養(yǎng)分優(yōu)化管理實現(xiàn)蜜柚高產(chǎn)高效和降低碳排放

羅自威，陶晶霞，侯凱捷，張利軍,3，陳曉輝，王玉雯，廖文強，吳良泉，李 延，郭九信*

（1 福建農(nóng)林大學資源與環(huán)境學院/福建省土壤環(huán)境健康與調(diào)控重點實驗室，福建福州 350002；2 福建農(nóng)林大學國際鎂營養(yǎng)研究所，福建福州 350002；3 廣西大學農(nóng)學院，廣西南寧 530004；4 福建省農(nóng)田建設與土壤肥料技術(shù)總站，福建福州 350003）

柑橘是世界第一大類水果，自2007至2019年我國柑橘種植面積和產(chǎn)量分別占世界的29.08%和27.89%，一直穩(wěn)居世界首位[1-2]。柚類是柑橘的重要種類之一，在我國南方地區(qū)廣泛種植，原產(chǎn)于福建省平和縣的琯溪蜜柚既是我國名特優(yōu)柚類品種之一，也是其縣域經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)和農(nóng)民收入的主要來源。由于蜜柚生產(chǎn)以分散的家庭種植經(jīng)營為主，果農(nóng)片面追求高產(chǎn)而過量施用氮磷鉀肥，忽視或盲目補充中微量元素肥料和有機肥料的現(xiàn)象普遍[3-5]，導致柚園土壤養(yǎng)分過量與缺乏并存，降低了土壤質(zhì)量[6-7]。過量施肥也致使蜜柚樹體養(yǎng)分失衡，進而影響?zhàn)B分吸收而降低肥料利用率，嚴重者還會對果實產(chǎn)量和品質(zhì)產(chǎn)生負面影響[8-9]。另外，過量施肥不僅造成資源的無效損耗、種植成本的急劇增加，還會引發(fā)生態(tài)環(huán)境風險，如土壤酸化和肥力下降[6-7]、水體富營養(yǎng)化[10]、碳排放加劇[11]等。因此，研究和應用養(yǎng)分優(yōu)化管理對平和縣琯溪蜜柚的提質(zhì)增效和低碳減排具有重要的理論和實踐意義。

近年來國內(nèi)外學者針對柑橘養(yǎng)分管理開展了諸多研究，提出柑橘園適宜的氮磷鉀肥用量，并建議根據(jù)品種、產(chǎn)量和土壤養(yǎng)分狀況優(yōu)化施肥量，從而提高果實品質(zhì)和肥料利用率[4-5,8,12-15]。Qin等[13]通過對世界柑橘水氮用量的整合分析得出，協(xié)同優(yōu)化灌溉和氮肥用量可增產(chǎn)10%～20%，提高氮肥利用率15%～40%，增加水分利用率15%～30%。雷靖等[4]根據(jù)全國柑橘農(nóng)戶調(diào)研指出，我國柑橘主產(chǎn)區(qū)的氮磷鉀肥過量施用普遍且減施潛力巨大，尤以柚類化肥減施潛力最大。在琯溪蜜柚上的研究也進一步證實，較農(nóng)戶習慣減施30%氮肥和35%磷肥時仍可實現(xiàn)高產(chǎn)和品質(zhì)提升[12]，而磷肥減施35%并配施鋅肥的增產(chǎn)效果高達27.79%[14]，且氮肥減施有助于降低蜜柚生產(chǎn)的碳排放[11]。同時，氮磷鉀肥優(yōu)化減施的積極效果也在蜜橘[15]和紐荷爾臍橙[16]上被研究報道。當前，我國包括蜜柚園在內(nèi)的柑橘園土壤酸化進程加劇，對其進行調(diào)節(jié)勢在必行，而施用石灰是有效改良土壤酸性，提高土壤養(yǎng)分有效性，改善樹體營養(yǎng)，進而促進柑橘生長、產(chǎn)量和品質(zhì)形成的重要舉措[17-18]。另外，在我國“化肥農(nóng)藥雙減”和“果蔬茶有機肥替代化肥”的政策背景下，科學施用有機肥是保障柑橘提質(zhì)增效和促進果實質(zhì)量安全的重要手段之一。柑橘園施用有機肥具有培肥土壤、改善葉片營養(yǎng)狀況、提升產(chǎn)量和品質(zhì)、增加經(jīng)濟效益、降低溫室氣體排放的多重積極作用[19-25]。因此，在集約化蜜柚種植區(qū)亟需開展以化肥減施和土壤改良相結(jié)合的養(yǎng)分優(yōu)化管理研究和應用。

