套种绿肥对喀斯特山地黄壤区柑橘园土壤肥力及柑橘品质的影响
doi: 10.11838/sfsc.1673-6257.24597
杨忠华1 , 余高1,2 , 陈芬1 , 曾东东1 , 田三丽1 , 余安芬1
1. 铜仁学院农林工程与规划学院,贵州 铜仁 554300
2. 贵州精源科技有限公司,贵州 铜仁 554300
基金项目: 贵州省教育厅自然科学研究项目(黔教技〔2024〕218 号) ; 铜仁市科技局基础研究计划项目(铜市科研〔2022〕65 号) ; 贵州省高层次创新型千层次人才项目[2023-(2022)-049;2023-(2022)-046] ; 铜仁学院硕士点及学科建设研究项目(Trxyxwdxm-036) ; 国家级大学生创新创业训练计划项目 (202410665003) ; 2019 年贵州省一流本科专业建设项目(教高厅函 〔2019〕46 号)
Effects of intercropping with green manure on soil fertility and citrus quality of citrus orchards in the yellow loam area of karst mountains
YANG Zhong-hua1 , YU Gao1,2 , CHEN Fen1 , ZENG Dong-dong1 , TIAN San-li1 , YU An-fen1
1. Agricultural and Forestry Engineering and Planning,Tongren University,Tongren Guizhou 554300
2. Guizhou Jingyuan Technology Co., Ltd.,Tongren Guizhou 554300
摘要
长期过量施用化肥导致的柑橘树发育不良、土壤有机质含量降低、土壤板结与酸化等问题,严重影响贵州喀斯特山地黄壤区柑橘产业可持续发展。以‘爱媛 38 号’柑橘园为研究对象,采用田间试验方法,以清耕为对照(CK),研究在柑橘林间套种花生(PNT)、红豆(REB)、黑豆(BLB)、黄豆(SOB)等 4 种绿肥对贵州喀斯特山地柑橘园土壤 pH 值、有机质和养分含量、酶活性、土壤综合肥力及柑橘果实品质的影响,并分析柑橘果实品质指标与土壤环境因子之间的相关性。结果表明:套种绿肥能提高柑橘园土壤 pH 值,有效缓解土壤酸化,还能提高土壤有机质、碱解氮和速效钾含量,增加土壤酶活性,显著提高土壤综合肥力,进而提升果实品质。与 CK 相比,BLB、PNT 处理土壤 pH 值分别显著提高了 27.64%、12.88%,SOB 处理土壤有机质、有效磷、碱解氮和速效钾含量分别显著提高了 22.53%、27.04%、32.02% 和 55.87%,BLB 处理土壤过氧化氢酶、脲酶活性分别显著提高了 39.70%、121.19%,而 REB 处理的土壤蔗糖酶活性及 PNT 处理的土壤酸性磷酸酶活性分别提高了 50.85% 和 56.90%。REB 处理的柑橘果实可食率、果汁率最高,分别提高了 5.32%、7.29%;PNT、REB 和 SOB 处理的柑橘果实维生素 C、可溶性固形物含量分别提高 9.38% ~ 15.63%、7.07% ~ 12.89%。各处理土壤综合肥力表现为 REB>PNT>BLB>SOB>CK。相关性分析结果表明,柑橘果实品质指标与土壤环境因子之间呈显著或极显著相关关系,柑橘品质高低会受到土壤 pH 值、有机质、养分含量及酶活性等土壤环境因子的直接或间接影响。冗余分析结果表明,影响柑橘果实关键品质的土壤环境因子分别为土壤蔗糖酶活性、速效钾含量和过氧化氢酶活性。综上,套种绿肥均能有效改善柑橘园土壤肥力水平,促进土壤养分供应,提高土壤酶活性,进而增加柑橘果实品质,其中 REB(红豆)效果最好,可优先作为贵州喀斯特山地黄壤区柑橘园套种绿肥品种。
Abstract
