滴灌减量施肥对梨树体养分及果实产量、品质的影响

2021-01-29谢昶琰，王迪，安祥瑞，吴中营，王东升，魏树伟，王少敏，董园园，徐阳春，董彩霞

江苏农业学报 2021年6期

谢昶琰，王迪，安祥瑞，吴中营，王东升，魏树伟，王少敏，董园园，徐阳春，董彩霞

摘要：采用田間试验，以9年生中梨1号梨树为试材，连续2年以常规施肥枪施肥为对照，以3种水溶肥35-10-7、17-17-16-TE和18-9-24-TE分别在采后、幼果期和膨大期以组合“套餐”形式，通过水肥一体化滴灌方式施肥。探讨水肥一体化滴灌施肥方式下梨树水溶肥组合对树体生长、果实产量及品质的影响，为梨树减肥提质增效提供科学的施肥依据。结果表明：1）2种施肥方式下各生育期内大、中量元素含量基本表现为短梢叶高于长梢叶，处理间无显著差异;微量元素Fe、Cu、B含量均表现为滴灌施肥方式下较高。2）果实中的N、P、K大量元素含量和Fe、Mn、B、Zn微量元素含量变化趋势较一致，均在果实发育中前期较高;在二次膨大期至成熟期，滴灌施肥方式下果实N、K元素和Ca元素含量显著高于对照。3）与对照相比，滴灌施肥方式能显著提高产量，2018年和2019年单株产量分别比对照高15.5%和52.9%;果实纵横径和果形指数无显著差异，可溶性固形物含量在2018年试验中无显著差异，而2019年低于对照，与负载量过大有关。综上所述，滴灌施肥方式下梨树水溶肥组合套餐可显著提高产量，尤其是提高了商品果产量，对果实单果质量、大小和果形指数影响不大。同时生产中应注意负载量应与供肥量协调。

关键词：梨;滴灌施肥;水溶肥;水肥一体化;产量; 品质

中图分类号：S661.2文献标识码：A文章编号：1000-4440（2021）06-1526-08

Effects of drip irrigation and reducing fertilization on tree nutrient， fruit yield and quality of pear

XIE Chang-yan1，2，WANG Di1，AN Xiang-rui1，WU Zhong-ying3，WANG Dong-sheng3 ，WEI Shu-wei4，WANG Shao-min4，DONG Yuan-yuan5，XU Yang-chun1，DONG Cai-xia1

（1.Jiangsu Provincial Key Lab of Solid Organic Waste Utilization/Jiangsu Collaborative Innovation Center of Solid Organic Wastes/Educational Ministry Engineering Center of Resource-saving Fertilizers， Nanjing Agricultural University， Nanjing 210095， China;2.Huaiyin Institute of Agricultural Sciences of Xuhuai Region in Jiangsu， Huai'an 223001， China;3.Institute of Horticulture， Henan Academy of Agricultural Sciences， Zhengzhou 450002， China;4.Shandong Institute of Pomology， Tai′an， 271000， China;5.Changzhou Agricultural Technology Extension Center， Jiangsu Province， Changzhou 213000， China）

Abstract：In this study， field experiments were conducted with the nine-year-old Zhongli No.1 as test material. The conventional fertilization was used as control for two consecutive years. Three kinds of water soluble fertilizers （35-10-7， 17-17-16-TE and 18-9-24-TE） were supplied by drip irrigation in the form of combination at post-harvest， young fruit stage and expansion stage， respectively. The effects of water soluble fertilizer on pear growth， fruit yield and quality under drip irrigation of integrative water and fertilizer were investigated to provide scientific fertilization basis for reducing fertilization， improving quality and efficiency of pear tree. The results showed that the contents of large and medium elements in short-shoot leaves during different growth stages were higher than those in long-shoot leaves under two fertilization methods， and there was no significant difference between treatments. The contents of Fe， Cu and B were higher under drip irrigation. The contents of N， P， K， Fe， Mn， B and Zn in fruits showed a consistent trend， which were higher in the early and middle stages of fruit development. The contents of N， K and Ca in fruits under drip irrigation were significantly higher than those under the control from secondary expansion stage to maturity stage. Compared with the control， drip irrigation treatment could significantly improve the yield. The yield per plant in 2018 and 2019 under drip irrigation treatment was 15.5% and 52.9% higher than that under the control， respectively. However， there were no significant differences in fruit transverse diameter， vertical diameter and shape index. The soluble solid content showed no significant difference in 2018， but it was lower than that in control in 2019， which was related to excessive load. In summary， the combination of water-soluble fertilizers under drip irrigation can significantly increase the yield of pear tree， especially the yield of commodity fruit， and has little effect on the weight， size and shape index of the fruit. In production， it should be noted that the load should be coordinated with the amount of fertilizer.

