我国柑橘氮磷钾肥用量及减施潜力

2019-10-16梁珊珊谭启玲胡承孝孙学成赵小虎

植物营养与肥料学报 2019年9期

雷靖，梁珊珊，谭启玲，胡承孝,3*，孙学成，赵小虎

（1 园艺植物生物学教育部重点实验室，湖北武汉 430070；2 新型肥料湖北省工程实验室/华中农业大学微量元素研究中心，湖北武汉 430070；3 农业部长江中下游耕地保育重点实验室，湖北武汉 430070）

近年来，我国柑橘产业发展迅速，2017年柑橘年产量为3931.51万吨，种植面积达262.38万公顷，已多年位居全球首位[1-2]。然而我国柑橘单产水平仅15 t/hm2，远不及土耳其、南非等国家(其柑橘单产已超过30 t/hm2[2])。虽然氮、磷、钾是柑橘产量及品质形成的重要因素[3-6]，但是果农为了追求高产而过量施用化肥，现已成为柑橘单产及果实品质下降的主要原因，降低了果农的经济收益[7-8]。由于过量或超量施用化肥所带来的环境污染问题日趋严重，2015年农业部通过并启动实施《化肥使用量零增长行动方案》，提出到2020年全国化肥用量实现零增长，主要农作物化肥利用率达40%以上[9]。柑橘作为我国第二大产销水果[10]，及时掌握我国柑橘氮、磷、钾肥施用现状，明确其过量施用程度和比例及减施潜力，对我国柑橘化肥减施、提质增效具有重要指导意义。

已有研究者从农户施肥现状调研、测土配方施肥、优化养分管理等方面对柑橘施肥进行了调查和研究[11-18]。表明，氮、磷、钾肥过量施用是其盈余量高的主要原因，果园氮、磷、钾养分盈余与投入之间存在显著正相关关系，从而导致土壤、水体等环境污染问题，而且也对果实品质带来诸多负面影响[8]。也有调查表明，我国柑橘园存在养分投入不均衡，氮、磷肥施用过量，钾肥施用过量与不足并存，有机肥用量偏低，养分施用时期分配不适当等问题[7,17]。已有的柑橘园问卷调查，以县、市级为单元的较多，研究范围小，具有地域局限性，缺乏大范围开展“减施化肥”的数据支撑和氮、磷、钾肥施用现状的整体分析，全国范围柑橘园氮、磷、钾施用量及其过量程度依然不清晰。近年来有关粮食作物施肥现状的大数据分析及优化施肥管理的报道较多，而涉及经济作物尤其是果树上却鲜见。本文通过问卷调查明确我国主产区柑橘氮、磷、钾肥施用现状，结合国内外柑橘施肥文献的统计分析，提出我国宽皮柑橘、甜橙及柚类的氮、磷、钾肥推荐施肥量，进而分析和评估我国主产区柑橘氮、磷、钾化肥过量的程度、比例和减施潜力，具有重要的实践意义和指导价值。

1 材料与方法

1.1 调查区域与面积

根据国家统计局数据[1]，2014年我国柑橘主产省(市)湖南、江西、广东、广西、四川、湖北、重庆、福建、浙江的种植面积分别达42.1、33.7、30.2、29.0、27.3、24.6、19.2、18.8、10.3 万公顷，年产量均大于100万吨，其柑橘种植面积及产量总和均占全国90%以上。因此，本研究选取以上9省(市)于2015年开展农户施肥现状调查。问卷调查采用抽样调查方法，现场问答并填写问卷，每个省(市)柑橘主产区抽取2～4个主产市，每个市抽取3个主产县、乡镇、自然村，并在每个村选取5～7名种植户。本次调查共走访了27个市(区)，共调查2700名成年结果柑橘园种植户，经问卷质量分析筛选获得有效问卷2458份(表1)。

1.2 调查区柑橘种类分布

问卷调查显示，我国柑橘主产区种植宽皮柑橘、甜橙、柚类的农户数比例分别为59.9%、23.2%、12.6%，占总调查农户数的95.7%；其种植面积占总调查面积的比例分别为55.3%、18.6%和11.2%，合计为85.2%(表2)，与安亚杰[19]的研究结果相近。宽皮柑橘是我国第一大主栽品种，其中宽皮柑橘以广东、湖北、广西和江西省种植比例较高；甜橙以重庆市、江西、湖南、四川和湖北省种植比例较高；柚类以浙江、福建、广西和广东省种植比例较高。

