氯化鉀對(duì)臍橙園土壤–樹(shù)體氯積累及葉片營(yíng)養(yǎng)和果實(shí)品質(zhì)的影響

沈鑫健，邱潔雅?，朱禮乾，張曉勇，曹 立,2，何義仲,2，彭良志,2，淳長(zhǎng)品,2*

（1 西南大學(xué)柑桔研究所，重慶 400712；2 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院柑桔研究所，重慶 400712）

鉀元素是高等植物維持生命活動(dòng)所必需的大量元素之一，充足的鉀素營(yíng)養(yǎng)可以促進(jìn)果實(shí)膨大，降低裂果率，提高柑橘產(chǎn)量，改善果實(shí)品質(zhì)[1]。我國(guó)柑橘主產(chǎn)區(qū)土壤全鉀和速效鉀含量普遍較低[2]，很多柑橘園鉀肥施用不夠合理。江西31個(gè)果園中，61%的果園存在鉀缺乏或過(guò)量問(wèn)題[3]；重慶柑橘主產(chǎn)區(qū)459個(gè)果園中28.3%的柑橘園土壤速效鉀含量缺乏，而26.1%鉀含量過(guò)剩，鉀適量的果園不足50%[4]；魯劍巍[5]和盧曉鵬等[6]的研究表明湖北、湖南臍橙園也有類似問(wèn)題。因此，能否合理施用鉀肥已成為限制柑橘主產(chǎn)區(qū)產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素之一。

果園常用鉀肥主要有氯化鉀和硫酸鉀。氯化鉀含鉀量高，價(jià)格便宜，廣泛用于大田作物生產(chǎn)[7]。硫酸鉀不僅可以為作物提供鉀營(yíng)養(yǎng)，還可以補(bǔ)充作物生長(zhǎng)所需硫元素[8]，但其價(jià)格相比氯化鉀昂貴，在滴灌施肥時(shí)還易造成滴頭流道堵塞等問(wèn)題[9]。

柑橘對(duì)氯元素較為敏感，屬于忌氯或半忌氯作物[10-11]。過(guò)多的氯離子會(huì)影響果實(shí)品質(zhì)，降低含糖量，并容易產(chǎn)生葉片灼傷、枯萎、脫落，甚至植株死亡等毒害[12]，因此，柑橘生產(chǎn)上主要施用硫酸鉀。但朱宗瑛[13]和魯劍巍等[14]研究發(fā)現(xiàn)，在酸性土壤的紐荷爾臍橙和溫州蜜柑上施用氯化鉀未產(chǎn)生不良影響。但氯化鉀在堿性土壤上施用，以及在酸、堿性土壤施用氯化鉀后氯元素積累和樹(shù)體表現(xiàn)的差異少有報(bào)道。為此，我們于2018—2019年進(jìn)行了氯化鉀施肥試驗(yàn)，分析在不同土壤pH條件下土壤、葉片和果實(shí)中氯元素含量及積累的差異，以及臍橙葉片營(yíng)養(yǎng)、果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)的變化，以期為不同pH土壤中氯化鉀的合理施用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2018—2019年在中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院柑桔研究所內(nèi)兩個(gè)果園進(jìn)行，其中白鶴林果園土壤pH 5.78、堿解氮 157.76 mg/kg、速效磷 282 mg/kg、速效鉀333 mg/kg、氯元素100 mg/kg；返溪院果園土壤 pH 7.44、堿解氮 162 mg/kg、速效磷 277 mg/kg、速效鉀 306 mg/kg、氯元素 83.7 mg/kg。供試柑橘為9年生枳橙砧‘紐荷爾’臍橙 (CitrussinensisOsbeck cv ‘Newhall’ Navel orange)，供試肥料為硫酸鉀、氯化鉀、尿素和過(guò)磷酸鈣 (分析純)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 施肥處理 選擇生長(zhǎng)發(fā)育良好、長(zhǎng)勢(shì)基本一致的植株 (冠徑 2.8～3.4 m、冠高 1.8～2.0 m、主干周長(zhǎng)35～45 cm) 進(jìn)行試驗(yàn)。每個(gè)果園設(shè)4個(gè)年施肥量處理：氯化鉀 250g/株，折合 K2O 150 g/株 (T1)；氯化鉀 500g/株，折合 K2O 300 g/株 (T2)；氯化鉀1000 g/株，折合 K2O 600 g/株 (T3)；硫酸鉀 556 g/株，折合 K2O 300 g/株 (CK)。4 個(gè)處理年均施用尿素580 g/株和過(guò)磷酸鈣 300 g/株，于2018年7月(按全年量施用)、2019年3月 (施用量占全年40%)和2019年6月 (施用量占全年60%) 在樹(shù)冠滴水線附近均勻撒施。每個(gè)處理均設(shè)3次重復(fù)，3株樹(shù)為1次重復(fù)，采用隨機(jī)區(qū)組排列。

