‘灿烂’蓝莓测土配方施肥研究

吴思政，柏文富，李建挥，禹 霖，白雪洁，聂东伶，陈建华

（1.湖南省森林植物园 湖南蓝莓研究发展中心，湖南 长沙 410116；2.中南林业科技大学，湖南 长沙 410004）

肥料的科学使用，能有效提高植株的生长量、产量和土壤肥力，对环境保护具有积极作用。但在实际生产中，往往因配比缺乏科学性而造成氮磷钾比例失调、肥料利用率低，没有达到施肥增产的目的，甚至对环境造成污染，因此在生产中建立科学合理有效的施肥体系是解决问题的关键。蓝莓属于寡营养植物，对磷、钾、钙、镁需求量较低，肥料过量会造成树体受损，同时蓝莓施肥选用铵态氮较好，土壤中蓝莓对铵态氮的吸收量大于硝态氮。

本研究根据蓝莓需肥规律、土壤供肥性能与肥料效应，以有机肥为基础，提出氮、磷、钾肥的适宜用量、比例及相应指标，建立相关数学模型，选择优化施肥方案，实现节肥、增产增效，减少污染的目的[1-2]。

1 材料与方法

1.1 试验材料

8年生‘灿烂’（Brightwell）蓝莓。

1.2 供试肥料

普通过磷酸钙（P2O512%），硫酸铵（N 21%），硫酸钾（K2O 50%）。

1.3 试验设计

采用“3414”完全试验方案，随机区组排列，3 次重复[3-4]，试验处理情况见表1、2。距主干30 cm 水平环施，深度5～15 cm，除优化配方试验外，其余试验在萌芽前一次性施入全部肥料。2016年在张家界蓝莓基地进行施肥处理，2017年进行校正施肥实验。

表1 试验区蓝莓施肥水平Table1 The fertilization level of blueberry in experimental area (g/株)

表2 蓝莓测土配方施肥“3414”试验方案Table2 Blueberries soil fertilizer “3414” testing experiment

1.4 试验方法

1.4.1 土样的采集

按“S”形线路多点采样，采样深度为0～25 cm，将土壤风干、去杂、过筛后测定其理化性质[5]。采样时间：第1 次在施肥前，第2 次于蓝莓坐果时。

1.4.2 土壤理化性质的测定

pH 值用pHS-25 精密pH 计测定；有机质含量采用重铬酸钾滴定法测定[6]；氮、磷、钾全量用H2SO4-HCLO4消煮，全氮含量用半微量凯氏法和扩散法、全磷含量用钼锑抗比色法、全钾含量用火焰光度计法测定；水解氮含量采用碱解扩散法；有效磷含量采用碳酸氢钠浸提一钼锑抗比色法；速效钾含量用乙酸铵浸提—火焰光度计法测定[7-9]。

1.4.3 植株生长与产量调查

测定不同处理植株的株高、冠幅；果实采收期间调查单株产量、果实数量、单果重等。

1.4.4 叶片生化指标测定

供试树体上均匀地随机采样，样品用蒸馏水洗净、擦干，放于烘箱内75 ℃，24 h 烘干至恒重，粉碎机粉碎过0.25 mm 筛。

1.5 数据处理

采用Excel 2013、SPSS22.0软件进行统计分析，建立氮肥（N）、磷肥（P）、钾肥（K）与产量及产量构成因素的三元二次方程[10-11]。

2 结果与分析

2.1 配方施肥对土壤理化性质的影响

2.1.1 配方施肥对土壤水解氮含量的影响

由表3看出，土壤本底值水解氮含量为84.64～90.17 mg/kg。施肥后，处理6、9 及处理11 水解氮含量显著高于其它处理，比对照分别高61.94%，61.82%和67.33%，处理2 较对照呈现下降趋势。其他处理水解氮含量显著高于处理1 和未施氮肥的处理2 （P＜0.05），处理11 效果最明显，增加了58.41 mg/kg，增幅为67.33%。水解氮含量依次为:处理11 ＞6 ＞9 ＞5 ＞14 ＞8 ＞10 ＞3 ＞4 ＞7 ＞13 ＞12 ＞2 ＞1。说明三种肥料配施的处理效果要优于两两配施，增加氮肥的施用量可有效提高土壤中水解氮含量。

