減氮配施生物有機肥對蘋果果實品質的影響

姚瑞赟 白 茹 于慶帆 楊偉偉 包亞琪

（1.石河子大學農學院/特色果蔬栽培生理與種質資源利用兵團重點實驗室 新疆石河子 832003;2.新疆生產建設兵團第四師農業科學研究所 新疆可克達拉 835219）

蘋果（Malus pumila）因其營養豐富，且具有較強的生態適應性，耐貯性好，供應周期長，成為世界性水果。 我國是世界上蘋果種植面積最大，也是總產量最高的國家[1]。 官方數據顯示，2021 年我國蘋果總面積在3 132 萬畝左右，蘋果總產量約3 934 萬t。新疆作為新興的蘋果優勢產區[2]，許多地區氣候條件適于蘋果生長發育，其中，以阿克蘇地區、伊犁河谷為代表的蘋果主產區所生產的蘋果產量高、品質優、色澤鮮艷、風味濃郁，深受國內外消費者的青睞[3-4]。 近年來，伊犁地區富士蘋果隨著栽培面積的不斷擴大，由于沒有系統的栽培技術指導， 農戶在果樹栽培過程中盲目濫施肥料， 尤其在不斷增加氮肥用量的情況下，土壤質量加速退化，蘋果產量對氮肥投入量的響應呈下降趨勢。 果園土壤中外源化肥氮的大量累積，使土壤殘留氮肥量增多，導致土壤養分失衡[5]。 過量使用氮肥不僅會使果實品質降低、 產量減少， 還會造成肥料資源的浪費、環境的污染[6]。 前人已經在蘋果[7]、黃瓜[8]、冬油菜[9]、燕麥[10]上研究發現減施氮肥配施有機肥能夠提高產量。 在菜心上發現減氮配施有機肥和生物菌肥可以增加株高、莖粗、葉片數，還會促進菜心葉片葉綠素的合成[6]。 減氮20%配施微生物菌肥可以提高富士蘋果果實品質、 葉綠素含量和光合指標，同時降低其果形指數、可滴定酸含量和葉綠素熒光參數[11]。 梁祎[12]在番茄上發現減氮增施有機肥可以不同程度增加番茄果實品質和大部分氨基酸組分等指標的含量及糖代謝和氮代謝相關酶的活性，并且可以降低可滴定酸和硝態氮含量。劉金雨[13]發現減量50%氮肥配施總氮量10%有機肥處理結球甘藍的產量及經濟效益最高，可以提高其干物質、可溶性蛋白、可溶性糖、維生素C 含量。 雖然前人已經在減施氮肥以改善作物品質方面做了許多研究， 但新疆地區減氮配施生物有機肥在蘋果上的研究鮮有報道，且不同地區土壤條件差異較大，盲目進行氮肥減施并配施生物有機肥可能造成蘋果產量降低， 進而會影響果農經濟效益， 因此本研究以天紅二號紅富士蘋果為供試材料，以常規施肥量作為對照，等比例減少氮肥施用量同時配合施用腐殖酸及枯草芽孢桿菌等生物有機肥， 分析不同施肥處理下的蘋果果實品質。 通過研究結果分析，推薦最適宜的氮肥減施量。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

本研究田間試驗于2022 年4 月15 日在新疆生產建設兵團第四師78 團1 連試驗地進行，地理坐標44°7′N、80°37′E， 屬山區大陸性氣候， 年有效積溫2 963℃，年平均日照2 719 h，無霜期136 d，為沙壤土。 室內試驗在石河子大學特色果蔬栽培生理與種質資源利用兵團重點實驗室進行。

1.2 供試材料

供試材料為6 年生天紅二號紅富士蘋果， 砧木是新疆野蘋果，該品種的萌芽率高、成枝力低、短枝多、長枝少；結果大多集中在短果枝上，樹體旺，長枝條少，大部分枝條都能結果。