1.2.2 葉片大、中量營(yíng)養(yǎng)元素和氯元素含量測(cè)定于2018年10月和2019年10月采集樹(shù)冠外圍當(dāng)年生老熟的春梢和秋梢葉片，每株樹(shù)采集30片，3株樹(shù)共90片葉混為1個(gè)重復(fù) (即每個(gè)重復(fù)90片葉)，按照 LY/T 1270–1999 方法[15]測(cè)定氮 (N)、磷 (P)、鉀 (K)、鈣 (Ca)、鎂 (Mg) 元素的含量；按照 LY/T 1272–1999 方法[16]測(cè)定葉片氯 (Cl) 元素含量。

1.2.3 葉片相對(duì)葉綠素含量測(cè)定 采集葉片樣品的同一時(shí)間，每株樹(shù)隨機(jī)選取樹(shù)冠外圍當(dāng)年生老熟的春梢和秋梢葉片各30片，采用SPAD–502型葉綠素儀 (日本 KONICA MINOLTA 公司) 測(cè)定葉片的相對(duì)葉綠素含量 (SPAD)。

1.2.4 果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)分析 于果實(shí)成熟期，測(cè)定每株產(chǎn)量，并在每株樹(shù)冠外圍中上部采集5個(gè)果實(shí)，3株樹(shù)混為1個(gè)重復(fù) (即每個(gè)重復(fù)15個(gè)果實(shí))。用電子天平稱量果實(shí)重量，用游標(biāo)卡尺測(cè)定果實(shí)縱、橫徑，用CR–10手持式色差儀 (日本美能達(dá)公司) 測(cè)定果面果實(shí)亮度 (L)、果實(shí)黃色度 (b)和果實(shí)紅色度 (a) 色差。可溶性固形物、可滴定酸和維生素C含量按GB/T 8210–2011柑橘鮮果檢驗(yàn)方法[17]進(jìn)行測(cè)定。

1.2.5 果皮、果肉中氯元素含量測(cè)定 將采集的果實(shí)用去離子水洗凈，將果皮和果肉分開(kāi)，105℃殺酶0.5 h，75℃烘干至恒重后研細(xì)，按照LY/T 1272–1999方法[16]，進(jìn)行果皮和果肉氯元素含量測(cè)定。

1.2.6 土壤氯元素含量測(cè)定 于初次施肥前和每次施肥后4～5個(gè)月，即2018年7月和12月，2019年6月和10月共4次，在每株樹(shù)滴水線附近取深0—20 cm (上層)、20—40 cm (下層) 的土壤，每 3 株樹(shù)采集的土壤混為一個(gè)重復(fù)，用四分法取200g土樣，風(fēng)干至恒重后磨細(xì)，并按照NT/Y 1378–2007方法[18]，進(jìn)行土壤氯元素含量的測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)以2018—2019年為主，其中果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)數(shù)據(jù)來(lái)源于2019年。運(yùn)用Microsoft Excel 2010對(duì)結(jié)果進(jìn)行整理計(jì)算，采用SPSS 20.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與方差分析，運(yùn)用Duncan 法進(jìn)行多重比較，運(yùn)用Excel 2010和GraphPad Prism軟件進(jìn)行圖形的制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 施用氯化鉀對(duì)土壤和植株氯素含量的影響