表3 不同施肥处理对土壤水解氮含量的影响Table3 Effects of different fertilization treatments on the content of nitrogen in the hydrolyzed soil

2.1.2 配方施肥对土壤有效磷含量的影响

由表4可见，施肥前有效磷含量在11.30～13.02 mg/kg，差异不显著。施肥后，有效磷含量高低依次为：处理7 ＞6 ＞10 ＞14 ＞11 ＞5 ＞2 ＞9 ＞13 ＞3 ＞8 ＞12 ＞4 ＞1，不施磷肥的处理4 有效磷含量与处理1 相比没有明显变化。其它处理与处理1 差异达到显著水平（P＜0.05）。处理6、7、8 和处理10 与其它处理相比均达显著水平，土壤有效磷含量比处理前增幅分别为166.62%、231.95%、144.64%和159.41%。

表4 不同施肥处理对土壤有效磷含量的影响Table4 Effects of different fertilization treatments on the content of effective phosphorus in soil

2.1.3 配方施肥对土壤速效钾含量的影响

由表5可看出，处理前，速效钾含量差异不显著。施肥后，各处理速效钾含量均高于处理1，除不施钾肥的处理8 增幅较小，其他处理均与处理1 之间达到显著水平（P＜0.05）。其中处理5、6 和处理14 土壤速效钾含量最高，分别比处理前高出186.07%、176.74%和173.59%。

2.1.4 配方施肥对土壤有机质含量的影响

由表6看出，有机质含量本底值为15.64～17.86 g/kg，施肥后处理13、14 有机质含量比对照高出45.09%和44.81%，并与处理1 达到显著水平（P＜0.05）；处理2、3、9、11 和处理1 差异不显著，处理4、5、6、8、12、13 和处理14 有机质含量与处理1 差异显著。土壤有机质含量提升幅度依次为:处理13 ＞14 ＞4 ＞12 ＞6 ＞5 ＞8 ＞7 ＞10 ＞3 ＞2 ＞11 ＞9 ＞1。

2.1.5 配方施肥对土壤pH 值的影响

由表7可得，施肥前土壤pH 值范围为5.07～5.14，施肥后pH 值均有所降低，其中处理11 降低了15.06%，差异显著；施肥后各处理降幅依次为：处 理11 ＞10 ＞6 ＞4 ＞5 ＞7 ＞2 ＞8 ＞14 ＞9 ＞3 ＞12 ＞13 ＞1；施肥后，处理10 和处理11 土壤pH 值与处理1 差异显著。

表5 不同施肥处理对土壤速效钾含量的影响Table5 Effects of different fertilization treatments on the content of quick available potassium in soil

表6 不同施肥处理对灿烂土壤有机质含量的影响Table6 Effects of different fertilization treatments on the content of organic matter in brilliant soil

2.2 配方施肥对蓝莓植株生长的影响研究

2.2.1 配方施肥对蓝莓株高生长的影响

施肥前后高生长量见图1和表8，施肥后株高生长量总体呈现上升的趋势，但个别的株高生长表现和处理1 差异不明显，氮磷钾肥合理配施对于植株的生长有明显益处，协调了树体内的营养平衡。

表7 不同施肥处理对土壤pH值的影响Table7 Effects of different fertilization treatments on the pH value

图1 不同施肥处理对株高的影响Fig.1 Effect of different fertilization treatments on plant height

由表8可知，施肥对株高生长有一定的影响。处理14 的株高为195.33 cm，比处理1 高16.04%，其次是处理6、12、9、5 和11 号，高生 长 分 别 为193.00、193.00、181.33、175.00 和173.67 cm，比处理1 分别提高14.66%、14.66%、7.72%、3.96%和3.17%。用 Duncan 分析法进行对比，处理间的株高增长量差异显著，处理14 与处理3、4、8、13 之间有极显著性差异（Sig＜0.010），处理1 与处理2、3、4、7、8、10、13之间不存在显著差异。综合分析，高生长效果处理14 最佳。

