有机无机肥配施对芒果产量与品质及经济效益的影响

http://dx.doi.org/10.7685/jnau.202003024

文章信息

胡小璇, 江尚焘, 安祥瑞, 吴文利, 谢昶琰, 沈宗专, 王蓓蓓, 魏志远, 徐阳春, 董彩霞, 沈其荣

HU Xiaoxuan, JIANG Shangtao, AN Xiangrui, WU Wenli, XIE Changyan, SHEN Zongzhuan, WANG Beibei, WEI Zhiyuan, XU Yangchun, DONG Caixia, SHEN Qirong

Effects of combined application of organic and inorganic fertilizers on mango yield, quality and economic benefit

南京农业大学学报, 2020, 43(6): 1107-1115

Journal of Nanjing Agricultural University, 2020, 43(6): 1107-1115.

http://dx.doi.org/10.7685/jnau.202003024

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收稿日期: 2020-03-11

引用本文

胡小璇, 江尚焘, 安祥瑞, 等. 有机无机肥配施对芒果产量与品质及经济效益的影响[J]. 南京农业大学学报, 2020, 43(6): 1107-1115.

HU Xiaoxuan, JIANG Shangtao, AN Xiangrui, et al. Effects of combined application of organic and inorganic fertilizers on mango yield, quality and economic benefit[J]. Journal of Nanjing Agricultural University, 2020, 43(6): 1107-1115. DOI: 10.7685/jnau.202003024

有机无机肥配施对芒果产量与品质及经济效益的影响

胡小璇¹ , 江尚焘¹ , 安祥瑞¹ , 吴文利¹ , 谢昶琰¹ , 沈宗专¹ , 王蓓蓓² , 魏志远³ , 徐阳春¹ , 董彩霞¹ , 沈其荣¹

1. 南京农业大学江苏省固体有机废弃物资源化高技术研究重点实验室/江苏省有机固体废弃物协同创新中心/教育部资源节约型肥料工程技术研究中心, 江苏南京 210095;
2. 海南大学农林学院, 海南海口 570100;
3. 中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所, 海南海口 570100

收稿日期：2020-03-11

基金项目：国家重点研发计划项目(2017YFD0202101);广西科技基地和人才专项(桂科AD20159001)

作者简介：胡小璇, 硕士研究生

通信作者：董彩霞, 教授, 研究方向为果树营养和施肥、矿质营养生理与分子研究, E-mail:cxdong@njau.edu.cn.

摘要：[目的]针对海南省中西部芒果园土壤砂性强、有机质含量低和芒果产量低的现状，研究不同用量生物有机肥与普通有机肥对芒果产量和品质及经济效益等的影响，旨在为芒果生产上合理施用有机肥提供理论依据。[方法]以18年生芒果树为研究对象，设置5个施肥处理：以常规施肥（只施化肥，CF）为对照，在此基础上减少33%的化学养分（氮、磷、钾）并配施每株5或15 kg普通羊粪有机肥（OF5、OF15）及促生生物有机肥（BIO5、BIO15），测定芒果产量品质并计算经济效益。[结果]与CF相比，OF15处理芒果产量呈增加趋势，BIO15处理产量显著增加，分别提高了11.63%和25.70%；有机肥处理下芒果果实综合品质高于CF处理，可溶性固形物含量平均增加11.46%~33.15%，维生素C含量平均增加12.53%~13.01%；各处理叶片及花序中营养元素含量均从大到小依次为氮、钾、磷，3个时期不同处理叶片氮、磷、钾含量变化趋势相似，叶片氮含量从梢期到果实成熟期呈增加趋势，花序氮含量略高于同期叶片，叶片磷、钾含量从梢期到果实成熟期呈下降趋势，花序中的磷、钾含量均高于叶片；整体来看，与CF处理相比，羊粪有机肥处理显著提高土壤pH值，各有机肥处理不同程度提高土壤有机质含量，且有机肥处理的土壤有效磷及有效钾含量均高于CF处理；OF15和BIO15处理的经济效益比CF处理分别提高8.39%和16.14%。[结论]综合考虑果实产量及品质、叶片养分、土壤肥力及经济效益，在减少33%化肥养分投入下单株施15 kg生物有机肥处理表现最佳，其次是单株施15 kg普通羊粪有机肥，因此在进行化肥减施时应提高有机肥的用量。

关键词：芒果有机肥产量品质土壤肥力

Effects of combined application of organic and inorganic fertilizers on mango yield, quality and economic benefit

HU Xiaoxuan¹, JIANG Shangtao¹, AN Xiangrui¹, WU Wenli¹, XIE Changyan¹, SHEN Zongzhuan¹, WANG Beibei², WEI Zhiyuan³, XU Yangchun¹, DONG Caixia¹, SHEN Qirong¹

1. Jiangsu Provincial Key Lab of Solid Organic Waste Utilization/Jiangsu Collaborative Innovation Center of Solid Organic Wastes/Educational Ministry Engineering Center of Resource-Saving Fertilizers, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China;
2. College of Agriculture and Forestry, Hainan University, Haikou 570100, China;
3. Tropical Crops Genetic Resources Institute, Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences, Haikou 570100, China