Key words：pear;drip irrigation;water soluble fertilizer;water and fertilizer integration;yield;quality

梨是中国种植范围最广的果树之一，其栽培面积和产量分别占世界总栽培面积和总产量的69.1%和68.4%[1]。现阶段中国梨园施肥仍较为粗放，尤其忽视施肥时期和养分投入比例，施肥方式以树下撒施或浅埋尿素或复合肥为主，造成了一系列土壤生态和树体养分失衡问题，导致资源浪费和环境污染[2-3]。同时，中国水资源供需矛盾明显，农业用水量增幅极小，水资源胁迫度增加[4]。水肥一体化技术是将肥料溶解在水里，通过灌溉系统输送到作物根部，符合根系对水分和养分的同时吸收特性，可有效解决作物需水和需肥问题[5-6]，也是近年来在化肥和农药“双减”中大力推广的“减肥增效”措施。王立飞[6]研究结果表明在常量水+半量肥的水肥处理下，黄冠梨叶片氮、钾和铁含量显著高于对照，且果实可溶性固形物和可滴定酸含量表现为最佳。李双双[7]研究发现水肥耦合处理能提高蓝莓果实产量以及枝条和叶片氮、磷、钾的含量，而对果实可溶性固形物和横径无显著影响。陆树华等[8]采用改进过的实用型灌溉施肥系统，可显著提高柑桔产量和果实品质，相比传统灌溉施肥方式在节水、增产方面均有明显优势。施肥枪技术是一种简易的水肥同时施用模式，是在容器中将肥料溶解在一定量水中，通过人工手持施肥枪在每棵树下施用，与传统施肥相比，一定程度上减少了化肥的使用量，提高了肥料利用率和施肥效率。水肥一体化滴灌方式是一种最佳的水肥耦合方式，本研究以9年生早熟中梨1号梨树为试验材料，以当地较多采用的施肥枪施肥方式为对照，连续2年采用滴灌方式研究水肥耦合对全生育期树体矿质养分及果实产量和品质等方面的影响，探讨水肥耦合效应在施肥枪减肥的基础上进一步发挥的化肥减施增效潜力，以期为梨树优质高产栽培提供科学的施肥依据。

1材料与方法

1.1试验地概况

试验于2017-2019年在河南省农业科学院现代农业科技试验示范基地国家梨产业技术体系郑州综合试验站进行。供试材料为9年生中梨1号梨树（Pyrus bretschneideri Rehd. cv. Zhong Li No.1），株行距2 m×4 m，试验面积约0.2 hm2。该试验基地位于原阳县（E 113°36′，N 34°55′），屬于暖温带大陆性季风型气候，年平均日照时间为1 925.1 h，年平均降水量为573.3 mm。土壤类型为砂壤土，其基本理化性质如表1所示。

1.2试验设计

试验设置2个处理：（1）对照（T1），为当地常规习惯施肥，施肥种类和用量为当地果农提供，全年投入N、P2O5、K2O总量分别为486 kg/hm2、243 kg/hm2和534 kg/hm2，分别于4月28日（幼果期）、5月29日（新梢停长期）、6月24日（果实膨大期）采用施肥枪施肥，3个时期肥料施用量相同;（2）滴灌减量施肥处理（T2），根据梨树不同生育期对养分的需求特征，以3种水溶肥35-10-7、17-17-16-TE和18-9-24-TE分别在采后、幼果期和膨大期以组合“套餐”形式提供，全年投入N、P2O5、K2O总量分别为132.75 kg/hm2、73.50 kg/hm2、137.25 kg/hm2，施肥方式为智能水肥一体机滴灌施肥，3个时期肥料施用量相同。每年秋季2个处理均施商品有机肥15 000 kg/hm2，其他管理按常规进行，疏花、疏果后套袋。