2.1.1 土壤氯元素含量 圖1表明，施用氯化鉀酸性土0—20與20—40 cm土壤氯元素含量與CK相比均顯著升高，且隨氯化鉀施用濃度和施用次數(shù)的增加有升高趨勢(shì)，在第3次雨季 (2019年6月) 施肥后反而呈下降趨勢(shì)。堿性土0—20 cm土層土壤氯元素含量2018年12月T1處理與CK沒(méi)有顯著性差異，2019年6月氯化鉀處理氯元素含量與對(duì)照相比均顯著升高，且隨氯化鉀施用量和施用次數(shù)的增加有升高趨勢(shì)，在第3次雨季施肥后僅有部分處理略呈下降趨勢(shì)。在20—40 cm土層酸性土氯元素含量在不同濃度氯化鉀處理后與對(duì)照相比均大幅增加，而堿性土氯元素含量隨氯化鉀施用濃度增加呈梯度式增加。T1處理的酸性土氯元素含量與CK相比平均增加50.20%，而堿性土增加28.02%；T2處理酸性土氯元素含量增加54.42%，堿性土增加61.97%；T3處理酸性土氯元素含量增加79.70%，堿性土增加99.36%。

圖 1 酸、堿性土壤上施用氯化鉀后土壤氯素含量Fig.1 Chlorine concent in acidic or alkaline soil after applying potassium chloride fertilizer

2.1.2 酸、堿性土壤上施用氯化鉀對(duì)葉片氯素含量的影響 由表1可知，施用氯化鉀代替硫酸鉀(T2處理與對(duì)照相比) 后葉片氯元素含量均顯著升高。施用不同濃度氯化鉀后葉片氯元素含量在0.049%～0.174%，均處于適宜范圍內(nèi) (BD50/T487–2012)[19]，小于毒害濃度0.7%。除2018年T1處理的秋梢外，葉片氯元素含量在施用氯化鉀后均顯著高于對(duì)照，且隨氯化鉀施用量增多有增加趨勢(shì)，以T3處理氯元素含量最高。T1處理下，酸性土春、秋梢葉片氯元素含量較CK分別增加21.9%和8.0%，堿性土分別增加25.5%和12.7%；T2處理下，酸性土分別增加51.9%和45.0%，堿性土分別增加33.3%和19.3%；堿性土T3處理枝梢氯元素積累量較酸性土多，與對(duì)照相比，春梢、秋梢的氯元素含量?jī)赡昶骄謩e增高109.7%和98.7%，而酸性土分別增高63.8%和58.0%。

表 1 酸、堿性土壤上施用氯化鉀后臍橙葉片氯素含量 (%)Table 1 Chlorine concent in navel orange leaves affected by application rate of potassium chloride in acidic or alkaline soil

2.1.3 酸、堿性土壤上施用氯化鉀對(duì)果實(shí)氯素含量的影響 由表2可知，在酸、堿性土壤上施用不同量的氯化鉀后，堿性土果皮中氯元素濃度在0.091%～0.102%，酸性土果皮中氯元素濃度在0.082%～0.097%；堿性土果肉中氯元素濃度在0.052%～0.062%，酸性土果肉中氯元素濃度在0.056%～0.061%。各處理間果皮和果肉中氯元素含量均沒(méi)有顯著變化，說(shuō)明氯元素從土壤和枝梢轉(zhuǎn)移到果實(shí)的能力較弱。

表 2 酸、堿性土壤上施用氯化鉀后臍橙果實(shí)氯素含量 (%)Table 2 Chlorine content in navel orange fruit affected by application rate of potassium chloride in acidic or alkaline soil

