番石榴（Psidium guajava）为桃金娘科（Myricaceae）番石榴属（Psidium）植物,原产热带美洲,为热带和亚热带地区广泛种植的水果。番石榴果实甘甜多汁、营养价值高,富含多种人体所需的营养和抗氧化物质,深受消费者喜爱[1]。番石榴植株对环境的适应性较强,果实采收期长,种植效益快,有较高的经济价值和栽培价值[2]。前人众多研究表明,番石榴果实生长、产量和品质与施肥密切相关[3,4,5]。
合理施用有机肥,能够提高土壤肥力,改善土壤的理化性状,同时增强土壤的蓄肥和蓄水能力。相关研究表明,施用有机肥能够显著提高土壤中全氮、颗粒有机氮、可溶性有机氮、微生物量氮以及轻组有机氮（LFON-N）的含量[6]。有机肥与化肥配施是维持土壤可持续性的最优施肥模式,能促进作物增产,有效降低化肥的施用量[7]。目前番石榴品质大幅度下降的主要原因是偏施滥施化肥,不注重兼施有机肥[8]。受番石榴市场价格、劳动力成本等多因素的影响,果农在番石榴的日常施肥管理上,偏重施复合肥等化学肥料,少施或不施有机肥,长此以往会造成肥料利用率低,土壤板结,有害离子积累而伤害根系,导致植株长势衰弱,果实产量低、品质差等结果。近年来,有机肥在果实生产中得到广泛的应用,但是关于在番石榴种植过程中有机肥和化肥配施的研究鲜有报道。因此,本试验应用复合肥配施有机肥,研究其对番石榴一年两批果实产量和品质的影响,以期确定最佳的复合肥和有机肥配施比例,为番石榴科学施肥提供技术依据。
1 材料与方法
1.1 试验地土壤概况
本研究于2020年在福建省漳州市农业科学研究所番石榴种植基地进行,供试土壤类型为沙壤土。土壤理化情况：有机质2.06%、pH 6.93、碱解氮90.70 mg/kg、速效磷50.99 mg/kg、速效钾85.41 mg/kg、有效钠80.95 mg/kg、有效钙1402.27 mg/kg、有效镁123.64 mg/kg、有效锌2.58 mg/kg、有效铁97.43 mg/kg。
1.2 材料
番石榴材料选用生长良好、长势一致的3年生‘红香1号’番石榴植株;有机肥为海藻有机肥（有机质>45%,有效活菌数>2000万/g,总养分（N-P2O5-K2O）>5%）;复合肥为三元复肥（N:P2O5:K2O = 17:17:17）。
1.3 方法
1.3.1 施肥处理 番石榴采用一年两批反季果生产模式[9],即通过5月13日第1次修剪,去除春梢结果枝的花蕾,不生产8月成熟的正季果,促夏梢结果枝生长和开花结果,生产第1批反季果;8月8日第2次修剪,促秋梢结果枝生长和开花结果,生产第2批反季果,2批果实分别在10—11月和次年2—3月成熟采收。
设5个处理,施肥量分别为：对照CK,每株施复合肥2 kg,分4次施用;处理A、B、C和D,于5月14日,每株分别一次性施有机肥2.5、5.0、7.5、10 kg,追肥同CK。不同处理施肥量和施肥时间详见表1,每个处理各10株,3次重复。
表1 试验处理施肥量、施肥时间和比例Tab. 1 Fertilization amount, fertilization time and ratio of test treatment |
| 处理 Treatment | 单株施肥量Fertilizer amount per plant/kg | 复合肥施用比例 Compound fertilizer application ratio/% | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 有机肥Organic fertilizer | 复合肥Compound fertilizer | 6月3日 | 7月17日 | 9月19日 | 11月20日 | |
| CK | 0 | 2 | 30 | 20 | 30 | 20 |
| A | 2.5 | 2 | 30 | 20 | 30 | 20 |
| B | 5 | 2 | 30 | 20 | 30 | 20 |
| C | 7.5 | 2 | 30 | 20 | 30 | 20 |
| D | 10 | 2 | 30 | 20 | 30 | 20 |
1.3.2 果实主要性状测定 分别于2020年10月（第1批果）和2021年3月（第2批果）观察测定果实主要性状。
（1）果实纵、横径和果形指数。每批取15个果实,用游标卡尺测定纵径和横径,计算果实纵径和横径的比值,即为果形指数。
（2）单果质量、单株产量。用T1000型电子天平测定单果质量,并统计单株果实产量。
（3）果实营养品质。参考文献[10]的方法,取番石榴果肉测定可溶性固形物（采用数显手持折光仪）、可滴定酸（以柠檬酸计）、维生素C（邻菲罗啉比色法）、可溶性糖（蒽酮法）和还原糖（高锰酸钾滴定法）。
1.4 数据处理
采用Microsoft Excel软件对数据进行前期统计分析和制图,采用SPSS 21.0软件的单因素方差分析和Duncan法进行各处理间的多重比较和差异显著性检验。
2 结果分析
2.1 不同施肥处理对番石榴产量的影响