目前，琯溪蜜柚集中連片種植區(qū)氮磷鉀化肥減施潛力較大，尚缺少綜合應用化肥減施、土壤調(diào)酸和有機肥替代化肥措施的養(yǎng)分優(yōu)化管理的比較研究和系統(tǒng)評價。本研究選擇平和縣琯溪蜜柚核心產(chǎn)區(qū)具有代表性的成年紅肉蜜柚園，設計養(yǎng)分優(yōu)化管理的田間定位試驗，系統(tǒng)研究優(yōu)化施肥管理對蜜柚產(chǎn)量、品質(zhì)、樹體養(yǎng)分、經(jīng)濟效益、土壤酸化阻控和碳排放的綜合影響，以期為平和縣琯溪蜜柚產(chǎn)業(yè)“減肥調(diào)酸、提質(zhì)增效和低碳減排”的綠色發(fā)展提供養(yǎng)分優(yōu)化管理措施和科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2019—2020年在福建省平和縣坂仔鎮(zhèn)琯溪蜜柚主產(chǎn)區(qū)進行 (N36°18′12′′，E117°15′18′′)。該地屬于亞熱帶季風氣候區(qū)，年平均氣溫27.3℃、降雨量1865 mm。試驗蜜柚園土壤為酸性紅壤，試驗開始時(2018年冬)土壤基礎理化性狀為pH 4.3、銨態(tài)氮含量19.17 mg/kg、硝態(tài)氮含量26.71 mg/kg、有效磷含量473.96 mg/kg、速效鉀含量268.61 mg/kg、交換性鈣含量294.86 mg/kg、交換性鎂含量73.58 mg/kg。試驗蜜柚園為種植10年的盛果期紅肉蜜柚，試驗前樹勢整體情況為株高3.5 m、莖基部直徑0.13 m、冠幅2.9 m、種植密度750 株/hm2和鮮果產(chǎn)量 70 kg/株。

