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作者简介:

白翠华(1988-),女,广东佛山人,讲师,博士,从事土壤养分资源管理,重金属、兽用添加剂环境生态效应的研究。E-mail:bai_ch@scau.edu.cn。

通讯作者:

姚丽贤,E-mail:lyaolx@scau.edu.cn。

参考文献 1
中国农业年鉴编辑委员会.中国农业年鉴[M].北京:中国农业出版社,2012.15.
参考文献 2
李国良,姚丽贤,张政勤,等.广东荔枝园土壤养分肥力时空变化研究[J].土壤通报,2011,42(5):1081-1086.
参考文献 3
李国良,张政勤,姚丽贤,等.广西壮族自治区与福建省荔枝园土壤养分肥力现状研究[J].土壤通报,2012,43(4):867-871.
参考文献 4
姚丽贤.我国荔枝养分管理技术应用与需求调研报告[J].荔枝科技通讯,2009(3):41-54.
参考文献 5
刘涛,夏平友.西班牙柑桔业考察报告[J].中国柑橘,1995,24(4):38-39.
参考文献 6
Syvertsen J,Smith M.Nitrogen leaching,N uptake efficiency and water use from citrus trees fertilized at three N rates[J]. Proceedings of Florida State Horticultural Society,1995,108:151-155.
参考文献 7
Weinert T,Thompson T,White S.Nitrogen fertigation of young navel oranges:Growth,N status and uptake of fertilizer N[J]. Hort Science,2002,37:334-337.
参考文献 8
Villiers E,Joubert P.The Cultivation of Litchi(2 nd edition)[M].Nelspruit:ARC-Institute for Tropical and Subtropical Crops,2010.
参考文献 9
Rowlings D,Grace P,Scheera C,et al.Influence of nitrogen fertiliser application and timing on greenhouse gas emissions from a lychee(Litchi chinensis)orchard in humid subtropical Australia [J].Agriculture,Ecosystems and Environment,2013,179:168-178.
参考文献 10
张承林,谢永红,李柯,等.荔枝滴灌施肥技术应用效果初报[J].广东农业科学,2002(2):31-33.
参考文献 11
Yang B,Li G,Yang S,et al.Effect of application ratio of potassium over nitrogen on litchi fruit yield,quality,and storability[J].Hort Science,2015,50(6):916-920.
参考文献 12
陈蔚辉,张福平,林定雄,等.温度对采后番荔枝耐藏性的影响[J].园艺学报,2003,30(5):571-573.
参考文献 13
Diana M,Quílez J,Rafecas M.Gamma-aminobutyric acid as a bioactive compound in foods:a review[J].Journal of Functional Foods,2014,10:407-420.
参考文献 14
Nikmaram N,Dar B,Roohinejad S,et al.Recent advances in gamma-aminobutyric acid(GABA)properties in pulses:an overview[J].Journal of the Science of Food and Agriculture,2017,97(9):2681-2689.
目录contents

    摘要

    探讨了 2013 ~ 2018 年以不同比例滴施钾氮肥(K2O/N 0.6 ~ 1.2,分别简写为滴施 NK0.6、NK0.8、 NK1.0 和 NK1.2)及以不同方式施用等量氮磷钾肥(包括氮钾肥滴施而磷肥土施、氮磷钾肥均滴施及氮磷钾肥均土施,K2O/N 均为 1.0)对砖红壤中荔枝生长发育的影响。结果表明,2015 和 2017 年分别受到强台风及控梢不当的影响,剔除这两年产量数据后,其他 3 年以滴施 NK1.0 处理平均产量最高且稳产性最好。降低或提高钾氮肥滴施比例均降低产量,而且稳产性变差;果实颜色以滴施 NK0.8 处理最为鲜亮;随滴施钾氮肥比例提高,果实糖酸比、总游离氨基酸、风味氨基酸和 γ- 氨基丁酸含量下降,果皮多酚氧化酶和过氧化物酶活性降低或先降低后提高;荔枝叶斑病发病率呈现随滴施钾氮肥比例提高先下降后升高的趋势,以滴施 NK1.0 处理的叶斑病发病率最低;处理间的虫害发生则缺乏规律。整体而言,钾氮肥滴施比例对荔枝果实品质、风味和病害发生的影响大于施肥方式的影响。推荐在质地为粘土的砖红壤,以 1∶1 的比例滴施钾氮肥,配合滴施钙、镁和硼肥及土施磷肥,可获得最高产量且稳产性最好,果实品质、风味和耐贮性也较好。

