• ISSN 1008-505X
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有机肥施用对红地球葡萄产量、品质及土壤环境的影响

韩建 尹兴 郭景丽 吉艳芝 张杰 张丽娟 马文奇

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有机肥施用对红地球葡萄产量、品质及土壤环境的影响

    作者简介: 韩建 E-mail:942192325@qq.com;
    通讯作者: 张丽娟, E-mail:lj_zh2001@163.com
  • 基金项目: 国家重点研发计划(2017YFD0200106,2018YFD0201307)。

Effects of manure application on yield and quality of Red Globe grape and soil environment

    Corresponding author: ZHANG Li-juan, E-mail:lj_zh2001@163.com ;
  • 摘要: 【目的】明确有机肥施用对河北葡萄主产区高产优质红地球葡萄产量、品质及土壤环境的影响,为葡萄生产合理施用有机肥提供理论依据。【方法】以河北张家口市怀来县葡萄试验示范基地13年生红地球葡萄为试验材料,设置6个处理,分别为农民传统施肥 (CK)、单施化肥 (NPK)、单施有机肥9 t/ham2 (M)、有机肥7.5 t/hm2 + 化肥 (M1NPK)、有机肥15 t/hm2 + 化肥 (M2NPK)、有机肥45 t/hm2 + 化肥 (M3NPK),进行为期4年的田间试验,采用常规方法测定葡萄产量、品质、重金属含量及果园土壤中硝态氮、微生物量碳/氮和重金属含量,并对葡萄园土壤重金属达到限量所需年限进行推算。【结果】施用有机肥葡萄产量均显著高于单施化肥 (NPK),其中以中量有机肥 + 化肥 (M2NPK) 的产量最高,四年 (2010—2013) 平均产量为21503 kg/hm2,较农民传统施肥 (CK) 提高了14%;施用有机肥葡萄Vc含量也最高,2010—2013年比对照平均均显著增加了15.5 mg/100 g。各处理间葡萄百粒重、pH、可溶性固形物、可滴定酸和固酸比差异不显著。收获后M2NPK处理0—20 cm和20—40 cm土壤硝态氮累积量下降,土壤微生物碳/氮含量显著高于CK。连续4年施用有机肥后,葡萄果实及果园土壤的重金属含量 (Cr、Cd、As、Pb、Hg、Cu、Zn) 均未超标,但随着有机肥施用量的增加,葡萄及土壤中的重金属分别呈现出线性和二次函数累积趋势。M3NPK处理土壤重金属含量较于其他施用有机肥处理提前累积到限量水平。【结论】中量有机肥 + 化肥 (M2NPK) 葡萄的产量最高,品质最佳,而且降低了土壤硝态氮在各土层的累积,增加了土壤微生物碳/氮含量,且葡萄果实和果园土壤重金属含量不超标。
  • 图 1  2011—2013年0—100 cm土层土壤硝态氮含量

    Figure 1.  Nitrate contents in 0–100 cm soil layer from 2011 to 2013

    图 2  葡萄中重金属累积量随有机肥施用量的变化

    Figure 2.  Heavy metal accumulation in grapes with manure application rates

    图 3  土壤重金属累积随有机肥用量的变化

    Figure 3.  Heavy metal accumulation in soil with manure rate

    表 1  葡萄园土壤理化性质

    Table 1.  The physical and chemical properties of vineyard soil

    土层
    Soil layer
    (cm)
    有机质
    OM
    (g/kg)
    pHNH4+-N
    (mg/kg)
    NO3-N
    (mg/kg)
    有效磷
    Avail. P
    (mg/kg)
    速效钾
    Avail. K
    (mg/kg)
    容重
    Bulk density
    (g/cm3)
    颗粒组成 (美国制) (%)
    Particle composition
    砂粒Sand粉粒Silt粘粒Clay
    0—2017.98.22.911.349.62681.474.516.8 8.8
    20—4012.58.21.911.111.12471.577.112.610.4
    40—6011.68.32.7 9.7 9.01731.579.4 9.211.4
    60—80 9.98.31.810.8 5.61221.382.4 7.310.3
    80—100 7.28.42.7 8.9 3.7 951.380.5 9.410.1
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    表 2  供试鸡粪与0—20 cm土壤重金属基础含量 (mg/kg)

    Table 2.  Heavy metal contents in tested chicken manure and 0–20 cm soil

    项目ItemCdPbCrAsHgCuZn
    鸡粪manure0.17 8.23 5.601.440.3331.00120.00
    土壤Soil0.1321.7048.406.9428.8370.13
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    表 3  葡萄4个生育期各处理肥料种类及养分投入量 (kg/hm2)

    Table 3.  Type and rate of fertilizers in the five application period in each treatment

    处理
    Treatment
    采收后
    After harvest
    开花前
    Before blooming
    膨大期
    Expand stage
    着色期
    Coloring stage
    合计 Total
    NP2O5K2O
    CKAC750 + U750 + M22500CF750 + DP750 + M33750U7502232 1659 K2O
    NPKCF683U360CF450CF300 + KS244.5330308420
    MM9000M6000330308420
    M1NPKU33 + M7500U285CF150CF150 + KS357330308420
    M2NPKU33 + M15000U285CF150CF150 + KS357495468630
    M3NPKU33 + M45000U285CF150CF150 + KS3571155 1083 1470
    注(Note):AC—碳铵 Ammonium bicarbonate; U—尿素 Urea; M—有机肥Chicken manure; CF—复合肥 Compound fertilizer; DP—磷二铵 Diammonium phosphate; KS—硫酸钾 Potassium sulfate; 大写字母后数字为该肥料施用量 The digitals after the capital letters are the application rates of the fertilizers.
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    表 4  不同施肥处理葡萄产量及增产率

    Table 4.  Annual grape yield and yield increase of fertilization treatments

    处理
    Treatment
    2010201120122013平均Average
    产量
    Yield
    (kg/hm2)
    增产率
    Increase
    (%)
    产量
    Yield
    (kg/hm2)
    增产率
    Increase
    (%)
    产量
    Yield
    (kg/hm2)
    增产率
    Increase
    (%)
    产量
    Yield
    (kg/hm2)
    增产率
    Increase
    (%)
    产量
    Yield
    (kg/hm2)
    增产率
    Increase
    (%)
    CK14880 ± 750 ab20475 ± 1140 b24120 ± 4620 ab16095 ± 270 c18893 ± 4233 b
    NPK10080 ± 480 d−3216965 ± 975 d−17 17115 ± 1440 d−29 14475 ± 360 e−10 14659 ± 3284 d−22
    M11520 ± 720 c−2318885 ± 270 c−8 18315 ± 1365 c−24 15360 ± 720 d−516020 ± 3374 c−15
    M1NPK13275 ± 270 b−1120475 ± 735 b022560 ± 1455 b−6 18000 ± 720 b1218578 ± 3396 b−2
    M2NPK15435 ± 900 a 423205 ± 495 a13 25845 ± 2040 a721525 ± 765 a3421503 ± 4419 a14
    M3NPK15270 ± 840 a 321915 ± 495 a724315 ± 1365 a121360 ± 960 a3320715 ± 3950 a10
    注(Note):同列数字后不同小写字母表示处理间差异达 5% 显著水平 Values followed by different small letters in the same column mean significance among treatments at 5% level.
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    表 5  2010—2013年不同施肥处理葡萄品质

    Table 5.  Grape qualities under different fertilization treatments from 2010 to 2013

