水肥一体化减量施肥对芒果产量、品质及肥耗的影响

张 鹏，范家慧，程宁宁，林 电

（海南大学热带农林学院，海南 海口 570228）

中国已成为仅次于印度的世界第二大芒果生产国［1］。海南省作为我国优质芒果生产的重要基地，对全国芒果市场的供应起着至关重要的作用［2］。芒果在果实发育期，一旦水分缺乏，果实生长发育将受到抑制［3］。而水肥一体化是将施肥与灌溉紧密结合的农业新技术，其利用灌溉系统将由固体或液体肥料配兑而成的肥液均匀、准确地输入到作物根部的土壤。水肥一体化能有效控制灌溉用水量和施肥量，提高水肥的利用效率［4］，具有显著的节水、节肥、节药、省工、高产、高效以及减少对环境的污染等优点和特点［5-8］。由于果树对于水和肥料的需求量很大，在传统的农业生产中，由于施水施肥的盲目性很容易造成资源的浪费，对环境造成不利的影响。水肥协同管理能够显著改善果树的生理和营养状况［9］。对苹果的滴灌研究发现，水肥一体化可明显改善富士苹果幼树的营养状况，有效促进新梢生长，增大短枝叶面积和幼果横径，提高叶绿素含量、光合速率和蒸腾速率，有利于提早开花结果［10］。在黄冠梨上的水肥耦合研究表明，全量肥处理可提高果实成熟期土层的有效磷和速效钾含量；半量肥处理则显著提高果树花期土层的全氮和全磷含量，以及果实成熟期土层的碱解氮含量；半量肥处理可提高梨果实的可溶性糖和可滴定酸含量［11］。在葡萄上的研究显示，滴灌技术能有效改良土壤团粒结构，改善土壤理化性状，疏松土壤，提高土壤保水保肥能力，调节土壤pH值，降低土壤盐分等特殊功效，有效提高葡萄产量和品质，提高葡萄含糖量，促进葡萄着色，使葡萄提前9 d左右成熟［12］。在脐橙上应用使用水肥一体化技术，果实个头增大，产量提高17.7%，裂果率减少3.8%［13］。在番石榴上应用水肥一体化技术也具有增产提质的结果，可使番石榴增产11.9%以上，果实还原糖和可溶性固形物含量显著提高［14］。但是，目前在芒果的水肥一体化方面的应用研究很少，在大田的水肥一体试验条件下，研究不同梯度肥料用量对芒果产量和品质的影响，探索芒果水肥一体的最佳施肥量，为芒果的水肥一体化提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验在海南省昌江黎族自治县农场进行（东经108°38'，北纬18°53'），昌江县属于典型的热带季风气候，年平均气温24.3 ℃，日照充足，年平均降水量为1 680 mm，适宜芒果的生长。选择五点取样法采集0～40 cm的试验地基础土壤，测得土壤基本理化性质为：pH值5.54，碱解氮184.9 mg/kg，速效钾 249.1 mg/kg，有机质 22.0 g/kg，有效磷 98.3 mg/kg。供试芒果的品种为红玉芒，果树种植年龄为15年。试验地行间距为5 m×3 m。供试肥料为尿素（N 46%），磷酸二氢钾（P2O552%，K2O 34%）和硫酸钾（K2O 52%）

1.2 试验方法

试验设置6个处理，分别为：常规沟施化肥（CK）、水肥一体化等量施肥（T1）、水肥一体化减量施肥10%（T2）、水肥一体化减量施肥20%（T3）、水肥一体化减量施肥30%（T4）、水肥一体化减量施肥40%（T5），具体施肥量如表1所示。常规施肥量为 N 223 kg/hm2，P2O567 kg/hm2，K2O 223 kg/hm2［15］。在抽梢期、催花期和壮果期 3 个生理时期施肥。其中每个施肥时期分别占总施肥量的30%、40%和30%［16］。常规施肥在每个生理时期一次施入，各水肥一体化处理将当次施肥量分3次施入，水肥一体化各处理的灌水量均保持同一水平。试验设置3次重复、每个重复5棵树，处理之间设立保护行。果实成熟期按单株果树计产，折算为每公顷产量［17］。