Long-term excessive application of chemical fertilizers has led to problems such as stunting of citrus trees, reduction of soil organic matter content,soil compaction and acidification,which have seriously affected the sustainable development of the citrus industry in the yellow loam area of the Karst mountains of Guizhou.Using the‘Aiyuan 38’citrus orchard as the research object,a field experiment was conducted to study the effects of four kinds of green fertilizers, including peanut(PNT),red bean(REB),black bean(BLB),and soybean(SOB)on soil pH,organic matter and nutrient contents,enzyme activity,and soil composite fertilization of the citrus orchard in the karst mountainous area of Guizhou,using no green manure intercropping as the control,and the correlations between citrus fruit quality indicators and soil environmental factors were analyzed.The results showed that intercropping with green manure treatments improved the soil pH of citrus orchard,effectively alleviated soil acidification,and also improved soil organic matter,alkaline dissolved nitrogen and available potassium content,increased soil enzyme activity,significantly improved the comprehensive soil fertility,and then enhanced fruit quality.Compared with CK,BLB and PNT treatments significantly increased soil pH by 27.64% and 12.88%,respectively.The soil organic matter,effective phosphorus,alkaline dissolved nitrogen and available potassium content in SOB treatment were significantly increased by 22.53%,27.04%,32.02% and 55.87%,respectively. The soil catalase and urease activities in BLB treatment were significantly increased by 39.70% and 121.19%,respectively. Whereas,soil sucrase activity in REB treatment and soil acid phosphatase activity in PNT treatment increased by 50.85% and 56.90%,respectively.The highest edible rate and juice rate of citrus fruits in REB treatment increased by 5.32% and 7.29%, respectively;vitamin C and soluble solids content of citrus fruits in PNT,REB and SOB treatments increased by 9.38%- 15.63%,7.07%-12.89%,respectively.The comprehensive soil fertility of each treatment