‘红美人’柑橘结果树的营养需求特征研究

马进川,王 强,孙万春,丁潮洪,周大云,陈照明,林 辉,马军伟∗

(1 浙江省农业科学院环境资源与土壤肥料研究所,杭州3110021;2 丽水市农业科学研究院,丽水323000)

柑橘是我国广泛种植的果树种类之一[1]。 据中国统计年鉴(2018)数据显示,2017 年我国柑橘种植面积243.6 万hm2,产量3 816.8 万t。 ‘红美人’柑橘是浙江省种植面积较大的柑橘品种,具有果皮光滑、色泽红艳、肉质细腻、甜度高、风味浓郁等特点,市场前景广阔。 在柑橘品种确定的情况下,果树养分供应是影响柑橘产量和品质的重要因素,然而当前国内柑橘生产仍存在管理粗放、施肥不规范等问题,不仅造成了资源的浪费,同时也导致了果实产量或品质的下降[2-7]。

科学合理的养分管理是柑橘优质高产的重要保障。 叶片是光合产物合成的重要场所,有研究利用14C同位素标记技术确认了在特定的“源”-叶和邻近的“库”-果实之间存在光合产物的侧向运输[8-9]。 通过分析叶片矿质元素含量及比例关系,可以了解果树的养分吸收规律,对果树潜在的养分缺乏、适量或过量进行诊断,有助于指导施肥[3]。 国内外学者已在叶片诊断分析方面开展了大量的研究,通过叶片营养元素分析可以了解和快速监测植株营养状况,是进行科学肥料管理的重要依据[9-13]。 目前,针对柑橘品种‘红美人’养分吸收特性的研究相对较少。 本研究利用叶片营养元素分析‘红美人’柑橘在一个生长周期内(一年)植株叶片的养分含量变化,旨在为科学合理地进行果园养分管理提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验果园基本情况

丽水市是浙江省重要的柑橘产区,2017 年全市柑橘种植面积8 727 hm2,占果园总面积的28.7%;产量107 085 t,占水果总产量的30.7%[14]。 本试验于2017 年4 月—2018 年3 月在浙江省丽水市莲都区水岭根村一个具有代表性的果园进行,种植柑橘品种为‘红美人’,种植密度为870 株∕hm2,树龄4 年。 土壤质地为培泥沙土,pH 6.2,有机质含量为23.1 g∕kg,全氮1.2 g∕kg,碱解氮126.7 mg∕kg,速效磷34.3 mg∕kg,速效钾78.9 mg∕kg。 按照当地果农习惯方式进行施肥,即一个生长周期内施肥2 次,分别为:花芽分化前期施用复合肥(德国进口恩内克,其中N-P2O5-K2O 为11-13-18)1 500 kg∕hm2,羊粪26 250 kg∕hm2;挂果后追肥,施用复合肥1 125 kg∕hm2,羊粪15 000 kg∕hm2。 根据丽水市莲都区柑橘生长的物候期特点,将柑橘的年生长周期划分为5 个阶段,分别是花芽分化前期(1—3 月)、开花期(4—5 月)、幼果期(6—7 月)、果实膨大期(8—10 月)和成熟期(11—12 月),分析不同时期柑橘叶片中氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、硼(B)元素含量的变化。

1.2 样本采集与分析

在柑橘的年生长周期内,采用S 形取样,取样密度为75 株∕hm2,于每月26 日从果树的相同部位采集20—25 片叶,混合粉碎,制成待测样。 采用H2SO4-H2O2消煮,并分别利用碱解扩散法、钼锑抗比色法和火焰光度计法测定N、P 和K 的含量。 采用干灰化法对样品进行处理,利用原子分光光度计测定Ca 和Mg含量,用姜黄素比色法测定B 含量。

收获后测定果实产量、单果质量、果肉比、可食率,以及果实中氮、磷、钾的含量,具体测定方法参见鲍士旦《土壤农化分析》[15]。

1.3 数据处理

采用Excel 2010 和SPSS 17.0 软件对试验数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 ‘红美人’果实产量及品质特征

在当前施肥和农田管理水平下,‘红美人’柑橘产量23 250 kg∕hm2。 平均单果质量268.4 g、含水率84.1%、可食率82.6%、总糖9.6%、VC 含量400.0 mg∕kg、固酸比18.5、可溶性固形物(TSS)13.3%。 果实中N、P 和K 含量分别为0.15%、0.02%和0.16%。 通过果实收获移走的N、P 和K 养分量分别为34.9 kg∕hm2、10.6 kg∕hm2和44.8 kg∕hm2。

2.2 ‘红美人’叶片营养元素含量的时间变化趋势

如图1 所示,随着生育期的推进,叶片中N、P 和K 含量均呈现先降低后上升再降低的趋势。 开花期柑橘叶片中N、P 养分含量达到最大值,分别为3.15%和0.28%;而叶片中K 含量在果实膨大期达到最高,为1.10%。 在整个生育期内,叶片中Ca、B 元素的含量整体呈现先上升后降低的趋势,分别在成熟期和幼果期达到最大含量,为3.52%和4.03 mg∕kg;而Mg 的含量变化不大,仅在花芽分化前期略有增加然后降低。

柑橘叶片营养元素在不同生长阶段的平均含量变化如表1 所示。 开花期和果实膨大期是柑橘对N、P、K 养分需求的关键时期;从开花期到果实收获期,随着果实的生长,植株对Ca 的需求逐渐增加;B 的吸收在幼果期急剧增加,随果实的生长而缓慢降低;叶片中Mg 的含量变化不明显,仅花芽分化前期较其他时期有所增加,可能与该段时期新叶的生长有关。

