滴灌施肥下菠蘿氮磷鉀的營養特性

摘 要 菠蘿（Ananas comosus）生產上存在著較多的施肥不合理現象，導致肥料利用效率偏低，限制產量提高。另外，菠蘿產區的季節性干旱，對肥料利用效率和產量也有明顯的限制作用。為有效緩解這一系列問題，以期為指導菠蘿合理施肥、提高肥料利用效率、提高自動化管理水平、實現增產增收提供理論參考，在田間試驗條件下展開菠蘿滴灌施肥技術研究，探索滴灌施肥條件下菠蘿需肥特性。結果表明：（1）滴灌施肥下，菠蘿植株對K的需要量最大、N次之、P最少，各時期N、P、K養分比例為1 ∶ 0.06～0.11 ∶ 2～3；（2）滴灌施肥下，N、P、K肥料養分利用率顯著提高，與常規施肥相比，分別提高了23.41%、11.39%和33.94%；（3）滴灌施肥下，旺盛生長期和果實膨大期對養分的吸收量最大，施肥需重點集中在旺盛生長期和果實膨大期。

關鍵詞 菠蘿；滴灌施肥；營養特性；平衡施肥

中圖分類號 S668.3 文獻標識碼 A

Abstract In pineapple production， irrational fertilization and seasonal drought result in low fertilizer use efficiency and inhibit high yield. To explore the nutritional characteristics of pineapple and achieve the goals of increasing fertilizer use efficiency， yield and improving automated management，a field experiment was arranged with drip fertigation. The results showed that pineapple plant took up more potassium than nitrogen and phosphorus under drip fertigation and the N ∶ P ∶ K ratio was 1 ∶ 0.06-0.11 ∶ 2-3. Compared with conventional practice， drip fertigation could increase nitrogen， phosphorus and potassium use efficiency by 23.41%， 11.39% and 33.94%， respectively. The nutrient uptake had two peak periods in vigorous growth stage and fruit enlargement stage，The fertilizer should be applied in vigorous growth and fruit enlargement stage.

Key words Pineapple； Drip fertigation； Nutritional characteristics； Balanced fertilization

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2014.09.005

菠蘿（Ananas comosus）是嶺南四大名果之一，果實營養豐富，深受人們喜愛，其在水果產業中充當著越來越重要的角色，對主產區農民的家庭經濟貢獻占有重要份額。在廣東，菠蘿產量占廣東省水果總產量的7.0%，年產值達到了53 791萬元[1]。研究菠蘿生產問題意義重大。菠蘿收獲面積自1986年的2.03萬hm2增長到2008年的7.06萬hm2 [2]，而產量也從2000年的121萬t上升到2007年的144萬t，增長了1.2倍，年增長達2%[3]。2011年我國菠蘿單產已經達到25.73 t/hm2，高于世界平均水平23.45 t/hm2（FAO）。但與世界最高產國印度尼西亞125.00 t/hm2（FAO）的單產水平相比，還有不小上升潛力。影響產量的因素很多，但施肥時期不合理、養分比例不平衡和用量不科學是限制產量的主要因子。根據嚴程明等[4]2013年調查發現，菠蘿施肥上也存在較多的不合理之處，其一，施肥量普遍偏高，我國大部分菠蘿產地的農民用肥遠高于合理施用量，造成肥料浪費，肥料利用率低，對環境造成不良影響；其二，菠蘿種植過程中施肥次數少，施肥方式簡單，肥料主要施于生長前期，與植物全生育期對養分的需求不匹配，引起后期養分供應不足，制約菠蘿高產，肥料利用效率也不高；其三，肥料養分比例不合理，植物不能得到各種養分的均衡供應，生長受到影響。另外，菠蘿種植區常存在季節性干旱的生產問題，水肥無法有效耦合，對于肥料利用效率和產量的提高具有明顯影響。

由此可見，菠蘿生產上還存在較多的施肥問題。尋找科學合理簡便實用的施肥技術，指導菠蘿合理施肥、提高肥料利用效率、提高自動化管理水平、實現增產增收成為現代菠蘿生產急需解決的重大問題。

