湖北省主要產(chǎn)區(qū)柑橘園土壤、葉片及果實(shí)礦質(zhì)營養(yǎng)現(xiàn)狀調(diào)查與分析

何利剛，吳黎明，蔣迎春，張蓮蓮，姜 艷，姚京磊，王志靜，宋 放

（1.湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹茶葉研究所，武漢 430064；2.長江大學(xué)園藝園林學(xué)院，湖北 荊州 434025）

柑橘是世界第一大水果，2018年中國柑橘種植總面積248.67 萬hm2，產(chǎn)量4 138.14 萬t，位居世界首位。湖北省是中國優(yōu)質(zhì)柑橘適栽區(qū)之一，栽培歷史悠久，具有深厚的柑橘文化。2018年，湖北省柑橘種植面積22.72 萬hm2，全國排名第六，產(chǎn)量達(dá)488.05 萬t，全國排名第三，單位面積產(chǎn)量排名第二［1］。柑橘產(chǎn)業(yè)是湖北省山區(qū)農(nóng)民經(jīng)濟(jì)收入的支柱產(chǎn)業(yè)，在農(nóng)村精準(zhǔn)扶貧、農(nóng)民脫貧致富過程中發(fā)揮了重要作用［2］。然而，隨著柑橘產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，為了保障柑橘果品產(chǎn)量和外觀品質(zhì)，化肥和農(nóng)藥濫用越來越嚴(yán)重，直接導(dǎo)致果品內(nèi)在品質(zhì)下降，生產(chǎn)成本增加，肥藥殘留超標(biāo)，在威脅食品和生命安全的同時(shí)，也破壞了人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境，既阻礙了柑橘產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，也不利于農(nóng)民收入增加和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展［3，4］。合理施肥、科學(xué)用藥是解決當(dāng)前柑橘生產(chǎn)中肥藥施用問題的有效舉措［5，6］。

為了了解湖北省柑橘主產(chǎn)區(qū)果園礦質(zhì)營養(yǎng)和品質(zhì)現(xiàn)狀，在國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“湖北柑橘化肥農(nóng)藥減施技術(shù)集成研究與示范”支持下，湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹茶葉研究所柑橘課題組于2017年對(duì)宜都、當(dāng)陽和秭歸柑橘主產(chǎn)區(qū)75 個(gè)柑橘果園的土壤、葉片和果實(shí)進(jìn)行了礦質(zhì)營養(yǎng)元素和果實(shí)品質(zhì)綜合分析，并結(jié)合柑橘營養(yǎng)診斷相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，初步明確了上述地區(qū)果園土壤和樹體營養(yǎng)元素水平，以期為湖北省柑橘主產(chǎn)區(qū)果園營養(yǎng)診斷施肥、提高施肥效率和改善果園生態(tài)提供重要理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集及預(yù)處理

以宜都、當(dāng)陽和秭歸柑橘主產(chǎn)區(qū)各25 個(gè)果園為調(diào)查對(duì)象，于2017年10月下旬至12月上旬對(duì)果園土壤、葉片和果實(shí)進(jìn)行規(guī)范取樣。

土壤樣品采集遵循代表性、可比性原則，根據(jù)柑橘園地形地勢條件采集樣品。土壤樣品采用“S”形布點(diǎn)采樣，根據(jù)地塊大小避開道路、田埂、溝邊和施肥點(diǎn)設(shè)置8～15 個(gè)樣點(diǎn)，標(biāo)記樣點(diǎn)植株并記錄GPS經(jīng)緯度和海拔高度便于跟蹤研究，在樣點(diǎn)植株樹冠滴水線內(nèi)側(cè)10 cm 處刨去表層植被利用取土器或鍬挖取30 cm 深度土壤，完成某一地塊樣點(diǎn)采樣后，將各樣點(diǎn)土壤混勻后采用四分法取樣，土壤樣品陰干后粉碎，根據(jù)測定要求過篩放于樣品袋，置于干燥瓶中保存?zhèn)溆谩?/p>