    处理
    Treatment
    百粒重 (kg)
    100-grain weight
    可溶性固形物 (%)
    Soluble solid
    pHVc
    (mg/100g)
    可滴定酸 (%)
    Titratable acid
    固酸比
    RTT
    2010
    CK 0.88 ± 0.04 bc14.5 ± 0.5 a3.49 ± 0.06 a15.64 ± 0.12 b0.43 ± 0.10 a33.72 ± 3.65 a
    NPK 0.92 ± 0.04 ab14.8 ± 0.5 a3.59 ± 0.13 a 15.81 ± 0.99 ab0.52 ± 0.08 a28.79 ± 5.48 a
    M 0.97 ± 0.03 a15.4 ± 0.5 a3.58 ± 0.05 a16.29 ± 0.87 a0.55 ± 0.03 a27.93 ± 0.54 a
    M1NPK 0.89 ± 0.03 bc15.1 ± 0.7 a3.55 ± 0.13 a16.67 ± 0.36 a0.54 ± 0.07 a 28.4 ± 4.36 a
    M2NPK0.84 ± 0.02 c14.9 ± 0.7 a3.62 ± 0.06 a17.42 ± 0.50 a0.55 ± 0.10 a 27.6 ± 3.89 a
    M3NPK 0.88 ± 0.01 bc15.2 ± 0.3 a3.69 ± 0.16 a 16.19 ± 0.76 ab0.57 ± 0.08 a27.05 ± 3.76 a
    2011
    CK 1.07 ± 0.13 a15.3 ± 0.6 a3.47 ± 0.08 a 12.40 ± 0.10 ab0.53 ± 0.01 a28.87 ± 1.1 a
    NPK 1.15 ± 0.01 a15.7 ± 0.5 a3.56 ± 0.18 a12.18 ± 0.20 b0.58 ± 0.06 a27.47 ± 3.40 a
    M 1.13 ± 0.03 a16.0 ± 0.4 a3.51 ± 0.09 a 12.40 ± 0.10 ab0.61 ± 0.04 a26.30 ± 2.21 a
    M1NPK1.08 ± 0.04 a15.8 ± 0.0 a3.67 ± 0.15 a12.57 ± 0.06 a0.56 ± 0.02 a28.37 ± 1.06 a
    M2NPK1.17 ± 0.05 a15.0 ± 0.3 a3.64 ± 0.17 a12.72 ± 0.14 a0.58 ± 0.02 a25.67 ± 1.00 a
    M3NPK1.12 ± 0.04 a15.7 ± 0.2 a3.69 ± 0.10 a 12.24 ± 0.14 bc0.59 ± 0.05 a26.50 ± 2.26 a
    2012
    CK 1.03 ± 0.05 bc15.8 ± 1.3 a3.70 ± 0.07 a14.36 ± 0.29 d0.54 ± 0.01 b29.28 ± 2.46 a
    NPK 1.12 ± 0.02 ab16.2 ± 0.2 a3.79 ± 0.12 a14.84 ± 0.80 c 0.58 ± 0.05 ab 28.03 ± 2.12 ab
    M 1.08 ± 0.06 abc15.8 ± 0.6 a3.73 ± 0.12 a 15.43 ± 0.51 ab0.61 ± 0.05 a26.03 ± 2.79 b
    M1NPK1.14 ± 0.01 a16.3 ± 0.1 a3.81 ± 0.05 a15.01 ± 0.84 b 0.58 ± 0.02 ab 28.05 ± 0.76 ab
    M2NPK 1.08 ± 0.01 abc15.6 ± 0.5 a3.80 ± 0.04 a15.95 ± 0.59 a0.60 ± 0.04 a25.94 ± 1.27 b
    M3NPK1.02 ± 0.09 c15.7 ± 0.2 a3.70 ± 0.10 a14.97 ± 1.33 b0.60 ± 0.02 a25.98 ± 1.28 b
    2013
    CK 1.10 ± 0.03 b15.2 ± 0.8 a3.25 ± 0.14 c 9.66 ± 0.13 d0.51 ± 0.01 b29.71 ± 1.60 a
    NPK 1.13 ± 0.01 ab15.2 ± 0.3 a 3.41 ± 0.10 abc 9.97 ± 0.18 c 0.56 ± 0.06 ab 27.27 ± 2.78 ab
    M 1.12 ± 0.01 ab14.5 ± 0.3 a 3.29 ± 0.09 bc10.40 ± 0.12 b0.60 ± 0.04 a24.50 ± 2.39 b
    M1NPK 1.11 ± 0.03 ab14.1 ± 1.0 a 3.43 ± 0.15 ab10.40 ± 0.31 b 0.54 ± 0.02 ab 26.06 ± 1.75 ab
    M2NPK1.14 ± 0.01 a14.4 ± 1.0 a3.50 ± 0.08 a10.90 ± 0.07 a0.59 ± 0.01 a 25.28 ± 2.25 ab
    M3NPK 1.14 ± 0.01 ab14.0 ± 0.8 a3.54 ± 0.04 a10.36 ± 0.24 b0.58 ± 0.04 a24.23 ± 3.03 b
    注(Note):同列数字后不同小写字母表示处理间差异达 5% 显著水平 Values followed by different small letters in the same column mean significance among treatments at 5% level.
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    表 6  不同施肥处理的土壤微生物碳/氮含量 (mg/kg)

    Table 6.  Soil microbial carbon and nitrogen contents under different fertilization treatments

    处理
    Treatment
    微生物量碳Microbial biomass C微生物量氮Microbial biomass N
    0—20 cm20—40 cm0—20 cm20—40 cm
    CK 166.52 ± 14.55 bc142.87 ± 11.91 b 46.61 ± 2.06 bc42.85 ± 2.86 b
    NPK 60.45 ± 6.17 d39.00 ± 4.68 c16.94 ± 2.75 d13.66 ± 2.36 d
    M 135.74 ± 11.69 c141.12 ± 11.69 b36.75 ± 3.80 c31.24 ± 2.87 c
    M1NPK176.97 ± 13.74 b162.05 ± 12.59 b51.25 ± 5.28 b44.24 ± 3.13 b
    M2NPK339.58 ± 20.09 a320.45 ± 19.69 a99.87 ± 5.70 a98.90 ± 3.87 a
    M3NPK337.81 ± 20.61 a348.97 ± 21.62 a99.39 ± 4.31 a94.00 ± 3.56 a
    注(Note):同列数字后不同小写字母表示处理间差异达 5% 显著水平 Values followed by different small letters in the same column mean significance among treatments at 5% level.
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    表 7  葡萄园土壤重金属达到限量所需年限 (a)