滴灌施肥技術是目前農業生產中正在推廣的一項新技術。它主要是將作物所需的肥料溶解于灌溉水中，通過灌溉水施入作物根區，強調水肥兩大因素的協同互作效應，具有提高肥料利用率、增加作物產量、提高作物品質的效果[5-7]。目前滴灌施肥技術在菠蘿上的研究報道相對較少[8-9]，尤其是滴灌施肥情況下菠蘿整個生理周期的營養特性方面的研究尚比較缺乏。為進一步了解滴灌施肥情況下菠蘿整個生長周期的養分吸收規律，從而為滴灌施肥技術在菠蘿上的應用提供理論依據，筆者特針對我國較常見的巴厘種菠蘿展開滴灌施肥試驗研究。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗地位于廣東省徐聞縣前山鎮塘仔尾村，為低丘臺地，地勢由南向北緩斜，坡度≤5°。徐聞是典型的季風氣候區，季節性干旱明顯，2011年年降雨量為1 873 mm，其中6～10月降雨量為1 721.5 mm。全縣年平均溫度23.6 ℃，極端最高溫度38.7 ℃，極端最低溫度3.4 ℃。土壤類型為玄武巖黃色磚紅壤，土壤基本養分狀況如表1所示。

菠蘿選用巴厘品種，種苗大小基本一致，平均株高35.64 cm，葉片數26.5片，D葉長36.03 cm，種苗平均鮮重246.78 g。

1.2 方法

1.2.1 試驗設計 試驗于2011年8月14日至2013年3月8日進行，為一個菠蘿生長季。試驗設3個處理，即空白對照（CK），常規施肥（FP）和滴灌施肥（DF）。各處理菠蘿均按照寬窄行的方式種植，寬行50 cm，窄行40 cm，株距33 cm，種植密度67 500株/hm2。滴灌施肥區，滴灌帶布置在窄行中間。空白對照（CK）不施肥，常規施肥N、P2O5、K2O的用量是963.00、778.50、659.30 kg/hm2，分3次施用；滴灌施肥N、P2O5、K2O的用量是550.44、368.45、819.20 kg/hm2，分8次施用，具體施肥時間及施肥量見表2。試驗過程中，分別在定值期（0 d）、旺長初期（植后223 d）、催花期（植后397 d）、開花期（植后446 d）、小果期（植后503 d）、大果期（植后528 d）和收獲期采樣，每次每個處理采集6株。

滴灌施肥（DF）處理每次施肥的同時，灌水90 m3/hm2，除此之外，2012年4月至2012年6月，每7～10 d單獨灌溉1次，每次90 m3/hm2，共灌溉8次。整個生長期總灌水量1 440 m3/hm2。

1.2.2 養分含量的測定 用磨樣機粉碎烘干后的植株樣品，分開置于密封袋中，測定全氮（半微量開氏法）、全磷（釩鉬黃比色法）和全鉀（火焰光度法）。分別對植株中6個部位的養分濃度進行測定，最后計算平均值即為各處理植株各部位的養分濃度。

各部位養分累積量=各部位養分濃度×各部位干物重

整株養分累積量為各部位養分累積量之和。

1.2.3 養分利用率的計算

養分利用率=（F2-F0）/F1×100%

肥料貢獻率=（Y-Y0）/ Y×100%

肥料農學利用率=（Y-Y0）/F

Y為施肥后所獲得的作物產量；Y0為空白區作物的產量；F代表肥料總的投入量；F1代表某一養分肥料投入量；F2為施肥區植株某一養分累積量；F0為空白區植株某一養分累積量。

1.3 數據處理

數據采用Microsoft Excel 2007軟件進行初步處理，SPSS 18.0做方差分析，LSD顯著性檢測水平為p≤0.05，極顯著性檢測水平為p≤0.01。

