世界龙眼（Dimocarpus longan Lour.）主要分布在东经105°40′~119°31′及南北纬28°50′地带内,主要在中国、泰国、越南等20多个国家种植[1]。2014年世界龙眼栽培面积超过70万hm2,产量接近300万t。其中,中国龙眼产量为170万t左右,约占世界龙眼总产量的55%,泰国和越南产量分别居第2和第3位[2]。龙眼种植历史悠久,关于龙眼栽培的研究较多,但对龙眼养分需求特性的研究明显偏少。这大概是由于龙眼为多年生木本果树,树体高大,研究树体养分需求特性困难较大。而且,国际上对龙眼营养特性的研究,主要集中在叶片营养方面。如国内报道了福建主栽龙眼品种叶片常量元素年周期变化或大小年变化规律,对龙眼叶片营养与冲梢、成花及坐果等生理现象之间关系也有较多的研究[3,4,5,6]。在国外,泰国[7]、美国[8]、澳大利亚[9]等地也有龙眼叶片营养特性的相关报道。明确龙眼树体养分需求,是确定成年龙眼树施肥量的必要基础,也是进行龙眼养分管理的关键,因此,探讨龙眼树体养分需求累积特点,仍然极为必要。
目前我国龙眼栽培品种有一百多种[10],其中石硖、储良、福眼和松风本为主栽品种。本研究挖取这4个品种成熟期中高产植株地上部树体及部分根系（部分品种因立地条件所限,不能挖取全部根系）,研究各种营养元素养分在树体的累积和分配规律,为龙眼养分管理提供基础数据参考。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 供试龙眼 在2011—2014年,分别挖取石硖、储良、福眼和松风本各1株进行研究。4个品种均为嫁接苗种植,每个品种树龄和树体大小尽量接近。石硖产于广东高州市分界镇鸡公岭果园,树龄16 a,树冠投影直径5.82 m,冠幅8.77 m,基本没有裂果。储良产于广东茂名电白区水东镇蓝天坡村果园,树龄16 a,投影直径6.52 m,冠幅9.47 m。福眼产于福建宁德市蕉城区八都镇金垂村果园,树龄16 a,投影直径为6.38 m,冠幅7.97 m。松风本产于福建宁德市蕉城区七都镇三屿村高龙公司果园,树龄17 a,投影直径5.98 m,冠幅8.25 m。
1.1.2 样本采集 在每个品种果实成熟期,分别收获全部果实、叶片和树干（含各级枝条）,称取各部位生物量鲜重。然后,挖取根系（部分品种因立地条件所限不能挖取全部根系）。根系用自来水冲洗干净,晾干水分后称其鲜重。将每株树所有叶片和果实分别混为一堆,充分混匀后采集叶片和果实样本各4个。选取4条中等的树枝及部分主干作为4个树干样本,锯取主根及侧根4个样本。4株龙眼全部果实带回实验室备用。
在挖取龙眼植株前,在每株龙眼滴水线内、外约20 cm处共采集8钻50 cm深的土壤,充分混匀后作为该株龙眼立地土壤样本。经测试,土壤基本性质见表1。
表1 主栽品种龙眼实验树立地土壤性质Tab.1 Soil properties of longan orchards |
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1.1.3 果实性状调查 龙眼果实带回实验室后,用量杯随机舀取100个果,用游标卡尺量取果实横径和纵径。然后剥开果实,分为果皮、果肉和果核,称取各部分鲜重。另外,随机舀取500个果称其重量,计算单果重。
1.2 方法
龙眼植株样本经冲洗、杀青、烘干后记录干重,粉碎后测定N、P、K、Ca、Mg、S、Si、Fe、Mn、Cu、Zn、B和Mo含量。样本N含量用H2SO4-H2O2消煮-凯氏定氮法测定[11],P含量用H2SO4-H2O2消煮-硫酸钼锑抗比色法测定[11],K含量用H2SO4-H2O2消煮-火焰光度法测定[11],Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn含量用HNO3-HClO4消煮-原子吸收分光光度法测定（LY/T 1270- 1999）,S含量用HNO3-HClO4消煮-硫酸钡比浊法测定（LY/T 1270-1999）,Si含量用HNO3-HClO4消煮-质量法测定（LY/T 1270- 1999）,B含量用干灰化-甲亚胺比色法测定（LY/T 1270-1999）,Mo含量用干灰化-极谱法测定[11]。植株样本所有项目均用标准物质GB W07603控制测试质量。
采样果园土壤样本各项指标均用常规方法测定,具体参见《土壤农业化学分析方法》[11]。
1.3 数据处理
数据用Excel软件进行整理。每个品种数据均为4个重复的平均数,表示为平均值±标准差（Mean±SD）。
2 结果与分析
2.1 龙眼地上部树体及果实生物量构成
石硖、储良、福眼和松风本果实产量分别为57.85、79.61、73.85、87.55 kg,属于中高产水平（表2）。4个品种地上部生物量平均为 264.29 kg。龙眼果实、叶片和树干生物量分别占地上部树体生物量的28.4%、12.3%和59.3%。故中高产龙眼树体以树干占比最大,果实次之,叶片最小。
