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配方施肥对核桃不同果期产量、果实性状与植株生长的影响

2021-07-13李守玉徐士忠肖锦淑涂国信杨云广赵映兰

中南林业调查规划 2021年1期
关键词:干果增量核桃

李守玉,乔 璐,徐士忠,肖锦淑,涂国信,杨云广,赵映兰

(1.云南省大理州林业和草原科学研究所,云南 大理 671009;2.云南林业职业技术学院生态环境工程学院,昆明 650024)

云南是核桃产业大省,在全国核桃产业中占有重要地位,栽培面积和产量约占全国的1/3[1],截止2017年,全省核桃种植面积已达286.67万hm2,产量102万t,产值305亿元,种植面积、产量、产值均居全国之首[2]。产业发展依赖于核桃的产量与品质,但不同的地区、种植基地之间差异较大,栽培管理水平参差不齐,导致品质和产量良莠不齐[2-3],这已成为目前制约本地区核桃产业提升的突出问题,同时也意味着核桃产业具有潜在的提质增效空间。

在植物整体栽培管理体系中,土壤肥力管理是其中的重要环节,其供应状况会影响植株生长、果实产量和果实品质[4-5]。一方面,植物生长发育的不同阶段所需肥料的种类和数量不尽相同;同时还需考虑目标种植区域的土壤养分背景,测土配方施肥对于改善土壤肥力、促进植物生长、持续提高果实产量、稳定果实品质起着关键作用[6-7],还可以有效减少肥料的浪费和对环境的污染。

目前围绕核桃栽培中的施肥管理已开展了大量研究,但多数聚焦在某一种或某一类肥料对核桃生理、生长的影响[8-11];氮、磷、钾大量元素的复合肥对生长和结实的影响[12-14];以及微量元素对核桃产量、品质的影响[15]等方面。而同时包含有机肥、大量元素与微量元素的复合施肥配方对植株生长、果实产量等影响的研究还不多见。而从文献检索的结果来看,云南地区有关施肥对核桃生理、生长、结实等影响的研究仍有较大的留白。

本研究针对核桃的两个不同结实期初果期和盛果期,施用3个梯度的配方肥料进行试验,通过2年对试验数据的收集与分析,探索不同施肥配方对核桃植株生长及果实产量、品质的影响程度。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于永平县北斗乡永平天绿核桃专业合作社核桃示范基地(99°39′13″ E,25°33′46″N),海拔2 170~2 250 m;属北亚热带气候区,立体气候较为明显,年均气温15.8℃,最高气温33.2℃,最低气温-4.4℃,年霜期115 d,年日照2 190.7 h;区域土壤大部分为黄棕壤,土质差,肥力中下,偶尔可见紫色土;坡向为西北,坡位为上坡位,坡度为20°。原始土壤的养分为核桃的种植提供基础养分。

1.2 核桃样树的选择

供试核桃品种为漾濞泡核桃。在示范基地内选取初果期和盛果期核桃样树各25棵,初果期样树的平均树龄7 a,盛果期的平均树龄11 a。为保证所选样树具有代表性,在实施地块的上、中、下部位和南北方向的各区域选择样树,并且尽量选取长势一致的植株,以降低试验结果的误差。

1.3 配方施肥方法

测土配方施肥是有针对性改善土壤肥力的方法[16],在确定施肥配方之前,首先对基地土壤养分进行测定,然后根据检测结果,以及初果期和盛果期需肥特征的差异[17],有针对性地对初果期和盛果期分别拟定施肥配方。初果期和盛果期各制定了3个施肥配方,即3个处理。详见表1。

