黃婉莉,張朝坤*,康仕成,李 輝
(1漳州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所,福建漳州 363005;2閩南師范大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,福建漳州 363005)
【研究意義】番石榴(Linn.)屬桃金娘科(Myricaceae)番石榴屬()植物,為熱帶和亞熱帶地區(qū)廣泛種植的水果(陳洪彬等,2013)。番石榴植株對環(huán)境適應(yīng)強(qiáng),采收期較長,種植效益高,具備發(fā)展成我國南方新興水果產(chǎn)業(yè)的有利條件,有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和栽培價(jià)值(寧琳等,2015)。番石榴的養(yǎng)分需求量與品種、產(chǎn)量和修剪程度等因素有關(guān),大多數(shù)種植戶在番石榴日常施肥管理上未考慮其營養(yǎng)特征,而是簡單施用復(fù)合肥,導(dǎo)致肥料利用率低,有害離子積累,從而傷害根系,導(dǎo)致植株生長勢衰敗,以及產(chǎn)量低、果實(shí)品質(zhì)差等問題,致使產(chǎn)業(yè)發(fā)展受限。因此,研究不同氮磷鉀配比施肥對番石榴生長發(fā)育及果實(shí)品質(zhì)的影響,對指導(dǎo)番石榴科學(xué)施肥、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義?!厩叭搜芯窟M(jìn)展】國內(nèi)外學(xué)者們針對果樹的氮磷鉀配方施肥方面進(jìn)行了相關(guān)探究。梁李宏等(2015)研究發(fā)現(xiàn)適量增施氮肥和磷肥能在一定程度上提高菠蘿果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì),以氮磷鉀比例為3∶3∶2效果最好。李莉婕(2021)認(rèn)為充足的氮鉀供應(yīng)可提高火龍果的產(chǎn)量和品質(zhì),建議火龍果施用氮鉀含量應(yīng)為氮247.89~404.48 kg/ha,鉀247.30~565.47 kg/ha。氮磷鉀配方施肥對改善果樹生長狀況和果實(shí)品質(zhì)在獼猴桃(Zhao et al.,2017)、櫻桃(陳超群等,2021)等果樹上也得到驗(yàn)證。在番石榴肥效管理方面,前人研究表明,每生產(chǎn)100 kg番石榴鮮果所帶走的養(yǎng)分為:氮1.83 kg、磷0.39 kg、鉀1.62 kg、鈣0.90 kg、鎂0.22 kg、鈉0.24 kg,其氮磷鉀鈣鎂比例為1.00∶0.21∶0.89∶0.49∶0.12(臧小平和雷新濤,2000)。彭家成等(2008)研究發(fā)現(xiàn)番石榴施用不同比例氮磷鉀肥后,磷或磷鉀肥配施對梢長有影響,氮肥的施用量對植株葉綠素含量具有一定的影響,氮或磷肥施用量影響產(chǎn)量,氮肥施用量影響果實(shí)可溶性固形物含量。不同地區(qū)對番石榴施用肥料的氮磷鉀配比有不同建議,戴智義和肖振龍(2002)提出馬來西亞番石榴氮磷鉀的比例標(biāo)準(zhǔn)為1∶1∶1或2∶1∶2;劉清國(2010)研究得出貴州省番石榴最佳施肥氮磷鉀比例為4∶1∶1;我國廣東省番石榴氮磷鉀施肥配比執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為1.0∶0.5∶1.2(林源等,2019);臧小平和雷新濤(2020)認(rèn)為我國臺灣地區(qū)番石榴最佳氮磷鉀的比例標(biāo)準(zhǔn)為2∶1∶4?!颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】當(dāng)前對閩南地區(qū)軟肉濃香型番石榴的不同氮磷鉀配比施肥的研究還未見報(bào)道?!緮M解決的關(guān)鍵問題】通過采用基質(zhì)容器栽培番石榴的方法,研究不同氮磷鉀配比施肥對番石榴生長發(fā)育和果實(shí)品質(zhì)的影響,探究適宜閩南地區(qū)番石榴栽培的施肥配方,以期為番石榴科學(xué)施肥提供理論依據(jù),促進(jìn)閩南地區(qū)番石榴產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。