2 結果與分析

2.1 不同處理菠蘿植株氮磷鉀養分總累積量

2.1.1 不同處理對菠蘿植株N素累積量的影響

不同處理整株的氮素累積量如圖1所示，整個生長時期，菠蘿植株出現兩次氮素快速累積期和兩次氮素累積量減少，氮素累積期主要發生在旺盛生長期（223～397 d）和果實膨大期，說明這兩個時期對氮素的需求量有所增加，施肥時可以適當的增加氮素的用量。在催花期至開花期，植株體內氮素累積量下降，說明此時植株對氮素的需求量有所減少，施肥時可以適當減少氮的用量。整個生長時期，滴灌施肥（DF）處理植株對氮素的累積量均要超過常規施肥（FP）處理和空白（CK）處理。在收獲期，滴灌施肥（DF）處理的氮素累積量達到356.35 kg/hm2，顯著高于常規施肥（FP）處理的270.86 kg/hm2，與空白（CK）處理的171.41 kg/hm2氮素累積量出現較明顯差異。

2.1.2 不同處理對菠蘿植株P累積量的影響 整個生長時期不同處理的菠蘿磷總累積量的變化曲線如圖2所示，緩慢生長期各處理間磷累積量差異不明顯，這主要與該時期菠蘿生長緩慢，植株矮小，磷的需求和吸收量均較少，長勢差異小有關。但進入旺盛生長期以后，滴灌施肥（DF）處理的優勢開始逐漸顯現，磷累積量不斷增加，與其他處理之間的差異也在不斷擴大。收獲期，滴灌施肥（DF）處理磷總累積量達到35.82 kg/hm2，常規施肥（FP）處理磷累積總量為22.34 kg/hm2，空白（CK）處理磷累積量最低，僅為13.15 kg/hm2，滴灌施肥（DF）處理的累積量遠遠高于其他兩個處理。

2.1.3 不同處理對菠蘿植株K累積量的影響 整個生長時期不同處理的菠蘿鉀總累積量的變化曲線如圖3所示。整個生長期，各處理間鉀的累積量均以滴灌施肥（DF）處理最高。收獲期，滴灌施肥（DF）處理鉀總累積量達到878.02 kg/hm2，常規施肥（FP）處理鉀累積總量為625.71 kg/hm2，空白（CK）處理鉀累積量最低，僅為382.15 kg/hm2。

2.2 不同處理菠蘿植株各養分吸收強度

2.2.1 N素吸收強度 不同處理下菠蘿整個植株在不同時期的氮素吸收強度如圖4所示，菠蘿整個生長時期，主要出現兩個吸收高峰期，分別是旺盛生長期和小果期，其中，滴灌施肥（DF）處理在催花前氮素的吸收強度達到38.91 kg/（hm2·月），常規施肥（FP）處理達到23.45 kg/（hm2·月）。除此之外，滴灌施肥（DF）處理和空白（CK）處理在大果期以后仍保持較大的吸收強度，收獲期以前分別達到57.03 kg/（hm2·月）和24.07 kg/（hm2·月）。常規施肥（FP）處理吸收強度則開始不斷下降。而對氮素的吸收，同時也存在兩個低谷期，分別是緩慢生長期和開花期，尤其是開花期，對氮素的吸收基本停止，說明此階段菠蘿不需要氮素，施肥時可以少施以避免肥料的浪費。

2.2.2 P素吸收強度 不同處理下菠蘿整個植株在不同時期的磷素吸收強度如圖5所示，與氮素吸收一樣，存在兩個吸收高峰期和兩個吸收低谷期，時期也較為一致。吸收高峰期分別位于旺盛生長期和小果期，吸收低谷期則位于緩慢生長期和開花期。除此之外，在大果期以后，植株對磷的吸收強度開始減弱，但滴灌施肥（DF）處理則仍保持較旺盛的吸收強度，此時吸收強度達到2.69 kg/（hm2·月）。由此可見，在養分充足的情況下，大果期植株也依然可以保持旺盛的吸收能力。