表1 初果期与盛果期的施肥配方配方方式 初果期盛果期配方1秋季:有机肥(农家肥)施用量20 kg/株; 夏季:复合肥追肥2次,第一次4月,施肥量1kg/株(N∶P∶K=3∶1∶1.5);第二次6月,施肥量2 kg/株(N∶P∶K=3∶2∶1)。叶面喷施4次,大量元素水溶肥1次(7月),中微量元素铁、锰、锌、硼3次(5月—6月) 秋季:有机肥(农家肥)施用量30 kg/株夏季:复合肥追肥2次,第一次4月,施肥量1.8 kg/株(N∶P∶K=3∶1∶1.5);第二次6月,施肥量4 kg/株(N∶P∶K=3∶2∶1)。叶面喷施4次,大量元素水溶肥1次(7月),中微量元素铁、锰、锌、硼3次(5—6月)配方2秋季:有机肥(农家肥)18 kg/株夏季:复合肥追肥2次,第一次施肥量0.8 kg/株(N∶P∶K配比同配方1);第二次施肥量1.5 kg/株(N∶P∶K配比同配方1)。叶面喷施4次,同配方1秋季:有机肥(农家肥)28 kg/株夏季:复合肥追肥2次,第一次施肥量1.6 kg/株(N∶P∶K配比同配方1);第二次施肥量3 kg/株(N:P:K配比同配方1)。叶面喷施4次,同配方1

续表1 初果期与盛果期的施肥配方配方方式 初果期盛果期配方3秋季:有机肥(农家肥)16 kg/株夏季:复合肥追肥2次,第一次施肥量0.5 kg/株(N∶P∶K配比同配方1);第二次施肥量1 kg/株(N∶P∶K配比同配方1)。叶面喷施4次,同配方1秋季:有机肥(农家肥)25 kg/株夏季:复合肥追肥2次,第1次施肥量1.2 kg/株(N∶P∶K配比同同配方1。);第二次施肥量2 kg/株(N:P:K配比同同配方1) 。叶面喷施4次,同配方1

1.4 测定指标

测定指标分为3类,分别用于表征植株生长、果实产量及果实的性状。植株生长指标包括树高、基径、东西冠幅和南北冠幅;果实产量指标有单个植株干果产量(kg)和个数(个);果实性状指标有青果单个质量(新鲜带青皮的单个果实质量)、鲜果单个质量(新鲜去青皮的单个果实质量)和干果单个质量(去青皮晾干后的单个果实质量)。

1.5 数据处理与分析

2018年为基准年,测定进行配方施肥前的数据,即原始数据;2019年为第1年,测定配方施肥第一年后的数据;2020年为第2年,测定配方施肥第二年后的数据。第1年增量:2019年(第1年)调查测定的数据减去2018年(基准年)调查测定对应指标的相应数据,第2年增量:2020年(第2年)调查测定数据减去2019年(第1年)调查测定对应指标的相应数据,增量指标可以反映相应指标的增长情况。

试验数据应用SPSS22.0进行的统计分析。

2 结果与分析

2.1 初果期

2.1.1 不同施肥配方对植株生长、果实产量及果实性状影响的比较

从表2可知,第1年,施用配方1和配方2后,东西冠幅和南北冠幅都没有显著差异,但都显著高于配方3的相应指标;从果实产量来看,配方1的产量显著高于配方2与配方3;而干果个数则表现为配方1>配方2>配方3。

表2 不同施肥配方对植株生长和果实产量的影响配方方式东西冠幅∗∗/m南北冠幅∗/m第1年第2年第1年第2年配方17.14±1.63 a7.69±1.71 a6.46±1.70 a配方26.89±1.24 a7.29±1.18 a6.59±0.86 a配方35.14±1.12 b5.57±1.37 b5.08±1.27 b配方方式单株干果产量∗∗/kg单株干果个数∗∗/个第1年第2年第1年第2年配方13.53±1.15 a4.64±1.22 a303.38±96.69 a327.63±109.18 a配方22.41±0.76 b 3.1±0.88 b203.00±39.28 b 225±40.39 b配方31.72±0.66 b2.34±0.78 b136.56±45.67 c147.22±44.7 c 注: ∗表示显著水平为0.05;∗∗表示显著水平为0.01。不同字母表示某一指标在不同配方之间存在显著差异。(下同)

