不同磷鉀肥施用量對設(shè)施葡萄果實品質(zhì)和產(chǎn)量的影響

鄭小能，王生海，柳苗苗，劉懷鋒

(石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院園藝系/特色果蔬栽培生理與種質(zhì)資源利用兵團(tuán)重點實驗室，新疆石河子 832003)

0 引 言

【研究意義】葡萄為葡萄科葡萄屬木質(zhì)藤本植物，是世界“四大果樹”之一[1]。葡萄具有豐富的營養(yǎng)價值和很高的醫(yī)藥價值[2、3]。葡萄的生產(chǎn)逐漸由數(shù)量型向質(zhì)量型開始轉(zhuǎn)變。而肥料則是葡萄養(yǎng)分獲取的重要來源[4]。實際生產(chǎn)中，生產(chǎn)者比較注重施肥量，不注重施肥種類合理搭配，重化學(xué)輕有機(jī)肥，重氮輕磷少鉀現(xiàn)象普遍，導(dǎo)致葡萄產(chǎn)量低，品質(zhì)差。研究證明，養(yǎng)分失調(diào)是導(dǎo)致果樹低產(chǎn)的主要因素之一[5-8]。農(nóng)用化學(xué)物質(zhì)導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品中硝酸鹽過量積累[9、10]。對肥料平衡合理施用的研究對葡萄的生產(chǎn)具有極其重要的意義。氮、磷、鉀是肥料三要素，是植物重要組成部分，植物通過吸收土壤中的養(yǎng)分來提高產(chǎn)量和優(yōu)化品質(zhì)，而產(chǎn)量和品質(zhì)都直接受到肥料施用方法和施用量的影響[11-13]。磷是磷脂、原生質(zhì)以及細(xì)胞核構(gòu)成的主要元素之一，參與植物碳水化合物的轉(zhuǎn)化、促進(jìn)多種酶的激活、光合作用和呼吸作用，還對植物吸收氮等元素過程起重要的調(diào)節(jié)作用，促進(jìn)種子成熟，增加產(chǎn)量，增加果實可溶性糖含量，從而提高葡萄果實品質(zhì)[14]。近年來磷肥的投入明顯增高，尤其是設(shè)施內(nèi)對磷肥的使用[15]，磷肥的合理使用會使作物增產(chǎn)，不合理使用則會導(dǎo)致果實產(chǎn)量降低，品質(zhì)下降。鉀對葡萄生長具有重要作用。鉀對酶的活化、光合作用、植物生長、同化產(chǎn)物的運輸、滲透勢調(diào)節(jié)、產(chǎn)量與品質(zhì)均有重要作用[16]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】目前氮磷鉀肥配合使用在大田葡萄栽培上研究相對較多，王保良等[17]研究氮肥、磷肥一定條件下，不同鉀肥種類及施肥量對露地6年生玫瑰香葡萄生長結(jié)果的影響，研究表明，各處理間在萌芽期、開花期、果實開始生長期均無顯著差異，而果實開始著色、成熟期，以及所需有效積溫值則有差異，其中以高鉀配比處理效果較好。葡萄著色情況受光照及各方面因素的影響，其中鉀肥就是促進(jìn)果實著色的重要營養(yǎng)元素[18，19]。【本研究切入點】目前對設(shè)施大棚內(nèi)葡萄的施肥量研究相對較少。根據(jù)當(dāng)?shù)卦O(shè)施葡萄在膨果期和著色期對磷鉀肥較高的需求，分別對不同磷鉀肥施用水平進(jìn)行研究。【擬解決的關(guān)鍵問題】通過對不同磷鉀施肥配比對設(shè)施弗雷葡萄在果實膨大期和著色期對果實品質(zhì)和產(chǎn)量的影響，篩選出最佳磷鉀施肥配比，為當(dāng)?shù)卦O(shè)施弗雷葡萄優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)栽培提供科學(xué)的施肥依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗于2017年5～9月在新疆石河子市146團(tuán)石總場泉水地果品公司大棚基地(E85.94°，N44.27°)進(jìn)行，以設(shè)施大棚內(nèi)6年生弗雷無核葡萄品種為材料，起壟栽培，株行距為1 m×3 m，采用V 型架廠字形行架(架長6 m，架高 1.2 m)，用滴灌方式灌溉，一行兩管，灌溉時長為4 h/次，每次滴灌量為50 m3/667 m2。使用的肥料有復(fù)合肥(主要成分有N、P、K，其中N∶P2O5∶K2O=12∶4∶44，和少量微量元素：Zn、Fe、B、Mn、Cu、M0)、尿素(N≥46.4%)、KH2PO4、磷酸一氨(N∶P2O5∶K2O=11.5∶60.5∶0，總含量≥72%)、速溶硫酸鉀(總成分≥52%)五種。其中磷酸一銨和速溶硫酸鉀通過水源大施肥罐以滴灌的方式隨水按對照的肥料用量施入整個果園(包括試驗區(qū))；復(fù)合肥、尿素和KH2PO4則通過每個處理另設(shè)的小施肥罐(每個小施肥罐管對應(yīng)處理的三行重復(fù))以滴灌的方式隨水按照試驗每個處理設(shè)定的氮磷鉀肥配比施入。其中試驗地土壤為粘性土壤，土壤容重為1.47 g/cm3。設(shè)施大棚為坐北朝南，東西走向的日光溫室。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設(shè)計

