水肥一体化技术在桂柚1号果园应用的效果
水肥一体化技术在桂柚1号果园应用的效果
Application Effect of Water and Fertilizer Integration Technology in Guiyou No. 1 Orchard
1. 引言
“桂柚1号”源自沙田柚的芽变，自花结果率为5.43%~8.74%，无需人工授粉，丰产稳产性好，果大形美质优耐贮，果皮橙黄色 [1]，2012年开始推广种植，是广西柚类主栽品种之一。据统计，2019年广西柚类果园面积62.6万亩，主要分布在玉林市、桂林市、柳州市等地，以山地种植为主。丘陵山地地形复杂、灌溉条件相对较差，且存在工程性缺水及季节性缺水等诸多问题 [2]，且近年来，随着城镇化进程的推进，农村劳动力不断向城市涌入，果树种植出现请工难、请工贵的问题。因此，探求省时省力省工的水肥管理技术，对于果园控本增效、提高农民种植的积极性具有重要的指导意义。
水肥一体化施肥是将水溶性肥溶解成液肥后，通过滴灌或者微喷灌系统，输送到作物根区的一种施肥方式 [3]。在果树、蔬菜等作物上应用越来越普遍，不少研究表明，在果树栽培上应用水肥一体化施肥，可达到节水、节肥、节药、节工、提高果实品质及产量的效果 [4] - [9]。张展伟等对山坡地柑橘应用水肥一体化技术的试验表明 [10]，水肥一体化技术可节肥30%以上，增产16.6%，果实可溶性固形物达15%。刘传和等的试验表明，山地栽培条件下通过水肥一体化施肥的菠萝可溶性固形物、全糖量更高，风味更浓郁 [11]。王锦贵等研究表明 [12]，葡萄应用水肥一体化技术，可节水超过30%，节肥超过50%。张小东等研究表明 [13]，双矮苹果园使用水肥一体化施肥，亩产量比对照增加了435 Kg，果实可溶性固形物显著高于对照处理。
容县是沙田柚的原产地，2019年种植面积1.4万hm2 [14]。但沙田柚园多为丘陵山地，坡度较大，灌溉施肥等农事操作极不方便。水肥一体化技术容易操作、适用各种地形，迄今对沙田柚水肥一体化技术的相关研究较少，节水、节肥、省工效果尚等有待探明。作者以“桂柚1号”为材料，2019年在容县桂柚1号果园进行水肥一体化装备、技术与效果试验，调查研究水肥一体化施肥与常规施肥对产量、品质及果园经济效益的影响，旨在为山地柚园水肥一体化技术的推广应用提供参考，为当地柚树种植探索最适合的灌溉模式。
2. 材料与方法
2.1. 供试果园概况
供试果园位于容县石寨镇霄垌村雄安果场，山坡地，坡度20~40度，红壤。供试树为2016年冬种植的酸柚砧桂柚1号，株行距3~4 m × 5~6 m，总面积13.33 hm2，共有柚树6000株，2019年第1年挂果。试验地所在区域年平均气温21.3℃，月平均气温以1月最低，为12.2℃，7月最高，达28.2℃。雨水多集中于6~8月，11月至次年1月较干旱少雨，年平均降水量1737.4 mm。
2.2. 试验方法
2.2.1. 试验设计
本试验为大区对比试验，设一个试验区(即采用水肥一体化灌溉施肥的果树区)，2019年春在果园内安装水肥一体化设施，施肥覆盖面积占果园2.12 hm2，以常规灌溉施肥为对照，对照区面积2.0 hm2，两片区域的土壤肥力基本一致。于果树现蕾期开始施肥，参考常规桂柚1号栽培管理技术的施肥方法，采取“少量多次”的原则，分别在初花期、坐果前期、坐果期、第一次生理落果期、第二次生理落果期、稳果期和果实膨大期施肥，除水肥管理外，其他田间管理均一致。按照果树需肥期进行灌溉，两个处理各时期施肥种类、施肥量等见表1。
施肥时期
肥料名称
试验区化肥施肥量/(kg∙株−1)
对照区施肥量/(kg∙株−1)
花生麸用量/(kg∙株−1)
现蕾期(3月5日)
洋丰复合肥(16-6-24) + 腐熟粪水
0.25
0.375
初花期(3月25日)
洋丰复合肥(16-6-24) + 腐熟粪水
0.25
0.375
坐果前期(4月10日)
洋丰复合肥(16-6-24) + 腐熟粪水
0.25
0.375
坐果期(4月29日)
金钾先锋复合肥(18-8-24) + 腐熟粪水 + 花生麸
0.40
0.6
1
第一次生理落果期 (5月15日)
金钾先锋复合肥(18-8-24) + 腐熟粪水 + 花生麸
0.40
0.6
1
第一次生理落果期 (5月26日)
金钾先锋复合肥(18-8-24) + 粪水 + 花生麸
0.40
0.6
1
第二次生理落果期 (6月6日)
澡益多硫酸钾
0.25
0.375
稳果期(6月20日)
澡益多硫酸钾 + 粪水 + 花生麸
0.25
0.375
1
果实膨大期(7月2日)
澡益多硫酸钾 + 粪水 + 花生麸
0.25
0.375
1
Table 1. Fertilization of two methods at different times
