用量增加而降低，但各处理间的肥料偏生产力均无显著差异。

2.1.2 对杧果经济效益的影响

从表2 可知：不同施肥处理中产值最高和最低分别为OT1 和T3 处理， 分别为13.4×104、10.7×104 元/hm2；投入随着化肥用量减少而降低，随着羊粪施用量的增加而升高，投入最高和最低分别为OT3 和T3 处理，分别为3.91×104、2.28×104 元/hm2。因此，收益最高和最低分别为OT1 和OT3 处理，其中OT1 较T1 的收益和OT2较T2 的收益分别提高了6.96% 和8.46%，OT3 较T3 的收益减少了1.16%。

2.2 不同施肥处理对杧果果实品质和矿质养分含量的影响

2.2.1 对果实品质的影响

由表3 可知，化肥减量和配施羊粪对果实可溶性总糖含量、可溶性固形物含量、维生素C 含量、可滴定酸含量、糖酸比、固酸比的影响显著（P ＜ 0.05），对果实水分含量和粗纤维含量的影响不显著。CF、T1、T2 和T3 处理的果实品质指标值随着化肥减量比例增加呈现先增后减的趋势，而随着羊粪施用量增加这种趋势发生了改变。与T1 相比，OT1 处理果实中可溶性总糖含量、可溶性固形物含量、糖酸比和固酸比分别提高了4.29%、2.25%、32.5% 和29.9%， 维生素C 含量和可滴定酸含量分别减少了9.48%、21.3%；与T2相比，OT2 处理果实的糖酸比和固酸比分别提高了10.40% 和8.59%，可溶性总糖含量、可溶性固形物含量、维生素C 含量和可滴定酸含量分别降低了4.91%、6.53%、6.47%和13.90%；与T3 相比，OT3 处理果实中可溶性总糖含量、可溶性固形物含量、维生素C 含量和可滴定酸含量分别提高了4.82%、6.35%、18.10% 和8.66%，糖酸比和固酸比分别降低了3.43% 和1.93%。

2.2.2 对果实矿质养分含量的影响

由表4 可知，化肥减量处理（CF、T1、T2、T3）和减量配施羊粪处理（OT1、OT2、OT3）的果实矿质元素N、P、K 含量均随着化肥施用量减少而降低。与CF 相比，T1 处理果实Zn 含量显著降低，B 含量显著提高，T2 处理果实N、Ca、Cu 和Zn 含量顯著降低，T3 处理果实N、P、K、Ca、Mg 和Zn 含量均显著降低。但在同一减量比例下化肥减量处理和减量配施羊粪处理间果实大部分矿质养分含量无显著差异，即T1 与OT1、T2与OT2、T3 与OT3 处理间果实矿质养分含量差异不显著。

2.3 不同施肥处理对土壤肥力的影响

由表5 可知， 在杧果园收获期，CF、T1、T2、T3 处理随着化肥施用量减少，土壤养分含量各项指标（除有效锌外）均无显著差异，随着化肥减量和配施羊粪施用量增加，OT1、OT2 和OT3 处理部分土壤养分含量指标存在显著差异。与T1 相比，OT1 处理土壤有效磷和有效锌含量分别显著提高了55.9% 和82.3%；与T2 相比，OT2处理土壤全氮、交换性钙、交换性镁和有效锌的含量分别显著提高了60.6%、69.6%、86.0% 和52.5%；与T3 相比，OT3 处理土壤pH 值、速效钾含量、交换性钙含量和交换性镁含量分别显著提高了19.3%、74.5%、93.5% 和83.1%。与OT1相比，OT2 处理土壤全氮含量显著提高了40.3%，OT3 处理土壤pH 值、速效钾含量、交换性钙含量和交换性镁含量分别显著提高了14.7%、85.9%、85.3% 和83.1%；与OT2 相比，OT3 处理土壤速效钾含量和交换性镁含量分别显著提高了43.2%和35.0%。在同一减量比例下，配施羊粪能够提高土壤部分养分元素含量。

2.4 各施肥处理效果的综合评价

采用隶属函数法，以杧果果实产量、果实品质、经济效益和土壤肥力等指标为依据，计算不同处理的隶属函数值均值并进行排序，结果见表6。由表6 可知，按照综合隶属函数值由高到低排序，依次为OT1、OT2、OT3、T2、T1、CF、T3， 减量配施羊粪处理的综合评价结果优于化肥减量处理，以每株化肥减量10% 和配施5 kg 羊粪处理（OT1）的综合评价结果为最优。

3 结论与讨论

通过田间试验，研究了化肥减量配施羊粪对杧果产量、品质、经济效益和土壤性质的影响，并采用隶属函数值法对施肥效果进行了综合评价。结果表明，化肥减量并配施适量羊粪有利于提高杧果果实产量和改善果实品质，增加经济效益，同时还能改善土壤理化性状，有利于维持果园土壤的长期生产力。化肥减量并配施羊粪的总体效果较好，尤以OT1 处理（单株化肥减量10% 并配施5 kg 羊粪）的效果最佳，该处理能有效均衡有机养分和无机养分，更符合杧果的需肥特征，能够兼顾杧果生产和土壤肥力维持。

