不同有机肥对高接温州蜜柑衰弱树体生长、养分吸收和产品质量的影响
李永杰1, 易时来2, 高恒锦1, 朱潇婷3, 覃宇4, 金国强1,*
1.浙江省临海市柑橘产业技术协同创新中心,浙江 临海 317000
2.西南大学/中国农业科学院柑桔研究所,重庆 400712
3.临海市特产技术推广总站,浙江 临海 317000
4.澳地美农业科技(重庆)有限公司,重庆 404500
*通信作者,金国强,E-mail: 1939097093@qq.com

作者简介:李永杰(1989—),安徽蚌埠人,硕士,主要从事柑橘栽培技术研究应用。E-mail: 3316809612@qq.com

摘要

为减轻温州蜜柑树势早衰对树体产量、品质尤其对果农收入的负面影响,以大分温州蜜柑为试材,开展不同有机肥对其衰弱树势恢复的试验研究,结果表明,与对照(CK,未施有机肥)相比,大分春梢和秋梢生长量存在显著性差异,并且与不同有机肥和施肥量有关,其中以株施5 kg馕播王-复合微生物肥(HF)处理的综合表现最佳,2017年春梢和秋梢平均长度分别比对照高10.0%和19.3%,秋梢数量增加了1.87倍。2018年处理的春梢数量显著比上一年少,但有机肥处理的仍明显高于对照。有机肥施用后,果实个数和产量均增加,2018年达到显著性差异。2017年和2018年对产量影响最显著的分别是HF和10 kg馕播王-复合微生物肥(NF)处理,比对照分别增加了20.1%和127.0%。有机肥对大分果实内部品质影响显著,10 kg尚呈生物有机肥(SC)处理的可溶性固形物(TSS)含量和固酸比(TSS/TA)与对照相比均差异显著。有机肥施用后显著提高了春梢叶片钾(K)含量,除此之外,对春、秋梢枝条和秋梢叶片中氮(N)、磷(P)和钾(K)含量的影响规律不明显;相对而言,NF和奥地美有机肥料(AF)处理组的春、秋梢中大多养分指标高于对照,但增效不显著;果皮中各有机肥处理组的N和K含量均显著低于对照,NF和AF组的P含量最高,为0.57 g·kg-1。各处理间的果肉N和K含量差异不显著,但对照组的P含量极显著高于AF、SC和HF。CK处理的土壤有效氮和有效磷含量均显著低于各有机肥处理。年株产8.04 kg(高接第三年)的大分温州蜜柑果实N、P 和K养分吸收量分别为20.43、1.79和14.18 g,而当年生枝梢果的N、P和K的吸收量则分别为42.00、3.02和20.70 g。

关键词: 温州蜜柑; 树体衰弱; 有机肥; 产品质量; 养分吸收
中图分类号:S666.1 文献标志码:A 文章编号:1004-1524(2019)11-1871-09
Effects of different characteristic organic fertilizers on premature senescence tree's growth,quality,yield and nutrition status of top grafting Satsuma mandarin
LI Yongjie1, YI Shilai2, GAO Hengjin1, ZHU Xiaoting3, QIN Yu4, JIN Guoqiang1,*
1. Co-Innovation Center of Citrus Industrial Technology in Linhai, Linhai 317000,China
2. Citrus Research Institute, Southwest University/Chinese Academy of Agricultural Sciences, Chongqing 400712, China
3. Station of Popularizing Speciality Technology in Linhai, Linhai 317000, China
4. Aodimei Agricultural Technology (Chongqing) Co. Ltd., Chongqing 404500, China
Abstract