表1 田间试验施肥方案

1.3 测定项目与方法

在果实成熟期每棵树采集东、西、南、北4个方向大小一致、无病虫害的果实4个测定果长、果横径并计算果型指数。等待果实成熟后，随机取样测定果实可溶性糖、还原性Vc、果实总酸度以及果实可溶性固形物等品质指标［18］。

果实还原性Vc：草酸浸提，2，6-二氯靛酚滴定法测定；果实总酸度：酸碱滴定法测定；果实可溶性糖：3，5-二硝基水杨酸比色法；果实可溶性固形物：折射仪法［19］。果型指数=果长/果横径肥料产出率（g/g）=产量/肥料总用量

1.4 数据处理

试验数据均以Excel 2010软件进行整理、计算和制图，以SPSS 20进行统计分析，处理间差异显著性检验采用Duncan法。

2 结果与分析

2.1 水肥一体化减量施肥对芒果产量的影响

在减量施肥的条件下，各处理果实处理相比CK无显著性差异（P＞0.05）。各处理肥料产出率均高于CK处理，其中T4、T5处理的肥料产出率显著高于CK（P＜0.05）。其中以T5的肥料产出率最高，达到了87.52 g/g，比CK处理增加88.80%。

表2 水肥一体化减量施肥对红玉产量及产出率的影响

2.2 水肥一体化减量施肥对芒果果实形态指标的影响

不同施肥处理之间，果长、果厚均无显著性差异。各处理果型指数在1.68～1.76范围之间，均为长圆形。随着施肥量减幅加大，相反其果横径却在增加，T4、T5处理与T1具有差异显著性。果型指数随施肥量降低而降低，越发呈现为椭圆形，T2与T3、T4、T5处理具有差异显著性。说明在常规施肥量60%～70%范围内，果横径、果厚方面优于其他处理，改变了芒果果实的生物学性状。

2.3 水肥一体化减量施肥对芒果果实品质的影响

从测定数值来看，T1、T2处理的果实Vc高于CK处理，但是差异不显著。随着施肥量的降低，T3、T4、T5处理的果实Vc开始降低，且低于CK处理。各处理间果实Vc含量大小排序T1＞T2＞CK＞T5＞T4＞T3。可溶性固形物含量除T5处理外均高于CK处理，最高增率为T4处理，达29.3%。经过SPSS分析得知，T3、T4与CK具有差异显著性。果实中总酸含量T1处理最高，相较于CK增长了23.79%，且具有差异显著性。T5处理略高于CK处理，但其它处理均低于CK处理，但差异不显著。果实可溶性糖含量T3、T4含量相较于CK有明显的增加，最高增长率为T4达13.41%，但是其他处理均低于CK处理，各处理之间差异不显著。随着施肥量降低，各水肥处理糖酸比呈现先升高后降低的趋势，在T3处理达到最大，但不具有差异显著性。各处理糖酸比大小为 T3＞T4＞T2＞CK＞T5＞T1。

表3 水肥一体化减量施肥对芒果果实形态指标的影响

表4 水肥一体化减量施肥对芒果果实品质的影响

2.4 芒果果实品质综合评价

2.4.1 各指标的主成分因子分析

对果实Vc、可溶性固形物、总酸、可溶性糖、糖酸比等7个指标的测定数据标准化处理后进行主成分分析，提取3个主成分。第1个主成分Y1贡献率达52.41%，第2个主成分Y2贡献率达20.54%，第3个主成分Y3贡献率为13.08%（表5）。主成分1所携带的主要信息是产量、可溶性固形物、可溶性糖、糖酸比；主成分2所携带的主要信息为产量、果实Vc、可溶性糖、糖酸比、果型指数；主成分3所携带的主要信息是可溶性固形物、总酸、可溶性糖和果型指数。

