河北省成安縣巨峰葡萄養分管理現狀及優化潛力分析

廖文晴，李興，劉凌玥，張書奎

（1.中國農業大學資源與環境學院，北京100000；2.中國農業大學曲周實驗站，河北 曲周 057250）

我國是葡萄生產大國，葡萄在我國果樹種植中具有不可替代的地位，種植面積和產量均居世界前列[1，2]。鮮食葡萄的栽培面積接近全國葡萄栽培總面積的80%[3]，其中‘巨峰’具有果粒大，果肉肥厚，甜而多汁，適應性強，抗寒、抗病性好等諸多特點，為我國主栽葡萄品種之一[4]。土壤為農業生產的基本資料，土壤養分狀況直接影響到果樹的生長與發育，良好的土壤條件可以滿足果樹對水、肥、微生物等的要求，實現豐產、穩產[5]。因此，研究土壤養分狀況對提高葡萄產量和品質具有重要作用。果園施肥能夠補充土壤養分，施肥是否合理影響著果園生態環境和果樹生長，以及果實品質和產量[6]。掌握果園土壤養分含量是實施科學施肥的一項重要管理措施。目前，葡萄生產中施肥普遍存在化肥施用過量的問題[7]，導致葡萄肥料利用效率低、果實品質下降等[8]。不科學的施肥方式不僅會造成肥料資源浪費，還會增大生產成本、污染環境，與精準農業的發展要求不適應[9]。合理的施肥制度對改良土壤理化條件、提高肥料利用率具有十分重要的作用[10]，不僅是獲得高產優質葡萄的重要保障，還是提高經濟效益和環境效益的主要因素。

河北省葡萄栽培歷史悠久，面積和產量均位居全國第2 位[11，12]。對河北省成安縣巨峰葡萄園土壤養分含量進行檢測，分析栽培管理情況和土壤養分狀況，得出不同產量果園的施肥管理差異，據此優化施肥方案，探索巨峰葡萄高產高效與綠色可持續發展的可能途徑，以期推進綠色樣板葡萄種植縣打造進程，為以種植葡萄為產業支撐的縣鄉開啟鄉村振興、綠色發展道路的探索方向。

1 材料與方法

1.1 研究區域概況

成安縣位于河北省邯鄲市東南部，屬溫帶大陸性季風氣候，冬春干旱多風、夏秋多雨，年降水量560 mm，多集中在6～8 月，年平均氣溫13.2 ℃，無霜期230 d，適合鮮食葡萄生長。柏寺營鄉是成安縣典型的葡萄種植鄉鎮，葡萄種植面積133 hm2，以巨峰葡萄為支柱產業，2014 年柏寺營鄉巨峰葡萄被評為全國金獎[13]。柏寺營鄉的巨峰葡萄種植以小農戶種植模式為主，田間管理方式不一。

1.2 研究方法

1.2.1 采樣點確定 2020 年9 月，以農戶為樣本個體，參考當年產量，選取具有不同產量代表性的采樣點共31 個，覆蓋柏寺營鄉主要葡萄種植區域（圖1）。對種植者進行問卷調查，內容包括樹齡、種植面積、種植密度、當季葡萄產量、收益情況、不同時期肥料投入情況、灌溉次數等，共收回有效問卷27 份。按照最終產量水平分為高產、中產和低產葡萄園，每個產量水平9 個樣品。

圖1 采樣點示意圖Fig.1 Schematic diagram of sampling points

1.2.2 產量分析 通過調研田間管理情況與最終產量情況，按照最終產量抽取27 戶進行排序，分為高產、中產和低產水平葡萄園，每個產量水平9 個樣品量。統計不同產量水平巨峰葡萄園的產量，計算平均值。

1.2.3 養分投入分析 統計不同產量水平巨峰葡萄園的養分投入時期、肥料類型、養分投入量，氮、磷、鉀養分效率指標用肥料偏生產力（PFP）表示，計算公式為：

式中，Y 為產量（kg/hm2）；F 為整個生育期的氮（磷、鉀）肥施用量（kg/hm2）。

氮（磷、鉀）養分平衡=氮（磷、鉀）養分投入量-氮（磷、鉀）養分帶走量。計算結果＞0 時，表示養分盈余；計算結果＜0 時，表示養分虧缺。

1.2.4 土壤樣品pH 值及養分含量 2020 年9 月，根據葡萄園面積和地形，采集27 戶葡萄園的土壤樣品，按照“S”型取樣法，每個葡萄園均隨機選擇5 個點，鉆取0～30 cm 表層的土壤樣品，多點混合。樣品風干后，過1 mm 篩，備用。利用電導率儀測定土壤pH值；采用重鉻酸鉀容量法測定有機質含量；采用半微量凱氏定氮法測定全氮含量；采用鉬銻抗比色-分光光度法測定有效磷含量；采用乙酸銨浸提-火焰光度法測定速效鉀含量。