2.1.4 施用氯化鉀與土壤、葉片、果實(shí)中氯素濃度的相關(guān)性及回歸分析 將氯化鉀的施用量與2019年10月土壤、葉片和果實(shí)中氯元素含量進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果表明果皮與果肉中氯元素的積累量與氯化鉀用量沒(méi)有顯著相關(guān)性 (P＞0.05)，即試驗(yàn)所施氯化鉀對(duì)果實(shí)中氯元素含量沒(méi)有影響。土壤與葉片中的氯元素含量與氯化鉀施用量均呈顯著正相關(guān) (P＜0.05)，相關(guān)系數(shù)在0.625～0.974，并且堿性土較酸性土的相關(guān)系數(shù)大，即堿性土氯元素含量更容易受氯化鉀施用量的影響 (表3)。

將氯化鉀施用量與土壤和葉片中氯素含量進(jìn)行回歸分析，結(jié)果表明，酸性土0—20 cm土壤R2與F值均較低，可能是受雨季降水影響較大，使土壤氯元素含量與施用氯化鉀濃度的線性關(guān)系降低，而堿性土20—40 cm土層土壤氯元素含量與施用氯化鉀濃度均呈較好的線性關(guān)系。堿性土中氯元素含量模型的斜率回歸系數(shù)較酸性土大，而常數(shù)較小，即施用低濃度氯化鉀時(shí)堿性土氯元素含量比酸性土低，而施用較高濃度氯化鉀時(shí)堿性土氯元素含量比酸性土高 (表 3)。

表 3 施用氯化鉀與土壤及臍橙葉片、果實(shí)中氯素含量的相關(guān)性及回歸分析Table 3 Correlation and regression analysis between potassium chloride application and chlorine content in soils, leaves and fruits of navel orange

葉片氯元素含量與施用氯化鉀量均呈較好的線性關(guān)系，其中堿性土上的斜率回歸系數(shù)均高于酸性土，即堿性土上葉片較酸性土上更容易積累氯元素。

根據(jù)柑橘營(yíng)養(yǎng)診斷配方施肥技術(shù)規(guī)程 (BD50/T 487–2012)[19]，土壤氯元素含量若達(dá)到毒害濃度 (大于300 mg/kg)，以表3中的回歸模型計(jì)算，每棵樹(shù)至少施用3274 g氯化鉀，而葉片氯元素含量若達(dá)到毒害濃度 (大于0.7%)，每棵樹(shù)至少施用6903 g氯化鉀，遠(yuǎn)高于柑橘實(shí)際生產(chǎn)中施氯化鉀的量。

2.2 酸、堿性土壤上施用氯化鉀對(duì)樹(shù)體營(yíng)養(yǎng)的影響

2.2.1 酸、堿性土壤上施用氯化鉀對(duì)樹(shù)體葉片大、中量營(yíng)養(yǎng)元素含量的影響 表4結(jié)果表明，各處理間春、秋梢葉片氮元素含量均沒(méi)有明顯變化；氯化鉀處理比硫酸鉀對(duì)照酸性土春梢葉片磷元素含量顯著提高，2018年提高35.6%，2019年提高51.2%，且隨氯化鉀施用濃度增加有上升趨勢(shì)；鉀元素含量在氯化鉀處理與硫酸鉀對(duì)照間沒(méi)有明顯變化，但隨氯化鉀施用量的增加有升高趨勢(shì)，在酸性土中T3處理顯著高于T1處理。各處理間春、秋梢葉片Ca含量均沒(méi)有明顯變化，Mg含量在施用氯化鉀代替硫酸鉀后差異不顯著，但隨氯化鉀施用濃度的升高有降低趨勢(shì)，在酸性土中2018年春梢、2019年春、秋梢中T3處理均顯著低于對(duì)照，堿性土中受影響相對(duì)較小，僅2018年秋梢T3處理顯著低于對(duì)照。

表4 春、秋梢葉片大、中量營(yíng)養(yǎng)元素含量(g/kg)Table 4 Macro and secondary nutrient element content in leaves of spring and autumn shoots

2.2.2 酸、堿性土壤上施用氯化鉀對(duì)樹(shù)體相對(duì)葉綠素(SPAD) 含量的影響 由表5可知，各處理間酸、堿性土上樹(shù)體的春、秋稍相對(duì)葉綠素含量均沒(méi)有顯著變化。其中酸性土上春梢葉片相對(duì)葉綠素含量范圍為80.15～86.81，秋梢葉片為72.20～87.43。堿性土上春梢葉片為75.87～85.41，秋梢葉片為70.57～85.52。