番石榴材料選用漳州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所培育的生長良好、長勢一致的紅香1號(本地芭樂)嫁接苗;栽培基質(zhì)為泥碳土∶蛭石=4∶1的混合基質(zhì);栽培容器為直徑35.0 cm、高30.0 cm的美植袋,每袋添加5.5 kg混合基質(zhì);營養(yǎng)液原料包含KHPO、(NH)SO、Ca(NO)、KSO的大量元素,MgSO·7HO的中量元素及Fe.Na.EDTA、ZnSO·7HO、MnSO·HO、NaMoO、HBO、NiCI·6HO的微量元素,營養(yǎng)液原料均購自西隴科學(xué)股份有限公司;復(fù)合肥(N∶PO∶KO=15∶15∶15),登記證號:蘇農(nóng)肥(2014)準(zhǔn)字0126號,中農(nóng)集團(tuán)控股股份有限公司生產(chǎn)。
1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 如表1所示,設(shè)3組不同氮磷鉀配比的營養(yǎng)液處理,即A處理(N∶PO∶KO=10∶6∶13),高氮低磷中鉀配方;B處理(N∶PO∶KO=6∶7∶16),低氮中磷高鉀配方;C處理(N∶PO∶KO=8∶4∶15),低氮低磷高鉀配方。以復(fù)合肥為對照(CK),每株施復(fù)合肥(N∶PO∶KO=15∶15∶15)0.5 kg,分3次施,剛移栽時(shí)(與基質(zhì)混合放置于美植袋)、二次梢現(xiàn)蕾后和幼果期各施1次,施用量比例分別為30%、30%和40%。處理組通過調(diào)節(jié)營養(yǎng)液的質(zhì)量濃度來獲得相同的電導(dǎo)率(EC值),用5% HCl將營養(yǎng)液調(diào)至pH 5.0~6.0。每個(gè)處理3次重復(fù),每個(gè)重復(fù)10株基質(zhì)容器栽培番石榴。于2020年5月29日,嫁接苗主干留40 cm短截后移栽。移栽后,每日檢查基質(zhì)干濕程度,適當(dāng)澆水,1周后開始澆施營養(yǎng)液,以后每2周澆施1次,每次每株的營養(yǎng)液用量為1 L,CK組澆施等量的清水。
1.2.2 修剪方法 主干萌芽后,每株只留不同生長方向的4枝新梢培育為一級分枝,一級分枝上的花蕾及時(shí)摘除。2020年7月16日一級分枝留6對葉短截,促萌發(fā)二級分枝,每枝一級分枝只留2枝二級分枝。2020年9月8日二級分枝開花結(jié)果后,結(jié)果節(jié)位以上留2對葉摘心,三級以上分枝,留一對葉反復(fù)摘心,抑制新梢生長。2020年9月28日統(tǒng)計(jì)坐果率后,每枝二級分枝只留1~2個(gè)果實(shí),每株共計(jì)留8個(gè)果實(shí),多余的果實(shí)及時(shí)摘除。
1.3.1 番石榴營養(yǎng)生長指標(biāo)測定 (1)主干莖粗增長量。移植當(dāng)天測量植株離地10 cm處直徑并做好標(biāo)記,2021年1月25日,所有植株果實(shí)采收結(jié)束后測量該標(biāo)記處的直徑。主干莖粗增長量=采果后主干直徑-移植時(shí)主干直徑。(2)一級和二級分枝生長量。分別于2020年7月16日和9月8日一級分枝和二級分枝短截前,測量一級分枝和二級分枝的長度、粗度和葉片大小,粗度測量第2~3對葉片節(jié)間直徑,葉片大小測量第3對葉片長和寬。(3)葉片礦物質(zhì)含量。于2020年12月10日取植株二級分枝第3對葉片,采用火焰原子吸收光譜法測定葉片中氮、磷、鉀、鈣、鎂、硼、鋅的含量。將樣品烘干至恒重,取2.0 g樣品,用硝酸—高氯酸混合液(4∶1)進(jìn)行消化,所得溶液使用北京普析原子吸光分光光度計(jì)TAS-990F進(jìn)行測定。