In order to alleviate the negative impact of Satsuma mandarin premature aging on citrus tree growth, yield and quality, different organic fertilizers were applied to investigate their effects on the restoration of weak tree growth. The results showed that organic fertilizer promoted the growth of spring and autumn shoots in varying degrees. The treatment of 5 kg Nangbowang compound microbial fertilizer(HF)behaved better compared with other groups,the average length of annual spring shoots and autumn shoots increased by 10.0% and 19.3% compared with the control,in 2017,and the number of autumn shoots was 1.87 times over the control. In 2018,the amount of spring shoots of each organic fertilizer treatment group was significantly higher than the control,as the number and the yield of fruits also reached significant difference. Compared with the fruit yield of CK, the HF and 10 kg microbial fertilizer (NF) treatments were 20.1% and 127.0% higher in 2017 and 2018,respectively. It is noteworthy that there was no significant change in citrus yield of the control group during the two years. The organic fertilizer could also enhanced the soluble solids (TSS) content,the TSS value and the solid acid ratio (TSS/TA) of 10 kg Shangcheng biological organic fertilizer (SC) treatment were also higher than other organic fertilizers. Moreover,application of organic fertilizer could also significantly promoted the total potassium(K)absorption of spring leaves,but the variation regularity of nitrogen (N),phosphorus (P) and K content were complicated in other tissues or a certain treatment. In general,the 10 kg Aodimei organic fertilizer(AF)treatment have higher effect on nutrient content. Compared with CK,organic fertilizer and microbial fertilizer could increase available N,P contents in soil. In the third year after high grafting,the absorption amount of N, P and K was 20.43, 1.79 and 14.18 g in fruits with the yield of 8.04 kg per plant per year, while in the shoots and fruit of the year,the values was 42.00, 3.02 and 20.70 g,respectively,which would be helpful to agricultural production.

Keyword: Satsuma mandarin; premature senescence; organic fertilizer; quality tree vigor; nutrient uptake

浙江省临海市涌泉镇是我国温州蜜柑生产管理与效益最好的生产基地之一, 全镇现有柑橘种植面积3 333 hm2, 其中98%以上为温州蜜柑品种, 当地经过多年实践, 在以弱势栽培和完熟采收为核心的管理技术体系下, 所产柑橘果皮薄、糖度高、极化渣, 在柑橘市场享有良好的声誉[1]。近年来, 由于管理模式的单一, 树龄20年以上的树中树势衰弱现象超过30%, 具体表现为叶片数量减少、叶色变淡无光泽, 主干树脂病严重, 主枝和结果枝组大量枯死, 须根数量明显变少, 树体产量下降, 隔年结果甚至3 a结果现象频繁, 树体逐渐死亡。很多果农采取挖除重新栽植、更换品种, 或主枝更新与高接换种等应对措施, 除了收益中断, 还需要面对新品种的管理技术摸索, 原栽培土壤养分失衡、结构被破坏、病害愈加严重等突出问题。很多橘树由于地上部分更易受不良因素的危害而导致根系过早衰退, 地下部分则是处于相对稳定的环境, 其根系较为健全[2, 3], 对这种树采用靠接复壮, 并辅以有机肥的使用, 经济效益更佳。

有机肥是指各种动物废弃物和植物残体, 经过一定的加工工艺形成的一类肥料, 其不仅含有丰富的矿质养分, 还有充足的有机成分。大量研究表明, 在橘园施用有机肥, 可以增加土壤孔隙度, 改善土壤团粒结构, 调节土壤pH。生物有机肥含有大量的微生物, 它们的活动能够提高根际环境的养分状况, 改善了传统复合肥结构较单一、有机肥有效成分低和微生物肥环境要求高的缺点, 从而更有效地促进作物生长[4, 5, 6]。叶荣生[7]研究发现, 有机肥施用量为土壤总质量的8%并配施氮肥100 mg· kg-1土时, 可促进柑橘幼苗的生长、降低根冠比、缓解土壤酸化和提高各速效养分的含量, 有利于树体对各养分的吸收, 但过量有机肥施用对幼苗的生长有一定的抑制作用。范美蓉等[8]的研究结果表明, 施有机无机复混肥能增加柑橘产量, 改善果实品质, 提高经济效益。为了研究有机肥对衰弱温州蜜柑树势恢复的影响, 本实验探讨了不同有机肥种类及其施肥量对大分温州蜜柑果树生长发育、养分吸收和产量品质的影响, 以期为温州蜜柑衰弱果园提升改造提供科学依据。

1 材料与方法
1.1 供试果园及土壤性质

2017— 2018年选择浙江省临海市涌泉柑橘专业合作社温州蜜柑果园, 品种为2015年高接的大分温州蜜柑, 砧木为33年的枳壳, 中间砧木为宫川温州蜜柑, 2016年开始挂果。

