有机无机配施减量化肥对蕉柑产量、品质及土壤养分的影响

赖 多，匡石滋，肖维强，刘传和，贺 涵，邵雪花

（广东省农业科学院果树研究所/农业农村部南亚热带果树生物学与遗传资源利用重点实验室/广东省热带亚热带果树研究重点实验室，广东 广州 510640）

【研究意义】广东潮汕地区是蕉柑生产的重要产区之一，至今已有1 300 多年栽培历史。蕉柑开花量和结果量大，挂果期长，对养分需求量大。近些年来，由于柑橘种植效益不高，加上劳动力成本增加，为提高产量，大多果农在施肥时优先选择化肥，重化肥轻有机肥、过量施肥等问题越来越严重［1-3］。长期单一品种的化肥投入、忽视有机肥施用等因素导致柑橘园土壤有机质含量逐年降低、矿质养分供应极不平衡、土壤酸化板结、肥力降低等问题，进而造成产量不稳，果实品质下降，果农收益不理想［4-5］。因此，在保证产量情况下，如何制定科学施肥方案，通过增加有机肥施用、减少化肥投入来提高果实品质成为目前蕉柑种植的关键问题。【前人研究进展】国内外大量实践证明，合理施肥可以提高柑橘产量，改善柑橘品质［3,6-8］。以往研究也表明，有机肥部分替代化肥是减肥增效的主要途径之一［9-13］，适当比例的有机肥替代化肥有利于改善柑橘品质，当有机肥比例超过一定值后，可能会导致柑橘产量下降［14］。刘莉君等［3］对椪柑的研究表明，在等养分施肥情况下，有机肥替代部分化肥，施用有机无机专用配方肥可改善柑橘园土壤质量和果实品质，而且单株产量显著增加。侯海军等［15］研究表明，采用有机肥替代30%的氮或稻草替代8%的氮和20%的钾有利于提高椪柑的产量，且果实维生素C 含量显著提高。奚辉等［16］探索了有机液肥滴灌替代化肥配方肥可提高红美人柑橘园土壤pH 值，减轻土壤酸化，而对果实品质无明显不利影响。【本研究切入点】近年来，有机无机肥配施是肥料应用研究中相对活跃的领域之一，也是研究进展最迅速的领域［17］。尽管围绕柑橘园施肥技术及叶片、土壤营养特性研究较多，但未见针对有机无机肥配施部分替代化肥对蕉柑产量和品质的研究报道。【拟解决的关键问题】本研究以习惯施用化肥为对照，采用有机无机肥配方肥部分替代化肥方式，分析比较不同减量处理对蕉柑产量、品质及土壤质量的影响，以期为化肥减量及有机无机肥复混肥在蕉柑上推广应用提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2018—2019 年在潮州市饶平县钱东镇朝阳农业科技有限公司柑橘园进行，柑橘品种为蕉柑，树龄11 年，红桔砧木嫁接苗种植。柑橘园土壤为砂壤土，土壤有机质含量14.4 g/kg、碱解氮含量111.43 mg/kg、速效磷含量350.67 mg/kg、速效钾含量265.0 mg/kg、有效钙含量647.29 mg/kg、有效镁含量79.0 mg/kg，pH 值4.78。根据全国第二次土壤普查土壤养分分级标准［18］，试验柑橘园土壤中有机质含量中等水平，碱解氮中等偏上，速效磷和速效钾极其丰富，有效钙和有效镁中等。

供试肥料为国产三元复合肥（15-15-15）以及自行配制的有机无机复混肥。有机无机复混肥以购自当地农资公司的有机肥（含N 1.9%、P2O52.4%、K2O 1.6%，有机质含量48.2%）与尿素（含N 46%）、硫酸钾（含 K2O 50%）和钙镁磷肥（P2O512%）按一定比例复配混匀而成，其中有机无机复混肥N、P2O5、K2O 含量为10%、3%和7%。