1.2 試驗設計

根據(jù)柚園土壤肥力分級評價指標和柑橘種植發(fā)達國家施肥推薦用量[4-7]，該試驗區(qū)化肥過量施用，土壤有效磷含量遠超土壤磷環(huán)境高風險等級，且土壤酸化嚴重。因此，本試驗設置兩種施肥管理模式，即農(nóng)戶習慣施肥實踐(FFP)和養(yǎng)分優(yōu)化管理(OPTs)，其中，OPTs包括化肥減施處理(OPT1)、化肥減施+土壤調(diào)酸處理(OPT2)和化肥減施+土壤調(diào)酸+有機肥替代20%化肥氮處理(OPT3) 3種措施。試驗采用隨機區(qū)組設計，每個處理4個小區(qū)，每個小區(qū)6棵樹，共96棵樹，成熟期選擇代表性長勢一致的蜜柚樹用于樣品采集。試驗中，F(xiàn)FP處理按照課題組前期農(nóng)戶調(diào)研結(jié)果進行施肥，即蜜柚年化肥氮(N)、磷(P2O5)和鉀(K2O)的施用量分別為1050、880和870 kg/hm2，同時施用有機肥7500 kg/hm2。OPTs模式著重進行“化肥減施、土壤調(diào)酸和有機替代”的理念，其中，OPT1處理蜜柚年施肥量為N 200 kg/hm2和K2O 200 kg/hm2，不施磷肥(后期將根據(jù)土壤、植株磷含量測定結(jié)果進行適當調(diào)整)；OPT2處理在OPT1處理的基礎上增施熟石灰(CaO) 2010 kg/hm2進行土壤酸度調(diào)節(jié)(施用量依據(jù)土壤pH調(diào)節(jié)至5.5～6.5的理論計算[26])；OPT3處理在OPT2處理的基礎上進行有機肥替代20%化肥氮，即蜜柚年施肥量為 N 160 kg/hm2、K2O 176 kg/hm2、CaO 2010 kg/hm2和有機肥2000 kg/hm2。供試肥料為尿素(46%N)、磷酸二銨(15% N和42% P2O5)、硫酸鉀(K2O 51%)、熟石灰(81% CaO)和菇渣有機肥(2.02% N、1.05% P2O5、1.20% K2O、3.55% CaO、1.14% Mg、32.88%有機質(zhì))。周年分4次施肥，分別在當年的12月(過冬肥，起始為2018年)和次年的2月(春梢萌發(fā)肥)、4月(穩(wěn)果肥)與6月(壯果肥)進行，各時期氮磷鉀肥料運籌比例為3∶2∶3∶2；其中，熟石灰分別于當年12月和次年4月化肥施用前一周各一半施入，有機肥于當年12月一次性施入，各肥料均在離莖基部20—80 cm處進行環(huán)形均勻撒施。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 土壤樣品采集 在果實收獲后各處理選擇6株代表性的蜜柚樹，距離樹干向外1 m處對稱兩個點分別采集0—20和20—40 cm土層土壤樣品，用四分法每株混合為1個樣品，經(jīng)風干、磨碎和過篩后保存待測。

1.3.2 枝梢樣品采集 在果實成熟期(9月下旬)各處理選取6株代表性的蜜柚樹，進行當年生春梢和果實樣品采集，沿樹冠外圍4個方位各采2個枝梢，每株混合為1個樣品，4次重復。枝梢進一步區(qū)分為葉片和枝條，用去離子水洗凈后于烘箱中105℃殺青30 min后，溫度調(diào)至75℃烘干至恒重稱重，粉碎并保存待測。

1.3.3 果實產(chǎn)量測定 在果實成熟期采集整株果實進行產(chǎn)量測定，并記錄每株掛果數(shù)和單果重。果實產(chǎn)量和單果重以鮮重計。

1.3.4 果實品質(zhì)測定 果實品質(zhì)包括外在品質(zhì)和內(nèi)在品質(zhì)。在果實成熟期于每棵樹的中部外圍處(離地面約1—1.5 m)對稱采集2個果，用游標卡尺測量果實橫徑和縱徑，并計算果形指數(shù)(果實橫徑/果實縱徑)。測定單果重后，沿中部對半切開果實，分別量取果皮和果肉厚度并進行果肉和果皮的鮮、干樣制備。鮮樣用于內(nèi)在食用品質(zhì)測定(以果肉計)，干樣用于養(yǎng)分含量測定。其中，果肉中總可溶性固形物含量(TSS)采用便攜式數(shù)顯糖度折射儀(PAL-1，ATAGO，日本)測定，可滴定酸(TA)采用NaOH中和滴定法測定，用比值法計算固酸比(TSS/TA)，用2,6-二氯苯酚吲哚酚鈉滴定法測定維生素C (Vc)含量。

1.3.5 枝梢和果實養(yǎng)分含量測定 枝梢和果實樣品中的氮(N)、磷(P)和鉀(K)元素采用濃H2SO4-H2O2法消解提取，分別應用全自動連續(xù)流動分析儀(Flowsys，Systea，意大利)測定全N含量、鉬藍比色法測定全P含量、火焰光度計(FP6450，上海精科，中國)測定全K含量。枝梢和果實樣品中的Ca含量采用HNO3-HClO4法消解提取，使用ICP-OES(Optima 7300 DV，PerkinElmer，美國)測定。養(yǎng)分元素含量測定過程中以國家標準物質(zhì)柑橘葉(GBW 10020，中國地質(zhì)科學院地球物理地球化學勘察研究所)進行參照。