Abstract: [Objectives] The problems such astypical sandy soil, and low soil organic matter, and low mango yield were common in the central and western regions of Hainan Province. A field trial was conducted to study the effects of different rate of bio-organic fertilizer and commercial organic fertilizer on mango yield, fruit qualities and economic benefits, aiming to provide theoretical basis for the reasonable application of organic fertilizer. [Methods] 18-year old mango trees were used as materials in this study, and there were five fertilization treatments:the control was conventional fertilization(chemical fertilizer only, CF), 33% of chemical nutrients(N, P, K) were reduced and commercial sheep manure was combined at 5 kg per plant(OF5) and 15 kg per plant(OF15) or bio-organic fertilizer was combined at 5 kg per plant(BIO5) and 15 kg per plant(BIO15). Yield and fruit quality were determined and economic benefit was calculated. [Results] Compared with CF, the yield in OF15 treatment had an increasing trend. And the yields in OF15 and BIO15 treatment were 11.63% and 25.70% higher than that in CF treatment, respectively. The fruit quality of mango in organic fertilizer treatments was higher than that in CF treatment. The soluble solid content increased by 11.46%-33.15% on average, and the vitamin C content increased by 12.53%-13.01% on average. The contents of nutrient elements in leaves and inflorescence were N, K, P from large to small. The concentration variation trends over growth stages were similar among macro-nutrients. Leaf nitrogen content had an increasing trend from the shoot stage to the maturity stage, and the nitrogen content of flowers was slightly higher than that of leaves in the same period. The leaves phosphorus and potassium contents had a downward trend from the shoot stage to the maturity stage. The phosphorus and potassium contents in flowers were higher than thoes in leaves. Overall, compared with CF treatment, sheep manure organic fertilizer treatment significantly increased soil pH value. The application of organic fertilizer could increase soil organic matter, and the mineral nitrogen, available phosphorus, and available potassium content in OF and BIO treatments were higher than that in CF treatment. The economic benefit of OF15 and BIO15 treatments were 8.39% and 16.14% higher than that of CF treatment, respectively. [Conclusions] The application of 15 kg per plant of bio-organic fertilizer was the best treatment when reducing 33% chemical fertilizer uses, followed by 15 kg per plant of sheep manure under this experimental conditions. The amount of organic fertilizer should be increased when reducing chemical fertilizer application.

Keywords: mango organic fertilizer yield quality soil fertility

芒果(Mangifera indica L.)素有“热带果王”的美誉, 是我国重要的经济果品。海南地处热带地区, 水热资源丰富, 是芒果的种植大省, 2017年海南省芒果总产量达56.73万t^[1]。芒果多种植在海南省西南部地区, 土壤较贫瘠, 保肥性能力差^[2-3]。多年来传统施肥下化肥施用比例远远高于有机肥, 有机肥投入严重不足^[4]。这不仅会造成肥料利用率低, 影响芒果产量和品质, 同时大量的氮、磷等元素的淋溶会造成严重的水体污染和农业环境问题^[5]。施用有机肥是发展绿色农业、实现农业可持续发展的重要途径。“十三五”以来, 在农业农村部的倡导下, 有机肥部分替代化肥工作在许多作物上取得了很大成效, 在提升土壤地力水平^[6]、提高果实维生素C含量及改善风味方面作用明显^[7-9]。由于有机肥中有机质含量高、养分含量低且释放速率慢, 迫切需要探讨有机肥与化肥配施中的适宜用量及其对产量和品质的影响以及综合产投比与经济效益。本文在前期调研基础上, 研究芒果化肥减施与有机肥增施对不同生育期中土壤肥力指标、产量及品质的影响, 综合分析经济效益, 以期为芒果的提质增效和可持续发展提供理论与实践依据。

1 材料与方法 1.1 试验地概况

试验区位于海南省乐东县佛罗林场(18°37′33″N, 108°42′54″E), 主栽芒果品种为‘台农’, 树龄18年, 株行距为3 m× 5 m, 面积约33 hm²。供试土壤是砂土, 行间土壤pH5.39, 有机质含量9.37 g·kg^-1, 铵态氮含量3.98 mg·kg^-1, 硝态氮含量6.92 mg·kg^-1, 有效磷含量44.76 mg·kg^-1, 有效钾含量23.82 mg·kg^-1, 有效钙含量55.37 mg·kg^-1, 有效镁含量6.82 mg·kg^-1。

1.2 试验设计

共设置5个处理。常规施肥处理(CF):每株基肥施用0.5 kg复合肥(26-8-19)、0.15 kg尿素, 壮果肥施用1 kg复合肥(16-5-24);羊粪有机肥处理(OF5、OF15):每株在基肥中施0.15 kg尿素, 配施5或15 kg普通羊粪有机肥; 生物有机肥处理(BIO5、BIO15):每株在基肥中施0.15 kg尿素, 配施5或15 kg促生生物有机肥(有机肥施用量约3 333或10 000 kg·hm^-2), 壮果肥与常规施肥一致。基肥于2018年6月芒果采收后1个月、完成修剪后施用, 在树冠滴水线处挖长、宽、深度分别约100、20和40 cm的条形沟, 放入肥料后与土充分混合。当年12月至次年1月为花序形成和开花期, 在幼果形成1个月左右(次年3月8日), 根据当地习惯施肥方法采用环施法施壮果肥, 于4月8日收获。选择长势基本一致的连续排列的5行树, 每行为1个处理, 2株树为1个重复, 共重复3次。期间各种农艺措施均与常规施肥处理一致。

羊粪有机肥购于当地农资部门, pH9.3, 含N 1.22%、P₂O₅ 1.49%、K₂O 1.67%, 有机质含量18.67%;促生生物有机肥购于江苏联业肥料有限公司, pH6.6, 含N 2.59%、P₂O₅ 3.95%、K₂O 1.78%, 有机质含量40.41%, 以腐熟有机肥接种解淀粉芽胞杆菌SQR9二次发酵而成, 含解淀粉芽胞杆菌SQR9数量为10⁸ CFU·g^-1。各处理肥料用量见表 1。

