当前，我国农业生产中因长期过量施用化肥，导致耕地出现土壤酸化、板结、盐渍化和地下水富营养化等农业生态环境问题，并已严重影响到我国农业的健康发展^[1-3]。为此，我国农业农村部印发了《到 2025 年化肥减量化行动方案》，其中明确将种植绿肥作为一种替代化肥的技术措施。绿肥作为一种清洁的有机肥源，可增加土壤养分、改善土壤结构和促进作物对养分的吸收利用，因而通过绿肥实现化肥减量增效已成为农业资源环境学领域的研究热点^[4-6]。

目前，众多研究者们已在水稻^[7]、玉米^[8]、小麦^[9]、猕猴桃^[10]和柑橘^[11]等作物开展了大量有关绿肥配施化肥减量增效方面的研究。然而，针对我国葡萄园种植绿肥的相关研究较少，且主要集中在北方葡萄产区^[12]，对于南方新兴葡萄产区的研究则鲜有报道。本课题组前期调研发现，福建葡萄园主要采用避雨栽培模式，其基本隔绝了自然降水的影响，降低了营养元素在土壤中的移动速度，加之管理过程中长期“重化肥轻有机肥”，施肥方式以撒施为主，导致营养元素在土壤表层积累^[13]；同时，葡萄园土壤调查结果还表明，葡萄园土壤出现板结，土壤 pH 值均值仅为 4.68，土壤出现酸化，而一般认为巨峰葡萄栽培土壤 pH 值应不低于 5.5，土壤酸度过低将会引起葡萄树体对部分营养元素吸收的有效性下降，从而影响到葡萄的健康生长^[14]。葡萄园过量施用化肥带来的土壤生态问题已成为制约当地葡萄产业高质量发展的瓶颈。因此，在福建开展设施葡萄园绿肥配施化肥减量研究工作就显得尤为迫切。

光叶苕子（Vicia villosa Roth var.）又称光叶紫花苕，为我国最常见的旱地豆科绿肥品种，套种后可改善土壤肥力和提高作物抗性^[15]。本课题组前期研究表明，光叶苕子是适宜福建设施葡萄园种植的豆科绿肥品种之一^[16]。当前，光叶苕子作为绿色有机肥源的养分供应能力，其与不同比例化肥减量配施时对土壤肥力及葡萄品质的影响尚不明确。为此，本研究以福建省宁德市寿宁县凤阳镇 7 年生 ‘巨峰’葡萄作为研究对象，连续 2 年种植光叶苕子，研究光叶苕子与化肥减量配施对葡萄园土壤肥力、果实品质及产量的影响，探索葡萄园绿肥配施化肥减量模式，旨在为葡萄产业健康发展及合理利用绿肥提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

本研究于 2020 年 10 月至 2022 年 10 月在福建省宁德市寿宁县凤阳镇大石村进行光叶苕子翻压替代部分化肥试验。试验点位于 27°11′23″N、 119°24′46″E，海拔 668 m；属中亚热带山地气候，年平均气温在 13～19℃，无霜期平均每年 235 d，年平均降水量 2035.7 mm，年平均日照时数 1621.1 h；试验点葡萄园土壤类型为红壤，土壤 pH 值为 4.35，有机质含量为 44.86 g·kg^-1，全氮含量为 1.98 g·kg^-1，碱解氮含量为 161.00 mg·kg^-1，有效磷含量为 397.48 mg·kg^-1，速效钾含量为 83.80 mg·kg^-1。

1.2 供试肥料

供试的光叶苕子种子为市售品种；尿素（N 47%）；钙镁磷（P₂O₅ 16%）；硫酸钾（K₂O 52%）； 复合肥（N-P₂O₅-K₂O 为 17-17-17）。

1.3 试验设计

试验采用 7 年生当地主栽葡萄品种‘巨峰’，行距 2.5 m，株距 1.2 m，自然伞形栽培。试验采用随机区组设计，共设置 4 个处理，3 次重复，共 12 个小区，每个小区葡萄 10 株。试验区田间管理与当地葡萄园管理一致。其中 CK 为 100% 化肥，T1、 T2 和 T3 处理分别按化学氮、磷肥 10%、20% 和 30% 比例减施，各处理具体施肥策略见表1。