1.3 數據統計及分析

利用Microsoft office Excel 2010 軟件對試驗數據進行統計分析，利用SPSS 20.0 等軟件進行相關分析及方差分析。

2 結果與分析

2.1 產量

高產、中產、低產水平葡萄園的平均產量分別為35.0、38.8 和47.5 t/hm2，三者差異均達到了顯著水平（圖2）。高產葡萄園的平均產量分別較中產、低產葡萄園高22.6%和35.7%。

圖2 不同產量水平巨峰葡萄園的產量Fig.2 Grape yield of Kyoho vineyards with different yield levels

2.2 養分投入

2.2.1 養分投入時期 巨峰葡萄園施肥主要集中在秋剪—萌芽期、萌芽—開花期、開花—膨果期和膨果—成熟期，不同時期施肥農戶數占總樣本數的比例分別為92.6%、51.9%、81.5%和92.6%（表1）。

表1 葡萄施肥期以及各時期施肥戶數占總樣本量的比例Table 1 Grape fertilization period and the proportion of farmers applying fertilizers in the total samples

2.2.2 肥料類型 不同產量水平葡萄園農戶選擇的肥料類型依次為平衡肥、高鉀肥、高磷肥和高氮肥。平衡肥的施用總量最多，其中秋剪—萌芽期投入的農戶占比為88.9%；萌芽—開花期、開花—膨果期投入的農戶占比分別為37.0%和29.6%；膨果—成熟期投入的農戶占比最低，為11.1%。高氮肥集中在秋剪—萌芽期施用，農戶占比為44.4%。高磷肥集中在秋剪—萌芽期施用，農戶占比為66.7%。高鉀肥集中在膨果—成熟期施用，農戶占比高達55.6%（圖3）。

圖3 巨峰葡萄生育期施用不同類型肥料的農戶所占比例Fig.3 Proportion of farmers applying different types of fertilizers in Kyoho grape growth period

2.2.3 養分投入量 不同產量水平巨峰葡萄園的氮、磷、鉀投入總量差異不顯著（表2），總體呈現高產園養分投入量低的趨勢。萌芽—開花期，中產園的氮肥投入量與高產園差異不顯著，但顯著高于低產園；其他時期，不同產量水平葡萄園的氮肥投入量差異均不顯著。萌芽—開花期，磷肥投入量的變化趨勢與氮肥投入量相似；開花—膨果期，低產園的磷肥投入量顯著高于高產園，而與中產園差異不顯著；其他時期，不同產量水平葡萄園的磷肥投入量差異均不顯著。不同產量水平葡萄園各時期的鉀肥投入量差異均不顯著。

表2 不同產量水平巨峰葡萄園的養分投入量Table 2 Nutrient inputs of Kyoho vineyards with different yield levels （kg/hm2）

不同產量水平巨峰葡萄園的各時期養分投入比例不同（圖4）。低產園，氮、磷投入主要集中在秋剪—萌芽期，占比60%以上；中產和高產園，氮、磷投入主要集中在秋剪—萌芽和萌芽—開花期，占比65%～92%。低產園，鉀肥投入主要集中在秋剪—萌芽和膨果—成熟期，占比80%以上；而中產和高產果園，鉀肥投入相對比較均衡，在葡萄各生育時期均有投入。

圖4 不同產量水平巨峰葡萄園各生育期的養分投入比例Fig.4 Nutrient input ratio of Kyoho vineyards with different yield levels at different growth stages

巨峰葡萄園的肥料偏生產力隨產量水平的提高而提高，不同產量水平間的氮和磷肥偏生產力差異不顯著；中產與低產園的鉀肥偏生產力差異不顯著，但二者均顯著低于高產園（表3）。

表3 不同產量水平巨峰葡萄園的肥料偏生產力Table 3 PFP of Kyoho vineyard with different yield levels （kg/kg）

2.3 土壤pH 值

不同產量水平葡萄園的土壤pH 值為7.91～8.03，其中，中產園的土壤pH 值最高，顯著高于低產園，而與高產園差異不顯著；高產園的土壤pH 值最低（圖5）。

圖5 不同產量水平巨峰葡萄園的土壤pH 值Fig.5 Soil pH values of Kyoho vineyard with different yield levels

2.4 土壤養分含量

不同產量水平葡萄園的土壤養分含量差異不顯著，其中有機質和全氮含量均表現為中產園＞高產園＞低產園，有效磷和速效鉀含量均以高產園最高（表4）。

表4 不同產量水平巨峰葡萄園的土壤養分含量Table 4 Soil nutrient content of Kyoho vineyard at different yield levels

2.4 相關性分析

相關性分析結果（表5）表明，除葡萄園土壤速效鉀含量與產量呈顯著正相關（相關系數為0.388）外，其他指標與葡萄產量均相關不顯著。

表5 巨峰葡萄園養分投入量和土壤養分含量與產量的相關性分析Table 5 Correlation analysis of nutrient input, soil nutrient content and yield in Kyoho vineyards

2.5 節肥潛力

不同產量水平葡萄園的氮、磷、鉀養分均表現盈余，且盈余量隨著養分投入量的增加而增加（表6）。隨著產量水平的提高，養分投入量逐漸降低，養分支出量逐漸提高，盈余率逐漸降低。高產園的氮、磷、鉀養分盈余率均最低，分別為45.0%、67.1%和22.2%。不同產量水平葡萄園的磷養分盈余率均≥60%，氮、磷、鉀肥均有很大的節肥潛力。