    Abstract

    The suitable application ratio of potassium over nitrogen(K2O/N 0.6 ~1.2,abbreviated as NK0.6,NK0.8, NK1.0 and NK1.2,respectively)in fertigation for litchi was investigated by a five-year field experiment during 2013 ~ 2018.The effect of different NPK fertilization approaches(with the same K2O/N=1.0)including NK fertigation and P soil-applied,NPK fertigation and NPK soil-applied in litchi field,respectively,was compared.The results showed when the fruit yields in both 2015 and 2017 were excluded due to the impact of typhoon and unsuitable shoot control in these two years,the mean yield in the NK1.0 treatment was the upmost with the highest stability.Litchi productivity fell down as the K2O/N ratio decreased or increased,with lower yield stability.The fruits fertigated with NK 0.8 appeared with the most bright clour.As the use ratio of K2O/N increased,the ratio of soluble sugar over titratable acid,the contents of total free amino acid,taste amino acid and γ-aminobutyric acid in litchi fruit decreased. Meanwhile,the activities of polyphenoloxidase and peroxidase reduced or first decreased and then increased with the increasing K2O/N ratio.The incidence of leaf spot disease was reduced and then promoted by increasing K2O/N ratio,with the lowest disease incidence in the treatment of NK1.0.The fruit damage by insects was similar among all fertilization treatments.On the whole,the effect of drip application ratio of potassium and nitrogen fertilizer on litchi fruit quality,flavor and disease occurrence was greater than that of fertilization method.It suggests that when N and K fertilizers are fertigated at the ratio of 1∶1 with the combination of Ca,Mg and B fertigation and P soil application in a clay laterite soil,litchi tree can generate the highest productivity,with the upmost yield stability and better fruit quality, taste and storage capability.

  • 荔枝是我国重要的热带亚热带水果。2016年全国荔枝种植面积54.2万hm2,产量为229.6万t[1]。我国荔枝主要种植在坡地,立地土壤物理性质较差,养分肥力低[2-3],而且绝大部分荔枝园没有灌溉条件。在干旱气候条件下,从山塘水库、河涌及地下水抽水灌溉的荔枝园属于少数。另外,绝大部分荔枝园施肥仍以传统的沟施、穴施和撒施为主[4],费时费力。随着劳动力减少及人力成本增加,传统人工施肥成本越来越高,而且往往不能及时施肥,对荔枝生长发育造成一定不良影响。

  • 不少报道指出,灌溉施肥技术(国内一般称为水肥一体化技术)可将肥料养分和水分同时供应到作物根区,不但省时省力,而且肥、水利用率高,不破坏土壤结构,在美国、西班牙等国的柑橘[5-7] 及南非[8]和澳大利亚[9]的荔枝生产上已普遍采用。国内对荔枝水肥一体化技术应用已有报道[10],但缺乏技术细节,对荔枝生产的指导意义有限。笔者已经研究提出华南典型荔枝园土施钾氮肥的适宜比例[11],但对灌溉施肥条件下的大量元素养分施用技术尚缺乏了解。因此,本研究探讨滴灌施肥条件下钾氮肥适宜施用比例,并比较氮磷钾肥不同施用方式(全部滴施、部分滴施或全部土施)的应用差别,为荔枝生产中确定滴灌施肥时适宜的钾氮肥比例和选用合适的施肥方式提供参考。

  • 1 材料与方法

  • 本试验于2013年7月~2018年6月在位于海南省澄迈县的海南省农业科学院果树研究所永发试验基地进行。澄迈县属热带季风气候北缘,受季风影响大,光照充足,高温多雨,雷暴多,台风频繁,四季不明显,干雨季分明,干凉同季,雨热同期,年均降水量1786mm。

