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用于可持续农业的液体有机肥料:柑橘树对有机肥料和无机肥料的养分吸收
Beleacute;n Martıacute;nez-Alcaacute;ntara, Mary-Rus Martıacute;nez-Cuenca, Almudena Bermejo,
Francisco Legaz, Ana Quintilde;ones*
西班牙瓦伦西亚蒙卡达农业研究所柑橘栽培和蔬菜生产部
摘要：这项研究的主要目的是比较两种液体有机肥料，一种动物和一种植物肥料的性能，以及柑橘树上的矿物质施肥。肥料（矿物质或有机肥）的来源对有机和常规管理的柑橘的营养状况有显着影响。分析了营养吸收，营养生长，碳水化合物合成和土壤特征。结果表明，以动物为基础的液体肥料施肥的植物表现出较高的总生物量，新发育器官（叶片和纤维根）的发育更为丰富。与矿质肥料树相比，液体有机肥导致大量和微量营养素的吸收增加。此外，有机肥对碳水化合物含量产生积极影响（果糖，葡萄糖和蔗糖）主要在夏季冲洗叶片。液体有机肥也导致土壤有机质含量增加。动植物肥料由于内在组成，增加了总树木生物量和碳水化合物叶片含量，导致土壤硝酸盐浓度降低，土壤提取物中的P和Mg交换量高于植物基肥料。因此，液体有机肥可以用作滴灌柑橘树中传统矿物肥料的替代品。与植物基肥相比，土壤硝态氮含量较低，土壤提取物中磷和镁的交换量较高。因此，液体有机肥可以用作滴灌柑橘树中传统矿物肥料的替代品。与植物基肥相比，土壤硝态氮含量较低，土壤提取物中磷和镁的交换量较高。因此，液体有机肥可以用作滴灌柑橘树中传统矿物肥料的替代品。
关键词：液体有机肥；柑橘；矿物质肥料；有机肥
引言：
目前，农业生产管理技术的重点是对环境的可持续性发展。在这个方向上，有机农业，被欧盟和粮农组织所接受并作为传统农业的替代系统，这表现为一个环境友好的生长系统[1]，因为矿质肥料的滥用和误用而导致了健康问题和环境污染[2]。据称有机农业是世界上发展最快的农业。从2001年到2011年的十年间，全球有机农业的总公顷增长了135%，相当于每年8.9%十年来的复合增长。2011年西班牙的生态面积为公顷，在过去十年中每年增长11.76%，在欧盟国家有机农业数量中居首位。
在有机系统中，土壤管理包括使用割过的或耕作过的覆盖作物、动物肥料、堆肥和施用增加土壤有机质的有机肥料(SOM)并在有机物分解时为作物提供稳定的营养释放。外源有机质的应用可以改善土壤的化学和物理性质性质与生物功能[4,5]。改良的土壤物理条件增强了根系，促进营养的吸收。从这个意义上说，有机肥料已被证明可以提高肥料的吸收效率。养分吸收效率可定义为每（毫克）施肥植物的总元素回收率(毫克)。此外,有机肥的应用越来越受到重视，不仅是因为它对影响土壤质量的影响还因为其在固碳[10]中的作用，可以降低大气中的二氧化碳水平[11]。有机施肥也被报道对作物的植物营养质量有影响，可促进植物体内抗氧化代谢产物的产生[12]、[13]，提高了叶产量、质量参数、可溶性糖含量，因此在经济效益上，甜叶菊，一种多年生草本植物，优良的糖源，在有机栽培下相比传统的无机施肥可获得显著的增产。在药用植物黄花蒿中，有机肥提高了黄花蒿的产量，相比于无机肥料，总酚类、黄酮类、抗坏血酸、皂苷、谷胱甘肽等都得到了提高[14]。然而，不同来源的液体有机肥料在不同施肥条件下的应用较少，试验也不够充分。
柑橘在有机农业系统中占有重要地位，是世界上最重要的有机农业之一，市场上对有机产品的需求量很大[15]。如今,有机柑橘约占全球总产量的2-7%[16] ，占世界柑橘种植面积的0.8%[17]，因此是一个大有商机的作物。在这一背景下，有机柑橘行业在欧盟过去十年的蓬勃发展中经历了一次大变革。这个行业集中在少数几个成员国:意大利、希腊、西班牙和塞浦路斯。最大的柑橘区位于意大利(超过21900公顷)和西班牙，2011年该行业的面积约为6000公顷并且正在开发中。
在过去，柑橘生产完全集中于最大限度地提高商业市场的产量，因此向作物提供了过量的肥料，伴随而来的是盐的积累、对植物生长的植物毒性作用和地下水污染[18,19,20]。在这方面，因为地下水和地表水的硝酸盐污染，有效使用氮肥已成为现代柑橘生产中的首要关注点(21、22)。如今，施肥研究的目的是使作物需求与营养供应相匹配。地中海地区广大柑橘种植者们对肥料，尤其是氮肥的高效利用十分有兴趣，但大多数井的硝酸盐浓度都明显高于世界卫生组织规定的上限[21,23,24，25]。对于养分摄取的研究，采用稳定剂同位素技术()能够跟踪肥料中的氮在植物-水土壤中的运动系统。在有机施肥条件下，标记的肥料允许在植物和土壤中直接测定和准确估计氮的回收率[26]。但是，由于有机残留物和堆肥的标签程序的复杂性，对有机肥的氮肥利用率检测很少，且全部应用于园艺作物中[27,28,29,30]。