表6 不同產量水平巨峰葡萄園的養分平衡情況Table 6 Nutrient balance of Kyoho vineyards at different yield levels

3 結論與討論

葡萄是多年生作物，在生長發育過程中需要從外界吸收養分，以滿足生長需要[14]。葡萄各生育階段的營養特點和養分需求規律存在差異[15]，對氮素的需求量以開花期至膨果期最多，約占全年氮素吸收總量的51.6%[16]；對磷素的吸收量最少，是氮素的50%，是鉀素的42%[17]，植株對磷素的吸收從春季萌芽期[18]開始，吸收量隨著枝葉生長以及花和果實的膨大而逐漸增多，果實膨大后達到頂峰，之后逐漸下降[19]；鉀素為葡萄植株中含量最豐富的營養元素，占葡萄植株干物質總量0.4%～4.3%，葡萄果實中鉀素含量最高[20]，葡萄從萌芽后一直到果實完全成熟均需要一定量的鉀肥，其吸收以開花期和膨果后期較多[21]。本研究結果表明，成安縣葡萄園氮素和磷素投入集中在秋剪—萌芽期，鉀素投入集中在膨果后期，整體來看，基本符合葡萄植株各時期對大量元素的養分需求。但氮肥和磷肥主要在第2 年開春施用，說明對農戶秋施基肥的意識薄弱，分析原因可能與北方天氣條件有關：由于冬季寒冷需要采取埋土保芽措施，從而導致大部分農戶會在翌年春天出土時向行間溝中施入肥料，從而順勢進行回埋、灌溉等。因而，在控制施肥量的同時，施肥時期應適當提前。

土壤養分狀況是葡萄進行合理施肥與養分管理的主要依據[22]，土壤pH 值以及有機質、大量元素和中微量元素含量對葡萄樹體生長狀況及果實品質有重要影響[23]。葡萄植株根系發達，長勢旺盛[24]，果多產量高，對養分的需求量也比較大。由于品種和樹齡不同，氮、磷、鉀的需求量也有很大差異，但每生產1 000 kg 果實，氮（N）、磷（P2O5）、鉀（K2O）的需求量主要分布在3.9～8.4 kg、1.8～12.8kg 和3.1～13.1kg[25～29]。華北地區土壤有機質缺乏，氮、磷、鉀大量元素含量變異系數較大，土壤有效磷含量過高，速效氮含量偏低[30]。研究報道，我國北方成齡豐產葡萄園建議的N、P2O5、K2O 施用量分別為187.25～225、150～187.5 和150～225 kg/hm2[31]。本研究結果表明，成安縣葡萄園土壤有機質含量為0.8%～1.5%，根據河北省葡萄果園地力評價標準[32]，處于中等偏低水平；有效磷含量（28～41 mg/kg）和速效鉀含量（261～301 mg/kg）屬于中等偏高水平，氮、磷、鉀養分投入量均超標50%以上，不同產量水平果園節肥潛力均較大。低產果園養分投入量過高，且比例不協調，肥料利用率較低，這與尹興等[32]的研究結果一致。因此，應增施有機肥以提升土壤肥力，結合土壤養分狀況開展配方施肥，優化施肥方法與時期，減少氮、磷、鉀肥的投入量。

成安縣不同產量水平巨峰葡萄園的實際產量差異顯著，低產、中產和高產園的平均產量分別為35.0、38.8 和47.5 t/hm2。不同產量水平葡萄園的土壤特性差異不顯著，有機質含量為0.8%～1.5%，土壤全氮、有效磷和速效鉀含量均在正常范圍內。果園基肥施用時期較晚，不重視秋季采果后追肥，整體施肥類型以復合肥為主，平衡肥居多，有機肥、菌肥和中微量元素肥施用量均較少。不同產量水平葡萄園氮、磷、鉀肥施用均過量，施用量與施肥時期存在差異：高產、中產、低產水平果園的肥料投入總量依次升高，低產園氮、磷養分投入主要集中在秋剪—萌芽期，中產、高產果園主要集中在秋剪—開花期；低產果園鉀養分投入主要集中在秋剪—萌芽和膨果—成熟期，中產和高產果園鉀肥投入相對比較均衡。不同產量水平節肥潛力均較高，低產園節肥潛力高于高產和中產園，合理施肥對提升成安縣葡萄經濟效益和環境效益十分可觀。

建議成安縣巨峰葡萄養分管理中，優化施肥量與施肥時間，重視氮肥和磷肥在秋季和第2 年開花期前的投入，鉀肥主要在膨果期之后施用；加強養分綜合管理，改善果園條件，合理施用商品有機肥和腐熟的糞肥；控制施肥用量，采用以產定肥的原則確定施肥量，以少量多次為原則；在葡萄各施肥時期合理施用有機肥，并配合中、微量元素肥料，以實現提質增效。