‘紅美人’柑橘結果樹的營養需求特征研究

馬進川,王 強,孫萬春,丁潮洪,周大云,陳照明,林 輝,馬軍偉?

(1 浙江省農業科學院環境資源與土壤肥料研究所,杭州3110021;2 麗水市農業科學研究院,麗水323000)

柑橘是我國廣泛種植的果樹種類之一[1]。 據中國統計年鑒(2018)數據顯示,2017 年我國柑橘種植面積243.6 萬hm2,產量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、肉質細膩、甜度高、風味濃郁等特點,市場前景廣闊。 在柑橘品種確定的情況下,果樹養分供應是影響柑橘產量和品質的重要因素,然而當前國內柑橘生產仍存在管理粗放、施肥不規范等問題,不僅造成了資源的浪費,同時也導致了果實產量或品質的下降[2-7]。

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

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區,2017 年全市柑橘種植面積8 727 hm2,占果園總面積的28.7%;產量107 085 t,占水果總產量的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。 土壤質地為培泥沙土,pH 6.2,有機質含量為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。 按照當地果農習慣方式進行施肥,即一個生長周期內施肥2 次,分別為:花芽分化前期施用復合肥(德國進口恩內克,其中N-P2O5-K2O 為11-13-18)1 500 kg∕hm2,羊糞26 250 kg∕hm2;掛果后追肥,施用復合肥1 125 kg∕hm2,羊糞15 000 kg∕hm2。 根據麗水市蓮都區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,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。

收獲后測定果實產量、單果質量、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《土壤農化分析》[15]。

1.3 數據處理

采用Excel 2010 和SPSS 17.0 軟件對試驗數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 ‘紅美人’果實產量及品質特征

在當前施肥和農田管理水平下,‘紅美人’柑橘產量23 250 kg∕hm2。 平均單果質量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 含量均呈現先降低后上升再降低的趨勢。 開花期柑橘葉片中N、P 養分含量達到最大值,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,葉片中Ca、B 元素的含量整體呈現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 養分需求的關鍵時期;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。

圖1 ‘紅美人’柑橘葉片養分含量的動態變化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含量特點

不同生育時期葉片各營養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,柑橘植株葉片養分含量的變化可以為肥料的合理施用提供參考[4,16]。 葉片營養元素分析是植株營養診斷推薦施肥的方法之一,在生產中已有較為廣泛的應用。 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,這可能是由于產地、品種、養分供應水平以及果實品質對養分需求的差異所引起,因此基于葉片養分含量的推薦施肥有待于根據品種、產地等進一步細化。

植物的生長發育需要不斷地從外界獲取養分,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果樹對N、P、K 養分需求的關鍵時期,N、P 在開花期需求最高,這可能與開花期是植物從營養生長到生殖生長的轉折點有關;果實膨大期對K 的需求最高,與魯劍巍等[4]研究結果一致,這可能是由于果實膨大期大量光合產物從葉片往果實中轉運,而K 在光合作用產物的轉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物的庫,以及花芽分化前期肥料的施用緊密相關。 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分需求規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。 根據植物的養分需求規律,合理施肥有助于提高肥料的利用效率,實現節約成本、提高產量的目的。 按照果樹合理施肥量=(果樹吸收量-土壤供應量)∕肥料利用率,土壤供應量按吸收量的1∕3 計算[20],當柑橘果樹掛果量達到100 個時,植株所吸收的氮、磷和鉀養分的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、鉀養分累積量按總吸收量的57.4%、40.9%和87.0%計算,肥料當季利用率分別按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。 本研究中果農習慣性施肥為:無機養分投入量N 289 kg∕hm2、P2O5341 kg∕hm2和K2O 472 kg∕hm2;有機肥養分投入量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]),總養分投入量為N 829 kg∕hm2、P2O5766 kg∕hm2和K2O 1 462 kg∕hm2。 雖然柑橘生產中有機肥的投入在一定程度上有助于果實品質的提高[24],但氮、磷、鉀總的養分投入量明顯高于該產量水平下合理的養分施用量,尤其是鉀,這不僅會導致資源的浪費同時也易引起環境問題。 因此,在柑橘生產中,需要根據果樹的養分需求量適當降低肥料的投入量;另一方面,應根據果樹養分需求規律和不同肥料養分的釋放速率,調整施肥時間,以保證果樹生長的養分需求。