柑橘营养特性与“以果定肥”

武松伟，梁珊珊，谭启玲，陈敏，王诗慧，彭柱青，胡佳玉，胡承孝

1.华中农业大学新型肥料湖北省工程实验室/微量元素研究中心，武汉 430070；2.园艺植物生物学教育部重点实验室，武汉 430070

柑橘是世界第一大类水果，也是我国南方栽培面积最广、经济地位最重要的果树。近年来我国柑橘产业的规模迅速增长，至2017年我国柑橘年总产量已超过3 820万 t，施肥对柑橘果实产量的增加功不可没。然而由于果农过于追求高产，相应的肥料投入也随之增加，导致我国柑橘园的肥料丰缺现状由不足转为过量[1-5]，肥料施用量过高也是导致柑橘果实单产和品质降低的原因。针对我国柑橘园肥料施用量高而单产较低的问题，本文分析了国内外柑橘园肥料施用现状及与果实产量和品质的关系，归纳总结了不同柑橘品种的肥料需求量与推荐用量，提出了“以果定肥”的柑橘推荐施肥定量方法，旨在为我国柑橘施肥提供科学依据。

1 柑橘果实产量与肥料用量

根据国家统计局数据显示，2000年我国柑橘栽培面积、总产和单产分别为127万 hm2、878万 t和6 900 kg/hm2，2017年分别为244万 hm2、3 820万 t和15 700 kg/hm2，18年间依次增长0.92、3.34、1.27倍。说明我国柑橘栽培面积、总产和单产都迅速增长。鲁剑巍[1]在2003年调查湖北省柑橘施肥现状，发现氮磷钾用量不足、比例不协调、分配不合理，钾肥、有机肥及壮果肥的比例偏低，难以满足丰产需求。尹杰[2]于2007年调查认为，贵州省柑橘园氮、磷、钾用量不足、比例不协调，氮、钾及有机肥的比例偏低。谭飞[3]于2010年调查了湖北省宜昌市窑湾乡柑橘施肥现状，认为氮肥过量，磷、钾用量不足，有机肥施用少，造成果实粗皮大果、味酸不甜及产量下降。然而，代文才等[4]2012-2013年对175户橘农的调查结果表明，重庆奉节县柑橘氮磷钾投入量分别为678.0、450.0和571.5 kg/hm2，氮、磷、钾用量大、比例不合理。2015-2016年，梁珊珊[5]、雷靖等[6]对湖南、江西、湖北、广西、福建、浙江、重庆、四川、广东共9个产区2 458柑橘种植户采用问卷调查结合实地走访进行柑橘肥料施用现状研究，结果显示：调查区柑橘平均单产为26 480 kg/hm2，柑橘园氮、磷、钾肥年均用量分别为494、364和397 kg/hm2，比例为1∶0.74∶0.80；52.2%的柑橘园不施有机肥，年均有机氮、磷、钾用量仅分别占9.58%、19.60%和6.24%，即有机肥投入严重不足；经统计，柑橘园氮、磷、钾肥过量施用面积占比分别为57.30%、76.60%和69.10%，氮、磷、钾分别过量36.2万、42.5万、35.5万 t，减量潜力分别为28.3%、48.2%和29.0%，其中以磷肥施用过量比例最高、减量潜力最大。值得关注的是，柑橘果实单产水平最高的浙江、湖北的施肥量却最低，柑橘施肥量最高的四川其柑橘单产水平却最低(表1)，这说明高施肥量并不是柑橘果实高产量的必要条件。综上，柑橘施肥从氮、磷、钾用量不足，氮多而磷、钾不足，到氮、磷、钾都过多，而氮、磷、钾比例不合理以及有机肥投入不足一直是需要解决的老问题。因此，柑橘施用氮、磷、钾肥的定量、调比成为最为紧迫的现实需求。

表1 我国柑橘主产区每吨果实产量的施肥量[5] Table 1 The amount of fertilizer per ton of fruit in major citrus planting regions of China

