姚麗賢,周昌敏,何兆桓,李國(guó)良,楊苞梅,白翠華
(1 華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院,廣東 廣州 510642;2 廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所,廣東 廣州 510640)
我國(guó)荔枝Litchi chinensisSonn.總產(chǎn)量和種植面積雖然居世界第一,但單產(chǎn)不及印度的1/2,也低于越南[1]。與國(guó)內(nèi)其他木本果樹(shù)相比,我國(guó)荔枝單產(chǎn)也有較大差距。根據(jù)2016年中國(guó)農(nóng)業(yè)年鑒數(shù)據(jù)[2]計(jì)算,我國(guó)荔枝單產(chǎn)為 4.3 t·hm?2,蘋果和柑橘單產(chǎn)分別為 18.3 和 14.6 t·hm?2,梨、桃、葡萄和獼猴桃單產(chǎn)分別為 16.6、16.5、17.1 和 12.0 t·hm?2??梢?jiàn),荔枝單產(chǎn)不及蘋果的1/4,也明顯低于其他幾種果樹(shù)。這說(shuō)明我國(guó)荔枝單產(chǎn)還有很大提升潛力。國(guó)外報(bào)道曾指出,雖然荔枝對(duì)土壤的敏感度低于氣候[3],但中國(guó)荔枝產(chǎn)量很低,而且中國(guó)的土壤類型及荔枝施肥技術(shù)往往令人不解[4]。這從側(cè)面反映我國(guó)荔枝園土壤肥力和施肥技術(shù)可能是荔枝低產(chǎn)的主要原因之一。雖然荔枝在我國(guó)種植歷史悠久,但由于是多年生木本果樹(shù)且樹(shù)體高大,研究其養(yǎng)分需求特點(diǎn)難度較大,國(guó)內(nèi)荔枝施肥技術(shù)研究也相對(duì)較少,國(guó)際上相關(guān)研究報(bào)道也十分有限。Menzel等[5]報(bào)道了6年生‘Bengal’在花穗萌發(fā)時(shí)的樹(shù)體生物量及養(yǎng)分累積特點(diǎn)。陳菁等[6-7]研究了9年生‘妃子笑’和‘黒葉’在采果后及3年生幼齡‘妃子笑’樹(shù)體生物量構(gòu)成特點(diǎn),并剖析了鉀素在樹(shù)體的累積特性。關(guān)于荔枝葉片養(yǎng)分含量周年動(dòng)態(tài)變化、花果營(yíng)養(yǎng)差異[8-10]及枝梢和花果發(fā)育年度養(yǎng)分需求特性[11]已有報(bào)道,但對(duì)于果實(shí)成熟期荔枝樹(shù)體養(yǎng)分累積特性尚缺乏研究,導(dǎo)致荔枝施肥技術(shù)或養(yǎng)分管理方案缺乏基礎(chǔ)參考數(shù)據(jù),難以實(shí)現(xiàn)合理施肥。
根據(jù)2009年國(guó)家荔枝龍眼產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系在廣東、廣西等六省區(qū)進(jìn)行的產(chǎn)業(yè)調(diào)查結(jié)果,當(dāng)時(shí)全國(guó)大部分荔枝樹(shù)齡為13~15年[12],這主要與我國(guó)荔枝在20世紀(jì)90年代前中期有一個(gè)種植高峰有關(guān)[13]。本文對(duì)我國(guó)約15年樹(shù)齡的荔枝不同主栽品種生物學(xué)基本性狀、養(yǎng)分需求和累積參數(shù)進(jìn)行研究,探討荔枝主要營(yíng)養(yǎng)問(wèn)題,為進(jìn)一步研究荔枝養(yǎng)分管理技術(shù)提供依據(jù)。
2009—2010年在我國(guó)廣東、廣西、海南和福建荔枝主產(chǎn)區(qū)選擇‘妃子笑’、‘桂味’、‘大丁香’、‘紫娘喜’、‘黑葉’、‘蘭竹’、‘白糖罌’、‘白蠟’、‘淮枝’和‘雙肩玉荷包’10個(gè)主栽品種進(jìn)行研究。由于荔枝樹(shù)體個(gè)體差異大,本研究盡量以相同標(biāo)準(zhǔn)選擇不同品種試驗(yàn)樹(shù),每個(gè)品種選擇1株。供試?yán)笾?shù)冠完整獨(dú)立、中高產(chǎn)且基本沒(méi)有裂果及明顯病蟲(chóng)害,種植方式有圈枝苗種植和嫁接苗種植2種,基本信息見(jiàn)表1。