    Table 7.  Years required for heavy metals reach the limit in vineyard soil

    处理TreatmentCrCdAsPbZnCuHg
    M1NPK1152 140129135470363
    M2NPK550112 69130405265
    M3NPK403 70 46113309263
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  • [1] 中国统计年鉴[M]. 北京: 中国统计出版社, 2017.
    China Statistical Yearbook[M]. Beijing: China Statistics Press, 1999-2015.
    [2] Oliver D. P, Bramley R. G. V, Riches D, et al Review: soil physical and chemical properties as indicators of soil quality in Australian viticulture[J]. Australian Journal of Grape & Wine Research, 2013, 19(2): 129–139.
    [3] Jorge D, Hugo M C, Marta A C, et al. Vermicomposting grape marc yields high quality organic biofertiliser and bioactive polyphenols[J]. Waste Management and Reaearch, 2014, 32(12): 1235–1240. doi: 10.1177/0734242X14555805
    [4] 王探魁, 张丽娟, 冯万忠, 等. 河北省葡萄主产区施肥现状调查分析与研究[J]. 北方园艺, 2011, (13): 5–9. Wang T K, Zhang L J, Feng W Z, et al. Present situation and research of fertilizer application on grape in main production regions of Hebei Province[J]. Northern Horticulture, 2011, (13): 5–9.
    [5] Arrobas M, Ferreira I Q, Freitas S, et al. Guidelines for fertilizer use in vineyards based on nutrient content of grapevine parts[J]. Scientia Horticulturae, 2014, 172(3): 191–198.
    [6] 唐海龙. 有机肥与化肥配施对土壤环境质量影响的研究[D]. 山东泰安: 山东农业大学硕士学位论文, 2012.
    Tang H L. Research on the efficiency of organic and chemical fertilizers to soil environmental quality[D]. Tai; an: Master dissertation in Shandong Agricultural University, 2012.
    [7] 王孝娣, 綦伟, 汪心泉, 等. 有机肥在红地球葡萄上的肥效对比试验[J]. 中外葡萄与葡萄酒, 2005, (4): 24–27. Wang X D, Qi W, Wang X Q, et al. Fertilizer efficiency of three organic manures on red globe grapevine[J]. Sino-Overseas Grapevine Wine, 2005, (4): 24–27. doi: 10.3969/j.issn.1004-7360.2005.04.007
    [8] 韩晓日, 郑国砥, 刘晓燕, 等. 有机肥与化肥配合施用土壤微生物量氮动态、来源和供氮特征[J]. 中国农业科学, 2007, 40(4): 765–772. Han X R, Zheng G D, Liu X Y, et al. Dynamics, sources and supply characteristic of microbial biomass nitrogen in soil applied with manure and fertilizer[J]. Chinese Agricultural Science, 2007, 40(4): 765–772. doi: 10.3321/j.issn:0578-1752.2007.04.016
    [9] 安胜, 郭春华, 孙晓春. 不同有机肥在京亚葡萄上的应用效果研[J]. 中国林副特产, 2012, 6(3): 26–27. An S, Guo C H, Sun X C. Research on the application effect of different organic fertilizers on Jingya grape[J]. Forest By-Product and Specialty in China, 2012, 6(3): 26–27. doi: 10.3969/j.issn.1001-6902.2012.03.010
    [10] 郭洁, 孙权, 张晓娟, 等. 生物有机肥对酿酒葡萄生长、养分吸收及产量品质的影响[J]. 河南农业科学, 2012, 41(12): 76–80, 84. Guo J, Sun Q, Zhang X J, et al. Effects of bioorganic fertilizers on wine grape growth, nutrients absorption, yield and quality[J]. Journal of Henan Agricultural Science, 2012, 41(12): 76–80, 84. doi: 10.3969/j.issn.1004-3268.2012.12.018
    [11] 宁川川, 王建武, 蔡昆争. 有机肥对土壤肥力和土壤环境质量的影响研究进展[J]. 生态环境学报, 2016, 25(1): 175–181. Ning C C, Wang J W, Cai K Z. Research progress on the effects of organic fertilizers on soil fertility and soil environmental quality[J]. Ecological and Environment Science, 2016, 25(1): 175–181.
    [12] 叶荣生. 有机肥对柑橘营养及生长的影响[D]. 重庆: 西南大学硕士学位论文, 2013.
    Ye R S. Effects of organic fertilizers on nutrition and growth of citrus[D]. Chongqing: Master dissertation to Southwest University, 2013.
    [13] 王探魁, 吉艳芝. 张丽娟, 等 不同产量水平葡萄园水肥投入特点及其土壤-树体养分特征分析[J]. 水土保持学报, 2011, (3): 136–141. Wang T K, Ji Y Z, Zhang L J, et al. Characteristics of water and fertilizer inputs in different production levels vineyards and soil-tree nutrient characteristics analyses[J]. Journal of Soil and Water Conservation, 2011, (3): 136–141.
    [14] 王艳萍, 高吉喜, 刘尚华, 等. 有机肥对桃园土壤硝态氮分布的影响[J]. 应用生态学报, 2008, 19(7): 1501–1505. Wang Y P, Gao J X, Liu S H, et al. Effects of organic manure on the profile distribution of soil nitrate in a peach orchard[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2008, 19(7): 1501–1505.
    [15] 汤民. 果园土壤Pb、Cd污染及其原位钝化研究[D]. 重庆: 西南大学硕士学位论文, 2012.
    Tang M. Study on pollution and in situ immobilization of Pb, Cd in orchard soil[D]. Chongqing: Master dissertation to Southwest University, 2012.
    [16] 王美, 李书田, 马义兵, 等. 长期不同施肥措施对土壤和作物重金属累积的影响[J]. 农业环境科学学报, 2014, 33(1): 63–74. Wang M, LI S T, MA Y B, et al. Effect of long-term fertilization on heavy metal accumulation in soils and crops[J]. Journal of Agro-Environment Science, 2014, 33(1): 63–74. doi: 10.11654/jaes.2014.01.008
    [17] 贾文竹, 马利民, 卢树昌. 河北省菜地、果园土壤养分状况与调控技术[M]. 北京: 中国农业出版社, 2007. 110-111.
    Jia W Z, Ma L M, Lu S C. Vegetable field, orchard soil nutrient condition and control technology of Hebei Province[M]. Beijing: China Agricultural Press, 2007. 110-111.
    [18] 鲍士旦. 土壤农化分析[M]. 北京: 中国农业出版社, 1999.
    Bao S D. Analysis of soil characteristics[M]. Beijing: China Agricultural Press, 1999.
    [19] Inubushi K, Brookes P C, Jenkinson D S. Soil microbial biomass C, N and ninhydrin-N in aerobic and anaerobic soils measured by the fumigation-extraction method[J]. Soil Biology and Biochemistry, 1991, 23(8): 737–741. doi: 10.1016/0038-0717(91)90143-8
    [20] HJ/T332- 2006, 食用农产品产地环境质量评价标准[S].
    HJ/T332- 2006, Environmental quality assessment criteria for producing edible agricultural products[S].
    [21] 汤小宁, 王德福, 张久慧, 等. 有机生态肥和钾肥对葡萄品质影响的研究[J]. 山东农业大学学报(自然科学版), 2008, 39(4): 570–571. Tang X N, Wang D F, Zhang J H, et al. Research of the eco-organic fertilizer and potash fertilizer on grape quality[J]. Journal of Shandong Agricultural University (Natural Science Edition), 2008, 39(4): 570–571.
    [22] 赵昌杰, 张强, 刘松忠, 等. 有机肥施用对葡萄园土壤特性及里扎马特葡萄产量、品质的影响[J]. 安徽农业科学, 2013, 41(1): 101–103. Yang C J, Zhang Q, Liu S Z, et al. Effect of organic fertilizers on soil properties and yield, fruit quality of rizamat grape[J]. Journal of Anhui Agricultural Sciences, 2013, 41(1): 101–103. doi: 10.3969/j.issn.0517-6611.2013.01.043
    [23] 高英杰, 侯振安, 刘利鹏, 等. 不同有机肥对葡萄产量和品质的影响[J]. 新疆农垦科技, 2013, (9): 30–31. Gao Y J, Hou X A, Liu L P, et al. Effects of different organic fertilizers on grape yield and quality[J]. Xinjiang Agricultural Reclamation Technology, 2013, (9): 30–31. doi: 10.3969/j.issn.1001-361X.2013.09.028
    [24] 孙少霞, 王旭涛, 李荣选, 等. 本达生物有机肥在玫瑰香葡萄上的施用效果[J]. 山西果树, 2012, (4): 7–8. Sun S X, Wang X T, Li R X, et al. Application effect of benda bio-organic fertilizer on rose-scented grapes[J]. Shanxi Fruit tree, 2012, (4): 7–8. doi: 10.3969/j.issn.1005-345X.2012.04.003
    [25] 郭洁. 有机物料对酿酒葡萄园土壤改良培肥效应及合理施用技术研究[D]. 银川: 宁夏大学硕士学位论文, 2013.
    Guo J. Study on organic materials for soil amendment's effect on improving soil and reasonable application of technology research in the vineyard[D]. Yinchuan: MS Thesis of Ningxia University, 2013.
    [26] 徐长寿. 商品有机肥对葡萄及土壤微生物的影响[J]. 现代农业科技, 2011, (10): 110, 115. Xu C S. Effects of commercial organic fertilizers on grape and soil microorganisms[J]. Modern Agricultural Technology, 2011, (10): 110, 115.
    [27] Rahman L, Whitelaw-Weckert M A, Orchard B. Consecutive applications of brassica green manures and seed meal enhances suppression of Meloidogyne javanica and increases yield of Vitis vinifera cv Semillon[J]. Applied Soil Ecology, 2011, 47(3): 195–203. doi: 10.1016/j.apsoil.2010.12.006
    [28] 卢树昌. 我国集约化果园养分投入特征及其对土壤质量的影响[D]. 北京: 中国农业大学博士学位论文, 2009.
    Lu S C. Characteristics of nutrient input in intensive orchard in China and its effect on soil quality[D]. Beijing: PhD Dissertation of China Agricultural University, 2009.
    [29] 张翔, 高长达, 李央群, 等. "巨峰”葡萄增施有机肥效应初报[J]. 中国园艺文摘, 2011, 27(4): 16–17. Zhang X, Gao C D, Li Y Q, et al. Preliminary report on organic fertilizer effect of "jufeng" grape[J]. Chinese Horticulture Abstracts, 2011, 27(4): 16–17. doi: 10.3969/j.issn.1672-0873.2011.04.008
    [30] 张丽娟, 巨晓棠, 张福锁, 等. 土壤剖面不同层次标记硝态氮的运移及其后效[J]. 中国农业科学, 2007, 40(9): 1964–1972. Zhang L J, Ju X T, Zhang F S, et al. Movement and residual effect of labeled nitrate-N in different soil layers[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2007, 40(9): 1964–1972. doi: 10.3321/j.issn:0578-1752.2007.09.016