第2 年,南北冠幅不再表现出显著差异,东西冠幅仍旧是配方1与配方2显著高于配方3,果实产量和个数的特征也与第1年年一致。

就不同的施肥配方来看,配方1对产量的提升非常显著,而配方2与配方3虽然在肥料的施用量上有差异,但在产量上没有体现出明显差异。而3种配方彼此之间在干果个数上却有显著差异,说明座果量对肥料的施用更为敏感,但是座果量增加不一定能增加植株的产量。

3种施肥配方使得植株的冠幅有显著差异,说明不同配方对于初果期的植株生长所起的作用不同,但对同样表征植株生长的树高和基径却没有表现出显著差异。冠幅的增加有利于座果量的增加,这说明所用的施肥配方着重体现出有增加产量方面的效用。

就施肥两年后的果实性状指标来看,目前的施肥配方和施肥累积时间暂时没有对果实性状产生显著影响。

从第1年增量与第2年增量在不同配方之间的差异来看(表3),各项指标的第1年增量在不同配方之间没有显著差异;第2年增量的配方间差异也基本不显著,只有鲜果单个质量1项指标例外:配方1的第2年增重显著高于配方2和配方3。由此可以作出初步的推断:配方1对于果实性状的影响力高于其他两个配方,但需要一定的作用时间才能有所体现。

表3 初果期同一施肥配方不同增量时段间的比较增量时段配方1东西冠幅∗/m单株干果产量∗∗/kg青果单个质量∗∗/g鲜果单个质量∗∗/g第1年增量0.21±0.160.53±0.373.13±1.700.11±0.71第2年增量0.55±0.211.11±0.756.15±1.341.49±0.44增量时段配方2配方3干果单个质量∗/g单株干果产量∗/kg单株干果个数∗∗/个青果单个质量∗/g第1年增量0.02±0.820.37±0.286.44±1.942.93±1.24第2年增量0.78±0.470.62±0.3710.67±3.085.67±2.86

2.1.2 施肥配方1对植株生长、果实产量及果实性状的影响

针对施肥配方1的数据分析显示(表4),第2年的单株干果产量与青果单个质量显著高于第1年,但第1年的这两项指标与基准年和第2 年都没有显著差异,这些结果表明,施肥配方1对所选取核桃样树来说具有提高产量、改变果实性状的作用,但显著的改变发生在施肥两年后,同样表现为效用的累积效应与时滞效应。

从两个阶段的增量数据来看(表3),有4个指标表现为第2年的增量显著高于第1年,分别是东西冠幅、单株干果产量、青果单个质量和鲜果单个质量。这些趋势首先可以说明肥料起作用的后效性,同时也可以表明给定的配方肥料对果实增产、改变果实性状所起的作用。虽然东西冠幅是生长指标,但也是间接的产量指标,即较大的冠幅有利用增加座果量。

表4 初果期同一施肥配方不同年度间的比较年度配方1配方2单株干果产量/kg青果单个质量/g单株干果产量/kg基准年3.00±1.25 b44.31±6.33 b 1.88±0.59 b 第1年3.53±1.15 ab47.44±6.33 ab2.41±0.76 ab第2 年4.64±1.22 a 53.58±6.89 a 3.10±0.88 a 年度配方3单株干果产量/kg青果单个质量/g鲜果单个质量/g干果单个质量/g基准年1.36±0.60 b47.19±1.88 c17.22±0.99 b12.09±0.25 b第1年1.72±0.66 ab50.12±2.61 b17.84±1.06 ab12.47±0.50 ab第2 年2.34±0.78 a55.79±3.83 a18.57±1.07 a13.04±0.93 a

2.1.3 施肥配方2对植株生长、果实产量及果实性状的影响

施肥配方2连续施用两年后(表4),仅仅对单株干果产量产生了显著差异,而且显著性也只体现在第2年与基准年之间,而第1年该项指标与另外两个年份都没有显著差异。从两个增量阶段来看(表3),仅干果单重的第2年增量显著高于第1年。