1.3样品采集

梨树各生育期花和叶片样品采集时间分别为2017年10月26日（老叶）、2017年12月5日（落叶期）、2018年4月6日（花期）、2018年4月28日（幼果期）、2018年6月11日（二次膨大期）、2018年7月25日（成熟期）。

花期花采集：挑选长势基本一致的梨树，于东南西北4个方位采集花和幼叶部分，每个处理6棵树，每2棵树为一个重复，每个重复8～10个样品。

叶片采集：挑选长势基本一致的梨树，于东西南北4个方位分别采集梨树新梢中上部和结果枝叶片，每个处理6棵树，每2棵树为一个重复，每个重复8～10个样品。

果实采集：2018年每个处理随机选取6棵树，在每棵树体外围东西南北4个方位随机摘取8个大小相似无机械损伤和无病虫害的果实，装入保鲜冰盒低温运回实验室进行称量和品质分析。2019年果实采收时采用自动选果机对果实进行分级：每个处理随机选取6棵树，将果实全部采下，通过自动选果机按照梨果的大小进行分级，根据中梨1号市场定位，将单果质量在250 g以上的果实定为商品果，低于250 g的果实定为非商品果，在单果质量大于400 g和250～400 g 2个等级中各随机选取6个果实称量后进行品质分析。

1.4指标测定

1.4.1产量测定在果实成熟期测定梨产量。将2个处理下各试验树果实全部采下，用电子秤称取株产量。

1.4.2果实品质测定用电子天平称量果实单果质量。用游标卡尺测量果实横纵径，果形指数=纵径/横径。采用FT 327型硬度计（意大利 BREUZZI公司）测定果实硬度。采用PAL-1型电子折光仪（日本ATAGO 公司）测定可溶性固形物含量。

1.4.3矿质养分含量测定将植株样品用去离子水洗净，于105 ℃杀青30 min，70 ℃下烘至恒质量，研磨后放置自封袋中。参考鲍士旦[9]的方法，采用 H2SO4-H2O2消煮植株后用Auto Analyzer3流动分析仪测定全氮含量。参考本实验室方法[10]采用浓硝酸∶高氯酸=4∶1消煮后用ICP-OES（电感耦合等离子体发射光谱仪）测定其他矿质元素含量。

1.5数据分析

采用SPSS 20统计分析软件对数据进行分析， Origin8.5和Microsoft Excel 2016进行图表制作。

2结果与分析

2.1不同施肥处理对梨树花矿质养分含量的影响

如图1所示，花中除了钙、铁、锌3种元素外，不同施肥方式下其他元素含量无显著差异。与对照相比，滴灌处理下钙、铁、锌元素含量分别下降14.4%、33.7%和41.2%。

2.2不同施肥处理对梨树叶片矿质养分含量的影响

2.2.1对大、中量元素含量的影响各处理下不同部位叶片大、中量元素含量呈现相同的变化趋势，基本表现为短梢叶>长梢叶（图2）。随着生育期的变化，不同处理下氮、磷元素含量在落叶前40 d至落叶期显著降低并处于最低值，初花期施肥后、盛花期含量达到最高值，于幼果期、二次膨大期、成熟期缓慢降低。不同部位叶片不同处理下钾元素含量的年周期变化趋势为先显著降低花期施肥后迅速上升，在成熟期达到最大值。不同处理的长梢叶片Ca、Mg元素含量年周期变化趋势一致，由2017年落叶前40 d到落叶期含量显著上升，但盛花期含量最低，随后持续上升，于成熟期达到最大值。结果枝叶Ca、Mg元素含量在各个生育期中变化趋势一致，为先降后升，均在盛花期达到最小值，不同的是，Ca元素含量趋势为由花期之后逐渐上升至最大值，而Mg元素含量则上升至二次膨大期之后降低。

