呂中偉，郭戰(zhàn)玲，張 柯，吳文瑩，婁玉穗，楊占平

(1.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 園藝研究所，河南 鄭州 450002；2.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 植物營(yíng)養(yǎng)與資源環(huán)境研究所，河南 鄭州 450002)

為實(shí)現(xiàn)國(guó)家化肥使用量零增長(zhǎng)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展，需要在不同作物上開(kāi)展減肥增效工作[1]。葡萄具有豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和很高的醫(yī)藥價(jià)值[2-3]。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的大力實(shí)施，國(guó)家土地政策的調(diào)整和栽培技術(shù)的提高，葡萄產(chǎn)業(yè)因具見(jiàn)效快、收益高、適應(yīng)性強(qiáng)等突出優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，各地均掀起了葡萄種植熱。2018年，我國(guó)葡萄產(chǎn)量達(dá)1 366.7萬(wàn)t，居世界第1位，其中河南省葡萄產(chǎn)量達(dá)77萬(wàn)t[4]。與此同時(shí)，葡萄產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)潛在問(wèn)題日益凸顯，其中過(guò)量施用化肥的問(wèn)題尤為突出和普遍[5-7]，不僅增加了用工用肥成本，而且超過(guò)植株的吸收及土壤固持能力，不僅達(dá)不到增產(chǎn)效果，還使得養(yǎng)分大量殘留在土壤中，尤其是盈余的氮素絕大部分以硝態(tài)氮的形態(tài)在土壤剖面中積累，在灌溉和強(qiáng)降雨時(shí)很容易引起淋洗損失，進(jìn)入地下水，威脅人類健康[8-10]。因此，科學(xué)合理施肥是葡萄產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題。前人研究多關(guān)注葡萄的產(chǎn)量及品質(zhì)，對(duì)于養(yǎng)分的投入與土壤殘留的研究報(bào)道較少[11-12]。鑒于此，通過(guò)田間試驗(yàn)，探討減量及簡(jiǎn)化施肥對(duì)陽(yáng)光玫瑰葡萄果實(shí)發(fā)育、產(chǎn)量、養(yǎng)分吸收及土壤養(yǎng)分殘留的影響，以期篩選最佳的施肥量及施肥次數(shù)，為陽(yáng)光玫瑰葡萄的高效生態(tài)栽培提供一定的科學(xué)施肥依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于鄭州市高新技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)，屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫14.2 ℃，無(wú)霜期220 d，全年日照時(shí)間約2 400 h，年均降水量649.9 mm。土壤類型為輕質(zhì)潮土，有機(jī)質(zhì)含量12.9 g/kg，全氮含量0.94 g/kg，速效養(yǎng)分含量見(jiàn)表1。土壤容重：0～20 cm，1.43 g/cm3；20～40 cm，1.52 g/cm3；40～60 cm，1.49 g/cm3；60～80 cm，1.43 g/cm3；80～100 cm，1.38 g/cm3。灌排條件良好。

表1 土壤基礎(chǔ)肥力Tab.1 Soil fertility mg/kg

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)置4個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)3次，小區(qū)面積6 m×9 m，隨機(jī)區(qū)組排列。處理1(CF)：常規(guī)施肥，通過(guò)實(shí)地調(diào)查獲得的當(dāng)?shù)剞r(nóng)民習(xí)慣施肥，復(fù)合肥1 350 kg/hm2，分3次施入；處理2(RF)：常規(guī)施肥減量30%，復(fù)合肥945 kg/hm2，分3次施入；處理3(SF)：簡(jiǎn)化施肥，復(fù)合肥900 kg/hm2，硫酸鉀450 kg/hm2，分2次施入；處理4(RSF)：簡(jiǎn)化施肥減量30%，復(fù)合肥630 kg/hm2，硫酸鉀315 kg/hm2，分2次施入。具體施肥時(shí)間及施肥量見(jiàn)表2。4個(gè)處理基肥全部用有機(jī)肥20 000 kg/hm2、復(fù)合肥(N-P2O5-K2O，14-16-15)、硫酸鉀(K2O，54%)。試驗(yàn)選用葡萄品種為陽(yáng)光玫瑰，種植密度為2 250株/hm2，株距1.5 m、行距3.0 m，高寬垂架型，生育期內(nèi)各小區(qū)田間管理一致。

表2 不同處理施肥時(shí)間和施肥量Tab.2 Fertilization frequency and amount of different treatments kg/hm2