  • 1.1 供试品种

  • 供试荔枝为国内最广泛种植的品种妃子笑。试验树在1995年用嫁接苗种植,规格为3m×4m,在2012年6月间伐,规格变为6m×4m,密度为390株/hm2。2013年7月布置试验时,试验树树冠均完整且大小基本一致。

  • 1.2 供试土壤

  • 永发基地土壤为玄武岩发育的砖红壤,质地为粘土,pH 4.8,有机质27.3g/kg,碱解氮115.9mg/kg,有效磷200.5mg/kg,速效钾173.8mg/kg,有效钙和镁分别为860.6和103.5mg/kg,有效锌和硼分别为10.5和0.36mg/kg。由此可见,该试验点土壤养分肥力属于中上水平。

  • 1.3 试验设计

  • 共设置6个处理,分别为:(1)钾氮肥(K2O/N)为0.6的比例滴施,磷肥土施,简写为滴施NK0.6;(2) 钾氮肥为0.8的比例滴施,磷肥土施,简写为滴施NK0.8;(3) 钾氮肥为1.0的比例滴施,磷肥土施,简写为滴施NK1.0;(4)钾氮肥按1.2的比例滴施,磷肥土施,简写为滴施NK1.2;(5)钾氮肥以1.0的比例滴施,磷肥同时滴施,简写为滴施NPK1.0;(6)钾氮肥以1.0的比例土施,磷肥同时土施,简写为土施NPK1.0。所有滴施处理的钙、镁和硼肥也均为滴施,土施NPK1.0处理的钙、镁和硼肥也均为土施。每年滴施NK0.6处理的各种养分具体用量见表1,每年其他不同钾氮肥比例处理的钾养分用量则根据钾氮比例计算获得。

  • 表1 2013~2018年间滴施NK0.6处理养分施用量

  • 每个处理3次重复,随机区组排列。小区面积为25.5m2,每小区包括3株树。在试验开始前,为避免滴灌处理小区之间的水肥渗透,将长为3.8m、宽为0.5m的木夹板埋入每个小区之间,用于土壤的分隔。共埋设16块木夹板。

  • 不同处理荔枝全生育期肥料分采后肥、花前肥、谢花肥和壮果肥施入。采后肥:滴施NK0.6、滴施NK0.8、滴施NK1.0和滴施NK1.2处理施N量占全生育期的45%,磷肥全部作基肥,开沟土施,K2O、Ca和Mg各占30%,硼砂占50%;滴施NPK1.0处理施磷量占30%,其他养分施用比例与其他滴施处理相同。花前肥的N、K、Ca、Mg各占10%,硼砂占50%。谢花肥的N、K、Ca、Mg各占20%,壮果肥的N、K、Ca、Mg各占25%、40%、 40%和40%。土施NPK1.0处理与滴施NK1.0处理肥料用量和养分比例一致,每次对角开环形沟沟施。除磷肥在采后一次全部施入外,其他肥料分别在采后、花前、谢花和壮果4次施入。滴施处理采后肥分3次滴施,在花前及谢花后各滴施1次肥料,壮果肥分2次滴施,合计滴施7次。荔枝其他栽培管理措施与生产一致。

  • 1.4 滴灌系统

  • 该基地建有一个高出地面约8m的水塔。利用该水塔作为水源和滴灌动力。灌溉水pH为6.85±0.02,N、P2O5、K2O浓度分别为(1.19±0.03)、 (0.31±0.03)和(2.05±0.00) mg/kg,Ca、Mg、Zn和B浓度分别为(3.94±0.10)、(3.18±0.07)、 (0.004±0.001)和(0.12±0.02)mg/kg。因此,灌溉水带入的养分量与肥料养分带入量相比,可忽略不计。滴灌系统采用防滴漏压力补偿式滴灌管 ( 工作压力3×104~3.5×105 Pa),以色列泰丰MixRite2504比例注肥器(最大流量2.5m3/h,注肥比例0.4%~4.0%,工作压力2×104~6×105 Pa) 进行灌溉施肥,采用高精度水表(起始流量小于0.5L/h,最小读数0.1L/h)计量灌溉用水量。每株荔枝用周长为8m、有28个滴头的滴灌管进行灌溉施肥。每次施肥每株荔枝的灌溉流速约为37.8L/h,灌溉时间约为2.5h。每个滴灌处理的3个小区共用1个注肥器,每次滴施时将3个小区总肥量加入预先装水至固定刻度的施肥桶,待全部肥料完全溶解后进行滴施。

