不同施肥模式对芒果产量、品质的影响
2021-05-19刘维司若彤范家慧林电
刘维 司若彤 范家慧 林电
摘 要：探討不同施肥模式对芒果产量、品质的影响，为芒果园科学合理的施肥方式提供依据。以‘台农为研究对象，在海南芒果主产区的乐东县红泰农场芒果园进行大田试验，共设置7个处理：不施肥（CK）、化肥20 cm浅施（H2）、化肥40 cm深施（H4）、生物有机肥替代20%N 20 cm浅施（T2）、生物有机肥替代20%N 40 cm深施（T4）、水肥一体化20 cm浅施（SH2）、水肥一体化40 cm深施（SH4）。结果表明：化肥、有机肥替代、水肥一体化处理产量与经济效益均显著高于CK，其中SH4处理产量与经济效益较CK增产203.64%，增益266.87%;T2、T4、SH4处理的产量、经济效益显著高于H2处理，其中SH4处理较H2处理增产23.25%，增益31.28%。施肥处理的果长、果横径、果厚均显著高于不施肥处理，SH4处理果型指数显著高于CK处理。施肥处理的可溶性固形物、糖酸比与固酸比均显著高于CK处理，其中SH4处理可溶性固形物含量较CK处理增加14.45%。CK的总酸含量显著高于施肥处理，H2处理总酸含量显著高于化肥深施、有机肥替代、水肥一体化处理，其中，SH4处理总酸含量较CK减少78.79%，较H2减少48.98%。各处理果实Vc与可溶性糖差异不显著。通过对果实产量以及品质的主成分评价，果实各指标的主成分打分由高到低排列依次为：SH4>T4> SH2 >T2>H4>H2>CK。在本试验条件下，水肥一体化40 cm深施是提高芒果产量、品质和经济效益的最佳模式。
关键词：台农;施肥深度;水肥一体化;品质;经济效益
中图分类号：S667.7 文献标识码：A
Effects of Different Fertilization Patterns on Yield and Quality of Mango
LIU Wei， SI Ruotong， FAN Jiahui， LIN Dian*
College of Tropical Crops， Hainan University， Haikou， Hainan 570228， China
Abstract： The effects of different fertilization patterns on mango yield and quality were explored. Taking ‘Tainong as the research material， a field experiment was carried out in the mango orchard oin Hongtai Farm in Ledong County， the main mango producing area in Hainan. Seven treatments including No Fertilization （CK）， chemical fertilizer 20 cm shallow application （H2）， chemical fertilizer 40 cm deep application （H4）， biological organic fertilizer replacement 20%N 20 cm shallow application （T2）， biological organic fertilizer replacement 20%N 40 cm deep application （T4）， water and fertilizer integration 20 cm shallow application （SH2）， water and fertilizer integration 40 cm deep application （SH4） were used. The yield and economic benefits of chemical fertilizer， organic substitution， and integrated water and fertilizer treatment were significantly higher than those of CK， of which the yield and economic benefits of SH4 treatment were 203.64% and 266.87% higher than that of CK， and the yield and economic benefits of T2， T4 and SH4 treatment were significantly higher than that of H2 treatment， of which the yield and economic benefits of SH4 treatment were 23.25% and 31.28% higher than that of H2 treatment. The fruit length， transverse diameter and fruit thickness of fertilizer treatment were significantly higher than those without fertilization， and the fruit type index of SH4 treatment was significantly higher than that of CK. The soluble solids， sugar-acid ratio and solid-acid ratio of fertilization treatment were significantly higher than that of CK， the content of soluble solids in SH4 treatment increased by 14.45% compared with CK. The total acid content of CK treatment was significantly higher than that of fertilization treatment. The total acid content of H2 treatment was significantly higher than that of deep chemical fertilizer application， organic substitution， and water and fertilizer integration. Among them， the total acid content of SH4 treatment was 78.79% less than CK and 48.98% less than H2. Vc and soluble sugar were not significantly different among the treatments. According to the principal component evaluation of fruit yield and quality， the main component scores of each index of the fruit were in the order of： SH4>T4>SH2>T2>H4>H2>CK. Under the conditions of this experiment， deep application of 40 cm water and fertilizer is the best pattern to improve mango yield， quality and economic benefit.
