河北省成安縣巨峰葡萄養(yǎng)分管理現(xiàn)狀及優(yōu)化潛力分析

廖文晴，李興，劉凌玥，張書奎

（1.中國農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院，北京100000；2.中國農(nóng)業(yè)大學曲周實驗站，河北 曲周 057250）

我國是葡萄生產(chǎn)大國，葡萄在我國果樹種植中具有不可替代的地位，種植面積和產(chǎn)量均居世界前列[1，2]。鮮食葡萄的栽培面積接近全國葡萄栽培總面積的80%[3]，其中‘巨峰’具有果粒大，果肉肥厚，甜而多汁，適應性強，抗寒、抗病性好等諸多特點，為我國主栽葡萄品種之一[4]。土壤為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基本資料，土壤養(yǎng)分狀況直接影響到果樹的生長與發(fā)育，良好的土壤條件可以滿足果樹對水、肥、微生物等的要求，實現(xiàn)豐產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)[5]。因此，研究土壤養(yǎng)分狀況對提高葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)具有重要作用。果園施肥能夠補充土壤養(yǎng)分，施肥是否合理影響著果園生態(tài)環(huán)境和果樹生長，以及果實品質(zhì)和產(chǎn)量[6]。掌握果園土壤養(yǎng)分含量是實施科學施肥的一項重要管理措施。目前，葡萄生產(chǎn)中施肥普遍存在化肥施用過量的問題[7]，導致葡萄肥料利用效率低、果實品質(zhì)下降等[8]。不科學的施肥方式不僅會造成肥料資源浪費，還會增大生產(chǎn)成本、污染環(huán)境，與精準農(nóng)業(yè)的發(fā)展要求不適應[9]。合理的施肥制度對改良土壤理化條件、提高肥料利用率具有十分重要的作用[10]，不僅是獲得高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)葡萄的重要保障，還是提高經(jīng)濟效益和環(huán)境效益的主要因素。

河北省葡萄栽培歷史悠久，面積和產(chǎn)量均位居全國第2 位[11，12]。對河北省成安縣巨峰葡萄園土壤養(yǎng)分含量進行檢測，分析栽培管理情況和土壤養(yǎng)分狀況，得出不同產(chǎn)量果園的施肥管理差異，據(jù)此優(yōu)化施肥方案，探索巨峰葡萄高產(chǎn)高效與綠色可持續(xù)發(fā)展的可能途徑，以期推進綠色樣板葡萄種植縣打造進程，為以種植葡萄為產(chǎn)業(yè)支撐的縣鄉(xiāng)開啟鄉(xiāng)村振興、綠色發(fā)展道路的探索方向。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

成安縣位于河北省邯鄲市東南部，屬溫帶大陸性季風氣候，冬春干旱多風、夏秋多雨，年降水量560 mm，多集中在6～8 月，年平均氣溫13.2 ℃，無霜期230 d，適合鮮食葡萄生長。柏寺營鄉(xiāng)是成安縣典型的葡萄種植鄉(xiāng)鎮(zhèn)，葡萄種植面積133 hm2，以巨峰葡萄為支柱產(chǎn)業(yè)，2014 年柏寺營鄉(xiāng)巨峰葡萄被評為全國金獎[13]。柏寺營鄉(xiāng)的巨峰葡萄種植以小農(nóng)戶種植模式為主，田間管理方式不一。

1.2 研究方法

1.2.1 采樣點確定 2020 年9 月，以農(nóng)戶為樣本個體，參考當年產(chǎn)量，選取具有不同產(chǎn)量代表性的采樣點共31 個，覆蓋柏寺營鄉(xiāng)主要葡萄種植區(qū)域（圖1）。對種植者進行問卷調(diào)查，內(nèi)容包括樹齡、種植面積、種植密度、當季葡萄產(chǎn)量、收益情況、不同時期肥料投入情況、灌溉次數(shù)等，共收回有效問卷27 份。按照最終產(chǎn)量水平分為高產(chǎn)、中產(chǎn)和低產(chǎn)葡萄園，每個產(chǎn)量水平9 個樣品。

圖1 采樣點示意圖Fig.1 Schematic diagram of sampling points

1.2.2 產(chǎn)量分析 通過調(diào)研田間管理情況與最終產(chǎn)量情況，按照最終產(chǎn)量抽取27 戶進行排序，分為高產(chǎn)、中產(chǎn)和低產(chǎn)水平葡萄園，每個產(chǎn)量水平9 個樣品量。統(tǒng)計不同產(chǎn)量水平巨峰葡萄園的產(chǎn)量，計算平均值。

