不同肥水用量下金菠萝的养分吸收特征及产量品质效应

刘亚男 安东升 严程明 何东宁 徐明岗

关键词：金菠萝；肥水用量；养分吸收；产量；品质

菠萝（AnanascomosusL.Merr）作为热带、亚热带名果之一，在国际市场和国内市场水果贸易中都有很大潜力。广东是我国菠萝种植第一大省，主产区季节性干旱严重，菠萝生长发育关键期缺水，前期大量施肥但肥水耦合困难，后期植株封行，追肥困难，造成产量降低、品质下降、资源浪费。水肥一体化技术是解决菠萝种植过程中肥水时空不匹配问题的重要措施，可有效调控土壤水分和养分，实现肥水同步供给。严程明等[1]研究巴厘品种菠萝，结果显示，与常规施肥相比，采用水肥一体化技术菠萝氮、磷、钾养分吸收量分别增加31.6%、60.3%和40.3%。采用水肥一体化技术不仅可提升菠萝养分吸收，也可提高菠萝的产量和品质。谢盛良等[2]对巴厘菠萝的研究表明，应用水肥一体化技术，每月抽叶数增加2～10片，单果重增加43.6%，单位面积产量增加43.6%，商品果率提高10.8%。马海洋等[3]比较了滴灌、微喷带、喷灌肥水一体化技术在菠萝上的应用效果，结果表明滴灌是最佳的菠萝栽培管理模式，应用滴灌施肥技术，可使菠萝增产26.3%，肥料贡献率增加16.3%。嚴程明等[4]研究表明，滴灌施肥技术可使巴厘菠萝增产39.0%，商品品质大幅度提高。刘传和等[5]研究，应用水肥一体化技术可显著增加神湾菠萝青叶数、叶长、叶宽和株高，产量和可溶性固形物含量显著增加。目前，关于菠萝水肥一体化技术应用效果的研究，多集中于传统施肥与水肥一体化比较研究，且研究对象品种单一，多为巴厘品种。在当今菠萝产业发展中，品种结构单一、老化严重的问题比较突出。金菠萝叶片宽大、叶缘少刺，果型端庄，成熟时果皮黄绿色、有光泽，果眼扁平或微隆，果肉呈橙黄色、香味浓郁，口感爽脆、香甜，纤维少，维生素C含量高，果实风味优于其他品种。该品种产量高，品质佳[6]，综合性状优良，是鲜食、加工均适宜的优良品种，推广前景广阔。但目前关于金菠萝最佳水肥管理的报道较少，本研究以金菠萝MD-2为试验材料，比较滴灌施肥条件下，不同肥水用量对菠萝植株生长、养分累积以及果实产量品质的影响，明确适宜菠萝增产增效的滴灌施肥组合，为提高金菠萝的产量和品质，促进金菠萝产业的绿色发展提供重要理论支撑。

1材料与方法

1.1材料

试验地点位于广东省湛江市麻章区中国热带农业科学院湛江实验站基地，地理坐标为110°16′E，21°08′N，地处雷州半岛，土壤类型为凝灰岩砖红壤。土壤基础理化性质如下：pH4.82，有机质2.27%，全氮1.20g/kg，有效磷38.89mg/kg，速效钾336.67mg/kg。每年5—10月为雨季，11月至翌年4月为旱季。主要气象数据见图1。2020年5—10月累计降水量为1567.2mm，占全年降水量的87.3%，季节性干旱严重。

供试菠萝品种金菠萝MD-2，种植密度为60000株/hm2。2019年9月定植，2019年10月至2020年4月为缓慢生长期，2020年5—9月为旺盛生长期，2020年10—11月为催花期，2020年12月至2021年5月为果实发育期，2021年6月收获。