施肥配方2 产生显著效应的指标较少,不过与施肥配方1同样表现出效用的累积效应与时滞效应。

2.1.4 施肥配方3对植株生长、果实产量及果实性状的影响

4项指标不同年度的差异表明(表4),连续两年施肥后,施肥配方3对于产量和果实性状有明确的增效作用,而且对果实性状的增效作用非常明显。因青果单个质量、鲜果单个质量、干果单个质量3项指标均在第2年与基准年间存在显著差异,甚至青果单个质量表现在3个年度间都存在显著差异。同时,其中有3个指标表现出不同增量阶段间的显著差异(表3),同样体现了果实产量与性状增效的后效性。

综合3个施肥配方来看,3个配方无一例外都表现出对产量的增效作用,但不同配方对于果实性状的增效作用却各有不同,这可能是由于所选样树的个体差异造成的。虽然在样树选择时,我们尽量考虑全面性和随机性,但可能无法消除个体差异所造成的数据变异。

3个施肥配方的增量具有显著差异的指标既有相同,也有差异,但是都围绕着产量和果实性状,没有体现对生长指标的显著影响。

2.2 盛果期

2.2.1 不同施肥配方对植株生长、果实产量及果实性状影响的比较

第1 年、第2 年两年的数据(表5)都说明不同施肥配方对于果实产量及果实性状有显著影响,且这两年有显著差异的指标完全相同,包括单株干果产量和干果个数,青果单个质量、鲜果单个质量和干果单个质量5个指标。不过从差异的显著度来看,第1年的5项指标表现为3个配方之间均有显著差异,并且显著度都达到了极显著(P<0.01)。第2 年的5项指标中,只有干果产量和干果个数2个指标达到极显著,并且3个配方之间均有显著差异;表征果实性状的3个指标差异度较低,只有配方1显著高于配方3,配方2与其他两个配方的差异不显著。

上述数据的特征说明,连续不同施肥配方对于果实产出的作用更为突出,而果实性状的增益达到一定程度后,处于 一种“饱和”状态,即使继续采用不同施肥配方,所导致的果实性状的差异度可能也会有所下降。在土壤养分达到一定程度后,施肥可能对产量的影响不再显著,但是在本研究中不同施肥配方造成果实产量有极显著的差异,从另一角度说明,研究地的土壤养分远没有达到核桃生长和挂果所需的“饱和”状态,因此对此地施肥极有必要,探讨其适宜的施肥配方也极为必要,有效适宜的施肥配方,可以充分提高核桃产量,为种植农户带来更为丰厚的经济收益。

表5 盛果期不同施肥配方对果实产量和果实性状的影响施肥配方单株干果产量∗∗/kg单株干果个数∗∗/个第1年第2 年第1年第2 年配方125.61±6.79 a36.41±7.76 a2 115.14±585.69 a2 921.29±725.13 a配方212.89±2.61 b17.74±3.26 b1 112.86±255.57 b1 434.71±219.74 b配方3 8.25±1.66 c11.56±1.96 c 765.45±172.13 c1 062.18±196.01 c施肥配方青果单个质量∗/g鲜果单个质量∗/g干果单个质量∗/g第1年第2 年第1年第2 年第1年第2年配方153.88±1.56 a56.54±2.37 a17.34±0.59 a17.75±0.79 a12.14±0.43 a12.43±0.58 a配方249.05±2.33 b51.54±1.99 ab16.79±0.35 b17.04±0.36 ab11.75±0.28 b11.95±0.25 ab配方344.41±1.63 c48.11±8.1 b15.46±0.43 c16.09±1.64 b10.84±0.32 c11.25±1.12 b

从以上分析可知:不同施肥配方对增量的影响也是显著的(表6),第1年增量有显著差异的指标包括干果产量和干果个数、青果单个质量和干果单个质量,既有果实产量指标,也有果实性状的指标。但并非4个指标都只有配方1表现为增量最高,青果单个质重的增量以配方2为最高,配方2显著高于配方3,但与配方1的差异并不显著。第2年增量有显著差异的指标有所减少,仅包含干果产量和干果个数,即果实产量的指标。这个特点也说明果实性状数量值可能基本到达“峰值”,不同施肥配方对于果实性状增量的作用有所衰减,因而不同配方之间的差异没有达到显著水平。