图1 ‘红美人’柑橘叶片养分含量的动态变化Fig.1 Dynamic of nutrient concentration in leaves of‘Hongmeiren’ citrus

表1 ‘红美人’柑橘不同生长阶段叶片养分含量Table 1 Nutrient concentration in leaves at the different growth stages of ‘Hongmeiren’ citrus

2.3 不同生育时期柑橘叶片营养含量特点

不同生育时期叶片各营养元素的含量比例不同。 若以‘红美人’柑橘对N 的需求为基准,以N∶K、N∶P、N∶Ca、N∶Mg、N∶B 来表述果树对K、P、Ca、Mg、B 元素的需求特征,‘红美人’果树在不同生长阶段对养分的需求特征如表2 所示。 ‘红美人’在各生育期对K 的需求为1∶(0.22—0.32),其中开花期和果实膨大期对K 的要求较高,均为1∶0.32;对磷的需求为1∶(0.04—0.08),开花期和花芽分化前期对P 的需求较高,分别为1∶0.08 和1∶0.07;对Ca 的需求为1∶(0.56—1.42),各生育期变化幅度较大,其中在花芽分化前期达到最大值,为1∶1.42;对Mg 的需求为1∶(0.09—0.15),除在花芽分化前期达到1∶0.15 外,其他时期均稳定在1 ∶(0.09—0.11);对B 的需求为1 ∶(0.91 ×10-4—1.48 ×10-4),在幼果期最高,为1∶(1.48 ×10-4)。

表2 不同生长阶段柑橘叶片养分含量比例Table 2 Ratios of nutrient concentration in citrus leaves at different growth stages

3 讨论

叶片是光合产物合成的场所,一般而言,每生长1 个柑橘果实需要30—35 片正常的叶片来提供物质,柑橘植株叶片养分含量的变化可以为肥料的合理施用提供参考[4,16]。 叶片营养元素分析是植株营养诊断推荐施肥的方法之一,在生产中已有较为广泛的应用。 陈家龙等[17]提出柑橘叶片主要元素含量的适宜范围为N:2.3%—3.0%、P:0.12%—0.17%,K:1.1%—2.0%、Ca:2.6%—3.6%,叶片中各元素含量之间的平均比值为N∶P∶K∶Ca∶Mg 为1∶0.06∶0.54∶1.18∶0.11;唐志鹏等[18]认为叶片中主要元素含量的适宜范围为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]研究认为,甜橙叶片的标准Ca 含量为干物质重的3.0%—5.5%,叶片中B 含量的适宜范围为50—150 mg∕kg。 本研究表明,‘红美人’柑橘叶片中N、P、K、Ca 含量基本处于柑橘叶片养分诊断标准中的适量等级,而叶片中Mg 和B 含量与适量标准存在一定差异,这可能是由于产地、品种、养分供应水平以及果实品质对养分需求的差异所引起,因此基于叶片养分含量的推荐施肥有待于根据品种、产地等进一步细化。

植物的生长发育需要不断地从外界获取养分,不同生育期植株需肥特点有所差异。 本研究表明:开花期和果实膨大期是柑橘结果树对N、P、K 养分需求的关键时期,N、P 在开花期需求最高,这可能与开花期是植物从营养生长到生殖生长的转折点有关;果实膨大期对K 的需求最高,与鲁剑巍等[4]研究结果一致,这可能是由于果实膨大期大量光合产物从叶片往果实中转运,而K 在光合作用产物的转运中起重要作用所致。 本研究表明,4 月26 日叶片中N、P、K 含量明显高于3 月26 日,这与此时的叶片既是光合作用的源也是光合产物的库,以及花芽分化前期肥料的施用紧密相关。 幼果期和花芽分化前期施肥而叶片中N、P、K 的含量分别在果实膨大期和开花期达到最高,这可能受果树生长的养分需求规律以及有机无机配施中肥效在施肥后1—2 个月达到最大的影响。 根据植物的养分需求规律,合理施肥有助于提高肥料的利用效率,实现节约成本、提高产量的目的。 按照果树合理施肥量=(果树吸收量-土壤供应量)∕肥料利用率,土壤供应量按吸收量的1∕3 计算[20],当柑橘果树挂果量达到100 个时,植株所吸收的氮、磷和钾养分的57.4%、40.9%和87.0%被分配到果实中[21]。 本研究中的柑橘果树处于盛果期,果实中氮、磷、钾养分累积量按总吸收量的57.4%、40.9%和87.0%计算,肥料当季利用率分别按N 10.0%—12.5%[22]、P 5.0%—7.5%、K 7.5%—10.0%进行估算,单产23 250 kg∕hm2柑橘果实的合理施肥量为N 324.2—405.3 kg∕hm2、P2O5230.3—345.4 kg∕hm2、K2O 343.3—457.7 kg∕hm2。 本研究中果农习惯性施肥为:无机养分投入量N 289 kg∕hm2、P2O5341 kg∕hm2和K2O 472 kg∕hm2;有机肥养分投入量N 540 kg∕hm2、P2O5425 kg∕hm2和K2O 990 kg∕hm2(羊粪中N、P2O5、K2O 含量分别为1.31%、1.03%和2.40%[23]),总养分投入量为N 829 kg∕hm2、P2O5766 kg∕hm2和K2O 1 462 kg∕hm2。 虽然柑橘生产中有机肥的投入在一定程度上有助于果实品质的提高[24],但氮、磷、钾总的养分投入量明显高于该产量水平下合理的养分施用量,尤其是钾,这不仅会导致资源的浪费同时也易引起环境问题。 因此,在柑橘生产中,需要根据果树的养分需求量适当降低肥料的投入量;另一方面,应根据果树养分需求规律和不同肥料养分的释放速率,调整施肥时间,以保证果树生长的养分需求。