在荔枝果實(shí)成熟期分別收獲果實(shí)、葉片、地上部樹(shù)干,然后挖取全部或部分根系(由于部分品種荔枝立地土壤中巖石較多而無(wú)法獲取全部根系),用自來(lái)水沖洗干凈、晾干水分,稱取各部位生物量(鮮質(zhì)量)。將每個(gè)品種所有葉片、果實(shí)、樹(shù)干和根系分別混為一堆,每個(gè)部位充分混勻后各采集3~4個(gè)樣本,并盡快帶回實(shí)驗(yàn)室。
在挖取荔枝植株之前,在樹(shù)冠滴水線外約20 cm處采集8鉆0~50 cm深的土壤,充分混勻后作為該株荔枝立地土壤樣本。不同品種荔枝立地土壤基本性質(zhì)見(jiàn)表1。
M o 0.1 1 0.1 4 0.1 1 0.3 7 0.0 2 0.8 0 0.0 6 0.0 4 0.0 3 0.0 6 0.5 0.1 2 B 0.4 1.0 0. 6 0.2 0.6 0.1 Z n 6.3 0.4 1 0.6 1 4.7 0.1 1.5 2 0.5 0.1 C u 0.8 2 4.4 7 0.9 2.1 0.3 0.6 1.0 0.1 1.1 2.5 0.4 0.3 0.3 0.3 1)t c o n t e n t 2 2.0 1.7 M n 9 9.1 3.0)2)/(m g·k g?4 4.1 1 0.7 F e 9.7 4 7.3 1 7.0 A v a i l a b l e n u t r i e n 2 8 9.4 2.7 S i分2 2 9.6 6.1養(yǎng)效S 2 6.9 2 3.2 3 1.2 6 7.1 w(有M g C a 1 1 4.9 8.6 r o p e r t i e s 1 2 0.6 1 0.1 4 3.7 1 1.6 1 1 0.2 2.4 1 3 2.4 6.4 5 1 3.7 4 8.3 2 4.3 2 2.9 5 1.7 3 1.2 2 5 8.9 2 1.2 5 3.7 2 2.3 9.3 1 3 9.4 1 8.2 4 7.8 2 4.7 1 7.7 2 1.9 7 3 1.3 8 3.3 3 5.1 4 8.2 3 1.0 7.6 1 2 0.4 1 7.1 5 4.4 2 7.3 3 6.9 4.3 4 1.5 K 4 2 2.5 1 7 5 1.1 3 5 1.0 4 4.0 2 2 6.5 2 7 8 3.9 3 0 7.6 1 6.7 6 1.5 3 6.0 2 1.5 9 1.0 3 4.5 1)性a r d s o i l p 2.2 P 4 6.1 3 2.8 3 7.7 2 4.0 2 4.2 4 6.4 2.2 2.6 2.1質(zhì)基o r c h 本N 4 1.7 5 3.2 2 9 1.7 3 2 2.3 5 0.5 6 7.4 8 5.0 3 3.6 7 6.1 5 3.4立l i t c h i a n d 壤土)/%質(zhì)a t t e r v a i l a b l e K地機(jī)n t e n t c o 0.7 4 0.9 4 7.0 4 7.1 6 1.0 6 1.4 8 1.8 1 0.8 6 1.1 1 1.0 1: A, K和w(有O r g a n i c m信基o f s a m息p l e d本p H 4.5 5 4.2 0 5.5 8 6.3 0 4.6 0 5.0 8 4.4 8 5.1 0 4.6 5 4.6 3枝荔t i o n試1 供地l k a l i-h y d r o l y z a b l e N h e i n f o r m a質(zhì): A壤土土y c l a y土土表土土壤黏質(zhì)土壤黏質(zhì)土壤土壤黏質(zhì)土壤黏質(zhì)T a b l e 1 T S o i l t e x t u r e黏C l a y l o a m砂S a n d y c l a y砂S a n d y l o a m壤L o a m砂S a n d y l o