表5 臍橙春、秋梢葉片相對(duì)葉綠素含量Table 5 Relative chlorophyll value in spring and autumn shoot leaves of navel orange

2.3 酸、堿性土壤上施用氯化鉀對(duì)臍橙產(chǎn)量及果實(shí)品質(zhì)的影響

酸、堿性土壤施用氯化鉀對(duì)臍橙產(chǎn)量及品質(zhì)影響較小。各處理間果實(shí)的單果重和產(chǎn)量均沒(méi)有顯著變化，其中酸性土上果實(shí)產(chǎn)量隨氯化鉀濃度的增高有增加的趨勢(shì)。在外觀品質(zhì)方面，施用不同濃度的氯化鉀后果實(shí)亮度 (L)、果實(shí)黃色度 (b) 與對(duì)照相比均沒(méi)有顯著差異。施用氯化鉀代替硫酸鉀后果實(shí)紅色度 (a) 顯著提高，酸性土上與對(duì)照相比提高8.1%，堿性土上提高18.2%，但在不同濃度的氯化鉀處理間沒(méi)有顯著差異 (表 6)。

表6 酸、堿性土壤上施用氯化鉀對(duì)‘紐荷爾’臍橙產(chǎn)量及果實(shí)品質(zhì)的影響Table 6 Effects of potassium chloride on navel orange yield and fruit quality in acidic or alkaline soil

各處理間總可溶性固形物 (total soluble solid,TSS)、可滴定酸含量均沒(méi)有顯著變化，但TSS含量隨氯化鉀濃度的增高有增加的趨勢(shì)。維生素C (Vc)含量在施用氯化鉀代替硫酸鉀后沒(méi)有明顯變化，但隨氯化鉀濃度的增高有增加的趨勢(shì)，酸性土上T3處理顯著高于T1處理。

3 討論

一些學(xué)者和農(nóng)業(yè)化學(xué)工作者長(zhǎng)期認(rèn)為薯類、豆類、烤煙、果樹(shù)等是忌氯作物，不能施用含氯化肥[20]。在氯過(guò)量時(shí)，甘薯的可溶性糖和淀粉含量明顯下降[21]，煙草質(zhì)量嚴(yán)重下降[22]，大豆籽粒中蛋白質(zhì)的含量也顯著下降[23]。但另一些學(xué)者的研究報(bào)道不支持這一觀點(diǎn)，即使在傳統(tǒng)的“忌氯作物”上施用含氯化肥，也不會(huì)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)產(chǎn)生不良影響，反而部分有增產(chǎn)作用[24-27]。前人[13-14,28-29]研究表明在柑橘上施用適量氯化鉀，并沒(méi)有對(duì)其生長(zhǎng)造成不良影響，反而提高了果實(shí)產(chǎn)量并改善了品質(zhì)，有效降低了農(nóng)產(chǎn)品成本。本研究也表明施用氯化鉀未對(duì)酸、堿性土壤上臍橙樹(shù)體產(chǎn)生毒害，且對(duì)果實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量均未有不良影響，施用氯化鉀后果實(shí)亮度、黃色度、可溶性固形物與可滴定酸含量沒(méi)有顯著變化，部分果實(shí)紅色度和維生素C含量還有所提高。對(duì)葉片相對(duì)葉綠素和大量營(yíng)養(yǎng)元素含量未產(chǎn)生不良影響，中量營(yíng)養(yǎng)元素Mg雖然隨氯化鉀施用增多有下降趨勢(shì)，但仍處于適宜范圍。然而，氯元素在土壤和葉片中均顯著積累，繼續(xù)長(zhǎng)期施用可能會(huì)產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)，后續(xù)應(yīng)進(jìn)行更長(zhǎng)時(shí)間的觀測(cè)，并設(shè)置更高的濃度梯度，以確定柑橘可施用氯化鉀的最大限量濃度與最長(zhǎng)連續(xù)施用年限。