注：U—尿素；CMP—钙镁磷肥；CF—复合肥；KS—硫酸钾；大写字母后数字为该肥料施用量（kg·hm^-2）。

1.4 绿肥处理

2020 年 10 月播种，2021 年 4 月盛花期翻压； 2021 年 10 月播种，2022 年 4 月翻压。两次光叶苕子种子均按照 45 kg·hm^-2 均匀撒播至栽培垄上，撒播后 3～5 d 早晚适量浇灌，保证绿肥种子发芽。

1.5 样品采集与分析

绿肥样品翻压前选取试验地 1 m²，采集整段植株现场称重后带回实验室。采用烘干法测定含水率；采用 H₂SO₄-H₂O₂ 消化后，凯氏定氮法测定全氮，钼锑抗比色法测定全磷，火焰光度计测定全钾。

土壤样品于 2021 年 10 月、2022 年 10 月采集。采样时，在树冠下避开施肥点采集 0～20 cm 土样，每个处理取 5 个采样点，混合均匀后四分法带回实验室风干处理，用于测定土壤养分指标。有机质含量采用重铬酸钾容量法测定；全氮采用半微量凯氏定氮法测定；碱解氮采用碱解扩散法测定；有效磷采用 NaHCO₃ 浸提-钼锑抗比色法测定；速效钾采用冷 HNO₃ 浸提-火焰光度法测定^[17]。

葡萄鲜样：果实成熟后，每个处理随机选取 3 个无明显坏果粒的果穗带回实验室，测定葡萄鲜果品质指标。可溶性固形物含量及可滴定酸含量使用 ATAGO PAL-BX/ACID F5 糖酸度测试仪测定； 果实 pH 值采用电位法测定；果实维生素 C 含量采用 2，6-二氯酚靛酚滴定法测定^[18]。

1.6 数据处理分析

利用 Excel 2020 和 SPSS 19.0 对数据进行整理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对光叶苕子产量和养分累积量的影响

连续 2 年种植绿肥与化肥减施试验结果（表2） 表明，不同处理的光叶苕子鲜草重差异不显著，2021 年产量为 1.63～1.69 t·hm^-2，2022 年产量为 1.64～1.71 t·hm^-2。相较于 2021 年，2022 年 T1 和 T2 处理的光叶苕子灰分含量分别显著降低了 13.3% 和 13.2%，而 T3 处理则差异不显著。连续 2 年各处理的光叶苕子氮素积累量差异不显著；相较于 2021 年，T1 和 T3 处理的光叶苕子磷素累积量分别显著降低了 22.5% 和 4.1%，而钾素累积量分别显著降低了 8.0% 和 7.7%，但 T2 处理均差异不显著。

注：绿肥鲜草重按果园实际面积的 80% 计算；同列不同小写字母表示差异达 5% 显著水平。下同。

2.2 光叶苕子与化肥减量配施对土壤有机质和养分含量的影响

从表3 可以看出，2021 年葡萄园土壤有机质含量随着化肥减量比例的增加呈现出先增加后减低的趋势，其中 T2 处理土壤有机质含量最高，为 46.58 g·kg^-1，而 CK 处理土壤有机质含量最低，仅为 44.95 g·kg^-1，但各处理土壤有机质含量差异不显著。各处理对土壤全氮含量的影响与土壤有机质含量不一致，各化肥减施处理相较于 CK，分别显著降低了 4.0%、14.9% 和 21.3%；葡萄园土壤碱解氮和土壤有效磷含量均随着化肥减量比例的增加而降低，其中 T1 和 T2 处理土壤碱解氮含量相较于 CK 差异不显著，T3 处理土壤碱解氮相较于 CK 则显著减少了 25.20 mg·kg^-1，也显著低于 T1 和 T2 处理；各化肥减施处理土壤有效磷含量相较于 CK 分别显著降低了 11.9%、27.9% 和 36.4%；T1 处理葡萄园土壤速效钾含量高于 CK，显著增加了 3.93 mg·kg^-1，而 T2 和 T3 处理则显著低于 CK，分别降低了 4.56 和 5.31 mg·kg^-1。