1.3.6 土壤pH測定 風干土按水土比為2.5∶1.0浸提后，采用pH計(Orion Star A215，Thermo Scientific，美國)直接測定。

1.3.7 計算方法 肥料偏生產(chǎn)力(PFP，kg/kg)= 鮮果產(chǎn)量/養(yǎng)分施用量。蜜柚周年生產(chǎn)和種植過程中直接和間接溫室氣體(以CO2單量計)的碳排放量(CO2emission，CE)和碳固定量(CO2sequestration，CS)采用生命周期評估(LCA)方法[11,27]，并計算蜜柚園單位產(chǎn)量碳足跡(carbon footprint，CF)。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

本試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2020進行整理，采用SPSS 26.0軟件對數(shù)據(jù)進行正態(tài)分布檢驗、方差齊性檢驗，再應用Duncan新復極差法進行單因素方差分析以檢驗處理間參數(shù)差異的顯著性(P＜0.05)，并運用一般線性模型對年際和處理進行有交互效應的雙因素方差分析(P＜0.05)，最終應用Origin 2021軟件進行制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 蜜柚產(chǎn)量和構(gòu)成因素

養(yǎng)分優(yōu)化管理(OPTs)較農(nóng)戶習慣施肥(FFP)在化肥減施高達86%時仍可實現(xiàn)蜜柚穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)(圖1a)，尤以2020年OPT3處理增產(chǎn)12.65%最為顯著，2020年較2019年單果重顯著提高，且2020年OPT3處理較FFP處理單果重提高10.70% (圖1b)；而年際間的掛果數(shù)則呈現(xiàn)出相反的變化，且處理間差異均不顯著(圖1c)。年份和施肥處理雙因素分析可知，施肥處理主要影響蜜柚產(chǎn)量和單果重，年份主要影響單果重和掛果數(shù)，而產(chǎn)量、單果重和掛果數(shù)響應年份和施肥處理的交互作用均不顯著。同時，果實產(chǎn)量與掛果數(shù)(圖1d)和單果重(圖1e)之間均呈顯著正相關(guān)，而單果重與掛果數(shù)間則呈顯著負相關(guān)(圖1f)。

2.2 蜜柚果實品質(zhì)

年際和施肥處理顯著影響蜜柚果肉含水量、可溶性固形物、可滴定酸、固酸比和Vc含量，對果形指數(shù)和可食率影響不顯著(表1)。果實外在品質(zhì)中，2019年OPT1處理的果形指數(shù)顯著高于FFP；果肉含水率在85.06%～87.32%，2020年OPT3處理的果肉含水率顯著高于FFP處理。果實內(nèi)在品質(zhì)中，2019年OPT1和OPT3處理的果肉可溶性固形物含量顯著高于FFP處理，同時，2019年OPT2和OPT3處理的果肉可滴定酸含量顯著低于FFP處理，從而顯著提高其固酸比；OPT2和OPT3施肥處理較FFP施肥處理也顯著提高果肉Vc含量。

表1 養(yǎng)分優(yōu)化管理對蜜柚果實品質(zhì)指標的影響Table 1 Effects of optimized nutrient management on fruit quality indexes of pomelo trees

2.3 蜜柚氮肥和鉀肥偏生產(chǎn)力

養(yǎng)分優(yōu)化管理顯著提高蜜柚氮肥和鉀肥的偏生產(chǎn)力(圖2)。2019和2020年OPTs施肥模式的氮肥偏生產(chǎn)力平均分別為282.29和302.92 kg/kg，其分別較FFP模式提高5.40和5.59倍，平均提高5.49倍，且尤以OPT3處理平均增幅最為顯著(圖2a)。鉀肥偏生產(chǎn)力也表現(xiàn)出相似的變化，2019和2020年O P T s施肥模式的鉀肥偏生產(chǎn)力平均分別為300.34和317.20 kg/kg，其分別較FFP模式提高4.66和4.85倍(圖2b)，平均提高4.75倍。年份和施肥處理雙因素分析顯示，蜜柚氮肥和鉀肥的偏生產(chǎn)力均顯著受到年份、施肥處理的影響，且其交互作用也顯著影響鉀肥偏生產(chǎn)力。