合理施肥是实现杧果高产、稳产、优质和低成本的关键措施。化肥配施适量有机肥较单施化肥或单施有机肥在提高作物产量、改善品质方面更高效[20，27]。本研究结果表明，当化肥用量减少10% ～ 30% 时，杧果产量和果实干物质质量呈现降低趋势，与前人的研究结果[13，23] 一致，在化肥减量基础上配施羊粪均提高了杧果产量，但随着减量比例提高和羊粪施用量增加，杧果产量呈现下降趋势，以单株化肥减量10% 并配施5 kg 羊粪处理的杧果产量最高。柏琼芝等[28] 采用减量化肥10% 配施生物有机肥获得比常规施肥更高的马铃薯产量和效益，与本研究结果类似。施肥过量或施肥不足均会使作物产量降低，合理施肥可确保营养生长与生殖生长平衡，制造更多光合产物，实现增产提质[13，29]。本研究中，化肥减量比例提高且配施羊粪用量增加，使得果实产量呈现下降趋势，这与司若彤等[23] 的研究结果类似，原因可能在于养分供应减少而羊粪养分释放缓慢，造成养分供应与果实生长发育所需大量养分匹配失衡。化肥养分供应充足且配施有机肥养分稳定，能及时满足树体生长发育对养分的需求，有利于产量提升和干物质积累。

本研究结果表明，随着化肥减量比例提高，果实矿质养分含量降低，但在同一减量比例下化肥减量和减量配施羊粪处理间果实大部分矿质养分含量无显著差异，这与陈瑞州[30] 的研究结果一致，原因可能是随养分供应减少，果实吸收和累积的养分量降低，而羊粪有机养分的释放较缓慢，不能及时满足果实对养分的需求。与单施化肥相比，配施羊粪能够改善果实内在品质，如可溶性总糖含量、可溶性固形物含量和维生素C 含量等均有一定的提高，这与前人的研究结果类似[22，31-32]。化肥用量合理且配施适量羊粪对杧果产量提高和品质改善具有明显效果，但不同化肥减量比例和配施羊粪不同用量导致果实内在品质产生较大差异的原因仍有待进一步探讨。另外，经济效益取决于产量、价格和成本，化肥用量减少可以降低成本，而配施羊粪用量增加会提高投入成本。只有合理控制化肥和羊粪有机肥成本且保证果实产量，才能实现收益的最大化。本研究结果表明，当每株化肥减量10% 并配施5 kg 羊粪时，尽管投入成本高于单施化肥处理，但实现了杧果产量和产值最大化，收益最高。

土壤理化性质是衡量土壤肥力的重要指标。臧小平等[24] 的研究结果表明，在化肥用量不变时，增施有机肥可以提升杧果园土壤速效养分和全量养分含量。于昕阳等[33] 的研究结果表明，以有机肥替代化肥，能减少50% 的化肥用量，而且可以使小麦田土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾的含量显著提高。本研究结果表明，化肥减量10% ～ 30% 并配施羊粪能提高杧果园土壤pH 值及有机质、全氮、全磷、碱解氮、有效磷、速效钾等养分的含量，同时能改善土壤中部分中量、微量元素含量。土壤有机质是土壤肥力的物质基础，本研究结果表明随着羊粪施用量增加，杧果园土壤pH 值和有机质含量均有较大幅度的提升。冯焕德等[34] 经研究发现，以羊粪发酵肥替代化肥可以显著提升杧果园土壤的有机质含量，且替代比例越大，提升土壤有机质含量的效果越明显，与本研究结果类似。羊粪为微碱性有机肥源，具有养分含量高、有机质含量高等特点，由于自身含有大量有机质，而且施入土壤后促进了根际土壤微生物的繁殖生长，增加了微生物碳库，能有效培肥改良土壤[35-36]。另外，同一减量比例化肥配施羊粪提高了土壤中全氮、全磷、碱解氮、有效磷及速效钾等养分的含量，提高了土壤中部分中量、微量元素含量，原因可能在于化肥养分含量高，但容易淋溶损失，而有机肥的有机养分要经过一段时间的矿化分解后释放，也容易保存于土壤中[37]。单株化肥减量10% 并配施5 kg 羊粪处理能有效均衡有机养分和无机养分，减量施用化肥能有效降低化肥中的速效养分，减少淋溶，同时配施羊粪有利于有机养分的缓慢释放，有效保障杧果生长后期的养分需求，实现杧果产量提升、品质改善，利于改良和培肥土壤，有利于维持果园土壤的长期生产力。

由于杧果属于多年生果树，树体贮藏的营养以及羊粪有机肥的长期效果等均是影响施肥效果评价的重要因素，本研究结果是仅基于1 年试验得出的，尚不明确化肥减量并配施羊粪对杧果产量、品质和土壤影响的长期效应，长期持续施用有机肥对杧果增产、增效和提质的效果有待进一步探究，应开展多年、定点、定树研究。另外，杧果园不同土壤类型和肥力水平下化肥施用水平和羊粪适宜的配施比例也有待进一步探究。

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[ 本文编校：闻 丽]