果园土壤为红黄壤, 土壤有机质含量17.39 g· kg-1, pH值4.5, 碱解氮、速效磷和速效钾的含量分别是86.15 mg· kg-1、181.16 mg· kg-1和153.59 mg· kg-1

1.2 实验设计

本实验共设5个处理, 单株为1个重复, 每个处理重复3次。具体施肥处理方案如表1所示。

表1 有机肥处理方案 Table 1 Test design scheme for organic fertilizer

大分温州蜜柑所有处理在2017年3月20日、5月25日和7月29日分别撒施300 g海状元复混肥料(青岛海大生物集团有限公司研制生产, N-P2O5-K2O:24-5-11)、300 g狮马牌复合肥和200 g狮马牌复合肥(由中国化工建设总公司代理自德国进口, 分别为N-P2O5-K2O:12-12-17和N-P2O5-K2O:15-15-15)。2018年复合肥的施用时间和量:2月28日(350 g海状元复混肥料N-P2O5-K2O:24-5-11)和5月20日(350 g狮马牌复合肥N-P2O5-K2O:12-12-17)。有机肥处理均于4月初一次性采用地钻挖大穴施入土壤。

1.3 样品采集与指标测定

5月下旬、10月上旬分别统计当年生春梢和秋梢生长量, 9月下旬和10月下旬分别采集当年生春梢和秋梢样品。春、秋梢每株树按东南西北4个方向混合采样, 每个混合样不少于50片叶。9月初统计结果量, 10月20日采集树冠外围中部, 按东南西北4个方向各2个果实, 树冠内堂2个, 单株共10个果为一个样, 立即拿到实验室进行品质测定, 可溶性固形物(total soluble solids, TSS)含量和可滴定酸度(titratable acidity, TA)使用日产手持糖酸速测仪测定。于9月30日在树冠滴水线下采集0~30 cm土层样品, 避开有机肥施肥点, 每个样品随机采取4个点, 使用四分法混合土样直至1 kg。每个处理重复采样3次。春、秋梢和果实:采用H2SO4-H2O2消煮后, 凯氏法定氮法测定氮含量, 用钒钼黄比色法测定磷含量, 火焰光度计法测定钾含量。土壤有效氮、磷、钾含量参照《土壤农化分析与环境监测》[9]测定。

1.4 数据处理与分析

数据采用Excel和SPSS软件进行统计分析与绘图, 差异显著性分析采用邓肯氏新复极差法。

2 结果与分析
2.1 不同有机肥施用对大分温州蜜柑枝梢生长的影响

生长是代谢过程在形态上的综合表现, 枝叶的生长决定了植物的光合能力及生产潜力[10]。4月上旬穴施有机肥后, 不同处理春梢的促发量差异不显著(表2)。而SC和HF组的梢长分别比对照(CK)提高5.0%和10.0%。春梢老熟后相关生理指标测量结果显示, 各有机肥处理的叶片鲜质量均比CK高, 其中HF处理组增量最显著, 增加了18.9%。此外, HF处理组的枝条鲜质量和叶面积在所有实验组中也是最大, 分别是CK的1.16和1.14倍。施用有机肥第二年, 春梢萌发数量的差异明显, NF、AF、SC和HF处理分别比CK增加65.4%、26.4%、64.2%和92.0%, 对衰弱树势恢复效果显著。从表2可以看出, 有机肥的种类和施用量的变化, 对春梢的生长均存在不同程度的影响, HF相比其他处理有更好的表现。

表2 不同有机肥施用对大分温州蜜柑当年生春梢生长量的影响 Table 2 Effects of different organic fertilizer treatments on the growth of spring shoot of Satsuma mandarin

表3可以看出, 与CK相比, 各有机肥处理的秋梢抽生数(SC组除外)均有所增加, 其中HF处理的增量最显著。此外, HF处理的梢长、叶片鲜质量和叶面积3个指标在所有处理中均表现最好, 分别比CK提高了19.3%、10.5%和27.7%。NF和AF处理的叶面积也分别比CK高19.9%和21%。SC处理的各项指标与CK差异不显著。

表3 不同有机肥施用对大分温州蜜柑当年生秋梢生长量的影响(2017年) Table 3 Effects of different organic fertilizer treatments on the growth of autumn shoot of Satsuma mandarin(in 2017)
2.2 不同有机肥施用对树体养分吸收利用的影响

