柑橘營養特性與“以果定肥”

武松偉，梁珊珊，譚啟玲，陳敏，王詩慧，彭柱青，胡佳玉，胡承孝

1.華中農業大學新型肥料湖北省工程實驗室/微量元素研究中心，武漢 430070；2.園藝植物生物學教育部重點實驗室，武漢 430070

柑橘是世界第一大類水果，也是我國南方栽培面積最廣、經濟地位最重要的果樹。近年來我國柑橘產業的規模迅速增長，至2017年我國柑橘年總產量已超過3 820萬 t，施肥對柑橘果實產量的增加功不可沒。然而由于果農過于追求高產，相應的肥料投入也隨之增加，導致我國柑橘園的肥料豐缺現狀由不足轉為過量[1-5]，肥料施用量過高也是導致柑橘果實單產和品質降低的原因。針對我國柑橘園肥料施用量高而單產較低的問題，本文分析了國內外柑橘園肥料施用現狀及與果實產量和品質的關系，歸納總結了不同柑橘品種的肥料需求量與推薦用量，提出了“以果定肥”的柑橘推薦施肥定量方法，旨在為我國柑橘施肥提供科學依據。

1 柑橘果實產量與肥料用量

根據國家統計局數據顯示，2000年我國柑橘栽培面積、總產和單產分別為127萬 hm2、878萬 t和6 900 kg/hm2，2017年分別為244萬 hm2、3 820萬 t和15 700 kg/hm2，18年間依次增長0.92、3.34、1.27倍。說明我國柑橘栽培面積、總產和單產都迅速增長。魯劍巍[1]在2003年調查湖北省柑橘施肥現狀，發現氮磷鉀用量不足、比例不協調、分配不合理，鉀肥、有機肥及壯果肥的比例偏低，難以滿足豐產需求。尹杰[2]于2007年調查認為，貴州省柑橘園氮、磷、鉀用量不足、比例不協調，氮、鉀及有機肥的比例偏低。譚飛[3]于2010年調查了湖北省宜昌市窯灣鄉柑橘施肥現狀，認為氮肥過量，磷、鉀用量不足，有機肥施用少，造成果實粗皮大果、味酸不甜及產量下降。然而，代文才等[4]2012-2013年對175戶橘農的調查結果表明，重慶奉節縣柑橘氮磷鉀投入量分別為678.0、450.0和571.5 kg/hm2，氮、磷、鉀用量大、比例不合理。2015-2016年，梁珊珊[5]、雷靖等[6]對湖南、江西、湖北、廣西、福建、浙江、重慶、四川、廣東共9個產區2 458柑橘種植戶采用問卷調查結合實地走訪進行柑橘肥料施用現狀研究，結果顯示：調查區柑橘平均單產為26 480 kg/hm2，柑橘園氮、磷、鉀肥年均用量分別為494、364和397 kg/hm2，比例為1∶0.74∶0.80；52.2%的柑橘園不施有機肥，年均有機氮、磷、鉀用量僅分別占9.58%、19.60%和6.24%，即有機肥投入嚴重不足；經統計，柑橘園氮、磷、鉀肥過量施用面積占比分別為57.30%、76.60%和69.10%，氮、磷、鉀分別過量36.2萬、42.5萬、35.5萬 t，減量潛力分別為28.3%、48.2%和29.0%，其中以磷肥施用過量比例最高、減量潛力最大。值得關注的是，柑橘果實單產水平最高的浙江、湖北的施肥量卻最低，柑橘施肥量最高的四川其柑橘單產水平卻最低(表1)，這說明高施肥量并不是柑橘果實高產量的必要條件。綜上，柑橘施肥從氮、磷、鉀用量不足，氮多而磷、鉀不足，到氮、磷、鉀都過多，而氮、磷、鉀比例不合理以及有機肥投入不足一直是需要解決的老問題。因此，柑橘施用氮、磷、鉀肥的定量、調比成為最為緊迫的現實需求。

表1 我國柑橘主產區每噸果實產量的施肥量[5] Table 1 The amount of fertilizer per ton of fruit in major citrus planting regions of China

