论文部分内容阅读
中国作为柑橘种植面积、产量增长最快的国家,其中琯溪蜜柚种植产业也逐渐扩大。福建省平和县作为琯溪蜜柚种植主产区,据调查,当地氮、磷肥用量高达1255.37 kg/hm~2、917.99 kg/hm~2,导致该地果园径流及地下水污染情况日渐严重,果实品质、产量也逐渐下降。为了降低肥料投入,减少环境污染,可以采取多种途径平衡施肥,提高肥料利用效率,如中微量元素配施、有机无机肥配施等。硒是人体必需营养元素之一,也是植物生长的有益元素。本文采用问卷调查结合采样分析,明确福建平和琯溪蜜柚园施肥状况和养分丰缺情况;在此基础上采用田间试验和淋溶盆栽实验等方式,研究氮、磷减量施用配合施用硒、有机肥、甲壳素对琯溪蜜柚果实产量、品质的影响,明确其提高产量、改善品质的效果;并采用宏基因组技术分析微生物生态功能,深入研究硒与甲壳素配合对不同来源氮肥在土壤中转化、淋溶、分布、利用的影响及其微生物学、酶学机制。主要结果如下:（1）福建省平和县琯溪蜜柚主产区果园土壤偏酸,氮磷肥施用过量且氮肥利用率偏低。福建省平和县琯溪蜜柚主产区农户施用肥料种类以有机肥、复合肥为主,氮、磷、钾肥施用量分别为1255.37 kg/hm~2、917.99 kg/hm~2、1063.15 kg/hm~2,远高于我国柚类合理施肥量（N 350-450 kg/hm~2、P2O5 200-250 kg/hm~2）,其中平均每公斤氮肥养分的果实产量仅为43.67 kg。福建省平和县琯溪蜜柚主产区90%的果园土壤呈现酸性及强酸性,平均p H值仅为4.50。果园土壤的碱解氮含量总体较低,93.34%的果园土壤碱解氮含量低于适宜范围（100 mg/kg）,且60%的叶片中全氮含量属于缺乏状态。土壤中有效磷含量处于极度丰富水平的果园有21个,占果园总数的70%,含量最高为155.7 mg/kg。果园土壤中交换性镁含量的平均值仅为51.61 mg/kg、27.74mg/kg,均低于适宜浓度范围。（2）氮磷减量下,施用有机肥、甲壳素和硒显著提高琯溪蜜柚果实产量,优化果实品质。与习惯施肥相比,氮磷减量施肥的琯溪蜜柚果实产量分别提高了9.31%（2018年）、20.99%（2019年）。其中,2018年琯溪蜜柚产量最高的是减量施肥配施甲壳素和硒处理,为96.74 kg/株,比习惯施肥提高了13.98%;而2019年果实产量最高的是氮磷减量配施硒处理,其中减量施肥处理的果实产量仅为35.04 kg/株,施硒后果实产量提高了39.66%。在习惯施肥的基础上,氮磷减量施肥可以降低果皮的厚度,提高可溶性固形物含量、单果重和固酸比。氮磷减量配施甲壳素和硒后,与氮磷减量相比,固酸比、维生素C含量及出汁率分别提高了11.52%、10.28%、20.82%。2020年停止配方施肥后,经过2年减量施肥配施甲壳素和硒处理过的琯溪蜜柚,其果实产量显著高于不添加外源物处理,增幅为49.07%,果实单果重增幅达到55.58%;可溶性固形物含量、固酸比及维生素C含量均有提高,增幅分别为0.48%、9.06%、37.45%。（3）甲壳素与硒配施通过影响土壤中微生物群落结构及氮代谢相关功能菌的丰度,从而显著降低氮素淋失。采用淋溶土柱试验,在仅施用氮磷钾肥的情况下,施用甲壳素可以显著降低淋溶液中硝态氮及铵态氮的含量;当氮磷钾肥与甲壳素和硒配施时,淋溶液中铵态氮和硝态氮的含量可以显著降低51.13%、27.04%。在0-20 cm的土壤深度中,施硒可以显著降低土壤中硝态氮含量,且亚硒酸钠作用比硒酸钠更明显;还能提高叶片全氮含量,最高达到1.22%,增幅为3.88%-22.73%。在仅施用氮磷钾肥的土壤中,嗜热菌是优势菌,占所有细菌的50%以上。然而,随着甲壳素和亚硒酸钠的添加,在20-40 cm土层中,嗜热菌仍然是优势菌,而黄单胞菌则成为0-20 cm土层中最重要的细菌,占所有细菌的37.03%。土壤中相对丰度最高的功能类别为代谢途径、次生代谢产物的生物合成和不同环境中的微生物代谢,分别占总相对丰度的57.41%、57.57%、57.47%和57.41%。甲壳素肥料和硒配施的土壤中与硝化、反硝化及异化氮还原过程相关的氮循环功能基因丰度更高,从而促进植物对氮素的吸收,提高氮肥利用率。（4）不同价态的硒通过刺激土壤中酶的活性从而促进氮素形态转化,提高植物对氮的吸收。施硒显著促进了琯溪蜜柚幼苗对氮的吸收,全氮含量最高为3.10%,与仅施氮肥相比,叶片氮含量显著提高了29.17%,硒（IV）和硒（VI）的效果相似,且叶片含氮量随施硒量的增加而增加,但施硒对土壤全氮含量没有显著影响。施用硒（VI）能显著提高土壤铵态氮含量97.42%,其增加率分别为113.65%和186.80%。同样的,硝酸盐氮含量随硒含量的增加而增加。在减少25%的施肥量的基础上添加定量的硒肥,可以提高过氧化氢酶和磷酸酶活性,且酶活性随施硒量的增加而提高;添加1.0 mg/kg硒酸钠后蔗糖酶活性显著高于其他处理,脲酶活性也明显提高（仅当氮源为硝态氮时）。