Keywords： ‘Tainong; fertilization depth; water and fertilizer integration; quality; economic benefit
DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.03.022
‘台农（‘Tai-nong）由中国台湾省培育传入其他省份，其品质好、产量高、市场潜力好，经调查统计海南省是目前全国第二的芒果种植和生产基地[1]，‘台农是海南省种植面积最大的品种。近年来，随着芒果产业的规模化发展，化肥施用过量的问题日益严峻[2]。何翠翠等[3]调研指出2016—2017年海南省芒果主产区投入化肥比例过高，芒果园有机肥投入严重不足。化肥不合理的投入不仅会造成肥料利用率降低，增产效应不显著，同时也会引起土壤板结、肥料养分残留及环境污染等问题[4]。因此建议农户在实际生产中增施有机肥及施用比例。相关研究表明有机无机肥配施不仅可以促进作物生长，提高作物产量，且对提高化肥利用率和提升农田地力等效果显著[5]。除无机肥施用量问题外，合理的施肥方式也是目前芒果施肥研究的热点之一。传统的芒果园施肥方式为芒果树滴水线处行间或者株间开沟埋施、水溶后冲施或者撒施后冲水，开沟大小一般为长60 m、宽20 m、深20 m[3]。施肥深度可以调节作物根系分布特征及提水作用，进一步促进作物对有限水分的高效利用[6]。与表施或浅施相比，肥料深施能降低肥料因挥发或地表径流而造成的损失[7]。于晓芳等[8]研究表明氮肥深施能明显增加玉米单株根质量、根体积和根表面积，显著提高根系活力，进而提高玉米产量和氮肥利用效率。
水肥一体化技术是利用压力系统将肥料与水配兑成的肥液通过管道和滴头直接作用在作物根系发育生长区域的农业新技术[9-10]。唐颢等[11]认为滴灌与施肥融为一体，才能发挥1+1>2的优越性，有效提高肥料利用率。近年相关研究表明应用水肥一体化技术，降低施肥量的同时并不影响芒果的产量和品质，极大地提高了肥料利用率[12]。Behera等[13]研究表明在砂壤土种植小麦应用水肥一体化，在稳产的条件下水利用效率达到最高。也有研究通过滴灌系统进行施肥，不仅可以有效地控制用水的数量、频率和分布，而且可以根据不同施肥时期调控施用肥料的种类、比例、数量，将肥料精确均匀地施于作物根区，保证了作物根区养分和水分的供应，最终达到调控作物增产的目的，说明水肥一体化的可行性[14-15]。
根系是作物吸收水分和养分的重要器官，良好的根系发育有利于提高养分吸收利用，良好的根层环境有利于根系分泌物的产生，根系分泌物可直接改善植物根际养分的有效性[16-17]。在生产上，通过一定的水肥措施调控根系在土壤中的生长与空间分布，使根系充分吸收土壤中的贮水和养分，是提高水肥利用率的有效途径。调节施肥深度，间接调节作物根系分布的方式，也是研究作物施肥的新思路[6]。目前在多年生植物上研究根层施肥的报道还不多。因此，笔者通过探究不同施肥深度结合化肥、有机肥替代和水肥一体化，作用于植物根层需肥区后对提高芒果产量、改善品质方面的作用，为芒果园科学合理的施肥方式提供依据。
1 材料与方法
1.1 材料
试验时间为2018年6月至2019年6月。供试芒果品种为‘台农，树龄20年，试验地位于海南省乐东黎族自治县佛罗镇红泰农场。年平均温度为20～26 ℃，气温最高月为6月，平均气温为32.4 ℃，气温最低月为1月，平均气温为16.1 ℃，全年日照时间为2534 h，年降水量为1653.4 mm。试验地为平地果园，土壤类型为海相沉积燥红土。选择多点取样法采集0～20 cm和20～40 cm的试验地基础土壤，测得土壤基本理化性质。试验地属于海相沉积物母质上发育形成的土壤类型，早期种植木麻黄，原来的有机质含量比较低，加上开垦种植芒果近20年期间，很少施用有機肥，主要施化肥，导致有机质下降，因此，其有机质含量低，土壤下层有机质含量比上层低的主要原因是土壤形成过程中的生物富集作用和人为耕作引起（表1）。
1.2 方法
1.2.1 试验设计 试验设置7个处理，分别为：不施肥（CK）、化肥20 cm浅施（H2）、化肥40 cm深施（H4）、生物有机肥替代20%N 20 cm浅施（T2）、生物有机肥替代20%N 40 cm深施（T4）、水肥一体化20 cm浅施（SH2）、水肥一体化40 cm深施（SH4）。施肥沟长100 cm，宽30 cm。各处理设置3次重复，每个重复6棵树，处理之间设立保护行。