表6 盛果期不同施肥配方果实产量及果实性状增量的比较施肥配方第1年增量第2年增量单株干果产量∗∗/kg单株干果个数∗∗/个青果单个质量∗/g干果单个质量∗/g单株干果产量∗∗/kg单株干果个数∗∗/个配方16.77±2.58 a513.29±215.56 a2.76±0.16 ab0.37±0.13 a10.8±1.85 a806.14±217.62 a配方23.43±1.17 b286.29±82.69 ab3.26±1.81 a0.31±0.15 ab4.86±0.88 b321.86±164.85 b配方32.52±0.78 b231.00±61.72 b1.59±1.22 b0.19±0.15 b3.31±0.44 c296.73±43.02 b

2.2.2 施肥配方1对植株生长、果实产量及果实性状的影响

施用配方1后对果实产出和果实现状都有显著影响(表7),第2 年的干果产量与干果个数显著高于前两年,意味着施肥对于产出的影响仍然有着“时滞”效应或“累积”效应,即持续两年的肥料输入才满足果实显著增产的需求。但是青果单重却表现为基准年、第1 年和第2 年三个年份间都有显著差异,说明青果单重的初始值远没有达到“峰值”,并且对肥料输入比较敏感。

干果产量和干果个数两个指标的第2年增量显著高于第1年,与前文所述的“时滞”效应或“累积”效应一致,其他指标没有表现出两年增量之间的显著差异。

2.2.3 施肥配方2对植株生长、果实产量及果实性状的影响

在配方2的作用下,施肥后的干果产量、干果个数、青果单个质量、鲜果单个质量、干果单个质量都有显著增加(表7),并且施肥后第1年和第2年的这些指标都显著高于未施肥时,显示出肥料输入起效的即时性。与此同时,还能发现施肥2年后的干果产量、干果个数、青果单个质量显著高于施肥1年,说明这3项指标仍处于增长期(未达到峰值),肥料的持续输入带来指标的显著增长。鲜果单个质量和干果单个质量在施肥1年与施肥2年之间没有显著差异,说明这两项果实性状的指标接近了“平台期”(峰值)。

2.2.4 施肥配方3对植株生长、果实产量及果实性状的影响

配方3施用后,干果产量、干果个数表现为3个年度间的显著差异,既说明肥料起效的及时性,同时也说明效用在两年内具有连续性。果实产出还有“潜力”可挖。青果单个质量的特征有所不同:施肥后第2年显著高于初始值,施肥后第1年与其它两个年度之间均没有显著差异。说明肥料输入对青果单个质量影响力弱于对果实产量指标的影响。各指标增量的数据与原初数据的特征保持一致:两个果实产出指标的增量差异再次说明施肥效用的连续性。

3 结论与讨论

3.1 结论

对初果期和盛果期核桃施肥的专项试验中都囊括有机肥、氮磷钾和微量元素的复合施肥配方,试验结果表明:综合营养元素含量最高的配方1表现最好,对果实产量和品质的增益作用最显著,并在一定程度上促进植株的生长。连续两年试验数据表明,复合施肥配方可能存在“累积”效应和“时滞”效应,在一定程度上复合肥料配方增效具有可持续性。对本研究区域而言,配方1是当前施肥配方中的最佳选择,并且可能还未达到施肥量的“饱和”。在生产实践中,采用配方1是比较可靠的,甚至可以考虑在此基础上,对配方中的各类要素适量增加,以期获得当地核桃持续、稳定的高质、高产。