1.2 试验方法

试验在农户施春稍肥基础上进行，以当地农户习惯施化肥为对照（施三元复合肥1.4 kg/株、钙镁磷肥1.0 kg/株），设2 个施用钙镁磷肥处理（F1、F2）和2 个不施用钙镁磷肥处理（F3、F4），共5 个施肥处理，F1、F2 处理施钙镁磷肥1.0 kg/株，分别施有机无机复混肥5.0、3.0 kg/株，F3、F4 分别施有机无机复混肥5.0、3.0 kg/株，CK 及F1～F4 处理化肥投入量依次为2.4、2.0、1.6、1.0、0.6 kg/株。每个处理3 次重复，随机区组排列，小区面积约45 m2，每个小区8 棵。各处理肥料作追肥，花前肥占总施肥量60%，攻秋梢壮果肥占40%，采用沟施，施肥后覆土。各处理区除肥料类型及施肥量外，其他农事管理措施均基本一致。

1.3 采样与测定方法

参照李国良等［19］方法，在果实成熟期，调查各处理小区单株的结果数，并采摘果实样品进行果实重量和品质参数测定。可溶性固形物含量采用手持自动糖量计测定，可溶性糖含量采用蒽酮法测定，维生素C 含量采用2,6-二氯靛酚滴定法测定，有机酸含量采用中和滴定法测定。按照柑橘营养诊断技术规程采集土壤样品。土壤pH、有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、有效钙和有效镁等按照常规分析方法测定［1］。

试验数据采用Excel 2010 和SPSS 软件进行处理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对柑橘园土壤质量的影响

由表1 可知，不同施肥处理土壤质量指标有所不同，与CK 相比，施用有机无机配方肥部分代替化肥后柑橘园土壤的pH 值、有机质以及碱解氮、速效钾等养分指标均发生明显变化，且大部分指标差异显著。施用有机无机配方肥处理均能提高土壤pH，且F3 处理pH 值最高，为5.24，F4 处理次之；土壤有机质含量变化趋势与pH 值基本一致，均高于CK，其中F3 处理有机质含量最高，为19.4 g/kg，比CK 增加28.48%；土壤碱解氮和速效钾含量均高于CK，除F2 处理速效钾含量与CK 无显著差异外，其他处理均达到显著水平，其中碱解氮和速效钾含量最高的分别为F3 处理（204.57 mg/kg）和F1 处理（313.27 mg/kg）；土壤速效磷含量高于CK 的有F1、F2 处理，低于CK 的分别为F3、F4 处理，除F2 处理速效磷含量与CK 无显著差异外，其他处理均达到显著水平，其中F1 处理速效磷含量最高，为408.32 mg/kg；土壤有效钙和有效镁含量最高的均为F1 处理，分别为707.75、90.38 mg/kg，均显著高于CK，F2 处理有效钙含量与CK 无显著差异，但有效镁含量显著高于CK，F3、F4 处理的有效钙和有效镁含量略低于CK，但F3 处理与CK 无显著差异，而F4 处理有效钙和有效镁含量与CK 达到显著水平。

表1 不同施肥处理柑橘园土壤的养分指标Table 1 Soil nutrient indexes of citrus orchard under different fertilization treatments

在柑橘园土壤有效钙和有效镁含量水平处于中等水平情况下，设置F1、F2 处理钙镁磷肥投入量与CK 一致，而F3、F4 处理不施用钙镁磷肥。与CK 相比，F1、F2、F3、F4 处理分别减少化肥用量16.67%、33.33%、58.33%和75%。其中，在施用等量有机无机配方肥（等量化学氮）情况下，不施用钙镁磷肥的F3、F4 处理分别比施用钙镁磷肥的F1、F2 处理能更有效地改善土壤pH、有机质和碱解氮含量，其中F3 处理效果优于F4 处理，但F3、F4 处理速效磷、有效钙和有效镁含量显著降低，这很大可能与减少钙镁磷肥投入有关，然而这3 种养分含量仍处于较高水平。以上结果表明，有机无机配施减量化肥方式可以提高土壤pH 值、有机质和有效养分含量，利于柑橘生长，这与大多数研究报道施用有机肥可改善土壤质量的结论相同。

