不同肥水用量下金菠蘿的養分吸收特征及產量品質效應

劉亞男 安東升 嚴程明 何東寧 徐明崗

關鍵詞：金菠蘿；肥水用量；養分吸收；產量；品質

菠蘿（AnanascomosusL.Merr）作為熱帶、亞熱帶名果之一，在國際市場和國內市場水果貿易中都有很大潛力。廣東是我國菠蘿種植第一大省，主產區季節性干旱嚴重，菠蘿生長發育關鍵期缺水，前期大量施肥但肥水耦合困難，后期植株封行，追肥困難，造成產量降低、品質下降、資源浪費。水肥一體化技術是解決菠蘿種植過程中肥水時空不匹配問題的重要措施，可有效調控土壤水分和養分，實現肥水同步供給。嚴程明等[1]研究巴厘品種菠蘿，結果顯示，與常規施肥相比，采用水肥一體化技術菠蘿氮、磷、鉀養分吸收量分別增加31.6%、60.3%和40.3%。采用水肥一體化技術不僅可提升菠蘿養分吸收，也可提高菠蘿的產量和品質。謝盛良等[2]對巴厘菠蘿的研究表明，應用水肥一體化技術，每月抽葉數增加2～10片，單果重增加43.6%，單位面積產量增加43.6%，商品果率提高10.8%。馬海洋等[3]比較了滴灌、微噴帶、噴灌肥水一體化技術在菠蘿上的應用效果，結果表明滴灌是最佳的菠蘿栽培管理模式，應用滴灌施肥技術，可使菠蘿增產26.3%，肥料貢獻率增加16.3%。嚴程明等[4]研究表明，滴灌施肥技術可使巴厘菠蘿增產39.0%，商品品質大幅度提高。劉傳和等[5]研究，應用水肥一體化技術可顯著增加神灣菠蘿青葉數、葉長、葉寬和株高，產量和可溶性固形物含量顯著增加。目前，關于菠蘿水肥一體化技術應用效果的研究，多集中于傳統施肥與水肥一體化比較研究，且研究對象品種單一，多為巴厘品種。在當今菠蘿產業發展中，品種結構單一、老化嚴重的問題比較突出。金菠蘿葉片寬大、葉緣少刺，果型端莊，成熟時果皮黃綠色、有光澤，果眼扁平或微隆，果肉呈橙黃色、香味濃郁，口感爽脆、香甜，纖維少，維生素C含量高，果實風味優于其他品種。該品種產量高，品質佳[6]，綜合性狀優良，是鮮食、加工均適宜的優良品種，推廣前景廣闊。但目前關于金菠蘿最佳水肥管理的報道較少，本研究以金菠蘿MD-2為試驗材料，比較滴灌施肥條件下，不同肥水用量對菠蘿植株生長、養分累積以及果實產量品質的影響，明確適宜菠蘿增產增效的滴灌施肥組合，為提高金菠蘿的產量和品質，促進金菠蘿產業的綠色發展提供重要理論支撐。

1材料與方法

1.1材料

試驗地點位于廣東省湛江市麻章區中國熱帶農業科學院湛江實驗站基地，地理坐標為110°16′E，21°08′N，地處雷州半島，土壤類型為凝灰巖磚紅壤。土壤基礎理化性質如下：pH4.82，有機質2.27%，全氮1.20g/kg，有效磷38.89mg/kg，速效鉀336.67mg/kg。每年5—10月為雨季，11月至翌年4月為旱季。主要氣象數據見圖1。2020年5—10月累計降水量為1567.2mm，占全年降水量的87.3%，季節性干旱嚴重。

供試菠蘿品種金菠蘿MD-2，種植密度為60000株/hm2。2019年9月定植，2019年10月至2020年4月為緩慢生長期，2020年5—9月為旺盛生長期，2020年10—11月為催花期，2020年12月至2021年5月為果實發育期，2021年6月收獲。