表8 不同施肥处理对植株生长的影响Table8 Effects of different fertilization treatments on blueberry growth

2.2.2 配方施肥对冠幅生长的影响

由表8可知，施肥后冠幅差异显著。除处理7、10、11 之外，其他处理冠幅均有所增长，冠幅大小排列顺序是：处理6 ＞5 ＞14 ＞9 ＞12 ＞13 ＞3 ＞8 ＞2 ＞4 ＞1 ＞11 ＞10 ＞7。处理6 表现最好，冠幅平均值为203.8 cm，比处理1 增增加14.81%，处理7、10 和11 效果欠佳，其中表现较差的是处理7，比处理1 少4.86 cm，表明过量施肥对生长有一定的抑制。利用 Duncan 分析法可知，处理6 与处理1 差异显著，与处理7、10 和11 之间有极显著性差异。处理6、5 和处理14 之间不存在显著差异。

2.3 配方施肥对植株全氮、全磷、全钾含量的影响

由表9可知，不同处理对叶片全氮元素含量均有影响，处理14 影响最明显。与处理1 相比，处理14、13，12 和处理7，分别提高了28.03 %，23.45%，21.04%和19.57%，处理14、5 与处理1之间差异显著；处理4、8 与处理1 之间差异不显著。

配方施肥处理对叶片全磷含量的影响，与处理1 相比，处理14 和6 全磷含量分别提高34.26%和31.48%，方差分析表明，处理8 与处理1 之间差异不显著，处理14 与其他处理差异显著。

与处理1 相比，处理6、14 和处理5，全钾元素含量分别提高了62.38%，42.95%和41.07%。说明增施氮磷钾肥能有效提高蓝莓叶片全钾元素含量。

表9 不同施肥处理对叶片N、P、K元素含量的影响Table9 Effects of different fertilization treatments on the content of N,P and K elements in the leaves

2.4 配方施肥对产量的影响

2.4.1 产量分析

由表10可见，14 个处理间的产量差异显著，处理14 产量最高，达到6.44 kg/株，与各处理均达到显著水平，说明该组合中三个因子搭配合理，为本试验最佳组合。处理8 的产量最低，为3.354 kg/ 株，其次相对较低的是处理1，为3.505 kg/株。由图2可知，施肥可有效提高灿烂蓝莓的单株产量，不同的施肥处理对蓝莓单株产量影响各异，处理2、3、6、9、10、11、14 单株产量均在5 kg 以上，而处理1、4、8、13 单株产量都在3 kg 以下，相差较大。处理8、13 单株产量与处理1 差异不显著（P＞0.05）；处理6 和14 与 处 理1、2、4、5、7、8、9、10、12、13 均达到显著水平（P＜0.05）；处理6 与处理3、11差异不显著（P＞0.05），处理6、11 和14 与其它处理之间差异达到极显著水平。

表10 平均产量多重比较结果Table10 The result of multiple comparisons on average yield

2.4.2 配方施肥对单果质量的影响

由表11可知，施肥处理对单果重均有明显的影响，与处理1 比较，处理6 和14 效果明显，单果质量分别提高了4.25%和4.57%。处理8 的单果质量下降了0.82%。由图3可知，不同处理对增加单果质量的影响依次为：处理14 ＞6 ＞11 ＞3 ＞9 ＞10 ＞2 ＞13 ＞7 ＞12 ＞4 ＞5 ＞8 ＞1。分析结果表明：处理3、6、9、11、14 和处理1 之间均达到显著水平。

图2 施肥对单株产量的影响Fig.2 Effect of fertilization on yield per plant

表11 不同施肥处理对单果质量的影响Table11 Effect of different fertilization treatments on the single fruit weight

图3 施肥对单株‘灿烂’蓝莓单果质量的影响Fig.3 Effect of fertilization on single fruit weight of single brilliant blueberry

2.4.3 单因素效应分析

2.4.3.1 氮肥多重比较

根据表12可知，不同氮肥施肥量产量差异显著，处理6 平均产量最高。据图4可知，产量在水平0、 1、 2 区间是随着氮肥用量的增大而增加的，在水平2 到3 区间，随着施肥量的增加而下降。曲线在氮肥施用量2 水平附近出现拐点。处理6氮肥施肥量为20 g/株。