1.3.2 番石榴生殖生長指標(biāo)測定 (1)二級分枝成花枝率、坐果率。調(diào)查植株二級分枝開花枝條數(shù)量,成花枝率(%)=開花枝條數(shù)量/總枝條數(shù)量×100;統(tǒng)計(jì)植株二級分枝花朵數(shù)量和坐果數(shù)量,坐果率(%)=坐果數(shù)量/花朵數(shù)量×100。(2)果實(shí)縱、橫徑。用游標(biāo)卡尺測定果實(shí)的縱徑和橫徑,每個(gè)處理取15個(gè)果實(shí),測量果實(shí)縱徑和橫徑。(3)單果重、單株產(chǎn)量。利用T1000型電子天平測定單果重,并統(tǒng)計(jì)單株果實(shí)產(chǎn)量。
1.3.3 果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)測定 每個(gè)處理取6個(gè)果實(shí),參照曹建康等(2007)的方法,采用折光法測定可溶性固形物含量,采用中和滴定法測定可滴定酸含量,采用鄰菲羅啉比色法測定維生素(Vc)含量,采用硫酸—蒽酮比色法測定可溶性糖含量,采用高錳酸鉀滴定法測定還原糖含量。
采用Excel 2007對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),采用SPSS 19.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析。
由表2可知,營養(yǎng)液各處理主干莖粗增長量與CK相比差異均達(dá)顯著水平(<0.05,下同)。CK主干莖粗增長量最低,從移植當(dāng)天到果實(shí)采收結(jié)束,主干莖粗增加6.21 mm,處理C主干莖粗增長量最高,增長9.76 mm,其次為處理A,主干莖粗增長量為9.48 mm;處理A與處理C主干莖粗增長量沒有顯著差異(>0.05,下同);處理B主干莖粗增長量為8.17 mm,顯著低于處理A和處理C。
由表2還可知,營養(yǎng)液各處理一級分枝長度與CK相比差異均達(dá)顯著水平,但營養(yǎng)液處理A、B和C間一級分枝長度差異不顯著,其長度分別為15.61、15.64和16.13 cm。營養(yǎng)液處理與CK間一級分枝粗度無顯著差異。處理C一級分枝葉片長度最長,為11.62 cm,其次為處理A,二者葉片長度不存在顯著差異,但顯著高于處理B;處理B一級分枝葉片長度最短,為10.25 cm,與CK間不存在顯著差異。處理A一級分枝葉片寬度最寬,為5.77 cm,顯著寬于處理B,但與處理C和CK不存在顯著差異,處理B一級分枝葉片寬度值最小,且顯著低于其他處理。
同時(shí),不同處理間二級分枝長度和粗度均不存在顯著差異。處理A二級分枝葉片長度最長,為13.12 cm,顯著大于其他處理;處理C與CK間葉片長度不存在顯著差異,處理B葉片長度最短,為11.55 cm,顯著小于其他處理,比處理A減少11.97%。處理A、C和CK三者間的二級分枝葉片寬度不存在顯著差異,其中處理A葉片寬度最寬,為5.99 cm,處理B二級分枝葉片寬度最窄,為5.08 cm,顯著小于其他處理。綜上,處理B的一級和二級分枝葉面積顯著低于其他處理,主要原因是處理B氮含量相對較低,氮肥可促進(jìn)植物營養(yǎng)生長,提高枝葉生長效率,增加葉面積。