供試肥料：（NH4）2PO4（N+P2O5≥64.0%，N≥16%，P2O5≥48%，B+Zn≥0.2%，聚谷氨酸≥0.2%）購于云南云天化股份有限公司；園動力腐殖酸水溶肥料（腐殖酸≥30 g/L，P2O5+K2O≥200 g/L，P2O5≥80 g/L，K2O ≥160 g/L）購于四川潤爾科技有限公司；枯草芽孢桿菌購于德強生物股份有限公司。

1.3 試驗設計

試驗地面積1 hm2， 選取4 個試驗小區，每0.25 hm2為1 個試驗小區。 株行距5 m×2 m，果園內肥水狀況良好，樹體生長健壯，管理水平較高。 試驗設置4 個處理，分別為常規施肥量（T1），即農戶每年的常規施肥量； 常規施肥量減少20%+腐殖酸+枯草芽孢桿菌（T2）；常規施肥量減少40%+腐殖酸+枯草芽孢桿菌（T3）；常規施肥量減少60%+腐殖酸+枯草芽孢桿菌（T4）。

分別于2022 年4 月15 日、6 月15 日、7 月15 日進行3 次施肥處理， 每次均將肥料溶解后在距樹干70 cm 處采用水肥一體化滴灌方式施入，其余管理均一致（表1）。

表1 試驗處理及其施肥情況

1.4 測定項目及方法

在10 月果實收獲期，分別從果樹的東、西、南、北4 個方向隨機摘取果實樣品5 個， 每個小區共采摘20 個果實， 帶回實驗室測定果實品質。 測定方法如下： 使用電子數顯游標卡尺測定果實縱、 橫徑， 計算果形指數， 果形指數=果實縱徑/果實橫徑；使用GY-4 手握式果實硬度計測定果實硬度； 使用感量為百分之一的電子天平稱量果實單果重； 采用2，6-二氯靛酚滴定法測定果實維生素C 含量； 采用考馬斯亮藍比色法測定可溶性蛋白含量； 用TD-45數顯糖度計測定果實可溶性固形物含量[14]；用蒽酮比色法進行測定果實可溶性糖含量[15]；采用酸堿滴定法進行測定果實可滴定酸含量，糖酸比=可溶性糖/可滴定酸[16]。

1.5 數據分析

用SPSS 26.0 對數據進行單因素方差分析，用Origin 2021 繪制圖表。

2 結果與分析

2.1 減氮配施生物有機肥對蘋果果實單果重的影響

由圖1 可知， 減氮配施生物有機肥處理下蘋果果實的單果重整體上有顯著差異，單果重表現為T2＞T3＞T1＞T4。 其中T2 與T3 處理的單果重分別為193.11 g 和191.65 g， 分別高于T1 處理9.20%和8.37%。 T2 與T3 處理相比， 變化不顯著。 T4 處理的單果重為160.64 g， 低于T1 處理9.17%， 分別顯著低于T2、 T3 處理16.82%和16.18%。 整體上可以看出， 減施氮肥配施生物有機肥， 蘋果果實的單果重有所變化， 減氮20%配施生物有機肥處理的單果重最大。

圖1 減氮配施生物有機肥處理下蘋果果實單果重的變化

2.2 減氮配施生物有機肥對蘋果果實果形指數的影響

由圖2 可知， 減氮配施生物有機肥處理下蘋果果實的果形指數整體上均有差異， 果形指數表現為T2>T3>T1>T4。 其中T2、T3 處理的果形指數分別為0.91 與0.90， 分別高于T1 處理1.46%和0.07%，T2與T3 處理之間變化不顯著。 T4 處理的果形指數為0.87，低于T1 處理3.98%，顯著低于T2 處理5.49%。整體上可以看出，減施氮肥配施生物有機肥，各處理間蘋果果實的果形指數有變化， 減氮20%配施生物有機肥處理的果形指數最大。

圖2 減氮配施生物有機肥處理下蘋果果實果形指數的變化

2.3 減氮配施生物有機肥對蘋果果實硬度的影響

由圖3 可知， 減氮配施生物有機肥處理下蘋果果實的硬度整體上沒有顯著差異， 硬度表現為T2>T1>T3>T4。 其中T2 處理的硬度為8.38 kg/cm2，高于T1 對照處理2.44%。 T3、T4 處理的蘋果果實硬度分別為7.96 kg/cm2和7.42 kg/cm2， 分別低于T1 處理9.29%及2.69%。整體上可以看出，減施氮肥配施生物有機肥，各處理間蘋果果實硬度變化不顯著，只有減氮20%配施生物有機肥處理的果實硬度最大。