2 柑橘果實品質與營養

2.1 柑橘果實品質與氮營養

氮素是作物生長發育所必需的營養元素之一，對改善農產品品質至關重要；對果樹器官建造、物質代謝、果實產量與品質形成有重要作用[7]，獲得最高產量、最好品質和最佳效益尤其是協調施肥與環境的矛盾具有重要意義[8]。

氮素充足與否直接關系柑橘器官分化、形成以及樹體結構[7]。早春萌芽到新梢加速生長為大量需氮期，氮肥顯著促進柑橘葉片和枝梢生長，對開花和結果產生影響[9]；還促進坐果及果實膨大，增加柑橘單株結果數和產量。氮素影響果樹營養生長向生殖生長轉化，在土壤氮含量較低時，樹體C/N往往較高，有利于從營養生長向生殖生長轉化，即果樹提早開花結果；果樹花芽分化需要較高含氮物質，如蛋白質與氨基酸[7]，花芽分化時不僅花器官中含氮化合物積累，而且整個樹體都有積累，伏令夏橙花器官分化前一般首先是氨基酸積累、其后蛋白質積累、再是氨基酸下降，花器官分化后蛋白質積累下降[10]。因此，適宜氮肥用量可以適時協調柑橘營養(枝葉)生長與生殖(花果)生長。

氮素是影響作物生物產量的首要養分因素[11]，足量氮素促進柑橘成花、坐果及果實膨大而有利于提高產量[7]，葉片全氮含量在1.70%～2.75%時，果實產量與葉片氮含量正相關。氮缺乏，柑橘枝梢生長不良，造成減產或大小年，果小且回青加重，果皮變薄，著色提早，早熟，貯藏時果實表皮易脫水、果肉易腐爛致使保存期大大縮短[12]。氮過多，植株徒長，抗性下降，果皮變厚變粗，果實著色差且出汁率、可溶性固形物及維生素C含量低、糖酸比降低[8]，果實總酸與葉片氮含量顯著正相關[13-14]。曾偉男等[15]報道，適宜氮用量下溫州蜜柑果實產量以及葉片含氮量、葉綠素總量、游離氨基酸、可溶性蛋白質含量均達最高值，但可溶性糖含量隨施氮量增加而下降。Ram等[16]較早研究氮肥用量對柑橘果實產量、品質的影響，發現只有適宜的氮用量柑橘才能既高產又優質(表2)。因此，適宜氮肥用量可以協調柑橘果實產量與品質的關系，氮過量會降糖、提酸、促旺長。

表2 氮肥用量對柑橘果實產量和品質的影響[16] Table 2 Effects of nitrogen fertilizer level on fruit yield and quality of citrus

2.2 柑橘果實品質與磷營養

磷是生命物質核酸、蛋白質、酶和卵磷脂的組成成分，磷主要分布在柑橘的花器官、種子以及新梢、新根生長點和細胞分裂活躍的部位，在植物碳水化合物合成、氮代謝、果實增大、果實品質和果實耐貯性等方面起著重要作用[17]。樊衛國等[18]研究表明，磷水平在25 mg/kg時，紐荷爾臍橙生物量、根系發育最好，根系體積和總表面積最大，且有利于葉片氮、鉀、鈣、鎂、銅積累；高或低于適宜用量，根系生物量、體積和總表面積均降低，葉片其他礦質營養失衡。郭延平等[19]報道，缺磷降低溫州蜜柑葉片光合速率、核酮糖二磷酸羧化酶活性、核酮糖-1,5-二磷酸再生速率、表觀量子效率、光化學效率及電子傳遞速率；缺磷還加劇溫州蜜柑和紐荷爾臍橙葉片光合作用的光抑制[20-21]。磷肥(P2O5)用量超過150 kg/hm2時使柑橘根系減少，且抑制植株對鋅、錳和硼的吸收[22-23]。因此，適宜磷用量既有利于柑橘生長發育也有利于物質代謝。