1.2.2 施肥时期和方法 在抽梢期、催花期、果实膨大期分别施入攻梢肥、催花肥和壮果肥，其中每个施肥时期施肥量分别占总施肥量的40%、30%和30%。供试肥料主要为尿素（N 46.4%）、
磷酸二氢钾（P2O5 52%，K2O 34%）、硫酸钾（K2O 52%），生物有机肥（N 1.53%、P2O5 5.64%、K2O 2.05%）。各处理之间年施肥总量保持一致，具体施肥量见表2。每个时期替代化肥的生物有机肥的总量在抽梢期一次性施入。水肥一体化将当次施肥量分2次施入，其中每次施水肥的灌水量均保持一致。在果树滴水线范围内，对角线挖固定长100 cm，宽30 cm，深20 cm和40 cm的施肥沟，化肥和生物有机肥替代20%N的处理直接将肥料施在施肥沟内，施完混匀覆土。由于生物有机肥替代20%N的T2、T4处理中的生物有机肥含磷量与本试验施肥方案需磷量相当，故T2、T4处理不再施用磷酸二氢钾。
1.2.3 样品采集、测定项目与方法 在果实成熟期，采集每棵树东、西、南、北4个方向长势一致，无病害的果实，每个重复采24个果实，带回试验室。测定果实果长、果横径与果厚并计算果型指数（果型指数=果长/果横径）。待果实自然成熟。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。果实Vc用2，6-二氯靛酚滴定法测定;总酸度用酸碱滴定法测定;果实可溶性糖用3，5-
二硝基水杨酸比色法测定;果实可溶性固形物用折射仪法测定;可食率为可食部分与总量的百分比。产量为果实成熟期按单株果树计产，折算为每公顷产量。肥料产出率（g/g）=产量/肥料总用量。
1.3 数据处理
试验数据均用Excel 2010软件和SPSS 20软件进行整理分析，处理间差异显著性检验采用Duncans法。
2 结果与分析
2.1 不同施肥模式对芒果产量的影响
从表3可见，各施肥处理的产量均显著高于CK。H2、H4、T2、T4、SH2、SH4处理相对于CK分别增产146.36%、160.76%、201.11%、202.85%、176.74%、203.64%;T2、T4、SH4处理的产量、肥料产出率显著高于H2处理，而T2、T4、SH4处理之间无显著性差异。浅施条件下，T2处理产量显著高于H2处理，增产22.22%;深施条件下，各处理产量与肥料产出率差异性不显著。化肥、有机肥替代、水肥一体化处理深施和浅施之间的产量、肥料产出率无显著性差异，但深施时增产率均高于浅施。说明施用化肥、有机肥替代、水肥一体化相对不施肥均能显著提高产量，有机肥替代处理、水肥一体化深施处理相对化肥浅施处理有显著的增产作用。
2.2 不同施肥模式对芒果果实形态指标和可食率的影响
从表4可见，化肥、有机肥替代、水肥一体化处理果长均显著高于CK，T4处理显著高于SH2处理，且相对于CK果长增长达43.13%;CK果横径显著低于施肥处理，H4与T4处理果横径之间无显著性差异，但显著高于H2、SH2和SH4处理;CK果厚显著低于施肥处理，H4处理显著高于H2、SH2、SH4处理;各处理果型指数在1.49～1.60之间，SH4处理果型指数显著高于CK;各处理之间可食率无显著性差异。说明施肥显著影响果实外观形态，但对芒果可食率的影响不显著。
2.3 不同施肥模式对芒果果实品质的影响
从表5可见，各处理果实Vc差异性不显著;CK果实总酸含量显著高于各施肥处理，H2处理总酸含量显著高于其他施肥处理;除T2处理外，其他处理可溶性固形物含量显著高于CK处理，SH4处理可溶性固形物含量显著高于T2处理，比CK处理增加了14.45%;各处理间果实可溶性糖含量差异性不显著;CK果实糖酸比与固酸比显著低于各施肥处理，H2处理糖酸比与固酸比显著低于其他施肥处理。说明施肥能够降低果实总酸含量，增加可溶性固形物含量、糖酸比和固酸比。
