氮磷減量施肥對(duì)琯溪蜜柚果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

位高生，胡承孝*，譚啟玲，朱東煌，李瀟彬

（1 園藝植物生物學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢 430070；2 新型肥料湖北省工程實(shí)驗(yàn)室/華中農(nóng)業(yè)大學(xué)微量元素研究中心，湖北武漢 430070；3 福建省平和縣農(nóng)業(yè)局，福建平和 363700）

琯溪蜜柚[Citrus grandis(L.) Osbeck.cv. Guanxi Miyou]原產(chǎn)于福建省漳州市平和縣，距今已有500多年的栽培歷史。自1989年被評(píng)為農(nóng)業(yè)部?jī)?yōu)質(zhì)果品之后，琯溪蜜柚逐步成為平和縣經(jīng)濟(jì)支柱之一。截至2016年，其栽培面積達(dá)65萬(wàn)畝，年產(chǎn)量120萬(wàn)噸[1]。近年來(lái)果農(nóng)對(duì)產(chǎn)量的盲目追求，致使琯溪蜜柚化肥過(guò)量施用的問(wèn)題逐漸凸顯。本課題組2015—2016年問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果表明，平和琯溪蜜柚以平均每年每株施用N 1.60 kg、P2O51.25 kg、K2O 1.36 kg，位居全國(guó)柑橘主產(chǎn)縣第1位。化肥的過(guò)量施用不僅會(huì)對(duì)大氣、土壤、地表水和地下水等環(huán)境安全帶來(lái)潛在威脅，而且也會(huì)對(duì)琯溪蜜柚果實(shí)品質(zhì)帶來(lái)諸多負(fù)面影響[2–7]。

當(dāng)前，化肥減量施用的問(wèn)題得到了政府、大眾以及學(xué)者的普遍關(guān)注，韓瑞蕓等人發(fā)現(xiàn)東北坡崗地上氮肥減量25%玉米產(chǎn)量最高[8]。減少28.7%的復(fù)合肥可顯著提高設(shè)施番茄產(chǎn)量和品質(zhì), 富磷土壤上磷肥用量甚至可以減少75%[9]。程杰山等人研究發(fā)現(xiàn)，‘巨玫瑰’葡萄果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)在0～300 kg/hm2范圍內(nèi)隨著施肥量的增加都隨之增加，但超過(guò)這一范圍，對(duì)果實(shí)品質(zhì)、葉片氮磷鉀含量以及光合作用速率均沒(méi)有顯著影響[10]；庫(kù)爾勒香梨[11]、富士蘋(píng)果[12]等也有類(lèi)似研究報(bào)道。有關(guān)琯溪蜜柚施肥方面的研究主要集中在葉片營(yíng)養(yǎng)診斷施肥[13]、測(cè)土配方施肥[14–15]和平衡施肥[16]等方面，而對(duì)減量施肥還未見(jiàn)報(bào)道。本研究以本課題組問(wèn)卷調(diào)查的施肥量為基礎(chǔ)，結(jié)合土壤養(yǎng)分分析結(jié)果補(bǔ)充缺乏元素，采用田間試驗(yàn)，研究分析氮磷減量施肥對(duì)平和縣琯溪蜜柚果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，為建立試驗(yàn)區(qū)琯溪蜜柚化肥減量與提質(zhì)增效技術(shù)，推進(jìn)當(dāng)?shù)噩g溪蜜柚產(chǎn)業(yè)綠色高效發(fā)展提供技術(shù)和依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)點(diǎn)概況