1.2.3 養(yǎng)分投入分析 統(tǒng)計不同產(chǎn)量水平巨峰葡萄園的養(yǎng)分投入時期、肥料類型、養(yǎng)分投入量，氮、磷、鉀養(yǎng)分效率指標用肥料偏生產(chǎn)力（PFP）表示，計算公式為：

式中，Y 為產(chǎn)量（kg/hm2）；F 為整個生育期的氮（磷、鉀）肥施用量（kg/hm2）。

氮（磷、鉀）養(yǎng)分平衡=氮（磷、鉀）養(yǎng)分投入量-氮（磷、鉀）養(yǎng)分帶走量。計算結(jié)果＞0 時，表示養(yǎng)分盈余；計算結(jié)果＜0 時，表示養(yǎng)分虧缺。

1.2.4 土壤樣品pH 值及養(yǎng)分含量 2020 年9 月，根據(jù)葡萄園面積和地形，采集27 戶葡萄園的土壤樣品，按照“S”型取樣法，每個葡萄園均隨機選擇5 個點，鉆取0～30 cm 表層的土壤樣品，多點混合。樣品風干后，過1 mm 篩，備用。利用電導率儀測定土壤pH值；采用重鉻酸鉀容量法測定有機質(zhì)含量；采用半微量凱氏定氮法測定全氮含量；采用鉬銻抗比色-分光光度法測定有效磷含量；采用乙酸銨浸提-火焰光度法測定速效鉀含量。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計及分析

利用Microsoft office Excel 2010 軟件對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，利用SPSS 20.0 等軟件進行相關(guān)分析及方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量

高產(chǎn)、中產(chǎn)、低產(chǎn)水平葡萄園的平均產(chǎn)量分別為35.0、38.8 和47.5 t/hm2，三者差異均達到了顯著水平（圖2）。高產(chǎn)葡萄園的平均產(chǎn)量分別較中產(chǎn)、低產(chǎn)葡萄園高22.6%和35.7%。

圖2 不同產(chǎn)量水平巨峰葡萄園的產(chǎn)量Fig.2 Grape yield of Kyoho vineyards with different yield levels

2.2 養(yǎng)分投入

2.2.1 養(yǎng)分投入時期 巨峰葡萄園施肥主要集中在秋剪—萌芽期、萌芽—開花期、開花—膨果期和膨果—成熟期，不同時期施肥農(nóng)戶數(shù)占總樣本數(shù)的比例分別為92.6%、51.9%、81.5%和92.6%（表1）。

表1 葡萄施肥期以及各時期施肥戶數(shù)占總樣本量的比例Table 1 Grape fertilization period and the proportion of farmers applying fertilizers in the total samples

2.2.2 肥料類型 不同產(chǎn)量水平葡萄園農(nóng)戶選擇的肥料類型依次為平衡肥、高鉀肥、高磷肥和高氮肥。平衡肥的施用總量最多，其中秋剪—萌芽期投入的農(nóng)戶占比為88.9%；萌芽—開花期、開花—膨果期投入的農(nóng)戶占比分別為37.0%和29.6%；膨果—成熟期投入的農(nóng)戶占比最低，為11.1%。高氮肥集中在秋剪—萌芽期施用，農(nóng)戶占比為44.4%。高磷肥集中在秋剪—萌芽期施用，農(nóng)戶占比為66.7%。高鉀肥集中在膨果—成熟期施用，農(nóng)戶占比高達55.6%（圖3）。

圖3 巨峰葡萄生育期施用不同類型肥料的農(nóng)戶所占比例Fig.3 Proportion of farmers applying different types of fertilizers in Kyoho grape growth period

2.2.3 養(yǎng)分投入量 不同產(chǎn)量水平巨峰葡萄園的氮、磷、鉀投入總量差異不顯著（表2），總體呈現(xiàn)高產(chǎn)園養(yǎng)分投入量低的趨勢。萌芽—開花期，中產(chǎn)園的氮肥投入量與高產(chǎn)園差異不顯著，但顯著高于低產(chǎn)園；其他時期，不同產(chǎn)量水平葡萄園的氮肥投入量差異均不顯著。萌芽—開花期，磷肥投入量的變化趨勢與氮肥投入量相似；開花—膨果期，低產(chǎn)園的磷肥投入量顯著高于高產(chǎn)園，而與中產(chǎn)園差異不顯著；其他時期，不同產(chǎn)量水平葡萄園的磷肥投入量差異均不顯著。不同產(chǎn)量水平葡萄園各時期的鉀肥投入量差異均不顯著。

表2 不同產(chǎn)量水平巨峰葡萄園的養(yǎng)分投入量Table 2 Nutrient inputs of Kyoho vineyards with different yield levels （kg/hm2）

