不同磷钾肥施用量对设施葡萄果实品质和产量的影响

2018-10-23郑小能王生海柳苗苗刘怀锋

新疆农业科学 2018年7期

郑小能，王生海，柳苗苗，刘怀锋

(石河子大学农学院园艺系/特色果蔬栽培生理与种质资源利用兵团重点实验室，新疆石河子 832003)

0 引言

【研究意义】葡萄为葡萄科葡萄属木质藤本植物，是世界“四大果树”之一[1]。葡萄具有丰富的营养价值和很高的医药价值[2、3]。葡萄的生产逐渐由数量型向质量型开始转变。而肥料则是葡萄养分获取的重要来源[4]。实际生产中，生产者比较注重施肥量，不注重施肥种类合理搭配，重化学轻有机肥，重氮轻磷少钾现象普遍，导致葡萄产量低，品质差。研究证明，养分失调是导致果树低产的主要因素之一[5-8]。农用化学物质导致农产品中硝酸盐过量积累[9、10]。对肥料平衡合理施用的研究对葡萄的生产具有极其重要的意义。氮、磷、钾是肥料三要素，是植物重要组成部分，植物通过吸收土壤中的养分来提高产量和优化品质，而产量和品质都直接受到肥料施用方法和施用量的影响[11-13]。磷是磷脂、原生质以及细胞核构成的主要元素之一，参与植物碳水化合物的转化、促进多种酶的激活、光合作用和呼吸作用，还对植物吸收氮等元素过程起重要的调节作用，促进种子成熟，增加产量，增加果实可溶性糖含量，从而提高葡萄果实品质[14]。近年来磷肥的投入明显增高，尤其是设施内对磷肥的使用[15]，磷肥的合理使用会使作物增产，不合理使用则会导致果实产量降低，品质下降。钾对葡萄生长具有重要作用。钾对酶的活化、光合作用、植物生长、同化产物的运输、渗透势调节、产量与品质均有重要作用[16]。【前人研究进展】目前氮磷钾肥配合使用在大田葡萄栽培上研究相对较多，王保良等[17]研究氮肥、磷肥一定条件下，不同钾肥种类及施肥量对露地6年生玫瑰香葡萄生长结果的影响，研究表明，各处理间在萌芽期、开花期、果实开始生长期均无显著差异，而果实开始着色、成熟期，以及所需有效积温值则有差异，其中以高钾配比处理效果较好。葡萄着色情况受光照及各方面因素的影响，其中钾肥就是促进果实着色的重要营养元素[18，19]。【本研究切入点】目前对设施大棚内葡萄的施肥量研究相对较少。根据当地设施葡萄在膨果期和着色期对磷钾肥较高的需求，分别对不同磷钾肥施用水平进行研究。【拟解决的关键问题】通过对不同磷钾施肥配比对设施弗雷葡萄在果实膨大期和着色期对果实品质和产量的影响，筛选出最佳磷钾施肥配比，为当地设施弗雷葡萄优质、高产栽培提供科学的施肥依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2017年5～9月在新疆石河子市146团石总场泉水地果品公司大棚基地(E85.94°，N44.27°)进行，以设施大棚内6年生弗雷无核葡萄品种为材料，起垄栽培，株行距为1 m×3 m，采用V 型架厂字形行架(架长6 m，架高 1.2 m)，用滴灌方式灌溉，一行两管，灌溉时长为4 h/次，每次滴灌量为50 m3/667 m2。使用的肥料有复合肥(主要成分有N、P、K，其中N∶P2O5∶K2O=12∶4∶44，和少量微量元素：Zn、Fe、B、Mn、Cu、M0)、尿素(N≥46.4%)、KH2PO4、磷酸一氨(N∶P2O5∶K2O=11.5∶60.5∶0，总含量≥72%)、速溶硫酸钾(总成分≥52%)五种。其中磷酸一铵和速溶硫酸钾通过水源大施肥罐以滴灌的方式随水按对照的肥料用量施入整个果园(包括试验区)；复合肥、尿素和KH2PO4则通过每个处理另设的小施肥罐(每个小施肥罐管对应处理的三行重复)以滴灌的方式随水按照试验每个处理设定的氮磷钾肥配比施入。其中试验地土壤为粘性土壤，土壤容重为1.47 g/cm3。设施大棚为坐北朝南，东西走向的日光温室。

1.2 方法

1.2.1 试验设计

试验采用单因素完全随机试验设计，在氮肥一定的条件下分别筛选出最佳磷、钾肥施用量。试验有6个处理和一个对照(对照为当地农户施肥配方)，每个处理3次重复，共21个小区，每个小区6株葡萄。所有肥料分两次以滴灌的方式随水施入，不同磷肥施肥水平在6月2日(彭果期)施入总肥量的75%，不同钾肥施肥水平施入总肥量的35%。剩余肥料于6月29日(着色期)全部施入。表1～3