1.3 问卷调查项目

经国家现代柑橘产业技术体系各岗位科学家和综合试验站站长建议，问卷调查项目包括：柑橘园地块种植与收获情况(包括柑橘品种、树龄、种植面积、种植密度、当年产量等)；柑橘施肥现状(包括肥料施用种类和次数、施用量、施肥时期、施肥方法等)。

表1 我国柑橘主产省份调查区域、样本数与调查面积Table1 Sampling number, representative region and area surveyed in the main citrus growing provinces of China

1.4 计算方法

化肥养分含量根据肥料产品标注的养分含量计算；有机肥养分含量按《中国有机肥养分志》中标准值计算[20]。

农户全年肥料施用总量=农户全年化肥施用总量+有机肥施用总量。

肥料(N、P2O5或K2O)过量投入量=(农户施用量-合理施肥量上限)× 种植面积

肥料(N、P2O5或K2O)减施潜力=(农户施用量-合理施肥量上限)/ 农户施用量 × 100%

1.5 数据处理

调查数据用Microsoft Excel 2016进行处理和分析。

2 结果与分析

2.1 我国主产区柑橘单产水平

综合文献与调研数据，将柑橘平均单产分为很低(＜ 22500 kg/hm2)、偏低(22500～30000 kg/hm2)、中等(30000～37500 kg/hm2)、较高(37500～45000 kg/hm2)、很高(＞ 45000 kg/hm2)5个产量级别。我国主产区柑橘加权平均单产为26480 kg/hm2，总体偏低，且三大类柑橘平均单产差异不大(表3)。各主产省(市)间柑橘平均单产水平差异显著，由高到低排序依次是浙江、湖北、福建、广西、湖南、重庆、广东、江西和四川，仅浙江和湖北两省达到很高水平(＞ 45000 kg/hm2)，四川省平均单产水平最低，仅22435 kg/hm2。宽皮柑橘以湖北、广东和浙江省农户种植比例较高，其中湖北、浙江、广西和福建省的平均单产高于全国平均值31914 kg/hm2(表3)。我国甜橙主要种植区为湖南、江西及重庆等省(市)，甜橙平均单产为30072 kg/hm2，江西和四川两省单产水平偏低，不足25000 kg/hm2。我国柚类主产区为福建、广东及浙江省，其中浙江省平均单产高达50948 kg/hm2，而广西省和四川省单产水平较低。

表3 我国柑橘主产省份单产水平Table3 Fruit yield level in citrus orchards of the main producing provinces in China

综上，我国主产区柑橘平均单产偏低，三大类柑橘平均单产差异不大，但各省(市)间平均单产水平差异较大，单产偏低的省(市)比例略高。在主产区中，湖北的宽皮柑橘和甜橙单产达平均水平，浙江的宽皮柑橘和柚类平均单产水平均较高，四川、江西省柑橘平均单产水平较低。

2.2 柑橘氮磷钾推荐施用量

以作物推荐施肥量为标准评价施肥是否过量或不足，按超过推荐施肥量范围上限为过量、低于下限为不足。本次柑橘调查覆盖了宽皮柑橘、甜橙及柚类的农户比例高达95.6%(表2)。对国内外文献报道宽皮柑橘、甜橙及柚类成年结果树的最优或推荐施肥量数据统计、分析，提出推荐施肥量用于本文评价。

通过中国期刊全文数据库(CNKI)和Web of Science，输入柑橘/桔(Citrus or orange)、适宜/最佳施肥量(Optimum fertilization amount)等主题词，检索、整理并筛选出2000—2016年的包含柑橘/桔推荐施肥量等信息完整的有效文献35篇，并结合专家推荐施肥量，提出我国三大类柑橘成年结果树N、P2O5、K2O建议施肥量(表4)，宽皮柑橘类分别为200～300 kg/hm2、100～150 kg/hm2、100～200 kg/hm2；甜橙类分别为250～350 kg/hm2、150～200 kg/hm2、150～250 kg/hm2；柚类分别为350～450 kg/hm2、200～250 kg/hm2、300～400 kg/hm2；氮磷钾肥的适宜施用比例为1∶(0.3～0.6)∶(0.8～1.2)。