本研究旨在探讨两种液体有机肥(植物肥料和动物肥料)对柑橘养分吸收、营养生长和土壤特性的影响。
材料和方法
声明：本试验在来自瓦伦西亚农业研究所(西班牙蒙卡达)的柑橘和蔬菜生产部门进行。安娜·奎诺斯博士对本文实验分析的回应，可在以后联系。作者声明，这份文稿不涉及任何伦理问题，也不涉及濒危或受保护的物种。
实验条件、植物材料及处理：本研究于2010/2011年在瓦伦西亚研究所实验站进行蒙卡达(39°33#39; N;24°24 W;瓦伦西亚)。二十棵同样4年大的柑橘(网纹柑桔)，树冠18厘米，以三叶柑桔为砧木，进行直径嫁接，在50 L盆中单独种植，其中壤土的沙含量为45.1%，粉砂含量为38.1%，粘土16.8%;pH 8.4，有机碳总浓度为0.37%。试验表明，冠层平均直径为70plusmn;8cm，高于土壤表面1 m处为胸高，离移植物干面积4cm处测得的根茎直径为3.8plusmn;0.3 cm，移植物2.8plusmn;0.2 cm。容器被放置在室外聚碳酸酯遮蔽物下的长椅上，以排除雨水。
本试验研究了两种液体有机肥料，一种植物肥料(VO)和一种动物肥料(AO)(表1)作为VO肥料生产的原料，也可作为标记的饲料。获得标记的肥料，采用标记作为AO肥料的原料，通过酸性水解和酶促水解得到了VO肥料[31]。液体有机肥(VO和AO)并与两种含氮量分别为55%和95%的硫酸铵矿物溶液进行了比较其余的45 %和5%为硝酸钾，用作植物肥料(VMC)和动物肥料(AMC)的矿物质控制。
在他们各自的对照中，对植物和动物有机肥中存在的其他微量和宏量营养素也提供了相近的量。氮源和钾源分别作是硝酸钾和硫酸铵，磷和镁和钙分别由磷酸镁和硫酸钙提供。每棵树的基本铁需求在整个生长周期中以类似于螯合态氮的方式分布。叶面喷施锌肥和锰肥（锌肥质量分数6.6%，锰肥质量分数4.8%）用以修正质量浓度5g/L商品有机肥之间的误差。这样，有机肥料及其矿物质对照组在相同浓度下的营养形式不同。在所有处理组添加相似的N和Ca量（20和23 克每株）。然而，较高的钾比率和较低的磷和镁被用于植物肥料（分别为56比37、3比15和4比10克每株）。植物营养需求由处理提供。植物性和动物性液态有机肥用标记（分别为2.62%和2.17%过量），而他们各自的对照组也有相同程度的标记。结果，实验包括四个处理组，每个组处理五棵均匀的树，这些树被随机分配到实验区。3月（春季恢复生长）至10月期间，供应了矿物质和有机肥料。每2-3天用去离子水通过每棵树2个的滴灌器将植物浇灌至田间持水量，以避免肥料与水N的同位素稀释。矿物肥料按以下百分比以离子水稀释[30]：3月（5%），4月（10%），5月（15%），6月（22%），7月（18%），8月（15%），9月（10%），10月（5%）同样数量的有机肥料被人工添加到每个盆栽中。每天使用土壤水分与温度测试仪（Delta Tdevices，UK）控制土壤水势，并在30 cm深度的基质电位达到-10 kpa时安排灌溉[32,33]。
为了量化与脱落部分相关的营养损失，从开花开始（4月1日）到花期结束，用网捕获树木枯枝（花、花瓣和果实）直到结出果实（7月4日）。将切除的器官干燥、称重、碾磨并储存，以备后续营养和分析。
表1 有机肥料(mg/L)的总氮含量、各组分间的过量量以及植物(VO)和动物(AO)基有机肥(mg/L)的宏、微量元素含量(dagger;)。
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总氮（mg/L） |
（mg/L） |
（mg/L） |
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有机氮 （mg/L） |
过剩 |
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VOdagger;dagger; |
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1.23 |
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A0Dagger; |