表1 土壤基础肥力
Table 1 The basic fertility of the soil (mg/kg)

土层Soil layer(cm)速效钾Rapidly available K速效磷Rapidly available P碱解氮Rapidly available N有机质Organic matter0～20497.0469.6625.819.8320～40387.5859.079.489.0740～60285.7129.230.446.2

表2 磷肥施肥水平设计
Table 2 The design of phosphate fertilizerlevel(kg/667m2)

表3 钾肥施肥水平设计
Table 3 The design of potassium fertilizerlevel(kg/667m2)

1.2.2 测定指标

1.2.2.1 葡萄产量

从每个小区中随机采摘两串大小居中的葡萄后测量其单粒重、单穗重，取平均值，调查单株产量，折合算出公顷产量。

1.2.2.2 葡萄果实品质

果实在7月29日采摘后立即带回实验室测定以下各指标：果实可溶性糖含量(用蒽酮比色法[20]测定)；果实纵横径，从而计算果形指数；果实可溶性固形物含量(用数字显示糖量计测量)；果实VC含量(用2,6-二氯靛酚法[20]测量)和果实可滴定酸含量(用酸碱中合法滴定)。用色差仪测量果实着色情况[21]。

1.2.2.3 土壤养分含量

在施肥前后第3 d及果实采摘两周后用土钻分别取0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm土层的土壤带回实验室处理后测量土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾的含量，测量方法依次为重铬酸钾容量法、碱解扩散法、钼锑抗比色法、火焰光度法[22]。

1.2.2.4 叶片养分含量

取土同一天分别从每个小区的样品树上随机采摘两片功能叶带回实验室，将处理后(清洗、杀青、烘干及粉碎)的叶片用浓H2SO4+H2O2消煮后测量叶片中所含的全氮、全磷和全钾含量，测量方法依次为奈氏比色法、钒钼黄比色法、火焰光度计法[22]。

1.3 数据处理

运用Spss Statistics 21对数据进行单因素显著性分析、单因素方差分析和相关性分析；相关性分析图采用Excel 2007完成；柱状图采用Sigmaplot12.5完成。

2 结果与分析

2.1 不同磷肥施用量对葡萄产量的影响

研究表明，随着P肥施用量的增加，平均单粒重无显著差异； T1处理、T2处理的单穗重和产量显著高于T3处理和CK，T1处理和T2处理的产量无显著差异，由于T1处理施肥量少，T1处理的施肥配比优于T2处理。表4

表4 不同施磷配方下设施弗雷葡萄产量变化
Table 4 Effects of different phosphorus application formulations on yield of Frey grape under protected culture

处理Treatment平均单粒重Average ear grain weight(g)平均单穗重Average ear weight(g)产量Yield(kg/hm2)T13.85±0.24a674.02±164.66a9 435.41aT23.94±0.32a678.07±75.60a9 492.01aT33.87±0.54a611.36±36.17b8 558.25bck3.64±0.17a607.77±91.03b8 507.95b

注：同列不同字母表示不同处理在P<0.05水平差异显著，下同

Note: Different small letters in one column mean significant difference among treatments at P < 0.05. the same as below

2.2 不同磷肥施用量对葡萄果实品质的影响

研究表明，随着施磷量的增加，各处理可性固形物含量、VC含量和平均果形指数均无显著差异；T3处理的可溶性糖含量和可滴定酸含量显著高于对照和其它各处理； T1处理和T2处理的可滴定酸含量分别比CK低16.07%和28.57%。各处理间的硬度显著增加且显著高于对照，说明耐运输和储藏性能随着施磷量的增加而提高；各处理的果实着色系数均显著高于对照，CK和T2处理为红色，T1处理和T3处理为深红色。表5

表5 不同施磷量下设施弗雷葡萄果实品质变化
Table 5 Effects of different phosphorus amounts on fruit quality of Frey grape under protected culture

处理Treatment可溶性固形物含量Soluble solids content (%)可溶性糖Soluble sugar content (%)可滴定酸Titratable acidity(%)VCVC content(mg/100 g)平均果形指数(纵/横)Average fruit shape index (L/H)硬度Hardness(Kg/cm2)果实着色系数Fruit coloring coefficientT121.61±0.80a15.19±0.07b0.47±0.06b0.64±0.45a1.03±0.04a1.72±0.10c5.07±0.78aT221.79±0.31a16.33±1.33b0.40±0.08b1.42±0.45a1.02±0.01a2.05±0.08b4.70±0.28aT321.78±0.75a21.44±3.98a1.21±0.12a1.16±0.00a0.99±0.03a2.35±0.03a5.28±0.24aCK20.46±0.35a13.23±0.87b0.56±0.10b0.90±0.45a1.00±0.02a0.60±0.29d4.25±0.66b