試驗采用單因素完全隨機(jī)試驗設(shè)計，在氮肥一定的條件下分別篩選出最佳磷、鉀肥施用量。試驗有6個處理和一個對照(對照為當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶施肥配方)，每個處理3次重復(fù)，共21個小區(qū)，每個小區(qū)6株葡萄。所有肥料分兩次以滴灌的方式隨水施入，不同磷肥施肥水平在6月2日(彭果期)施入總肥量的75%，不同鉀肥施肥水平施入總肥量的35%。剩余肥料于6月29日(著色期)全部施入。表1～3

表1 土壤基礎(chǔ)肥力
Table 1 The basic fertility of the soil (mg/kg)

土層Soil layer(cm)速效鉀Rapidly available K速效磷Rapidly available P堿解氮Rapidly available N有機(jī)質(zhì)Organic matter0～20497.0469.6625.819.8320～40387.5859.079.489.0740～60285.7129.230.446.2

表2 磷肥施肥水平設(shè)計
Table 2 The design of phosphate fertilizerlevel(kg/667m2)

表3 鉀肥施肥水平設(shè)計
Table 3 The design of potassium fertilizerlevel(kg/667m2)

1.2.2 測定指標(biāo)

1.2.2.1 葡萄產(chǎn)量

從每個小區(qū)中隨機(jī)采摘兩串大小居中的葡萄后測量其單粒重、單穗重，取平均值，調(diào)查單株產(chǎn)量，折合算出公頃產(chǎn)量。

1.2.2.2 葡萄果實品質(zhì)

果實在7月29日采摘后立即帶回實驗室測定以下各指標(biāo)：果實可溶性糖含量(用蒽酮比色法[20]測定)；果實縱橫徑，從而計算果形指數(shù)；果實可溶性固形物含量(用數(shù)字顯示糖量計測量)；果實VC含量(用2,6-二氯靛酚法[20]測量)和果實可滴定酸含量(用酸堿中合法滴定)。用色差儀測量果實著色情況[21]。

1.2.2.3 土壤養(yǎng)分含量

在施肥前后第3 d及果實采摘兩周后用土鉆分別取0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm土層的土壤帶回實驗室處理后測量土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷和速效鉀的含量，測量方法依次為重鉻酸鉀容量法、堿解擴(kuò)散法、鉬銻抗比色法、火焰光度法[22]。

1.2.2.4 葉片養(yǎng)分含量

取土同一天分別從每個小區(qū)的樣品樹上隨機(jī)采摘兩片功能葉帶回實驗室，將處理后(清洗、殺青、烘干及粉碎)的葉片用濃H2SO4+H2O2消煮后測量葉片中所含的全氮、全磷和全鉀含量，測量方法依次為奈氏比色法、釩鉬黃比色法、火焰光度計法[22]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

運用Spss Statistics 21對數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素顯著性分析、單因素方差分析和相關(guān)性分析；相關(guān)性分析圖采用Excel 2007完成；柱狀圖采用Sigmaplot12.5完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同磷肥施用量對葡萄產(chǎn)量的影響

研究表明，隨著P肥施用量的增加，平均單粒重?zé)o顯著差異； T1處理、T2處理的單穗重和產(chǎn)量顯著高于T3處理和CK，T1處理和T2處理的產(chǎn)量無顯著差異，由于T1處理施肥量少，T1處理的施肥配比優(yōu)于T2處理。表4