圖2 養(yǎng)分優(yōu)化管理對蜜柚氮肥和鉀肥偏生產(chǎn)力的影響Fig. 2 Effects of optimized nutrient management on partial factor productivity of N and K2O in pomelo trees

2.4 蜜柚當年生葉片和枝條養(yǎng)分含量

養(yǎng)分優(yōu)化管理顯著影響蜜柚當年生葉片養(yǎng)分含量(圖3)。年份和施肥處理雙因素分析顯示，年份和施肥處理均顯著影響蜜柚葉片的氮含量和鈣含量，但對葉片磷含量和鉀含量沒有顯著影響，且各養(yǎng)分含量也未表現(xiàn)出受其交互作用的影響。其中，2019和2020年FFP模式較OPTs模式分別提高葉片氮含量 12.68% 和 8.42% (圖3a)，而 2020年 OPT2和OPT3處理的葉片鉀含量較FFP處理分別顯著增加了21.13%和17.19% (圖3c)，且OPT2和OPT3處理鈣含量平均較FFP處理在2019和2020年分別提高了 22.29% 和 16.98% (圖3d)。

圖3 養(yǎng)分優(yōu)化管理對蜜柚當年生葉片氮磷鉀鈣含量的影響Fig. 3 Effects of optimized nutrient management on N, P, K, and Ca content in one-year leaves of pomelo trees

養(yǎng)分優(yōu)化管理在影響蜜柚當年生葉片養(yǎng)分含量的同時也顯著影響其枝條養(yǎng)分含量(圖4)。整體而言，2019和2020年FFP處理的枝條氮含量較OPTs處理分別平均提高了12.68%和22.29%；枝條磷含量在不同年份和處理間均沒有顯著差異；2020年OPT2處理枝條中鉀含量較FFP處理顯著提高了17.67%；2020年OPT2和OPT3處理枝條中鈣含量較FFP處理分別提高了15.78%和15.32%。同時，年份和施肥處理雙因素分析顯示，施肥處理顯著影響枝條氮含量和鈣含量，且枝條鈣含量顯著受到年份和施肥處理交互作用的影響。

圖4 養(yǎng)分優(yōu)化管理對蜜柚當年生枝條氮磷鉀鈣含量的影響Fig. 4 Effects of optimized nutrient management on N, P, K, and Ca content in a one-year branch of pomelo trees

2.5 蜜柚果實養(yǎng)分含量和累積量

養(yǎng)分優(yōu)化管理顯著影響蜜柚果實養(yǎng)分含量，且不同果實部位的養(yǎng)分含量間也呈現(xiàn)出顯著差異(圖5)。整體而言，年份顯著影響果皮和果肉的磷含量以及果皮的鉀含量和鈣含量，施肥處理則顯著影響果皮的氮含量和鈣含量；同時，果皮的氮含量和鈣含量顯著高于果肉，而果肉的磷含量和鉀含量則顯著高于果皮(P＜0.05)。其中，2019和2020年FFP處理的果皮氮含量顯著高于OPTs處理，2020年OPT1處理的果肉鉀含量顯著低于其他處理，2020年OPT2和OPT3處理的果皮鈣含量顯著高于其他處理，分別較FFP處理了提高了23.22%和31.34%。

圖5 養(yǎng)分優(yōu)化管理對蜜柚果實氮磷鉀鈣含量的影響Fig. 5 Effects of optimized nutrient management on N, P, K, and Ca content in pomelo fruit