由表3 可知，2022 年各处理土壤有机质含量表现为 T2>T1>T3>CK，与 CK 相比均差异显著，T1、 T2 和 T3 处理增幅分别为 32.6%、34.9% 和 26.1%； 相较于 CK，T1 处理对全氮含量的影响差异不显著，T2 和 T3 处理土壤全氮含量分别显著降低了 19.2% 和 32.8%，各化肥减施处理土壤碱解氮含量均显著低于 CK，T3 处理降幅最大，降低了 14.8%， T1 处理降幅最小，降低了 5.2%；各化肥减施处理土壤有效磷含量均显著低于 CK，T1、T2 和 T3 处理分别降低了 4.4%、24.7% 和 36.3%；相较于 CK， T1 处理对土壤速效钾含量的影响差异不显著，T2 和 T3 处理土壤速效钾含量分别显著降低了 5.4% 和 6.0%。

整体而言，2022 年各化肥减施处理的葡萄园土壤养分变化规律基本与 2021 年一致。2022 年各处理土壤有机质含量较 2021 年均显著增加，增加幅度为 21.8%～28.9%，但 CK 土壤有机质含量则降低了 1.4%；相较于 2021 年，2022 年 T2 和 T3 处理的土壤全氮含量分别显著降低了 7.0% 和 16.4%；就土壤碱解氮而言，除 CK 差异不显著外，各化肥减施处理分别显著降低了 6.8%、 7.5% 和 4.8%；2022 年各处理土壤有效磷含量较2021 年分别显著增加了 14.5%、24.1%、19.4% 和 14.8%；2022 年土壤速效钾含量较 2021 年仅 T1 处理显著降低了 6.9%，其他处理则差异不显著。

2.3 光叶苕子与化肥减量配施对葡萄品质及产量的影响

由表4 可知，2021 年，相较于 CK，T1 处理的可溶性固形物含量有所提升，而 T2 和 T3 处理的可溶性固形物含量则分别下降，但均差异不显著；相较于 CK，各化肥减施处理可滴定酸含量均降低，T1 处理与其他处理均差异不显著，T2 和 T3 处理的可滴定酸含量均显著降低了 11.5%；固酸比、pH 值和维生素 C含量随着化肥减施比例增加呈现出先增加后降低的趋势，T2 处理达到峰值，分别为 36.95%、3.76 和 52.67 mg·kg^-1。2022 年，相较于 CK，T2 处理对固酸比、pH 值和维生素 C 含量改善效果更佳，分别提高了 14.2%、1.4% 和 20.6%；可滴定酸含量随着化肥减施比例的增加而降低。

由表5 可知，相较于 CK，2021、2022 年各化肥减施处理葡萄单果重均有所增加，但差异均不显著；2021 年，T2 和 T3 处理的穗重显著高于 CK，分别提高了 13.6% 和 10.6%；2022 年则有所差异，T1、T2 和 T3 处理的穗重相较于 CK 分别显著提高了 14.7%、16.6% 和 14.3%；2021 年各化肥减施处理产量相较于 CK 均有所提高，但差异均不显著；2022 年仅 T2 处理的产量显著高于 CK，提高了 14.4%。相较于 2021 年，2022 年各处理单果重和产量均差异不显著；仅 T1 处理的穗重显著提高了 9.2%。

绿肥处理与 CK 比较结果（图1）表明，种植绿肥对葡萄可溶性固形物、pH 值、维生素 C 含量、单果重和产量等影响不显著；2021、2022 年种植绿肥处理的可滴定酸含量均显著低于 CK，分别降低 9.6% 和 8.0%；2021 年种植绿肥处理的固酸比较 CK 差异不显著，2022 年则显著增加 11.1%；2021、 2022 年种植绿肥处理的穗重较 CK 分别显著提高 10.4% 和 15.2%。