2016年3月，試驗(yàn)設(shè)在福建省平和縣長(zhǎng)蘆林場(chǎng)石角段山琯溪蜜柚綜合試驗(yàn)站試驗(yàn)基地 (N 24°24′16.7＂，E 117°14′51.4＂)。試驗(yàn)琯溪蜜柚為白肉品種，酸柚砧木, 樹(shù)齡25年。供試果園土壤為紅壤，其基本理化指標(biāo)為pH 4.05、有機(jī)質(zhì)28.80 g/kg、堿解氮83.52 mg/kg、速效磷756.45 mg/kg、速效鉀208.31 mg/kg、交換性鈣497.18 mg/kg、交換性鎂126.35 mg/kg，表現(xiàn)出典型的酸化、富磷及缺鈣鎂。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)以本課題組問(wèn)卷調(diào)查的平均施肥量為基數(shù)，根據(jù)成年豐產(chǎn)琯溪蜜柚的需肥特性和土壤肥力分析結(jié)果，將氮肥施用量以30%梯度遞減，分別為高氮 (N1)、中氮 (N2)、低氮 (N3)；磷肥施用量以35%梯度遞減，分別為高磷 (P1)、中磷 (P2)、低磷(P3)，采用雙因素交互設(shè)計(jì)，具體施肥量見(jiàn)表1。試驗(yàn)共設(shè)置9個(gè)處理，每個(gè)處理4個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)包括3棵樹(shù)且長(zhǎng)勢(shì)基本一致。根據(jù)土壤缺鈣鎂且偏酸性的特點(diǎn)，試驗(yàn)按1 kg/(plant·a) 施用鈣鎂混合物，以調(diào)節(jié)土壤酸堿性并補(bǔ)充鈣鎂養(yǎng)分。氮磷鉀肥全年分4次施入土壤，其中促花肥 (3月上中旬) 分別為全年施用總量的30%、15%、25%；穩(wěn)果肥(5月中旬) 分別為30%、15%、25%；壯果肥 (7月下旬或8月上旬) 分別為15%、50%、20%；越冬肥(11月中下旬) 分別為25%、20%、30%。鈣鎂混合物于3月上中旬在樹(shù)冠滴水線范圍內(nèi)撒施，其余各次肥料以穴施方式施入10—20 cm土壤并覆土。

表 1 平和琯溪蜜柚氮磷減量施用試驗(yàn)設(shè)計(jì)Table 1 Experimental design of nitrogen and phosphorus fertilizers decrement application

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

琯溪蜜柚果實(shí)單果重測(cè)定采用普通電子天平，果皮厚測(cè)定采用游標(biāo)卡尺測(cè)量距果皮頂端1/3處，可溶性固形物的測(cè)定采用手持?jǐn)?shù)顯糖量計(jì) (日本，PAL-1)，可滴定酸測(cè)定采用氫氧化鈉中和滴定法，維生素C的測(cè)定采用2,6-二氯靛酚氧化還原滴定法，縱橫比=果實(shí)縱徑/果實(shí)橫徑，固酸比=可溶性固形物/可滴定酸，出汁率=(果汁重/果肉重) × 100%，可食率=(果肉重/果實(shí)重) × 100%，含水率=(果肉烘干前重/果肉烘干后重) × 100%，產(chǎn)量=果實(shí)數(shù) × 單果重。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用Microsoft Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；用SPSS 20進(jìn)行方差分析、聚類(lèi)分析和主成分分析；多重比較采用LSD法。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮磷減量對(duì)琯溪蜜柚果實(shí)產(chǎn)量的影響

不同處理氮磷減量施肥并沒(méi)有導(dǎo)致琯溪蜜柚果實(shí)產(chǎn)量的顯著下降，相反，與施肥量最高的N1P1處理比，其余各處理均有不同程度的增產(chǎn) (表2)。由氮、磷不同水平處理的產(chǎn)量可以看出，隨著氮肥施用量的降低，產(chǎn)量呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，而隨著磷肥施用量的降低，產(chǎn)量卻呈現(xiàn)持續(xù)增加的趨勢(shì)，且氮肥減量施用的增產(chǎn)趨勢(shì)大于磷肥減量施用,說(shuō)明在當(dāng)前施肥水平下，氮肥減少60%、磷肥減少70%并不會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)量下降，且氮、磷肥減量施用均有增產(chǎn)作用。

2.2 氮磷減量對(duì)琯溪蜜柚果實(shí)品質(zhì)的影響

2.2.1 氮磷減量對(duì)琯溪蜜柚果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)的影響 柑橘類(lèi)果實(shí)品質(zhì)由外觀品質(zhì)和內(nèi)在品質(zhì)共同決定，其中外觀品質(zhì)包括縱橫比、單果重和果皮厚等，內(nèi)在品質(zhì)包括出汁率、可食率、可溶性固形物、可滴定酸、固酸比、維生素C及含水率等。對(duì)于外在品質(zhì)來(lái)說(shuō)，不同處理對(duì)縱橫比、單果重和果皮厚的影響不同 (表3)，其中N1P1處理果實(shí)縱橫比顯著大于N2P2處理，N1P2處理單果重顯著大于N2P2、N2P3、N3P1和N3P3處理，N1P2、N1P3和N2P1處理果皮厚顯著大于N2P2、N2P3和N3P1處理。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，果實(shí)縱橫比不受氮、磷及其交互作用影響；果實(shí)單果重極顯著地受氮磷交互作用影響，N2P2處理果實(shí)單果重最??；果實(shí)果皮厚極顯著地受氮和顯著地受氮磷交互作用影響，減氮使果皮顯著變薄。