植物樣品采集按照典型性、代表性原則，在土壤布點(diǎn)取樣基礎(chǔ)上，在樣點(diǎn)植株東、南、西、北4 個(gè)方位中上部采集當(dāng)年生春梢近頂端第三、四片無病蟲葉片作為葉片樣品，每株10～15 片葉；果實(shí)樣品則在樣點(diǎn)植株東、南、西、北4 個(gè)方位分別采集上、中、下部果實(shí)，每株15～20 個(gè)果實(shí)。完成地塊采樣后，各樣點(diǎn)葉片、果實(shí)分別充分混勻。用于營養(yǎng)素元素分析的葉片和果實(shí)樣品采集后105 ℃滅活15～20 min、80 ℃恒溫充分干燥后粉碎，于樣品袋中同樣置于干燥瓶中保存?zhèn)溆?，其余用于鮮果品質(zhì)測定分析。

1.2 土壤營養(yǎng)元素測定

土壤樣品pH 采用水浸提-電位法測定（1.0∶2.5）；有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀-外加熱法測定；堿解氮采用堿解-擴(kuò)散法測定；速效K、交換性Ca 和Mg 采用醋酸銨交換-ICP 法測定；有效Fe、Mn、Cu 和Zn 采用DTPA 浸提-ICP 法測定；其他營養(yǎng)元素P、B 和Mo通過M3 浸提-ICP 法測定［7］。

1.3 葉片和果實(shí)營養(yǎng)元素測定

葉片N 元素采用H2SO4-H2O2消煮-靛酚藍(lán)比色法測定；K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu 和Zn 元素采用鹽酸浸提-ICP 法測定；B 元素采用姜黃素比色法測定；其他營養(yǎng)元素P 和Mo 通過H2SO4-H2O2消煮-ICP測定。

1.4 果實(shí)品質(zhì)分析

取15～20 個(gè)果實(shí)稱量測定果重，采用米尺測定縱徑和橫徑，計(jì)算平均單果重和果形指數(shù)；采用酸堿滴定法測定可滴定酸含量；采用數(shù)顯糖度計(jì)測定可溶性固形物含量，計(jì)算固酸比；利用草酸-2，6-二氯酚靛酚鈉滴定維生素C 含量；采用恒溫干燥法測定果實(shí)含水量。

1.5 數(shù)據(jù)處理及分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理、計(jì)算和分析均采用Excel 2016軟件。參考文獻(xiàn)［8］中對(duì)柑橘園土壤和葉片養(yǎng)分分級(jí)指標(biāo)進(jìn)行分級(jí)，并計(jì)算統(tǒng)計(jì)不同等級(jí)比例。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤營養(yǎng)狀況分析

經(jīng)過測定，參考柑橘土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，2017年宜都、當(dāng)陽和秭歸地區(qū)柑橘園土壤分析結(jié)果見表1、表2、表3。宜都地區(qū)主要表現(xiàn)為K、Ca、Mg、Cu、Zn、B 含量較低，F(xiàn)e、Mn 含量較高，其中88% 的柑橘園Mg 缺乏，44% 的柑橘園表現(xiàn)極度缺乏，92.00%的柑橘園B 缺乏，60.00% 的柑橘園Fe 超過適量水平；當(dāng)陽地區(qū)主要表現(xiàn)為B、Zn 含量較低，N、K、Mg、Fe、Mn 含量較高，其中64.00% 的柑橘園N 超過適量水平，Mg、Fe 超量的柑橘園分別占72.00%、76.00%，Mn 元素超量的柑橘園達(dá)到88.00%，與宜都地區(qū)比較，當(dāng)陽地區(qū)缺B 更為嚴(yán)重，缺B 的柑橘園占比高達(dá)96.00%；秭歸地區(qū)土壤營養(yǎng)狀況主要表現(xiàn)為Mg、Fe、Zn 含量較低，Ca 含量較高，較宜都、當(dāng)陽地區(qū)土壤營養(yǎng)狀況稍好，由于山地條件，土壤中Ca 含量普遍偏高，Mg 和Fe 缺乏的柑橘園占比分別為52.00%和48.00%，Zn 缺乏相對(duì)嚴(yán)重，缺Zn 的柑橘園占比高達(dá)88.00%，其中56.00%的柑橘園Zn 極度缺乏。