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 果實(shí)發(fā)育、產(chǎn)量及養(yǎng)分吸收量 在果實(shí)膨大期,轉(zhuǎn)色前、中、后期,成熟期采集各小區(qū)大小均一的3個(gè)果穗，隨機(jī)采下20顆果粒，測(cè)定單粒質(zhì)量；在成熟期，每小區(qū)采集大小均一的上、中、下部位的果穗及葉片[13]，測(cè)定單株葡萄果實(shí)及葉片產(chǎn)量，折算出果實(shí)產(chǎn)量。采摘20顆果粒和15片葉片測(cè)定含水率及N、P、K含量[14]。

1.3.2 土壤養(yǎng)分含量 在成熟期采集1 m深土壤樣品，每20 cm一層，測(cè)定每層土壤硝態(tài)氮、速效磷、速效鉀含量[14]。計(jì)算0～100 cm土體硝態(tài)氮?dú)埩袅浚?～60 cm土體速效磷、速效鉀殘留量。土體硝態(tài)氮(速效磷、速效鉀)殘留量(kg/hm2)=土壤硝態(tài)氮(速效磷、速效鉀)含量(mg/kg)×土壤容重(g/cm3)×土層厚度(cm)/10。

1.4 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用SPSS Statistics 21 和Excel 2007對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)葡萄果實(shí)發(fā)育和產(chǎn)量的影響

由圖1可以看出，陽(yáng)光玫瑰的果實(shí)單粒質(zhì)量表現(xiàn)為慢-快-慢-失重的變化趨勢(shì)[15-17]，果實(shí)發(fā)育前期各處理間無(wú)明顯差別，轉(zhuǎn)色中期—成熟期，RF處理單粒質(zhì)量增速相對(duì)平穩(wěn)，SF處理增速相對(duì)較快，CF、RSF處理先增加，后期快速降低。

從表3可以看出，陽(yáng)光玫瑰果實(shí)鮮質(zhì)量在14 386～14 829 kg/hm2，果實(shí)干質(zhì)量在3 035～3 279 kg/hm2，果實(shí)含水率在77.9%～78.9%。CF處理果實(shí)鮮質(zhì)量及果實(shí)干質(zhì)量相對(duì)較低，與RF、SF處理差異顯著，可見(jiàn)減量及簡(jiǎn)化施肥不僅能不同程度提高葡萄果實(shí)鮮質(zhì)量及干質(zhì)量，還能降低葡萄水分含量，其中RF處理果實(shí)含水率最低，為77.9%。

圖1 不同處理對(duì)葡萄果實(shí)發(fā)育的影響Fig.1 Effects of different treatments on grape fruit development

注：同列不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05),下同。
Note:Different lowercase letters in the same column indicate significant difference at 5% level,the same below.

2.2 不同處理對(duì)葡萄養(yǎng)分吸收量的影響

從表4可以看出，葡萄果實(shí)對(duì)氮、磷、鉀養(yǎng)分的吸收主要以鉀素為主，其次是氮，對(duì)磷的吸收相對(duì)較低。葡萄果實(shí)對(duì)氮素的吸收量在13.9～15.2 kg/hm2，CF最高，與其他3個(gè)處理差異顯著，其他3個(gè)處理間差異不顯著；磷吸收量在3.0～3.2 kg/hm2，處理間差異不顯著；果實(shí)鉀吸收量在27.8～29.1 kg/hm2，RSF處理最低，與RF、SF處理差異顯著，與CF處理差異不顯著。葉片對(duì)養(yǎng)分的吸收以氮為主，其次是鉀，磷吸收量相對(duì)較低。葉片氮吸收量在22.3～25.5 kg/hm2，CF處理較低，與RF及SF處理差異顯著，與RSF處理差異不顯著；磷吸收量在2.2～2.7 kg/hm2，CF處理與RF及SF處理差異顯著，與RSF差異不顯著；鉀吸收量在5.7～6.7 kg/hm2，CF處理最低，與其他3個(gè)處理差異顯著。所以綜合果實(shí)和葉片對(duì)養(yǎng)分的吸收，4個(gè)施肥模式中，RF處理養(yǎng)分總投入量少，吸收量相對(duì)較高，為最優(yōu)處理。

表4 不同處理對(duì)葡萄果實(shí)和葉片養(yǎng)分吸收量的影響Tab.4 Effects of different treatments on nutrient absorption of grape fruit and leaf kg/hm2

