馬進川,王 強,孫萬春,丁潮洪,周大云,陳照明,林 輝,馬軍偉?

(1 浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境資源與土壤肥料研究所,杭州3110021;2 麗水市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院,麗水323000)

柑橘是我國廣泛種植的果樹種類之一[1]。 據(jù)中國統(tǒng)計年鑒(2018)數(shù)據(jù)顯示,2017 年我國柑橘種植面積243.6 萬hm2,產(chǎn)量3 816.8 萬t。 ‘紅美人’柑橘是浙江省種植面積較大的柑橘品種,具有果皮光滑、色澤紅艷、肉質(zhì)細膩、甜度高、風(fēng)味濃郁等特點,市場前景廣闊。 在柑橘品種確定的情況下,果樹養(yǎng)分供應(yīng)是影響柑橘產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素,然而當(dāng)前國內(nèi)柑橘生產(chǎn)仍存在管理粗放、施肥不規(guī)范等問題,不僅造成了資源的浪費,同時也導(dǎo)致了果實產(chǎn)量或品質(zhì)的下降[2-7]。

科學(xué)合理的養(yǎng)分管理是柑橘優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的重要保障。 葉片是光合產(chǎn)物合成的重要場所,有研究利用14C同位素標記技術(shù)確認了在特定的“源”-葉和鄰近的“庫”-果實之間存在光合產(chǎn)物的側(cè)向運輸[8-9]。 通過分析葉片礦質(zhì)元素含量及比例關(guān)系,可以了解果樹的養(yǎng)分吸收規(guī)律,對果樹潛在的養(yǎng)分缺乏、適量或過量進行診斷,有助于指導(dǎo)施肥[3]。 國內(nèi)外學(xué)者已在葉片診斷分析方面開展了大量的研究,通過葉片營養(yǎng)元素分析可以了解和快速監(jiān)測植株營養(yǎng)狀況,是進行科學(xué)肥料管理的重要依據(jù)[9-13]。 目前,針對柑橘品種‘紅美人’養(yǎng)分吸收特性的研究相對較少。 本研究利用葉片營養(yǎng)元素分析‘紅美人’柑橘在一個生長周期內(nèi)(一年)植株葉片的養(yǎng)分含量變化,旨在為科學(xué)合理地進行果園養(yǎng)分管理提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗果園基本情況

麗水市是浙江省重要的柑橘產(chǎn)區(qū),2017 年全市柑橘種植面積8 727 hm2,占果園總面積的28.7%;產(chǎn)量107 085 t,占水果總產(chǎn)量的30.7%[14]。 本試驗于2017 年4 月—2018 年3 月在浙江省麗水市蓮都區(qū)水嶺根村一個具有代表性的果園進行,種植柑橘品種為‘紅美人’,種植密度為870 株∕hm2,樹齡4 年。 土壤質(zhì)地為培泥沙土,pH 6.2,有機質(zhì)含量為23.1 g∕kg,全氮1.2 g∕kg,堿解氮126.7 mg∕kg,速效磷34.3 mg∕kg,速效鉀78.9 mg∕kg。 按照當(dāng)?shù)毓r(nóng)習(xí)慣方式進行施肥,即一個生長周期內(nèi)施肥2 次,分別為:花芽分化前期施用復(fù)合肥(德國進口恩內(nèi)克,其中N-P2O5-K2O 為11-13-18)1 500 kg∕hm2,羊糞26 250 kg∕hm2;掛果后追肥,施用復(fù)合肥1 125 kg∕hm2,羊糞15 000 kg∕hm2。 根據(jù)麗水市蓮都區(qū)柑橘生長的物候期特點,將柑橘的年生長周期劃分為5 個階段,分別是花芽分化前期(1—3 月)、開花期(4—5 月)、幼果期(6—7 月)、果實膨大期(8—10 月)和成熟期(11—12 月),分析不同時期柑橘葉片中氮(N)、磷(P)、鉀(K)、鈣(Ca)、鎂(Mg)、硼(B)元素含量的變化。

1.2 樣本采集與分析

在柑橘的年生長周期內(nèi),采用S 形取樣,取樣密度為75 株∕hm2,于每月26 日從果樹的相同部位采集20—25 片葉,混合粉碎,制成待測樣。 采用H2SO4-H2O2消煮,并分別利用堿解擴散法、鉬銻抗比色法和火焰光度計法測定N、P 和K 的含量。 采用干灰化法對樣品進行處理,利用原子分光光度計測定Ca 和Mg含量,用姜黃素比色法測定B 含量。