表4 不同施磷配方下設(shè)施弗雷葡萄產(chǎn)量變化
Table 4 Effects of different phosphorus application formulations on yield of Frey grape under protected culture

處理Treatment平均單粒重Average ear grain weight(g)平均單穗重Average ear weight(g)產(chǎn)量Yield(kg/hm2)T13.85±0.24a674.02±164.66a9 435.41aT23.94±0.32a678.07±75.60a9 492.01aT33.87±0.54a611.36±36.17b8 558.25bck3.64±0.17a607.77±91.03b8 507.95b

注：同列不同字母表示不同處理在P<0.05水平差異顯著，下同

Note: Different small letters in one column mean significant difference among treatments at P < 0.05. the same as below

2.2 不同磷肥施用量對葡萄果實品質(zhì)的影響

研究表明，隨著施磷量的增加，各處理可性固形物含量、VC含量和平均果形指數(shù)均無顯著差異；T3處理的可溶性糖含量和可滴定酸含量顯著高于對照和其它各處理； T1處理和T2處理的可滴定酸含量分別比CK低16.07%和28.57%。各處理間的硬度顯著增加且顯著高于對照，說明耐運輸和儲藏性能隨著施磷量的增加而提高；各處理的果實著色系數(shù)均顯著高于對照，CK和T2處理為紅色，T1處理和T3處理為深紅色。表5

表5 不同施磷量下設(shè)施弗雷葡萄果實品質(zhì)變化
Table 5 Effects of different phosphorus amounts on fruit quality of Frey grape under protected culture

處理Treatment可溶性固形物含量Soluble solids content (%)可溶性糖Soluble sugar content (%)可滴定酸Titratable acidity(%)VCVC content(mg/100 g)平均果形指數(shù)(縱/橫)Average fruit shape index (L/H)硬度Hardness(Kg/cm2)果實著色系數(shù)Fruit coloring coefficientT121.61±0.80a15.19±0.07b0.47±0.06b0.64±0.45a1.03±0.04a1.72±0.10c5.07±0.78aT221.79±0.31a16.33±1.33b0.40±0.08b1.42±0.45a1.02±0.01a2.05±0.08b4.70±0.28aT321.78±0.75a21.44±3.98a1.21±0.12a1.16±0.00a0.99±0.03a2.35±0.03a5.28±0.24aCK20.46±0.35a13.23±0.87b0.56±0.10b0.90±0.45a1.00±0.02a0.60±0.29d4.25±0.66b

2.3 施入磷肥后不同處理各土層土壤速效磷含量分布

研究表明，兩次施肥3 d后各處理的0～20 cm和20～40 cm土層土壤速效磷含量均顯著高于40～60 cm土層土壤速效磷含量，而不同處理間20～40 cm 和0～60 cm土層土壤速效磷含量均無顯著差異；每次施肥后除T1處理在0～20 cm土層處土壤速效磷含量與對照無顯著差異外，T2、T3處理在0～20 cm土層處土壤速效磷含量均顯著高于對照。圖1

2.4 不同土層土壤速效磷含量與葡萄產(chǎn)量的相關(guān)性

研究表明，各土層土壤速效磷含量與葡萄產(chǎn)量無顯著相關(guān)性。產(chǎn)量隨0～20 cm和20～40 cm土層土壤速效磷含量呈下降趨勢，隨40～60 cm土層土壤速效磷含量呈上升趨勢。圖2

注：不同小寫字母表示差異顯著；上面字母表示同一處理不同土層間速效磷含量的顯著性；下面的字母表示不同處理間同一土層之間速效磷含量的顯著性，下同

Note: Different lowercase letters mean significant differences; the above letters represent the significance of available phosphorus content in different soil layers of the same treatment; the following letters indicate the significance of available phosphorus content in the same soil layer between different treatments, the same as below

圖1 施肥后不同處理各土層土壤速效磷含量
Fig.1 Available phosphorus content in soil layers between different treatments after fertilization

注：P<0.05表示有顯著相關(guān)性，P<0.01表示有極顯著相關(guān)性，下同

Note:P< 0.05 means significant correlation andP< 0.01 means very significant correlation. the same as below

圖2 不同土層土壤速效磷含量與葡萄產(chǎn)量相關(guān)性
Fig.2 Correlation analysis between available phosphorus content and grape yield in different soil layers