表 2 不同氮磷用量琯溪蜜柚果實(shí)產(chǎn)量 (kg/plant)Table 2 Yield of Guanxi pomelo under different nitrogen and phosphorus input

對(duì)于內(nèi)在品質(zhì)來(lái)說(shuō)，各指標(biāo)隨處理的不同變化不一 (表3)。果實(shí)出汁率在54.33%～64.33%之間，平均為58.67%，以N3P1處理64.33%為最大，以N2P1處理54.33%為最低，前者高18.41%，顯著地受氮磷交互作用影響，即高磷低氮果實(shí)出汁率最高?？墒陈试?0.33%～74.67%之間，平均為72.11%，以N2P2處理74.67%最大，以N3P2處理70.33%最低，前者高6.17%，極顯著地受氮、顯著地受磷及氮磷交互作用影響，中氮減磷果實(shí)可食率高。可溶性固形物含量在8.18%～9.47%之間，平均為8.89%，以N2P2處理9.47%最高，以N1P1處理8.18%最低，前者高15.77%，極顯著地受氮水平及氮磷交互作用影響，中氮中磷果實(shí)可溶性固形物含量最高。可滴定酸含量在0.39%～0.49%之間，平均為0.42%，以N1P3處理0.49%最高，顯著高于除N2P1和N2P2之外的其他處理，比最低處理N2P3和N3P2的0.39%高25.64%。果實(shí)固酸比在18.61～22.92之間，平均為21.65，以N2P3處理22.92最高，以N1P3處理18.61最低，且不受氮、磷及其交互作用影響。果實(shí)維生素C含量在16.75～22.32 mg/100 g，平均為19.96 mg/100 g，以N3P1處理22.32 mg/100 g最高，而以N3P2處理16.75 mg/100 g最低，前者高33.2%，極顯著受氮、磷并顯著受氮磷交互作用影響，以低氮低磷或高磷時(shí)果實(shí)維生素C含量較高。果實(shí)含水率不因處理不同而有顯著差異，不受氮磷及其交互作用影響。

表 3 氮磷減量對(duì)琯溪蜜柚果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)的影響Table 3 Effects of reducing nitrogen and phosphorus fertilization on Guanxi pomelo fruit quality

綜上所述，琯溪蜜柚果實(shí)果皮厚、可食率、可溶性固形物和維生素C含量極顯著地受氮水平影響，適量減氮可以使果皮變薄且可食率、可溶性固形物和維生素C含量提高；磷水平極顯著地影響果實(shí)維生素C含量，且顯著影響果實(shí)可食率，低磷可以增加維生素C含量和可食率；氮磷交互作用極顯著影響單果重、可溶性固形物含量，也顯著影響果皮厚、出汁率、可食率和維生素C含量，適當(dāng)減施氮磷用量對(duì)以上各品質(zhì)指標(biāo)有利。

2.2.2 氮磷減量對(duì)琯溪蜜柚果實(shí)品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)因子的影響 對(duì)琯溪蜜柚縱橫比、單果重、果皮厚、出汁率、可食率、可溶性固形物、可滴定酸、固酸比、維生素C及含水率10個(gè)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析(表4)，前3個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率分別為40.27%、25.77%、16.61%，累積貢獻(xiàn)率達(dá)到82.65%，基本保留了10個(gè)品質(zhì)指標(biāo)的信息，因此前3個(gè)主成分可以對(duì)琯溪蜜柚果實(shí)品質(zhì)進(jìn)行綜合可信性評(píng)價(jià)。

根據(jù)主成分載荷矩陣和特征值計(jì)算出前3個(gè)主成分的特征向量，得出3個(gè)主成分的表達(dá)式如下：

式中: Y1、Y2、Y3分別代表第1、2、3主成分；X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X10分別代表縱橫比、單果重、果皮厚、出汁率、可食率、可溶性固形物、可滴定酸、固酸比、Vc和含水率。

根據(jù)各主成分特征值貢獻(xiàn)率，結(jié)合方程Y1、Y2、Y3構(gòu)建琯溪蜜柚果實(shí)品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)模型，將貢獻(xiàn)率作為分配系數(shù)，得如下方程：