表12 氮肥施用效果的多重比较Table12 The results of nitrogen multiple comparison

图4 氮肥的产量曲线Fig.4 Yield curve of nitrogen fertilizer

2.4.3.2 磷肥多重比较

根据表13可知，不同磷肥施肥量产量差异显著，处理6 组合平均产量最高。据图5可知，产量在0、 1、 2 区间随着磷肥的增大而呈现上升趋势。在磷肥处理水平2 到3 区间，随施用量的增加逐渐下降，曲线在2 水平附近出现拐点，处理6磷肥施肥量为20 g/株。

表13 磷肥施用效果多重比较Table13 The results of nitrogen multiple comparison

图5 磷肥的产量曲线Fig.5 Yield curve of phosphate fertilizer

2.4.3.3 钾肥多重比较

据表14可知，不同钾肥施用量产量差异极显著，处理6 平均产量最高。根据图6可知，产量在0、 1、 2 区间随着施肥量的增大而增加的。在施肥水平2 到3 区间，随着施用量的增加出现下降趋势，曲线在施肥量2 水平附近出现拐点，处理6 钾肥施肥量为20g/株。

表14 钾肥施用效果多重比较Table14 The results of nitrogen multiple comparison

图6 钾肥的产量曲线Fig.6 Yield curve of potassium fertilizer

2.4.4 三元二次回归模型

对14 个处理数据进行回归分析（表15），得出三元二次方程：Y=3 485.29+82.54x3-25.361 9x1x2+ 17.952x2x3-11.339x1x3+0.8678x12-6.758x22-5.322x32。

表15 回归分析结果Table15 The result of variance analysis on regression coefficient

对试验数据进行三元二次方程拟合，Pr＞F为＜0.05，达到显著水平。然后进行求解，得出氮、磷、钾推荐施肥量分别为24 g/株，12 g/株，12 g/株。

3 讨 论

3.1 配方施肥对蓝莓土壤理化性质的影响

土壤营养元素是植株根系吸收养分的来源，是土壤肥力的重要物质基础，土壤营养元素只有在适当的范围内，才能发挥最佳效果，超过合适范围都将对植株生长产生不良影响，研究表明，通过配方施肥中以有机肥配施一定量的化肥能够提高土壤肥力指标含量，降低营养损失。

研究表明，14 种不同氮、磷、钾配比施肥后，水解氮含量与氮肥施用量呈正相关，不同处理水解氮含量显著高于处理1，施肥可以有效提高土壤氮素养分含量，为蓝莓正常生长提供充足的氮素营养；土壤中有效磷含量与磷肥施用量呈正比并在上升到一定值后不再提高，由此可见，施肥对土壤中有效磷的含量的提高有显著作用，为蓝莓生长发育和代谢等提供充足的磷素养分。合适范围内增施氮肥对土壤有效磷含量有一定的影响，可能是由于处理中氮肥提高土壤有机质的含量和农作物的生物产量，通过植物残留物和有机质分解作用间接提高土壤有效磷的含量。因此，肥料的合理配比施用同样可以达到增加磷素的效果，以N、P、K 3 种配施效果最佳；土壤中有效钾含量均在施肥后显著上升且与钾肥施用量成正比，为蓝莓植株生长发育、开花结果等过程提供钾素营养。

3.2 配方施肥对蓝莓土壤有机质和pH 值的影响

蓝莓在微酸性的土壤环境中生长良好，依靠内生菌根真菌的寄生来克服因没有根毛所面临的吸收水分和养分的困难。菌根的侵染强度与土壤酸碱度、土壤元素含量相关。Goulart 等认为土壤中低氮元素水平更有利于菌根的侵染[12-13]。因此，为保证土壤中微生物活动旺盛，合理施用肥料以保证蓝莓根系在合适的pH 值范围内。