2.5 不同鉀肥施用量對葡萄產(chǎn)量的影響

研究表明，隨著施鉀量的增加，各處理間的平均單粒重、平均單穗重和產(chǎn)量均無顯著差異；但T4的平均單穗重和產(chǎn)量最高，分別比CK、T5、T6高16.94%、14.84%、11.79%。相比較之下，T4施入的鉀肥量最低，而葡萄產(chǎn)量相對最高。表6

表6 不同施鉀配方下設(shè)施弗雷葡萄產(chǎn)量變化
Table 6 Effects of different potassium applicationon the yield of Frey grape under protected culture

處理Treatment平均單粒重Average ear grain weight(g)平均單穗重Average ear weight(g)產(chǎn)量Yield(kg/hm2)CK3.64±0.17a674.02±164.66a9435.41aT43.76±0.49a811.49±54.06a11359.77aT53.88±0.36a691.10±66.99a9674.43aT63.86±0.36a658.41±81.89a10020.69a

2.6 不同鉀肥施用量對葡萄果實品質(zhì)的影響

研究表明，隨著鉀含量的增加，各處理可溶性固形物含量均顯著高于對照；可溶性糖含量、可滴定酸含量、VC含量和平均果形指數(shù)均無顯著差異，但T4處理、T5處理和T6處理的可溶性糖含量分別比CK高10.68%、7.22%和20.49%； T4處理的可滴定酸含量比CK低14.29%；T4處理的Vc 含量與T5處理相當(dāng)，比CK、和T6處理分別高36.62%和18.31%；T5處理和T6處理的果實著色系數(shù)顯著高于對照，T4處理的果實著色系數(shù)與對照、T5和T6處理無顯著差異，相比較之下，T4處理施入的鉀肥量最低，而葡萄果實的品質(zhì)相對最優(yōu)。表7

表7 不同鉀肥處理下葡萄果實品質(zhì)變化
Table 7 Effects of different potassium fertilizer treatments on grape fruit quality

處理Treatment可溶性固形物Soluble solids content (%)可溶性糖Soluble sugar content (%)可滴定酸Titratable acidity(%)VC含量VC content(mg/100 g)平均果形指數(shù)(縱/橫)Average fruit shape index (L/H)硬度Hardness(Kg/cm2)果實著色系數(shù)Fruit coloring coefficientCK19.16±1.21c 13.23±0.87a0.56±0.10a0.90±0.45a1.00±0.02a0.60±0.30cd4.25±0.66bT419.92±0.82a14.75±2.48a0.48±0.10a1.42±0.45a1.03±0.02a0.82±0.05c4.85±0.56abT520.46±0.35a14.26±0.74a0.58±0.18a1.45±0.45a1.03±0.01a1.10±0.15b5.46±0.43aT621.01±0.59a16.64±1.78a0.48±0.04a1.16±0.78a0.99±0.10a1.54±0.08a5.36±0.81a

2.7 鉀肥施用后肥料在各土層的分布

研究表明，兩次施肥后CK中各土層速效鉀含量較高且變化不顯著，其基肥含量較高。兩次施肥3 d后所取樣品中各處理中(除CK)各土層土壤速效鉀含量隨著施鉀量的增加而增加，且0～20 cm土層土壤速效鉀含量顯著高于20～40 cm和40～60 cm土層土壤速效鉀含量。說明少量鉀肥可隨水遷移到更深土層，而更多一部分則積累在土壤表層。圖3

圖3 施肥后速效鉀含量在各土層的分布
Fig.3 Distribution of available potassium in different soil layer after fertilization

2.8 不同土層土壤速效鉀含量與葡萄產(chǎn)量的相關(guān)性

研究表明， 20～40 cm土層土壤速效鉀含量與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)。產(chǎn)量與0～20 cm土層土壤速效鉀含量和40～60 cm土層土壤速效鉀含量相關(guān)性不顯著，但產(chǎn)量隨速效鉀含量的升高呈上升趨勢。圖4

圖4 不同土層土壤速效鉀含量與葡萄產(chǎn)量相關(guān)性
Fig.4 Correlation analysis of soil available potassium content and grape yield in different soil layers