表 1 不同处理的养分投入量 Table 1 Nutrient input in different treatments kg

处理 Treatment	单株化肥养分投入量 Chemical fertilizer nutrient input per plant				单株有机肥养分投入量 Organic fertilizer nutrient input per plant				单株总养分投入量 Total nutrient input per plant
处理 Treatment	N	P₂O₅	K₂O	N+P₂O₅+K₂O	N	P₂O₅	K₂O	N+P₂O₅+K₂O	N+P₂O₅+K₂O
CF	0.37	0.09	0.34	0.80	—	—	—	—	0.80
OF5	0.24	0.05	0.24	0.53	0.06	0.07	0.08	0.22	0.75
OF15	0.24	0.05	0.24	0.53	0.18	0.22	0.25	0.66	1.19
BIO5	0.24	0.05	0.24	0.53	0.13	0.20	0.09	0.42	0.95
BIO15	0.24	0.05	0.24	0.53	0.39	0.59	0.27	1.25	1.78
注:CF:常规施肥处理; OF5:单株施5 kg羊粪有机肥处理; OF15:单株施15 kg羊粪有机肥处理; BIO5:单株施5 kg生物有机肥处理; BIO15:单株施15 kg生物有机肥处理。下同。 Note:CF:Conventional fertilization treatment; OF5:Each plant was treated with 5 kg of sheep organic manure; OF15:Each plant was treated with 15 kg of sheep organic manure; BIO5:Each plant was treated with 5 kg of bio-organic fertilizer; BIO15:Each plant was treated with 15 kg of bio-organic fertilizer. The same as follows.

表选项

1.3 样品采集与指标测定 1.3.1 土壤理化性质测定

土壤样品采集:分别于2018年8月12日(梢期, 施基肥后71 d)、12月26日(花序伸长期, 施基肥后136 d)、2019年4月8日(果实成熟期, 施基肥后239 d)采集, 清除地表枯枝落叶后, 用土钻采集施肥坑0~30 cm土壤, 每株树采2点。每2株树的土样混合为1个样品, 用于理化指标测定。

土样在室内自然风干, 研磨土样分别过1.00和0.25 mm筛, pH值采用标准型PB-10 pH计测定(称取风干土10.0 g, 水土比为2.5:1);采用高温外热重铬酸钾氧化-容量法测定有机质(OM)含量; 采用2 mol·L^-1 KCl溶液提取、流动分析仪比色法测定土壤铵态氮(NH₄⁺-N)及硝态氮(NO₃^--N)含量; 采用HCl-NH₄F提取、钼锑抗比色法测定有效磷(AP)含量; 采用1 mol·L^-1醋酸铵提取、ICP-OES(电感耦合等离子体发射光谱仪)法测定有效钾(AK)含量^[10]。

1.3.2 植物养分含量测定

植株样品采集:于1.3.1节的土壤样品采集时期分别采集蓬梢成熟叶、花序和果实样品。每株树按照东、西、南、北4个方向随机采集12片叶片、4个花序、8个果实。每2株树叶片和花序样品作为1个混合样用于养分含量测定。

将植株样品用去离子水洗净, 于105 ℃杀青30 min, 在70 ℃下烘干至恒质量, 研磨后放置自封袋中。采用H₂SO₄-H₂O₂消煮, 流动分析仪法测定全氮含量; 采用浓硝酸-高氯酸消煮, ICP-OES法测定磷钾含量^[11]。

1.3.3 有机肥相关指标测定

pH值采用标准型PB-10 pH计测定(称取风干肥料5.0 g, 水肥比为10:1), 采用重铬酸钾容量法测定有机质含量, 采用H₂SO₄-H₂O₂消煮法测定全量氮、磷、钾含量^[11]。

1.3.4 果实品质指标测定与经济效益分析

果实经过后熟达到成熟后用于品质测定。采用PAL-1型电子折光仪(日本ATAGO公司)测定可溶性固形物含量; 用斐林试剂比色法测定还原糖及可溶性糖含量; 采用HPLC(液相色谱法)测定维生素C含量; 采用NaOH中和滴定法测定可滴定酸含量^[12]。

在果实成熟期将全株芒果采下计产, 根据单株挂果数计算平均单果质量。芒果经济效益计算方法:

式中:人工管理投入为13 500元·hm^-2; 生物有机肥为1 800元·t^-1; 羊粪有机肥为800元·t^-1; 尿素为6 000元·t^-1; 复合肥为6 000元·t^-1。

1.4 数据分析 1.4.1 统计分析及绘图

采用Excel 2016与SPSS 25.0软件进行数据统计分析, 并对相关性指标进行显著性检验, 显著性水平为P < 0.05, 采用SigmaPlot 12.5、Adobe Illustrator CC 2019软件绘图。

1.4.2 果实品质的主成分分析

采用SPSS 25.0与Excel 2016软件对芒果果实品质进行主成分分析, 在主成分分析前, 考虑到各指标的方向性不同, 用隶属函数法和反隶属函数法对各指标数据进行正向化处理, 消除指标异向性对综合评价的影响^[13-15]。

2 结果与分析 2.1 不同施肥处理对芒果产量及品质的影响

从表 2可知:芒果产量随有机肥施用量增加而增加, 与CF处理相比, BIO15处理显著提高芒果产量, OF15处理产量有增加趋势, 但未达到显著水平, OF5、BIO5处理的芒果产量均显著低于CF处理。除BIO5处理较低外, 各处理间单果质量没有显著差异。减施化肥配施有机肥处理果实可溶性固形物含量均显著高于CF处理, 且表现出随有机肥用量增加而升高的趋势, BIO15和OF15处理分别比CF增加25%和33%。BIO15和OF15处理维生素C含量显著高于CF处理, 分别提高34%和30%。减施化肥配施有机肥处理果实的还原糖和可溶性糖含量相比CF处理呈增加趋势, 但各处理间无显著差异。OF15处理可滴定酸含量最低, 糖酸比最高。

表 2 不同施肥处理对芒果产量及品质指标的影响 Table 2 Effects of different fertilization treatments on mango yield and quality indicators