表2 主栽品种龙眼树体生物量构成（鲜重）Tab. 2 Biomass composition of the aboveground parts for the main longan cultivars (FW) |
| 品种 Cultivar | 不同部位生物量 Biomass of various part/kg | 不同部位生物量占地上部总生物量百分数 Percent of the biomass of various aboveground part/% | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 果实Fruit | 叶片Leaf | 树干Trunk | 合计Total | 果实Fruit | 叶片Leaf | 树干Trunk | 合计Total | |
| 石硖Shijia | 57.85 | 31.8 | 106.23 | 195.88 | 29.5 | 16.2 | 54.2 | 100.0 |
| 储良Chuliang | 79.61 | 33.0 | 174.10 | 286.71 | 27.8 | 11.5 | 60.7 | 100.0 |
| 福眼Fuyan | 73.85 | 28.9 | 186.05 | 288.80 | 25.6 | 10.0 | 64.4 | 100.0 |
| 松风本Songfengben | 87.55 | 33.2 | 165.00 | 285.75 | 30.6 | 11.6 | 57.7 | 100.0 |
| 平均Mean | 264.29 | 28.4 | 12.3 | 59.3 | ||||
| 标准差SD | 45.62 | 2.2 | 2.7 | 4.3 | ||||
从表3可知,主栽品种龙眼果实生物量构成较为接近。果皮、果肉和果核生物量平均分别占果实生物量的15.5%、69.4%和15.2%。4个品种以福眼果实最大,单果重达到14.2 g,储良和松风本单果重分别为11.6 g和10.6 g,石硖果实相对最小,单果重为9.3 g。
表3 主栽品种龙眼果实生物量构成（鲜重）Tab. 3 Biomass composition of fruits for the main longan cultivars (FW) |
| 品种 Cultivar | 单果重 Single fruit weight/g | 果皮 Peel/% | 果肉 Pulp/% | 果核 Seed/% |
|---|---|---|---|---|
| 石硖Shijia | 9.3 | 15.5 | 67.9 | 16.6 |
| 储良Chuliang | 11.6 | 15.0 | 70.5 | 14.5 |
| 福眼Fuyan | 14.2 | 15.6 | 69.5 | 14.9 |
| 松风本Songfengben | 10.6 | 15.7 | 69.5 | 14.9 |
| 平均Mean | 15.5 | 69.4 | 15.2 |
2.2 龙眼不同部位养分含量
根据我们最近对荔枝叶片养分含量的研究结果,来自华南荔枝主产区22个管理较好的妃子笑果园的538株次的妃子笑同一生育期叶片同一种元素（包括大中微量元素）最高含量为最低含量的两至十数倍;即使同一果园的不同妃子笑试验树,叶片同一养分含量差异往往也达数倍[12]。这说明不同果园土壤性质及栽培管理的不同造成荔枝树体营养状况差异极大。即使在同一果园采集同一品种多株荔枝研究养分累积特性,所得结果也难以代表该品种的营养特性。龙眼与荔枝同为无患子科多年生木本果树,种植地域高度重合,生长周期接近,因此,本研究将4个主栽品种龙眼作为4个重复,探讨主栽品种龙眼树体的养分吸收和累积特点。
主栽品种龙眼果实成熟期各部位养分含量见表4。4个品种叶片N、P、K平均含量分别为14.9、1.1、6.5 g/kg,Ca、Mg、S和Si平均含量分别为24.7、1.9、1.2、2.1 g/kg,Fe、Mn、Cu和Zn含量分别平均为121.0、222.0、4.8、30.4 mg/kg,B和Mo含量则分别平均为20.2、0.19 mg/kg。
表4 主栽品种龙眼地上部不同部位养分含量（干重）Tab.4 Nutriernt concentrations in various part of the main longan cultivars(DW) |
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树干N、P和K含量分别平均为4.7、0.9、3.2 g/kg,Ca、Mg、S和Si则为15.1、0.7、0.3、0.9 g/kg,Fe、Mn、B和Zn含量分别平均为275.6、34.1、2.8、10.1 mg/kg,B和Mo分别为6.7、0.07 mg/kg。