表1 2017年宜都地區(qū)柑橘園土壤營養(yǎng)狀況

表2 2017年當(dāng)陽地區(qū)柑橘園土壤營養(yǎng)狀況

表3 2017年秭歸地區(qū)柑橘園土壤營養(yǎng)狀況

2.2 葉片營養(yǎng)狀況分析

參考柑橘葉片營養(yǎng)診斷標(biāo)準(zhǔn)，2017年宜都、當(dāng)陽及秭歸地區(qū)柑橘園葉片營養(yǎng)狀況分析結(jié)果見表4。結(jié)果表明，宜都地區(qū)柑橘園柑橘葉片主要表現(xiàn)為N、K、Zn 含量較低，Mn、Mo 含量較高，88.00% 的柑橘園葉片表現(xiàn)缺N，96.00% 的柑橘園葉片K 含量偏低或缺乏，葉片Mn 元素含量偏高；當(dāng)陽地區(qū)葉片營養(yǎng)狀況主要表現(xiàn)為N、P、K、Zn 含量較低，Mn、Mo 含量較高。葉片缺N、P 和K 更為嚴(yán)重，柑橘園占比分別高達(dá)96.00%、100.00% 和100.00%，Zn 缺乏也比較嚴(yán)重，柑橘園占比達(dá)92%；秭歸地區(qū)葉片營養(yǎng)表現(xiàn)為N、Mg、Zn 含量較低，Mn、Mo 含量較高，96.00%的柑橘園葉片N 含量偏低，其中60.00% 的柑橘園表現(xiàn)缺乏，Mg 和Zn 含量偏低的柑橘園占比分別為68.00% 和88.00%。3 個(gè)地區(qū)柑橘葉片Mn 含量均偏高，推測可能與殺菌劑使用有關(guān)。

表4 2017年宜都、當(dāng)陽及秭歸地區(qū)柑橘園葉片營養(yǎng)狀況

2.3 果實(shí)品質(zhì)及營養(yǎng)現(xiàn)狀

品質(zhì)分析結(jié)果（表5）表明，受各地區(qū)栽培柑橘品種的影響，各地品質(zhì)參差不齊，宜都地區(qū)以溫州蜜柑為主，其平均單果重為118.80 g，當(dāng)陽地區(qū)以椪柑為主，平均單果重為125.04 g，秭歸地區(qū)以臍橙為主，平均單果重達(dá)220.50 g。可滴定酸和可溶性固形物含量與品種有關(guān)，同時(shí)受自然氣候條件影響，宜都可滴定酸含量為0.49%，最大達(dá)0.76%，可溶性固形物含量平均值為10.49 °Brix，當(dāng)陽地區(qū)果實(shí)可滴定酸含量（0.82%）偏高，可溶性固形物含量為11.02 °Brix，秭歸地區(qū)可滴定酸含量為0.64%，可溶性固形物含量最高，達(dá)11.57 °Brix。固酸比一定程度上反映了樣品采集時(shí)的果實(shí)成熟度，由此可見，溫州蜜柑成熟度較高，椪柑和臍橙成熟度欠佳。維生素C 含量與類型相關(guān)，三者之中，秭歸臍橙維生素C含量最高，其次為宜都溫州蜜柑，當(dāng)陽椪柑最低。

表5 2017年宜都、當(dāng)陽和秭歸地區(qū)果實(shí)品質(zhì)分析

果實(shí)營養(yǎng)狀況反映了不同柑橘類型的營養(yǎng)成分及含量（表6）。宜都溫州蜜柑錳和鋅元素含量變異系數(shù)較大，分別達(dá)52.30%、54.27%。當(dāng)陽椪柑與宜都類似，錳和鋅元素含量變異系數(shù)高達(dá)73.96% 和88.60%。秭歸地區(qū)臍橙也表現(xiàn)類似，說明錳和鋅元素在柑橘果實(shí)中含量范圍較廣，最高和最低相差近10 倍。

表6 2017年宜都、當(dāng)陽和秭歸地區(qū)果實(shí)營養(yǎng)分析

3 討論

本研究在土壤和葉片養(yǎng)分分級(jí)過程中，最初參考重慶市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局2013年發(fā)布的地方標(biāo)準(zhǔn)《柑橘營養(yǎng)診斷配方施肥技術(shù)規(guī)程》［9］，通過查閱更多標(biāo)準(zhǔn)和文獻(xiàn)，最終決定參考陶夢銘等［8］關(guān)于湖北省和湖南省柑橘園土壤和樹體養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，主要原因在于本研究調(diào)查對(duì)象位于湖北省柑橘主產(chǎn)區(qū)，參考后者更為合適，更具有現(xiàn)實(shí)意義。眾所周知，柑橘栽培品種繁多，樹體養(yǎng)分分級(jí)參考統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)必然在一定程度上影響分析結(jié)果，如本研究中3 個(gè)地區(qū)其主栽品種就存在較大差異，宜都地區(qū)以溫州蜜柑為主，當(dāng)陽以椪柑為主，而秭歸則以臍橙為主，因此在葉片分級(jí)比較過程中會(huì)產(chǎn)生誤差，但是分級(jí)結(jié)果結(jié)合養(yǎng)分測定數(shù)據(jù)仍然可以作為樹體養(yǎng)分狀況評(píng)價(jià)的參考。同理，由于土壤受植被類型和地理環(huán)境影響，土壤養(yǎng)分分級(jí)結(jié)果也具有一定的局限性，但是對(duì)于柑橘園施肥管理仍然具有重要指導(dǎo)意義。