处理 Treatment	单果质量/g Single fruitweight	产量/(t·hm^-2) Yield	可溶性固形物含量/% Soluble solid content	维生素C含量/(mg·kg^-1) Vitamin C content	还原糖含量/% Reducing sugarcontent	可溶糖含量/% Soluble sugarcontent	可滴定酸含量/% Titratableacid content	糖酸比 Sugar/acid
CF	102.33±17.29^a	19.07±1.67^b	15.47±2.51^c	174.27±22.19^b	4.67±0.79^a	13.55±1.10^a	0.45±0.06^bc	29.86±1.88^ab
OF5	114.24±15.87^a	15.42±1.50^c	17.24±1.68^b	196.10±22.45^ab	6.28±1.73^a	13.57±1.16^a	0.41±0.06^c	33.22±1.17^ab
OF15	105.25±9.28^a	21.28±1.93^b	19.38±1.98^a	233.53±36.57^a	4.82±1.23^a	13.43±2.01^a	0.34±0.10^c	42.04±11.56^a
BIO5	84.58±3.57^b	12.34±4.42^d	19.91±1.92^a	205.35±40.82^ab	6.11±1.15^a	14.71±0.80^a	0.57±0.03^ab	26.69±1.13^b
BIO15	103.12±13.25^a	23.97±2.10^a	20.59±1.67^a	227.32±23.05^a	5.32±1.04^a	14.23±0.96^a	0.61±0.22^a	22.63±9.31^b
注:同列数值后不同字母表示处理间在0.05水平差异显著。 Note:Values followed by different letters in the same column are significantly different among treatments at 0.05 level.

表选项

2.2 不同施肥处理芒果品质指标的主成分分析

将6个果实性状指标(表 2)经隶属函数法和反隶属函数法处理后进行主成分分析(表 3), 提取的前2个成分的贡献率共计为82.831%, 即这2个主成分所含信息占总体信息的82.831%, 符合分析要求。由各特征向量可知, 影响第1主成分的主要是可溶性糖、可滴定酸、糖酸比、可溶性固形物和还原糖, 贡献率为53.679%;影响第2主成分的主要是维生素C、可溶性固形物和糖酸比, 贡献率为29.152%。

表 3 前2个主成分的特征向量、特征值、贡献率及累计贡献率 Table 3 The eigenvector, eigenvalue, account and totalaccount of the first 2 principal components

指标 Index	主成分 Principal component
指标 Index	1	2
可溶性固形物 Soluble solid	0.386	0.545
维生素C Vitamin C	0.147	0.721
还原糖 Reducing sugar	0.272	-0.120
可溶性糖 Soluble sugar	0.529	-0.044
可滴定酸 Titratable acid	-0.520	0.184
糖酸比 Sugar/acid	-0.453	0.364
特征值 Eigenvalue	3.221	1.749
贡献率/% Account	53.679	29.152
累计贡献率/% Total account	53.679	82.831

表选项

以各品质指标因子的载荷得出2个主成分得分Y₁和Y₂, 以2个主成分对应的贡献率占2个主成分贡献率之和的比例为权重, 得出评价果实综合得分的评价模型(Y=0.648Y₁+0.352Y₂)。由表 4可知:果实综合品质从大到小的处理依次为:BIO15、BIO5、OF5、OF15、CF, 其中, BIO15处理品质综合得分最高, 果实综合品质最优。

表 4 不同处理果实品质的综合评价 Table 4 Comprehensive evaluation of fruit qualityin different treatments

处理 Treatment	主成分得分 Principal component scores		综合得分Y Integratedscores	排序 Sequence
处理 Treatment	Y₁	Y₂	综合得分Y Integratedscores	排序 Sequence
CF	-0.419	0.237	-0.188	5
OF5	-0.120	0.665	0.156	3
OF15	-0.506	1.674	0.261	4
BIO5	1.016	0.801	0.941	2
BIO15	0.959	1.114	1.014	1

表选项

2.3 不同施肥处理对芒果叶片及花序养分含量的影响

从表 5可知:叶片及花序中养分含量从大到小依次为N、K、P。6月施用基肥后, 各处理叶片氮含量从梢期到花序伸长期呈增加趋势, 由于壮果肥的施用, 果实成熟期叶片氮含量仍保持较高水平。梢期、花序伸长期有机肥处理叶片氮、花序氮含量均与CF处理无显著差异。果实成熟期有机肥处理间的叶片氮含量没有显著差异, 但有机肥处理较CF处理呈增加趋势。各处理叶片磷含量在3个生育期均呈递减趋势, 且叶片磷含量均低于花序。梢期BIO15和OF15处理叶片磷含量较高, 花序伸长期各处理叶片磷含量无显著差异, 果实成熟期有机肥处理叶片磷含量较CF处理呈增加趋势。BIO5和OF15处理花序磷含量显著高于CF和OF5处理。叶片钾含量也随生育期递减, 花序中的钾含量高于叶片。梢期BIO15和OF15处理叶片钾含量较高, 显著高于CF, 花序伸长期叶片钾除BIO5处理以外, 其他处理无显著差异, 果实成熟期叶片钾含量各处理间无显著差异, 各处理花序的钾含量无显著差异。

表 5 不同处理对芒果叶片及花序中氮、磷、钾含量的影响 Table 5 Effect of different treatments on the concentration of N, P and K in the leaf and inflorescence of mango

处理Treatment	叶片 Leaf									花序 Inflorescence
	梢期 Shoot stage			花序伸长期 Inflorescence elongation stage			果实成熟期 Maturity stage			花序 Inflorescence
	N	P	K	N	P	K	N	P	K	N	P	K
CF	19.97±1.26^a	1.41±0.10^b	10.72±0.99^b	22.87±1.78^a	1.31±0.34^a	8.34±1.05^a	21.41±4.93^b	0.96±0.06^b	6.35±0.41^a	23.28±1.09^a	2.49±0.21^c	14.64±0.49^a
OF5	19.60±0.95^a	1.42±0.09^b	10.07±0.46^b	21.05±2.00^a	1.17±0.08^a	7.57±0.22^ab	25.63±1.85^a	0.98±0.15^b	7.34±0.38^a	23.10±1.05^a	2.56±0.11^c	14.49±0.83^a
OF15	20.19±0.89^a	1.51±0.11^ab	11.73±0.90^a	22.20±3.06^a	1.21±0.14^a	7.75±1.00^ab	23.66±2.31^ab	1.26±0.40^a	7.60±2.10^a	24.19±0.79^a	2.85±0.17^ab	15.72±1.06^a
BIO5	19.54±0.56^a	1.39±0.04^b	11.14±0.95^a	22.64±2.99^a	1.29±0.22^a	7.23±0.46^b	24.05±1.03^ab	1.02±0.05^ab	6.91±0.54^a	24.03±1.31^a	2.90±0.09^a	14.43±1.09^a
BIO15	20.48±0.49^a	1.63±0.24^a	12.61±0.28^a	23.69±3.04^a	1.15±0.10^a	7.50±0.56^ab	24.04±1.32^ab	1.02±0.12^ab	6.54±0.55^a	23.95±0.79^a	2.66±0.20^bc	15.30±1.37^a
注:不同小写字母表示同一时期同一元素的处理间在0.05水平差异显著。 Note:Different lowercase letters indicate significant differences among treatments of the same element in the same period at 0.05 level.