不同產(chǎn)量水平巨峰葡萄園的各時期養(yǎng)分投入比例不同（圖4）。低產(chǎn)園，氮、磷投入主要集中在秋剪—萌芽期，占比60%以上；中產(chǎn)和高產(chǎn)園，氮、磷投入主要集中在秋剪—萌芽和萌芽—開花期，占比65%～92%。低產(chǎn)園，鉀肥投入主要集中在秋剪—萌芽和膨果—成熟期，占比80%以上；而中產(chǎn)和高產(chǎn)果園，鉀肥投入相對比較均衡，在葡萄各生育時期均有投入。

圖4 不同產(chǎn)量水平巨峰葡萄園各生育期的養(yǎng)分投入比例Fig.4 Nutrient input ratio of Kyoho vineyards with different yield levels at different growth stages

巨峰葡萄園的肥料偏生產(chǎn)力隨產(chǎn)量水平的提高而提高，不同產(chǎn)量水平間的氮和磷肥偏生產(chǎn)力差異不顯著；中產(chǎn)與低產(chǎn)園的鉀肥偏生產(chǎn)力差異不顯著，但二者均顯著低于高產(chǎn)園（表3）。

表3 不同產(chǎn)量水平巨峰葡萄園的肥料偏生產(chǎn)力Table 3 PFP of Kyoho vineyard with different yield levels （kg/kg）

2.3 土壤pH 值

不同產(chǎn)量水平葡萄園的土壤pH 值為7.91～8.03，其中，中產(chǎn)園的土壤pH 值最高，顯著高于低產(chǎn)園，而與高產(chǎn)園差異不顯著；高產(chǎn)園的土壤pH 值最低（圖5）。

圖5 不同產(chǎn)量水平巨峰葡萄園的土壤pH 值Fig.5 Soil pH values of Kyoho vineyard with different yield levels

2.4 土壤養(yǎng)分含量

不同產(chǎn)量水平葡萄園的土壤養(yǎng)分含量差異不顯著，其中有機質(zhì)和全氮含量均表現(xiàn)為中產(chǎn)園＞高產(chǎn)園＞低產(chǎn)園，有效磷和速效鉀含量均以高產(chǎn)園最高（表4）。

表4 不同產(chǎn)量水平巨峰葡萄園的土壤養(yǎng)分含量Table 4 Soil nutrient content of Kyoho vineyard at different yield levels

2.4 相關(guān)性分析

相關(guān)性分析結(jié)果（表5）表明，除葡萄園土壤速效鉀含量與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)（相關(guān)系數(shù)為0.388）外，其他指標與葡萄產(chǎn)量均相關(guān)不顯著。

表5 巨峰葡萄園養(yǎng)分投入量和土壤養(yǎng)分含量與產(chǎn)量的相關(guān)性分析Table 5 Correlation analysis of nutrient input, soil nutrient content and yield in Kyoho vineyards

2.5 節(jié)肥潛力

不同產(chǎn)量水平葡萄園的氮、磷、鉀養(yǎng)分均表現(xiàn)盈余，且盈余量隨著養(yǎng)分投入量的增加而增加（表6）。隨著產(chǎn)量水平的提高，養(yǎng)分投入量逐漸降低，養(yǎng)分支出量逐漸提高，盈余率逐漸降低。高產(chǎn)園的氮、磷、鉀養(yǎng)分盈余率均最低，分別為45.0%、67.1%和22.2%。不同產(chǎn)量水平葡萄園的磷養(yǎng)分盈余率均≥60%，氮、磷、鉀肥均有很大的節(jié)肥潛力。

表6 不同產(chǎn)量水平巨峰葡萄園的養(yǎng)分平衡情況Table 6 Nutrient balance of Kyoho vineyards at different yield levels

3 結(jié)論與討論

葡萄是多年生作物，在生長發(fā)育過程中需要從外界吸收養(yǎng)分，以滿足生長需要[14]。葡萄各生育階段的營養(yǎng)特點和養(yǎng)分需求規(guī)律存在差異[15]，對氮素的需求量以開花期至膨果期最多，約占全年氮素吸收總量的51.6%[16]；對磷素的吸收量最少，是氮素的50%，是鉀素的42%[17]，植株對磷素的吸收從春季萌芽期[18]開始，吸收量隨著枝葉生長以及花和果實的膨大而逐漸增多，果實膨大后達到頂峰，之后逐漸下降[19]；鉀素為葡萄植株中含量最豐富的營養(yǎng)元素，占葡萄植株干物質(zhì)總量0.4%～4.3%，葡萄果實中鉀素含量最高[20]，葡萄從萌芽后一直到果實完全成熟均需要一定量的鉀肥，其吸收以開花期和膨果后期較多[21]。本研究結(jié)果表明，成安縣葡萄園氮素和磷素投入集中在秋剪—萌芽期，鉀素投入集中在膨果后期，整體來看，基本符合葡萄植株各時期對大量元素的養(yǎng)分需求。但氮肥和磷肥主要在第2 年開春施用，說明對農(nóng)戶秋施基肥的意識薄弱，分析原因可能與北方天氣條件有關(guān)：由于冬季寒冷需要采取埋土保芽措施，從而導致大部分農(nóng)戶會在翌年春天出土時向行間溝中施入肥料，從而順勢進行回埋、灌溉等。因而，在控制施肥量的同時，施肥時期應適當提前。