相同矿质元素不同小写字母表示元素含量在不同施肥方式下的差异达0.05水平显著。

T1：施肥枪施肥方式;T2：滴灌施肥方式。a：落叶前40 d;b：落叶期;c：盛花期;d：幼果期;e：二次膨大期;f：成熟期。

2.2.2對微量元素含量的影响2个处理不同部位叶片微量元素含量各生育期表现出较大差异，短梢叶各生育期Fe、Mn、Cu元素含量均明显高于长梢叶，不同部位叶片2个处理Zn、B元素含量基本无明显差异（图3）。从叶片不同部位来看，不同施肥方式下梨长梢叶微量元素Fe、Cu、B元素含量变化趋势基本一致，且均为T2处理盛花期时处于最大值，分别为575.6 mg/kg、153.0 mg/kg和294.0 mg/kg，是同一时期对照（T1）的2.3倍、5.0倍和1.8倍。而短梢叶的Fe元素含量各处理不同生育期趋势均为先上升后下降再升高，且与对照（T1）相比，盛花期滴灌施肥处理（T2）显著增加151.8%，成熟期滴灌施肥处理（T2）显著减少60.3%。各处理Zn元素含量在不同部位各生育期变化趋势一致，均为先升后降再升高，成熟期达到最高，且T1对照显著高于T2处理。

2.3不同施肥处理对梨树果实矿质养分含量的影响

2.3.1对大、中量元素的影响各果实发育期不同施肥方式的果实中N、P、Mg元素含量变化趋势较一致，均在幼果期含量最高，而N、Ca元素含量在幼果期至二次膨大期降幅较大，分别约为61.3%～62.0%和69.1%～72.2%（图4）。从不同施肥处理来看，对照中N、K、Ca元素含量在幼果期-二次膨大期明显高于滴灌施肥处理，之后至成熟期则趋势相反，P元素含量在2个处理间无明显差异。

T1：施肥枪施肥方式;T2：滴灌施肥方式。a：落叶前40 d;b：落叶期;c：盛花期;d：幼果期;e：二次膨大期;f：成熟期。

T1：施肥枪施肥方式;T2：滴灌施肥方式。

2.3.2对微量元素的影响不同施肥方式的果实中Fe、Zn元素含量变化趋势较一致，均在幼果期含量最高，至二次膨大期含量降到最低值，随后升高（图5）。其中滴灌施肥处理Fe元素含量在幼果期-二次膨大期降幅较大，约为81.0%，且显著高于对照，对于Mn、B、Zn元素，幼果期-二次膨大期对照显著高于滴灌施肥处理，二次膨大期-成熟期表现为相反趋势。不同施肥方式的Cu元素含量变化趋势为从幼果期开始就一直降低，幼果期，对照是滴灌施肥处理的4.6倍;二次膨大期时，与滴灌施肥处理相比，对照降低197.57%;成熟期时，对照是滴灌处理的1.2倍。

2.4梨树不同部位叶片大、中量元素含量的相关性

对中梨1号梨树长梢叶和短梢叶大、中量元素含量进行相关性分析（表2）。长梢叶幼果期Ca、Mg元素含量呈显著正相关关系;二次膨大期K、Mg元素含量呈显著负相关关系，而N、Mg元素含量呈显著正相关关系;成熟期时N元素含量与Ca、Mg元素含量呈显著正相关关系，而Ca元素含量与Mg元素含量呈显著正相关关系。短梢叶幼果期N、P元素含量分别与Ca、Mg元素含量有显著正相关性，P元素含量与K元素含量呈极显著负相关关系，K元素含量与Ca、Mg元素含量呈极显著负相关关系，Ca元素含量与Mg元素含量呈显著正相关关系;二次膨大期时K元素含量与Ca、Mg元素含量呈极显著负相关关系，Ca元素含量与Mg元素含量呈极显著正相关关系;成熟期时N元素含量与K、Ca、Mg元素含量有显著正相关性，P元素含量与K元素含量呈显著正相关关系，P元素含量与Ca元素含量呈显著负相关关系，Ca元素含量与Mg元素含量呈极显著正相关关系。