表选项

2.4 不同施肥处理对土壤理化性质的影响

从图 1可知:3个采样时期土壤pH值从大到小的处理依次为OF、CF、BIO(图 1-A), 这与羊粪有机肥pH值比生物有机肥高有关。配施有机肥对土壤有机质含量有显著影响, 施用同种有机肥处理土壤有机质含量随施用量增加而增加; 在相同施肥量下, BIO处理土壤有机质含量高于OF处理, 这与生物有机肥有机质含量高于羊粪有关(图 1-B)。梢期、花序伸长期BIO15处理土壤铵态氮显著高于其他处理, 果实成熟期各处理铵态氮含量无显著差异(图 1-C)。梢期硝态氮含量随有机肥施用量增加而增加, 花序伸长期土壤硝态氮含量较梢期大幅降低, 各处理间含量无显著差异。由于壮果肥的施用, 果实成熟期各处理土壤硝态氮含量均增加, BIO5处理显著高于其他处理(图 1-D)。3个采样时期BIO和OF处理土壤有效磷含量均高于CF处理, 在相同施肥量下, BIO处理有效磷含量高于OF处理(图 1-E)。梢期及花序伸长期OF15和BIO15处理土壤有效钾含量显著高于CF处理, 果实成熟期土壤OF15、BIO5和BIO15处理土壤有效钾含量较高(图 1-F)。

	图 1 不同施肥处理对土壤理化性质的影响 Fig. 1 Effects of different fertilization treatments on soil physical and chemical properties OM:有机质Organic matter; AP:有效磷Available phosphorus; AK:有效钾Available potassium.
图选项

2.5 不同施肥处理对芒果经济效益的影响

从表 6可知:OF15和BIO15处理芒果产量较CF处理分别提高11.63%和25.70%。收益从大到小的处理分别为BIO15、OF15、CF、OF5、BIO5, 其中BIO15和OF15处理芒果收益分别为13.17和12.29万元·hm^-2, 比CF分别提高16.14%和8.39%。不同施肥处理的产值排序与收益排序一致, BIO15和OF15处理产值分别为16.78和14.90万元·hm^-2, OF5和BIO5处理产值显著低于CF处理。

表 6 不同施肥处理对芒果经济效益的影响 Table 6 Effects of different fertilizer treatments on the economic benefits of mango

处理 Treatment	产量/(t·hm^-2) Yield	单价/(元·kg^-1) Unit price	产值/(万元·hm^-2) Output value	投入/(万元·hm^-2) Cost	收益/(万元·hm^-2) Economic profits	收益增幅/% Increase in revenue
CF	19.07	7.00	13.35	2.01	11.34
OF5	15.42	7.00	10.80	2.08	8.72	-23.09
OF15	21.28	7.00	14.90	2.61	12.29	8.39
BIO5	12.34	7.00	8.64	2.41	6.23	-45.04
BIO15	23.97	7.00	16.78	3.61	13.17	16.14

表选项

3 讨论 3.1 减施化肥配施有机肥对土壤肥力的影响

土壤理化性质是土壤肥力的重要指标^[16]。唐宇等^[9]研究发现, 用生物有机肥代替化肥可增加土壤中有机质和速效氮、磷、钾的含量。于昕阳等^[17]在小麦上施用有机肥替代化肥, 能减少50%的化肥施用量且使土壤有机质、TN、AP、AK含量显著提高。本研究结果显示:减施化肥配施有机肥能提高土壤有机质、全氮、有效磷及有效钾等养分含量; 施用同种有机肥时, 每株施用量为15 kg时土壤有机质及速效养分含量更高, 这与有机肥的施用量有关; 有机肥施用量相同时, BIO处理表现更突出, 其原因可能有3个方面:1)生物有机肥有机质含量和氮、磷、钾总养分比羊粪高。有机肥行业标准^[11]规定有机质含量≥45%, 氮、磷、钾总养分≥5%, 而使用的羊粪有机肥购自当地市场, 其有机质测定值仅有18.67%, 氮、磷、钾总养分仅有4.38%, 为不合格产品。潘运舟等^[18]对海南全省市场上102个商品有机肥的质量状况进行调查和测定, 发现商品有机肥的合格率仅为7.84%, 其中羊粪有机肥均为不合格产品。我们在调查中发现, 由于海南土壤pH值普遍较低, 因此高pH值的羊粪有机肥很受果农欢迎, 在本文中各时期土壤pH值均高于CF处理也印证了这一点。羊粪有机肥质量差可能是导致本研究中土壤有机质含量低、效果差的原因之一。市场上商品有机肥质量差、田间施用效果不明显, 加上体积较大、用工量相对较多等进一步限制有机肥的使用, 亟待优质商品有机肥的推广。2)生物有机肥中功能微生物的加入, 能够优化根际微生物种群结构, 提高土壤酶活性和生物肥力, 进而提高养分的有效性^[19-20]; 另外, 减量化肥与一定量的生物有机肥或普通有机肥配施可一定程度上缓减肥料对土壤微生物区系的干扰作用, 提高细菌和真菌群落的多样性, 促进共营养类群的生长, 促进养分循环, 提高土壤生产力^[21-25]。3)本研究中使用的生物有机肥是腐熟的有机肥接种功能微生物解淀粉芽胞杆菌SQR9通过二次发酵而成, 菌株SQR9是在健康黄瓜根际筛选到的根际促生菌, 以SQR9为添加菌剂的生物有机肥可以显著促进多种植物生长、拮抗多种土传病原菌^[26], 在果树上效果也很明显, 表现在梨树侧根数量增多、根系长度和深度增加^[27]。在本研究中, 施用生物有机肥的芒果根系侧根数量也表现出增多的趋势(未发表资料), 这可能是生物有机肥在芒果当季施肥中表现出较好效果的重要原因。本文中试验地土壤为砂土, 有机质含量低、漏水漏肥, 是海南种植芒果的典型土壤, 在该土壤条件下采用有机肥替代基肥中部分化肥时, 发现每株配施5 kg羊粪或生物有机肥都使产量降低, 而15 kg施用量则可以提高产量, 说明化肥减量的比例及配施有机肥的用量是生产中必须重点关注的, 在土壤基础肥力低、保水保肥能力差的情况下, 应加大有机肥的施用量, 否则, 不考虑土壤地力水平而大幅度减少化肥使用必然带来较大的减产风险。