收獲后測定果實產(chǎn)量、單果質(zhì)量、果肉比、可食率,以及果實中氮、磷、鉀的含量,具體測定方法參見鮑士旦《土壤農(nóng)化分析》[15]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010 和SPSS 17.0 軟件對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 ‘紅美人’果實產(chǎn)量及品質(zhì)特征

在當(dāng)前施肥和農(nóng)田管理水平下,‘紅美人’柑橘產(chǎn)量23 250 kg∕hm2。 平均單果質(zhì)量268.4 g、含水率84.1%、可食率82.6%、總糖9.6%、VC 含量400.0 mg∕kg、固酸比18.5、可溶性固形物(TSS)13.3%。 果實中N、P 和K 含量分別為0.15%、0.02%和0.16%。 通過果實收獲移走的N、P 和K 養(yǎng)分量分別為34.9 kg∕hm2、10.6 kg∕hm2和44.8 kg∕hm2。

2.2 ‘紅美人’葉片營養(yǎng)元素含量的時間變化趨勢

如圖1 所示,隨著生育期的推進,葉片中N、P 和K 含量均呈現(xiàn)先降低后上升再降低的趨勢。 開花期柑橘葉片中N、P 養(yǎng)分含量達到最大值,分別為3.15%和0.28%;而葉片中K 含量在果實膨大期達到最高,為1.10%。 在整個生育期內(nèi),葉片中Ca、B 元素的含量整體呈現(xiàn)先上升后降低的趨勢,分別在成熟期和幼果期達到最大含量,為3.52%和4.03 mg∕kg;而Mg 的含量變化不大,僅在花芽分化前期略有增加然后降低。

柑橘葉片營養(yǎng)元素在不同生長階段的平均含量變化如表1 所示。 開花期和果實膨大期是柑橘對N、P、K 養(yǎng)分需求的關(guān)鍵時期;從開花期到果實收獲期,隨著果實的生長,植株對Ca 的需求逐漸增加;B 的吸收在幼果期急劇增加,隨果實的生長而緩慢降低;葉片中Mg 的含量變化不明顯,僅花芽分化前期較其他時期有所增加,可能與該段時期新葉的生長有關(guān)。

圖1 ‘紅美人’柑橘葉片養(yǎng)分含量的動態(tài)變化Fig.1 Dynamic of nutrient concentration in leaves of‘Hongmeiren’ citrus

表1 ‘紅美人’柑橘不同生長階段葉片養(yǎng)分含量Table 1 Nutrient concentration in leaves at the different growth stages of ‘Hongmeiren’ citrus

2.3 不同生育時期柑橘葉片營養(yǎng)含量特點

不同生育時期葉片各營養(yǎng)元素的含量比例不同。 若以‘紅美人’柑橘對N 的需求為基準,以N∶K、N∶P、N∶Ca、N∶Mg、N∶B 來表述果樹對K、P、Ca、Mg、B 元素的需求特征,‘紅美人’果樹在不同生長階段對養(yǎng)分的需求特征如表2 所示。 ‘紅美人’在各生育期對K 的需求為1∶(0.22—0.32),其中開花期和果實膨大期對K 的要求較高,均為1∶0.32;對磷的需求為1∶(0.04—0.08),開花期和花芽分化前期對P 的需求較高,分別為1∶0.08 和1∶0.07;對Ca 的需求為1∶(0.56—1.42),各生育期變化幅度較大,其中在花芽分化前期達到最大值,為1∶1.42;對Mg 的需求為1∶(0.09—0.15),除在花芽分化前期達到1∶0.15 外,其他時期均穩(wěn)定在1 ∶(0.09—0.11);對B 的需求為1 ∶(0.91 ×10-4—1.48 ×10-4),在幼果期最高,為1∶(1.48 ×10-4)。

表2 不同生長階段柑橘葉片養(yǎng)分含量比例Table 2 Ratios of nutrient concentration in citrus leaves at different growth stages