    [31] 张丽娟, 巨晓棠, 刘辰琛, 等. 北方设施蔬菜种植区地下水硝酸盐来源分析——以山东省惠民县为例[J]. 中国农业科, 2010, 43(21): 4427–4436. Zhang L J, Ju X T, Liu C C, et al. A study on nitrate contamination of ground water sources in areas of protected vegetables-growing fields-a case study in Huimin Country, Shandong Province[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2010, 43(21): 4427–4436.
    [32] 汪涛, 朱波, 况福虹, 等. 有机-无机肥配施对紫色土坡耕地氮素淋失的影响[J]. 环境科学学报, 2010, 30(4): 781–788. Wang T, Zhu B, Kuang F H, et al. Effects of a combination of organic and inorganic fertilization on nitrogen leaching from purple soil with sloping cropland[J]. Journal of Environmental Science, 2010, 30(4): 781–788.
    [33] 杨宪龙, 路永莉, 同延安, 等. 施氮和秸秆还田对小麦-玉米轮作农田硝态氮淋溶的影响[J]. 土壤学报, 2013, 50(03): 564–573. Yang X L, Lu Y L, Tong Y A, et al. Effect of application of nitrogen fertilizer and in corporation of straw on nitrate leaching in farmland under wheat-maize rotation system[J]. Acta Pedologica Sinica, 2013, 50(03): 564–573.
    [34] 刘杏认, 任建强, 刘建玲. 不同氮水平下有机肥碳氮比对土壤硝态氮残留量的影响[J]. 干旱地区农业研究, 2006, 24(4): 30–32. Liu X R, Ren J Q, Liu J L. Effect of the manure with different C/N under different doses of N fertilizer on the content of soil NO3-[J]. Agricultural Research in Arid Areas, 2006, 24(4): 30–32. doi: 10.3321/j.issn:1000-7601.2006.04.007
    [35] 庞凤梅. 有机无机肥料配施对麦田土壤氨挥发和硝态氮含量的影响[D]. 北京: 中国农业科学院硕士学位论文, 2009.
    Pang F M. Effects of combined application of organic and inorganic fertilizers on soil ammonia volatilization and nitrate accumulation in winter wheat field[D]. Beijing: MS Thesis of Chinese Academy of Agricultural Sciences, 2009.
    [36] 唐政, 邱建军, 邹国元, 等. 有机种植条件下水肥管理对番茄品质和土壤硝态氮累积的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2010, 16(2): 413–418. Tang Z, Qiu J J, Zou G Y, et al. Effects of different water and manure management practices on quality and yield of tomato and NO3——N accumulations in soil profile[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers, 2010, 16(2): 413–418. doi: 10.11674/zwyf.2010.0223
    [37] 绍兴方, 徐明岗, 张文菊, 等. 长期有机培肥模式下黑土碳与氮变化及氮素矿化特征[J]. 植物营养与肥料学报, 2014, 20(2): 326–335. Shao X F, Xu M G, Zhang W J, et al. Changes of soil carbon and nitrogen and characteristics of nitrogen mineralization under long-term manure fertilization practices in black soil[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers, 2014, 20(2): 326–335. doi: 10.11674/zwyf.2014.0208
    [38] Zhong W, Gu T, Wang W, et al. The effects of mineral fertilizer and organic manure on soil microbial community and diversity[J]. Plant & Soil, 2010, 326(1–2): 511–522.
    [39] Jackson L, Calderson F J, Steenwerth K L S K M, et al. Responses of soil microbial processes and community structure to tillage events and implications for soil quality[J]. Geoderma, 2003, 114: 305–317. doi: 10.1016/S0016-7061(03)00046-6
    [40] 李娟, 赵秉强, 李秀英, 等. 长期有机无机肥料配施对土壤微生物学特性及土壤肥力的影响[J]. 中国农业科学, 2008, 41(1): 144–152. Li J, Zhao B Q, Li X Y, et al. Effects of long-term combined application of organic and mineral fertilizers on soil microbiological properties and soil fertility[J]. Chinese Agricultural Science, 2008, 41(1): 144–152. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2008.01.019
    [41] Zheng Y, Gao Y S, Zhang L M, et al. Effects of long-term fertilization on soil microorganisms and enzyme activities in an upland red soil[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2008, 14(2): 316–321.
    [42] 张明, 白震, 张威, 等. 长期施肥农田黑土微生物量碳、氮季节性变化[J]. 生态环境, 2007, 16: 1498–1503. Zhang M, Bai Z, Zhang W, et al. Seasonal change of the long-term fertilization on microbial biomass C and N of arable Mollisol[J]. Ecology and Environmental Sciences, 2007, 16: 1498–1503.
    [43] 程旭艳, 王定美, 乔玉辉, 等. 中国商品有机肥重金属分析[J]. 环境污染与防治, 2012, 34(2): 72–76. Cheng X Y, Wang D M, Qiao Y H, et al. Analyze on the heavy metals content in China commodity organic fertilizer[J]. Environmental Pollution & Control, 2012, 34(2): 72–76. doi: 10.3969/j.issn.1001-3865.2012.02.016
    [44] 王美. 长期施肥对土壤及作物产品重金属累积的影响[D]. 北京: 中国农业科学院硕士学位论文, 2014.
    Wang M. Effects of long-term fertilization on heavy metal accumulation in soils and crops[D]. Beijing: MS Dissertation of Chinese Academy of Agricultural Sciences, 2014.
    [45] 刘赫, 李双异, 汪景宽. 长期施用有机肥对棕壤中主要重金属积累的影响[J]. 生态环境学报, 2009, 18(6): 2177–2182. Liu H, Li S Y, Wang J K. Effects of long-term application of organic manure on accumulation of main heavy metals in brown earth[J]. Ecology and Environmental Sciences, 2009, 18(6): 2177–2182. doi: 10.3969/j.issn.1674-5906.2009.06.033
    [46] 赵明, 蔡葵, 孙永红, 等. 不同施肥处理对番茄产量品质及土壤有效态重金属含量的影响[J]. 农业环境科学学报, 2010, 29(6): 1072–1078. Zhao M, Cai K, Sun Y H, et al. Influence of organic and chemical fertilizers on tomato yield, quality, and the content of available heavy metals in soil[J]. Journal of Agro-Environment Science, 2010, 29(6): 1072–1078.
    [47] 朱海生, 左福元, 周沛, 等. 有机肥施用对土壤养分和重金属含量的影响[J]. 黑龙江畜牧兽医, 2014, (9): 203–205. Zhu H S, Zuo F Y, Zhou P, et al. Effects of organic fertilizer application on the soil nutrients and contents of heavy metals[J]. Heilongjiang Animal Science and Veterinary Medicine, 2014, (9): 203–205.
    [48] 林辉, 孙万春, 王飞, 等. 有机肥中重金属对菜田土壤微生物群落代谢的影响[J]. 农业环境科学学报, 2016, 35(11): 2123–2130. Lin H, Sun W, Wang F, et al. Effects of heavy metal within organic fertilizers on the microbial community metabolic profile of a vegetable soil after land application[J]. Journal of Agro-Environment Science, 2016, 35(11): 2123–2130. doi: 10.11654/jaes.2016-0674
    [49] 曹庆军, 杨粉团, 姜晓莉, 等. 长期施用有机肥对农田土壤重金属污染的影响[A]. 中国作物学会. 第十五届全国玉米栽培学术研讨会会议论文集[C]. 北京: 中国作物学会, 2017.
    Cao Q J, Yang F T, Jiang X L, et al. Effects of long-term application of organic fertilizers on heavy metal pollution in farmland soil[C]. The Crop Science Society of China. National academic symposium on maize cultivation[C]. Beijing: The Crop Science Society of China, 2017.
  • [1] 郑成岩于振文王西芝武同华 , . 灌水量和时期对高产小麦氮素积累、分配和转运及土壤硝态氮含量的影响 . 植物营养与肥料学报, doi: 10.11674/zwyf.2009.0612
    [2] 井大炜邢尚军 . 鸡粪与化肥不同配比对杨树苗根际土壤酶和微生物量碳、氮变化的影响. 植物营养与肥料学报, doi: 10.11674/zwyf.2013.0223
    [3] 郑成岩于振文王东张永丽石玉 . 耕作方式对冬小麦氮素积累与转运及土壤硝态氮含量的影响. 植物营养与肥料学报, doi: 10.11674/zwyf.2012.12157
    [4] 李若楠武雪萍张彦才王丽英李孝兰陈丽莉翟凤芝 . 滴灌氮肥用量对设施菜地硝态氮含量及环境质量的影响. 植物营养与肥料学报, doi: 10.11674/zwyf.2015.0632
    [5] 黄绍文唐继伟李春花 . 我国商品有机肥和有机废弃物中重金属、养分和盐分状况. 植物营养与肥料学报, doi: 10.11674/zwyf.16191
    [6] 王美李书田* . 肥料重金属含量状况及施肥对土壤和作物重金属富集的影响. 植物营养与肥料学报, doi: 10.11674/zwyf.2014.0224
    [7] 孔文杰 . 有机无机肥配施对蔬菜轮作系统重金属污染和产品质量的影响. 植物营养与肥料学报, doi: 10.11674/zwyf.2011.0407
    [8] 金燕李艳霞陈同斌刘树庆 . 污泥及其复合肥对蔬菜产量及重金属积累的影响. 植物营养与肥料学报, doi: 10.11674/zwyf.2002.0306
    [9] 尹晓明王荣江徐潇潇曹云 . 猪粪堆肥过程中养分和重金属含量的动态变化. 植物营养与肥料学报, doi: 10.11674/zwyf.18044
    [10] 韩美清王路光郭平毅张国印武雪萍 . 重金属污染土壤中菠菜对铅吸收和累积规律的研究 . 植物营养与肥料学报, doi: 10.11674/zwyf.2009.0437
    [11] 汪吉东张辉张永春许仙菊宁运旺马洪波陈杰 . 连续施用不同比例鸡粪氮对水稻土有机质积累及土壤酸化的影响. 植物营养与肥料学报, doi: 10.11674/zwyf.2014.0514
    [12] 许学慧姜冠杰付庆灵刘永红胡红青 . 活化磷矿粉对重金属污染土壤上莴苣生长与品质的影响. 植物营养与肥料学报, doi: 10.11674/zwyf.2013.0212
    [13] 刘源崔二苹李中阳杜臻杰高峰樊向阳 . 养殖废水灌溉下施用生物质炭和果胶对土壤养分和重金属迁移的影响. 植物营养与肥料学报, doi: 10.11674/zwyf.17250
    [14] 苏天明李杨瑞江泽普韦广泼蒙炎成 . 泥炭对菜心-土壤系统中重金属生物有效性的效应研究 . 植物营养与肥料学报, doi: 10.11674/zwyf.2008.0221
    [15] 李本银黄绍敏张玉亭周东美吴晓晨沈阿林徐建明李忠佩 . 长期施用有机肥对土壤和糙米 铜、锌、铁、锰和镉积累的影响. 植物营养与肥料学报, doi: 10.11674/zwyf.2010.0119
    [16] 黄化刚李廷强朱治强王凯杨肖娥 . 可溶性磷肥对重金属复合污染土壤东南景天提取锌/镉及其养分积累的影响. 植物营养与肥料学报, doi: 10.11674/zwyf.2012.11294
    [17] 肖辉程文娟王立艳潘洁高贤彪 . 不同有机肥对日光温室土壤剖面硝态氮含量动态变化的影响. 植物营养与肥料学报, doi: 10.11674/zwyf.2012.11226
    [18] 黄霞李廷轩余海英 . 典型设施栽培土壤重金属含量变化及其风险评价. 植物营养与肥料学报, doi: 10.11674/zwyf.2010.0408
    [19] 曲环赵秉强陈雨海 . 氮磷钾化肥及有机肥对作物品质的影响. 植物营养与肥料学报,
    [20] 张睿刘党校 . 氮磷与有机肥配施对小麦光合作用及产量和品质的影响. 植物营养与肥料学报, doi: 10.11674/zwyf.2007.0402
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-07-20
  • 网络出版日期:  2020-01-07