根系N、P、K平均含量分别为4.6、0.8、3.3 g/kg,Ca、Mg、S和Si含量分别为10.5、0.5、0.4、5.1 g/kg,Fe、Mn、Cu和Zn分别为1153.6、39.8、4.2、5.8 mg/kg,B和Mo则为7.7、0.17 mg/kg。
果皮N、P和K含量平均分别为11.4、1.4、8.4 g/kg,Ca、Mg、S和Si平均含量分别为14.1、1.4、0.6、0.2 g/kg,Fe、Mn、B和Zn含量分别为63.1、76.3、4.7、12.4 mg/kg,B和Mo为18.7、0.12 mg/kg。
果肉N、P和K平均含量分别为14.7、2.1、20.2 g/kg,Ca、Mg、S和Si分别为1.3、0.8、0.7、0.0 g/kg,Fe、Mn、B和Zn含量分别平均为45.6、9.5、12.8、12.2 mg/kg,B和Mo含量分别平均为6.2、0.09 mg/kg。
果核N、P、K、Ca、Mg、S和Si平均含量分别为13.1、1.7、5.3、1.9、0.9、0.7、0.0 g/kg,Fe、Mn、B和Zn含量分别平均为61.1、18.4、7.2、12.8 mg/kg,B和Mo含量则为8.3、0.18 mg/kg。
如对不同部位大中量元素含量进行比较,则叶片、树干、根系和果皮均以Ca含量最高,N次之（根系以Si次之）;叶片中P含量最低,树干和根系均以S含量最低,果皮以Si含量最低;果肉以K最高,N次之,果核则以N最高,K次之,果肉和果核均以Si含量最低。对于微量元素,除叶片和果皮以Mn含量最高、Fe含量次之外,其他部位均以Fe含量最高、Mn含量次之。Mo是所有部位中含量最低的微量元素。龙眼树体中Fe、Mn含量通常明显高于其他微量元素含量,主要是由于华南龙眼园土壤酸性较强、土壤有效Fe、Mn含量往往明显高于其他微量元素所致[13]。
2.3 龙眼地上部树体不同部位养分累积量
龙眼地上部树体养分累积量见表5。为生产50 kg果实,龙眼叶片需要累积201.3 g N、15.2 g P、88.1 g K、335.3 g Ca、27.2 g Mg、16.4 g S、26.3 g Si、1.7 g Fe、3.3 g Mn、71.7 mg Cu、391.1 mg Zn、287.3 mg B和2.5 mg Mo,养分累积比例N:P:K:Ca:Mg:S:Si为1:0.08:0.44:1.67:0.14:0.08:0.13。
表5 生产50kg果实主栽品种龙眼地上部树体需要累积的养分量Tab.5 Nutrient accumulation in the aboveground parts to produce 50kg fruit of the main longan cultivars |
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50 kg果实累积的养分量为N 167.8 g、P 23.1 g、K 156.4 g、Ca 57.0 g、Mg 12.6 g、S 8.4 g、Si 0.7 g、Fe 0.7 g、Mn 0.4 g、Cu 110.5 mg、Zn 155.6 mg、B 125.3 mg和Mo 1.6 mg,养分累积比例N:P:K:Ca:Mg:S:Si为1:0.14:0.93:0.34:0.07:0.05:0.00。
支持生产50 kg果实的树干各种养分累积量分别为：N 299.5 g、P 63.6 g、K 217.1 g、Ca 918.1 g、Mg 40.9 g、S 18.6 g、Si 36.9 g、Fe 17.8 g、Mn 2.2 g、Cu 167.7 mg、Zn 698.8 mg、B 437.0 mg和Mo 4.6 mg,养分累积比例N:P:K:Ca:Mg:S:Si为1:0.21:0.72:3.07:0.14:0.06:0.12。
因此,生产50 kg果实龙眼地上部树体合计需要累积的总养分量为：N 668.6 g、P 102.0 g、K 461.6 g、Ca 1310.4 g、Mg 80.7 g、S 43.3 g、Si 63.8 g、Fe 20.1 g、Mn 5.8 g、Cu 349.9 mg、Zn 1245.9 mg、B 849.5 mg和Mo 8.7 mg,养分累积比例N:P:K:Ca:Mg:S:Si为1:0.15:0.69:1.96:0.12:0.06:0.10。
2.4 龙眼地上部树体不同部位养分分配
根据龙眼地上部树体养分分配模式（表6）,地上部树体累积的各种养分至少有四成以上集中在树干,其中的Ca和Fe则超过七成,故树干是龙眼最重要的养分累积部位。果实中累积的K约占地上部树体K的1/3,是龙眼体内最容易向上运输的养分;而果实中Ca和Si不足地上部树体的5%,Fe和Mn不足10%,意味着这4种元素向上运输的能力很低。