養(yǎng)分優(yōu)化管理顯著影響蜜柚果實養(yǎng)分累積量(圖6)。蜜柚果皮中養(yǎng)分累積順序為氮(53.82 g/plant)＞鉀(45.91 g/plant)＞鈣 (39.92 g/plant)＞磷 (4.97 g/plant)，而蜜柚果肉中則為鉀(114.95 g/plant)＞氮(79.37 g/plant)＞鈣 (13.41 g/plant)＞磷 (13.13 g/plant)，且果肉中氮、磷和鉀的累積量均大于果皮，而鈣則相反。同時，年份和施肥處理顯著影響果皮的氮和鈣累積量，年份顯著影響果肉的鉀和鈣累積量，施肥處理顯著影響果肉的氮累積量，但果皮和果肉各養(yǎng)分累積量均不受年份和施肥處理的交互作用影響；其中，2020年FFP處理果皮和果肉的氮累積量顯著高于OPT1處理，且OPT3處理果皮的鈣累積量顯著高于FFP處理和OPT1處理。另外，按照750 株/hm2的種植密度計算，因蜜柚果實收獲所帶走的氮、磷、鉀和鈣養(yǎng)分平均為99.88、13.57、120.64 和 39.40 kg/hm2。

圖6 養(yǎng)分優(yōu)化管理對蜜柚果實氮磷鉀鈣累積量的影響Fig. 6 Effects of optimized nutrient management on N, P, K, and Ca accumulation in pomelo fruit

2.6 經(jīng)濟效益、土壤調(diào)酸和碳排放

養(yǎng)分優(yōu)化管理顯著提高蜜柚生產(chǎn)的經(jīng)濟效益(表2)。OPTs處理的生產(chǎn)成本(農(nóng)資)投入較FFP處理降低了35.66%，進而經(jīng)濟效益(凈利潤)提高了12.80%，從而導致2019和2020年OPTs施肥模式較FFP施肥模式的產(chǎn)投比分別增加了27.02%和37.16%。

表2 養(yǎng)分優(yōu)化管理對蜜柚經(jīng)濟效益的影響 (×104 yuan/hm2)Table 2 Effects of optimized nutrient management on economic benefits of pomelo tree production

養(yǎng)分優(yōu)化管理顯著改善蜜柚園土壤酸堿度(圖7)。0—20 cm土層中，土壤pH在不同年份和施肥處理間均達到顯著差異水平，2019和2020年OPT2和OPT3處理較FFP處理顯著提高土壤pH，其平均分別提高了0.97和1.18個單位，且2020年OPTs施肥模式的土壤pH較2019年提升了0.33個單位。20—40 cm土層中，2020年OPTs施肥模式的土壤pH顯著高于FFP施肥模式。

圖7 養(yǎng)分優(yōu)化管理對蜜柚園0—20 cm 和20—40 cm 土層土壤pH的影響Fig. 7 Effect of optimized nutrient management on soil pH in 0-20 cm and 20-40 cm layers in pomelo orchard

養(yǎng)分優(yōu)化管理顯著降低蜜柚生產(chǎn)的碳排放和碳足跡(圖8)，其中，F(xiàn)FP處理的2019和2020年平均碳排放量高達21.81 t CO2eq/hm2，而OPT1、OPT2和OPT3處理的年均碳排放量較FFP處理分別下降了76.30%、76.12%和76.01%，且OPTs處理較FFP處理年碳凈排放量下降89.89% (圖8a)。FFP處理的碳足跡為0.31 t CO2eq/t，而OPTs處理的碳足跡平均僅為0.03 t CO2eq/t，其較FFP處理下降了90.18% (圖8b)。

圖8 養(yǎng)分優(yōu)化管理對蜜柚年碳排放量和碳足跡的影響Fig. 8 Effects of optimized nutrient management on annual carbon emission and carbon footprint in pomelo production