表1. 两种施肥方法各时期施肥情况
2.2.2. 水肥一体化设施
建立蓄水池(6 m × 12 m × 2.5 m)、药池、安装抽水机、增压泵、施肥器、喷药转接器等设备。装置的主水管外直径50 mm，主水管与树干距离1 m，每株树安装1个喷头，喷头与主管间的连接管外直径33.3 mm。
2.3. 研究方法
果实采样：果实成熟时，试验区和对照区分别选树势基本一致的6株树，在每株树的东、南、西、北、中5个方向各随机采摘1个无机械损伤、无病虫害的果实，共30个果带回实验室混合均匀，然后随机取10个果进行可溶性固形物、平均单果重测定，其余果实取果肉混合，然后按四分法取样进行Vc、还原糖、转化糖、全糖、可滴定酸等品质指标测定。
测定内容及方法：果实成熟时，测定总产量、单株产量；单果重量用电子天平测定(0.1 g)。可溶性固形物(TSS)用手持式糖量计直接测定，糖类测定用斐林氏容量法，可滴定酸测定用碱中和法，VC测定采用2,6-二氯酚靛酚(2,6-二氯吲哚酚钠)滴定法。
3. 结果与分析
3.1. 水肥一体化对桂柚1号产量的影响
从表2可知，采用水肥一体化施肥后，平均单果重比对照增加了11.9%，666.67 m2产量比对照增加了402.68 kg，增产35.37%。
处理
平均单果重/kg
株产量/kg
产量/(kg∙666.67m−2)
比对照增产/%
水肥一体化
1.152
51.36
1540.88
35.37
常规
0.967
37.94
1138.20
-
Table 2. Effects of two fertilization methods on fruit yield of Guiyou No. 1
表2. 两种施肥方法对桂柚1号产量的影响
3.2. 水肥一体化对桂柚1号果实品质的影响
表3的结果表明，采用水肥一体化灌溉施肥后，果实的维生素C、还原糖、转化糖和总糖含量分别比对照提高了9.10%、12.14%、2.46%和2.64%，可滴定酸含量比对照下降了16.67%，而可溶性固形物含量两者相当，果实风味没有差异，两者均甜脆。
处理
可溶性固形物含量/%
VC/
(mg∙100ml−1)
还原糖/(g∙100ml−1)
转化糖/(g∙100ml−1)
全糖/(g∙100ml−1)
可滴定酸/(g∙100ml−1)
风味
水肥一体化
14.40
119.25
4.34
11.23
10.89
0.30
甜脆
常规
14.40
109.30
3.87
10.96
10.61
0.36
甜脆
Table 3. Effects of two fertilization methods on fruit quality of Guiyou No. 1
表3. 两种施肥方法对桂柚1号果实品质的影响
3.3. 水肥一体化对果园经济效益的影响
3.3.1. 水肥一体化对灌溉施肥人工成本的影响
试验区单次浇水、淋肥需1 人工作0.5 d，对照区单次浇水、淋肥需6人耗时1 d，以80.0元/人/d (当地果园劳力均价)计算，人工成本分别为40.0和480.0元。从表4的对比可看出，试验区比对照区单次灌溉施肥节约人工费440元，折合节约人工费221.13元/hm2，单位面积节省率高达92.14%。供试果园全年灌溉施肥9次，试验区累计节约灌溉施肥人工成本468.80元。
农事
操作
处理
工时/d
人工费用/元
单价/(元∙hm−2)
比对照节约费用(元∙hm−2)
节省/%
灌溉施肥
水肥一体化
0.5
40.0
18.87
221.13
92.14
常规
6
480.0
240
-
-
Table 4. Comparison of artificial irrigation fertilization cost between two methods
表4. 两种施肥方法灌溉施肥人工成本的比较
3.3.2. 水肥一体化对喷药人工成本的影响
从表5可看出，试验区单次喷药仅需2人工作1 d，对照区需10人耗时2 d才能完成，试验区单次喷药可节约人工费1440元，人工成本减少了90%。
农事操作
处理
工时/d
人工费用/元
比对照节约/(元∙次−1)
成本减少/%
喷药
水肥一体化
2
160
1440
90
常规
20
1600
-
-
Table 5. Comparison of artificial spraying cost between two methods
表5. 两种施肥方法喷药人工成本的比较
3.3.3. 水肥一体化对果园灌溉用水量的影响
从表6可知，试验区单次灌溉用水量36 t/hm2，全年用水量360 t/hm2，对照区单次灌溉用水量112.5 t/hm2，全年用水量675 t/hm2，年节水率46.67%，节水效果显著。