a m砂S a n d y l o a m砂S a n d y c l a y l o a m砂S a n d y l o a m土C l a y黏砂S a n d y c l a y K/m 效徑直e t e r 5.4 6.0 5.2 6.3 6.6 5.8 5.3 6.0 5.6 6.0影N,K:速投P r o j e c t e d d i a m解堿:/年e r e t h e v a l u e s i n s o i l; 2) N齡1 5 1 5 1 4 1 7 1 5 1 5 2 2 1 6 1 7 1 5;2) N樹(shù)T r e e a g e值壤土為均地u a n g d o n g量n u t r i e n t c o n t e n t s w產(chǎn)O r i g i n u a n g d o n g u a n g d o n g a i n a n 1 a i n a n 2 u a n g d o n g 1 u a n g d o n g 2 u a n g d o n g 3 u a n g x i含分東1 2 1 2 3養(yǎng)惠州口口州州州州流東東化海海高漳高高北陽(yáng)和a t t e r a n d廣H u i d o n g o f G東廣H u a z h o u o f G南海H a i k o u o f H南海H a i k o u o f H東廣G a o z h o u o f G建福Z h a n g z h o u o f F u j i a n東廣G a o z h o u o f G東廣G a o z h o u o f G西廣B e i l i u o f G東廣Y a n g d o n g o f G質(zhì)機(jī)、有a n i c m C u l t i v a r D a d i n g x i a n g S h u a n g j i a n y u h e b a o p H種品包的笑e i 荷中h e p H, o r g子香喜罌玉妃F e i z i x i a o味G u i w桂丁大娘紫Z i n i a n g x i葉H e i y e黑竹L a n z h u蘭糖白B a i t a n g y i n g蠟B a i l a白枝H u a i z h i淮肩雙1) 表1) T
植株樣本經(jīng)沖洗、殺青、烘干后記錄干質(zhì)量,粉碎后測(cè)定氮 (N)、磷 (P)、鉀 (K)、鈣 (Ca)、鎂 (Mg)、硫 (S)、硅 (Si)、鐵 (Fe)、錳 (Mn)、銅 (Cu)、鋅 (Zn)、硼(B)和鉬(Mo)含量。同時(shí),所有植株樣本測(cè)定水分含量(w),用于計(jì)算樹(shù)體不同部位干質(zhì)量。土壤樣本經(jīng)風(fēng)干、磨碎后備用。
植株樣本N含量用H2SO4?H2O2消煮?凱氏定氮法[14]測(cè)定,P含量用H2SO4?H2O2消煮?硫酸鉬銻抗比色法[14]測(cè)定,K含量用H2SO4?H2O2消煮?火焰光度法[14]測(cè)定,Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn 含量用HNO3?HClO4消煮?原子吸收分光光度法(LY/T 1270—1999)[15]測(cè)定,S 含量用 HNO3?HClO4消煮?硫酸鋇比濁法[15]測(cè)定,Si含量用HNO3?HClO4消煮?質(zhì)量法[15]測(cè)定,B含量用干灰化?甲亞胺比色法[15]測(cè)定,Mo含量用干灰化?極譜法[14]測(cè)定。所有項(xiàng)目均用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07603和GBW07408控制測(cè)試質(zhì)量。
數(shù)據(jù)用Excel進(jìn)行整理,用SPSS 22.0進(jìn)行Pearson相關(guān)分析。荔枝樹(shù)體養(yǎng)分累積量為樹(shù)體生物量(干質(zhì)量)與養(yǎng)分含量(以干質(zhì)量計(jì))的乘積。