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 对芒果产量、可食率、果实Vc、总酸、可溶性固形物、可溶性糖等9个指标的数据通过降维、标准化处理后进行主成分分析，共提取3个主成分。从表6可见，第1主成分Y1贡献率达57.90%;第2主成分Y2贡献率为13.54%;第3主成分贡献率为10.62%。3个主成分累计贡献率达82.07%，符合主成分分析法贡献率累加和>80%的要求。因此3个主成分可以表现出不同处理对芒果各项指标的影响效果。与主成分1相关较强的为产量、果型指数、可溶性固形物、糖酸比、固酸比，而总酸的含量与其他指标为负相关关系;与主成分2相关较强的为可食率、可溶性糖，与主成分3相关较强的为果实Vc（表6）。
2.4.2 不同处理芒果品质综合评价 主成分得分结果如表6所示，根据以上模型以及数据标准化计算出：
Y1=0.4X1+0.17X2+0.31X3+0.23X4?0.42X5+0.31X6+0.21X7+0.42X8+0.42X9
Y2=?0.03X1?0.69X2+0.17X3?0.08X4+0.13X5+0.21X6+0.65X7?0.03X8?0.09X9
Y3=0.07X1?0.43X2+0.20X3+0.77X4+0.06X5?0.21X6?0.36X7?0.08X8?0.01X9
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：
Y=0.5790Y1+0.1354Y2+0.1062Y3
通过综合评分可知主成分1与主成分2中各处理得分表现为SH4处理最高（表7），说明SH4处理对果实产量、果型指数、可溶性固形物、可食率、可溶性糖的提高作用较强，主成分3中T2处理得分最高，说明T2处理对果实Vc的提高作用较强。在综合评分中，不同施肥模式下的主成分均是深施处理模式的得分最高，且由高到低排列依次为：SH4>T4> SH2 >T2>H4>H2>CK。说明水肥一体化、有机肥替代深施在提高芒果产量、改善品质方面具有较好的效果。
2.5 不同施肥模式经济效益分析
目前中国的芒果销售在收购的环节还没法实现优质优价，按照统一市场商品价格10元/kg。水肥一体化设备总成本为10500元/hm2，预计使用期限为5年，折算每年费用为2100元/hm2。本年度农药成本共12375元/hm2。化肥与有机肥替代处理人工总成本为12375元/hm2。不施肥人工总成本为6187.5元/hm2，水肥一体化处理人工成本为7425元/hm2。CK成本为：人工6187.5元/hm2、农药12 375元/hm2，总成本共18 562.5元/hm2;H2、H4成本为：人工12 375元/hm2、农药12 375元/hm2、化肥（尿素810.294元/hm2、磷酸二氢钾4283.64元/hm2、硫酸钾为1136.376元/hm2）6230.31元/hm2，总成本为30 980.31元/hm2。T2、T4施肥成本为：人工12 375元/hm2、农药12 375元/hm2、有机肥6485.08元/hm2、化肥（尿素674.094元/hm2、磷酸二氢钾0元/hm2、硫酸钾为1036.64元/hm2）1710.734元/hm2，总的成本为32 945.81元/hm2。SH2、SH4施肥成本为：水肥一体化设备2100元/hm2、人工7425元/hm2、农药12 375元/hm2、化肥（尿素810.294元/hm2、磷酸二氢钾4283.64元/hm2、硫酸钾1136.376元/hm2）6230.31元/hm2，总成本为28 130.31元/hm2。由表8可知，各施肥处理经济效益均显著高于CK，SH4、T4、T2处理的经济效益均显著高于H2处理，且相对于CK分别增益266.87%、254.81%、252.55%。说明施肥能够显著提高芒果的经济效益。且有机肥替代与水肥一体化深施的效果均显著高于化肥浅施的效果。
3 讨论
在热区芒果种植生产中，芒果产量、品质的提升不仅仅能靠芒果品种的选育和栽培条件的改善来实现，科學合理的施肥不仅能够提高芒果产量、改善品质，亦能改善土壤环境，提升土壤肥力保护生态平衡[18]，有研究表明施肥是提高土壤生产贡献力的重要措施，施用化肥能够增加土壤养分进而提高作物产量[19]。生物有机肥是一种含有特定功能有益微生物与有机肥结合的新型有机肥肥料。农田中施用生物有机肥，不仅能够改善土壤结构，亦能提高土壤中微生物活性与土壤肥力，进而改善作物品质提高产量[20-22]。化肥和有机肥配施较单施化肥和单施有机肥在提高作物产量、改善品质方面更高效[23]。水肥一体化能够起到疏松土壤、增强土壤保水保肥能力的作用，且其能够改善土壤微生物的生存环境，促进微生物群落的生长繁殖。合理的水肥配施能够提高甘蔗产量及品质[24-25]。肥料深施能够改变作物根系土壤中的营养，改善土壤肥力，促进作物根系生长与肥料的吸收和分配，减少肥料挥发和淋溶损失，提高肥料利用率的同时又能减轻环境污染，达到增产增收的效果[26-27]。有研究表明化肥深施能够减少氮磷钾养分的挥发和流失，促进水稻禾苗对养分的吸收，提高水稻产量[28]。有机肥深施能够促进根系的生长发育、提高苹果单株产量和经济效益[29]。