3 討論

肥料的過量和不合理施用嚴重阻礙了琯溪蜜柚產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，科學施肥可以保障土壤中礦質(zhì)養(yǎng)分均衡供應、調(diào)控樹體生長發(fā)育、提升蜜柚產(chǎn)量和品質(zhì)，進而提高肥料利用率和經(jīng)濟效益[4-5,9,12,14]。本研究中，OPTs處理在較FFP處理減少81%氮肥、77%鉀肥和100%磷肥的基礎上仍可連續(xù)2年實現(xiàn)蜜柚的穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)、品質(zhì)提升和肥料利用率提高，這與位高生等[12]報道的蜜柚減量施肥不僅不減產(chǎn)反而還有適當增產(chǎn)和提高果實外在和內(nèi)在品質(zhì)作用的結(jié)果相似。參照我國柚類氮肥(N 350～450 kg/hm2)、磷肥(P2O5200～250 kg/hm2)和鉀肥(K2O 300～400 kg/hm2)的推薦施用量[4]，這既反映了該地區(qū)柚農(nóng)過量施肥的不合理性，也證實了可以進行蜜柚減肥增效管理，相關(guān)的積極效果也在哈姆林橙[8]、溫州蜜柑[15]、紐荷爾臍橙[16]、檸檬[28]等生產(chǎn)中被研究報道。同時，本研究在減量施肥處理(OPT1)的基礎上進行土壤調(diào)酸(OPT2)以及土壤調(diào)酸和有機肥替代化肥(OPT3)處理，對土壤改良和質(zhì)量提升起到了積極作用，這可能是其進一步實現(xiàn)養(yǎng)分高效、產(chǎn)量增加和品質(zhì)提升的關(guān)鍵所在[21,29]。無論如何，科學施肥應根據(jù)土壤供肥能力和樹體養(yǎng)分需求綜合考慮[30-31]，本研究中盛果期蜜柚樹果實收獲所帶走的氮、磷、鉀和鈣養(yǎng)分平均僅為99.88、13.57、120.64、39.40 kg/hm2，OPTs處理的施肥量已經(jīng)滿足樹體的養(yǎng)分需求，且減量施肥有助于增強蜜柚樹的養(yǎng)分吸收和利用[9]，而有關(guān)蜜柚園土壤養(yǎng)分動態(tài)和樹體養(yǎng)分需求的規(guī)律有待進一步深入研究。需要指出的是，本研究所在試驗區(qū)由于長期過量施用磷肥，土壤有效磷嚴重富集(474 mg/kg)，遠高于磷素環(huán)境敏感值(96.3 mg/kg)[10]，因此，需要停止施用磷肥。后期應持續(xù)跟蹤檢測土壤和樹體磷營養(yǎng)狀況和產(chǎn)量水平及時調(diào)整磷肥施用，以期平衡土壤供應和樹體需求。

過量施肥在改變柚園土壤養(yǎng)分平衡的同時也顯著加速土壤酸化，而嚴重的土壤酸化被認為是影響蜜柚園土壤健康和果實品質(zhì)的重要限制因子[6]，施用石灰是阻控土壤酸化的一種經(jīng)濟有效的措施[17,29]。本研究結(jié)果顯示，化肥減施配合土壤調(diào)酸處理(OPT2和OPT3)在顯著提高柚園表層土壤pH的同時還緩解了亞表層土壤酸化，表現(xiàn)出良好的土壤酸度調(diào)節(jié)效果和增加樹體鈣營養(yǎng)，這與張影等[17]的研究結(jié)果一致，并指出柑橘園石灰調(diào)酸有助于提高土壤養(yǎng)分有效性和根系養(yǎng)分吸收，進而提高養(yǎng)分利用率、均衡樹體營養(yǎng)、提升果實品質(zhì)。Zhang等[29]的研究也表明，通過化肥減施、石灰調(diào)酸和增施鎂肥的綜合措施可以提高蜜柚園土壤pH、提升土壤養(yǎng)分有效性和改善果實固酸比。因此，蜜柚園進行減量施肥配合土壤改良可協(xié)同實現(xiàn)土壤酸化阻控、蜜柚品質(zhì)提升和養(yǎng)分高效。值得注意的是，石灰的不合理施用會影響土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和有效性，導致土壤板結(jié)和質(zhì)量下降以及對根系生長產(chǎn)生負面效應[32]，應重視蜜柚園最佳石灰用量、施用方法和效果評價的深入研究。