  • 1.5 供试肥料

  • 滴施与土施用肥均为市售易溶化肥。氮肥用尿素(N 46%),磷肥用磷酸氢二铵(N 18%, P2O5 46%),钾肥用氯化钾(K2O 60%),钙肥用硝酸钙(N 15%,Ca18%),镁肥用无水氯化镁(Mg25.26%)。所用硼砂为化学纯试剂(B 11.7%)。

  • 1.6 调查测定项目与方法

  • 每年收获期记录每个小区准确果实产量,采集果实样本测定以下各项指标。

  • 2014年用分光测色色差计(日本Minolta公司的CM-3500D)测定成熟期果实亮度和果色。所用果色模型为L*a*b*,视角为10°,光源为D 65。

  • 果实品质:可溶性糖用蒽酮法测定,可溶性固形物用WYT(0%~80%)手持糖量计测定,有机酸用中和滴定法测定。果实游离氨基酸含量用JY/T 019-1996《氨基酸分析法通则》检测,所用仪器为氨基酸分析仪(日立L-8800型),配备色谱柱为日立855-350型。检测条件为:程序变温,反应柱温为134℃;标准氨基酸溶液浓度为100μmol/L,进样量为20μL,分析时间110min;检测环境温度25℃,相对湿度60%。

  • 果实贮藏性:用磷酸盐提取,邻苯二酚比色法测定果皮多酚氧化酶(PPO)活性;用愈创木酚法测定过氧化物酶(POD)活性。参照陈蔚辉等[12] 的方法测定细胞膜透性。

  • 2014~2015年在荔枝主要生育期,分别由国家荔枝龙眼产业技术体系病害防控岗位和虫害防控岗位专家团队调查荔枝病害和虫害发生情况。调查病害时,每小区每株树选取两枝条调查总叶数和总病叶数,并调查褐斑病叶数和藻斑病叶数,计算病叶率。调查虫害时,调查每株荔枝的蒂蛀虫和褶粉虱危害情况。

  • 1.7 数据处理

  • 所有数据用Excel2013处理,用SAS 9.0进行方差分析,并进行LSD多重比较(P<0.05)。

  • 2 结果与分析

  • 2.1 果实产量

  • 从表2荔枝果实5年产量来看,每年不同处理间的产量数据波动较大,却仅有2016和2017年数据差异达到显著,可能是由于重复内单株产量差异较大,产量数据标准误较高。与滴施NK0.6处理相比,其他钾氮肥比例滴施处理5年平均产量均有提升但未达显著水平,增产率为8.3%~9.3%。氮磷钾肥不同施用方式处理中,滴施NPK1.0处理平均产量最高,滴施NK1.0处理次之,土施NPK1.0处理产量最低。此外,从产量稳定性来看,滴施NPK1.0处理5年的产量稳定性系数最高、变异系数最小,产量相对最为稳定。

  • 该试验点在2014年7月18日遭遇强台风“威马逊”袭击,9月17日再次遭受强台风“海鸥” 袭击,将试验树正在抽生的第3次梢几乎全部吹断。部分试验树萌发第4次梢,在11月中旬老熟; 部分则难以抽生新梢,仅剩第2次梢作为结果母枝。2017年该试验点工人在试验区部分树误打了两次控梢药,控梢太重,导致部分试验树只有药害较轻的树顶部分开花座果,树冠中部及下部不能成花,明显影响了产量。因此,2015和2017年处理间的差异不能真实反映施肥的效果,将这两年产量剔除后再比较不同处理间的产量差异,结果见表3。