表5是根據(jù)評(píng)價(jià)模型對(duì)各處理琯溪蜜柚果實(shí)品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的得分，其排序結(jié)果表現(xiàn)為N2P2 ＞N2P3 ＞ N3P3 ＞ N3P1 ＞ N1P3 ＞ N2P1 ＞ N1P2 ＞ N3P2＞ N1P1，其中排名前5的N2P2、N2P3、N3P3、N3P1和N1P3處理的得分均為正值，其余處理的得分均為負(fù)值，尤其對(duì)于施肥量最高的N1P1處理來(lái)說(shuō)，其得分最低，為–1.32，而N2P2處理的得分為9個(gè)處理當(dāng)中最高，達(dá)2.20，高出第2名N2P3處理167.06%，其品質(zhì)也相對(duì)最好。

表 4 主成分特征值、貢獻(xiàn)率、累計(jì)貢獻(xiàn)率及特征向量Table 4 Principal component eigenvalue, contribution rate, cumulative contribution rate and eigenvector

表 5 各處理主成分綜合得分Table 5 Comprehensive scores obtained by principal component method of different nitrogen and phosphorus reduction treatments

以表5各處理的綜合得分作為聚類(lèi)變量，采用樣本間組間連接法，用歐氏距離對(duì)以上10個(gè)指標(biāo)進(jìn)行矢量校正，對(duì)琯溪蜜柚9個(gè)氮磷減量處理進(jìn)行系統(tǒng)聚類(lèi)分析，得到聚類(lèi)樹(shù)狀圖見(jiàn)圖1。

圖 1 氮磷減量處理琯溪蜜柚果實(shí)品質(zhì)評(píng)價(jià)因子聚類(lèi)分析Fig. 1 Principal component cluster results on Guanxi pomelo fruit quality parameters of different nitrogen and phosphorus reduction treatments

聚類(lèi)結(jié)果顯示，當(dāng)平均距離為10時(shí)可將琯溪蜜柚氮磷減量處理的聚類(lèi)分析結(jié)果分為3個(gè)類(lèi)群，具體分類(lèi)見(jiàn)表6。由表6可知，類(lèi)群三的果實(shí)品質(zhì)特征是縱橫比、單果重和果皮厚最小，出汁率、可食率、可溶性固形物含量、固酸比、維生素C和含水率最高，綜合得分為2.20，其風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)最優(yōu)。類(lèi)群二的果實(shí)品質(zhì)特征是出汁率、可食率、可溶性固形物、維生素C含量和含水率較高，固酸比最小，可滴定酸含量最高，綜合平均得分為0.25。類(lèi)群一的果實(shí)品質(zhì)特征是單果重、果皮厚均為最大，而出汁率、可食率、可溶性固形物含量、可滴定酸含量、維生素C含量和含水率均為最低，綜合平均得分為–1.16，其品質(zhì)整體較差。綜合分析，類(lèi)群三，即N2P2處理的果實(shí)品質(zhì)在各處理中是最優(yōu)的，其中縱橫比0.97、單果重2.34 kg、果皮厚13.06 mm、出汁率60.00%、可食率74.67%、可溶性固形物9.47%、可滴定酸0.42%、固酸比22.37、維生素C 21.71 mg/100 g、含水率89.00%。

3 討論與結(jié)論

琯溪蜜柚是常綠果樹(shù)，生長(zhǎng)周期較長(zhǎng)，因果實(shí)、剪枝和落葉等會(huì)帶走大量養(yǎng)分，所以琯溪蜜柚果樹(shù)對(duì)土壤養(yǎng)分的需求量較大，其總需肥量相當(dāng)于落葉果樹(shù)的兩倍左右[17]。此外，琯溪蜜柚果樹(shù)的生長(zhǎng)位置固定，其對(duì)土壤養(yǎng)分的持續(xù)吸收會(huì)導(dǎo)致土壤中某些營(yíng)養(yǎng)元素的過(guò)度消耗，因此施肥就顯得尤為重要。適量施肥能夠顯著提高琯溪蜜柚果實(shí)的產(chǎn)量和品質(zhì), 而過(guò)量施肥則可能產(chǎn)生負(fù)面效果。在本研究中,施肥量最高的N1P1處理，其產(chǎn)量最低，而減少施用氮磷肥均有不同程度的增產(chǎn)趨勢(shì)。對(duì)氮、磷不同水平下的產(chǎn)量分析發(fā)現(xiàn), 隨著氮肥施用量的降低，產(chǎn)量呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，而隨著磷肥施用量的降低，產(chǎn)量卻呈現(xiàn)持續(xù)增加的趨勢(shì)，且氮肥減量施用的增產(chǎn)趨勢(shì)大于磷肥減量施用，說(shuō)明在當(dāng)前施肥水平下，氮肥減少60%、磷肥減少70%并不會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)量下降，反而具有增產(chǎn)作用。