was REB>PNT>BLB>SOB>CK. The results of correlation analysis showed that there was a significant or extremely significant correlation between citrus fruit quality indicators and soil environmental factors,and the formation of citrus quality was directly or indirectly affected by soil environmental factors such as soil pH,organic matter,nutrient content and enzyme activity.The results of redundancy analysis showed that the soil environmental factors affecting the key quality of citrus fruits were soil sucrase activity,available potassium content and catalase activity.In conclusion,green manure could effectively improve the soil fertility level of citrus orchards,promote the supply of soil nutrients,stimulate soil enzyme activity,and then improve the quality of citrus fruits, among which REB(red bean)had the best effect and could be prioritized as a green manure variety for citrus orchards in the yellow loam area of the Karst mountains in Guizhou.
水果作为贵州省 12 个农业特色优势产业之一,已成为促进农民增收、助推乡村振兴的重要产业。柑橘在贵州省水果产业中占据重要地位,近年来发展迅速,2022 年柑橘栽培面积 8.88 万 hm2,总产量达 107.02 万 t[1]。黄壤作为贵州旱地的主要土壤类型,占到全省土壤面积的 46.40%,但由于贵州地处云贵高原东侧,月、季降水量时空分布不均,喀斯特山地黄壤发育于碳酸盐岩,质地黏重、结构性差,加上当地农业生产过程中长期不合理开发利用等综合作用下,水土流失加重,造成喀斯特山地黄壤土层浅薄、酸性较强、蓄水保肥能力较差,养分含量低[2]。同时,果农为了追求柑橘高产而长期过量施用化肥,使得土壤进一步酸化板结,土壤有机质含量降低,病虫害加剧,严重破坏了果园生态系统的平衡,进而导致柑橘果实产量下降、品质降低而影响经济效益,同时还会带来农业面源污染等一系列环境问题[3-5]。因此,如何生态改良和高效利用土壤,提高土壤肥力和果园生产力水平,已成为贵州喀斯特山地黄壤改良的重要难题之一。
豆科植物作为天然绿肥,不仅可以有效提高土壤有机质和速效养分含量,增加土壤酶活性,提升土壤肥力,还能提升作物产量和品质[6-8],是一种生态可持续的绿色农业发展方式。高文杰等[9]研究发现,套种不同绿肥均在一定程度上有效改善了桉树人工林生态系统,其中乌绿豆和印度豇豆套种不仅缓解了桉树人工林土壤酸化,还提高了土壤有机质含量,对维持土壤速效养分含量和促进养分积累具有积极作用。朱孔鑫等[10]研究结果表明,林下套种豆科绿肥可以改善桉树人工林土壤质量,调节土壤微生物群落结构,提高土壤酶活性。张青[11]在新垦山地桃园套种绿肥试验中发现,套种绿肥能快速提升桃园土壤肥力,显著提高土壤有机质和速效养分含量。此外,还有研究发现,在果园套种绿肥还能通过调节果园小气候环境来提高果实产量,改善果实品质[12-13]。而杜若楠等[14]研究表明,套种不同绿肥均能明显改善土壤养分供应水平,但不同绿肥作物对作物产量及土壤养分的影响均有一定差异。以上研究结果可证实套种绿肥在改善土壤理化状况、促进作物增产和品质提升方面具有明显效果,但将绿肥套种在具有典型喀斯特地形地貌的贵州山地低产黄壤柑橘园的研究却鲜有报道。本研究以贵州喀斯特山地低产黄壤柑橘园为对象,研究套种不同绿肥对柑橘园土壤 pH 值、有机质和养分含量、酶活性、土壤肥力及柑橘产量和品质的影响,并通过分析柑橘果实品质指标与土壤环境因子之间的相关性,揭示影响柑橘产量和品质的主控因子,以期为贵州喀斯特山地黄壤果园选择适宜的绿肥品种提供理论和实践依据。