2.2.3 K素吸收強度 不同處理下菠蘿整個植株在不同時期的鉀素吸收強度如圖6所示，與氮、磷吸收一樣，常規施肥（FP）處理和空白（CK）處理鉀的吸收強度存在兩個吸收高峰和兩個低谷期，時期較為一致。其中以小果期的吸收強度最大，常規施肥（FP）處理和空白（CK）處理分別達到66.95 kg/（hm2·月）和53.88 kg/（hm2·月）。但滴灌施肥（DF）處理第2個高峰期較前兩個處理晚，出現在大果期以后。旺盛生長期滴灌施肥（DF）處理吸收強度達到86.30 kg/（hm2·月），而大果期的吸收強度甚至達到76.23 kg/（hm2·月）。由此可見，果實膨大期對鉀的需求量是最大的。

2.3 收獲期不同處理對各部位養分累積量占總累積量比例的影響

表3是不同處理下收獲期各部位養分累積量占總累積量的比例，各處理對收獲期各部位養分累積量的整體排序無較大影響，收獲期氮的累積量由大到小分別是：葉>莖>果實>根>冠芽>果柄，而收獲期磷的累積量則是：葉>果實>莖>冠芽>根>果柄，收獲期各部位鉀累積量的排列順序為：葉>果實>莖>冠芽>果柄>根。

2.4 不同處理對各時期養分比例的影響

不同時期養分比例對于指導菠蘿生產具有一定的借鑒意義，表4主要體現的是不同處理情況下，各時期養分比例情況。整個生長時期，不同處理對氮、磷的比例影響較小，但對鉀的比例有一定影響，滴灌施肥（DF）下，鉀的比例有所上升。N ∶ P整個生長期基本維持在1 ∶ 0.06～0.11，以旺盛生長期比例最大，小果期最小，N ∶ K整個生長期基本維持在1 ∶ 2～3的范圍內，也以旺盛生長期比例最大，表明在旺盛生長初期，磷、鉀的施肥比例要適當增加，而在小果期，則要適當加重氮肥的比例。

2.5 不同處理下每1 000 kg鮮果中所累積的養分含量

表5是收獲期每生產1 000 kg鮮果所帶走的養分含量，由收獲期果實養分累積總量與鮮果產量比值而得到。實際生產中，果實被采摘以后，其余植株體用于還田，整個植株吸收的養分大部分還田，只有被果實吸收的部分養分損失，計算鮮果中的養分含量，將對指導合理施肥有一定幫助。如表5所示，果實中以滴灌施肥（DF）處理所帶走的養分最多，而以空白（CK）處理最少，說明相同鮮果重情況下，不同管理方式所帶走的養分也是不一樣的。

2.6 不同處理的養分利用率

從表6可以看出，滴灌施肥的養分利用效率比常規施肥處理有大幅度提高，氮的利用效率提高23.41%，磷的利用效率提高11.39%，而鉀的利用效率提高33.94%。表明滴灌施肥能夠大幅度提高肥料利用效率。常規施肥情況下磷的利用效率極低，氮的利用效率也偏低。然而鉀的利用效率卻相對較高。結合常規施肥（FP）處理施肥量和收獲期養分累積量可知，常規施肥氮磷投入量偏高。滴灌施肥下，磷的利用效率雖然相對常規施肥有較大提高，但從整體而言還是偏低，也可以適當減少磷肥的投入量。

3 討論

3.1 滴灌施肥下菠蘿養分吸收強度變化

研究菠蘿各時期養分吸收強度，對于指導合理施肥具有重要意義。本研究結果表明，滴灌施肥下菠蘿對養分的吸收強度存在兩個高峰期和兩個低谷期。根系的生長狀況直接影響到菠蘿對養分的吸收強度。菠蘿定植后根系開始生長，直至20～30 d左右才基本成型，而且根系的生長受溫度、水分的影響較大，當溫度上升至15 ℃以上才開始迅速生長[10]。根據菠蘿產區的種植習慣，緩慢生長期正處于每年的9月份至翌年的3月份，此時降雨量少，氣溫較低，不利于根系的生長，對養分的吸收能力較弱。旺盛生長期降雨量增多，溫度適宜，每年的5月下旬至7月末，根的生長達到最高峰[11]。因此，菠蘿對養分的吸收強度也達到高峰期。開花期，菠蘿養分吸收強度處于較低水平，可能與旺盛生長期養分大量累積有關，花芽分化所需的養分通過葉片、莖等營養器官即可供應。但具體機理還需要進一步研究。