圖3 減氮配施生物有機肥處理下蘋果果實硬度的變化

2.4 減氮配施生物有機肥對蘋果果實可溶性固形物含量的影響

由圖4 可知， 減氮配施生物有機肥處理下蘋果果實的可溶性固形物含量整體上沒有顯著差異，可溶性固形物含量表現為T1>T2=T3>T4。 其中T2、T3和T4 處理的可溶性固形物含量分別為16.30%、16.30%和16.00%， 均低于T1 處理， 且分別低于T1處理7.28%、 7.28%和8.99%。 整體上可以看出， 減施氮肥配施生物有機肥， 各處理間蘋果果實的可溶性固形物含量變化不顯著， 且均低于T1 對照處理。

圖4 減氮配施生物有機肥處理下蘋果果實可溶性固形物含量的變化

2.5 減氮配施生物有機肥對蘋果果實可溶性糖含量的影響

由圖5 可知， 減氮配施生物有機肥處理下蘋果果實的可溶性糖含量整體上差異不顯著， 可溶性糖含量表現為T2>T3>T4>T1。 T2、T3 和T4 處理的可溶性糖含量分別為14.60%、14.39%和13.43%，均高于對照處理，分別高于T1 處理18.89%、17.18%和9.36%。其中T2 處理高于T3、T4 處理1.46%和8.71%。 整體上可以看出，減施氮肥配施生物有機肥，各處理間蘋果果實的可溶性糖含量變化不顯著， 減氮20%配施生物有機肥處理的蘋果果實可溶性糖含量最高。

圖5 減氮配施生物有機肥處理下蘋果果實可溶性糖含量的變化

2.6 減氮配施生物有機肥對蘋果果實可滴定酸含量的影響

由圖6 可知， 減氮配施生物有機肥處理下蘋果果實的可滴定酸含量整體有顯著差異， 可滴定酸含量表現為T4>T1>T2>T3。 T3 處理的可滴定酸含量為0.35%， 分別顯著低于T1、T2 和T4 處理26.57%、19.85%和34.37%。 T2 的可滴定酸含量為0.44%，同樣低于T1 處理。只有T4 高于對照處理11.89%。整體上可以看出，減施氮肥配施生物有機肥，各處理間蘋果果實的可滴定酸含量變化顯著， 減氮40%配施生物有機肥處理可滴定酸含量最低。

圖6 減氮配施生物有機肥處理下蘋果果實可滴定酸含量的變化

2.7 減氮配施生物有機肥對蘋果果實糖酸比的影響

由圖7 可知，減氮配施生物有機肥處理下蘋果果實的糖酸比整體有顯著差異，糖酸比表現為T3>T2>T1>T4。 T2 與T3 處理的糖酸比分別為38.25、41.12，分別顯著高于對照35.26%和45.42%。 T4 處理的糖酸比為25.79， 分別顯著低于T2 和T3 處理32.58%、37.29%。 整體上可以看出， 減施氮肥配施生物有機肥，各處理間蘋果果實的糖酸比變化顯著，減氮40%配施生物有機肥處理的蘋果果實糖酸比最大。

圖7 減氮配施生物有機肥處理下蘋果果實糖酸比的變化

2.8 減氮配施生物有機肥對蘋果果實維生素C 含量的影響

由圖8 可知， 減氮配施生物有機肥處理下蘋果果實的維生素C 含量整體上有顯著差異， 維生素C含量表現為T2>T3>T4>T1。其中T2、T3 和T4 處理的維生素C 含量分別為0.21 mg/100 g、0.18 mg/100 g和0.17 mg/100 g， 均高于對照， 且分別顯著高于T1處理44.22%、25.33%和18.39%。整體上可以看出，減施氮肥配施生物有機肥， 各處理間蘋果果實的維生素C 含量均變化顯著， 減氮20%配施生物有機肥處理的維生素C 含量最高。