2.2 不同施肥处理对蕉柑产量的影响

由表2 可知，施用无机有机配方肥处理单果重均显著高于CK，比CK 增加7.2～37.3 g；各处理单株产量为43.0～46.2 kg，比CK 增加1.8～5.0 kg，增产率达到4.4%～12.1%。其中，F1 处理单果重和单株产量最高，分别为216.5 g、46.2 kg，单果重比CK 增加37.2 g，单株产量提高5.0 kg，比CK 增产12.1%；其次是F3 处理，单株产量为44.9 kg，比CK 增产9.0%。在施用等量有机无机配方肥（等量化学氮）情况下，尽管不施用钙镁磷肥的F3 处理比施用钙镁磷肥的F1 处理单株产量降低3.1%，F4 比F2 处理产量降低2.2%，但是不施用钙镁磷肥的F3、F4 处理单株产量仍比CK增加3.7、1.8 kg，分别增产9.0%、4.4%。综合考虑增产、减肥和成本等因素，减少钙镁磷肥投入不会严重影响蕉柑产量，其中F3 处理施肥方式效果更佳。

表2 不同施肥处理对蕉柑果实产量影响Table 2 Effects of different fertilization treatments on Tankan fruit yield

2.3 不同施肥处理对蕉柑果实品质的影响

柑橘经济效益的高低，其品质起到决定性作用。由表3 可知，与CK 相比，施用有机无机配方肥可提高蕉柑果实内在品质，改善果实风味，增加可溶性固形物、总糖、维生素C 含量和糖酸比，降低总酸含量。其中，F3 处理果实可溶性固形物和总糖含量均最高，分别为12.1%和7.9%，比CK 提高1.3、0.3 个百分点，其次是F1 处理；F3 处理维生素C 含量也最高，为34.5 mg/100g，比CK 高4.3 mg，其次是F1 处理；而F3 处理总酸含量最低，为0.631%，显著低于CK，其次是F4 处理。蕉柑果实中糖酸比最高的为F3 处理，比CK 提高1.9，其次是F1、F2 处理。在施用等量无机有机配方肥（等量化学氮）情况下，不施用钙镁磷肥的F3 处理比施用钙镁磷肥的F1 处理果实品质更佳，其中可溶性固形物、总糖、维生素C 含量和糖酸比F1 处理均有所提高，而总酸更低。表明在本试验区施用无机有机配方肥情况下，减少钙镁磷肥投入有利于改善蕉柑品质。

表3 不同施肥处理对蕉柑果实品质影响Table 3 Effects of different fertilization treatments on Tankan fruit quality

3 讨论

随着柑橘产业快速发展，种植规模扩大，果农盲目追求效率和高产，化学肥料的投入由用量不足转向普遍过量，是造成柑橘园土壤养分不平衡和果品品质下降的主要原因。有机无机肥料配施结合了化肥和有机肥二者优点，不仅能提高土地生产力、改善土壤性状，还能增加作物产量，提高农产品品质［20-21］。

本研究结果表明，与单纯施用化肥相比，采用有机无机配施减少化肥的投入（16.67%～75%），柑橘园土壤的pH 值、有机质以及碱解氮、速效钾等养分指标均发生明显变化，且大部分指标差异显著。在砂糖橘上的研究也发现，增施有机肥替代化肥可提高柑橘园土壤中有机质的含量，增强肥力，提高土壤利用的可持续性，并且土壤理化性状随有机肥替代比例增加而不断改善［14］。这是因为有机肥可以活化土壤中潜在的养分功能，还可以提高土壤缓冲性和保肥能力，降低土壤容重，缓解土壤板结［22］。此外，本研究发现在施用等量的有机无机配方肥情况下，不施用钙镁磷肥处理土壤pH 值、有机质和碱解氮含量比施用钙镁磷肥处理高。李晓亮等［23］研究也得出类似结果，在辣椒上60%有机肥替代化肥比20%、40%替代量的土壤有机质含量和pH 值均更高。在一定范围内，有机质的矿化速率与pH值呈负相关，这可能是不施用钙镁磷肥处理组的化肥投入更少，更好地提升土壤pH 值，从而使得有机质含量更高的原因。