表4 不同柑橘品种推荐施肥量Table4 Recommendation application rate of N, P2O5, K2O of different citrus cultivars

2.3 我国主产区柑橘氮磷钾肥用量和比例

各省(市)柑橘氮、磷、钾肥年均施用量差异显著(表5)。福建和广西主产区柑橘氮、磷、钾肥年用量均高于全国平均值，而湖南、江西、广东和四川主产区年均用量低于全国平均值。浙江产区氮、磷、钾年平均用量分别为456、385和382 kg/hm2，比例为1∶0.84∶0.84，合计纯养分量为1223 kg/hm2；湖北产区柑橘氮、磷、钾肥年平均用量分别为505、258和326 kg/hm2，其比例为1∶0.51∶0.65，合计纯养分量为1090 kg/hm2，浙江和湖北产区柑橘氮、磷、钾肥年均用量虽低于全国平均用量，柑橘平均单产却远高出全国平均水平，说明柑橘高产并不需要高量施肥，相反高量施肥也没有获得高产。

表5 我国柑橘主产省份有机无机氮磷钾肥施用量(kg/hm2)Table5 Application rates of chemical and organic N, P, K in the main citrus production provinces of China

我国主产区有99.2%的柑橘园施用化肥，柑橘年平均化肥氮、磷、钾施用量分别为446、329和371 kg/hm2，其比例为1∶0.74∶0.83，合计纯养分量为1146 kg/hm2，分别占总量的90.4%、90.4%、93.8%。但我国柑橘主产区仅47.8%的柑橘园施用有机肥，年平均有机肥氮、磷、钾施用量分别为47.3、35.0和24.8 kg/hm2，其比例为1∶0.72∶0.52，合计纯养分量为107 kg/hm2，分别占总量的9.58%、9.61%、6.24%。其中，湖北省柑橘园有机肥施用比例最低，仅为16.6%，而有机肥施用面积比例最高的浙江省也仅为39.5%，有机肥用量低导致化肥的增产效果不稳，这可能是我国柑橘单产水平与养分投入量不成比例的重要原因。

综上所述，我国主产区各省市柑橘氮、磷、钾肥年平均用量分别为383～913、258～695和303～724 kg/hm2，均值为 494、364 和 396 kg/hm2，其比例为1∶0.74∶0.80，三要素合计纯养分总量为1255 kg/hm2；各主产区柑橘园氮磷钾肥年均用量差异大，其中湖北、浙江产区柑橘年平均氮磷钾用量低于全平均水平，而产量却高于其它产区，说明高产并不需要高肥；52.2%的柑橘园不施用有机肥，有机肥氮磷钾养分仅占总施肥量的8.53%，我国柑橘园有机肥投入严重不足。

2.4 我国柑橘主产区不同品种柑橘氮磷钾施用量及过量面积比例

2.4.1 我国主产区不同品种柑橘氮磷钾肥施用量

我国主产区宽皮柑橘氮、磷、钾年平均施用量分别为 443、339、353 kg/hm2，总量为 1136 kg/hm2(表6)，各产区宽皮柑橘氮、磷、钾施用量分别介于231～712 kg/hm2、196～507 kg/hm2，212～584 kg/hm2，以福建、广西产区用量较高，而四川产区较低；对照推荐用量(表4)，除四川产区氮适宜，其余各产区宽皮柑橘氮磷钾年平均用量均过量。我国甜橙氮、磷、钾肥年平均施用量为440、341、322 kg/hm2，总量为1103 kg/hm2，各产区甜橙氮、磷、钾施用量分别介于 285～730 kg/hm2、228～691 kg/hm2、198～450 kg/hm2。以湖北、广西产区用量较高，而浙江较低；对照推荐用量(表4)，仅江西及浙江产区氮肥用量适宜、浙江产区钾肥适宜，所有产区磷肥均过量。我国柚类氮、磷、钾肥年平均施用量分别为695、505和529 kg/hm2，总量为1730 kg/hm2，各产区氮、磷、钾肥施用量分别介于418～1110 kg/hm2、238～610 kg/hm2、225～936 kg/hm2，以福建最高，而四川较低；对照推荐量，除四川产区氮用量、湖北产区磷用量以及江西产区钾用量适宜，湖北产区钾用量不足，其余各产区均施用过量。