有机肥施用对红地球葡萄产量、品质及土壤环境的影响

    作者简介:韩建 E-mail:942192325@qq.com
    通讯作者: 张丽娟, lj_zh2001@163.com
  • 1. 河北农业大学资源与环境学院/河北省农田生态环境重点实验室,河北保定 071000
  • 2. 河北经贸大学,河北石家庄 050064
  • 3. 河南心连心化学工业集团股份有限公司,河南新乡 453731
  • 基金项目: 国家重点研发计划(2017YFD0200106,2018YFD0201307)。
  • 摘要: 【目的】明确有机肥施用对河北葡萄主产区高产优质红地球葡萄产量、品质及土壤环境的影响,为葡萄生产合理施用有机肥提供理论依据。【方法】以河北张家口市怀来县葡萄试验示范基地13年生红地球葡萄为试验材料,设置6个处理,分别为农民传统施肥 (CK)、单施化肥 (NPK)、单施有机肥9 t/ham2 (M)、有机肥7.5 t/hm2 + 化肥 (M1NPK)、有机肥15 t/hm2 + 化肥 (M2NPK)、有机肥45 t/hm2 + 化肥 (M3NPK),进行为期4年的田间试验,采用常规方法测定葡萄产量、品质、重金属含量及果园土壤中硝态氮、微生物量碳/氮和重金属含量,并对葡萄园土壤重金属达到限量所需年限进行推算。【结果】施用有机肥葡萄产量均显著高于单施化肥 (NPK),其中以中量有机肥 + 化肥 (M2NPK) 的产量最高,四年 (2010—2013) 平均产量为21503 kg/hm2,较农民传统施肥 (CK) 提高了14%;施用有机肥葡萄Vc含量也最高,2010—2013年比对照平均均显著增加了15.5 mg/100 g。各处理间葡萄百粒重、pH、可溶性固形物、可滴定酸和固酸比差异不显著。收获后M2NPK处理0—20 cm和20—40 cm土壤硝态氮累积量下降,土壤微生物碳/氮含量显著高于CK。连续4年施用有机肥后,葡萄果实及果园土壤的重金属含量 (Cr、Cd、As、Pb、Hg、Cu、Zn) 均未超标,但随着有机肥施用量的增加,葡萄及土壤中的重金属分别呈现出线性和二次函数累积趋势。M3NPK处理土壤重金属含量较于其他施用有机肥处理提前累积到限量水平。【结论】中量有机肥 + 化肥 (M2NPK) 葡萄的产量最高,品质最佳,而且降低了土壤硝态氮在各土层的累积,增加了土壤微生物碳/氮含量,且葡萄果实和果园土壤重金属含量不超标。

    English Abstract

    • 葡萄是我国的主要水果产品之一,2016年全国葡萄总产量达到1374.5 × 104 t,较2000年增加了4.2倍;河北省是我国葡萄种植大省,2016年葡萄总产量达170.7 × 104 t,位居全国第二[1]。但由于果农长期靠经验种植,盲目施肥现象普遍存在,对有机肥的施用无法正确把控,导致葡萄的产量和品质与国外相比仍然存在较大的差距[2-4]。尤其是过量施用有机肥不仅会造成葡萄品质下降,而且还会给果园土壤带来重金属污染等一系列问题[5-6]。尹兴、王探魁等调查研究发现,河北省葡萄园有机肥施用量之间存在较大差异,怀来县74%的葡萄园有机肥施用量小于15 t/hm2,尚无法满足葡萄优质高产生产的需要;涿鹿县88%的葡萄园有机肥施用量在60~75 t/hm2之间,远高于推荐的有机肥施用量[4]

      有机肥合理施用有助于提高葡萄的产量和品质。王孝娣等[7]试验发现,施用有机肥后葡萄产量增加30%~40%,并且果实糖度提高而酸度降低。安胜等[15]研究指出,施用有机质含量大于30%的有机肥与对照组相比产量增加20%,含糖量提高12%,含酸量降低26%。此外,合理施用有机肥有利于优化土壤微生物群落结构与功能,增加作物产量,且与化肥配施能提高土壤微生物量氮来自土壤氮的百分比。

      但是,过量施用有机肥则会产生负效应,欧美水果产业强国都有严格的有机肥资源管理政策[8]。研究发现,当有机肥施用量超过12t/hm2 时,对3年生酿酒葡萄的生长、氮磷钾吸收和产量均产生明显的抑制作用[9]。过量施用可能使土壤微生物的生存环境变劣[16]

      叶荣生[10]在柑橘的盆栽试验也得出,当有机肥施用量达到土壤总重的16%时,柑橘幼苗的生长受到明显的抑制。同时,有机肥过量施用还会引起环境污染。一方面,可能导致深层土壤硝态氮累积量大幅增加,淋失风险增大,污染地下水和地表水,造成水体富营养化[11-12];另一方面,有机肥也会给果园土壤带入重金属[13-14],果树体内重金属累积的风险增大,致使果品变差。

      鉴于目前河北省葡萄在有机肥施用量上存在的不合理问题,加强对该地区有机肥施用指导势在必行。虽然也有一些葡萄的有机肥施用试验见诸报道,但关于河北葡萄主产区葡萄的有机肥适宜施用量研究还很少,且缺乏对土壤环境方面的追踪。因此,本试验以张家口市怀来县葡萄试验示范基地13年生红地球葡萄为研究对象,通过不同有机肥施用量田间量化试验,从而明确河北省葡萄主产区有机肥合理施用量,明确对红地球葡萄产量、品质以及维护土壤环境的影响,以期提供有机肥施用策略及科学理论依据。