由表2可知,增施有机肥处理较CK均能显著提高番石榴果实质量和产量,2批果实,不同处理间单果质量、单株产量和平均亩产量均以C处理最高,处理D次之。第1批果实,与CK比较,A、B、C和D处理果实质量分别提高了11.52%、26.73%、32.48%和29.46%,且B、C和D处理果实质量显著高于A处理;统计单株产量和亩产量可知,B、C和D处理之间产量差异不显著,但是3个处理产量显著高于A处理。第2批果实,与CK比较,A、B、C和D处理果实质量分别提高了14.85%、19.02%、20.77%和20.74%,增施有机肥处理之间果实质量差异不显著;C和D处理之间平均单株产量差异不显著,但是显著高于A和B处理;统计平均亩产量可知,B、C和D处理之间产量差异不显著,但是3个处理产量显著高于A处理。2批果实相比较,第1批单果质量和单株产量较高。综上所述,有机肥和化肥配施可以有效提高果实质量和产量,其中以每株增施有机肥7.5 kg效果最好。
表2 不同施肥处理的番石榴产量Tab. 2 Production of guava under different fertilizer treatments |
| 采果批次 Batch | 处理 Treatment | 平均单果质量 Average fruit quality/g | 平均单株产量 Average yield per plant/kg | 平均667 m2产量 Average yield per 667 m2/kg |
|---|---|---|---|---|
| 第1批 | CK | 178.09±22.00c | 22.27±0.76c | 1558.92±53.60c |
| A | 198.60±16.74b | 26.52±0.82b | 1856.44±57.37b | |
| B | 225.70±6.40a | 30.03±0.60a | 2102.52±42.36a | |
| C | 235.93±25.54a | 33.02±0.65a | 2311.80±45.15a | |
| D | 230.56±22.01a | 32.83±0.78a | 2298.26±54.27a | |
| 第2批 | CK | 165.95±13.92b | 13.46±0.71c | 922.70±84.69c |
| A | 190.60±10.41a | 15.02±1.02b | 1051.61±71.48b | |
| B | 197.52±47.05a | 15.74±4.22b | 1101.94±29.57a | |
| C | 200.42±23.50a | 16.96±1.78a | 1186.89±12.51a | |
| D | 200.37±18.75a | 16.63±1.49a | 1164.33±10.47a |
注：同行不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。 | |
Note: Different lowercase letters in the same row indicate significant difference (P<0.05). |
2.2 不同施肥处理对果实外观性状的影响
番石榴果实外观性状对果品等级具有决定性作用,影响其市场价格的高低。由表3可知,增施有机肥对果实纵径和横径的生长均有不同程度的促进作用。2批果实,不同处理间果实纵径和横径均以C处理最大,其次为D处理。第1批果实,增施有机肥处理组果实纵径比CK分别提高了8.07%、17.80%、31.70%和23.37%,C和D处理之间果实纵径差异不显著,但显著高于A处理;B、C和D处理果实横径比CK分别提高了13.35%、25.43%和16.53%,A处理果实横径与CK比较,差异不显著;与CK相比,增施有机肥处理均提高了番石榴果形指数。第2批果实,B、C和D处理果实纵径比CK分别提高了18.76%、33.97%和31.23%,A处理果实纵径与CK比较,差异不显著,C和D处理之间果实纵径差异不显著,但显著高于A和B处理;增施有机肥处理果实横径相比较与CK均有显著提高,但是A处理果实横径显著较低于C和D处理;在增施有机肥处理中仅C和D处理果形指数相比较于CK显著提高。上述结果表明,在施等量复合肥的条件下,增施有机肥能有效改善番石榴果实外观性状,其中以每株增施有机肥7.5 kg对提高果实纵横径和果形指数的效果最为显著。
表3 不同施肥处理的番石榴果实外观性状Tab. 3 Appearance characters of guava fruit under different fertilization treatments |
| 采果批次 Batch | 处理 Treatment | 纵径 Longitudinal diameter/cm | 横径 Cross diameter/cm | 果形指数 Fruit shape index |
|---|---|---|---|---|
| 第1批 | CK | 7.19±0.70d | 6.29±0.16c | 1.14±0.12b |
| A | 7.77±0.57c | 6.52±0.58bc | 1.19±0.05a | |
| B | 8.47±8.32bc | 7.13±0.61ab | 1.18±0.08a | |
| C | 9.47±0.50a | 7.89±0.31a | 1.20±0.09a | |
| D | 8.87±0.50ab | 7.33±0.28a | 1.21±0.09a | |
| 第2批 | CK | 7.30±0.58c | 6.55±0.38c | 1.11±0.03b |
| A | 8.08±0.63bc | 7.26±0.10b | 1.11±0.09b | |
| B | 8.67±0.60b | 7.71±0.26ab | 1.12±0.05b | |