柑橘對磷的需求量低于氮和鉀，1 t果實帶走0.17～0.27 kg磷、1.18～1.90 kg氮、1.48～2.61 kg鉀，磷缺乏果園土壤施磷使柑橘產量平均增產16.8%～70.8%[1]。朱宗瑛等[24]報道，紐荷爾臍橙每株施磷0.40 kg使果實產量提高44.6%；黃鴻[25]對紐荷爾臍橙、羅賓遜臍橙和紅肉臍橙的研究顯示，施磷增加果實產量、可溶性固形物而降低可滴定酸的含量，李明[26]和蘇少康[27]有類似的研究結果；林咸永等[28]也報道，施磷增加椪柑果實可溶性固形物、可溶性糖、還原糖、糖/酸比和維生素C含量，降低果實可滴定酸含量；施磷增加紐荷爾臍橙果實果糖、葡萄糖、蔗糖含量而降低檸檬酸含量[24]；劉運武[29]報道，低丘紅壤橘園每株施磷(P2O5)0.85 kg溫州蜜柑果實外觀內質得以改善。因此，適宜磷用量對柑橘果實既能增加產量更能增糖、降酸。

2.3 柑橘果實品質與鉀營養

鉀是植物正常生理活動的必需元素，有品質元素和抗逆元素之稱。柑橘對鉀需求量較大，鉀素能夠不斷向代謝作用最旺盛部位轉移，是柑橘最重要的陽離子尤其是果實中優勢成分[30]。鉀素供應不足會減緩柑橘樹體生長，成年橙樹葉片鉀含量小于0.4%時，樹體以及葉片發育受到抑制。魯劍巍等[31]報道，施鉀能顯著提高臍橙產量26.3%～41.8%，且改善臍橙外觀和內在品質，施鉀(K2O)250 kg/hm2時增產效果最好、經濟效益最高。施鉀增加紐荷爾臍橙和紅肉臍橙可溶性固形物和可滴定酸含量，改善果實風味品質[25,27]；葉面噴施鉀肥也增加柑橘果實可滴定酸含量[32]；施鉀(0.75 kg/株)可使紐荷爾臍橙果實產量提高24.6%，增加果實果糖、葡萄糖、蔗糖和檸檬酸的含量；紐荷爾臍橙年施氮量0.80 kg/株時，以果實風味最佳、產量較高為目標的磷(P2O5)和鉀(K2O)推薦施用量分別為0.41～0.46、0.45～0.50 kg/株[24]。施用氯化鉀增加蘋果果實可溶性糖、酸和維生素C含量的效果優于硫酸鉀，而硫酸鉀對提高果實耐貯性的效果優于氯化鉀[33]。不同施鉀水平均可提高梨果實可溶性固形物、總糖和總酸含量并改善梨風味品質[34]；我們的研究結果表明，適宜的鉀用量(0.50 kg/株)能夠達到果實高產優質的效果(表3)，鉀用量過高反而導致減產。總之，適量的鉀肥既能夠提高柑橘果實產量又能增加糖、酸含量而改善風味。

表3 鉀肥用量對溫州蜜柑果實產量、品質的影響 Table 3 Effects of potassium fertilizer level on fruit yield and quality of Satsuma orange

2.4 柑橘果實品質與鈣營養

鈣，作為植物細胞偶聯胞外信號與胞內生理生化反應的第二信使，能維持細胞壁、細胞膜及膜結合蛋白穩定性，參與調控植物生長發育過程[35]。柑橘果實鈣與土壤鈣含量之間沒有明顯相關性，當土壤富含鈣時，柑橘果實仍會發生鈣缺乏癥狀；葉片缺鈣主要表現在新葉上，先葉尖發黃，向葉緣擴展，葉片小而狹長、畸形，隨病情加劇而黃化區域擴大，以至出現大量枯梢落葉；缺鈣使根系生長瘦弱且細根少，嚴重者變黑而易腐爛；缺鈣使前期果小、畸形，后期裂果、浮皮嚴重，尤其是薄皮柑橘，果實變軟，影響果實貯藏期[36]。鈣能夠調節植物體內滲透作用，提高保護酶活性和保護物質含量，延緩果實衰老；當暴露于高溫、干旱、低溫和其他不利的環境脅迫下，細胞質鈣離子濃度增加，觸發基因表達，引起一系列生理變化并改善柑橘對逆境的響應[37]。