1.2方法

试验设8个处理：（1）CK（不施肥不灌水）、（2）F1W0（常规施肥不灌水）、（3）F1W1（滴灌施肥，50%～60%田间持水量）、（4）F2W1（滴灌施肥量减少25%，50%～60%田间持水量）、（5）F3W1（滴灌施肥量减少50%，50%～60%田间持水量）、（6）F1W2（滴灌施肥，30%～40%田间持水量）、（7）F2W2（滴灌施肥量减少25%，30%～40%田间持水量）、（8）F3W2（滴灌施肥量减少50%，30%～40%田间持水量）。每个处理3次重复，试验小区采用随机区组排列。小区种植面积43.5m2，株距35cm，采用宽窄行种植，宽行50cm，窄行40cm，滴灌带铺设于两行行间。常规施肥的N、P2O5、K2O施用量分别为300、225、420kg/hm2。常规施肥处理于菠萝定植期、旺盛生长期、催花期分3次撒施；滴灌施肥处理于金菠萝缓慢生长期（2次）、旺盛生长期（4次）、催花期、果实膨大期分8次滴灌施入。试验所用化肥为高水溶性复合肥（15-10-20）、尿素（N46%）、过磷酸钙（P2O516%）和氯化钾（K2O60%）。

测定指标与方法：于收获期采集植物样品，株高、茎高、D叶长、D叶宽和果柄长度用卷尺测量；茎粗、果柄粗度、果实横径和纵径用分度值为0.02mm的游标卡尺测定；各部位鲜重和干重用0.01g电子天平称量。根、茎、叶、果柄、果实分离，于实验室清洗，采集各部位样本，105℃下杀青30min，70℃烘干至恒重，测定各部位生物量。用H2SO4-H2O2消煮植物样，凯式定氮法测全氮，钼锑抗比色法测全磷，火焰光度计法测全钾。每个小区随机采摘30个金菠萝果实测定平均单果重，根据种植密度折合成单位面积产量（t/hm2）。可溶性糖含量用蒽酮比色法测定，可滴定酸含量用酸碱中和滴定法（以柠檬酸计）测定，Vc含量用2，6-二氯靛酚法测定。

灌溉水生产力（irrigationwaterproductivity，IWP，kg/m3）=产量（kg/hm2）/灌溉水量（m3/hm2）

肥料贡献率（fertilizercontributionrate，FCR）=（施肥区产量-无肥区产量）/施肥区产量100%

肥料农学效率（agronomyefficiency，AE，kg/kg）=（施肥区产量－无肥区产量）/施肥区施肥量

1.3数据处理

试验数据采用Excel2010和SAS8.0软件进行统计分析，采用ANOVA作方差分析，利用Duncans作多重比较分析，采用皮尔森相关分析进行各个指标的相关性分析。

2结果与分析

2.1不同水肥处理金菠萝植物学性状

金菠萝采收时，不同水肥处理植株各项生长指标见表1。与对照相比，常规施肥处理显著提高了菠萝株高和D叶长，说明施肥可显著促进菠萝植株和叶片生长。与常规施肥相比，高肥高水处理显著提高了金菠萝株高、茎高、茎粗、D叶长、D叶宽和果柄粗度，说明严重干旱胁迫下，灌水可显著促进金菠萝植株各部位生长。同一灌水条件下，不同施肥处理之间金菠萝各生长指标差异不显著。中肥高水处理的金菠萝茎高显著高于中肥低水处理，高肥高水处理的D叶长显著高于高肥低水处理，说明同等施肥量下，灌水有一定的促进金菠萝植株生长的效果。

2.2不同水肥处理金菠萝植株干物质累积量

不同水肥处理植株干物质累积情况见表2。高肥高水处理的的根、茎、叶、果柄、果实以及植株干物质累积量均显著高于对照，说明肥水互作可显著促进金菠萝干物质累积。相比常规施肥处理，高肥高水处理的茎、叶、果柄、果实和植株干物质累积量显著提高，说明严重干旱胁迫下，灌水可显著促进金菠萝干物质累积。同一灌水条件下，不同施肥量对干物质累积无明显影响。中肥高水处理的根干重显著高于中肥低水处理，高肥高水和低肥高水处理的果干重显著高于高肥低水和低肥低水处理，说明灌水可促进金菠萝根生长和果实干物质累积。