3.2 讨论

对初果期的样树来说,与配方3相比,配方1无疑能更大程度促进初果期植株的生长,并且提高果实的产出,而配方3远不能满足该区域核桃丰产的需求。与配方2相比,在促进植株生长方面配方并没有显著的优势,但是在促进果实产出方面,配方1仍然显著优于配方2。从增量数据来看,配方1提高了单个鲜果质量,意味着相对于配方2和配方3,配方1不仅可以提高产量,还可以改善果实的品质。上述各项分析指标表明:配方1效用最佳。但同时也在一定程度上说明了最高配比量的配方1可能仍然没有达到施肥量的峰值,或者只是接近于峰值。在该区域的初果期施肥管理实践中,为了达到丰产的效果,使用的肥料量不宜低于配方1,甚至可酌情考虑适当增加。综合3个施肥配方来看,3个配方无一例外都表现出对产量的增效作用,但不同配方对于果实性状的增效作用却各有不同,这可能是由于所选样树的个体差异造成的。虽然在样树选择时,我们尽量考虑随机性和一致性,但可能无法消除个体差异可能带来的不确定性。虽然3个施肥配方各自内部的比较都表现出增效作用,但上述的不同配方之间的比较,配方1已表现出显著优势。这就意味着,单独使用任意一个配方,都能在一定程度上提高产量和品质;但是却未必是最佳配方,可能无法充分挖掘核桃的产量潜能。只有通过多个配方的试验研究,才能摸索出更好的施肥方案,为达到最大化地提高核桃产量和提升核桃品质提供数据支持。

对盛果期的核桃样树来说,配方1的优势也是毋庸置疑的,明确表现出对果实产出和果实性状更为突出的增益效果。与初果期相似,盛果期3个施肥配方各自内部的比较,也同样都表现出增效作用, 配方1的优势地位毋庸置疑。不同施肥配方在连续施肥(两年)过程中,对于果实产出所起的作用保持上升态势;而果实性状的增益达到一定程度后,逐渐接近“饱和”状态,即使继续采用不同施肥配方,果实性状的差异度可能也不再显著。这可能说明在土壤养分达到一定程度后,施肥可能对产量的影响不再显著,但是本研究中不同施肥配方造成果实产量有极显著的差异,从另外的角度说明,研究地的土壤养分远没有达到核桃生长和挂果所需的“饱和”状态,因此施肥极有必要,探讨适宜的施肥配方也极有必要。有了适宜的配方,可以指导种植户提高产量和经济收益。

不论是初果期还是盛果期,都在一定程度上体现了施肥的“时滞”效应或“累积”效应,即施肥两年后,会更凸显对于增产的显著作用。究其原因,虽然施肥配方中的追肥都为速效肥,但基肥采用的都是有机肥。有机肥的缓释效果有可能是造成“时滞”效应的原因之一。由于实验只进行了两年,也不排除核桃植株在不同年份间结实量的波动,即“大小年”现象。然后这种“时滞”效应并没有体现在果实性状的改善上。可能说明果实性状可改变的空间非常有限,极易“饱和”。“累积”效应也部分意味着增产的可持续效应,与经常使用的单一肥料相比,这可能也得益于配比均衡、元素种类齐全的复合施肥配方。

不论是初果期还是盛果期,配方的组成都体现了各种肥料成分的递增(或递减),但是并非所有植株生长和果实产出指标,都表现出了肥料起效的递增(或递减)一致性,这可能仍然与植株个体的特异性、植株周围土壤小环境养分的异质性有关,这些因素导致数据的随机误差,可能影响了最终的统计分析结果。

微量元素对于提高核桃产量、改善果实品质也起着关键作用,因而在施肥配方中配置了微量元素锌、硼、铁、锰4种元素,这四种元素经常会加入核桃的配施肥和专用肥中[18]。因为对微量元素的需求量低,而所有配方中都加入了一定量的微量元素,这可能是不同配方下,核桃产量(或植株生长)都能表现良好的原因之一。目前的配方中,没有添加钙元素。在今后配方的改进中,可以考虑添加钙元素,因为钙元素缺乏会导致幼芽和茎脱落或者萎缩,制约产量的提升[19]。

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