在土壤酸性的柑橘園施用氧化鈣能很好提高柑橘果實產量和品質[38-39]；陳桂芬等[40]報道，在果實膨大初期噴施不同類型的鈣肥均能提高柑橘果實產量，其中以石灰和醋酸鈣增產效果最佳；在贛南臍橙坐果期及膨大期噴施不同濃度的氯化鈣及硝酸鈣均可顯著降低果實裂果率[41]；在塔羅科血橙果實轉色期，隨鈣肥濃度增加，果實固酸比降低，可溶性固形物、可滴定酸、維生素C、總糖含量呈先升后略降的變化[42]；在幼果期和膨大期噴施0.5%硝酸鈣對柑橘果實維生素C含量、可溶性固形物和糖酸比的增加效果最佳[43]。但在溫州蜜柑采前2周葉面噴施硝酸鈣，果實可溶性固形物和可滴定酸含量顯著降低，在蘋果上也有類似報道[44-45]。成熟柑橘果實中大多數鈣與果膠酸結合形成果膠酸鈣，保留在新組織的細胞壁中以增加柑橘果實硬度而延長貨架期；鈣可以減少貯藏期間霉菌感染引起的柑橘果實腐爛而延長貯藏期；施鈣可增加果實細胞壁細胞間層的密度，防止水解酶進入，防止中間膠層腐爛，保持細胞壁穩定性和柑橘果實硬度[46-47]。因此，足量的鈣既保障柑橘樹體健康生長又提高果實產量品質尤其是商品性能。

2.5 柑橘果實品質與鎂營養

鎂是參與植物光合作用的重要元素，占據葉綠素分子的中心位置。植物葉片中約35%的鎂參與葉綠素合成[48]，一旦缺鎂，植物葉綠體結構即受到破壞，葉綠素含量減少尤其下部老葉的下降幅度高于上部葉[49]，光合作用變弱，發生并加劇光抑制。鎂是植物體內是多種酶的組成元素或輔酶因子，是植物體內所有的磷酸化酶、磷酸激酶的活化劑[50]，參與多種物質的生物合成。因此，鎂對柑橘生長發育以及產量品質形成具有重要作用。鎂缺乏，根系、地上部和植株總干物質量減少，且對根干質量的影響大于對莖、葉的影響[51]；葉片參與光合作用的多種蛋白質水平降低，光合作用減弱[52-53]；引起內皮層細胞壁結構發生改變，葉肉細胞體積增大，次生韌皮部發育不良，阻礙同化物的運輸[54]，因此，缺鎂阻礙柑橘地上部光合產物向根系分配，葉片碳水化合物總量明顯增加，根系與地上部干質量比例降低。不同柑橘品種、砧木類型等對鎂缺乏的敏感程度不同。砧木，以酸柚砧柑橘葉片鎂元素含量最低，枳橙砧柑橘葉片鎂含量最高；品種，有核品種較無核品種易缺鎂，以雜柑葉片鎂含量最高，柚類缺鎂最為嚴重；樹齡，8年生以上樹葉片鎂含量較3～8年生樹低；成熟期，早熟品種葉片鎂缺乏最為嚴重，夏橙次之[55]。因此，早熟品種、柚類及成年樹更易缺鎂，缺鎂引發柑橘“頭重腳輕”。

韓艷婷等[56]報道，適宜鎂用量能夠提高葡萄果實總糖含量、可溶性固形物含量和固酸比，降低可滴定酸含量。溫明霞等[57]報道，土施和葉面噴施MgO結合明顯促進果實鎂吸收和提高果實可溶性糖含量，緩解膨大后期葉片黃化現象；但邱超[58]認為單施鎂對常山胡柚果實可溶性固形物、可滴定酸和固酸比無顯著的影響。邱超[58]和雷靖[36]研究表明，施鎂顯著增加常山胡柚、琯溪蜜柚和梅州沙田柚果實產量，提高果實出汁率、可食率和維生素C含量。Zhou等[59]發現，不同品種柑橘果實鎂與蔗糖、葡萄糖和果糖呈顯著負相關，而與檸檬酸呈顯著正相關關系，施鎂誘導溫州蜜柑果實成熟期液泡轉化酶基因VIN2、CWI1和蔗糖/H+共向運載體基因SUC1表達上調，增強成熟期蔗糖轉化酶活性，促進蔗糖分解和轉運，導致果肉蔗糖含量降低[60]。因此，缺鎂柑橘既可能“根基不穩”更可能果實糖/酸失調，適量鎂有利于柑橘穩產優質。