1.2方法

試驗設8個處理：（1）CK（不施肥不灌水）、（2）F1W0（常規施肥不灌水）、（3）F1W1（滴灌施肥，50%～60%田間持水量）、（4）F2W1（滴灌施肥量減少25%，50%～60%田間持水量）、（5）F3W1（滴灌施肥量減少50%，50%～60%田間持水量）、（6）F1W2（滴灌施肥，30%～40%田間持水量）、（7）F2W2（滴灌施肥量減少25%，30%～40%田間持水量）、（8）F3W2（滴灌施肥量減少50%，30%～40%田間持水量）。每個處理3次重復，試驗小區采用隨機區組排列。小區種植面積43.5m2，株距35cm，采用寬窄行種植，寬行50cm，窄行40cm，滴灌帶鋪設于兩行行間。常規施肥的N、P2O5、K2O施用量分別為300、225、420kg/hm2。常規施肥處理于菠蘿定植期、旺盛生長期、催花期分3次撒施；滴灌施肥處理于金菠蘿緩慢生長期（2次）、旺盛生長期（4次）、催花期、果實膨大期分8次滴灌施入。試驗所用化肥為高水溶性復合肥（15-10-20）、尿素（N46%）、過磷酸鈣（P2O516%）和氯化鉀（K2O60%）。

測定指標與方法：于收獲期采集植物樣品，株高、莖高、D葉長、D葉寬和果柄長度用卷尺測量；莖粗、果柄粗度、果實橫徑和縱徑用分度值為0.02mm的游標卡尺測定；各部位鮮重和干重用0.01g電子天平稱量。根、莖、葉、果柄、果實分離，于實驗室清洗，采集各部位樣本，105℃下殺青30min，70℃烘干至恒重，測定各部位生物量。用H2SO4-H2O2消煮植物樣，凱式定氮法測全氮，鉬銻抗比色法測全磷，火焰光度計法測全鉀。每個小區隨機采摘30個金菠蘿果實測定平均單果重，根據種植密度折合成單位面積產量（t/hm2）?？扇苄蕴呛坑幂焱壬y定，可滴定酸含量用酸堿中和滴定法（以檸檬酸計）測定，Vc含量用2，6-二氯靛酚法測定。

灌溉水生產力（irrigationwaterproductivity，IWP，kg/m3）=產量（kg/hm2）/灌溉水量（m3/hm2）

肥料貢獻率（fertilizercontributionrate，FCR）=（施肥區產量-無肥區產量）/施肥區產量100%

肥料農學效率（agronomyefficiency，AE，kg/kg）=（施肥區產量－無肥區產量）/施肥區施肥量

1.3數據處理

試驗數據采用Excel2010和SAS8.0軟件進行統計分析，采用ANOVA作方差分析，利用Duncans作多重比較分析，采用皮爾森相關分析進行各個指標的相關性分析。

2結果與分析

2.1不同水肥處理金菠蘿植物學性狀

金菠蘿采收時，不同水肥處理植株各項生長指標見表1。與對照相比，常規施肥處理顯著提高了菠蘿株高和D葉長，說明施肥可顯著促進菠蘿植株和葉片生長。與常規施肥相比，高肥高水處理顯著提高了金菠蘿株高、莖高、莖粗、D葉長、D葉寬和果柄粗度，說明嚴重干旱脅迫下，灌水可顯著促進金菠蘿植株各部位生長。同一灌水條件下，不同施肥處理之間金菠蘿各生長指標差異不顯著。中肥高水處理的金菠蘿莖高顯著高于中肥低水處理，高肥高水處理的D葉長顯著高于高肥低水處理，說明同等施肥量下，灌水有一定的促進金菠蘿植株生長的效果。

2.2不同水肥處理金菠蘿植株干物質累積量

不同水肥處理植株干物質累積情況見表2。高肥高水處理的的根、莖、葉、果柄、果實以及植株干物質累積量均顯著高于對照，說明肥水互作可顯著促進金菠蘿干物質累積。相比常規施肥處理，高肥高水處理的莖、葉、果柄、果實和植株干物質累積量顯著提高，說明嚴重干旱脅迫下，灌水可顯著促進金菠蘿干物質累積。同一灌水條件下，不同施肥量對干物質累積無明顯影響。中肥高水處理的根干重顯著高于中肥低水處理，高肥高水和低肥高水處理的果干重顯著高于高肥低水和低肥低水處理，說明灌水可促進金菠蘿根生長和果實干物質累積。