2.3 施入磷肥后不同处理各土层土壤速效磷含量分布

研究表明，两次施肥3 d后各处理的0～20 cm和20～40 cm土层土壤速效磷含量均显著高于40～60 cm土层土壤速效磷含量，而不同处理间20～40 cm 和0～60 cm土层土壤速效磷含量均无显著差异；每次施肥后除T1处理在0～20 cm土层处土壤速效磷含量与对照无显著差异外，T2、T3处理在0～20 cm土层处土壤速效磷含量均显著高于对照。图1

2.4 不同土层土壤速效磷含量与葡萄产量的相关性

研究表明，各土层土壤速效磷含量与葡萄产量无显著相关性。产量随0～20 cm和20～40 cm土层土壤速效磷含量呈下降趋势，随40～60 cm土层土壤速效磷含量呈上升趋势。图2

注：不同小写字母表示差异显著；上面字母表示同一处理不同土层间速效磷含量的显著性；下面的字母表示不同处理间同一土层之间速效磷含量的显著性，下同

Note: Different lowercase letters mean significant differences; the above letters represent the significance of available phosphorus content in different soil layers of the same treatment; the following letters indicate the significance of available phosphorus content in the same soil layer between different treatments, the same as below

图1 施肥后不同处理各土层土壤速效磷含量
Fig.1 Available phosphorus content in soil layers between different treatments after fertilization

注：P<0.05表示有显著相关性，P<0.01表示有极显著相关性，下同

Note:P< 0.05 means significant correlation andP< 0.01 means very significant correlation. the same as below

图2 不同土层土壤速效磷含量与葡萄产量相关性
Fig.2 Correlation analysis between available phosphorus content and grape yield in different soil layers

2.5 不同钾肥施用量对葡萄产量的影响

研究表明，随着施钾量的增加，各处理间的平均单粒重、平均单穗重和产量均无显著差异；但T4的平均单穗重和产量最高，分别比CK、T5、T6高16.94%、14.84%、11.79%。相比较之下，T4施入的钾肥量最低，而葡萄产量相对最高。表6

表6 不同施钾配方下设施弗雷葡萄产量变化
Table 6 Effects of different potassium applicationon the yield of Frey grape under protected culture

处理Treatment平均单粒重Average ear grain weight(g)平均单穗重Average ear weight(g)产量Yield(kg/hm2)CK3.64±0.17a674.02±164.66a9435.41aT43.76±0.49a811.49±54.06a11359.77aT53.88±0.36a691.10±66.99a9674.43aT63.86±0.36a658.41±81.89a10020.69a

2.6 不同钾肥施用量对葡萄果实品质的影响

研究表明，随着钾含量的增加，各处理可溶性固形物含量均显著高于对照；可溶性糖含量、可滴定酸含量、VC含量和平均果形指数均无显著差异，但T4处理、T5处理和T6处理的可溶性糖含量分别比CK高10.68%、7.22%和20.49%； T4处理的可滴定酸含量比CK低14.29%；T4处理的Vc 含量与T5处理相当，比CK、和T6处理分别高36.62%和18.31%；T5处理和T6处理的果实着色系数显著高于对照，T4处理的果实着色系数与对照、T5和T6处理无显著差异，相比较之下，T4处理施入的钾肥量最低，而葡萄果实的品质相对最优。表7

表7 不同钾肥处理下葡萄果实品质变化
Table 7 Effects of different potassium fertilizer treatments on grape fruit quality

处理Treatment可溶性固形物Soluble solids content (%)可溶性糖Soluble sugar content (%)可滴定酸Titratable acidity(%)VC含量VC content(mg/100 g)平均果形指数(纵/横)Average fruit shape index (L/H)硬度Hardness(Kg/cm2)果实着色系数Fruit coloring coefficientCK19.16±1.21c 13.23±0.87a0.56±0.10a0.90±0.45a1.00±0.02a0.60±0.30cd4.25±0.66bT419.92±0.82a14.75±2.48a0.48±0.10a1.42±0.45a1.03±0.02a0.82±0.05c4.85±0.56abT520.46±0.35a14.26±0.74a0.58±0.18a1.45±0.45a1.03±0.01a1.10±0.15b5.46±0.43aT621.01±0.59a16.64±1.78a0.48±0.04a1.16±0.78a0.99±0.10a1.54±0.08a5.36±0.81a