表6 我国主产省份不同品种柑橘氮、磷、钾肥施用量(kg/hm2)Table6 NPK application rates of different citrus cultivars in the main producing provinces of China

因此，我国柑橘主产区以柚类氮磷钾施用量最高，以宽皮柑橘氮磷钾施用过量更为普遍；整体而言，福建、广西产区柑橘氮磷钾用量较高，而四川产区用量较低。

2.4.2 我国主产区柑橘氮磷钾肥施用过量面积比例

对照三类柑橘推荐施肥量，我国主产区柑橘园氮、磷、钾肥施用过量面积分别达57.3%、76.6%和69.1%，其施用过量面积比例为磷＞钾＞氮(表7)。全国各产区间柑橘园年均氮、磷、钾肥投入过量与不足的面积差异大，分别有6、8和7个产区柑橘园氮、磷、钾肥施用过量面积在50%以上。柑橘园氮肥施用过量面积比例高于全国平均值的产区有福建、重庆、江西、广西，磷肥施用过量面积比例高于全国平均值的产区有福建、广东、浙江、广西、江西，钾肥施用过量面积比例高于全国平均值的产区有福建、江西、广西、广东；福建、江西、广西产区柑橘氮、磷、钾肥施用过量面积比例均超过全国均值，尤其是福建产区柑橘园氮、磷、钾肥施用过量面积比例均最大，分别达到85.9%、95.2%和93.8%，而四川产区柑橘园氮、磷、钾肥过量面积比分别只有23.9%、37.1%、27.2%。综上，全国柑橘园氮、磷、钾肥施用过量面积比例在57.3%～76.6%，以磷肥施用过量面积比例最高，其中福建产区柑橘园氮磷钾过量面积比例最高，均在85%以上，而四川产区最低。

2.5 我国主产区柑橘氮、磷、钾肥年过量施用量

我国主产区柑橘氮、磷、钾肥年过量施用量分别达 36.2、42.5、35.5 万吨，磷＞氮＞钾，总量达114万吨纯养分(表8)。其中，福建产区柑橘园氮、磷、钾肥分别过量施用9.65、8.75、7.49万吨，共25. 9万吨；广西产区柑橘园氮、磷、钾肥分别过量7.92、9.44、9.40万吨，共计26.8万吨，福建、广西两产区柑橘园氮、磷、钾肥过量均占全国20%以上，是施用过量最多的两个产区。江西产区柑橘园氮、磷、钾肥过量也达全国13.3%，湖南、广东、湖北、重庆产区占全国8.3%～9.6%，四川过量施用最少。因此，我国柑橘主产区氮磷钾施用过量达114万吨，以磷过量施用最多；各产区间柑橘氮、磷、钾肥过量施用差异大，其中福建、广西产区过量施用均占全国20%以上，四川产区过量施用最少。

表7 我国主产省份柑橘园氮、磷、钾肥施用不足、适宜和过量面积比(%)Table7 The area percentage of insufficient, optimum and excessive application of N, P2O5 and K2O in citrus orchards of the main producing provinces in China

表8 我国柑橘主产省份氮、磷、钾肥年过量投入量Table8 The excessive amount of N, P2O5, K2O fertilizer in citrus orchards of the main producing provinces in China

2.6 我国主产区柑橘氮磷钾肥减施潜力

对照宽皮柑橘、甜橙和柚类氮、磷、钾肥推荐施肥量计算各产区柑橘氮磷钾肥减施潜力。我国主产区柑橘氮、磷、钾肥减施潜力分别为28.3%、48.2% 和 29.0%，为磷＞钾＞氮(表9)。按柑橘种类，宽皮柑橘氮、磷、钾肥减施潜力分别为31.1%、54.8%和42.9%；甜橙分别为19.9%、40.8%和21.4%；柚类分别为34.0%、49.2%和22.5%，以宽皮柑橘氮磷钾肥减施潜力最大，氮以柚类而磷、钾肥以宽皮柑橘减施潜力较大。全国各产区不同柑橘种类氮磷钾肥的减施潜力差异显著，宽皮柑橘以福建、广西产区氮磷钾肥减施潜力较高，而以四川、湖南产区较低；甜橙以湖北、重庆产区氮磷钾减施潜力较高，而以江西、四川较低；柚类则以福建产区氮磷钾减施潜力最高，而以江西、湖北产区较低。因此，总体而言，全国柑橘主产区氮磷钾中以磷肥减施潜力最高，柑橘种类中以宽皮柑橘减施潜力最大，不同产区中以福建减施潜力最大。