2.3不同水肥處理金菠蘿植株氮（N）、磷（P）、鉀（K）累積量

由圖2可以看出，高肥高水處理的N、P、K累積量顯著高于對照，說明肥水互作可顯著促進金菠蘿養分吸收，提高養分累積量。相比常規施肥處理，高肥高水處理可顯著提高金菠蘿植株N、K累積量，P累積量無差異，可能與菠蘿對N、K元素的需求量高于P元素有關。高肥高水處理的植株K累積量顯著高于低肥高水處理，說明輕度干旱脅迫時，施肥量高低顯著影響植株K元素累積；高肥低水處理的植株N累積量顯著高于低肥低水處理，說明中度干旱脅迫時，施肥量顯著影響植株N元素累積。

2.4不同水肥處理金菠蘿產量構成及肥料利用率

由表3可以看出，高肥高水處理的金菠蘿果實橫徑、縱徑、單果重和產量顯著高于對照和常規施肥處理，常規施肥處理與對照差異不顯著，說明肥水互作和灌水可顯著促進金菠蘿果實生長，形成產量，而單獨施肥的效果不顯著。菠蘿相對耐旱，但嚴重干旱脅迫顯著影響果實產量。高肥高水處理的果實縱徑、單果重、產量顯著高于高肥低水處理，說明相對充足的水分供應是肥料高效吸收的基礎。中度干旱脅迫時，灌溉水生產力顯著高于輕度干旱脅迫。各肥水處理的肥料貢獻率和農學效率顯著高于常規施肥處理，說明嚴重干旱脅迫時，肥水不匹配，肥料利用率低，資源浪費嚴重，灌水在菠蘿栽培管理中十分重要。

2.5不同水肥處理金菠蘿果實內在品質

由表4可以看出，高肥高水處理的可溶性糖和維生素C含量顯著低于對照。高肥高水處理的維生素C和可滴定酸含量顯著低于常規施肥處理，但其糖酸比顯著高于常規施肥。同一灌溉水平下，不同施肥量處理的可溶性糖、維生素C、可滴定酸含量以及糖酸比均差異不顯著。同一施肥水平下，高灌水量處理的可溶性糖含量和糖酸比顯著高于低灌水量處理。說明一定干旱脅迫條件下，灌水對金菠蘿果實可溶性糖含量和糖酸比的影響大于施肥。常規施肥處理的維生素C和可滴定酸含量最高，且與其他處理差異顯著，但該處理糖酸比最低。

2.6各指標相關性分析

由表5可以看出，果實產量與葉片數、株高、D葉長、D葉寬、植株干重、NPK累積量和果實橫、縱徑均呈極顯著正相關，與Vc和可滴定酸含量呈極顯著負相關?？扇苄蕴呛颗c菠蘿株高、果實橫徑呈顯著負相關，與D葉長呈極顯著負相關；Vc含量與總葉片數、植株P累積量呈顯著負相關，與D葉寬、植株干重、植株N、K累積量、果實橫、縱徑、產量呈極顯著負相關，與可滴定酸含量呈極顯著正相關；可滴定酸含量與植株干重、植株P、K累積量呈顯著負相關，與D葉寬、果實橫、縱徑、產量呈極顯著負相關。說明菠蘿植株葉片數越多，干物質和養分累積量越高，可提高菠蘿產量，降低果實酸度，有助于實現菠蘿增產提質。

3討論

合理的水肥管理對促進菠蘿生長，提高菠蘿產量和品質具有重要作用。本研究發現，高肥高水處理的金菠蘿株高、莖高、莖粗、D葉長、D葉寬和果柄粗度顯著高于常規施肥處理，與劉傳和等[5]在神灣菠蘿上的研究結果一致。高肥高水和高肥低水處理的干物質累積量顯著高于常規施肥處理，但不同滴灌施肥處理間差異不顯著。說明作為CAM途徑作物，盡管菠蘿具有較強的耐旱性，但長時間的干旱脅迫依然會抑制菠蘿植株生長。50%～60%田間持水量和30%～40%田間持水量處理，相當于輕度干旱脅迫和中度干旱脅迫[7-8]，說明非重度脅迫下金菠蘿生長對于水分供應量不敏感。有研究結果顯示，輕度水分脅迫有利于菠蘿根系的生長，促進根長的增加，菠蘿根系活力和保水力較高[7]。與常規施肥相比，2a滴灌施肥處理番茄干物質量增加17.5%和21.7%[9]。滴灌條件下增加灌水量和施氮量可促進夏玉米地上部干物質積累，與本研究結果相似[10]。