由于荔枝部分品種根系生長(zhǎng)于巖石中,難以全部挖掘,因此,僅對(duì)荔枝地上部生物量進(jìn)行研究。10個(gè)品種果實(shí)單株產(chǎn)量為 38.4~101.8 kg,除‘蘭竹’產(chǎn)量較高及‘大丁香’較低外,其他品種產(chǎn)量較為接近(表2)。不同品種荔枝均以樹(shù)干占地上部生物量比例最大,為50.4%~72.7%;果實(shí)次之,為18.0%~38.1%;葉片僅占8.1%~16.9%,比例最低。由于不同研究對(duì)荔枝樹(shù)體部位分類不同且所用試驗(yàn)樹(shù)所處的生育期不同[5-6],因此,難以對(duì)已有報(bào)道的荔枝生物量構(gòu)成特點(diǎn)與本研究數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。
表2 荔枝主栽品種各部位生物量及百分比1)Table 2 The biomass and percentage of various upper parts of main litchi cultivars
最近的研究表明,來(lái)自華南荔枝主產(chǎn)區(qū)22個(gè)管理較好的荔枝園的538株次的‘妃子笑’葉片同一種元素(包括大中微量元素)含量差異極大,最高含量為最低含量的2~10倍;即使同一果園的不同‘妃子笑’試驗(yàn)樹(shù),葉片同一養(yǎng)分含量最大差異往往也達(dá)數(shù)倍[16]。這表明,即使在同一果園采集同一品種多株荔枝研究養(yǎng)分累積特性,所得結(jié)果也難以代表該品種的營(yíng)養(yǎng)特性。因此,本研究將10個(gè)荔枝主栽品種作為10個(gè)重復(fù),探討不同主栽品種樹(shù)體的養(yǎng)分吸收和累積特點(diǎn)。
從表3數(shù)據(jù)來(lái)看,對(duì)于大中量營(yíng)養(yǎng)元素,荔枝葉片通常以N含量最高,K或Ca次之,P含量最低;樹(shù)干則以Ca或N含量最高,S含量最低;外果皮和內(nèi)果皮一般均以N或K含量最高,Si或S含量最低;果肉和種子以N或K含量最高,但均以Ca或Si含量最低;根系大部分為Ca含量最高,少數(shù)為N含量最高,最低的為P或S含量。這與Menzel等[5]認(rèn)為的絕大部分養(yǎng)分在葉片中含量最高的結(jié)果不同。由于荔枝葉片養(yǎng)分含量周年變化差異顯著[8],不同研究中不同生育期葉片養(yǎng)分含量也缺乏可比性。
表3 荔枝主栽品種不同部位(干質(zhì)量)養(yǎng)分含量狀況Table 3 The contents of nutrients in various parts (dry weight) of main litchi cultivars w
以生產(chǎn)50 kg果實(shí)計(jì),荔枝主栽品種地上部樹(shù)體 N、P、K 累積量分別為 811.9、86.4 和 586.0 g,Ca、Mg、S 和 Si分別為 792.5、112.8、66.0 和 117.6 g,Cu、Zn、Fe、Mn 和 B 分別為 0.98、1.44、11.58、4.79 和 1.02 g,Mo 則為 24.41 mg,養(yǎng)分累積比例N∶P∶K∶Ca∶Mg∶S∶Si為 1.00∶0.11∶0.72∶0.98∶0.14∶0.08∶0.14(表4)。收獲 50 kg果實(shí)帶走養(yǎng)分量為 N 114.5 g、P 14.4 g、K 105.1 g、Ca 21.6 g、Mg 12.5 g、S7.7 g、Si 10.4 g、Cu 0.16 g、Zn 0.27 g、Fe 0.55 g、Mn 0.33 g、B 0.14 g 和 Mo 0.63 mg。隨果實(shí)收獲帶走的大中量元素養(yǎng)分比例 N∶P∶K∶Ca∶Mg∶S∶Si為 1.00∶0.13∶0.92∶0.19∶0.11∶0.07∶0.09。與地上部養(yǎng)分累積比例相比,果實(shí)收獲帶走的K相對(duì)較多,因此,在采后至翌年果實(shí)收獲前需要補(bǔ)充更多的K。這與已有研究提出荔枝鉀氮肥養(yǎng)分施用比例宜為1.0~1.2的結(jié)果[8]是大致吻合的。盡管國(guó)外有人總結(jié)了部分研究者關(guān)于荔枝單位生物量養(yǎng)分累積數(shù)據(jù)[17],但未指出樹(shù)齡和產(chǎn)量,在此難以對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。