綜上，柑橘對氮、磷、鉀、鈣、鎂需求量較大，過多、過少既不利于柑橘健康生長發育，也不利于果實產量、品質形成；適宜的用量，既是柑橘果實高產的需要更是果實優質的需要。

3 柑橘需肥量與施肥定量

3.1 柑橘肥料需要量

柑橘為多年生果樹，長期生長在穩定場所，不斷消耗大量養分；果實是產品器官，果實的養分帶走量可以表征柑橘的肥料需要量。綜合研究數據[61]，1 t柑橘果實養分平均攜出量分別是N 1.75 kg、P2O50.53 kg、K2O 2.40 kg、CaO 0.78 kg、MgO 0.27 kg。魯劍巍[1]對湖北省柑橘園土壤養分狀況的研究表明，1 t柑橘果實養分平均攜出量分別是N 1.18～1.90 kg，P2O50.39～0.62 kg，K2O 1.78～3.14 kg，CaO 0.50～l.46 kg，MgO 0.27～0.32 kg。整理Srivastava等[62-63]的研究數據，1 t柑橘果實養分平均攜出量分別是N 2.18 kg、P2O50.45 kg、K2O 3.12 kg、MgO 0.32 kg。筆者所在課題組采樣分析結果(表4)表明，1 t柑橘果實養分平均攜出量分別是N 2.08 kg、P2O50.52 kg、K2O 3.06 kg、CaO 1.46 kg、MgO 0.36 kg。盡管存在品種、時空等差異，總體上4組數據具有一致性。綜合以上結果，1 t柑橘果實平均的養分攜出量是N 1.89 kg、P2O50.50 kg、K2O 2.76 kg、CaO 1.07 kg、MgO 0.31 kg。研究表明，柑橘果實氮、磷、鉀分別約占整株氮、磷、鉀的40%、50%和60%(待發表)，因此，每生產1 t柑橘果實需要消耗N 4.73 kg、P2O51.00 kg、K2O 4.60 kg，總養分量為10.33 kg。

表4 我國主要柑橘品種每噸果實養分平均攜出量 Table 4 The nutrient removal by one ton fruit of main citrus cultivars in China kg

3.2 柑橘施肥定量

1)柑橘推薦施肥方法及肥料用量。目前柑橘常用推薦施肥方法主要包括葉營養診斷、花營養診斷、果汁營養診斷以及傳統的測土配方施肥等。Embleton等[23]采用葉營養分析法推薦氮用量為112～168 kg/hm2，而Hammami等[64]推薦克萊門汀橙最優氮、鉀用量分別是192和200 kg/hm2，其目標產量為43 t/hm2，即每噸果實需要施用氮、鉀分別4.46和4.65 kg。但是，葉營養診斷一般采集6月齡的春梢葉片，對指導當年柑橘施肥具有局限性[65]。Gui等[66]研究表明，柑橘花營養診斷可以對樹體營養進行年度早期診斷，對指導當年柑橘施肥具有重要意義，但柑橘花期較短且花營養診斷標準還需完善。鄧長華等[67]根據土壤肥力狀況，推薦溫州蜜柑和臍橙的肥料用量分別為840和705 kg/hm2，其產量分別為37.5和45 t/hm2，即每噸果實推薦肥料用量分別22.4 kg和15.7 kg。基于土壤和植株養分豐缺的肥料用量推薦方法廣泛應用于大田作物上，但屬于定性推薦，導致柑橘推薦施肥量存在偏差，尤其是國內外差異較大。

2)柑橘“以果定肥”及肥料用量。Alva等[68]根據目標產量及葉片氮和土壤速效磷、鉀含量水平提出了巴西甜橙的推薦施肥量，取其平均推薦量，如表5所示。盡管肥料推薦用量隨著果實產量增加而提高，但每生產1 t柑橘果實的氮、磷、鉀用量之和變化不大，其平均量為10.40 kg，N∶P2O5∶K2O平均為1.00∶0.60∶0.70。本文“3.1”中 “每生產1 t柑橘果實消耗的平均養分量N 4.73 kg、P2O51.00 kg、K2O 4.60 kg，總量為10.33 kg”，兩者具有一致性。由此說明，國外研究者推薦的柑橘施肥量也與實際果實養分帶走的量基本一致，保持了輸入與輸出平衡。