過(guò)量施肥同樣會(huì)對(duì)果實(shí)品質(zhì)帶來(lái)負(fù)面影響，有研究發(fā)現(xiàn)過(guò)量施肥會(huì)降低倫晚臍橙[18]、葡萄柚[19]、芒果[20]、蘋(píng)果[21]、橄欖[22]等果實(shí)的品質(zhì)，不過(guò)也有研究發(fā)現(xiàn)過(guò)量施肥對(duì)黑莓的品質(zhì)并沒(méi)有不利影響[23]，這可能是由于不同果樹(shù)的需肥特性和對(duì)土壤肥力的耐受能力不同造成的。在本研究中，高氮高磷 (N1P1) 處理的果實(shí)品質(zhì)整體較差，而減少氮磷肥施用，可以提高果實(shí)可食率、可溶性固形物、固酸比和維生素C含量，并降低縱橫比、單果重、果皮厚和可滴定酸含量，從而整體提高果實(shí)品質(zhì)，這與西瓜[24]、香蕉[25]等水果減量施肥的研究結(jié)果類(lèi)似，但在桃樹(shù)的研究中卻發(fā)現(xiàn)，減量施肥會(huì)對(duì)其品質(zhì)帶來(lái)不利影響[26]，這可能與果樹(shù)種類(lèi)、試驗(yàn)條件不同有關(guān)。由氮、磷不同水平下的品質(zhì)指標(biāo)可知，中氮水平 (N2) 能夠顯著提高可食率、可溶性固形物和維生素C含量，并顯著降低果皮厚，而施氮水平的降低對(duì)縱橫比、單果重、出汁率、可滴定酸、固酸比、含水率等指標(biāo)均無(wú)顯著影響；相對(duì)于氮水平，磷水平對(duì)琯溪蜜柚各品質(zhì)指標(biāo)的影響較小，其中中磷水平 (P2) 顯著降低了縱橫比和維生素C含量，低磷水平 (P3) 顯著提高了可食率。由變量效應(yīng)可以看出，氮磷交互作用對(duì)單果重、可溶性固形物有極顯著影響，對(duì)果皮厚、出汁率、可食率和維生素C含量有顯著影響。主成分分析結(jié)果表明，N2P2和N2P3處理的果實(shí)品質(zhì)整體較好，但從主成分綜合得分來(lái)看，N2P2處理的果實(shí)品質(zhì)更勝一籌。聚類(lèi)分析結(jié)果顯示，類(lèi)群一的果實(shí)個(gè)高、果大、皮厚，而出汁率、可食率、可溶性固形物含量、固酸比、維生素C含量和含水率均屬最低，而類(lèi)群三的果實(shí)皮薄、個(gè)小，出汁率、可食率、可溶性固形物、固酸比、維生素C等內(nèi)在品質(zhì)較好，這與黃日升等人“琯溪蜜柚大果一般厚皮、個(gè)高、?；?、輕浮、粗皮、風(fēng)味差，而小果品質(zhì)相對(duì)較好”的研究結(jié)果一致[27]。

表 6 琯溪蜜柚果實(shí)品質(zhì)類(lèi)群間比較Table 6 Comparison on quality of Guanxi pomelo among clusters

當(dāng)前，對(duì)琯溪蜜柚的合理施肥量進(jìn)行了大量研究，黃綠林和曾春華均認(rèn)為，年株產(chǎn)100 kg果實(shí)的成年琯溪蜜柚，其純N施用量為1.2～1.5 kg，P2O5施用量為 0.6～0.9 kg[28–29]，沈兆敏認(rèn)為株產(chǎn)100～160 kg的盛產(chǎn)期琯溪蜜柚果樹(shù)，純N施用量為1.13 kg，P2O5施用量為0.75 kg[30]，與本試驗(yàn)的研究結(jié)果基本一致。

綜上所述，氮磷減量施肥不僅能顯著提高琯溪蜜柚果實(shí)品質(zhì)，對(duì)產(chǎn)量也有一定提高，而且能減少經(jīng)濟(jì)投入，增加農(nóng)民收入，從而起到節(jié)本增效的目的。在本試驗(yàn)條件下，以當(dāng)?shù)氐资┓柿繛榛A(chǔ)，綜合考慮果實(shí)產(chǎn)量、品質(zhì)以及經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益，建議氮肥減量30%、磷肥減量35%，即氮肥 (純N)1.12 kg/(plant·a)、磷肥 (P2O5) 0.85 kg/(plant·a)。

參 考 文 獻(xiàn)：

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