3.2 减施化肥配施有机肥对植株养分含量的影响

叶片是果实生长发育和花芽分化提供养分的重要“源”器官。叶片氮含量从梢期到果实成熟期有增加趋势, 由于生殖生长期磷、钾大量转移至新生器官, 叶片磷、钾含量在梢期到果实成熟期有降低趋势, 这与程宁宁等^[28]在‘金煌’芒果上的研究结果一致。花是果实的前体, 其养分含量直接影响果实产量及品质。有学者通过蜜柑的花进行果树营养判断, 认为花中矿质养分含量可以作为果实营养状况的诊断指标^[29]。花序中的氮含量与叶片差异不大, 而磷、钾含量远高于叶片, 花序伸长期各处理花序的磷含量是同期叶片的1.9~2.3倍, 钾含量是同期叶片的1.8~2.0倍, 说明磷、钾在芒果生殖生长期间大量转移至生殖器官, 有利于果实发育。本研究结果显示, 减施化肥配施有机肥处理能够保证不同生育期叶片氮、磷、钾含量, 这与冯焕德等^[30]研究结果一致。BIO15和OF15处理芒果植株叶片氮、磷、钾含量较CF处理有增加趋势。同时, 减施化肥配施有机肥能够保证花序中的氮、钾含量, 提高花序的磷含量。进一步相关性分析发现, 产量与梢期的叶片氮含量和挂果数呈显著正相关关系, 表明不同施肥处理通过影响梢期的叶片氮含量和挂果数影响芒果产量。这些结果说明, 在减施化肥的情况下配施足量的有机肥可以满足树体生长和花果发育。BIO15处理成花量大、坐果量高(待发表资料)进一步证实了BIO15处理树体养分充足。

3.3 减施化肥配施有机肥对果实产量品质和经济效益的影响

王宁等^[31]研究表明, 化肥减量配施有机肥能够提高棉花单株铃数, 对棉花长势、地上干物质积累有一定的促进作用, 60%化肥用量与1 800 kg·hm^-1普通有机肥或600 kg·hm^-1生物有机肥配施下棉花产量最高。柏琼芝等^[32]认为, 在兼顾产量、效益和环境等因素下, 减化肥10%配施生物有机肥能获得比常规施肥更高的产量和经济效益, 充分说明生物有机肥在提高产量方面的作用显著高于普通有机肥。有机肥或生物有机肥在改善果实品质、提高果实香气方面已成为共识, 本研究中减施化肥配施有机肥处理能够提高果实可溶性固形物含量、维生素C含量, 尤其是配施羊粪有机肥处理糖酸比最高, 这与前人的研究结果一致^{[7-8, 30]}, 而生物有机肥配施提高有机酸含量, 导致糖酸比降低, 其原因需进一步探讨。另外, 本试验中的芒果品种需经采下自然放置后熟或外加乙烯利催熟, 因此在采收时未发现施用有机肥明显影响果实成熟期。今后应进一步开展有机肥对果实可滴定酸含量和果皮色泽等方面的研究, 以明确有机肥对品质影响的根本原因, 从而将化肥减施、有机肥配施技术更好地运用在生产中。对经济效益而言, 每株配施15 kg羊粪有机肥或生物有机肥的处理尽管投入高, 但产值也高, 因此效益均高于常规化肥处理。虽然生物有机肥在施肥当年即表现提高土壤肥力、促进根系侧根发生、提高树体营养的效果, 但是由于芒果属于多年生果树, 树体的贮藏营养以及有机肥的后效等都是影响施肥效果评价的因素, 应开展多年、定点、定树研究。综合有机肥施用对土壤肥力、植株营养状况及产出的影响, 应在化肥减施20%~30%的情况下, 提倡使用10 000 kg·hm^-2优质有机肥。

参考文献(References)

[1]	海南省统计局. 海南统计年鉴2018[M]. 北京: 中国统计出版社, 2019. Hainan Provincial Bureau of Statistics. Hainan Statistical Yearbook 2018[M]. Beijing: China Statistical Press, 2019 (in Chinese).

[2]	廖香俊, 唐树梅, 吴丹, 等. 海南芒果园土壤环境及其对芒果品质的影响[J]. 生态环境, 2008, 17(2): 727-733. Liao X J, Tang S M, Wu D, et al. Effect of the soil environment of mango plantation on mango quality in Hainan Province[J]. Ecology and Environment, 2008, 17(2): 727-733 (in Chinese with English abstract).