3 討 論

3.1 不同磷鉀肥施用量對葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)影響

研究發(fā)現(xiàn)，合理施肥是葡萄優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的營養(yǎng)保證[11、23],科學(xué)合理的施肥不僅能夠改善葡萄的品質(zhì)，提高產(chǎn)量，而且能提高果園的土壤肥力和經(jīng)濟(jì)效益[24、25]。試驗結(jié)果表明，當(dāng)?shù)卦O(shè)施弗雷葡萄在膨果期和著色期施P2O5量為14.6、K2O 15.08 kg/667 m2時葡萄單穗重和產(chǎn)量最高，糖酸比、硬度和著色系數(shù)均優(yōu)于對照和其它處理；而喬寶營等[26]研究認(rèn)為，大棚葡萄一個生長周期需追施純P2O55.0～7.5 kg/667 m2、K2O 15.0～22.50 kg效益最佳，施磷量與本實驗結(jié)果有所差異，但不同葡萄品種和土壤養(yǎng)份對肥料的需求不同；有研究表明，磷肥施用量不宜過高，1 667 m2不能超過40 kg[27、28]；而楊立峰等[29]以目標(biāo)產(chǎn)量3 000 kg紅地球葡萄需施21 kg/667 m2的磷肥、27 kg/667 m2的鉀肥。

3.2 不同磷鉀肥施用后在不同土層分布情況及與產(chǎn)量和葉片養(yǎng)分含量相關(guān)性

施肥后不同處理中磷肥在20～40 cm和40～60 cm土層的分布情況無顯著差異，說明磷在土壤中易被固定，運移范圍較小；劉魯平[30]、唐慶典[31]研究也表明我國大多數(shù)地區(qū)土壤中磷量缺乏，施入的有效磷因土壤pH和氧化還原反應(yīng)易被固定，在土壤呈酸性的南方易被鋁離子和三價鐵離子固定，在北方容易被的石灰性土壤中的鈣離子固定，磷的分子在土壤中的活動范圍只有1～2.5 mm,是鉀和氮擴(kuò)散范圍的1%。磷的水溶性小，磷酸根的擴(kuò)散范圍也極小。所以為了提高肥效，減少損失，選擇與氮鉀肥配合施用效果更好，是提高肥料利用率的主要措施[32]。試驗在不同土層土壤速效磷含量與產(chǎn)量的相關(guān)性分析中發(fā)現(xiàn)產(chǎn)量與不同土層土壤速效磷含量均無顯著相關(guān)性，甚至產(chǎn)量隨0～20 cm和20～40 cm土層土壤速效磷含量的升高呈下降趨勢，而與40～60 cm土層土壤速效磷含量呈上升趨勢。進(jìn)一步證明了磷的含量過高會降低葡萄產(chǎn)量。由于磷在土壤中的運移范圍較小，在0～20 cm和20～40 cm土層處積累量過高從而影響產(chǎn)量。相關(guān)研究也表明磷肥施用量不宜過高[27]，過量施用磷肥會使作物呼吸作用旺盛，積累的干物質(zhì)小于消耗的干物質(zhì)，從而消耗植物體內(nèi)的糖份和能量，使作物早熟、籽粒小、產(chǎn)量低；過量的鹽還會與土壤中的鋅發(fā)生反應(yīng)生成磷酸鋅沉淀，使土壤缺鋅，還會造成土壤鉬、硅等微量元素的缺乏，鎘、鉛、氟等有害元素的積累。黃順適[33]研究也表明，磷肥的合理使用會使作物增產(chǎn)，過量施用會使作物出現(xiàn)“早衰癥”和“足磷發(fā)僵癥”而使作物減產(chǎn)。磷肥的施用可采用其它施肥方式施入適量的磷肥來減少損失，提高磷肥利用率。在不同土層土壤速效鉀含量與葡萄產(chǎn)量的相關(guān)性分析中P=0.029(P<0.05)，呈顯著正相關(guān)。說明植物根系主要分布在20～40 cm土層處，而磷肥易被土壤固定，直接在20～40 cm土層處氮磷鉀配合施肥效果更佳。孫權(quán)等[34]研究也表明，化肥在40 cm左右的深度有利于提高肥料的利用率。

4 結(jié) 論

4.1 當(dāng)?shù)卦O(shè)施弗雷葡萄在膨果期和著色期施P2O5量為14.6 kg/667 m2、施K2O量為15.08 kg/667 m2時葡萄單穗重和產(chǎn)量最高，糖酸比、硬度和果實著色系數(shù)均優(yōu)于對照和其它處理。

4.2 產(chǎn)量與20～40 cm土層土壤速效鉀含量呈顯著正相關(guān)。所施氮磷鉀肥均主要集中在土壤表層(0～20 cm處)，用其它施肥方式直接將肥施在20～40 cm土層處效果會更好。