      • 张家口市怀来县葡萄试验示范基地处河北省葡萄主产区沙城产区,县域内地形呈“V”型盆地,内多丘陵山地,盆地海拔为450~850 m,年降水量为413 mm,≥ 10℃的活动积温在3500℃以上,属温暖半干旱地区。试验始于2010年葡萄开花期前终于2013年收获后。供试果园土壤为褐土,质地偏砂,属中等肥力水平[17],土壤基本理化性质见表1。供试鸡粪与葡萄园0—20 cm土壤各重金属元素含量见表2

        表 1  葡萄园土壤理化性质

        Table 1.  The physical and chemical properties of vineyard soil

        土层
        Soil layer
        (cm)
        有机质
        OM
        (g/kg)
        pHNH4+-N
        (mg/kg)
        NO3-N
        (mg/kg)
        有效磷
        Avail. P
        (mg/kg)
        速效钾
        Avail. K
        (mg/kg)
        容重
        Bulk density
        (g/cm3)
        颗粒组成 (美国制) (%)
        Particle composition
        砂粒Sand粉粒Silt粘粒Clay
        0—2017.98.22.911.349.62681.474.516.8 8.8
        20—4012.58.21.911.111.12471.577.112.610.4
        40—6011.68.32.7 9.7 9.01731.579.4 9.211.4
        60—80 9.98.31.810.8 5.61221.382.4 7.310.3
        80—100 7.28.42.7 8.9 3.7 951.380.5 9.410.1

        表 2  供试鸡粪与0—20 cm土壤重金属基础含量 (mg/kg)

        Table 2.  Heavy metal contents in tested chicken manure and 0–20 cm soil

        项目ItemCdPbCrAsHgCuZn
        鸡粪manure0.17 8.23 5.601.440.3331.00120.00
        土壤Soil0.1321.7048.406.9428.8370.13
      • 供试鲜食葡萄品种为红地球,13年生,试验选取生长势一致且无病虫害的植株,每个处理小区5株,且前后均设保护株。施肥方法为距中心干30 cm处的架前和架后分别开条形沟。供试肥料为鸡粪 (N-P2O5-K2O 2.2–2.05–2.8)、复合肥 (N-P2O5-K2O 12–21–21)、尿素 (N 46%)、磷酸二铵 (N-P2O5 12–46)、碳铵 (N 17%) 和硫酸钾 (K2O 48%),共6个处理,每个处理重复3次,共18个小区。小区面积为6 m × 5 m,随机排列。各处理施肥策略及养分投入量见表3。田间管理与当地葡萄园管理一致。

        表 3  葡萄4个生育期各处理肥料种类及养分投入量 (kg/hm2)

        Table 3.  Type and rate of fertilizers in the five application period in each treatment

        处理
        Treatment
        采收后
        After harvest
        开花前
        Before blooming
        膨大期
        Expand stage
        着色期
        Coloring stage
        合计 Total
        NP2O5K2O
        CKAC750 + U750 + M22500CF750 + DP750 + M33750U7502232 1659 K2O
        NPKCF683U360CF450CF300 + KS244.5330308420
        MM9000M6000330308420
        M1NPKU33 + M7500U285CF150CF150 + KS357330308420
        M2NPKU33 + M15000U285CF150CF150 + KS357495468630
        M3NPKU33 + M45000U285CF150CF150 + KS3571155 1083 1470
        注(Note):AC—碳铵 Ammonium bicarbonate; U—尿素 Urea; M—有机肥Chicken manure; CF—复合肥 Compound fertilizer; DP—磷二铵 Diammonium phosphate; KS—硫酸钾 Potassium sulfate; 大写字母后数字为该肥料施用量 The digitals after the capital letters are the application rates of the fertilizers.
      • 葡萄收获期,在每个小区的5株葡萄的前、中、后藤上,随机剪取果粒150个,用百分之一天平测定葡萄千粒重;手持糖酸仪测定可溶性固形物与可滴定酸;酸度计测定pH值;2,6-二氯酚靛酚滴定法测定果实中Vc含量。并在2013年 (试验第四年) 测定葡萄重金属 (Pb、Cd、Cr、Cu、Zn、As、Hg) 含量[18]

      • 葡萄收获后,每20 cm土层间隔,采集一层土样,采集深度为0—100 cm。土壤硝态氮含量采用TRACCS 2000型连续流动分析仪测定;采用氯仿熏蒸—0.5 mol/L K2SO4直接浸提法测定2013年0—20 cm土壤Pb、Cd、Cr、Cu、Zn、As、Hg含量和0—40 cm土壤微生物量碳/氮含量[18-19]

        依据《食用农产品产地环境质量评价标准 (HJ/T332- 2006) 》中Cr、Cd、As、Pb、Zn、Hg在果园土壤中的限量值,按照以下公式推算葡萄园土壤重金属达到限量所需年限[20]

        土壤中重金属年均增加值 = (土壤重金属累积值 − 土壤重金属初始值) / 有机肥施用年限

        土壤重金属达到限量所需年限 = (土壤中的重金属元素限量值 − 土壤重金属初始值) / 土壤中重金属年均增加值

      • 采用Excel、SAS以及SPSS进行数据统计、方差分析与制图;单因素方差分析进行LSD检验。

      • 施用有机肥可显著增加葡萄的产量,尤其以有机肥与化肥配施效果最好。施用有机肥的处理CK、M、M1NPK、M2NPK和M3NPK处理产量均显著高于NPK,且在养分投入量相同的情况下,NPK、M和M1NPK三个处理的产量表现为M1NPK > M > NPK;NPK和M处理的葡萄产量连续四年偏低,平均产量仅14659 kg/hm2和16020 kg/hm2,较CK减产22%和15%;葡萄的高产表现在有机肥与化肥配施处理中,以M2NPK处理的产量表现最佳,连续四年的产量分别为15435、23205、25845和21525 kg/hm2,显著高于CK、NPK、M和M1NPK处理,与CK处理相比平均增产14%;M3NPK处理连续四年的平均产量为21503 kg/hm2,较M2NPK减产4%,但差异未达显著水平 (表4)。

        表 4  不同施肥处理葡萄产量及增产率

        Table 4.  Annual grape yield and yield increase of fertilization treatments

        处理
        Treatment
        2010201120122013平均Average
        产量
        Yield
        (kg/hm2)
        增产率
        Increase
        (%)
        产量
        Yield
        (kg/hm2)
        增产率
        Increase
        (%)
        产量
        Yield
        (kg/hm2)
        增产率
        Increase
        (%)
        产量
        Yield
        (kg/hm2)
        增产率
        Increase
        (%)
        产量
        Yield
        (kg/hm2)
        增产率
        Increase
        (%)
        CK14880 ± 750 ab20475 ± 1140 b24120 ± 4620 ab16095 ± 270 c18893 ± 4233 b
        NPK10080 ± 480 d−3216965 ± 975 d−17 17115 ± 1440 d−29 14475 ± 360 e−10 14659 ± 3284 d−22
        M11520 ± 720 c−2318885 ± 270 c−8 18315 ± 1365 c−24 15360 ± 720 d−516020 ± 3374 c−15
        M1NPK13275 ± 270 b−1120475 ± 735 b022560 ± 1455 b−6 18000 ± 720 b1218578 ± 3396 b−2
        M2NPK15435 ± 900 a 423205 ± 495 a13 25845 ± 2040 a721525 ± 765 a3421503 ± 4419 a14
        M3NPK15270 ± 840 a 321915 ± 495 a724315 ± 1365 a121360 ± 960 a3320715 ± 3950 a10
        注(Note):同列数字后不同小写字母表示处理间差异达 5% 显著水平 Values followed by different small letters in the same column mean significance among treatments at 5% level.
      • 有机肥与化肥配施的葡萄品质优于化肥或有机肥单施,且随着有机肥施用年限的增加,有机肥对葡萄品质有明显的提升趋势,并在百粒重和Vc含量上表现出明显差异 (表5)。有机肥与化肥配施的百粒重在试验第一年 (2010年) 较低,但自2011年开始表现出增加趋势,其中M2NPK处理的百粒重在2013年达到1.14 kg,显著高于其他各处理;有机肥增加了葡萄的Vc含量,且自2012年开始处理间差异逐渐显著,试验最后两年 (2012、2013年) M、M1NPK、M2NPK和M3NPK处理的Vc含量均显著高于CK和NPK处理;各处理间以M2NPK 的Vc含量最高,在2010—2013年分别为17.42、12.72、15.95和10.90 mg/100g,且在试验最后一年 (2013年) 显著高于其他各处理。可溶性固形物含量在各处理间差异不显著,但M2NPK处理在四年间含量较低,NPK处理的含量表现出较高水平;pH、可滴定酸和固酸比在各处理间差异不显著,但CK处理的pH和可滴定酸均最低。总体来看,M2NPK处理的葡萄品质在各处理间表现出较高水平。