2.7 钾肥施用后肥料在各土层的分布

研究表明，两次施肥后CK中各土层速效钾含量较高且变化不显著，其基肥含量较高。两次施肥3 d后所取样品中各处理中(除CK)各土层土壤速效钾含量随着施钾量的增加而增加，且0～20 cm土层土壤速效钾含量显著高于20～40 cm和40～60 cm土层土壤速效钾含量。说明少量钾肥可随水迁移到更深土层，而更多一部分则积累在土壤表层。图3

图3 施肥后速效钾含量在各土层的分布
Fig.3 Distribution of available potassium in different soil layer after fertilization

2.8 不同土层土壤速效钾含量与葡萄产量的相关性

研究表明， 20～40 cm土层土壤速效钾含量与产量呈显著正相关。产量与0～20 cm土层土壤速效钾含量和40～60 cm土层土壤速效钾含量相关性不显著，但产量随速效钾含量的升高呈上升趋势。图4

图4 不同土层土壤速效钾含量与葡萄产量相关性
Fig.4 Correlation analysis of soil available potassium content and grape yield in different soil layers

3 讨论

3.1 不同磷钾肥施用量对葡萄产量和品质影响

研究发现，合理施肥是葡萄优质高产的营养保证[11、23],科学合理的施肥不仅能够改善葡萄的品质，提高产量，而且能提高果园的土壤肥力和经济效益[24、25]。试验结果表明，当地设施弗雷葡萄在膨果期和着色期施P2O5量为14.6、K2O 15.08 kg/667 m2时葡萄单穗重和产量最高，糖酸比、硬度和着色系数均优于对照和其它处理；而乔宝营等[26]研究认为，大棚葡萄一个生长周期需追施纯P2O55.0～7.5 kg/667 m2、K2O 15.0～22.50 kg效益最佳，施磷量与本实验结果有所差异，但不同葡萄品种和土壤养份对肥料的需求不同；有研究表明，磷肥施用量不宜过高，1 667 m2不能超过40 kg[27、28]；而杨立峰等[29]以目标产量3 000 kg红地球葡萄需施21 kg/667 m2的磷肥、27 kg/667 m2的钾肥。

3.2 不同磷钾肥施用后在不同土层分布情况及与产量和叶片养分含量相关性

施肥后不同处理中磷肥在20～40 cm和40～60 cm土层的分布情况无显著差异，说明磷在土壤中易被固定，运移范围较小；刘鲁平[30]、唐庆典[31]研究也表明我国大多数地区土壤中磷量缺乏，施入的有效磷因土壤pH和氧化还原反应易被固定，在土壤呈酸性的南方易被铝离子和三价铁离子固定，在北方容易被的石灰性土壤中的钙离子固定，磷的分子在土壤中的活动范围只有1～2.5 mm,是钾和氮扩散范围的1%。磷的水溶性小，磷酸根的扩散范围也极小。所以为了提高肥效，减少损失，选择与氮钾肥配合施用效果更好，是提高肥料利用率的主要措施[32]。试验在不同土层土壤速效磷含量与产量的相关性分析中发现产量与不同土层土壤速效磷含量均无显著相关性，甚至产量随0～20 cm和20～40 cm土层土壤速效磷含量的升高呈下降趋势，而与40～60 cm土层土壤速效磷含量呈上升趋势。进一步证明了磷的含量过高会降低葡萄产量。由于磷在土壤中的运移范围较小，在0～20 cm和20～40 cm土层处积累量过高从而影响产量。相关研究也表明磷肥施用量不宜过高[27]，过量施用磷肥会使作物呼吸作用旺盛，积累的干物质小于消耗的干物质，从而消耗植物体内的糖份和能量，使作物早熟、籽粒小、产量低；过量的盐还会与土壤中的锌发生反应生成磷酸锌沉淀，使土壤缺锌，还会造成土壤钼、硅等微量元素的缺乏，镉、铅、氟等有害元素的积累。黄顺适[33]研究也表明，磷肥的合理使用会使作物增产，过量施用会使作物出现“早衰症”和“足磷发僵症”而使作物减产。磷肥的施用可采用其它施肥方式施入适量的磷肥来减少损失，提高磷肥利用率。在不同土层土壤速效钾含量与葡萄产量的相关性分析中P=0.029(P<0.05)，呈显著正相关。说明植物根系主要分布在20～40 cm土层处，而磷肥易被土壤固定，直接在20～40 cm土层处氮磷钾配合施肥效果更佳。孙权等[34]研究也表明，化肥在40 cm左右的深度有利于提高肥料的利用率。