2 柑橘果实品质与营养

2.1 柑橘果实品质与氮营养

氮素是作物生长发育所必需的营养元素之一，对改善农产品品质至关重要；对果树器官建造、物质代谢、果实产量与品质形成有重要作用[7]，获得最高产量、最好品质和最佳效益尤其是协调施肥与环境的矛盾具有重要意义[8]。

氮素充足与否直接关系柑橘器官分化、形成以及树体结构[7]。早春萌芽到新梢加速生长为大量需氮期，氮肥显著促进柑橘叶片和枝梢生长，对开花和结果产生影响[9]；还促进坐果及果实膨大，增加柑橘单株结果数和产量。氮素影响果树营养生长向生殖生长转化，在土壤氮含量较低时，树体C/N往往较高，有利于从营养生长向生殖生长转化，即果树提早开花结果；果树花芽分化需要较高含氮物质，如蛋白质与氨基酸[7]，花芽分化时不仅花器官中含氮化合物积累，而且整个树体都有积累，伏令夏橙花器官分化前一般首先是氨基酸积累、其后蛋白质积累、再是氨基酸下降，花器官分化后蛋白质积累下降[10]。因此，适宜氮肥用量可以适时协调柑橘营养(枝叶)生长与生殖(花果)生长。

氮素是影响作物生物产量的首要养分因素[11]，足量氮素促进柑橘成花、坐果及果实膨大而有利于提高产量[7]，叶片全氮含量在1.70%～2.75%时，果实产量与叶片氮含量正相关。氮缺乏，柑橘枝梢生长不良，造成减产或大小年，果小且回青加重，果皮变薄，着色提早，早熟，贮藏时果实表皮易脱水、果肉易腐烂致使保存期大大缩短[12]。氮过多，植株徒长，抗性下降，果皮变厚变粗，果实着色差且出汁率、可溶性固形物及维生素C含量低、糖酸比降低[8]，果实总酸与叶片氮含量显著正相关[13-14]。曾伟男等[15]报道，适宜氮用量下温州蜜柑果实产量以及叶片含氮量、叶绿素总量、游离氨基酸、可溶性蛋白质含量均达最高值，但可溶性糖含量随施氮量增加而下降。Ram等[16]较早研究氮肥用量对柑橘果实产量、品质的影响，发现只有适宜的氮用量柑橘才能既高产又优质(表2)。因此，适宜氮肥用量可以协调柑橘果实产量与品质的关系，氮过量会降糖、提酸、促旺长。

表2 氮肥用量对柑橘果实产量和品质的影响[16] Table 2 Effects of nitrogen fertilizer level on fruit yield and quality of citrus

2.2 柑橘果实品质与磷营养

磷是生命物质核酸、蛋白质、酶和卵磷脂的组成成分，磷主要分布在柑橘的花器官、种子以及新梢、新根生长点和细胞分裂活跃的部位，在植物碳水化合物合成、氮代谢、果实增大、果实品质和果实耐贮性等方面起着重要作用[17]。樊卫国等[18]研究表明，磷水平在25 mg/kg时，纽荷尔脐橙生物量、根系发育最好，根系体积和总表面积最大，且有利于叶片氮、钾、钙、镁、铜积累；高或低于适宜用量，根系生物量、体积和总表面积均降低，叶片其他矿质营养失衡。郭延平等[19]报道，缺磷降低温州蜜柑叶片光合速率、核酮糖二磷酸羧化酶活性、核酮糖-1,5-二磷酸再生速率、表观量子效率、光化学效率及电子传递速率；缺磷还加剧温州蜜柑和纽荷尔脐橙叶片光合作用的光抑制[20-21]。磷肥(P2O5)用量超过150 kg/hm2时使柑橘根系减少，且抑制植株对锌、锰和硼的吸收[22-23]。因此，适宜磷用量既有利于柑橘生长发育也有利于物质代谢。