[3]	姚智, 白亭玉, 金成伟, 等. 海南省芒果主产区土壤养分现状与果实矿质养分相关性评价与分析[J]. 土壤通报, 2016, 47(6): 1409-1417. Yao Z, Bai T Y, Jin C W, et al. Evaluation and analysis of the relationship between soil nutrient and mineral nutrient in the main mango producing areas of Hainan Province[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2016, 47(6): 1409-1417 (in Chinese with English abstract).

[4]	何翠翠, 冯焕德, 魏志远, 等. 海南岛芒果园施肥现状调查及土壤养分状况分析[J]. 热带作物学报, 2018, 39(12): 2336-2342. He C C, Feng H D, Wei Z Y, et al. Investigation of current situation of fertilization and analysis of soil nutrients of mango orchard in Hainan island[J]. Chinese Journal of Tropical Crops, 2018, 39(12): 2336-2342 (in Chinese with English abstract).

[5]	李东坡, 武志杰. 化学肥料的土壤生态环境效应[J]. 应用生态学报, 2008, 19(5): 1158-1165. Li D P, Wu Z J. Impact of chemical fertilizers application on soil ecological environment[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2008, 19(5): 1158-1165 (in Chinese with English abstract).

[6]	李燕青, 温延臣, 林治安, 等. 不同有机肥与化肥配施对氮素利用率和土壤肥力的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2019, 25(10): 1669-1678. Li Y Q, Wen Y C, Lin Z A, et al. Effect of different organic manures combined with chemical fertilizer on nitrogen use efficiency and soil fertility[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2019, 25(10): 1669-1678 (in Chinese with English abstract).

[7]	谷端银, 焦娟, 刘中良, 等. 减施化肥配施有机肥对大拱棚早春西瓜生长及品质的影响[J]. 北方园艺, 2019(23): 48-56. Gu D Y, Jiao J, Liu Z L, et al. Effects of reduced chemical fertilization and organic fertilizer supplement on growth and quality of early-spring watermelon in large arch shed[J]. Northern Horticulture, 2019(23): 48-56 (in Chinese).

[8]	杜春燕.有机肥替代化肥对果实产量、品质及土壤肥力的影响[D].咸阳: 西北农林科技大学, 2019. Du C Y. Effect of organic fertilizer substituting fertilizer on fruit yield, quality and soil fertility[D]. Xianyang: Northwest A & F University, 2019(in Chinese with English abstract).

[9]	唐宇, 包慧芳, 詹发强, 等. 化肥减施条件下配施生物有机肥对番茄生长及品质的影响[J]. 新疆农业科学, 2019, 56(5): 841-854. Tang Y, Bao H F, Zhan F Q, et al. Effect of combined application of bio-organic fertilizer on tomato growth and quality under the condition of chemical fertilizer reduction[J]. Xinjiang Agricultural Sciences, 2019, 56(5): 841-854 (in Chinese with English abstract).

[10]	鲍士旦. 土壤农化分析[M]. 北京: 中国农业出版社, 2007. Bao S D. Soil Agrochemical Analysis[M]. Beijing: China Agriculture Press, 2007 (in Chinese).

[11]	中华人民共和国农业部.中华人民共和国农业行业标准: 有机肥料NY 525-2012[S].北京: 中国农业出版社, 2012. Ministry of Agriculture of the Peoples Republic of China. Agriculture Standard of the Peoples Republic of China: Organic Fertilizer NY 525-2012[S]. Beijing: China Agriculture Press, 2012(in Chinese).

[12]	高俊凤. 植物生理学实验指导[M]. 北京: 高等教育出版社, 2006. Gao J F. Experimental Guidance for Plant Physiology[M]. Beijing: Higher Education Press, 2006 (in Chinese).

[13]	胡裕凤, 杨美, 刘艳玲, 等. 子莲新品种'武植子莲1号'和'武植子莲2号'产量与营养品质分析[J]. 植物科学学报, 2019, 37(5): 644-652. Hu Y F, Yang M, Liu Y L, et al. Analysis and assessment of yield and nutritional quality of two new seed lotus(Nelumbonucifera)cultivars 'WBG_S1' and 'WBG_S2'[J]. Plant Science Journal, 2019, 37(5): 644-652 (in Chinese with English abstract).

[14]	李守强, 田世龙, 李梅, 等. 主成分分析和隶属函数法综合评价15种(系)马铃薯的营养品质[J]. 食品工业科技, 2020, 41(6): 272-276, 291. Li S Q, Tian S L, Li M, et al. Comprehensive evaluation of the nutrition quality of 15 varieties of potatoes by principal component analysis and subordinate function method[J]. Science and Technology of Food Industry, 2020, 41(6): 272-276, 291 (in Chinese with English abstract).

[15]	温静, 周兰英, 蒲光兰. 成都地区欧李品种果实品质分析与综合评价[J]. 四川农业大学学报, 2020, 38(1): 71-78. Wen J, Zhou L Y, Pu G L. Fruit quality analysis and comprehensive evaluation of Cerasus humilis varieties in Chengdu area[J]. Journal of Sichuan Agricultural University, 2020, 38(1): 71-78 (in Chinese with English abstract).

[16]	臧小平, 周兆禧, 林兴娥, 等. 不同用量有机肥对芒果果实品质及土壤肥力的影响[J]. 中国土壤与肥料, 2016(1): 98-101. Zang X P, Zhou Z X, Lin X E, et al. Effects of different amounts of organic fertilizer on mango fruit quality and soil fertility[J]. Soil and Fertilizer Sciences in China, 2016(1): 98-101 (in Chinese with English abstract).

[17]	于昕阳, 翟丙年, 金忠宇, 等. 有机无机肥配施对旱地冬小麦产量、水肥利用效率及土壤肥力的影响[J]. 水土保持学报, 2015, 29(5): 320-324. Yu X Y, Zhai B N, Jin Z Y, et al. Effect of combined application of organic and inorganic fertilizers on winter wheat yield, water and fertilizer use efficiency and soil fertility in dryland[J]. Journal of Soil and Water Conservation, 2015, 29(5): 320-324 (in Chinese with English abstract).