在本研究中，化肥、有机肥替代、水肥一体化处理芒果的产量均显著高于不施肥处理，增加幅度远超100%。说明施肥对芒果产量的提高有显著的促进作用。就增加幅度而言，化肥处理相对不施肥分别增产146.36%、160.76%，有机肥替代处理分别增产201.11%、202.85%，水肥一体化处理分别增产176.74%、203.64%，可以看出有机肥替代与水肥一体化处理增加幅度大于纯化肥处理。这与何涛涛等[30]研究发现有机无机配施能够促进养分的高效利用可使苹果增产52.42%;合理的水肥一体化可以提高草莓的产量，能使香蕉产量比传统的畦沟灌溉施肥方式增产41.99%，茶叶显著增产3.43%～9.29%[31-33]相一致。本研究中化肥、有机肥替代、水肥一体化40 cm深施时的产量增加幅度均高于20 cm浅施，且产量最高的2个施肥模式为水肥一体化深施和有机肥替代深施。这与前人研究发现施肥深度的增加能够提高柑橘的产量[34]，适当的提高施肥深度能够提高马铃薯的产量[35]相一致。
芒果果实的品质指标是决定其经济价值的重要因素，其中总酸、可溶性糖、可溶性固形物等指标的含量决定了芒果的口感与商品价值，所以改善芒果品质也是提高经济效益的一项重要措施。本研究中化肥处理相对于不施肥处理芒果的果型指数、可溶性固形物、可溶性糖、糖酸比和固酸比提高，总酸降低;有机肥替代与水肥一体化处理相对于不施肥处理芒果的果型指数、可食率、果实Vc、可溶性固形物、可溶性糖、糖酸比和固酸比提高，总酸降低。任少鹏等[36]研究发现有机肥替代模式能够显著提高西瓜产量和品质以及经济效益。在柑橘上施用有机肥替代能够提高柑橘的Vc、总糖、可溶性固形物含量，从而改善了果实品质[37-38]。水肥一体化能够改善黄瓜品质，提高芒果可溶性固形物及Vc的含量，对芒果的经济效益有较为明显提高[12， 39-40]。本研究表明化肥、有机肥替代、水肥一体化处理相对不施肥处理经济效益均显著提高，且有机肥替代与水肥一体化深施处理经济效益显著高于化肥浅施处理，这与上述结果基本一致。说明施肥能够提高芒果的外观品质，改善品质，提高经济效益，有机肥替代与水肥一体化在这方面优于纯施化肥。本研究还发现化肥深施芒果果实的果横径、果厚、糖酸比与固酸比含量均显著高于化肥浅施，总酸显著低于浅施。说明化肥深施能够改善芒果外观品质，提高糖酸比和固酸比。经过主成分分析得出的综合评价，施肥处理的评价均高于不施肥处理，化肥、有机肥替代以及水肥一体化在深施条件下的评分均高于浅施，且水肥一体化深施处理的综合评分最高，有机肥替代深施次之。
4 结论
化肥、有机肥替代、水肥一体化均能够提高芒果产量与经济效益，改善芒果品质，且在深施模式下对芒果产量、品质、经济效益的提升效果更佳。在肥料深施的条件下，各处理产量品质等综合指标评分大小顺序为：水肥一体化>有机肥替代>化肥，且水肥一体化深施处理经济效益最高。因此，水肥一体化深施是平地芒果园科学施肥的最佳模式。本研究是在海南燥红土肥力较低的条件下开展研究获得的结果。由于施肥与土壤基础地力有密切的相关，因此在其他土壤条件下的施肥效果还有待进一步试验。
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责任编辑：沈德发
收稿日期 2020-03-01;修回日期 2020-05-11
基金项目 国家重点研发计划项目“高效施肥技术与新型肥料研究”（No. 2017YFD0202102）;海南省重大科技计划项目“海南芒果、柑橘品质提升关键技术研究与示范”（No. ZDKJ2017003）。
作者简介 刘 维（1993—），女，硕士研究生，研究方向：作物营养与施肥。*通信作者（Corresponding author）：林 电（LIN Dian），E-mail：lindian5519@163.com。