2.3不同水肥处理金菠萝植株氮（N）、磷（P）、钾（K）累积量

由图2可以看出，高肥高水处理的N、P、K累积量显著高于对照，说明肥水互作可显著促进金菠萝养分吸收，提高养分累积量。相比常规施肥处理，高肥高水处理可显著提高金菠萝植株N、K累积量，P累积量无差异，可能与菠萝对N、K元素的需求量高于P元素有關。高肥高水处理的植株K累积量显著高于低肥高水处理，说明轻度干旱胁迫时，施肥量高低显著影响植株K元素累积；高肥低水处理的植株N累积量显著高于低肥低水处理，说明中度干旱胁迫时，施肥量显著影响植株N元素累积。

2.4不同水肥处理金菠萝产量构成及肥料利用率

由表3可以看出，高肥高水处理的金菠萝果实横径、纵径、单果重和产量显著高于对照和常规施肥处理，常规施肥处理与对照差异不显著，说明肥水互作和灌水可显著促进金菠萝果实生长，形成产量，而单独施肥的效果不显著。菠萝相对耐旱，但严重干旱胁迫显著影响果实产量。高肥高水处理的果实纵径、单果重、产量显著高于高肥低水处理，说明相对充足的水分供应是肥料高效吸收的基础。中度干旱胁迫时，灌溉水生产力显著高于轻度干旱胁迫。各肥水处理的肥料贡献率和农学效率显著高于常规施肥处理，说明严重干旱胁迫时，肥水不匹配，肥料利用率低，资源浪费严重，灌水在菠萝栽培管理中十分重要。

2.5不同水肥处理金菠萝果实内在品质

由表4可以看出，高肥高水处理的可溶性糖和维生素C含量显著低于对照。高肥高水处理的维生素C和可滴定酸含量显著低于常规施肥处理，但其糖酸比显著高于常规施肥。同一灌溉水平下，不同施肥量处理的可溶性糖、维生素C、可滴定酸含量以及糖酸比均差异不显著。同一施肥水平下，高灌水量处理的可溶性糖含量和糖酸比显著高于低灌水量处理。说明一定干旱胁迫条件下，灌水对金菠萝果实可溶性糖含量和糖酸比的影响大于施肥。常规施肥处理的维生素C和可滴定酸含量最高，且与其他处理差异显著，但该处理糖酸比最低。

2.6各指标相关性分析

由表5可以看出，果实产量与叶片数、株高、D叶长、D叶宽、植株干重、NPK累积量和果实横、纵径均呈极显著正相关，与Vc和可滴定酸含量呈极显著负相关。可溶性糖含量与菠萝株高、果实横径呈显著负相关，与D叶长呈极显著负相关；Vc含量与总叶片数、植株P累积量呈显著负相关，与D叶宽、植株干重、植株N、K累积量、果实横、纵径、产量呈极显著负相关，与可滴定酸含量呈极显著正相关；可滴定酸含量与植株干重、植株P、K累积量呈显著负相关，与D叶宽、果实横、纵径、产量呈极显著负相关。说明菠萝植株叶片数越多，干物质和养分累积量越高，可提高菠萝产量，降低果实酸度，有助于实现菠萝增产提质。

3讨论

合理的水肥管理对促进菠萝生长，提高菠萝产量和品质具有重要作用。本研究发现，高肥高水处理的金菠萝株高、茎高、茎粗、D叶长、D叶宽和果柄粗度显著高于常规施肥处理，与刘传和等[5]在神湾菠萝上的研究结果一致。高肥高水和高肥低水处理的干物质累积量显著高于常规施肥处理，但不同滴灌施肥处理间差异不显著。说明作为CAM途径作物，尽管菠萝具有较强的耐旱性，但长时间的干旱胁迫依然会抑制菠萝植株生长。50%～60%田间持水量和30%～40%田间持水量处理，相当于轻度干旱胁迫和中度干旱胁迫[7-8]，说明非重度胁迫下金菠萝生长对于水分供应量不敏感。有研究结果显示，轻度水分胁迫有利于菠萝根系的生长，促进根长的增加，菠萝根系活力和保水力较高[7]。与常规施肥相比，2a滴灌施肥处理番茄干物质量增加17.5%和21.7%[9]。滴灌条件下增加灌水量和施氮量可促进夏玉米地上部干物质积累，与本研究结果相似[10]。