[18]	潘运舟, 兰天, 赵文, 等. 海南省商品有机肥的组成与养分状况研究[J]. 西南农业学报, 2017, 30(4): 853-860. Pan Y Z, Lan T, Zhao W, et al. Research on composition and nutrient status of commercial organic fertilizer in Hainan Province[J]. Southwest China Journal of Agricultural Sciences, 2017, 30(4): 853-860 (in Chinese with English abstract).

[19]	谢凯, 宋晓晖, 董彩霞, 等. 不同有机肥处理对黄冠梨生长及果园土壤性状的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2013, 19(1): 214-222. Xie K, Song X H, Dong C X, et al. Effects of different organic fertilizers on tree growth and soil property in Huangguan pear orchard[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2013, 19(1): 214-222 (in Chinese with English abstract).

[20]	孙薇, 钱勋, 付青霞, 等. 生物有机肥对秦巴山区核桃园土壤微生物群落和酶活性的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2013, 19(5): 1224-1233. Sun W, Qian X, Fu Q X, et al. Effects of bio-organic fertilizer on soil microbial community and enzymes activities in walnut orchards of the Qinling-Bashan Region[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2013, 19(5): 1224-1233 (in Chinese with English abstract).

[21]	Xun W B, Zhao J, Xue C, et al. Significant alteration of soil bacterial communities and organic carbon decomposition by different long-term fertilization management conditions of extremely low-productivity arable soil in South China[J]. Environmental Microbiology, 2016, 18(6): 1907-1917. DOI:10.1111/1462-2920.13098

[22]	Cai F, Pang G, Li R X, et al. Bioorganic fertilizer maintains a more stable soil microbiome than chemical fertilizer for monocropping[J]. Biology and Fertility of Soils, 2017, 53(8): 861-872. DOI:10.1007/s00374-017-1216-y

[23]	吕凤莲, 侯苗苗, 张弘弢, 等. 塿土冬小麦-夏玉米轮作体系有机肥替代化肥比例研究[J]. 植物营养与肥料学报, 2018, 24(1): 22-32. Lü F L, Hou M M, Zhang H T, et al. Replacement ratio of chemical fertilizer nitrogen with manure under the winter wheat-summer maize rotation system in Lou soil[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2018, 24(1): 22-32 (in Chinese with English abstract).

[24]	Luo G W, Li L, Friman V P, et al. Organic amendments increase crop yields by improving microbe-mediated soil functioning of agroecosystems:a meta-analysis[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2018, 124: 105-115. DOI:10.1016/j.soilbio.2018.06.002

[25]	Qiao C C, Penton C R, Xiong W, et al. Reshaping the rhizosphere microbiome by bio-organic amendment to enhance crop yield in a maize-cabbage rotation system[J]. Applied Soil Ecology, 2019, 142: 136-146. DOI:10.1016/j.apsoil.2019.04.014

[26]	Cao Y, Zhang Z H, Ling N, et al. Bacillus subtilis SQR 9 can control Fusarium wilt in cucumber by colonizing plant roots[J]. Biology & Fertility of Soils, 2011, 47(5): 495-506.

[27]	伍从成, 姜海波, 赵静文, 等. 连续5年施用生物有机肥对梨树根系形态及分布的影响[J]. 南京农业大学学报, 2017, 40(3): 473-480. Wu C C, Jiang H B, Zhao J W, et al. Effect of continuous application of bio-organic fertilizer for five years on the morphology and distribution of pear roots[J]. Journal of Nanjing Agricultural University, 2017, 40(3): 473-480 (in Chinese with English abstract). DOI:10.7685/jnau.201604056

[28]	程宁宁, 林电, 黄鹤丽, 等. 海南'金煌'芒干物质及养分年积累量研究[J]. 中国农学通报, 2011, 27(22): 243-246. Cheng N N, Lin D, Huang H L, et al. Study on the annual accumulation of dry matter and nutrient in awn of 'Jinhuang' in Hainan[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2011, 27(22): 243-246 (in Chinese with English abstract).

[29]	贵会平, 胡承孝, 郑苍松, 等. 温州蜜柑花矿质元素含量与果实品质关系的研究[J]. 中国南方果树, 2015, 44(2): 10-13. Gui H P, Hu C X, Zheng C S, et al. Relationships between nutrient composition of flowers and fruit quality in Satsuma mandarin[J]. South China Fruits, 2015, 44(2): 10-13 (in Chinese with English abstract).

[30]	冯焕德, 党志国, 倪斌, 等. 羊粪发酵肥替代化肥对芒果园土壤性状、叶片营养及果实品质的影响[J]. 中国土壤与肥料, 2019(6): 190-195. Feng H D, Dang Z G, Ni B, et al. Effects of sheep fermentation fertilizer substituting for different quantities of chemical fertilizer on soil characters, leaf nutrition and fruit quality in mango orchard[J]. Soils and Fertilizers Sciences in China, 2019(6): 190-195 (in Chinese).

[31]	王宁, 南宏宇, 冯克云. 化肥减量配施有机肥对棉田土壤微生物生物量、酶活性和棉花产量的影响[J]. 应用生态学报, 2020, 31(1): 173-181. Wang N, Nan H Y, Feng K Y. Effects of reduced chemical fertilizer with organic fertilizer application on soil microbial biomass, enzyme activity and cotton yield[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2020, 31(1): 173-181 (in Chinese with English abstract).

[32]	柏琼芝, 肖石江, 王晓瑞, 等. 化肥减量配施生物有机肥对秋马铃薯产量的影响[J]. 土壤与作物, 2019, 8(2): 158-165. Bai Q Z, Xiao S J, Wang X R, et al. Effect of reduced chemical fertilizer plus biological fertilizer on autumn potato yield[J]. Soil and Crop, 2019, 8(2): 158-165 (in Chinese with English abstract).