| C | 9.78±0.63a | 8.16±0.33a | 1.20±0.07a | |
| D | 9.58±0.59a | 7.99±0.33a | 1.19±0.08a |
注：同行不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。 | |
Note: Different lowercase letters in the same row indicate significant difference (P<0.05). |
2.3 不同施肥处理对果实品质的影响
由表4可知,2批果实,增施有机肥处理均提高了可溶性固形物含量,其中C和D处理效果较好,相比较于CK,2批果实,C处理果实可溶性固形物分别提高了14.95%和25.76%;D处理果实可溶性固形物分别提高了13.01%和20.92%,其中C处理果实可溶性固形物含量最高分别达到10.07%和10.4%。果实风味的优劣与可滴定酸含量的关系较大[11],2批果实,增施有机肥均显著降低果实的可滴定酸含量,增施有机肥处理间可滴定酸含量差异不显著。在Vc含量方面,增施有机肥处理提高了果实Vc含量,2批果实均以C和D处理果实Vc含量提高较为显著,相比较于CK,C处理Vc含量分别提高了56.58%和57.55%;D处理Vc含量分别提高了54.52%和54.81%。
表4 不同施肥处理的番石榴果实品质Tab. 4 Quality of guava fruit under different fertilization treatments |
| 采果批次Batch | 处理Treatment | 可溶性固形物Soluble solids/% | 可滴定酸 Titratable acid/% | Vc/[mg·(100 g)-1] | 可溶性糖 Soluble sugar/% | 还原糖 Reducing sugar/% |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 第1批 | CK | 8.76±1.46b | 0.32±0.04a | 30.08±9.38b | 5.34±0.28d | 4.60±0.19c |
| A | 9.50±0.16a | 0.24±0.06b | 33.23±5.85b | 7.25±0.28c | 5.04±0.33b | |
| B | 9.87±0.21a | 0.22±0.04b | 40.96±4.06b | 7.28±0.16b | 5.77±0.13ab | |
| C | 10.07±0.21a | 0.24±0.03b | 47.10±6.98a | 8.38±0.37a | 6.48±0.44a | |
| D | 9.90±0.71a | 0.26±0.10b | 46.48±12.51a | 8.56±0.15a | 6.11±0.06a | |
| 第2批 | CK | 8.27±0.31b | 0.31±0.04a | 33.08±4.54c | 5.56±0.23c | 4.55±0.31d |
| A | 8.33±0.40b | 0.22±0.02b | 35.66±4.98c | 7.32±0.11b | 4.64±0.30c | |
| B | 8.80±0.40b | 0.24±0.03b | 42.23±6.01b | 7.47±0.22b | 5.52±0.70b | |
| C | 10.40±0.40a | 0.25±0.04b | 52.12±5.21a | 8.52±0.71a | 6.85±0.37a | |
| D | 10.00±0.33a | 0.24±0.04b | 51.21±2.39a | 8.73±0.66a | 7.08±0.45a |
注：同行不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。 | |
Note: Different lowercase letters in the same row indicate significant difference (P<0.05). |
果实品质的差异在很大程度上取决于果实中积累的糖的种类和数量[12]。李文生等[13]研究表明,水果的甜度单独与还原糖、蔗糖的相关性比较低,单独用还原糖或蔗糖含量来反映水果甜度准确性较低、可靠性较差;可溶性糖与果实的甜度相关性较为密切,能较好地反映果实甜度的变化。本研究结合果实可溶性糖和还原糖的含量综合分析果实甜度。从果实的可溶性糖和还原糖含量看,增施有机肥可有效提高果实中可溶性糖和还原糖的含量,2批果实均以C和D处理可溶性糖和还原糖含量提高最为显著,与CK相比,第1批果实C和D处理可溶性糖分别提高了56.93%和60.30%,还原糖提高了40.87%和32.83%;第2批果实C和D处理可溶性糖分别提高了53.23%和57.01%,还原糖分别提高了50.54%和55.60%;且C和D处理果实可溶性糖和还原糖含量差异不显著。
综上表明,在施用复合肥的基础上增施有机肥可以有效改善番石榴果实的风味,其中以每株增施有机肥7.5 kg和10.0 kg效果最佳。
2.4 不同施肥处理对经济效益的影响