氮磷鉀是植物生長發(fā)育過程中必需的三大營養(yǎng)元素,不同施肥處理對番石榴葉片氮磷鉀含量的影響如表3所示。從葉片氮含量來看,處理A和處理C葉片氮含量顯著高于其他處理,其中處理A葉片氮含量最高,為1.98%,比CK增加12.50%,處理A與處理C的葉片氮含量間無顯著差異,處理B葉片氮含量最低,為1.74%;從葉片磷含量看,處理A、處理B和CK三者間葉片磷含量無顯著差異,處理C葉片磷含量顯著低于其他處理;從葉片鉀含量看,處理B和處理C葉片鉀含量顯著高于CK,其中,處理B葉片鉀含量最高,為1.84%,比CK增加21.05%,處理A葉片鉀含量與CK差異不顯著。
鈣、鎂、硼和鋅4種中微量元素對番石榴生長發(fā)育起著至關(guān)重要的作用。3組營養(yǎng)液處理的葉片鈣和鎂含量顯著高于CK,且處理間葉片鈣和鎂含量差異不顯著;處理A的葉片鈣和鎂含量分別比CK增長115.25%和61.53%;處理A的葉片硼含量顯著高于其他處理,比CK增加13.29%;處理A和處理B的葉片鋅含量顯著高于CK,分別比CK增加14.01%和22.71%。
通過抹芽定梢技術(shù)措施將番石榴二級分枝控制在相同的數(shù)量。結(jié)果(表4)表明,處理A的花蕾數(shù)量最多、成花枝率最高,分別為13.00個(gè)和85.12%,分別比CK提高6.12%和4.53%,且顯著高于處理B和處理C;處理B與處理C的花蕾數(shù)量和成花枝率差異不顯著,處理C的花蕾數(shù)量最少、成花枝率最低,分別為11.83個(gè)和75.89%,分別比處理A降低9.00%和10.84%。在坐果數(shù)量和坐果率方面,處理A的坐果數(shù)量最多、坐果率最高,分別為12.33個(gè)和94.84%,顯著高于其他處理,分別比CK提高17.43%和10.85%;處理B、處理C和CK間的坐果數(shù)量和坐果率不存在顯著差異,其中,處理C的坐果數(shù)量最少、坐果率最低,分別為10.00個(gè)和83.33%,分別比處理A降低18.89%和13.05%。可見,處理A對提高植株二級分枝成花枝率和坐果率的效果最顯著。
從表5可知,處理A對果實(shí)縱、橫徑的增加有顯著的效果,與CK相比,果實(shí)縱、橫徑分別顯著增加6.96%和7.62%。處理B、處理C和CK三者間果實(shí)縱、橫徑差異不顯著,其中以處理B果實(shí)縱、橫徑值最低。處理A的平均單果重最大,為195.28 g,比CK顯著增加7.41%,與其他營養(yǎng)液處理也達(dá)顯著差異水平,處理A以外處理間平均單果重差異不顯著。從平均單株產(chǎn)量看,處理A增產(chǎn)效果最顯著,其平均單株產(chǎn)量最高,為1390.30 g,顯著高于其他處理,比CK增加29.49%;處理B的平均單株產(chǎn)量也顯著高于處理C和CK,比CK提高10.85%。
通過比較不同處理番石榴果實(shí)糖、酸含量可知,不同處理對番石榴果實(shí)品質(zhì)的提升效果具有顯著性差異。從可溶性固形物含量看,處理A的果實(shí)可溶性固形物含量顯著高于其他處理,比CK提高22.42%;處理B的果實(shí)可溶性固形物含量較處理A降低8.03%,但顯著高于處理C和CK;處理C與CK的果實(shí)固形物含量不存在顯著差異。從可滴定酸含量看,處理A和處理B的果實(shí)可滴定酸含量顯著高于CK,其中,處理A果實(shí)可滴定酸含量最高,為0.55%,處理C與CK的果實(shí)可滴定酸含量差異不顯著。
從可溶性糖含量看,不同營養(yǎng)液處理間果實(shí)可溶性糖含量差異不存在顯著性,但均顯著高于CK,其中,處理A果實(shí)可溶性糖最高,為4.79%,比CK提高16.54%。從還原糖含量看,處理A果實(shí)還原糖含量最高,為4.04%,顯著高于其他處理,比CK提高15.09%。Vc含量是評價(jià)果實(shí)營養(yǎng)品質(zhì)的重要指標(biāo)。處理A果實(shí)Vc含量最高,為96.12 mg/100 g,顯著高于其他處理,比CK提高8.27%;處理B和處理C的果實(shí)Vc含量與CK間均不存在顯著差異;處理C果實(shí)Vc含量最低,為87.47 mg/100 g。