土壤養(yǎng)分狀況是葡萄進行合理施肥與養(yǎng)分管理的主要依據(jù)[22]，土壤pH 值以及有機質(zhì)、大量元素和中微量元素含量對葡萄樹體生長狀況及果實品質(zhì)有重要影響[23]。葡萄植株根系發(fā)達，長勢旺盛[24]，果多產(chǎn)量高，對養(yǎng)分的需求量也比較大。由于品種和樹齡不同，氮、磷、鉀的需求量也有很大差異，但每生產(chǎn)1 000 kg 果實，氮（N）、磷（P2O5）、鉀（K2O）的需求量主要分布在3.9～8.4 kg、1.8～12.8kg 和3.1～13.1kg[25～29]。華北地區(qū)土壤有機質(zhì)缺乏，氮、磷、鉀大量元素含量變異系數(shù)較大，土壤有效磷含量過高，速效氮含量偏低[30]。研究報道，我國北方成齡豐產(chǎn)葡萄園建議的N、P2O5、K2O 施用量分別為187.25～225、150～187.5 和150～225 kg/hm2[31]。本研究結(jié)果表明，成安縣葡萄園土壤有機質(zhì)含量為0.8%～1.5%，根據(jù)河北省葡萄果園地力評價標準[32]，處于中等偏低水平；有效磷含量（28～41 mg/kg）和速效鉀含量（261～301 mg/kg）屬于中等偏高水平，氮、磷、鉀養(yǎng)分投入量均超標50%以上，不同產(chǎn)量水平果園節(jié)肥潛力均較大。低產(chǎn)果園養(yǎng)分投入量過高，且比例不協(xié)調(diào)，肥料利用率較低，這與尹興等[32]的研究結(jié)果一致。因此，應增施有機肥以提升土壤肥力，結(jié)合土壤養(yǎng)分狀況開展配方施肥，優(yōu)化施肥方法與時期，減少氮、磷、鉀肥的投入量。

成安縣不同產(chǎn)量水平巨峰葡萄園的實際產(chǎn)量差異顯著，低產(chǎn)、中產(chǎn)和高產(chǎn)園的平均產(chǎn)量分別為35.0、38.8 和47.5 t/hm2。不同產(chǎn)量水平葡萄園的土壤特性差異不顯著，有機質(zhì)含量為0.8%～1.5%，土壤全氮、有效磷和速效鉀含量均在正常范圍內(nèi)。果園基肥施用時期較晚，不重視秋季采果后追肥，整體施肥類型以復合肥為主，平衡肥居多，有機肥、菌肥和中微量元素肥施用量均較少。不同產(chǎn)量水平葡萄園氮、磷、鉀肥施用均過量，施用量與施肥時期存在差異：高產(chǎn)、中產(chǎn)、低產(chǎn)水平果園的肥料投入總量依次升高，低產(chǎn)園氮、磷養(yǎng)分投入主要集中在秋剪—萌芽期，中產(chǎn)、高產(chǎn)果園主要集中在秋剪—開花期；低產(chǎn)果園鉀養(yǎng)分投入主要集中在秋剪—萌芽和膨果—成熟期，中產(chǎn)和高產(chǎn)果園鉀肥投入相對比較均衡。不同產(chǎn)量水平節(jié)肥潛力均較高，低產(chǎn)園節(jié)肥潛力高于高產(chǎn)和中產(chǎn)園，合理施肥對提升成安縣葡萄經(jīng)濟效益和環(huán)境效益十分可觀。

建議成安縣巨峰葡萄養(yǎng)分管理中，優(yōu)化施肥量與施肥時間，重視氮肥和磷肥在秋季和第2 年開花期前的投入，鉀肥主要在膨果期之后施用；加強養(yǎng)分綜合管理，改善果園條件，合理施用商品有機肥和腐熟的糞肥；控制施肥用量，采用以產(chǎn)定肥的原則確定施肥量，以少量多次為原則；在葡萄各施肥時期合理施用有機肥，并配合中、微量元素肥料，以實現(xiàn)提質(zhì)增效。