3 讨论

3.1 我国柑橘单产水平

我国柑橘无论是种植面积还是总产量都快速增长，均已居全球之首，单产水平也随之逐年上升[21]。但目前柑橘单产水平为22.4～45.4 t/hm2，平均单产为26.5 kg/hm2，产区间变异性大。土耳其、南非柑橘平均单产已超过30 t/hm2[2]，因此我国柑橘单产水平相对偏低。

表9 我国柑橘主产省份三类柑橘氮磷钾肥减施潜力(%)Table9 Reducing potential of NPK rate of the citrus in the main citrus provinces of China

我国主产区不同柑橘种类以宽皮柑橘及甜橙单产水平居中，柚类偏低。宽皮柑橘是我国第一主栽品种[19]，单产达32 t/hm2。我国甜橙主要分布在湖南、江西及重庆，平均单产约30 t/hm2，高于世界平均水平18 t/hm2[23]，然而与南非、阿尔巴尼亚等国的差距依然较大[2]。我国柚类大面积分布在福建、广东及浙江省等年平均温度较高的产区，平均单产水平较低，仅28728 kg/hm2，尤其是福建柚类产区氮磷钾肥过量施用严重，既造成了化肥利用率低和环境危害等问题[22]，也诱发了树体营养失调或缺素症并最终导致柑橘单产水平下降。综上所述，我国柑橘主产区单产水平并不高，尤其是柚类单产较低；然而柑橘单产水平与氮磷钾施用量并不一致，高量施肥并未导致柑橘高产，反而导致产量下降。

3.2 我国柑橘氮磷钾肥施用量及其减施潜力

柑橘园管理严重依赖肥料的大量施用来获取高产[24-27]。湖北产区宽皮柑橘单产水平最高，福建产区单产水平不及湖北而其氮磷钾肥施用量却远高于湖北，柑橘园肥料增产能力和利用率随着化肥施用量的持续增加却在不断下降[22]，因此高量或是过量的肥料施用并不能获得高产。我国柑橘氮、磷、钾年平均用量分别为382～913、258～695和302～723 kg/hm2，均值为494、364和396 kg/hm2，其比例为1∶0.74∶0.80，合计纯养分1254 kg/hm2；柑橘园氮、磷、钾过量面积分别达57.3%、76.6%和69.1%，过量施用氮、磷、钾分别达36.2、42.5、35.5万吨，共114万吨纯养分，柑橘氮、磷、钾肥减施潜力分别达28.3%、48.2%和29.0%，其中以福建产区化肥用量高、过量多和面积大，减施潜力最大。代文才等[12]报道重庆奉节县柑橘氮磷钾用量分别为678 kg/hm2、450 kg/hm2和571 kg/hm2，比例为1∶0.66∶0.84。谭飞[17]调查认为湖北宜昌市窑湾乡柑橘氮肥过量而磷、钾不足，加上配比失调和有机肥施用少，造成柑橘粗皮大果、味酸不甜、产量和品质下降。国外柑橘推荐氮磷钾用量仅分别为150～250、100～150和 150～200 kg/hm2[5,28]，且柑橘平均单产高于我国。我国仅浙江和湖北两产区柑橘平均单产水平较高，而其它产区柑橘产量普遍较低。按照“以产定肥”来讲，我国柑橘过量施肥尤为严重，尤其是福建产区，过量施肥比较普遍，氮磷钾比例不合理尤其是磷过量，导致肥料利用率低[29-30]，加剧养分流失，诱发环境污染特别是地下水污染。减施化肥成为环境治理的必然选择。

位高生等[8]的田间试验结果表明，福建省平和县琯溪蜜柚现有氮磷用量分别减去60%和70%并未导致减产，且以氮、磷分别减量30%和35%处理的琯溪蜜柚果实产量及品质最佳。说明，本文提出我国柑橘氮、磷、钾平均减施潜力依次为28.3%、48.2%和29.0%，是可行的。