3 討論

葉片是光合產(chǎn)物合成的場所,一般而言,每生長1 個柑橘果實需要30—35 片正常的葉片來提供物質(zhì),柑橘植株葉片養(yǎng)分含量的變化可以為肥料的合理施用提供參考[4,16]。 葉片營養(yǎng)元素分析是植株營養(yǎng)診斷推薦施肥的方法之一,在生產(chǎn)中已有較為廣泛的應(yīng)用。 陳家龍等[17]提出柑橘葉片主要元素含量的適宜范圍為N:2.3%—3.0%、P:0.12%—0.17%,K:1.1%—2.0%、Ca:2.6%—3.6%,葉片中各元素含量之間的平均比值為N∶P∶K∶Ca∶Mg 為1∶0.06∶0.54∶1.18∶0.11;唐志鵬等[18]認為葉片中主要元素含量的適宜范圍為N:2.50%—3.00%、P:0.10%—0.18%、K:0.70%—1.30%、Ca:2.50%—4.50%、Mg:0.30%—0.50%;董燕等[19]研究認為,甜橙葉片的標準Ca 含量為干物質(zhì)重的3.0%—5.5%,葉片中B 含量的適宜范圍為50—150 mg∕kg。 本研究表明,‘紅美人’柑橘葉片中N、P、K、Ca 含量基本處于柑橘葉片養(yǎng)分診斷標準中的適量等級,而葉片中Mg 和B 含量與適量標準存在一定差異,這可能是由于產(chǎn)地、品種、養(yǎng)分供應(yīng)水平以及果實品質(zhì)對養(yǎng)分需求的差異所引起,因此基于葉片養(yǎng)分含量的推薦施肥有待于根據(jù)品種、產(chǎn)地等進一步細化。

植物的生長發(fā)育需要不斷地從外界獲取養(yǎng)分,不同生育期植株需肥特點有所差異。 本研究表明:開花期和果實膨大期是柑橘結(jié)果樹對N、P、K 養(yǎng)分需求的關(guān)鍵時期,N、P 在開花期需求最高,這可能與開花期是植物從營養(yǎng)生長到生殖生長的轉(zhuǎn)折點有關(guān);果實膨大期對K 的需求最高,與魯劍巍等[4]研究結(jié)果一致,這可能是由于果實膨大期大量光合產(chǎn)物從葉片往果實中轉(zhuǎn)運,而K 在光合作用產(chǎn)物的轉(zhuǎn)運中起重要作用所致。 本研究表明,4 月26 日葉片中N、P、K 含量明顯高于3 月26 日,這與此時的葉片既是光合作用的源也是光合產(chǎn)物的庫,以及花芽分化前期肥料的施用緊密相關(guān)。 幼果期和花芽分化前期施肥而葉片中N、P、K 的含量分別在果實膨大期和開花期達到最高,這可能受果樹生長的養(yǎng)分需求規(guī)律以及有機無機配施中肥效在施肥后1—2 個月達到最大的影響。 根據(jù)植物的養(yǎng)分需求規(guī)律,合理施肥有助于提高肥料的利用效率,實現(xiàn)節(jié)約成本、提高產(chǎn)量的目的。 按照果樹合理施肥量=(果樹吸收量-土壤供應(yīng)量)∕肥料利用率,土壤供應(yīng)量按吸收量的1∕3 計算[20],當(dāng)柑橘果樹掛果量達到100 個時,植株所吸收的氮、磷和鉀養(yǎng)分的57.4%、40.9%和87.0%被分配到果實中[21]。 本研究中的柑橘果樹處于盛果期,果實中氮、磷、鉀養(yǎng)分累積量按總吸收量的57.4%、40.9%和87.0%計算,肥料當(dāng)季利用率分別按N 10.0%—12.5%[22]、P 5.0%—7.5%、K 7.5%—10.0%進行估算,單產(chǎn)23 250 kg∕hm2柑橘果實的合理施肥量為N 324.2—405.3 kg∕hm2、P2O5230.3—345.4 kg∕hm2、K2O 343.3—457.7 kg∕hm2。 本研究中果農(nóng)習(xí)慣性施肥為:無機養(yǎng)分投入量N 289 kg∕hm2、P2O5341 kg∕hm2和K2O 472 kg∕hm2;有機肥養(yǎng)分投入量N 540 kg∕hm2、P2O5425 kg∕hm2和K2O 990 kg∕hm2(羊糞中N、P2O5、K2O 含量分別為1.31%、1.03%和2.40%[23]),總養(yǎng)分投入量為N 829 kg∕hm2、P2O5766 kg∕hm2和K2O 1 462 kg∕hm2。 雖然柑橘生產(chǎn)中有機肥的投入在一定程度上有助于果實品質(zhì)的提高[24],但氮、磷、鉀總的養(yǎng)分投入量明顯高于該產(chǎn)量水平下合理的養(yǎng)分施用量,尤其是鉀,這不僅會導(dǎo)致資源的浪費同時也易引起環(huán)境問題。 因此,在柑橘生產(chǎn)中,需要根據(jù)果樹的養(yǎng)分需求量適當(dāng)降低肥料的投入量;另一方面,應(yīng)根據(jù)果樹養(yǎng)分需求規(guī)律和不同肥料養(yǎng)分的釋放速率,調(diào)整施肥時間,以保證果樹生長的養(yǎng)分需求。