有机肥施用量对‘赤霞珠’产量和品质的影响

郭鹏飞，闫鹏科，孙权

(宁夏大学农学院，宁夏 银川 750021)

随着宁夏葡萄产业化的建立，种植户为追求高产和经济效益最大化，过量施用化肥，忽视有机肥的施用，导致养分比例不合理、土壤质量下降、肥料利用率低[1]、葡萄品质下降等问题[2]。有机肥养分全面，含有大量有机质和多种植物体必需元素，既可以培肥土壤[3]，又可以满足植物生长发育[4]，同时有机肥中存在大量的微生物和酶[5]，对改善农产品品质、保持其营养风味具有特殊作用[6-7]。田益华等[8]研究发现，有机肥施肥量为22.5 t/hm2和45 t/hm2时，较不施肥葡萄的可溶性固形物分别增加1.8%和6.1%，可滴定酸含量分别降低6.5%和8.5%；有机肥施肥量从45 t/hm2增加到90 t/hm2时，葡萄的可溶性固形物增加7.4%，可滴定酸降低9.7%。许晓瑞等[9]研究表明，羊粪有机肥肥效长缓，培肥地力效果显著，同时增加葡萄果实中的可溶性糖和维生素C 含量。郭洁等[10]研究表明，随生物有机肥施用量的增加，葡萄果实的总糖含量提高1.11%～1.94%，总酸度下降0.18%～0.27%，糖酸比增大10.04%～16.13%，增产360.05%～554.14%。

本研究中，以5 年生‘赤霞珠’为研究对象，探讨有机肥对土壤有机碳、葡萄产量和品质的影响，以期为宁夏葡萄优质栽培提供依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

试验于2017 年4 月20 日至2018 年10 月25日在宁夏回族自治区吴忠市红寺堡区汇达阳光生态酒庄种植基地(38°43'N，105°45'E)进行。该地区为山间盆地，属中温带干旱气候区，年均气温8.7 ℃，年均降水量288 mm，年均蒸发量为2 050 mm，昼夜温差大，有利于提升葡萄的品质。土壤为灰钙土，壤质。施肥前土壤pH值8.51，有效磷、速效钾、碱解氮含量分别为7.01、153.61、18.9 mg/kg，全氮、有机质、全磷、全盐含量分别为0.53、9.45、0.44、1.08 g/kg。

1.2 试验设计

供试葡萄为酿酒葡萄，品种为5 年生‘赤霞珠’。样地为南北行向，行长75 m，行距3.5 m，株距0.6 m。供试肥料为羊粪基有机肥(宁夏五丰农业科技有限公司出品)，其有机质含量≥45%，氮磷钾总含量≥5%。试验采用单因素多水平随机区组设计。参照郭洁等[10]和王锐等[11]的研究结果，结合土壤有机质含量设5 个施肥量处理，分别为8、10、12、14、16 t/hm2，分别记为T1、T2、T3、T4、T5，以不施肥为对照(CK)。每个处理设3 个重复小区，共有18 个小区。小区长25.0 m，宽3.5 m，每个小区面积87.5 m2，试验总用地面积1 575 m2。每年在葡萄萌芽前(5 月上旬)进行施肥。施肥方式为沟施，在距葡萄树杆45 cm 处开40 cm(宽)×60 cm(深)的施肥沟，将有机肥与土混匀回填。于9 月中旬葡萄成熟期采摘，并同时采集土壤样品。

1.3 指标的测定

1.3.1 土壤有机碳的测定

在葡萄成熟期，采集每个小区0～40 cm土壤，于室内阴凉通风处自然风干后，样品磨细过孔径0.25 mm筛，采用重铬酸钾－外加热法[12]测定土壤有机碳含量。

1.3.2 葡萄产量的测定和收益计算

在葡萄成熟期，随机挑选20 棵葡萄果树，测定每棵树的实际产量，最后统一折算成公顷产量。按葡萄当季价格计算产值和收益。葡萄价格为5.00元/kg，肥料成本为500 元/t。

1.3.3 葡萄品质的测定

在葡萄成熟期，随机采集同一部位具代表性的果穗，每穗上选取适量葡萄，搅拌成浆，测定品质。采用手持糖量计测定果实可溶性固形物含量；采用NaOH滴定法[13]测定可滴定酸含量；采用蒽酮比色法[14]测定可溶性糖含量；采用3，5－二硝基水杨酸法[15]测定还原糖含量；采用福林－丹尼斯法测定单宁含量，采用福林－肖卡法[16]测定总酚含量，采用pH示差法[17]测定花色苷含量。

1.4 数据统计分析

运用Excel 2010 整理数据和绘图；采用SPSS 22.0 进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 有机肥施用量对土壤有机碳的影响