  • 虽然3年不同处理的平均产量差异未达显著水平,但以滴施NK1.0处理平均产量最高,比滴施NK0.6处理增产18.0%。与滴施NK1.0处理相比,滴施NPK1.0和土施NPK1.0处理分别减产6.7%和9.1%。而且,滴施NK1.0处理产量稳定性系数为0.86,明显高于其他所有处理;而变异系数仅为8.5%,明显低于其他所有处理。因此,在剔除意外因素影响外,滴施NK1.0处理可获得最稳定和最高的产量。在等养分用量条件下,滴施NPK1.0处理产量低于滴施NK1.0处理,大概是由于磷素在土壤中难以移动,通常被根系通过截获的方式吸收,而滴施NPK处理输入土壤的磷素仅在滴口附近的土壤存在,仅被有限的荔枝根系接触并吸收,开沟施用磷肥使更多根系接触磷素而提高其有效性。 3年间滴施NPK处理产量与土施NPK处理较为接近,说明在本试验点气候和土壤条件下,所有肥料滴施并未优于所有肥料土施,滴施带来的水分供应也未产生明显的增产,或者这种增产效果被土施肥料时的松土操作所带来的好处而抵消。综合而言,在质地为粘土的荔枝园,将氮、钾等其他肥料滴施而将磷肥土施,在提高氮、钾等肥料养分利用率的同时,也增加磷素与荔枝根系的接触面积并提高被吸收的机会,而且开沟具有松土、改善荔枝根系通气状况的作用,从而获得较好的增产和稳产效果。对于砂土,则需要进行试验比较不同施肥方式的实际效果。

  • 2.2 果实品质

  • 荔枝果实品质是一种由多因素构成的复合体,包括外观、风味、营养、加工和贮藏品质等多方面评价指标。

  • 2.2.1 果色

  • 荔枝果色调查显示,与滴施NK0.6处理相比,所有处理果皮亮度均提高,亮度差以滴施NPK1.0处理最高,且显著高于土施NPK1.0处理。果皮色度差和总色差则以滴施NK0.8处理最高,表明果实颜色最为鲜艳。而且,随施钾比例继续提高,荔枝色度差和总色差有下降趋势(表4)。与滴施NK1.0处理相比,滴施NPK1.0处理的亮度差、色度差及总色差均有提高,但差异均未达显著水平。与滴施NPK1.0处理相比,土施NPK1.0处理的亮度差显著降低,而且色度差和总色差也有一定程度下降。这些表明,钾氮肥以合适的比例滴施,可提高果实亮度和鲜艳程度。当氮磷钾肥用量相同时, 3种肥料滴施使果实最为鲜亮,效果优于氮钾肥滴施及磷肥土施,更优于3种肥料土施处理。单果重则以滴施NPK1.0处理最高,显著高于滴施NK1.0处理。其他处理间的单果重差异则未达显著水平。

  • 表2 不同施肥处理妃子笑果实产量(2014~2018年)

  • 注:表中每列数据后面小写字母不相同者表示差异显著(P<0.05)。表中空白处表示该处理不涉及产量比较,—表示参照产量。下同。

  • 表3 不同施肥处理2014、2016和2018年妃子笑果实产量

  • 表4 不同施肥处理荔枝果实色差与单果重比较(2015年)

  • 2.2.2 果实可溶性固形物、可溶性糖、可滴定酸含量及糖酸比

  • 根据荔枝果实品质测定结果(表5),虽然不同年份间果实品质存在差异,但同一年份不同处理间果实可溶性固形物、可溶性糖和可滴定酸含量差异缺乏明显一致的规律。除2015年外,其他年份果实糖酸比整体均随钾氮肥滴施比例提高而降低。这一规律与本研究前期获得的研究结果一致,即果实糖酸比随着荔枝土施钾氮肥比例的增加而下降[11]。这表明,氮钾肥不论是滴施或是土施,提高施钾比例均会降低果实糖酸比。当氮磷钾用量相等时,不同施肥方式处理的可溶性固形物和可溶性糖含量变化缺乏规律,但均以土施NPK1.0处理的可滴定酸含量最低,导致每年糖酸比均不同程度高于滴施NK1.0和滴施NPK1.0处理。