表6 主栽品种龙眼地上部树体不同部位养分分配Tab.6 Nutrient distribution patterns of various parts in the aboveground part of the main longan cultivars % |
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2.5 龙眼果实不同部位养分分配
从龙眼果实不同部位养分分配模式来看,大部分的Ca、Si及约一半的Mn和B累积在果皮,N、P、K、S和Cu主要集中在果肉,约一半的Mo累积在果核中,Mg、Fe、Mn和Zn在果皮、果肉和果核中的分布相对较为均匀（表7）。
表7 主栽品种龙眼果实各部位养分分配Tab.7 Nutrient distribution patterns of various parts in the fruit of the main longan cultivars % |
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2.6 龙眼与荔枝养分累积参数比较
龙眼和荔枝均为无患子科植物,由于两者生境基本相同,生长周期接近,生产中往往认为两者施肥技术也类似。如对两者养分累积特点进行比较,则主栽品种荔枝为生产50 kg果实,地上部树体累积的养分量为N 811.9 g、P 86.4 g、K 586.0 g、Ca 792.5 g和Mg 112.8 g（数据待发表）,比龙眼需要累积更多的N、K和Mg养分。收获50 kg荔枝果实带走养分量为N 114.5 g、P 14.4 g、K 105.1 g、Ca 21.6 g和Mg 12.5 g（数据待发表）,故龙眼果实收获带走的除Mg量与荔枝相当外,N、P、K和Ca带走量分别比荔枝提高46.5%、60.4%、48.8%和163.9%。这意味着从童期至大量挂果期,荔枝需要比龙眼累积更多的养分。如果在同一地区种植荔枝和龙眼,则荔枝需要施用更多的肥料。如荔枝龙眼进入挂果盛期且树体大小相近,由于相同产量的龙眼随收获带走的养分更多,故需要施用比荔枝更多的N、P、K、Ca肥。
3 讨论
在植物营养中,Ca通常被认为是中量元素。然而,本研究显示,龙眼树体对Ca的累积量最大。正常挂果的中高产龙眼树体Ca的累积量甚至达到N的1.96倍,成为龙眼最重要的营养元素。这有力解释了我们2017—2018年连续2次进行的龙眼缺素水培试验中,缺Ca处理龙眼幼苗均没有任何新增生长而最早枯萎死亡的现象（未发表资料）。华南龙眼园土壤普遍缺钙[13]。在龙眼生产中,除常规施用磷肥、复合肥（全合成的复合肥除外）、有机肥、部分叶面肥和石灰外,果农通常不会单独补充Ca营养。这意味着从龙眼童期至挂果期,华南龙眼树体获得的Ca量可能是普遍不足的。
植物体内Ca、Si与B均主要依靠蒸腾作用作为向上运输动力[14,15,16]。从龙眼树体养分分配模式来看,果实中累积的Ca、Si和B仅分别占地上部树体Ca、Si、B累积量的4.4%、1.1%和14.8%,叶片中Ca、Si和B分别占地上部树体累积量的25.5%、48.2%和32.3%。这说明Ca、Si、B容易从龙眼树干向叶片转移,但它们（尤其是Ca和Si）则难以从叶片向果实转移。近年来,龙眼果实缺Ca或同时缺Ca和B引起的果实异常现象（幼果种胚坏死、中果停止发育或裂果等）时有发生,主要是由低温低湿、高温干旱或高温高湿不良气候引起的2种养分运输障碍造成[17]。此外,虽然Si不是植物的必需营养元素,但Si对提高植物抗病虫害和胁迫能力具有重要作用[15, 18-19]。华南龙眼园土壤普遍缺乏Ca和B[13],故在龙眼生产中,如何合理施用Ca、Si、B肥及如何促进叶片中这3种养分向果实的转移以减少果实异常现象,是今后值得深入探讨的问题。
龙眼采后通常会进行不同程度的修剪,但不同地区及不同果园的修剪程度各异。在广东和广西产区,龙眼采后多数修剪较轻或甚至不修剪。在福建宁德地区,通常是翌年春季修剪弱枝和过密枝条。因此,为保持龙眼立地土壤养分肥力不下降及维持植株正常生长发育,当年龙眼收获果实带走的养分量应为翌年施肥总量的下限。如进行修剪,则应补充更多的养分。
4 结论
为生产50 kg果实,龙眼地上部需吸收668.6 g N、102.0 g P、461.6 g K、1310.4 g Ca、80.7 g Mg、43.3 g S和63.8 g Si,养分累积比例N:P:K:Ca:Mg:S:Si为1:0.15:0.69:1.96:0.12:0.06:0.10。Ca是龙眼树体累积最多的元素,但在果实中的累积比例极低。收获50 kg龙眼果实,带走养分量为167.8 g N、23.1 g P、156.4 g K、57.0 g Ca、12.6 g Mg、8.4 g S和0.7 g Si,养分累积比例N:P:K:Ca:Mg:S:Si为1:0.14:0.93:0.34:0.07:0.05:0.00。收获果实养分带走量,应为翌年施肥量的下限。