1 材料与方法
1.1 试验区基本概况
试验设在贵州省松桃县长兴堡镇柑橘种植基地,试验期间年平均气温 16℃,年均降水量 1378 mm,年均日照数 1228 h,海拔 680 m。供试土壤为黄壤,开始试验前土壤 pH 值 5.36,土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量分别为 21.26 g/kg、82.91 mg/kg、16.22 mg/kg 和 108 mg/kg。供试柑橘品种为‘爱媛 38 号’,于 2019 年定植,2022 年开始挂果。
1.2 试验设计
试验时间为 2023 年 3—11 月,共设置 5 个处理,即清耕对照(CK),套种花生(PNT)、红豆 (REB)、黑豆(BLB)、黄豆(SOB)等 4 个绿肥处理。每个处理均选择长势一致、健康无病害的柑橘林间空地,且面积为 2.5 m×5 m 为 1 个小区,各处理均重复 3 次。在播种前,对每个小区进行清耕,深度 15 cm,清除翻耕的杂草,在自然暴晒 5 d 后播种,播种穴设置为 20 cm×20 cm,每穴播种两粒种子,播种后使其自然生长,不再补种、施肥和除草工作,绿肥成熟、收获后秸秆原位覆盖还田。
1.3 样品采集与测定
1.3.1 测定项目及方法
在 2023 年 9 月下旬,采用五点取样法在各小区采集 0~20 cm 表层混合土壤,在实验室内风干后,去除石块和杂质并磨细过 1 mm 筛后装袋保存,用于测定土壤 pH 值、有机质、速效养分含量和土壤酶活性。10 月中旬果实成熟期,在每个小区随机选择 3 株柑橘树,并在每株树东、南、西、北 4 个方位和上、中、下部共 7 个部位采摘大小基本一致的果实,用于柑橘品质指标的测定。
土壤 pH 值采用酸度计(水土比为 5∶1)直接测定;土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量采用土壤农化分析常规方法测定[15];土壤过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶活性参照关松荫[16]的测定方法。柑橘果实总质量、单果重、可食率和果汁率使用电子秤或分析天平直接称量,维生素 C 含量采用 2,6-二氯靛酚试剂进行滴定,可溶性固形物使用手持式糖度计测定,可滴定酸采用 NaOH 滴定法测定,并计算固酸比[17]
1.3.2 综合肥力的评价
土壤综合肥力评价采用模糊数学法[18],本研究选取了土壤有机质和碱解氮、有效磷、速效钾等速效养分及过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶等 4 种酶活性共计 8 个土壤理化指标进行土壤综合肥力评价。土壤养分隶属度函数曲线转折点的取值则选全国第 2 次土壤普查的养分分级标准1级和6级的值[19-20]表1),酶活性隶属度函数曲线转折点的取值则取本试验中 5 个处理 3 次重复的最小值和最大值[20]表2)。根据文献[20]方法计算各肥力指标的属隶度值。
f(x)=1.0,xx20.9x-x1x2-x1+0.1,x1x<x20.1,x<x1
(1)
式中,x 为土壤某一养分元素含量或酶活性值,x1x2 分别为土壤中某养分元素含量或酶活性的最小值和最大值。
1土壤养分隶属度函数曲线转折点取值
2土壤养分隶属度函数曲线转折点取值
根据公式(1)计算各肥力指标的隶属度值,单项肥力的权重系数。各评价指标经模糊数学法计算对应的隶属度后乘以各指标权重,加权求和计算土壤肥力综合评价。
IFI=Wi×Ni
(2)
式中,Ni 和 Wi 分别表示第i种养分指标的隶属度值和权重系数。
1.4 数据处理与分析
采用 Excel 2016 进行数据处理,用 SPSS 27.0 对数据进行显著性检验和多重比较分析,差异检验箱线图、相关性网络分析和冗余分析(RDA)使用 Origin Pro 2021、Canoco5 进行分析和作图。
2 结果与分析
2.1 套种不同绿肥对柑橘园土壤 pH 值、有机质和速效养分含量的影响
