武松伟1,2，梁珊珊1,2，谭启玲1，陈敏1,2，王诗慧1,2，彭柱青1,2，胡佳玉1,2，胡承孝1,2
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
摘要氮、磷、钾、钙和镁是柑橘需求量较多的矿质营养，施肥不足既不利于柑橘生长发育也不利于果实高产优质。然而随着柑橘产业的快速发展，氮磷钾肥料逐步由用量不足转向普遍过量，成为我国柑橘单产不高及品质下降的关键诱因。本文分析了柑橘果实产量、品质与肥料用量的关系，指出氮磷钾定量、调比成为最紧迫现实需求，适宜的用量既是柑橘果实高产更是果实优质的需要；归纳比较了国内外柑橘推荐施肥的方法和肥料用量，提出根据柑橘单位果实产量的养分携出量和目标产量推荐肥料用量的方法即“以果定肥”法，对于指导柑橘生产具有重要意义。
关键词柑橘；施肥；果实产量；果实品质；需肥量；以果定肥；优质高效；精准施肥；营养特性；平衡施肥；肥料利用率；定量施肥；肥料减施
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3820万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。
表1我国柑橘主产区每吨果实产量的施肥量[5]Table1TheamountoffertilizerpertonoffruitinmajorcitrusplantingregionsofChina
产区Regions氮用量/kgNamount磷用量/kgP2O5amount钾用量/kgK2Oamount氮磷钾总量/kgNPKamount产量(kg/667m2)Averageyield湖北Hubei13.436.868.6728.962511湖南Hunan16.0011.5712.6540.221595江西Jiangxi18.0114.9315.6548.591436浙江Zhejiang11.449.679.6030.712660福建Fujian30.5723.2724.2378.071992广西Guangxi22.5118.7921.2262.521769广东Guangdong18.8615.7015.5450.101462四川Sichuan36.0024.6525.8086.441057重庆Chongqing30.5719.5320.4870.561197平均Mean19.6214.4215.4849.521765
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。
表2氮肥用量对柑橘果实产量和品质的影响[16]Table2Effectsofnitrogenfertilizerlevelonfruityieldandqualityofcitrus
年均单株氮用量/gAmountofNpertree单株累计产量/kgCumulativeyieldpertree平均单果质量/gFruitweight可溶性固形物/%TSS酸度/%Acidity固酸比TSS/Acidity039.581.110.71.47.620065.7121.513.72.36.040071.697.313.72.06.860074.884.414.21.78.380067.983.715.02.17.1
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25mg/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150kg/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，1t果实带走0.17～0.27kg磷、1.18～1.90kg氮、1.48～2.61kg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0.40kg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)0.85kg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。
表3钾肥用量对温州蜜柑果实产量、品质的影响Table3EffectsofpotassiumfertilizerlevelonfruityieldandqualityofSatsumaorange
年均单株钾用量/gAmountofK2O单株产量Yield/kg单果质量/gFruitweight可溶性固形物/%TSS酸度/%Acidity固酸比TSS/Acidity033.08136.410.00.85b11.825039.80149.49.70.91ab10.650042.94138.410.40.95ab10.975039.20140.610.71.07a10.0100024.66138.610.20.90ab11.3
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。
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。
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]，1t柑橘果实养分平均携出量分别是N1.75kg、P2O50.53kg、K2O2.40kg、CaO0.78kg、MgO0.27kg。鲁剑巍[1]对湖北省柑橘园土壤养分状况的研究表明，1t柑橘果实养分平均携出量分别是N1.18～1.90kg，P2O50.39～0.62kg，K2O1.78～3.14kg，CaO0.50～l.46kg，MgO0.27～0.32kg。整理Srivastava等[62-63]的研究数据，1t柑橘果实养分平均携出量分别是N2.18kg、P2O50.45kg、K2O3.12kg、MgO0.32kg。笔者所在课题组采样分析结果(表4)表明，1t柑橘果实养分平均携出量分别是N2.08kg、P2O50.52kg、K2O3.06kg、CaO1.46kg、MgO0.36kg。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，1t柑橘果实平均的养分携出量是N1.89kg、P2O50.50kg、K2O2.76kg、CaO1.07kg、MgO0.31kg。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1t柑橘果实需要消耗N4.73kg、P2O51.00kg、K2O4.60kg，总养分量为10.33kg。
表4我国主要柑橘品种每吨果实养分平均携出量Table4ThenutrientremovalbyonetonfruitofmaincitruscultivarsinChinakg