施用有機肥(或有機物料與種植綠肥)在當前我國化肥減量增效和柑橘園土壤培肥固碳行動中發(fā)揮著重要作用，自2017年啟動實施“果菜茶有機肥替代化肥行動”以來，相關(guān)針對性研究取得了明顯成效。杜玉霞等[19]指出，有機肥配施無機專用肥可顯著提高尤力克檸檬的產(chǎn)量、果實出汁率和Vc含量。相似的結(jié)果也被劉紅明等[20]報道，化肥減量配施有機肥可顯著改善‘云檸1號’檸檬的樹體生長、果實產(chǎn)量和品質(zhì)。李水祥等[21]指出有機肥替代20%化肥可明顯提高三紅蜜柚的樹體營養(yǎng)和果實品質(zhì)，而有機肥和化肥各半施用也可顯著提高梁平柚的產(chǎn)量、品質(zhì)和土壤肥力[22]。本研究中，在化肥減施和土壤調(diào)酸處理(OPT2)的基礎上進行適當?shù)?20%)有機肥替代化肥處理(OPT3)，也表現(xiàn)出明顯的蜜柚樹體養(yǎng)分、果實產(chǎn)量和品質(zhì)提升及土壤酸度調(diào)節(jié)等積極效果，這可能是施用有機肥改善土壤結(jié)構(gòu)和質(zhì)量、活化土壤難溶養(yǎng)分、提高土壤酶活性、增加土壤有益微生物的數(shù)量、提高土壤氮磷鉀等養(yǎng)分有效性，進而維持作物的高產(chǎn)并促進品質(zhì)的提升[19-22,24]。不容忽視的是，生產(chǎn)中也存在部分農(nóng)戶過量偏施有機肥現(xiàn)象，因過量或不合理的施用有機肥所造成的土壤養(yǎng)分不平衡和農(nóng)業(yè)面源污染等風險也應被重視[24]。

本研究還表明，有針對性的進行蜜柚園“化肥減施、土壤調(diào)酸和有機肥替代”的養(yǎng)分優(yōu)化管理，在顯著改善樹體營養(yǎng)、提高肥料利用率、提升產(chǎn)量和品質(zhì)的同時顯著降低了生產(chǎn)成本而提高了經(jīng)濟效益；另外，由于降低了化肥等的投入而顯著降低了蜜柚生產(chǎn)過程中的碳排放和碳足跡，表現(xiàn)出明顯的生態(tài)效益。這與Chen等[11]研究相似，指出農(nóng)戶蜜柚園施肥的碳排放量和碳固定量分別為19.9 t CO2eq/hm2和3.43 t CO2eq/hm2，其果實產(chǎn)量碳足跡為0.33 t CO2eq/t；同時，定量了農(nóng)戶施肥蜜柚園產(chǎn)酸量為39.6 keq H+/hm2，并通過情景分析揭示土壤調(diào)酸結(jié)合平衡施肥和有機替代可最大程度的阻控土壤酸化、降低碳排放和增加經(jīng)濟效益[33]。因此，開展蜜柚園減量施肥配合土壤改良的養(yǎng)分優(yōu)化管理既是符合“兩減”和“有機肥替代化肥”的政策延續(xù)，也是順應“雙碳”背景下的農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展理念。綜上，根據(jù)土壤養(yǎng)分供應和樹體養(yǎng)分需求，以化肥減施為基礎，綜合應用土壤酸度改良和有機肥替代化肥的養(yǎng)分優(yōu)化管理措施，可實現(xiàn)蜜柚提質(zhì)增效和低碳減排的綠色生產(chǎn)。

4 結(jié)論

福建琯溪蜜柚生產(chǎn)中存在長期過量施肥問題。通過合理降低氮磷鉀化肥的用量，調(diào)整氮磷鉀比例，并用20%有機肥替代化肥氮，在化肥總量減施86%的基礎上，有效提高了蜜柚產(chǎn)量、品質(zhì)，增加了肥料利用率。肥料成本的減少大幅降低了整個蜜柚生產(chǎn)周期的碳排放量和碳足跡。因此，因地制宜的制定養(yǎng)分優(yōu)化管理措施是實現(xiàn)果園穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)、提質(zhì)增效和降低碳排放的有效途徑。