柑橘对磷的需求量低于氮和钾，1 t果实带走0.17～0.27 kg磷、1.18～1.90 kg氮、1.48～2.61 kg钾，磷缺乏果园土壤施磷使柑橘产量平均增产16.8%～70.8%[1]。朱宗瑛等[24]报道，纽荷尔脐橙每株施磷0.40 kg使果实产量提高44.6%；黄鸿[25]对纽荷尔脐橙、罗宾逊脐橙和红肉脐橙的研究显示，施磷增加果实产量、可溶性固形物而降低可滴定酸的含量，李明[26]和苏少康[27]有类似的研究结果；林咸永等[28]也报道，施磷增加椪柑果实可溶性固形物、可溶性糖、还原糖、糖/酸比和维生素C含量，降低果实可滴定酸含量；施磷增加纽荷尔脐橙果实果糖、葡萄糖、蔗糖含量而降低柠檬酸含量[24]；刘运武[29]报道，低丘红壤橘园每株施磷(P2O5)0.85 kg温州蜜柑果实外观内质得以改善。因此，适宜磷用量对柑橘果实既能增加产量更能增糖、降酸。

2.3 柑橘果实品质与钾营养

钾是植物正常生理活动的必需元素，有品质元素和抗逆元素之称。柑橘对钾需求量较大，钾素能够不断向代谢作用最旺盛部位转移，是柑橘最重要的阳离子尤其是果实中优势成分[30]。钾素供应不足会减缓柑橘树体生长，成年橙树叶片钾含量小于0.4%时，树体以及叶片发育受到抑制。鲁剑巍等[31]报道，施钾能显著提高脐橙产量26.3%～41.8%，且改善脐橙外观和内在品质，施钾(K2O)250 kg/hm2时增产效果最好、经济效益最高。施钾增加纽荷尔脐橙和红肉脐橙可溶性固形物和可滴定酸含量，改善果实风味品质[25,27]；叶面喷施钾肥也增加柑橘果实可滴定酸含量[32]；施钾(0.75 kg/株)可使纽荷尔脐橙果实产量提高24.6%，增加果实果糖、葡萄糖、蔗糖和柠檬酸的含量；纽荷尔脐橙年施氮量0.80 kg/株时，以果实风味最佳、产量较高为目标的磷(P2O5)和钾(K2O)推荐施用量分别为0.41～0.46、0.45～0.50 kg/株[24]。施用氯化钾增加苹果果实可溶性糖、酸和维生素C含量的效果优于硫酸钾，而硫酸钾对提高果实耐贮性的效果优于氯化钾[33]。不同施钾水平均可提高梨果实可溶性固形物、总糖和总酸含量并改善梨风味品质[34]；我们的研究结果表明，适宜的钾用量(0.50 kg/株)能够达到果实高产优质的效果(表3)，钾用量过高反而导致减产。总之，适量的钾肥既能够提高柑橘果实产量又能增加糖、酸含量而改善风味。

表3 钾肥用量对温州蜜柑果实产量、品质的影响 Table 3 Effects of potassium fertilizer level on fruit yield and quality of Satsuma orange

2.4 柑橘果实品质与钙营养

钙，作为植物细胞偶联胞外信号与胞内生理生化反应的第二信使，能维持细胞壁、细胞膜及膜结合蛋白稳定性，参与调控植物生长发育过程[35]。柑橘果实钙与土壤钙含量之间没有明显相关性，当土壤富含钙时，柑橘果实仍会发生钙缺乏症状；叶片缺钙主要表现在新叶上，先叶尖发黄，向叶缘扩展，叶片小而狭长、畸形，随病情加剧而黄化区域扩大，以至出现大量枯梢落叶；缺钙使根系生长瘦弱且细根少，严重者变黑而易腐烂；缺钙使前期果小、畸形，后期裂果、浮皮严重，尤其是薄皮柑橘，果实变软，影响果实贮藏期[36]。钙能够调节植物体内渗透作用，提高保护酶活性和保护物质含量，延缓果实衰老；当暴露于高温、干旱、低温和其他不利的环境胁迫下，细胞质钙离子浓度增加，触发基因表达，引起一系列生理变化并改善柑橘对逆境的响应[37]。