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112～168kg/hm2，而Hammami等[64]推荐克莱门汀橙最优氮、钾用量分别是192和200kg/hm2，其目标产量为43t/hm2，即每吨果实需要施用氮、钾分别4.46和4.65kg。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705kg/hm2，其产量分别为37.5和45t/hm2，即每吨果实推荐肥料用量分别22.4kg和15.7kg。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1t柑橘果实的氮、磷、钾用量之和变化不大，其平均量为10.40kg，N∶P2O5∶K2O平均为1.00∶0.60∶0.70。本文“3.1”中“每生产1t柑橘果实消耗的平均养分量N4.73kg、P2O51.00kg、K2O4.60kg，总量为10.33kg”，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]Table5TheN,P,KrecommendationrateofsweetorangeinBrazil
果实产量/tFruityield氮/(kg/hm2)N磷/(kg/hm2)P2O5钾/(kg/hm2)K2O生产1t果实养分消耗量/kgAmountofNPKperton比例N∶P2O5∶K2O<1570404010.01.00∶0.57∶0.5716～2080506010.61.00∶0.62∶0.7521～30120708010.61.00∶0.58∶0.6731～4016010012010.71.00∶0.62∶0.7541～5020012014010.11.00∶0.60∶0.70
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N200～450kg/hm2、P2O5100～250kg/hm2、K2O150～400kg/hm2，取中间值则为N325kg/hm2、P2O5175kg/hm2、K2O275kg/hm2，N∶P2O5∶K2O平均为1.00∶0.50∶0.80，总量为775kg/hm2；按目前我国柑橘平均单产为26.5t/hm2[6]，1t柑橘果实的肥料用量为N12.3kg、P2O56.6kg、K2O10.4kg，N∶P2O5∶K2O平均为1.00∶0.50∶0.80，总量为29.3kg，是本文“3.1”中“1t柑橘果实养分平均携出量10.33kg”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]Table6RecommendationapplicationofN,P2O5,K2Ofertilizerrateofdifferentcitruscultivars
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N0.66、P2O50.33、K2O0.38，总量达1.37kg，其N∶P2O5∶K2O平均为1.00∶0.50∶0.60。每生产1t柑橘果实，氮、磷、钾国外推荐用量为10.4kg，则每株柑橘目标果实产量为97.5kg；我国生产1t柑橘果实肥料推荐量为29.3kg，单株目标产量为46.7kg，这与我国实际单株产量接近。综上所述，国内外生产1t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(0.68N、0.31kgP2O5、0.5kgK2O)的基础上配施500gCaO和100gMgO，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0.5kgN、0.3kgP2O5、0.4kgK2O的基础上配施0.25kg硫酸镁、0.50kg生石灰和25g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CaO0.9kg、MgO0.6kg，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CaO1.2kg、MgO0.3kg，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2kg/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1t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。
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WUSongwei1,2,LIANGShanshan1,2,TANQiling1,2,CHENMin1,2,WANGShihui1,2,PENGZhuqing1,2,HUJiayu1,2,HUChengxiao1,2
1.HubeiProvincialEngineeringLaboratoryforNew-TypeFertilizer/Micro-ElementResearchCenter,Wuhan430070,China;2.KeyLaboratoryofHorticulturalPlantBiology,MinistryofEducation,HuazhongAgriculturalUniversity,Wuhan430070,China
Keywordscitrus;fertilization;fruityield;fruitquality;fertilizerrequirement;determiningamountoffertilizerbyfruitnutrientsremoval;highquality,highefficiency;precisionfertilization;nutritionalcharacteristics;balancedfertilization;fertilizereeficienty;quantitativefertilization;fertilizwrapplicationreduction
武松伟，梁珊珊，谭启玲,等.柑橘营养特性与“以果定肥”[J].华中农业大学学报，2021，40(1)：12-21.
DOI:10.13300/j.cnki.hnlkxb.2021.01.002
收稿日期：2021-01-11
基金项目：国家重点研发计划(2017YFD0202001)；国家现代农业(柑橘)产业技术体系(CARS-26)