农事
操作
处理
单次灌溉用水量(t∙hm−1)
灌溉次数
年用水量(t∙hm−1)
年节水/%
灌溉
用水
水肥一体化
36
10
360
46.67
常规
112.5
6
675
-
Table 6. Comparison of irrigation amount between two methods
表6. 两种施肥方法灌溉用水量的比较
3.3.4. 水肥一体化对肥料成本的影响
从表7可看出，水肥一体化施肥与常规施肥对比，三种肥料的施用量分别减少了0.375 kg、0.6 kg、0.375 kg/株，每株总施肥量减少1.35 kg。按当前的市场价格计算，水肥一体化施肥的肥料成本77.35元/株，对照区的肥料成本88.525元/株，前者每年可节约肥料成本11.175元/株，折合5028.75元/hm2，节肥率为14.45%。
肥料名称
水肥一体化
常规
施肥量/(kg∙株−1)
肥料成本/(元∙株−1)
施肥量/(kg∙株−1)
肥料成本/(元∙株−1)
洋丰复合肥(16-6-24)
0.75
3.75
1.125
5.625
金钾先锋复合肥(18-8-24)
1.20
9.60
1.800
14.400
澡益多硫酸钾
0.75
9.00
1.125
13.500
花生麸
5.00
20.00
5.000
20.000
基肥
35.00
35.000
成本合计/元
77.35
88.525
Table 7. Comparison of fertilizer consumption and cost between two methods
表7. 两种施肥方法肥料的用量和成本的比较
4. 结论与讨论
试验结果表明，采用水肥一体化灌溉施肥后减少灌溉施肥人工成本92.14%，节约喷药人工成本90%，年节水46.67%、节肥14.45%。桂柚1号产量提高了35.37%，单果重量比常规灌溉施肥增加了19.11%，维生素C、还原糖、转化糖和总糖含量分别提高了9.10%、12.14%、2.46%和2.64%，可溶性固形物含量持平，可滴定酸含量降低了16.67%。
邓兰生等 [15] 试验表明，水肥一体化灌溉施肥比常规灌溉施肥节肥38.9%、节药20.0%，增产49.2%，节约生产成本4425元/hm2，其中节约灌溉施肥成本3000元/hm2；韩庆忠等 [16] 在奈维琳娜脐橙上试验结果表明，水肥一体化技术增产18.1%~44.4%，节约肥料65.4%~70.4%，增加产值1196~2747元/666.7 m2；张中华等 [17] 在柑橘上的试验结果表明，智能水肥一体化技术节肥25%，节水30%以上，产量提高了10%~15%，节约农药15%以上，节省人工60%以上。水肥一体化施肥的金柚果实各项品质指标均优于其他处理 [18]，葡萄采用水肥一体化技术，其可溶性固形物含量比对照增加了2.0%，总糖增加了20.7% [19]。从本试验结果看，采用水肥一体化灌溉施肥后，人工、水、肥成本减少，产量提高，果实品质提升。与前人研究结果一致。
本试验的水肥一体化设施建立时一次性投入的成本较高，主体装置成本约380元/666.67m2，总费用12,084元，喷灌装置成本约100元/666.67m2，总投资3180元，但投入使用后，施肥灌溉不需开沟，可大幅度减少人工的投入，节省大量的人工成本。因此，水肥一体化设施投入使用后2~3年，基本可以收回成本。试验过程中结合桂柚1号栽培管理技术的进行施肥设计，有利于该品种的保质稳产。从本试验的结果来看，水肥一体化灌溉施肥可以取代常规灌溉施肥方法，受不同年份的气候条件、土壤条件、树势等因素的影响，应该根据果园实际情况适当调整肥、水用量。
广西柚类果园多分布在山地，坡度大，地形复杂，不利于施肥灌溉等农事操作。柚树进入丰产期后，由于株行间交叉，农机具及劳动工人进入果园不方便，施肥灌溉难度增大，劳动强度随之增加，严重影响果园管理和生产成本控制。在山地、大面积柚园，如何解决交通、劳力和水源不便、季节性干旱、人力成本不断提高等问题，水肥一体化施肥、灌溉装备与技术是最佳选择。采用水肥一体化技术后，果园肥、水、喷药成本明显下降，生产效率显著提高，产量和果实品质也呈上升趋势。在山坡地桂柚1号果园采用水肥一体化装备与技术具有明显的节本增效作用，可以进一步推广应用。
基金项目
广西重点研发计划项目(桂科AB16380145)；广西创新驱动发展专项资金项目(桂科AA17204097-2)；广西柑橘创新团队桂东站项目(nycytxgxcxtd-2021-05-04)；广西创新驱动发展专项资金项目(桂科AA18118046-8)。
NOTES
*通讯作者。
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