注：不同小写字母表示相同年份不同处理间差异显著（P<0.05）。

3 讨论

土壤是作物生长的基础，而肥料则是影响其产量及品质的关键，因此，肥料的合理施用是农作物栽培管理过程中至关重要的环节。研究表明，合理施用化肥能促进农作物生长及品质提升，但长期单一过量施用化肥则会导致土壤出现有机质下降、土壤板结、酸化、盐渍化等土壤质量退化问题^[19]。绿肥作为天然的清洁有机肥源，被认为是一种养分完全的生物肥源。研究还表明，光叶苕子作为一种豆科绿肥具有一定的固氮吸碳作用，经过翻压还可改善土壤物理性状、补充土壤养分，从而起到替代部分化肥的作用^[15]。本研究结果表明，葡萄园连续 2 年种植绿肥后土壤有机质显著增加了 26.1%～34.9%，而 CK（100% 化肥）的土壤有机质含量则出现降低的现象。分析其原因可能是绿肥翻压后，在土壤微生物的作用下，绿肥植株残体经过腐解形成有机物质，增加了土壤中的有机质含量^[20]，而未种植绿肥处理的葡萄园土壤有机质通过矿质化作用，释放出的养分和能量被作物吸收，从而降低了土壤有机质的含量^[21]。

化肥为作物的生长提供了速效养分，但相对而言其养分成分简单，以氮、磷、钾等大量元素为主，肥效较短；而绿肥植株体内积累的各类营养元素在腐解过程中缓慢释放，肥效较长，化肥和绿肥二者配合施用，实现了肥效的互补，同时为作物生长提供均衡的养分供给^[22]。相关研究还表明，绿肥翻压可增加土壤中的微生物种群及数量，提高生物的活性，促进土壤中部分被固定养分的转化及释放，提高养分的利用率；同时，绿肥翻压可改善土壤物理结构，提高土壤的孔隙度，增加土壤的保肥保水能力，有利于作物根系的生长，提高作物对养分的吸收，从而提高作物的品质^[23]。本研究结果表明，不同处理对土壤养分的影响存在差异，但总体而言，随着化学氮、磷肥减施比例的增加，葡萄园土壤氮、磷、钾累积量呈下降趋势，分析其原因可能是在葡萄采收后期、坐果期及膨大期减少了化肥的施用量，直接减少了土壤养分元素来源补充量，降低了大量元素在土壤中的累积。

大量研究认为，果园内种植绿肥能够改善果园土壤生态环境及养分状况，促进果树的健康生长，从而提高果实的品质和产量。王斯妤等^[24]连续 2 年试验结果表明，箭筈豌豆在江西‘红阳 ’ 猕猴桃园间作并翻压，可显著提升猕猴桃单果重、产量、可溶性固形物、维生素 C 和可溶性糖含量，且显著降低果实的可滴定酸含量。于淑慧等^[25]研究结果显示，在苹果园常规施肥的基础上，间作绿肥 ‘土库曼毛叶苕子’，结合滴灌可显著提高苹果的可溶性固形物、维生素 C 含量和苹果产量，并降低可滴定酸含量。王孝娣等^[26]研究表明，桃园种植绿肥紫花苜蓿可显著提高‘春雪 ’ 桃的单果重、硬度、固酸比、可溶性固形物和维生素 C 含量等。本研究结果表明，在葡萄园连续 2 年种植光叶苕子绿肥基础上，不同比例化肥减施处理对葡萄可溶性固形物、可滴定酸含量、固酸比、pH 值和维生素 C 含量等品质的影响差异不显著；但相较而言，T2 处理对品质的改善效果更佳，其葡萄产量为 27.75 t·hm^-2，较 CK 处理显著增产 14.4%；同时，绿肥处理与 CK 比较结果表明，连续 2 年种植绿肥处理的葡萄可滴定酸含量显著降低了 8.0%，固酸比显著增加了 11.1%，穗重显著提高了 15.2%。

4 结论

经过连续 2 年的葡萄园种植绿肥定位试验，与 CK 相比，一方面种植光叶苕子葡萄园土壤有机质含量显著增加了 26.09%～34.93%，提高了土壤养分的利用率，促进了葡萄的生长，改善了部分葡萄品质，提高了葡萄产量，其中 T2 处理（光叶苕子种子 45 kg·hm^-2+ 尿素 240 kg·hm^-2+ 钙镁磷肥 600 kg·hm^-2+ 硫酸钾 300 kg·hm^-2+ 复合肥 960 kg·hm^-2）对葡萄品质的改善效果更佳，其葡萄产量为 27.75 t·hm^-2，较 CK 显著增产 14.4%；另一方面将光叶苕子翻压后，经过腐解为葡萄园土壤补充了绿色养分，可替代 20%～30% 比例化学氮、磷肥，减少大量元素在土壤中的累积，降低过量施用化肥带来的农业面源污染。

参考文献