高肥高水和高肥低水处理植株N、K累积量较高，与对照和常规施肥处理差异显著，常规施肥与对照差异不显著。水分是影响作物养分吸收的主要因子中最为重要的因素。常规施肥处理土壤中因水分亏缺，影响养分离子迁移，且缓效养分向速效养分的释放过程变少[11]，从而影响作物对养分的吸收利用。MENGEL等[12]指出，随着土壤含水量的增加，肥料K的有效性显著增加。滴灌条件下，土壤总孔隙度和有效孔隙度增加，土壤通气性和结构性均优于常规管理[13]，促进了菠萝根系生长发育和养分吸收累积。

水肥一体化栽培可使神湾菠萝果长、果径、单果重和产量显著增加[4]。有研究表明，菠萝单果重与地上部茎叶重呈显著正相关[14]。在台农17号菠萝上研究结果也显示，单果重与单株叶片数、叶片重和地下茎重呈极显著正相关[15]。地上部叶片干重大说明在叶片上积累的光合产物较多，在果实生长发育阶段能把更多的光合产物转移到果实，有助于菠萝获得高产。在其他作物的研究结果同样表明，滴灌施肥可使番茄产量增加46.9%，干物质量增加54.0%，氮、磷、钾吸收量是常规施肥的1.4～2.4倍[16-17]。有研究指出，降低施肥量对产量影响较小，但降低了植株的营养生长，植株干物质累积量减少，与本研究结果相似[18]。合理的肥水供应有利于作物对养分的吸收利用，从而促进产量形成。高肥高水处理产量显著高于高肥低水，说明肥料的高效利用必须依靠充足的供水才能被作物有效吸收，形成产量。在温室甜瓜上的滴灌施肥试验表明，高水高氮可促进甜瓜干物质累积，提高产量；同时追求产量和肥料利用效率时，高水中氮为最佳选择[19]，与本研究结果相似。滴灌施肥可显著提高金菠萝产量和肥料贡献率以及农学效率，与根系的良好生长有密切关系。滴灌施肥可促进作物根系生长，0～40cm土层根系总长度是对照的1.5倍[20]。

滴灌施肥可提高金菠萝果实糖酸比，高肥高水处理的糖酸比较常规施肥处理高10.3。路永莉等[21]研究表明，渭北旱塬区果园，应用水肥一体化技术，苹果增产13.0%，糖酸比提高19.1%。同一施肥水平，50%～60%田间持水量处理可溶性糖含量和糖酸比显著高于30%～40%田间持水量处理，即轻度水分胁迫高于中度水分胁迫处理，与岳文俊等[19]的研究结果一致。水分是影响果实品质的关键因素，适当水分亏缺能够提高果实品质[22-23]。

4结论

相比常规施肥，高肥高水处理可显著提高金菠萝植株N、K累积量，P累积量无差异。高肥高水处理的金菠萝果实产量最高，为107.75t/hm2，比对照高117.46%，比常规施肥处理高99.40%，但与低肥高水处理差异不显著。各滴灌施肥处理的肥料贡献率和农学效率显著高于常规施肥处理。同一灌溉水平下，不同施肥量处理的可溶性糖、维生素C、可滴定酸含量以及糖酸比均差异不显著。同一施肥水平下，高灌水量处理的可溶性糖含量和糖酸比显著高于低灌水量处理。

综合考虑金菠萝养分吸收特征、产量品质及肥料贡献率等，低肥高水处理为较优的灌溉施肥组合，有利于实现金菠萝高产优质高效生产。