在土壤酸性的柑橘园施用氧化钙能很好提高柑橘果实产量和品质[38-39]；陈桂芬等[40]报道，在果实膨大初期喷施不同类型的钙肥均能提高柑橘果实产量，其中以石灰和醋酸钙增产效果最佳；在赣南脐橙坐果期及膨大期喷施不同浓度的氯化钙及硝酸钙均可显著降低果实裂果率[41]；在塔罗科血橙果实转色期，随钙肥浓度增加，果实固酸比降低，可溶性固形物、可滴定酸、维生素C、总糖含量呈先升后略降的变化[42]；在幼果期和膨大期喷施0.5%硝酸钙对柑橘果实维生素C含量、可溶性固形物和糖酸比的增加效果最佳[43]。但在温州蜜柑采前2周叶面喷施硝酸钙，果实可溶性固形物和可滴定酸含量显著降低，在苹果上也有类似报道[44-45]。成熟柑橘果实中大多数钙与果胶酸结合形成果胶酸钙，保留在新组织的细胞壁中以增加柑橘果实硬度而延长货架期；钙可以减少贮藏期间霉菌感染引起的柑橘果实腐烂而延长贮藏期；施钙可增加果实细胞壁细胞间层的密度，防止水解酶进入，防止中间胶层腐烂，保持细胞壁稳定性和柑橘果实硬度[46-47]。因此，足量的钙既保障柑橘树体健康生长又提高果实产量品质尤其是商品性能。

2.5 柑橘果实品质与镁营养

镁是参与植物光合作用的重要元素，占据叶绿素分子的中心位置。植物叶片中约35%的镁参与叶绿素合成[48]，一旦缺镁，植物叶绿体结构即受到破坏，叶绿素含量减少尤其下部老叶的下降幅度高于上部叶[49]，光合作用变弱，发生并加剧光抑制。镁是植物体内是多种酶的组成元素或辅酶因子，是植物体内所有的磷酸化酶、磷酸激酶的活化剂[50]，参与多种物质的生物合成。因此，镁对柑橘生长发育以及产量品质形成具有重要作用。镁缺乏，根系、地上部和植株总干物质量减少，且对根干质量的影响大于对茎、叶的影响[51]；叶片参与光合作用的多种蛋白质水平降低，光合作用减弱[52-53]；引起内皮层细胞壁结构发生改变，叶肉细胞体积增大，次生韧皮部发育不良，阻碍同化物的运输[54]，因此，缺镁阻碍柑橘地上部光合产物向根系分配，叶片碳水化合物总量明显增加，根系与地上部干质量比例降低。不同柑橘品种、砧木类型等对镁缺乏的敏感程度不同。砧木，以酸柚砧柑橘叶片镁元素含量最低，枳橙砧柑橘叶片镁含量最高；品种，有核品种较无核品种易缺镁，以杂柑叶片镁含量最高，柚类缺镁最为严重；树龄，8年生以上树叶片镁含量较3～8年生树低；成熟期，早熟品种叶片镁缺乏最为严重，夏橙次之[55]。因此，早熟品种、柚类及成年树更易缺镁，缺镁引发柑橘“头重脚轻”。

韩艳婷等[56]报道，适宜镁用量能够提高葡萄果实总糖含量、可溶性固形物含量和固酸比，降低可滴定酸含量。温明霞等[57]报道，土施和叶面喷施MgO结合明显促进果实镁吸收和提高果实可溶性糖含量，缓解膨大后期叶片黄化现象；但邱超[58]认为单施镁对常山胡柚果实可溶性固形物、可滴定酸和固酸比无显著的影响。邱超[58]和雷靖[36]研究表明，施镁显著增加常山胡柚、琯溪蜜柚和梅州沙田柚果实产量，提高果实出汁率、可食率和维生素C含量。Zhou等[59]发现，不同品种柑橘果实镁与蔗糖、葡萄糖和果糖呈显著负相关，而与柠檬酸呈显著正相关关系，施镁诱导温州蜜柑果实成熟期液泡转化酶基因VIN2、CWI1和蔗糖/H+共向运载体基因SUC1表达上调，增强成熟期蔗糖转化酶活性，促进蔗糖分解和转运，导致果肉蔗糖含量降低[60]。因此，缺镁柑橘既可能“根基不稳”更可能果实糖/酸失调，适量镁有利于柑橘稳产优质。