圖8 減氮配施生物有機肥處理下蘋果果實維生素C 含量的變化

2.9 減氮配施生物有機肥對蘋果果實可溶性蛋白含量的影響

由圖9 可知，減氮配施生物有機肥處理下蘋果果實的可溶性蛋白含量整體上有顯著差異，可溶性蛋白含量表現為T2>T4>T3>T1。 T2、T3 和T4 處理的可溶性蛋白含量分別為0.49 mg/g、0.44 mg/g、0.47 mg/g，分別顯著高于對照60.47%、43.04%和53.28%。 其中T2 處理分別高于T3、T4 處理12.18%和4.69%。 整體上可以看出，減施氮肥配施生物有機肥，各處理間蘋果果實的可溶性蛋白含量變化顯著， 減氮20%配施生物有機肥處理的可溶性蛋白含量最高。

圖9 減氮配施生物有機肥處理下蘋果果實可溶性蛋白含量的變化

3 討論與結論

施肥不僅是果園周年管理中最重要的環節之一，更是蘋果高產優質的關鍵措施之一[7]。 前人研究發現，減氮配施有機肥不但可以提高作物產量，還可以減少化肥施用不當帶來的各種危害[17]。 藺浩然[18]研究發現， 使用化肥配施腐殖酸有機肥可以提升蘋果果實單果重、果實硬度、可溶性固形物含量等內外品質指標。 本研究表明，減氮配施腐殖酸有機肥及枯草芽孢桿菌可以提高蘋果果實的單果重及果形指數。不同減氮量對果實品質的影響不同， 其中減氮20%處理的大果率及果形指數明顯高于常規施肥處理，這與楊莉莉等[19]及任靜等[20]的研究結果一致。 果實硬度也是蘋果重要的外觀品質之一， 不僅與果實的鮮食口感有關， 還與果實的貯藏保鮮及加工運輸都相關，從而影響蘋果的商品率[21]。本研究發現，各施肥處理下蘋果果實的硬度變化不顯著， 但T2 處理減氮20%配施生物有機肥的果實硬度還是高于常規施肥量，這與劉文倩[7]的研究結果也一致。

李濤濤等[22]的研究表明，隨著有機肥的施入，蘋果果形指數、可溶性固形物含量、維生素C 含量等大大提高，可滴定酸含量顯著下降。 侯海軍等[23]在湘西北椪柑上進行有機肥和稻草替代部分化肥的研究，結果表明有機肥和稻草處理的果形指數普遍低于常規施肥量， 有機肥處理和稻草處理果實的維生素C含量顯著高于常規施肥量。 本研究發現，減氮配施腐殖酸及枯草芽孢桿菌可以使維生素C、 可溶性蛋白、可溶性糖含量均顯著提高， 其中減氮20%配施生物有機肥表現的最好，提高最多，這與前人在蘋果[24]、水蜜桃[25]等方面的研究結果均相符，這可能是由于配施的腐殖酸可以促進蛋白質合成， 提高蔗糖合成酶和維生素C 合成酶活性， 從而提高維生素C 及可溶性糖的含量[26-28]。 楊莉莉等[19]通過對蘋果進行減氮配施有機肥處理， 研究發現蘋果果實可溶性糖和糖酸比均顯著高于常規施肥， 且有機肥替代50%氮肥處理的品質最佳， 這與本研究結果顯示減氮20%處理品質最佳有所區別， 可能是由于不同地區土壤環境不同，施肥量自然也不同。

綜上所述，與常規施肥量相比，減氮20%配施生物有機肥處理可以顯著提高蘋果果實維生素C 含量44.22%、 可溶性蛋白含量60.47%、 可溶性糖含量18.89%、糖酸比35.26%。 綜合分析認為，T2 處理（減氮20%配施腐殖酸水溶肥+枯草芽孢桿菌）的施肥效果最佳，可以提高蘋果的果實品質，故可作為生產上推薦的氮肥減施量。