周幫國等［10］對(duì)宜都柑橘園土壤養(yǎng)分進(jìn)行調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，70% 以上土壤pH 處于適宜范圍，本研究也表明2017年80% 的柑橘園土壤處于酸性適宜區(qū)，仍然存在酸化趨勢，建議施用一定量石灰加以改良，防止進(jìn)一步惡化。宜都柑橘園土壤有機(jī)質(zhì)豐富，速效N 和P 含量均在適量范圍，然而2017年土壤中速效K 缺乏普遍，約占56.00%，這與2012年結(jié)果不同，推測可能與K 肥施用和水土流失有關(guān)。宜都92% 的柑橘園土壤有效B 缺乏，這與岳建平［11］的研究結(jié)果一致。與2010年相比，B 缺乏現(xiàn)象在擴(kuò)大，因此，需要注意施用硼肥。當(dāng)陽市柑橘園土壤pH較宜都稍好，但仍有40% 的柑橘園土壤處于酸性適宜區(qū)，與張影［12］養(yǎng)分調(diào)查結(jié)果比較有顯著改善，2009年速效N 表現(xiàn)缺乏，2017年90% 的柑橘園速效N 在適量以上，其中60%以上的柑橘園處于高量水平，70% 以上的柑橘園有效Mg 也處于高量過剩區(qū)。秭歸土壤條件綜合評(píng)價(jià)較宜都、當(dāng)陽稍好，然而仍然存在嚴(yán)重缺Zn，以及Ca 過量現(xiàn)象，這可能與秭歸柑橘園土壤類型有關(guān)，秭歸土壤類型有黃壤、紫色土和石灰土，其中石灰土pH 呈微堿性，本次調(diào)查中52.00% 的柑橘園土壤處于堿性適宜區(qū)，因此限制了Zn 元素的有效性，不利于Zn 元素的移動(dòng)和吸收［13］。

宜都、當(dāng)陽和秭歸3 個(gè)地區(qū)柑橘園葉片均表現(xiàn)缺N，但是土壤中堿解N 含量均在適宜及以上，尤其是宜都和當(dāng)陽地區(qū)，土壤堿解N 處于適宜區(qū)的柑橘園占比分別為68.00% 和36.00%，高量水平的柑橘園占比分別為32.00% 和64.00%，而這2 個(gè)地區(qū)柑橘園葉片N 缺乏最為嚴(yán)重，占比分別為88.00%和96.00%，而秭歸76.00% 的柑橘園土壤堿解N 在適宜區(qū)，12.00% 的柑橘園處于高量區(qū)，葉片N 缺乏比例最低，柑橘園占比為60.00%，說明土壤中堿解N 含量與葉片中N 含量沒有直接關(guān)系，因此在施肥時(shí)尤其是葉面肥應(yīng)該注重樹體營養(yǎng)水平，而不是土壤相關(guān)養(yǎng)分指標(biāo)。與N 不同，3 個(gè)地區(qū)土壤中均表現(xiàn)Zn 不足，葉片也都表現(xiàn)不同程度的缺Zn 癥狀，其中秭歸土壤缺Zn 最為嚴(yán)重，柑橘園占比高達(dá)88.00%，當(dāng)陽次之，為76.00%，宜都排第三，為64%，葉片缺Zn 的柑橘園占比大小則依次為當(dāng)陽>宜都>秭歸。Mn 元素作為微量營養(yǎng)元素，對(duì)于植物生長必不可少。3 個(gè)地區(qū)土壤中Mn 元素處于高量以上的柑橘園占比分別為52.00%、88.00%和40.00%，葉片中Mn 含量偏高比例則分別為80.00%、88.00%、60.00%，土壤中和葉片中Mn 過量推測與殺菌劑施用有關(guān)，但還需要進(jìn)一步研究確認(rèn)。