氮、磷、钾是植物必需的大量元素, 其在植物和土壤里的含量可间接反映植物的生长状况。由表4可以看出, 在当年生叶片中, NF、AF和HF处理的秋梢叶片氮(以N计, 下同)含量分别比CK高0.26、0.12和0.04百分点。春、秋梢的枝条氮含量AF处理高于其他施肥处理, 分别比CK提高0.19和0.24百分点。AF处理的春、秋梢枝条钾(以K计, 下同)含量分别比CK高0.22和0.14百分点, 差异达显著水平。各有机肥处理的春梢叶片钾含量均显著高于对照组, 平均增加了1.05~1.88倍, 以NF处理影响最显著, 在秋梢枝条NF处理的钾含量也显著高于对照, 达到1.3倍。叶片磷(以P计, 下同)含量各处理差异均不显著, 在枝条中, 仅NF处理秋梢枝条磷含量显著高于CK, 增加了0.36倍。但AF处理的秋梢叶片、春梢枝条和秋梢枝条的磷含量均高于CK。相对而言, AF处理对春、秋梢枝条N、P和K的含量变化影响最显著, 可能与该处理的新梢最短相关; NF处理则更多地影响新梢叶片养分的吸收, 且HF处理新梢的多个养分含量均低于NF, 说明施肥量起到一定的正相关作用。

表4 不同有机肥施用对大分温州蜜柑当年生春梢和秋梢养分含量的影响 Table 4 Spring and autumn shoots nutrients of Satsuma mandarin in different organic fertilizer treatments

与新梢不同的是, 果实中的多数养分指标最高值均出现在CK组(表5)。CK组的果皮氮和钾含量分别比有机肥组平均高0.15和0.29百分点, 果肉中的磷和钾则平均高出17.7%和0.10百分点。而果皮中的磷和果肉的氮含量最高值分别为NF组的0.57 g· kg-1和0.1%, 仅比对照分别高了0.02 g· kg-1和0.01百分点。表6中显示CK组结果数量最少, 推测果实中养分含量的差异可能与单株果树结果量呈一定的负相关。

表5 不同有机肥施肥处理对大分温州蜜柑果实养分含量的影响 Table 5 Fruit nutrients of Satsuma mandarin in different organic fertilizer treatments
表6 不同有机肥施肥处理对大分温州蜜柑果实产量及品质的影响 Table 6 Fruit quality of Satsuma mandarin in different organic fertilizer treatments
2.3 不同有机肥施用对大分果实产量和品质的影响

大分果实扁圆形, 果形指数(横/纵)1.34~1.42, 平均单果质量90 g左右, 且在10月中旬糖度达12度, 风味最佳[14]。高换大分温州蜜柑接穗在最初几年营养生长旺盛, 结果稳定性较差, 在第二个结果年份产量虽可达6.92~9.19 kg(表6), 但果实外观指标, 果径、单果质量均不及最佳商品价值指标。可溶性固形物和固酸比最高值均出现在SC处理, 分别比CK高1.51百分点和23.7%; 其次是HF处理的, 比CK增加1.45百分点和17.9%, 差异显著。在第三个结果年(2018年), 穴施有机肥的各处理内外品质发生显著变化, NF、AF、SC和HF挂果量均显著高于CK, 产量分别比上一年的增加了136.3%、46.4%、123.7%和74.3%, 分别是当年CK的2.27、1.61、1.91和1.97倍。各有机肥处理的单果质量均小于CK, 而果实风味(TSS和TSS/TA)均优于CK。以上结果表明施用有机肥一定程度上保证了高接大分温州蜜柑初期结果的丰产性, 同时提高优质果率。各有机肥处理间的TSS差异不显著, 但2017和2018年SC处理TSS均为最高, 品质较为稳定, TSS/TA几乎无变化, 但显著高于CK。我们也发现2018年馕播王有机肥NF和HF处理的TA稍低于其他处理, 从而导致TSS/TA变化最显著, 分别比CK高31.6%和37.6%。AF处理的TSS/TA则与CK差异不显著, 酸度值较高, 一定程度上降低其风味, 但仍优于CK。从表6中可以看出, 可食率与果实大小呈明显的正相关性。