        表 5  2010—2013年不同施肥处理葡萄品质

        Table 5.  Grape qualities under different fertilization treatments from 2010 to 2013

        处理
        Treatment
        百粒重 (kg)
        100-grain weight
        可溶性固形物 (%)
        Soluble solid
        pHVc
        (mg/100g)
        可滴定酸 (%)
        Titratable acid
        固酸比
        RTT
        2010
        CK 0.88 ± 0.04 bc14.5 ± 0.5 a3.49 ± 0.06 a15.64 ± 0.12 b0.43 ± 0.10 a33.72 ± 3.65 a
        NPK 0.92 ± 0.04 ab14.8 ± 0.5 a3.59 ± 0.13 a 15.81 ± 0.99 ab0.52 ± 0.08 a28.79 ± 5.48 a
        M 0.97 ± 0.03 a15.4 ± 0.5 a3.58 ± 0.05 a16.29 ± 0.87 a0.55 ± 0.03 a27.93 ± 0.54 a
        M1NPK 0.89 ± 0.03 bc15.1 ± 0.7 a3.55 ± 0.13 a16.67 ± 0.36 a0.54 ± 0.07 a 28.4 ± 4.36 a
        M2NPK0.84 ± 0.02 c14.9 ± 0.7 a3.62 ± 0.06 a17.42 ± 0.50 a0.55 ± 0.10 a 27.6 ± 3.89 a
        M3NPK 0.88 ± 0.01 bc15.2 ± 0.3 a3.69 ± 0.16 a 16.19 ± 0.76 ab0.57 ± 0.08 a27.05 ± 3.76 a
        2011
        CK 1.07 ± 0.13 a15.3 ± 0.6 a3.47 ± 0.08 a 12.40 ± 0.10 ab0.53 ± 0.01 a28.87 ± 1.1 a
        NPK 1.15 ± 0.01 a15.7 ± 0.5 a3.56 ± 0.18 a12.18 ± 0.20 b0.58 ± 0.06 a27.47 ± 3.40 a
        M 1.13 ± 0.03 a16.0 ± 0.4 a3.51 ± 0.09 a 12.40 ± 0.10 ab0.61 ± 0.04 a26.30 ± 2.21 a
        M1NPK1.08 ± 0.04 a15.8 ± 0.0 a3.67 ± 0.15 a12.57 ± 0.06 a0.56 ± 0.02 a28.37 ± 1.06 a
        M2NPK1.17 ± 0.05 a15.0 ± 0.3 a3.64 ± 0.17 a12.72 ± 0.14 a0.58 ± 0.02 a25.67 ± 1.00 a
        M3NPK1.12 ± 0.04 a15.7 ± 0.2 a3.69 ± 0.10 a 12.24 ± 0.14 bc0.59 ± 0.05 a26.50 ± 2.26 a
        2012
        CK 1.03 ± 0.05 bc15.8 ± 1.3 a3.70 ± 0.07 a14.36 ± 0.29 d0.54 ± 0.01 b29.28 ± 2.46 a
        NPK 1.12 ± 0.02 ab16.2 ± 0.2 a3.79 ± 0.12 a14.84 ± 0.80 c 0.58 ± 0.05 ab 28.03 ± 2.12 ab
        M 1.08 ± 0.06 abc15.8 ± 0.6 a3.73 ± 0.12 a 15.43 ± 0.51 ab0.61 ± 0.05 a26.03 ± 2.79 b
        M1NPK1.14 ± 0.01 a16.3 ± 0.1 a3.81 ± 0.05 a15.01 ± 0.84 b 0.58 ± 0.02 ab 28.05 ± 0.76 ab
        M2NPK 1.08 ± 0.01 abc15.6 ± 0.5 a3.80 ± 0.04 a15.95 ± 0.59 a0.60 ± 0.04 a25.94 ± 1.27 b
        M3NPK1.02 ± 0.09 c15.7 ± 0.2 a3.70 ± 0.10 a14.97 ± 1.33 b0.60 ± 0.02 a25.98 ± 1.28 b
        2013
        CK 1.10 ± 0.03 b15.2 ± 0.8 a3.25 ± 0.14 c 9.66 ± 0.13 d0.51 ± 0.01 b29.71 ± 1.60 a
        NPK 1.13 ± 0.01 ab15.2 ± 0.3 a 3.41 ± 0.10 abc 9.97 ± 0.18 c 0.56 ± 0.06 ab 27.27 ± 2.78 ab
        M 1.12 ± 0.01 ab14.5 ± 0.3 a 3.29 ± 0.09 bc10.40 ± 0.12 b0.60 ± 0.04 a24.50 ± 2.39 b
        M1NPK 1.11 ± 0.03 ab14.1 ± 1.0 a 3.43 ± 0.15 ab10.40 ± 0.31 b 0.54 ± 0.02 ab 26.06 ± 1.75 ab
        M2NPK1.14 ± 0.01 a14.4 ± 1.0 a3.50 ± 0.08 a10.90 ± 0.07 a0.59 ± 0.01 a 25.28 ± 2.25 ab
        M3NPK 1.14 ± 0.01 ab14.0 ± 0.8 a3.54 ± 0.04 a10.36 ± 0.24 b0.58 ± 0.04 a24.23 ± 3.03 b
        注(Note):同列数字后不同小写字母表示处理间差异达 5% 显著水平 Values followed by different small letters in the same column mean significance among treatments at 5% level.
      • 各处理的土壤硝态氮含量在0—100 cm土层随着土层深度的增加而降低 (图1)。在养分投入量相同的情况下,施用有机肥可降低土壤硝态氮在0—100 cm土壤的累积,但随着有机肥施用量的增加,土壤硝态氮含量有累积趋势。CK和M3NPK的硝态氮累积量在各处理中较高,2011—2013三年中该两处理在0—20 cm土层硝态氮累积量分别为28.78、36.80、22.98 mg/kg与25.96、29.19、23.17 mg/kg,20—40 cm土层硝态氮累积量分别为23.36、23.40、15.88 mg/kg与21.77、26.23、16.47 mg/kg,均显著高于各年同期其他各处理。总体来看,M2NPK处理的硝态氮含量在各土层分布最适宜,不仅表层硝态氮在土壤中的累积量下降,且深层的土壤硝态氮含量减少。

        图  1  2011—2013年0—100 cm土层土壤硝态氮含量

        Figure 1.  Nitrate contents in 0–100 cm soil layer from 2011 to 2013

      • 施用有机肥明显增加了土壤0—20 cm和20—40 cm土层的微生物碳/氮含量,显著高于不施有机肥的NPK处理;在养分投入量相同的情况下,有机肥化肥配施处理 (M1NPK) 的微生物碳/氮含量显著高于M和NPK处理;在各处理中M2NPK和M3NPK的土壤微生物碳/氮含量在各土层均表现出较高水平,显著高于其它各处理。总体来看,各处理土壤微生物碳/氮含量在0—20与20—40 cm土层中的规律一致,其含量从高至低依次为:M2NPK > M3NPK > M1NPK > CK > M > NPK (表6)。

        表 6  不同施肥处理的土壤微生物碳/氮含量 (mg/kg)

        Table 6.  Soil microbial carbon and nitrogen contents under different fertilization treatments