表4 生產(chǎn)50 kg果實(shí)荔枝地上部樹(shù)體需要累積的養(yǎng)分量Table 4 The accumulations of nutrients in aboveground parts of litchi plants to yield 50 kg fruit m
如表5所示,荔枝樹(shù)干是樹(shù)體養(yǎng)分最主要的累積部位。樹(shù)干中積累的 N、P、K、Ca、Mg、S和Si分別占地上部樹(shù)體養(yǎng)分總累積量的54.1%、63.4%、54.3%、78.7%、56.3%、59.4%和42.1%,Cu、Zn、Fe、Mn和 B 分別占 68.5%、45.0%、48.0%、53.5%和60.5%,而Mo是在樹(shù)干中分配比例最低的養(yǎng)分,僅占21.0%。隨果實(shí)收獲帶走的各種養(yǎng)分占地上部樹(shù)體養(yǎng)分總量的比例分別為N 15.8%、P 18.9%、K 20.2%、Ca 3.4%、Mg 12.6%、S 11.1%、Si 10.3%、Cu 8.6%、Zn 8.2%、Fe 23.8%、Mn 20.3%、B 15.1%和Mo 23.8%。對(duì)于耐修剪或生產(chǎn)中修剪較重的品種,如‘妃子笑’等,隨果實(shí)收獲和修剪帶走的各種養(yǎng)分約占地上部樹(shù)體養(yǎng)分的50%,因此,采果前后及時(shí)施肥以保證新梢的萌發(fā)十分必要。
表5 荔枝樹(shù)體地上部不同部位養(yǎng)分分配比例Table 5 Nutrient distribution in various aboveground parts of main litchi cultivars %
本研究所用的10個(gè)荔枝品種屬于中高產(chǎn)品種,但這10個(gè)果園土壤養(yǎng)分狀況如按照第2次全國(guó)土壤普查的土壤分級(jí)指標(biāo)[18]來(lái)衡量,整體上除Fe和S含量較高外,其他土壤養(yǎng)分屬于中下至極缺乏水平。對(duì)荔枝主栽品種不同部位養(yǎng)分含量與其立地土壤性質(zhì)的相關(guān)性分析結(jié)果(表6)顯示,荔枝葉片K、Ca、Mg含量與土壤有效K、Ca、Mg含量呈顯著正相關(guān);樹(shù)干Ca含量與土壤有效Ca含量呈顯著正相關(guān);根系Cu含量與土壤有效Cu含量呈顯著正相關(guān);外果皮和內(nèi)果皮Fe含量均與土壤有效Fe含量呈顯著和極顯著正相關(guān);果肉P和Cu含量與土壤有效P和Cu含量呈顯著負(fù)相關(guān);種子P含量與土壤有效P含量呈顯著負(fù)相關(guān),F(xiàn)e含量則與土壤有效Fe含量呈顯著正相關(guān);其他部位其他養(yǎng)分含量與土壤有效養(yǎng)分含量未表現(xiàn)出密切關(guān)系。由此可見(jiàn),雖然土壤是荔枝生長(zhǎng)的載體,但荔枝葉片除K、Ca、Mg外的大部分養(yǎng)分含量與土壤有效養(yǎng)分缺乏密切關(guān)系。
表6 荔枝立地土壤有效養(yǎng)分含量與荔枝不同部位養(yǎng)分含量的Pearson相關(guān)系數(shù)1)Table 6 Pearson coefficients of soil available nutrients and nutrients in various parts of litchi plants