菠蘿種植過程中，常規施肥通常只施3次，分別位于定植期、旺盛生長初期和催花期以前，施肥次數少、量大，且主要集中在植株對養分吸收的低谷期，使菠蘿植株無法根據需求獲得養分，肥料利用效率偏低。根據本研究結果，施肥過程中可以適當調整施肥時間和重心，將施肥量重點集中在旺盛生長期和果實膨大期，其他時期輔助施用。與此同時，可以適當增加施肥次數，尤其是旺盛生長期的施肥次數，以保證按需供應養分。

3.2 滴灌施肥下菠蘿養分利用效率

研究結果表明，滴灌施肥較常規施肥氮的利用效率提高23.41%，磷的利用效率提高11.39%，而鉀的利用效率提高33.94%。影響作物對養分的吸收利用因素有很多，包括水分、根系、土壤理化性質和土壤微生物[12-13]。其中又以水的影響作用最為顯著，水分是土壤中最活躍的因子，是養分能否有效的重要前提。質流和擴散是養分離子向根表遷移的基本過程，而不論是何種方式，均需要水的參與，水分虧缺會使土壤緩效養分向速效養分的釋放過程明顯變慢、變少[14]，從而造成肥料養分遷移到根區數量減少，影響作物對養分的吸收利用。有報道稱，水分脅迫使高粱對氮素的吸收降低約40%[15]，也有研究結果表明，植物對P的吸收與土壤含水量呈直線正相關[12]。Mengel指出，隨著土壤含水量的增加，肥料K的有效性顯著增加[16]。滴灌施肥下水肥高度耦合，使養分在水分的推動下快速遷移到根區，便于植株吸收利用。

除此之外，滴灌條件下，能夠有效改善土壤理化性質。陳俊[17]報道滴灌下能夠提高土壤總孔隙度、通氣孔隙度和有效孔隙度，土壤孔性和結構性均優于常規管理。土壤通氣性和結構性的改良為菠蘿根系的生長營造了一個良好的環境，促進根系的生長發育。鄧蘭生等[18]報道了滴灌施肥下香蕉一級根的數量增加了20%，二級根的根表面積增加了15%。鄧蘭生等[19]也報道了滴灌施肥能顯著促進荔枝根系的生長，增加根系與土壤的接觸面積，連續6年滴灌施肥后滴灌施肥區土體中的根干重、根長、根表面積分別為非滴灌區的2.29、2.17和2.25倍。而作物根系對養分的吸收依賴于兩個方面：一是根系大小，二是單位根系的吸收速率[20]。因此，滴灌施肥情況下能夠大幅度提高肥料養分利用效率與根系的良好生長有密切的關系。最后，土壤理化性質的改良，使土壤通氣性增強，給土壤微生物的生長也提供了一個較適宜的環境。土壤微生物與土壤養分之間具有很好的相關性。其中，細菌、固氮菌數量與有機質、全氮、堿解氮、全磷、速效磷含量呈顯著正相關[21]。滴灌施肥下，改善了微生物的生長環境，增加微生物數量，對于氮磷的有效性有較大提高，這也是滴灌施肥較常規施肥養分利用率有較大提高的原因之一。

4 結論

滴灌施肥下菠蘿對K的需要量最大，N次之，P最少，各時期N、P、K養分比例為1 ∶ 0.06～0.11 ∶ 2～3，需重視鉀肥的施用。氮磷鉀養分利用率分別較常規施肥提高23.41%、11.39%和33.94%。旺盛生長期和果實膨大期對養分的吸收強度最大，施肥量需重點集中在旺盛生長期和果實膨大期。

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