2.4 不同有机肥施用对土壤养分变化和树体养分吸收的影响

土壤有效养分的含量在一定程度上反映其供肥能力。有机肥施用后可显著增加土壤有效氮含量(表7), 与对照相比, NF、AF、SC和HF处理分别提高了42.75%、24.03%、21.53%和30.25%; 土壤有效磷含量也增效明显, NF、AF、SC和HF处理分别是CK的1.20、1.68、1.61和1.71倍; 而土壤速效钾含量最高出现在CK组, 推测有机肥的施用促进了植株对土壤中钾养分的吸收。根据柑橘园土壤养分分级指标[12], 该果园土壤有效氮和速效钾均处于适量范围, 而土壤有效磷均高于适量的极值80 mg· kg-1, 属于过量范围。说明树体对磷的吸收能力有限, 该果园复合肥磷的投入过量[13]

表7 不同有机肥施肥处理对大分温州蜜柑土壤和当年生春、秋梢养分含量的影响 Table 7 The soil, spring and autumn shoots nutrients of Satsuma mandarin in different organic fertilizer treatments

根据大分温州蜜柑当年生春、秋梢数量、叶片数量及果实数量, 估算了大分温州蜜柑当年生梢果的年吸收养分量(表5表7), NF、AF、SC、HF和CK处理的年吸收氮量分别为41.17、45.02、36.78、45.3和41.71 g, 磷量分别为3.12、3.48、2.6、2.92和2.97 g, 钾量分别为18.8、22.36、18.95、21.7和21.7 g。高接大分温州蜜柑在第二个结果年的平均产量8.04 kg, 该结果量所带走的氮、磷、钾养分分别为20.43、1.79、14.18 g, 而该水平下当年生枝梢果平均年吸收的氮、磷、钾养分分别是42.00、3.02、20.70 g。

3 讨论

多年生的老果园, 长期高氮、磷、钾的投入, 造成土壤理化性质恶化, 酶活力降低, 次生盐渍化、酸化严重, 土传病害严重, 微生物群落多样性降低, 有害病原菌逐渐变成优势种群[15, 16, 17], 可能是导致柑橘树势衰退的重要因素之一。柑橘作为常绿果树, 年物候期摄入的养分不仅要求连续性、充足性, 而且要求成分配比的差异性。有机肥含有丰富的有机质和更全面的矿质养分, 不仅可以平衡土壤元素比例, 增强肥效, 还具有缓慢释放和活化土壤矿质元素的功能, 可以更加全面地提供植物所需的养分, 同时在改善土壤结构, 改良微生物群落结构方面也发挥着至关重要的作用。鲁剑巍[12]通过对椪柑、蜜柑和脐橙施用猪粪、猪厩肥和菜饼, 产量比对照分别增加了62.0%、24.6%和34.8%, 且椪柑果实糖酸比提高了2.22。余倩倩[18]研究发现, 柑橘皮渣有机肥可以显著增加沃柑幼苗分枝数。本实验针对临海涌泉精品柑橘园树势衰弱生长现状开展有机肥试验, 结果表明, 有机肥的施用可显著促进新梢生长和调控果实品质, 且不同有机肥种类和施肥量差异较大, 综合两年的生物量指标来看, 5 kg馕播王-复合微生物肥处理后效果最佳, 2017年春梢梢长、秋梢数量分别比CK增加了10.0%、186.8%, 2018年春梢生长数量比对照高出92%。且NF和HF两年的综合结果产量分别为26.23 kg和25.21 kg, 是所有处理中最高的两组。据宋放[19]报道, 柑橘老果园由于管理模式单一, 造成植物根际微生物结构失调, 严重影响柑橘的生长。而本试验研究表明, 施用5 kg馕播王-复合微生物肥可促进高接大分温州蜜柑早期树冠扩大, 无需投入更多N-P2O5-K2O和有机肥。相同用量的SC处理对春梢、秋梢生长量和结果量的影响基本处于其他两种有机肥处理之间, 但SC对果实品质影响最显著, 2017年和2018年的TSS均为最高, 同时TA较低, TSS/TA始终处在一个较高的水平, 进而说明了有机肥中的活性腐植酸成分更有利于调控柑橘果实的风味[20]。而奥地美有机肥料处理的春梢、秋梢数量和果实产量均高于CK, 但差距显著, 究其原因可能是该有机肥与试验地区的土壤适应性相对较弱有关, 这也提醒我们在生产实际中, 选择合适的有机肥才可以最大程度发挥肥料的增效作用。