图1可知,套种不同绿肥均在一定程度上提高了土壤 pH 值,其中 BLB 处理土壤 pH 值最高,达到 6.8,较其他处理显著提高 13.07%~24.00%, REB、SOB 处理与 CK 处理之间差异不显著,但仍可分别提高 2.40%、4.00%。由图1还可以发现,套种绿肥均提高了土壤有机质、碱解氮、速效钾含量,其中 REB、BLB、SOB 处理的土壤有机质含量,较 CK 处理分别显著提高了 12.49%、15.28%、 22.53%,但 PNT 处理与 CK 处理间差异不显著;SOB 处理土壤碱解氮含量最高,达到 193.73 mg/kg,较 CK 处理显著提高 27.04%,较其他绿肥处理显著提高 12.13%~13.94%,而 PNT、REB、BLB 处理间差异不显著;PNT、REB、SOB 处理土壤速效钾含量分别较 CK 处理显著提高 49.56%、55.10%、 55.87%。SOB 处理土壤有效磷含量最高,达到 21.47 mg/kg,较 CK、PNT 和 REB 处理分别显著提高 32.02%、33.03% 和 32.70%,但与 BLB 处理间差异不显著;PNT、REB 处理与 CK 处理间差异不显著。
1不同绿肥处理柑橘园土壤 pH 值和养分含量
注:图中 * 表示显著相关(P<0.05),** 表示极显著相关(P<0.01)。下同。
2.2 套种不同绿肥对柑橘园土壤酶活性的影响
图2所示,套种不同绿肥对柑橘园土壤过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶和酸性磷酸酶活性部分存在显著性差异(P<0.05)。其中,PNT、REB、BLB 处理土壤过氧化氢酶活性分别较 CK 和 SOB 处理显著提高了 27.58%、35.15%、39.39% 和 31.56%、 39.38%、44.06%,而 SOB 处理与 CK 处理间差异不显著;BLB 处理土壤脲酶活性最高,达到 0.87 mg/ (g·d),较其他处理显著提高 50%~121.19%, REB、SOB 处理与 CK 处理间差异不显著,但仍分别提高了 8.47%、33.90%;套种不同绿肥处理间的土壤蔗糖酶活性差异不显著,但均显著高于 CK 处理,增幅达 34.87%~50.85%;PNT、REB、SOB 处理土壤酸性磷酸酶活性均显著或极显著高于 CK 和 BLB 处理,分别提高了 56.90%、42.25%、31.42% 和 55.91%、41.35%、30.59%,但 BLB 处理与 CK 处理间差异不显著。
2.3 套种不同绿肥对柑橘园土壤综合肥力的影响
根据土壤肥力评价的具体步骤,首先运用公式 (1)计算土壤有机质和碱解氮、有效磷、速效钾等速效养分及过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶等 4 种酶活性共计 8 个土壤肥力指标的隶属度值,结果见表3,然后用 Origin Pro 2021 进行相关性分析(Correlation plot)并计算套种不同绿肥土壤肥力指标的相关系数和权重系数,结果见表4。最后用公式(2)计算 IFI 值,结果见表5
2不同绿肥处理柑橘园土壤酶活性
表5可知,套种不同绿肥处理间的土壤综合肥力值差异不显著,但均显著高于 CK 处理,较 CK 处理显著提高 52.13%~68.38%,各绿肥处理综合肥力值大小表现为 REB>PNT>SOB>BLB>CK。
2.4 套种不同绿肥对柑橘产量及果实品质的影响
表6可知,套种不同绿肥均显著提高了柑橘单果重,促进了柑橘果实品质指标提升。与 CK 相比,各绿肥处理的柑橘单果重显著提高 10.08%~21.06%;REB 处理的柑橘果实可食率、果汁率最高,分别达到 82.53%、73.74%,较 CK 分别显著提高了 5.32%、7.29%;PNT、REB 和 SOB 处理柑橘果实维生素 C、可溶性固形物含量分别较 CK 处理显著提高 9.38%~15.63%、7.07%~12.89%;套种不同绿肥处理均显著降低了果实可滴定酸含量,降低幅度达到 6.67%~9.33%,固酸比则显著提高,提高幅度为 15.46%~25.01%。
3不同绿肥处理下土壤肥力指标的隶属度值
4不同绿肥处理下黄壤肥力指标的相关系数及权重系数
5不同绿肥处理下土壤综合肥力指标(IFI)值
2.5 套种不同绿肥柑橘果实品质与土壤环境因子的相关性分析