综上，柑橘对氮、磷、钾、钙、镁需求量较大，过多、过少既不利于柑橘健康生长发育，也不利于果实产量、品质形成；适宜的用量，既是柑橘果实高产的需要更是果实优质的需要。

3 柑橘需肥量与施肥定量

3.1 柑橘肥料需要量

柑橘为多年生果树，长期生长在稳定场所，不断消耗大量养分；果实是产品器官，果实的养分带走量可以表征柑橘的肥料需要量。综合研究数据[61]，1 t柑橘果实养分平均携出量分别是N 1.75 kg、P2O50.53 kg、K2O 2.40 kg、CaO 0.78 kg、MgO 0.27 kg。鲁剑巍[1]对湖北省柑橘园土壤养分状况的研究表明，1 t柑橘果实养分平均携出量分别是N 1.18～1.90 kg，P2O50.39～0.62 kg，K2O 1.78～3.14 kg，CaO 0.50～l.46 kg，MgO 0.27～0.32 kg。整理Srivastava等[62-63]的研究数据，1 t柑橘果实养分平均携出量分别是N 2.18 kg、P2O50.45 kg、K2O 3.12 kg、MgO 0.32 kg。笔者所在课题组采样分析结果(表4)表明，1 t柑橘果实养分平均携出量分别是N 2.08 kg、P2O50.52 kg、K2O 3.06 kg、CaO 1.46 kg、MgO 0.36 kg。尽管存在品种、时空等差异，总体上4组数据具有一致性。综合以上结果，1 t柑橘果实平均的养分携出量是N 1.89 kg、P2O50.50 kg、K2O 2.76 kg、CaO 1.07 kg、MgO 0.31 kg。研究表明，柑橘果实氮、磷、钾分别约占整株氮、磷、钾的40%、50%和60%(待发表)，因此，每生产1 t柑橘果实需要消耗N 4.73 kg、P2O51.00 kg、K2O 4.60 kg，总养分量为10.33 kg。

表4 我国主要柑橘品种每吨果实养分平均携出量 Table 4 The nutrient removal by one ton fruit of main citrus cultivars in China kg

3.2 柑橘施肥定量

1)柑橘推荐施肥方法及肥料用量。目前柑橘常用推荐施肥方法主要包括叶营养诊断、花营养诊断、果汁营养诊断以及传统的测土配方施肥等。Embleton等[23]采用叶营养分析法推荐氮用量为112～168 kg/hm2，而Hammami等[64]推荐克莱门汀橙最优氮、钾用量分别是192和200 kg/hm2，其目标产量为43 t/hm2，即每吨果实需要施用氮、钾分别4.46和4.65 kg。但是，叶营养诊断一般采集6月龄的春梢叶片，对指导当年柑橘施肥具有局限性[65]。Gui等[66]研究表明，柑橘花营养诊断可以对树体营养进行年度早期诊断，对指导当年柑橘施肥具有重要意义，但柑橘花期较短且花营养诊断标准还需完善。邓长华等[67]根据土壤肥力状况，推荐温州蜜柑和脐橙的肥料用量分别为840和705 kg/hm2，其产量分别为37.5和45 t/hm2，即每吨果实推荐肥料用量分别22.4 kg和15.7 kg。基于土壤和植株养分丰缺的肥料用量推荐方法广泛应用于大田作物上，但属于定性推荐，导致柑橘推荐施肥量存在偏差，尤其是国内外差异较大。

2)柑橘“以果定肥”及肥料用量。Alva等[68]根据目标产量及叶片氮和土壤速效磷、钾含量水平提出了巴西甜橙的推荐施肥量，取其平均推荐量，如表5所示。尽管肥料推荐用量随着果实产量增加而提高，但每生产1 t柑橘果实的氮、磷、钾用量之和变化不大，其平均量为10.40 kg，N∶P2O5∶K2O平均为1.00∶0.60∶0.70。本文“3.1”中 “每生产1 t柑橘果实消耗的平均养分量N 4.73 kg、P2O51.00 kg、K2O 4.60 kg，总量为10.33 kg”，两者具有一致性。由此说明，国外研究者推荐的柑橘施肥量也与实际果实养分带走的量基本一致，保持了输入与输出平衡。