氮磷鉀是果樹生長發(fā)育過程中必需的三大營養(yǎng)元素,對果實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量起著極為重要的作用,研究礦質(zhì)元素間含量比例的關(guān)系對果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)的影響,比單獨(dú)研究某一元素意義更重大(史沉魚,2009;薛垠鑫等,2020)。本研究通過對番石榴施用不同氮磷鉀配比的肥料,結(jié)果表明,施用不同氮磷鉀配比的肥料對番石榴生長發(fā)育的影響具有顯著差異。從對番石榴營養(yǎng)生長的影響看,營養(yǎng)液氮含量較高的處理A和處理C在主干粗度增長量,一、二級分枝長度和粗度及葉片面積等方面表現(xiàn)優(yōu)于復(fù)合肥處理(CK),營養(yǎng)液氮含量較低的處理B與復(fù)合肥處理差異不顯著,因此,營養(yǎng)液中較高的氮含量有利于番石榴植株?duì)I養(yǎng)生長。木本植物的花芽形成需要積累較多的碳水化合物,增施氮肥有利于植物花芽分化。劉克新等(2004)發(fā)現(xiàn)銀杏的花芽分化期,對氮的需求量大,增施氮肥,可有效補(bǔ)充銀杏生長發(fā)育和開花結(jié)實(shí)所消耗的氮素,有利提高花芽分化質(zhì)量。由此可得出,肥料中較高的氮配比能促進(jìn)花芽分化。本研究發(fā)現(xiàn)在番石榴生殖生長過程中,氮含量高的處理A植株成花枝率、坐果率、單果重和單株產(chǎn)量等指標(biāo)顯著高于其他處理。本研究與上述研究結(jié)果一致,氮含量較高的處理A,因植株相對粗的枝梢能更加有效地為成花提供營養(yǎng)物質(zhì),促進(jìn)花芽分化,為其生殖生長打好基礎(chǔ)。綜上,營養(yǎng)液中較高的氮含量亦有利于番石榴植株生殖生長。
鈣、鎂、硼和鋅4種中微量元素對番石榴生長發(fā)育起著至關(guān)重要的作用。鈣具有維持植物細(xì)胞壁、細(xì)胞膜及膜結(jié)合蛋白穩(wěn)定性的功能,同時(shí)參與調(diào)控植物的生長發(fā)育過程(Wójcik and Lewandowski,2003);鎂位于葉綠素分子結(jié)構(gòu)卟啉環(huán)的中間,約占葉綠素分子量2.7%,對維持葉綠體結(jié)構(gòu)及功能起著重要的作用,葉片中葉綠素含量與其鎂含量呈顯著正相關(guān)(凌麗俐等,2009);O'Neill等(2004)證實(shí)硼對維持細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性的重要性,硼素也可影響光合作用,缺硼柑橘幼苗葉片中淀粉和己糖積累,從而影響對CO的同化作用,干擾葉綠體功能和或抑制光合作用酶的活性(Han et al.,2008);鋅促進(jìn)蛋白質(zhì)代謝,是影響蛋白質(zhì)合成最為突出的微量元素,同時(shí)參與生長素的合成,促進(jìn)生殖器官發(fā)育和提高抗逆性(田春麗,2014)。3個(gè)營養(yǎng)液處理番石榴葉片的中微量元素含量高于CK,這是由于營養(yǎng)液中含有中微量元素,植株通過根系吸收,促進(jìn)葉片中微量元素含量提高,進(jìn)而有利于植株生長發(fā)育。而不同處理間葉片中微量元素含量存在差異,可能是由于番石榴施用不同配比氮磷鉀后影響了其他元素的吸收轉(zhuǎn)化。