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21.00 |
403.3 |
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C(mg/L) |
C/N |
P |
K |
Mg |
Ca |
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VO |
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AO |
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Fe |
Zn |
Mn |
Cu |
B |
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VO |
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0.13 |
0.16 |
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AO |
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sect;每个值为三个样本的平均值plusmn;标准误差。
dagger;施用量:植物肥料60.5 L，动物肥料40.3 L。
dagger;dagger;铵态氮和硝态氮分别占无机氮释放总量的55%和45%。
Dagger;铵态氮和硝态氮分别占释放无机氮总量的95%和5%。
植物收获、样品制备和植物分析
在标记期结束时，在休眠期（12月），树木被破坏性地收获，以确定氮吸收效率和营养植物吸收。分离出幼嫩（新梢的花/果、叶和枝）和老器官（往年的叶和枝、干和根系统），并进行采样，以量化总干生物量。所有样品在非离子清洁剂溶液中清洗，然后在去离子水中加入数个样品，称重，用液氮冷冻干燥并干燥称重。
植物样品用水冷却磨碎机研磨，然后通过0.3 mm筛网进行筛选，并在-20°C下保存，以便进一步分析。
在硝酸高氯酸消化后，用电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICAP-AES 6000，英国剑桥热电科学院）同时测定了大量营养素（磷、钾、钙、镁）和微量营养素（铁、锌、锰）。将干燥的植物材料（0.5 g）与10 ml硝酸在120°C的消化块上预消化过夜。将样品冷却至室温，添加2.0 ml 70%超微量金属级H高氯酸，并在220°C下再次消化，直到产生白色烟雾。用超纯水[35]将消化产物稀释至25 ml，随后测量营养物浓度。用元素分析仪（NC 2500 Thermo-Finnigan）和同位素比质谱仪（Delta Plus，Thermo-Finnigan）测定总氮和碳浓度以及丰度。结果以干重（dw）的百分比（大量营养元素）或百万分之一（微量营养元素）表示。
碳水化合物测定：叶中可溶性糖
将叶片样品洗涤、冻干、研磨并在4°C下储存。在60°C下用5 ml乙醇80%（物质浓度）提取可溶性糖（100 毫克，干重）15-30分钟，然后在10000 rpm下离心混合物，在4°C下离心30分钟。为了回收，将一种提取物中不包含的糖：已知量的岩藻糖（Sigma Quimica，马德里，西班牙）作为内标添加到提取物中。去除上清液，提取颗粒两次（重复提取三次）。收集合并的上清液，在45°C的真空中蒸发[36]。将残余物重新溶解在1 ml水中，然后通过0.45mu;m尼龙过滤器过滤，并使用柱示踪剂Carbohydr 250 m m x 4.5 m m、5mu;m（Teknokroma，Barcelona，Spain）和流动相（由乙腈：水（75:25）以1 ml 每分钟的流速组成）通过折射指数进行高效液相色谱分析。采用配备有waters 515高效液相色谱泵、Waters 2414折射率检测器和20mu;L回路流变仪的高效液相色谱系统进行糖分析。使用Empower2软件（Waters，西班牙）用于数据处理。通过比较果糖、葡萄糖和蔗糖的保留时间与标准品进行鉴定，并使用外
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资料编号：[1940]
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