表5 巴西甜橙果實產量水平與推薦施肥量[68] Table 5 The N,P,K recommendation rate of sweet orange in Brazil

梁珊珊[5]綜合分析國內外文獻資料得出柑橘氮、磷、鉀肥適宜用量，其中，我國成年柑橘樹建議施肥量為N 200～450 kg/hm2、P2O5100～250 kg/hm2、K2O 150～400 kg/hm2，取中間值則為N 325 kg/hm2、P2O5175 kg/hm2、K2O 275 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O平均為1.00∶0.50∶0.80，總量為775 kg/hm2；按目前我國柑橘平均單產為26.5 t/hm2[6]，1 t柑橘果實的肥料用量為N 12.3 kg、P2O56.6 kg、K2O 10.4 kg，N∶P2O5∶K2O平均為1.00∶0.50∶0.80，總量為29.3 kg，是本文“3.1”中 “1 t柑橘果實養分平均攜出量10.33 kg”的2.8倍，其果實養分占比是35.26%，這與我國當季作物的肥料利用率接近[69]，即我國柑橘推薦肥料用量都考慮了肥料利用率或養分利用率。

表6 不同種類柑橘單株氮、磷、鉀肥推薦用量[62] Table 6 Recommendation application of N,P2O5,K2O fertilizer rate of different citrus cultivars

Srivastava等[62]推薦用量(表6)因國別及產區、品種等而異，總體上，柑橘單株推薦平均肥料用量(kg)為N 0.66、P2O50.33、K2O 0.38，總量達1.37 kg，其N∶P2O5∶K2O平均為1.00∶0.50∶0.60。每生產1 t柑橘果實，氮、磷、鉀國外推薦用量為10.4 kg，則每株柑橘目標果實產量為97.5 kg；我國生產1 t柑橘果實肥料推薦量為29.3 kg，單株目標產量為46.7 kg，這與我國實際單株產量接近。綜上所述，國內外生產1 t柑橘果實氮磷鉀實際需要量基本一致，但受單株產量差異影響，國外按照“輸入輸出”平衡來推薦柑橘肥料用量，我國則根據肥料利用率來推算柑橘肥料用量，都能夠按照柑橘果實的養分攜出量和目標產量來考慮肥料用量，即采用“以果定肥”確定肥料用量。

我國柑橘園土壤酸性不斷增強，易導致鈣鎂流失而引起土壤速效鈣、鎂缺乏，增施鈣鎂肥料能夠對柑橘具有顯著的增產、提質作用。如，江西南豐蜜橘在單株施用氮磷鉀肥(0.68 N、0.31 kg P2O5、0.5 kg K2O)的基礎上配施500 g CaO和100 g MgO，能夠顯著改善果肉化渣性[71]；浙江省衢州市常山胡柚在每株施用0.5 kg N、0.3 kg P2O5、0.4 kg K2O的基礎上配施0.25 kg硫酸鎂、0.50 kg生石灰和25 g硼砂，使果實增產7.3%～29.8%且品質明顯改善[58]。雷靖[36]研究發現，對廣東梅州市沙田柚每年每株施用 CaO 0.9 kg、MgO 0.6 kg，產量平均增加33.67%，且明顯提高果實可食率、降低可滴定酸含量；對福建省平和縣琯溪蜜柚每年每株施用CaO 1.2 kg、MgO 0.3 kg，果實產量增加5.7%～61.4%，且提高果實出汁率、維生素C含量，降低可滴定酸含量。張影等[38]通過對酸性土壤溫州蜜柑果園施用石灰2 kg/株，能夠降低溫州蜜柑果實酸度而提高固酸比和維生素C含量。因此，對酸性土壤柑橘園可以推薦與氮、鉀等量的CaO和與磷等量的MgO。

由此，我們提出“以果定肥”的柑橘推薦施肥定量方法，即根據實測1 t柑橘果實養分攜出量和目標產量推薦柑橘氮、磷、鉀、鈣、鎂肥料用量。