        处理
        Treatment
        微生物量碳Microbial biomass C微生物量氮Microbial biomass N
        0—20 cm20—40 cm0—20 cm20—40 cm
        CK 166.52 ± 14.55 bc142.87 ± 11.91 b 46.61 ± 2.06 bc42.85 ± 2.86 b
        NPK 60.45 ± 6.17 d39.00 ± 4.68 c16.94 ± 2.75 d13.66 ± 2.36 d
        M 135.74 ± 11.69 c141.12 ± 11.69 b36.75 ± 3.80 c31.24 ± 2.87 c
        M1NPK176.97 ± 13.74 b162.05 ± 12.59 b51.25 ± 5.28 b44.24 ± 3.13 b
        M2NPK339.58 ± 20.09 a320.45 ± 19.69 a99.87 ± 5.70 a98.90 ± 3.87 a
        M3NPK337.81 ± 20.61 a348.97 ± 21.62 a99.39 ± 4.31 a94.00 ± 3.56 a
        注(Note):同列数字后不同小写字母表示处理间差异达 5% 显著水平 Values followed by different small letters in the same column mean significance among treatments at 5% level.
      • 图2为不同有机肥施用量下葡萄的重金属含量,可以看出,施用有机肥增加了葡萄重金属的累积;且随着有机肥施用量的增加,葡萄重金属累积量出现显著线性增加趋势,其Cr、Cd、As、Pb、Hg、Cu和Zn的线性相关系数分别达到0.992**、0.993**、0.979**、0.963**、0.997**、0.970**、0.999**。总体来看,目前葡萄重金属含量没有超过我国的国家标准 (GB 2762-2005、GB15199-94、GB 13106-91)。

        图  2  葡萄中重金属累积量随有机肥施用量的变化

        Figure 2.  Heavy metal accumulation in grapes with manure application rates

      • 施用有机肥会给土壤带来重金属污染的风险 (图3),施用有机肥明显增加了重金属在土壤中的累积,且随着有机肥施用量的增加,土壤重金属含量出现累积的趋势,与施肥量呈二次函数相关关系,其Cr、Cd、As、Pb、Hg、Cu和Zn的相关系数分别达到0.997、0.985、0.999、0.940、0.971、0.982和0.989。依据中国土壤环境质量标准,目前供试果园的土壤重金属含量均未超过引起环境污染的上限。

        图  3  土壤重金属累积随有机肥用量的变化

        Figure 3.  Heavy metal accumulation in soil with manure rate

        土壤的重金属含量会随着有机肥的施入逐年累积,由图3得知各重金属元素含量在三种有机肥施用模式下的4年平均增速,由公式一和公式二计算得出结果 (表7) 估计,如按照三种有机肥施肥模式继续进行施肥,土壤当中的重金属均会在未来达到限量。M3NPK处理中各土壤重金属元素达到限量值所需年限最短,各处理中As为最先达到限量的重金属元素,M1NPK、M2NPK和M3NPK处理所需年限分别为129年、69年和46年,累积趋势不可忽视。

        表 7  葡萄园土壤重金属达到限量所需年限 (a)

        Table 7.  Years required for heavy metals reach the limit in vineyard soil

        处理TreatmentCrCdAsPbZnCuHg
        M1NPK1152 140129135470363
        M2NPK550112 69130405265
        M3NPK403 70 46113309263
      • 有机肥富含有机质及多种果树所需的营养元素,合理施用有机肥可以增加葡萄产量,提高葡萄品质[21-24],并有效改善土壤微生态环境,提高肥料的利用率[25-28];而单一的施用化肥或过量的施用有机肥均会影响葡萄的产量和品质[9, 29]。有研究表明,施用有机肥15000 kg/hm2 + 复合肥750 kg/ hm2的效果明显高于单施复合肥的处理,葡萄长势明显增强,叶面积增大,果实可溶性固形物含量提高,品质得到很大改善[29]。本研究结果同样表明,有机肥15000 kg/hm2 + 尿素318 kg/hm2 + 复合肥300 kg/hm2 + 硫酸钾357 kg/hm2配施后,葡萄产量和品质均高于其它各处理,而单施化肥或有机肥、有机肥施用量过低或过高均不能使葡萄产量和品质达到最佳。

        不合理施肥是影响农田土壤氮素淋溶的重要因素之一[30-31]。化肥肥效快,但养分容易随着淋溶而进入地下水;有机肥肥效时间长,且微生物在矿化分解过程中消耗了土壤的部分氮素,使土壤硝态氮累积量降低,从而降低土壤氮素淋溶的风险[32-34]。研究表明,有机无机肥料配施可以有效降低深层土壤硝态氮累积量[35]。本研究中,M2NPK处理的土壤中硝态氮含量在各土层分布最适宜,2011~2013年0—20 cm层土壤硝态氮含量稳定在16.89 mg/kg左右,2013年60—100cm层土壤硝态氮平均含量较2011年降低了1.44 mg/kg。既保证了对葡萄本身的氮素供应,又降低了表层和深层硝态氮在土壤中的累积。但过量施用有机肥同样会带来环境问题,由于葡萄体内能够吸收的氮素有限,有机肥施用量过多时同样会导致大量的氮素在深层土壤中累积。唐政等在北京郊区的试验表明,在有机肥施用量高的地区减半有机肥施用量,能显著降低土壤中硝态氮累积量[36]。王艳萍等对其它果园的研究也证实,过量施用有机肥易导致硝态氮向根系之外的土壤中淋失[12]。本研究中高量有机肥 + 化肥配施的土壤硝态氮含量在各土层均呈现出较高的累积量,2012年M3NPK处理0—20 cm层土壤硝态氮为29.19 mg/kg,2013年60—100 cm层土壤硝态氮平均含量较2011年提高了3.74 mg/kg。也证实了上述观点。

        土壤微生物量碳/氮是土壤肥力的重要评价标准[37]。土壤微生物是土壤养分循环的推动力,土壤中一系列过程均以碳、氮为中心[38]。施用有机肥不仅可以增加土壤的有机碳源,而且还会提高养分的有效性和保水能力,大大提高土壤微生物的活性[39]。李娟等通过15年的研究表明,长期施用有机肥可显著提高土壤微生物量碳/氮[40]。郑勇等研究也得出相同结论,与单施化肥相比,施用有机肥可以显著提高土壤的微生物量碳/氮[41]。但过量施用有机肥不仅不会显著提高土壤的微生物量碳/氮,反而会有降低的趋势[42]。本研究经过四年的试验得出,土壤微生物碳氮含量依次表现为中量有机肥 + 化肥 > 高量有机肥 + 化肥 > 低量有机肥 + 化肥 > 农民传统施肥 > 单施有机肥 > 单施化肥。

        果园土壤环境质量是关系到果树的生长、结实、以及果实品质的重要因素,土壤中重金属含量已经成为土壤环境质量的一项重要指标。由于饲料添加剂的使用,目前我国的有机肥较之前相比重金属含量显著增加,因此施用有机肥有给土壤带来重金属污染的风险[43]。王美[44]经过20多年的长期定位试验表明,有机肥与化肥配施与单施化肥、不施肥相比,显著提高了土壤中的重金属含量。刘赫等[45]的长期定位试验同样表明,施用有机肥显著增加了土壤中Cd、Pb、Zn、Cu的含量。虽然也有一些研究表明,合理施用有机肥、无机肥及有机无机肥配施,不会造成土壤和果实的重金属含量超标[46],但随着长时间的有机肥施用,重金属污染可能会有所加强[47]。随有机肥进入土壤的重金属会削弱有机质等养分对土壤的积极作用[48]。虽然长期施用有机肥并未引起土壤重金属超标,是因为土壤重金属污染具有隐蔽性、长期性等特点。但有机肥的施入可提高土壤重金属的有效态[49]。本研究同样可以看出,随着有机肥施用量的增加,葡萄及果园土壤中重金属含量呈现出累积趋势,且二次相关方程系数都达到了极显著相关。Cu与Zn不仅充当葡萄生长所需的微量元素,同时作为重金属元素,其适宜含量范围较窄,在土壤和果实中与有机肥施入量增加的累积应引起重视。因此,只有合理施用有机肥,才能使葡萄获得高产、优质的同时,达到果园土壤环境友好。

      • 1) 有机肥可显著增加葡萄的产量和品质,且随着施用年份的增加,有机肥对葡萄产量和品质的提升趋势越来越明显。总体来看,提质增效作用有机肥与化肥配施 > 有机肥单施 > 化肥单施,且以适量有机肥的效果较高。

        2) 合理施用有机肥可以降低硝态氮在土壤中的累积,显著增加土壤的微生物碳/氮含量。过高的鸡粪有机肥投入也会增加土壤中的硝态氮含量。

        3) 本实验条件下,连续4年施用有机肥后,葡萄及果园土壤的重金属含量 (Cr、Cd、As、Pb、Hg、Cu、Zn) 没有超过国家标准,但是随着有机肥施用量的增加,葡萄及土壤中的重金属含量分别呈现出线性及二次函数累积趋势,随着种植年限的增加,有机肥带来的重金属问题值得警惕。

    参考文献 (49)
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