2.5不同施肥处理对中梨1号梨树产量的影响

2年试验结果（表3）表明，施肥枪施肥（对照）和滴灌施肥处理2018年株产量分别为45.38～52.84 kg和43.53～75.33 kg，2019年株产量分别为18.9～33.45 kg和45.0～57.65 kg，2年中滴灌施肥处理产量比对照分别高15.5%（2018）和52.9%（2019）。2018年和2019年两种施肥方式下平均单果质量均无显著差异。2019年通过对整株梨树果实进行分级测定，发现两种施肥方式下果实商品率及品级内的果实平均单果质量亦无显著差异，但滴灌施肥处理大于250 g的商品果产量比对照高51.9%。

2.6不同施肥处理对梨树果实品质的影响

2年试验结果（表4、表5）表明，果实横纵径、果形指数在处理间无显著差异。不同年份间果实硬度存在差异，2019年2个施肥处理的果实硬度明显高于2018年;不同处理间，2018年滴灌施肥处理果实硬度平均值高于对照，2019年则无明显差异。2018年2个处理果实可溶性固形物含量无显著差异，2019年滴灌施肥处理明显下降，比对照降低了6.7%，分析发现降低与大于400 g果实的可溶性固形物含量较低有关，这可能与大果高负载量有关（表5）。

3讨论

3.1滴灌减量施肥对梨树树体矿质养分的影响

叶片是植物制造养分的主要器官，也是为当年果实生长发育和花芽分化提供和积累贮藏养分的重要“源”器官，因此果树叶片的矿质元素含量变化规律在一定程度上反映果树的营养特性[11]。本研究结果表明，盛花期至二次膨大期和落叶前40 d至落叶期2个阶段，不同部位叶片中氮、磷元素含量降幅较大，这与姜继元等[12]研究结果相似，2个处理间氮、磷元素含量各生育期无明显变化。钾含量则是落叶前40 d至落叶期显著下降后逐步上升，与武晓等[13]发现的叶片钾含量随着果树生长发育降低的趋势相悖，我们推测可能与施肥方式有关，后者采用传统施肥模式，即在萌芽前和膨大期土壤穴施钾肥，而本研究中2种施肥方式都是将肥料溶解于水里少量多次供应。果实中N、P、K大量元素含量和Fe、Mn、B、Zn微量元素含量变化趋势较一致，均在果实发育中前期含量较高，发育后期变化较小，这可能与果实迅速膨大的稀释作用有关。谢凯[11]对丰水梨及黄金梨树体矿质元素含量分析也发现，叶片中氮、磷含量随叶龄增加而降低，果实中矿质元素含量随果实膨大呈递减趋势。不同施肥方式下梨树长梢叶和短梢叶Fe、Zn元素含量在盛花期至二次膨大期表现下降趋势，至成熟期显著上升，这与朱海峰等[14]和彭福田等[15]研究结果相似。滴灌施肥与常规施肥处理叶片的矿质养分含量存在一定差异，一定程度上反映了施肥量的多少，但从整株产量看，某些元素含量的降低并没有影响产量。梨树长梢叶和短梢叶大、中量元素含量间相关性表明：K元素含量与Ca、Mg元素含量间有时表现为拮抗关系，而Ca元素含量与Mg元素含量之间存在協同关系，尤在短梢叶的幼果期和二次膨大期时表现最为显著，与何香[16]研究结果相似，这为梨树坐果后到成熟前的养分管理方案提供了重要的借鉴。

3.2滴灌减量施肥的提质增效作用

2年试验中，梨树专用水溶肥处理较施肥枪施肥处理均能显著提高梨产量，与荣传胜等[17]、何流等[18]研究结果相一致。本研究发现2年试验条件下果实横纵径、果形指数差异不明显，可溶性固形物含量在第2年大于400 g的果实中表现为下降，造成这种差异的原因可能与施肥枪处理下留果数量少、单株产量低及单果质量大有关，这与彭良志等[19]在柑橘上开展的滴灌施肥研究结果较一致。严程明等[20]指出，滴灌施肥下菠萝果实品质无下降但商品率得到大幅度提高。这些结果启发我们，果树的负载量应与水肥管理严格一致，否则可能造成果实品质降低或树体生长过旺。

4结论

连续2年试验结果表明，与施肥枪施肥方式相比较，滴灌施肥方式下梨树水溶肥组合套餐可显著提高产量，尤其是提高商品果产量，而对果实单果质量、大小、果形指数影响不大。生产中应注意负载量应与供肥量协调。

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