研究表明，配方施肥中施肥量的增加使得土壤pH 值有相对明显的降低，土壤 pH 值降幅总体与氮肥及钾肥施用量呈正相关。由于硫酸铵和硫酸钾属于酸性肥料，过磷酸钙属于碱性肥料，增加氮肥和钾肥的量使SO42-在土壤中大量富集，施用量越大土壤 pH 值降幅越大，表明酸性肥料可以改善土壤pH 值。但湖南大部分地区土壤pH 呈酸性，施肥前对土壤pH 值进行检测并对肥料种类进行选择尤为重要。

3.3 配方施肥对蓝莓生长量的影响

蓝莓对营养元素需求较小，树体内氮、磷、钾含量相对较低，研究表明：蓝莓对施肥反应敏感，过量施肥容易造成蓝莓生长受到抑制，产量相对下降，导致植株损伤甚至死亡，合适的氮磷钾配比施肥用量对蓝莓生产具有重要的作用[14]，本研究与Eck[15]研究结果一致；合理施肥能促进植株的生长，尤其对于株高和冠幅增长显著，配方施肥能协调蓝莓树体的养分平衡，增强植株的抗性。因此，选择合适的施肥用量和施肥比例在蓝莓生产中起着重要作用。

试验中，随着氮磷钾施用量的增加，蓝莓株高和冠幅生长量上升，超过3 水平的磷肥和钾肥，生长量均减小，氮、磷、钾施用量较高不利于蓝莓的生长发育。但本试验仅对个别蓝莓品种进行研究，对于其他类型的蓝莓品种来说，其施肥用量可以借鉴，其最佳的施入量还需进一步探讨。过量的施肥用量可能会降低蓝莓产量，可能是蓝莓的品种、类型、树龄和土壤类型的不同所引起的。

3.4 配方施肥对蓝莓叶片营养元素含量的影响

叶片营养元素含量分析配合营养诊断结果提出肥料适宜施用量，通过调节施肥量和施肥配比来解决植株营养元素不平衡的问题。Eck 总结出蓝莓叶片营养元素标准值范围：N 1.80%～2.10%，P 0.12%～0.40%，K 0.35%～0.60%，Ca 0.40%～0.80%，Mg 0.12%～0.25%[15]。国外研究表明高丛蓝莓叶片N 含量的临界水平为1.65%[16]，蓝莓的生长对N 素的要求较高，过多或过少都会使蓝莓的生长代谢不平衡，不同品种间氮肥用量有一定差异，但叶片内营养元素含量具有种间相似性。

蓝莓根系分布较浅，过量施肥不仅会导致蓝莓植株生长势弱、生长缓慢及果实产量下降，还会造成土壤养分失调，肥力下降[17]。目前在植株叶片矿质元素的诊断中，DRIS 能提供养分间丰缺的平衡状况，因此被很多研究应用。

施肥前，叶片N、P、K 元素均低于标准值，施肥后，不同施肥处理对叶片的影响表现为:叶片中P、K 元素含量在标准值范围内，N 元素含量仅处理14达到临界水平，其他处理未达到标准值范围。

3.5 配方施肥对蓝莓产量的影响

蓝莓产量受氮肥影响较大，磷、钾肥影响相对较小。产量在合理的施肥量范围内增大且呈上升趋势，超过合理量则会出现产量下降的情况，符合报酬递减规律，蓝莓氮、磷、钾的产量效应具有明显的互作效应和促进作用。研究表明，氮磷钾的合理施用可以提高产量，营养元素在植株体内有累积效应，果树对营养元素之间的平衡相对敏感，要求各元素的合理配比与施用量范围，防止元素过量导致另一种元素的缺乏。高氮水平容易发生徒长，降低坐果率和产量，中氮和低氮水平则有利于提高产量。高磷水平能增加产量，但高磷、中磷和低磷水平产量之间无显著差异。试验表明，在合理范围内增加氮磷钾肥对提高蓝莓单果重有较为明显的效果。较优配比是处理6 和处理14，N、P、K 对产量的影响大小依次为：N ＞P ＞K。