对芒果、苹果、柑橘等多种果树的研究表明，有机肥与化肥配合施用可以提高作物产量［9,24］。影响产量的因素有很多，单果质量是影响产量的最重要因子之一。而果实生长发育在幼果期果实内部物质积累，在膨大期果实细胞生理代谢活动最为旺盛，矿质营养供应充足是果实健康发育的必要条件［25］。研究表明施用有机无机专用肥可以明显增加椪柑单果直径、果肉重、果皮重和果肉占果实比，单株产量更高［3］。在本试验研究中，施用无机有机配方肥处理单果重比纯施用化肥增加7.2～37.3 g，单株产量增加4.4%～12.1%。这可能是施用有机无机复混肥提高了作物生育期功能叶中叶绿素含量，有利于作物光合产物的合成和积累［26］。以一定量的有机肥替代化肥，可以提高柑橘产量，但是对砂糖橘增施有机肥替代化肥的研究发现有机肥替代比例越高，柑橘产量反而越低［14］。究其原因可能是随着有机肥替代比例增加，有机态的养分占比升高，反而会降低氮的吸收效率［23］。此外，由于有机肥的肥效后效作用，替代比例也可能超过了最佳产量的施肥量。说明有机肥部分替代化肥可以增加柑橘产量，是化肥减量增效的有效措施，但比例要适宜。需要指出的是，本试验中不施用钙镁磷肥F3、F4 处理柑橘产量比施用钙镁磷肥的F1、F2 处理有所降低，但仍比对照增产9.0%、4.4%，这可能与试验橘园土壤中有效钙和有效镁含量下降有关，但仍处于合理水平，能满足蕉柑正常生长需求。

柑橘的品质主要由果实可溶性固形物、可滴定酸、维生素C含量以及固（糖）酸比等指标决定。本研究结果显示，与单纯施用化肥相比，施用有机无机复混肥可显著提高蕉柑维生素C 含量1.7～4.3 mg/100 g，总酸含量下降3.2%～12.0%，总糖含量差异不大，其中F3 处理果实可溶性固形物和维生素C 含量提高最显著，比对照分别增加12.0%、4.3 mg/100g，糖酸比提高1.9，果实风味更佳。这与很多施用有机肥可以提高果实品质的结论一致。其他研究表明，添加有机肥处理比单纯施用化肥夏橙可溶性固形物含量提高8.4%，维生素C 含量则提高5.55 mg/100 mL［27］；施用有机肥可使柑橘甜度较对照增加1.05%［28］。此外，施用有机无机专用配方肥可以提高柑橘糖酸比，改善果实风味［3］。刘文等［29］研究发现，施柑橘专用有机无机复混肥有利于增加纽荷尔脐橙果实的维生素C 含量、固酸比，降低可滴定酸含量。矿质和非矿质营养元素对果实的品质影响很大，例如钾能促进细胞体积增大和糖分向果实体内运输，而糖分积累可促进果实着色。有机肥替代部分化肥可以改善柑橘果实品质，因为有机肥中矿质养分全面，富含有机质和有机酸，可以活化土壤养分，改善土壤性状，促进微生物活动，为果树提供良好的生长发育环境，有助于维持良好的果实风味［30］。

4 结论

与习惯施用化肥相比，有机无机肥配施替代化肥可以提高土壤的pH值、有机质和碱解氮含量，增加蕉柑产量4.4%～12.1%，显著地提高果实可溶性固形物、总糖、维生素C 含量和糖酸比，降低总酸含量。其中，在施用等量无机有机配方肥（等量化学氮）情况下，不施用钙镁磷肥处理（F3、F4）土壤中的速效磷、有效钙和有效镁含量显著降低，并且柑橘产量有所下降，但是仍比对照增产9.0%和4.4%，且F3 处理果实品质更佳，F3处理效果优于F4。从兼顾蕉柑产量、品质和成本等方面综合考虑，试验区目前蕉柑施肥减少钙镁磷肥投入是可行的，以50%有机养分替代无机养分（包括钙镁）为适宜的替代比例。