由表1 可知，有机培肥显著影响土壤有机碳含量，有机碳含量随施肥量的增加呈递增的趋势；2017、2018 年施用有机肥处理的土壤有机碳含量均显著高于CK 的；2017、2018 年，T5 处理有机碳含量最高，分别为7.22、7.45 g/kg，与CK 相比，分别增长31.27%、50.51%。有机培肥2018 年较2017年土壤有机碳含量增加0.31%～3.19%。

2.2 有机肥施用量对葡萄产量和收益的影响

由表2 可知，有机培肥显著影响葡萄的产量，2 年产量均随施肥量的增加呈先增后减的趋势。2017 年，施用有机肥处理比不施肥的增产16.01%～73.61%，其中T3 处理产量最高，为10 844.50 kg/hm2，分别较CK、T1、T2、T4、T5 增产73.61%、49.65%、44.69%、6.99%、16.77%；T3 收益最高，为48 222.50 元/hm2。2018 年，施用有机肥处理比不施肥的增产21.61%～81.53%，其中T3 处理产量最高，为11 002.54 kg/hm2，分别较CK、T1、T2、T4、T5 增产81.53%、49.26%、42.55%、8.91%、14.68%；T3 收益最高，为49 012.70 元/hm2。

表2 2017 和2018 年施用羊粪基有机肥处理的‘赤霞珠’产量和收益 Table 2 Production and benefits of ‘Cabernet Sauvignon’ treated with goat manure-based organic fertilizer in 2017 and 2018

2.3 有机肥施用量对葡萄品质的影响

由表3 可知，2017、2018 年施用有机肥处理的葡萄的可溶性固形物、还原性糖、可溶性糖和总酚含量均显著高于CK的；葡萄的可溶性固形物、还原性糖、可溶性糖、单宁、花色苷和总酚含量均随施肥量的增加呈先增后减的趋势；T3 的可溶性固形物、还原性糖、可溶性糖、花色苷和总酚含量均为最高，且显著高于其他处理。

表3 2017 和2018 年施用羊粪基有机肥处理的‘赤霞珠’品质 Table 3 Quality of ‘Cabernet Sauvignon’ treated with goat manure-based organic fertilizer in 2017 and 2018

与CK相比，2017、2018 年施用有机肥处理的葡萄的可溶性固形物含量增幅分别为 3.79%～9.46%、6.08%～9.38%，T3、T4、T5、T2、T1、CK的可溶性固形物含量依次降低。2017 年T3 的可溶性固形物含量为25.53%，分别较CK、T1、T2、T4、T5 增加9.38%、3.11%、2.74%、2.24%、2.49%。2018 年T3 的可溶性固形物含量为25.68%，分别较CK、T1、T2、T4、T5 增加9.46%、5.46%、3.67%、1.99%、3.13%。

T3、T4、T2、T1、T5、CK的还原性糖含量依次下降。2017 年T3 的还原性糖含量为20.14%，较CK、T1、T2、T4、T5 分别增加24.47%、17.50%、15.02%、7.41%、20.24%。2018 年T3 的还原性糖含量为20.28%，较CK、T1、T2、T4、T5 分别增加23.36%、16.22%、13.93%、7.07%、19.01%。

施用有机肥处理的葡萄的可滴定酸含量显著低于CK的。2017 年CK、T1、T2、T3、T4、T5 的可滴定酸含量依次下降，CK的可滴定酸含量为5.24%，T1、T2、T3、T4、T5 较CK分别降低8.21%、15.46%、16.41%、20.80%、21.76%。2018 年CK、T1、T3、T2、T4、T5 的可滴定酸含量依次下降，CK的可滴定酸含量为5.29%，T1、T2、T3、T4、T5 较CK分别降低8.32%、16.45%、15.50%、20.79%、22.50%。

2017 年T3、T2、T4、T1、T5、CK的可溶性糖含量依次下降，T3 的可溶性糖含量为15.98%，较CK、T1、T2、T4、T5 分别增加79.35%、22.08%、13.57%、21.98%、34.06%。2018 年T3、T2、T1、T4、T5、CK的可溶性糖含量依次下降，T3 的可溶性糖含量为16.11%，较CK、T1、T2、T4、T5 分别增加78.21%、14.83%、13.53%、21.77%、33.69%。

T2、T1、T3、T4、T5、CK的单宁含量依次下降，除2018 年T5 外，施用有机肥处理的葡萄的单宁含量显著高于CK的。2017 年T2 的单宁含量为17.88 mg/g，较CK、T1、T3、T4、T5 分别增加28.73%、6.43%、11.12%、12.95%、19.84%。2018 年T2 的单宁含量为18.41 mg/g，较CK、T1、T3、T4、T5 分别增加28.56%、6.85%、11.44%、13.22%、19.93%。