表5 提取的主成分特征值、贡献率及累计贡献率

结果如表6所示，根据以上模型计算出各个处理主成分得分由高到低排列依次为：T3＞T4＞T2＞CK＞T5＞T1。

表6 不同处理果实各项指标的主成分得分

2.4.2 不同处理芒果综合评价

根据特征向量和标准化后的数据，可得出前3个主成分的函数表达式为：

以各主成分对应的方差贡献率为权重，可构建综合评价模型为：

2.5 水肥一体化减量施肥对芒果经济性状的影响

以芒果商品价格10元/kg，CK施肥成本为：尿素 704.68 元 /hm2、磷酸二氢钾 1 842.5 元 /hm2、硫酸钾为883.08元/hm2。与CK相比，计算试验各处理的施肥经济性状。各水肥处理的施肥经济效益均高于CK处理，由表7可知，T2处理的经济效益最高，为324 526.0元/hm2；T5、T1次之，分别为320 745.9、320 469.7 元 /hm2；T3 为 315 747.6 元 /hm2；CK施肥效益最低，只有281 669.7元/hm2。

表7 经济效益表

3 讨论与结论

水肥一体化是一种先进的农田灌溉施肥技术，合理的施肥量及施肥方法是促进该技术达到增产节肥效果的前提［20］。前人研究表明，水肥一体化较常规灌溉施肥的番茄产量提高了19.94%～29.60%［21］，减量施肥30%，增产率仍达8.64%［22］。但是本研究结果表明，由于芒果树属于多年生木本果树，个体间差异较大，影响因素比较多，从而导致各处理产量之间无显著性差异。但在常规施肥量减量40%水肥一体条件下，并不会造成红玉芒果的减产，并且在一定范围内，随着施肥量降低，果实形态反而越优，对芒果果实的生物学性状有一定改善的作用。

根据前人的研究成果发现，每生产1 000 kg鲜芒 果 需 N 1.74 kg、P2O50.23 kg、K2O 2.00 kg， 需要量最多的是钾，其次是氮、磷。生产上一般按N∶P2O5∶K2O=1∶0.5∶0.5～ 1施用氮、磷、钾肥。每公顷（纯量）施肥指标N∶P2O5∶K2O=450 kg∶255 kg∶330 kg。但是通过试验发现，昌江红玉芒利用水肥一体化技术施肥：每公顷（纯量）施肥N∶P2O5∶K2O=66 kg∶19.5 kg∶66 kg（T5），在以这个施肥量进行施肥时，不会对红玉芒产量和品质造成明显的影响，所以水肥一体化技术对于降低肥耗有明显的作用［23］。

水肥一体化条件下，随着施肥量的降低不会造成芒果果实内在品质的降低。结果显示，水肥一体化减施化肥处理相较于CK的果实Vc含量、果实酸度、果实可溶性糖含量以及糖酸比均不具有显著性差异，证明水肥一体化条件下各减量施肥处理不会降低芒果果实内在品质。相反，可溶性固形物含量在化肥减量20%～30%时显著高于CK，这就表明水肥一体化减量化肥对于可溶性固形物的含量有一定提升作用。所以，各减量化肥处理对芒果外观及品质均无不良影响，符合芒果果实正常的品质指标。但是由于无法直观的对各处理品质进行优劣比较，故进行主成分分析对各处理的芒果指标进行评价打分，综合分析结果发现：T3＞T4＞T2＞CK＞T5＞T1。所以，当水肥一体化较常规施肥量减量20%时，芒果果实综合评分最高，果实产量、品质及果型的综合评价最优。当水肥一体化减量40%时，肥料的产出率最高，故肥料生产效率最高，在投入最少的肥料条件下可获得最大的果实产量，而且其果实外观形态最优，在降低肥耗的同时能够保证芒果产量和品质不受影响，所以水肥一体化施肥减量40%时，肥耗最低投入最少。但是水肥一体化施肥减量10%时，芒果果实经济效益能达到最大化。

上述结果表明，水肥一体化条件下，只要保证和常规施肥同样的施肥比例和施肥时间，做到在芒果生理期及时供水、供肥，充分发挥水肥之间的协同效应，降低生产中肥料的投入成本，是一项适用于芒果生产中推广应用的施肥新技术。