3.6 最佳施肥比例及施肥方案

3.6.1 最佳施肥比例

配方施肥比例在不同的土壤类型和土壤肥力上有所不同。在土壤有机质含量较高时，宜采用的施肥比例为1 ∶2 ∶3 或1 ∶3 ∶4，而在矿质土壤上采用1 ∶l ∶1 或2 ∶1 ∶1 的施肥比例较为合适。在有机质含量较低的沙壤土中，采用28 ∶14 ∶14 的施肥比例较好[18]，高磷、钾并没有显著的增加施肥效果，而高氮不仅在生长生理指标上降低了施肥效应，打破了树体营养平衡，同时也增加了施肥成本。综合分析可以得出，配方施肥对蓝莓产量的影响显著。根据叶片诊断中P、K 元素含量相对较低，施肥比例2 ∶1 ∶1 获得产量最高值，说明配方施肥可以有效防止因单施或者仅施用两种肥料过高而引起的产量降低，因此，试验经寻优得出氮、磷、钾的最佳比例为2 ∶1 ∶1，与Belt[19]等研究的结果一致。

3.6.2 最佳施肥方案

近年来的研究发现：在现代二次回归肥料设计中，“3414”设计除具有其他二次回归设计所共有的特点外，还具有其独特的优点，既可配置3类7 种肥料效应函数的功能。

试验通过二次回归模拟寻优，建立了8年生灿烂蓝莓产量效应方程来初步确定最佳的施肥方案：N 20～24 g/ 株，P2O510～12 g/ 株，K2O 10～12 g/ 株（折 合N 80～96 kg/hm2，P2O540～48 kg/hm2，K2O 40～48 kg/hm2），其中氮肥施用量略低于Clark[20]研究结果（134 kg/hm2），钾肥施用量和Eck[21]研究结果（40 kg/hm2）一致。

产量与施肥量之间的关系符合二次抛物线趋势变化，即当施肥量达到一定水平时，产量将不再随施肥量的增加而增加，只会造成肥料的损失和对环境的污染，不利于可持续发展[18]。综合分析初步确定最佳施肥比例近似2 ∶1 ∶1。试验中通过混合氮磷钾肥料来进行配方施肥，在生产中可以按照比例选择复合肥来降低施肥成本。

试验获得的蓝莓产量最佳施肥组合模型，仅在本试验管理条件下，受土壤质地，土壤有机质和速效氮、磷、钾的含量以及当地气候、品种、树龄、施肥时期和方法、肥料种类、栽植密度、管理措施等因子的影响，对于试验地周边类似条件的基地具有实际的指导意义。

4 结论与讨论

比较各处理组合对于8年生‘灿烂’蓝莓产量和生长量两方面的影响，处理14 的效果优于其他处理。综合分析，本研究的较佳施肥组合配比是2 ∶1 ∶1。

配方施肥可以均衡土壤水解氮、有效磷、速效钾营养，降低土壤相对富集的水解氮含量，增加土壤相对缺乏的有效磷，速效钾含量。根据蓝莓的需肥特点和施肥反应可知：过度施用单一肥料的负面影响较为明显，与同时施用两种肥料相比，配方施肥对蓝莓的生长和产量效果较好，同时可以有效调节土壤酸碱度，使其在蓝莓生长的合适范围内。

对叶片中主要矿质营养元素进行诊断可知：通过配方施肥可以解决植株树体内营养元素失衡。

研究蓝莓的产量效应发现：氮、磷、钾因素在较低水平时，产量随着元素施肥量的增加而增加，超过最佳用量水平后，产量反而下降。根据试验产量多重比较分析，14 个处理产量差异极显著。处理14 产量最大，灿烂产量分别达到6.44 kg/株。8年生‘灿烂’的施肥模型方程式：Y=3 485.29+82.54x3-25.361 9x1x2+17.952x2x3-11.339x1x3+0.8678x12-6.758x22-5.322x32，在模拟方程的基础上，结合土壤理化性质分析和叶片营养诊断综合初步确定最佳施肥方案为：N 20～24 g/株，P2O510～12 g/ 株，K2O 10～12 g/ 株（折合N 80～96 kg/hm2，P2O540～48 kg/hm2，K2O 40～48 kg/hm2），对周边类似立地条件的蓝莓基地施肥管理具有借鉴作用。