番石榴果實(shí)市場價(jià)格的重要決定因素是品質(zhì)指標(biāo),改善番石榴果實(shí)的品質(zhì)是提高其經(jīng)濟(jì)價(jià)值的重要手段。果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)中糖、酸含量是決定其風(fēng)味最重要的指標(biāo)(趙永紅和李憲利,2009)。不同氮磷鉀配比施肥對番石榴果實(shí)品質(zhì)的影響具有顯著性差異,氮含量高的處理A果實(shí)的可溶性固形物、可溶性糖、還原糖和VC含量均高于其他處理,表明施肥配方中高含量氮可提高果實(shí)品質(zhì)。該結(jié)果與彭家成等(2008)的研究結(jié)果一致,即珍珠番石榴果實(shí)可溶性固形物含量受氮肥的影響,以施氮肥量高的果實(shí)可溶性固形物含量為高;而與黃云等(2001)得出各配肥處理對番茄可溶性固形物含量基本沒有影響的研究結(jié)果不同,可能是緣于不同植物特性差異。雖然處理B和處理C番石榴葉片的鉀含量高于處理A,但其果實(shí)品質(zhì)仍較處理A差,說明營養(yǎng)元素氮對果實(shí)品質(zhì)的影響遠(yuǎn)大于其他元素,而高鉀低氮配比施肥并不能有效提高番石榴果實(shí)品質(zhì)。
綜上所述,在氮磷鉀三大營養(yǎng)元素中,氮對果實(shí)發(fā)育有重要影響,能促進(jìn)植物營養(yǎng)生長,適量施用氮肥不僅能提高葉片的光合速率,還能促進(jìn)花芽分化,提高果實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量(史沉魚,2009);磷以多種形式參與植物體內(nèi)的生物化學(xué)反應(yīng)過程,對植物的新陳代謝起著促進(jìn)作用(丁玉川等,2006);鉀是影響果實(shí)生長與發(fā)育的重要礦質(zhì)元素,鉀元素能間接地影響酸性轉(zhuǎn)化酶、蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶等酶活,從而對果實(shí)發(fā)育過程中蔗糖、果糖和葡萄糖積累起到促進(jìn)(張雯,2017)。不同氮磷鉀肥料配比對果實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量均有影響,王文放等(2019)對靈武長棗進(jìn)行氮磷鉀配方施肥試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),配方為N∶PO∶KO=2.53∶1.49∶1.00的處理其單果質(zhì)量及單株產(chǎn)量最高,增產(chǎn)效果最佳;在番石榴整個(gè)生長生育過程中,對氮磷鉀養(yǎng)分的吸收利用因?yàn)樯诓煌嬖诓町?,前期主要以氮為主,中后期以鉀為主,對磷的吸收始終貫穿整個(gè)生育期(王貽宣等,2018)。本研究發(fā)現(xiàn),不同氮磷鉀配方施肥對番石榴果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)的影響具有顯著性差異,氮肥不但促進(jìn)番石榴植株?duì)I養(yǎng)生長,增加主干粗度,提高葉面積,且促進(jìn)其生殖生長,提高成花枝率和坐果率;高氮高鉀施肥配方可有效提高番石榴果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)。雖然大量研究表明,鉀肥可提高果實(shí)品質(zhì)(魏樹偉等,2018;鄭繼成等,2018;鄭小能,2019),但本研究發(fā)現(xiàn),氮元素對果實(shí)品質(zhì)的影響遠(yuǎn)大于磷和鉀元素,高鉀低氮施肥配方并不能提高番石榴果實(shí)品質(zhì)。本研究僅針對不同氮磷鉀配比施肥對番石榴生長發(fā)育過程中農(nóng)藝指標(biāo)的影響進(jìn)行初步分析,但關(guān)于其與礦物質(zhì)元素積累及果實(shí)品質(zhì)間內(nèi)在調(diào)控因子的相互關(guān)系還有待進(jìn)一步研究。
高氮基礎(chǔ)上提高鉀、降低磷的施肥處理能有效地促進(jìn)番石榴植株?duì)I養(yǎng)生長及產(chǎn)量提高,同時(shí)對果實(shí)可溶性固形物和可溶性糖等品質(zhì)指標(biāo)的提升起到一定的作用。建議閩南地區(qū)番石榴施肥配比為N∶PO∶KO=10∶6∶13。