高肥高水和高肥低水處理植株N、K累積量較高，與對照和常規施肥處理差異顯著，常規施肥與對照差異不顯著。水分是影響作物養分吸收的主要因子中最為重要的因素。常規施肥處理土壤中因水分虧缺，影響養分離子遷移，且緩效養分向速效養分的釋放過程變少[11]，從而影響作物對養分的吸收利用。MENGEL等[12]指出，隨著土壤含水量的增加，肥料K的有效性顯著增加。滴灌條件下，土壤總孔隙度和有效孔隙度增加，土壤通氣性和結構性均優于常規管理[13]，促進了菠蘿根系生長發育和養分吸收累積。

水肥一體化栽培可使神灣菠蘿果長、果徑、單果重和產量顯著增加[4]。有研究表明，菠蘿單果重與地上部莖葉重呈顯著正相關[14]。在臺農17號菠蘿上研究結果也顯示，單果重與單株葉片數、葉片重和地下莖重呈極顯著正相關[15]。地上部葉片干重大說明在葉片上積累的光合產物較多，在果實生長發育階段能把更多的光合產物轉移到果實，有助于菠蘿獲得高產。在其他作物的研究結果同樣表明，滴灌施肥可使番茄產量增加46.9%，干物質量增加54.0%，氮、磷、鉀吸收量是常規施肥的1.4～2.4倍[16-17]。有研究指出，降低施肥量對產量影響較小，但降低了植株的營養生長，植株干物質累積量減少，與本研究結果相似[18]。合理的肥水供應有利于作物對養分的吸收利用，從而促進產量形成。高肥高水處理產量顯著高于高肥低水，說明肥料的高效利用必須依靠充足的供水才能被作物有效吸收，形成產量。在溫室甜瓜上的滴灌施肥試驗表明，高水高氮可促進甜瓜干物質累積，提高產量；同時追求產量和肥料利用效率時，高水中氮為最佳選擇[19]，與本研究結果相似。滴灌施肥可顯著提高金菠蘿產量和肥料貢獻率以及農學效率，與根系的良好生長有密切關系。滴灌施肥可促進作物根系生長，0～40cm土層根系總長度是對照的1.5倍[20]。

滴灌施肥可提高金菠蘿果實糖酸比，高肥高水處理的糖酸比較常規施肥處理高10.3。路永莉等[21]研究表明，渭北旱塬區果園，應用水肥一體化技術，蘋果增產13.0%，糖酸比提高19.1%。同一施肥水平，50%～60%田間持水量處理可溶性糖含量和糖酸比顯著高于30%～40%田間持水量處理，即輕度水分脅迫高于中度水分脅迫處理，與岳文俊等[19]的研究結果一致。水分是影響果實品質的關鍵因素，適當水分虧缺能夠提高果實品質[22-23]。

4結論

相比常規施肥，高肥高水處理可顯著提高金菠蘿植株N、K累積量，P累積量無差異。高肥高水處理的金菠蘿果實產量最高，為107.75t/hm2，比對照高117.46%，比常規施肥處理高99.40%，但與低肥高水處理差異不顯著。各滴灌施肥處理的肥料貢獻率和農學效率顯著高于常規施肥處理。同一灌溉水平下，不同施肥量處理的可溶性糖、維生素C、可滴定酸含量以及糖酸比均差異不顯著。同一施肥水平下，高灌水量處理的可溶性糖含量和糖酸比顯著高于低灌水量處理。

綜合考慮金菠蘿養分吸收特征、產量品質及肥料貢獻率等，低肥高水處理為較優的灌溉施肥組合，有利于實現金菠蘿高產優質高效生產。