2.3 不同處理對(duì)土壤養(yǎng)分殘留量的影響

2.3.1 硝態(tài)氮 從圖2可以看出，陽(yáng)光玫瑰葡萄收獲期，不同土層硝態(tài)氮含量在34.8～109.9 mg/kg，各處理間差異明顯，其中20～40 cm含量比較高，在60～100 cm的土層中也積累了大量的硝態(tài)氮。由表5可以看出，0～100 cm土體中硝態(tài)氮?dú)埩袅吭?91.3～1 005.1 kg/hm2，其中CF和SF處理較高，與其他處理差異顯著。對(duì)氮肥投入總量與硝態(tài)氮?dú)埩袅孔鱿嚓P(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，兩者呈正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.611，所以控制氮肥投入總量是減少土壤中硝態(tài)氮?dú)埩袅康挠行Т胧?。RF及RSF處理氮肥投入總量相對(duì)較低，硝態(tài)氮?dú)埩袅枯^少，對(duì)環(huán)境相對(duì)安全。

2.3.2 速效磷、速效鉀 從圖3可以看出，葡萄收獲期，土層中速效磷主要集中在0～40 cm，其中0～20 cm其含量在27.6～44.7 mg/kg，20～40 cm其含量在35.7～53.5 mg/kg，40～60 cm其含量在0.4～5.2 mg/kg。從表6可以看出，0～60 cm土體中速效磷殘留量表現(xiàn)為CF>RF>SF>RSF，RF和SF差異不顯著，與其他處理差異顯著。從圖4可以看出，土層中速效鉀含量在106.2～560.2 mg/kg，其中0～20 cm最高，在212.4～560.2 mg/kg；20～40 cm相對(duì)較低，在129.3～151.4 mg/kg；40～60 cm最低，在106.2～129.4 mg/kg。說(shuō)明少量鉀肥可遷移到更深土層，而更多一部分則積累在土壤表層[18]。0～60 cm土體中速效鉀殘留量表現(xiàn)為SF>RSF>CF>RF(表6)，SF和RSF處理施肥模式中鉀肥的用量過(guò)大。

圖2 不同深度土層硝態(tài)氮含量Fig.2 Nitrate N content in different soil depths

表5 不同處理土壤硝態(tài)氮?dú)埩袅縏ab.5 Soil nitrate N residue of different treatments kg/hm2

圖3 不同深度土層速效磷含量Fig.3 Available P content in different soil depths

表6 不同處理土壤速效磷、速效鉀殘留量Tab.6 Soil available P and available K amount of different treatments kg/hm2

圖4 不同深度土層速效鉀含量Fig.4 Available K content in different soil depths

3 結(jié)論與討論

過(guò)量施肥不僅能降低肥料利用率，增加生產(chǎn)成本，而且會(huì)降低葡萄的產(chǎn)量[11]，導(dǎo)致土壤中養(yǎng)分大量殘留，易發(fā)生揮發(fā)、淋溶、徑流等流失[19]。在滿足葡萄正常生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)養(yǎng)分的需求下，合理減量施肥，減少肥料投入，不僅不會(huì)造成葡萄產(chǎn)量的下降，而且能提高葡萄產(chǎn)量，降低養(yǎng)分流失造成面源污染的風(fēng)險(xiǎn)[20-21]。

本研究結(jié)果表明，與CF相比，RF、SF、RSF處理均能提高葡萄果實(shí)鮮質(zhì)量，降低含水率，提高葉片對(duì)氮、磷、鉀的吸收量，降低0～100 cm土體硝態(tài)氮的殘留量；SF、RSF處理明顯增加0～60 cm土體速效鉀殘留量。其中，RF處理果實(shí)鮮質(zhì)量增加3.1%，含水率降低1.0個(gè)百分點(diǎn)，葉片氮、磷、鉀吸收量提高13.9%、22.7%、14.0%，果實(shí)鉀吸收量提高2.5%，0～100 cm土體硝態(tài)氮?dú)埩袅拷档?6.4%，0～60 cm速效磷及速效鉀殘留量分別降低16.6%和12.7%，為最優(yōu)施肥模式。對(duì)比我國(guó)北方葡萄豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)園施純N 187.5～225 kg/hm2、P2O5150～187.5 kg/hm2、K2O 150～225 kg/hm2[7]，RF處理施肥模式養(yǎng)分總投入量少，降低了生產(chǎn)成本，增加了葡萄產(chǎn)量，提高了經(jīng)濟(jì)效益，而且降低了土壤中速效養(yǎng)分的殘留，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境[20]，可在生產(chǎn)上推廣應(yīng)用。