利用热力图分析套种不同绿肥柑橘果实、品质与土壤环境因子之间的关系(图3)。结果发现,柑橘果实单果重与土壤有机质、碱解氮、速效钾含量及蔗糖酶、过氧化氢酶活性之间存在显著或极显著正相关关系。其中,可食率与土壤速效钾含量及蔗糖酶活性之间呈显著正相关;果汁率与土壤有机质、速效钾含量及蔗糖酶、过氧化氢酶活性之间呈显著或极显著正相关;维生素 C 与土壤碱解氮、速效钾含量及蔗糖酶、过氧化氢酶活性之间呈显著或极显著正相关,但与土壤 pH 值、脲酶活性之间呈负相关;可溶性固形物与土壤速效钾含量和蔗糖酶活性之间呈显著或极显著正相关关系,但与土壤 pH 值呈负相关;可滴定酸与土壤速效钾含量和蔗糖酶活性之间呈极显著负相关,与土壤 pH 值、有机质、碱解氮、有效磷含量及过氧化氢酶、脲酶、酸性磷酸酶活性相关性不显著;固酸比与土壤速效钾含量和蔗糖酶活性之间呈极显著正相关。
6不同绿肥处理下柑橘产量及果实品质
注:表中同列不同小写字母表示差异显著( P<0.05)。
2.6 套种不同绿肥柑橘果实关键品质指标与土壤环境因子的冗余分析(RDA)分析
采用 RDA 进一步分析土壤环境因子与维生素 C、可溶性固形物、可滴定酸和固酸比等果实关键品质指标之间的关系,结果如图4所示。第一排序轴(RDA1)对柑橘果实关键品质指标的解释率为 73.67%,第二排序轴(RDA2)对柑橘果实关键品质指标的解释率为 1.26%,共解释了 74.93% 的总方差。根据箭头长度可以看出,土壤 pH 值、有机质、养分含量和酶活性均与柑橘果实关键品质指标的相关性较好,其中影响柑橘果实关键品质前 3 的土壤环境因子分别为土壤蔗糖酶活性、速效钾含量和过氧化氢酶活性,其贡献度分别为 82.5%、 3.10% 和 2.60%。
3柑橘果实品质与土壤环境因子间的相关性热力分析图
注:OM、AN、AP、AK、CAT、URE、SC、ACP、FW、ER、FJP、Vc、DS、TA 和 SAR 分别代表有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶、单果重、可食率、果汁率、维生素 C、可溶性固形物、可滴定酸和固酸比。*、**、*** 分别表示 P<0.05、P<0.01、P<0.001。
4柑橘果实关键品质指标与土壤环境因子间的 RDA 分析
3 讨论
豆科绿肥根系上着生的根瘤菌能固定转化空气中的氮素,活化、更新土壤有机组成,改善土壤结构,提高土壤肥力和养分供应能力,进而促进作物生长发育[21]。王吕等[22]研究发现,套种豆科绿肥后明显改善了黄土高原地区猕猴桃园土壤结构,显著增加了猕猴桃园土壤氮素含量,提升了果园土壤肥力水平。梁琴等[23]在四川丘陵地区柑橘园套种豆科绿肥后,发现果园套种绿肥可以有效改善果园土壤理化性质,提高土壤有机质和速效养分含量,但不同绿肥对果园土壤的增肥效应存在明显差异。还有部分研究结果表明,绿肥根系发达,能有效提高土壤通气性和水分保持能力,增强土壤对土壤养分的固持能力,减少养分淋溶损失,提升土壤肥力[24-25]。本研究中,套种不同绿肥均在一定程度上提高了喀斯特山地柑橘园土壤 pH 值,这可能是因为绿肥植物在生长过程中,由于其所处土壤环境为酸性,其根系会分泌释放出 OH-、HCO3- 等离子来调节根际环境,进而引起根际碱化,从而提升土壤 pH 值[26]。本研究发现,相比于 CK 处理,除套种花生略微降低了土壤有效磷含量外,不同绿肥处理均提高了喀斯特山地柑橘园土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量,这可能与绿肥根系较为强大的穿透性和团聚作用而增强了土壤对养分的固持效应、减少养分流失等有关[25]。本研究进一步发现,套种不同绿肥均显著提高了土壤碱解氮含量,但不同绿肥对土壤有机质、有效磷和速效钾含量的影响存在明显差异。一方面,豆科植物根系上附生的根瘤菌将空气中的氮素固定转化为有机氮化物而补充了土壤中的氮素,显著提高了土壤碱解氮含量,另一方面,本研究中的绿肥仅套种一季,种植时间较短,土样采集时并未进行绿肥秸秆翻压,归还到土壤中的有机物质和养分量有限,土壤有机质和速效养分的累加效应不明显[27]。此外,本研究结果也进一步证实了在喀斯特山地柑橘园套种绿肥后,在绿肥生长发育期间也能显著提升土壤综合肥力,这与刘晗等[28]的研究结果基本一致。