T3、T4、T5、T2、T1、CK的花色苷含量依次下降，T3、T4、T5 的葡萄花色苷含量显著高于CK的。2017 年T3 的花色苷含量为2.96 mg/g，较CK、T1、T2、T4、T5 分别增加56.61%、54.17%、43.00%、25.42%、29.82%。2018 年T3 的花色苷含量为3.02 mg/g，较CK、T1、T2、T4、T5 分别增加58.95%、48.77%、38.90%、21.77%、25.83%。

T3、T4、T5、T2、T1、CK的总酚含量依次下降。2017 年T3 的总酚含量为14.55 mg/g，较CK、T1、T2、T4、T5 分别增加113.97%、20.35%、14.93%、2.90%、5.28%。2018 年T3 的总酚含量为14.67 mg/g，较CK、T1、T2、T4、T5 分别增加113.85%、20.15%、14.88%、2.95%、5.24%。

2.4 土壤有机碳含量与葡萄产量和品质的相关性

由表4 可知，葡萄可溶性固形物、还原性糖、可溶性糖、花色苷、总酚含量和产量与土壤有机碳含量呈显著或极显著正相关关系。有机碳含量(x)与葡萄产量(y)的回归方程为y=1 442.827x-2 979.933，决定系数R2=0.469，说明产量的46.9%可以用有机碳含量来解释。P＜0.05，在α=0.05 的检验水准下，认为所拟合的多重线性回归方程具有统计学意义。

表4 土壤有机碳含量与‘赤霞珠’产量和品质的相关系数 Table 4 Correlation coefficients of soil organic carbon content and yield and quality of ‘Cabernet Sauvignon’

3 结论与讨论

郝小雨等[18]研究表明，在苏打盐碱土壤长期进行有机培肥可以提高土壤肥力，有利于土壤碳素的长期固存，增强土壤的碳汇功能。赵丹丹等[19]研究表明，有机无机肥配施土壤有机碳含量提高42.2%。梁太波等[20]研究表明，与单施化肥相比，增施有机肥能够显著增加土壤有机碳总量。贺梅等[21]研究表明，有机粪肥能够提高土壤有机碳的含量。本研究结果与前人研究结果一致，施用2 a有机肥，土壤有机碳含量随有机肥施用量的增大而提高，2018 年较2017 年土壤有机碳增加0.31%～3.19%。这可能是由于有机肥一般以腐殖质的形式存在于土壤，有机肥施用量增加会提高腐殖质的含量，腐殖质通过土壤微生物分解成土壤有机碳，有机碳含量则随之增加。但土壤有机碳的形成是一个比较漫长的过程，第2 年土壤有机碳含量增加量比第1 年更大。

有机肥营养元素齐全，施用有机肥可有效改善作物的品质[22]。赵营等[23]研究表明，施用有机肥可改善葡萄的品质。张筠筠等[24]研究表明，施有机肥处理显著增加葡萄的可溶性糖含量和降低葡萄的可滴定酸含量。虽然有机肥能够改善作物品质，但随有机肥施肥量的增加，可溶性固形物和多糖呈先增加后降低趋势[25]。本研究结果与前人研究结果一致，2017、2018 年施用有机肥处理的葡萄的可溶性固形物、还原性糖、可溶性糖、总酚含量均显著高于CK的，2 a有机肥施用量均为12 t/hm2时的葡萄的可溶性固形物、还原性糖、可溶性糖、花色苷、总酚含量最高。这可能是由于有机肥腐解后，为土壤微生物活动提供能量和养料，促进微生物活动，加速有机质分解[26]，产生的活性物质等能改善葡萄的品质。当有机肥施用量大于12 t/hm2时，葡萄的可溶性固形物、还原性糖、可溶性糖、花色苷、总酚含量下降，说明合理施用有机肥对葡萄的品质具有提升的作用。

王孝娣等[27]研究结果表明，施用羊粪基有机肥处理的葡萄产量比不施肥处理的显著增加36.69%。郭洁等[10]研究表明，超过最佳施用量，葡萄产量会随生物有机肥增加而下降。本研究结果与前人研究结果一致。2017、2018 年施用有机肥处理比不施肥的分别增产16.01%～73.61%、21.61%～81.53%，葡萄产量最高的最佳施肥量为12 t/hm2。这可能是由于有机肥料施入土壤后，经微生物分解会源源不断地释放各种养分供植物吸收利用，还能不断释放二氧化碳，改善植物的氮素营养，有利于产量的提高[28]，但随着有机肥的投入量越来越多，所提供的的氮磷钾越来越多，超过植物所需养分，反而会抑制葡萄的生长发育，产量不增反降。

本研究中，葡萄的可溶性固形物、还原性糖、可溶性糖、花色苷、总酚含量和产量与土壤有机碳含量呈显著或极显著正相关关系；葡萄产量和土壤有机碳含量的线性回归方程为y=1 442.827x- 2 979.933，R2=0.469。可见，增加有机碳含量可增加葡萄的产量，提高葡萄的品质。