葉片鉀元素含量隨氯化鉀施用量的增多有增加的趨勢(shì)，這可能因?yàn)槁仍貛ж?fù)電荷，在外界氯水平供應(yīng)下，植物會(huì)吸收更多的鉀以平衡其中的負(fù)電荷[30]，也可能是由于肥料中的有效鉀濃度增高而積累。葉片Mg元素含量隨氯化鉀施用量的增多有降低的趨勢(shì)，但Bar等[31]研究指出Mg元素含量不會(huì)受Cl元素的影響，可能是鉀元素與鎂元素的拮抗作用，導(dǎo)致鎂元素的吸收受阻所致[32]。馬國(guó)瑞等[33]研究表明氯元素可以抑制土壤的硝化作用，提高氮肥利用率，王德清等[34]研究表明較低濃度氯元素可以刺激磷元素的吸收，但本試驗(yàn)中施用氯化鉀后葉片氮元素含量沒(méi)有顯著變化，磷元素含量?jī)H在酸性土春梢葉片中顯著提高，這可能因?yàn)樵囼?yàn)果園土壤基礎(chǔ)肥力較高，施用氯化鉀后的效果不明顯。

土壤對(duì)氯元素的吸附主要與土壤表面性質(zhì) (氧化物含量)和溶劑條件 (土壤pH、電解質(zhì)濃度及溶劑介點(diǎn)常數(shù)) 等密切相關(guān)[35]。本試驗(yàn)對(duì)不同pH土壤施用氯化鉀后的表現(xiàn)進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，在低濃度氯化鉀(T1) 處理時(shí)堿性土氯元素積累較酸性土少，這可能是因?yàn)橥寥乐蠴H–與Cl–帶相同電荷，拮抗作用較強(qiáng)，氯元素不易被吸附在土壤顆粒上[12,36]。但在高濃度氯化鉀 (T3) 處理時(shí)堿性土氯元素積累較酸性土更多，這可能是因?yàn)閴A性土壤中碳酸鈣含量較多，氯元素與鈣元素會(huì)形成氯化鈣離子對(duì)而被土壤吸附[37]。氯元素在堿性土壤中的吸附與負(fù)吸附作用可能與施用氯元素的濃度、土壤OH–和Ca2+等元素含量有關(guān)，其互作關(guān)系有待進(jìn)一步驗(yàn)證。土壤含水量是控制氯元素?cái)U(kuò)散和遷移的主要因子[38]，本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)酸性土氯元素含量在2019年6月降水期后有下降趨勢(shì)，而堿性土受影響較小，這可能是因?yàn)槁仍卦谒嵝酝林袕搅髁魇ё饔幂^堿性土更強(qiáng)[39]。此外，土壤類型與土壤容重等對(duì)氯元素的積累也有一定影響，徐明崗等[40]指出氯元素的擴(kuò)散系數(shù)會(huì)隨土壤質(zhì)地變粘和容重增大而增大，本試驗(yàn)土壤均為砂壤土，粘重適宜，對(duì)于不同土壤質(zhì)地的柑橘園施用氯化鉀后的效果有待進(jìn)一步深入研究。

氯作為植物必需的微量元素，少則有益，多則有害，如何合理施用至關(guān)重要[20]。結(jié)合不同pH土壤施用氯化鉀后的表現(xiàn)，建議選擇雨季來(lái)減少土壤中氯元素積累，并與硫酸鉀交替施用來(lái)減少氯元素在土壤和葉片中的持續(xù)累積，在堿性土中還應(yīng)降低單次施用氯化鉀的濃度。

4 結(jié)論

短期施用氯化鉀后柑橘果實(shí)中氯元素含量變化不明顯，土壤和葉片中氯元素顯著積累，但均處于安全閾值以內(nèi)。短期施用氯化鉀對(duì)柑橘果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)無(wú)顯著不良影響，葉片營(yíng)養(yǎng)受影響較小，因此，酸、堿性土壤臍橙園短期內(nèi)施用適量的氯化鉀代替硫酸鉀是可行的。