表5 巴西甜橙果实产量水平与推荐施肥量[68] Table 5 The N,P,K recommendation rate of sweet orange in Brazil

梁珊珊[5]综合分析国内外文献资料得出柑橘氮、磷、钾肥适宜用量，其中，我国成年柑橘树建议施肥量为N 200～450 kg/hm2、P2O5100～250 kg/hm2、K2O 150～400 kg/hm2，取中间值则为N 325 kg/hm2、P2O5175 kg/hm2、K2O 275 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O平均为1.00∶0.50∶0.80，总量为775 kg/hm2；按目前我国柑橘平均单产为26.5 t/hm2[6]，1 t柑橘果实的肥料用量为N 12.3 kg、P2O56.6 kg、K2O 10.4 kg，N∶P2O5∶K2O平均为1.00∶0.50∶0.80，总量为29.3 kg，是本文“3.1”中 “1 t柑橘果实养分平均携出量10.33 kg”的2.8倍，其果实养分占比是35.26%，这与我国当季作物的肥料利用率接近[69]，即我国柑橘推荐肥料用量都考虑了肥料利用率或养分利用率。

表6 不同种类柑橘单株氮、磷、钾肥推荐用量[62] Table 6 Recommendation application of N,P2O5,K2O fertilizer rate of different citrus cultivars

Srivastava等[62]推荐用量(表6)因国别及产区、品种等而异，总体上，柑橘单株推荐平均肥料用量(kg)为N 0.66、P2O50.33、K2O 0.38，总量达1.37 kg，其N∶P2O5∶K2O平均为1.00∶0.50∶0.60。每生产1 t柑橘果实，氮、磷、钾国外推荐用量为10.4 kg，则每株柑橘目标果实产量为97.5 kg；我国生产1 t柑橘果实肥料推荐量为29.3 kg，单株目标产量为46.7 kg，这与我国实际单株产量接近。综上所述，国内外生产1 t柑橘果实氮磷钾实际需要量基本一致，但受单株产量差异影响，国外按照“输入输出”平衡来推荐柑橘肥料用量，我国则根据肥料利用率来推算柑橘肥料用量，都能够按照柑橘果实的养分携出量和目标产量来考虑肥料用量，即采用“以果定肥”确定肥料用量。

我国柑橘园土壤酸性不断增强，易导致钙镁流失而引起土壤速效钙、镁缺乏，增施钙镁肥料能够对柑橘具有显著的增产、提质作用。如，江西南丰蜜橘在单株施用氮磷钾肥(0.68 N、0.31 kg P2O5、0.5 kg K2O)的基础上配施500 g CaO和100 g MgO，能够显著改善果肉化渣性[71]；浙江省衢州市常山胡柚在每株施用0.5 kg N、0.3 kg P2O5、0.4 kg K2O的基础上配施0.25 kg硫酸镁、0.50 kg生石灰和25 g硼砂，使果实增产7.3%～29.8%且品质明显改善[58]。雷靖[36]研究发现，对广东梅州市沙田柚每年每株施用 CaO 0.9 kg、MgO 0.6 kg，产量平均增加33.67%，且明显提高果实可食率、降低可滴定酸含量；对福建省平和县琯溪蜜柚每年每株施用CaO 1.2 kg、MgO 0.3 kg，果实产量增加5.7%～61.4%，且提高果实出汁率、维生素C含量，降低可滴定酸含量。张影等[38]通过对酸性土壤温州蜜柑果园施用石灰2 kg/株，能够降低温州蜜柑果实酸度而提高固酸比和维生素C含量。因此，对酸性土壤柑橘园可以推荐与氮、钾等量的CaO和与磷等量的MgO。

由此，我们提出“以果定肥”的柑橘推荐施肥定量方法，即根据实测1 t柑橘果实养分携出量和目标产量推荐柑橘氮、磷、钾、钙、镁肥料用量。