在植物營(yíng)養(yǎng)中,Ca通常被認(rèn)為是中量元素。然而,對(duì)于荔枝而言,除果實(shí)外的其他部位Ca含量往往并不低于N、K含量,因此,Ca對(duì)荔枝具有特別重要的意義。近年來(lái),在荔枝龍眼主產(chǎn)區(qū)發(fā)生多起荔枝龍眼果實(shí)膨大期果實(shí)發(fā)育異?,F(xiàn)象,對(duì)果實(shí)商品產(chǎn)量造成很大影響。究其原因,主要是不良?xì)夂驅(qū)е鹿麑?shí)中Ca或Ca和B的不足造成[19]。其次,Si雖然不是植物必需營(yíng)養(yǎng)元素,但它在荔枝葉片、樹(shù)干和根系中的含量往往與中量元素含量相當(dāng)。大量研究顯示,Si可以提高植物對(duì)病蟲(chóng)害及逆境的抵抗能力[20-21],今后可以進(jìn)一步加強(qiáng)荔枝Si營(yíng)養(yǎng)研究。另外,Mo在荔枝植株中的含量極低,在多個(gè)品種的多個(gè)部位均未檢出Mo。Mo是植物生長(zhǎng)必需營(yíng)養(yǎng)元素,為催化C、S和N代謝過(guò)程關(guān)鍵反應(yīng)的酶所必需,與植物S、C、N和激素代謝均有密切關(guān)系[22]。植物韌皮部Mo具有移動(dòng)性,當(dāng)供Mo充足時(shí),Mo在韌皮部是可移動(dòng)的;缺Mo時(shí),韌皮部Mo則不能移動(dòng)[23]。此外,不同主栽品種荔枝地上部樹(shù)體約80%的Mo會(huì)隨果實(shí)收獲及修剪帶走。采果修剪后如不及時(shí)補(bǔ)充Mo,對(duì)荔枝花果發(fā)育的影響有待研究。目前國(guó)際上缺乏荔枝施Mo技術(shù)相關(guān)報(bào)道,具體的補(bǔ)Mo技術(shù)也需要進(jìn)一步研究。
荔枝樹(shù)體養(yǎng)分含量與土壤性質(zhì)相關(guān)分析結(jié)果表明,葉片養(yǎng)分僅K、Ca、Mg含量與土壤有效K、Ca、Mg含量呈顯著正相關(guān),其他大部分元素則與土壤養(yǎng)分關(guān)系不大。這種狀況與一般大田作物植株?duì)I養(yǎng)與土壤養(yǎng)分關(guān)系密切的情況[24-25]有較大差別。因此,進(jìn)行荔枝或其他木本果樹(shù)測(cè)土配方施肥時(shí),需要注意土壤性質(zhì)與樹(shù)體不同養(yǎng)分元素關(guān)系的差異,進(jìn)一步結(jié)合荔枝(果樹(shù))本身營(yíng)養(yǎng)特性及與樹(shù)體營(yíng)養(yǎng)診斷技術(shù)[26],才能獲得較好的施肥效果。
我國(guó)荔枝園土壤養(yǎng)分肥力低[27-28]。為維持荔枝園土壤養(yǎng)分肥力、保障樹(shù)體正常生長(zhǎng)發(fā)育,荔枝采果及修剪帶走的養(yǎng)分量應(yīng)為翌年荔枝養(yǎng)分施用量的下限。修剪較重的品種,翌年需要補(bǔ)充的養(yǎng)分相對(duì)也應(yīng)較多。由于作物對(duì)不同養(yǎng)分元素的吸收能力不同[29-30],果樹(shù)收獲帶走的各種養(yǎng)分量往往并不直接等于養(yǎng)分施用量,還需考慮果樹(shù)對(duì)每種養(yǎng)分的利用率。因此,今后要深入系統(tǒng)研究荔枝對(duì)主要養(yǎng)分元素的吸收利用能力,為荔枝養(yǎng)分管理提供更為精確的數(shù)據(jù)支持。
為維持荔枝園土壤養(yǎng)分肥力不下降及保障翌年荔枝正常生長(zhǎng)發(fā)育,成年荔枝生產(chǎn)50 kg果實(shí),翌年至少應(yīng)施用 114.5 g N、14.4 g P、105.1 g K、21.6 g Ca和12.5 g Mg。由于隨果實(shí)收獲及修剪帶走的各種養(yǎng)分量約為地上部樹(shù)體養(yǎng)分累積量的1/2,荔枝采果及修剪前后應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充養(yǎng)分。建議今后加強(qiáng)對(duì)荔枝Ca、Si和Mo營(yíng)養(yǎng)的研究。