土壤酶是土壤的重要组成部分,参与土壤中的各种生物化学过程,促进土壤中有机物质的分解矿化而释放供植物吸收利用的有效养分,有利于土壤物质和能量循环,改变土壤微生态环境,从而导致土壤环境因子发生变化,是表征土壤肥力高低和生态系统健康的重要指标[29]。土壤酶主要由土壤动物、根系产生,或来自残体分解和土壤微生物代谢过程,其活性高低与耕作方式、施肥方法等农业措施紧密相关,在一定程度上反映出土壤的生物活性和生化反应强度,因此,常作为评价土壤质量变化的生物学指标[30]。李金秋等[31]研究表明,烤烟与绿肥套种能提高丘陵地区黑土过氧化氢酶、磷酸酶、脲酶和蔗糖酶活性。陈海生等[32]研究发现,甘蔗与花生套种能显著提高酸性红壤土过氧化氢酶、脲酶和酸性磷酸酶活性。杨露等[33]和潘介春等[34]研究发现,种植绿肥还可以通过改善果园土壤微生态环境来提高果园土壤酶活性。本研究也发现,在喀斯特山地柑橘园套种豆科绿肥后 4 种酶活性均有不同程度的提高,表明种植绿肥改善了果园土壤水分、温度、湿度及光照等气候条件,为土壤微生物的生长繁殖提供了良好的微生态环境[35],有利于土壤中碳、氮、磷等养分在微生物的作用下分解矿化,进而提高了土壤中速效养分含量。然而,套种不同绿肥处理对喀斯特山地柑橘园土壤过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶及酸性磷酸酶活性的影响存在明显差异,可见,在绿肥生长期间其对柑橘园土壤酶活性的影响并非只由其生物量大小决定,一方面可能与本试验中绿肥未进行土壤翻压有关,另一方面则可能与不同绿肥自身性质差异有关,尤其是不同种类绿肥根系结构及地上部位生物结构差异较大,其根系分泌物和叶片残体等为微生物提供可利用的营养和能源物质存在差异,从而造成不同绿肥对土壤酶活性的影响有所不同[7],这有待进一步研究。
果实品质的高低对柑橘经济效益起到决定性作用,而柑橘果实品质的优劣,与土壤肥力、养分和酶活性关系密切[36]。于淑慧等[37]研究表明,苹果园套种绿肥能有效改善果园土壤生态环境和养分供应水平,提高苹果可溶性固形物和维生素 C 含量。梁琴等[23]研究发现,在四川丘陵地区柑橘园套种豆科绿肥能抑制杂草生长,改善土壤结构和速效养分供应水平,显著提高柑橘产量和果实品质。本研究进一步得到证实,在喀斯特山地柑橘园套种不同绿肥后,通过改善柑橘园土壤理化性质,提高土壤保水保肥能力和养分供应水平,促进微生物活动,有利于果园生态系统的稳定,进而促进柑橘果实品质指标提升。相关性分析结果表明,柑橘果实品质指标与土壤 pH 值、有机质、速效养分和酶活性等存在显著或极显著相关关系,冗余分析结果进一步发现,影响柑橘果实关键品质指标的土壤环境因子分别为土壤蔗糖酶活性、速效钾含量和过氧化氢酶活性。我国地域辽阔,不同果园生态种植区降水、气温等环境因素差异较大,且土壤条件各异。贵州喀斯特山地因岩石裸露度高,土壤层薄且分布不均,使得土层浅薄、贫瘠、养分含量不高,且水土流失严重,如何高效改善喀斯特山地果园生态系统、提高果园土壤肥力和生产力水平,已成为贵州喀斯特山地黄壤改良的重要挑战。绿肥作为一种绿色、养分完全的生物肥源,品种资源十分丰富[30],因此,选择适宜贵州喀斯特山地柑橘园生长特性和种植条件的绿肥,改变果农不合理施肥和果园清耕的实际生产习惯,对缓解当地土地资源紧张、降低生产成本、保护生态环境、培肥地力起到重要作用。本研究结果表明,柑橘园套种绿肥可以改善果园土壤生态环境,为果树生长发育提供丰富的氮、磷、钾养分,促进柑橘园土壤肥力水平的提升,提高柑橘果实品质,因此,适宜在贵州喀斯特山地黄壤区柑橘园推广应用。
4 结论
在喀斯特山地柑橘园套种豆科绿肥不仅能提升土壤 pH 值,有效缓解土壤酸化,还能提高柑橘园土壤肥力和养分供应水平,改善土壤酶活性,提高柑橘果实品质。其中,柑橘园套种红豆处理效果更好,可优先作为贵州喀斯特黄壤区柑橘园土壤培肥改良绿肥。
1不同绿肥处理柑橘园土壤 pH 值和养分含量
2不同绿肥处理柑橘园土壤酶活性
3柑橘果实品质与土壤环境因子间的相关性热力分析图
4柑橘果实关键品质指标与土壤环境因子间的 RDA 分析
1土壤养分隶属度函数曲线转折点取值
2土壤养分隶属度函数曲线转折点取值
3不同绿肥处理下土壤肥力指标的隶属度值
4不同绿肥处理下黄壤肥力指标的相关系数及权重系数
5不同绿肥处理下土壤综合肥力指标(IFI)值
6不同绿肥处理下柑橘产量及果实品质
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