有机肥施入土壤以后, 可以迅速提高柑橘果园土壤有机质和微生物的数量, 提高土壤养分的有效性, 进一步调节树体养分的含量[4, 21]。本研究发现, 有机肥的施用对柑橘土壤和树体养分变化存在一定程度的影响, 养分的变化规律在各组织器官中或各处理之间并不统一。例如氮含量的变化, 秋梢叶片和枝条中的氮, 10 kg馕播王-复合微生物肥处理均显著高于CK, 分别提高了0.26和0.19百分点, 果皮的氮含量则显著低于对照; 而在春梢和果肉中各处理的氮含量与CK均无显著差异。有机肥的施用显著增加土壤中有效氮的含量, 最高值出现在NF处理。SC 处理的氮含量除春梢枝条与CK相近, 在春梢叶片、秋梢及果实中均低于CK, 且土壤中有效氮含量也是有机肥处理间最低一组, 这可能与有机肥中是否含有一定量的N相关。但是, 该规律在磷和钾含量的变化上没有得到体现。有机肥的增施对钾含量的影响最为显著, 春、秋梢、果皮及土壤中均存在显著差异, 可能与钾在植物体内和土壤中流动性较大有关, 但各有机肥处理间的K差异不明显。前人研究表明[12], 春梢叶片中钾含量在0.81%~0.89%对柑橘产量增效最好; 果皮和土壤的钾含量与果皮质量和果肉质量均呈显著正相关。从处理的数据中可以看出, 春梢叶片钾含量为0.86%的HF处理产量为9.19 kg, 是所有实验处理中最高; 果皮和土壤中最高K含量0.79%和157.30 mg· kg-1, 均对应最高单果质量150.03 g。不同处理的磷在叶片中未见显著差异, 其他组织、器官也无明显规律可循。综合比较各有机肥施用后植物吸收氮磷钾的状况, 我们发现奥地美有机肥料处理后, N、P、K含量在多个新梢或果实中保持在较高或最高水平。依据肥料表观利用率(RE, %) 公式RE=(U-U0)/F[22], 以CK为参照(即U0), 计算了大分温州蜜柑当年生春、秋梢和果实对不同有机肥处理土壤中氮磷钾的回收效率, AF处理的RE值表现最好, REN、REP、REK分别是2.4%、0.3%、0.3%。说明奥地美有机肥料对植物养分的吸收影响最明显。

2017年该果园单株果树年复合肥投入量N、P2O5、K2O分别为138、81、114 g, 根据朱先华[23]的施肥量=(目标产量所需养分总量-土壤供肥量)/(肥料中养分含量× 肥料利用率)的公式, 该果园当年生春、秋梢和果实对复合肥中N、P2O5、K2O的利用率分别为13.06%、6.16%、8.36%, 造成极大的浪费, 且过多的磷留存在土壤中, 可能会随雨水流失而导致水体富营养化等坏境污染现象[24], 因此, 实际生产中应减少每次施肥用量, 特别注意选择低P2O5 的成分配比的肥料, 采取有机无机相结合的施肥方式也可减轻环境污染[25]

本实验研究以期通过穴施有机肥改良土壤和调控树体养分, 探索一条恢复衰弱温州蜜柑树势的方法。从结果来看, 有机肥在扩大柑橘树冠, 克服大小年和提高果实品质等方面均优于单施复合肥处理(CK), 因此在树势衰弱期间, 每年施用(微生物)有机肥1次, 配合低磷的复合肥2~3次, 不仅避免肥料的浪费, 还可以保证收益, 但在实际生产中, 需要根据不同的生长状况和管理模式, 合理地进行肥料种类和施用量的选择。有机肥施用后, 植株的养分变化规律较为复杂, 规律难寻, 仍需进一步观察, 同时, 针对有机肥恢复衰弱树势的稳定性, 还需要进一步扩大试验与示范点, 进行多年重复性观察。

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