  • 2.2.3 游离氨基酸

  • 果实游离氨基酸的组成及含量可反映果实的风味,而 γ-氨基丁酸因具有多种功效,如抗焦虑、促进睡眠、降低血压、治疗糖尿病及提高免疫力等受到重视[13-14]。表6显示(2017年由于客观原因未能测定游离氨基酸含量),有些年份不同处理间总游离氨基酸、某些风味氨基酸或 γ-氨基丁酸含量存在显著差异。但整体而言,除2014年外,其他年份果实各类氨基酸含量均表现出随钾氮肥滴施比例增加而降低的趋势。在氮磷钾养分用量相同时,3种施用方式处理4年果实各类氨基酸含量差异缺乏某种明显一致的规律。这说明钾氮肥施用比例会影响果实风味,但氮磷钾肥施用方式的影响则不大。

  • 2.3 贮藏性

  • 不同施肥处理荔枝贮藏品质指标(表7)显示,两年处理间果皮细胞膜透性差异均未达显著水平且未表现出某种一致的规律,其中2014年果皮多酚氧化酶和过氧化物酶活性均随钾氮肥滴施比例的增加先下降后提高,2015年果皮过氧化物酶活性随钾氮肥滴施比例提高而降低,多酚氧化酶活性则以滴施NK1.0处理最低。这表明适宜的钾氮肥滴施比例(0.8~1.0)有利于降低果皮多酚氧化酶和/或过氧化物酶活性,减缓果皮褐变速率,从而提高荔枝果实耐贮性。在等量氮磷钾养分用量下,两年滴施处理细胞膜透性相当,但果皮多酚氧化酶和过氧化物酶活性低于土施处理,说明滴施处理有利于提高果实耐贮性。

  • 2.4 荔枝病虫害发生

  • 从荔枝病害调查(表8)可看出,2014年秋梢老熟期总病叶率和褐斑病病叶率及2015年果实膨大期藻斑病病叶率的处理间差异不大,但2014年藻斑病病叶率与2015年果实膨大期处理间总病叶率与褐斑病病叶率存在统计差异。然而,不同时期的叶片褐斑病、藻斑病病叶率均表现出随钾氮肥滴施比例提高呈先下降后提高的规律,整体上以滴施NK1.0处理发病率最低。在等养分用量条件下,磷肥滴施或土施、氮磷钾肥滴施或土施对叶片病害影响均未产生明显一致的影响。这说明钾氮肥滴施比例对荔枝病害发生的影响大于施肥方式的影响。

  • 表5 不同施肥处理荔枝果实品质

  • 表6 不同施肥处理荔枝果实氨基酸含量

  • 注:—表示缺少数据。

  • 表7 不同施肥处理荔枝果皮细胞膜透性和酶活性

  • 表8 不同施肥处理荔枝病叶率调查

  • 果实膨大期荔枝虫害调查(表9)显示,蒂蛀虫和褶粉虱的发生均较低,处理间虫害发生基本没有差别。

  • 表9 不同施肥处理荔枝虫害发生调查 (2015年果实膨大期)

  • 3 结论

  • 由于2015和2017年受意外因素影响,将这两年产量剔除后,以滴施NK1.0处理产量最高且多年产量相对最为稳定,降低或提高钾氮肥比例均降低产量及其稳定性。不同比例钾氮肥滴施及氮磷钾肥不同方式施用处理中,以滴施NK0.8处理果实颜色最为明亮鲜艳。荔枝果实糖酸比、不同种类氨基酸含量随钾氮肥滴施比例提高而降低,但耐贮性提高。等量氮磷钾养分滴施处理比土施处理降低果实糖酸比,但提高果实耐贮性。荔枝叶片叶斑病有随滴施钾氮肥比例提高先下降后提高的趋势,以滴施NK1.0处理发病率最低。不同处理间的虫害发生则缺乏规律。建议在荔枝滴灌施肥时以1∶1的比例滴施氮肥和钾肥,并配合滴施一定用量的钙、镁和硼肥,磷肥则土施较为适宜。

  • 参考文献

    • [1] 中国农业年鉴编辑委员会.中国农业年鉴[M].北京:中国农业出版社,2012.15.

    • [2] 李国良,姚丽贤,张政勤,等.广东荔枝园土壤养分肥力时空变化研究[J].土壤通报,2011,42(5):1081-1086.

    • [3] 李国良,张政勤,姚丽贤,等.广西壮族自治区与福建省荔枝园土壤养分肥力现状研究[J].土壤通报,2012,43(4):867-871.

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