由表5可知,不同施肥处理间经济效益指标具有显著的差异。相比较于CK,增施有机肥处理虽然总投入成本提高,但经济效益显著提高。随着有机肥施用量的增加总收益呈先上升后下降的趋势,与CK相比较,总收益增加了1834.63~ 4332.47元/667 m2,产投比提高了4.91%~14.18%。A~D处理较CK总利润分别提高了21.81%、38.41%、55.46%和47.58%。C处理总利润和产投比均比其他处理要高。由此可知,增施有机肥虽然提高了番石榴种植的成本,但是其总利润和产投比较单施化肥明显增加,经济效益得到了有效地提升。本研究结果表明,在施用复合肥的基础上,配施7.5 kg/株的有机肥经济效益和产投比最高。
表5 不同施肥处理番石榴经济效益比较Tab. 5 Comparison of economic benefits of different fertilization treatments of guava |
| 处理 Treatment | 每667 m2的 肥料成本 Fertilizer cost per 667 m2/yuan | 每667 m2的其他 物资成本 Cost of other material per 667 m2/yuan | 每667m2的 人工成本 Labor cost per 667 m2/yuan | 每667m2的 总成本 Total cost per 667 m2/yuan | 每667m2的 总收益 Total revenue per 667 m2/yuan | 每667m2的 总利润 Total profit per 667 m2 /yuan | 产投比 Production-to- investment ratio/% |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| CK | 616.00 | 1200.00 | 3300.00 | 5116.00 | 10849.18 | 5733.18 | 212.06 |
| A | 900.38 | 1200.00 | 3600.00 | 5700.38 | 12683.81 | 6983.44 | 222.51 |
| B | 1184.75 | 1200.00 | 3600.00 | 5984.75 | 13919.78 | 7935.03 | 232.59 |
| C | 1469.13 | 1200.00 | 3600.00 | 6269.13 | 15181.65 | 8912.53 | 242.17 |
| D | 1753.50 | 1200.00 | 3600.00 | 6553.50 | 15014.69 | 8461.19 | 229.11 |
注：复合肥 4.4元/kg、海藻有机肥1.625元/kg,CK每667 m2的人工成本为3300元,施有机肥组每667 m2增加成本300元,番石榴第1批果收购价为4元/kg,第2批果为5元/kg。 | |
Note: Compound fertilizer 4.4 yuan/kg, seaweed organic fertilizer 1.625 yuan/kg, the labor cost per 667 m2 of CK is 3300 yuan, the additional cost per 667 m2 of the organic fertilizer group is 300 yuan, and the purchase price of the first batch of Psidium guajava is 4 yuan/kg, the second batch of fruits is 5 yuan/kg. |
3 讨论
番石榴的生长发育和果实形成过程中需要充足的养分供给,植物体内营养元素的丰缺对果树的生长发育影响极大,有机肥和无机肥的混合配施,不仅能满足果树的生长发育,还能提高土壤有机质含量、酶活性以及营养转化率,促进果树产业可持续发展[14,15,16,17]。Marzouk等[16]发现与单独施用化肥相比较,有机肥和化肥混合配施能够有效提高棕榈果实质量、纵横径以及产量。张晓梅等[18]研究表明增施有机肥羊粪处理均提高了火龙果的产量和品质。刘俊灵等[19]、童盼盼等[20]、孙海高等[21]和李水祥等[22]分别在苹果、香梨、葡萄和蜜柚上的研究也得出了相似的结论。本研究结果表明,在施用复合肥的基础上增施有机肥均不同程度提高了番石榴的产量和单果质量,同时增加了果实纵横径和果形指数,促进了果实体积膨大,改善了其外观性状,其中以每株增施有机肥7.5 kg效果最好。每株增施有机肥10.0 kg,其施肥效果并没有达到最好,可能原因是当有机肥施用量达到一定程度时,已经能够满足番石榴生长发育的养分需求,植株营养吸收达到最高值,过量施用有机肥将造成肥料的浪费。
品质的好坏对果实的市场价格起着决定性作用,施肥是影响果实品质优劣的重要因素之一。有机肥含有丰富的营养元素对果实的形成和品质成分的合成具有重要作用[23]。有机肥肥效的释放持续缓慢,能够与植物对养分的生理需求达到同步,使植物在整个生育期都能够充分吸收所需养分,有效促进植物营养代谢协调均衡,从而确保植物的优质高产[24]。糖和酸的含量是评价果实品质的重要指标之一。范美蓉等[25]研究表明施用有机无机复混肥能有效增加柑橘果实的Vc含量、糖酸比、可溶性总糖含量和可溶性固形物含量,降低可滴定酸含量,使果实的酸、甜适度,提升柑橘的果实风味。糖及其活化物质通过提供底物、中间产物、能量、还原力等多种多样的形式参与到果实多种代谢活动,是果实品质和风味形成的重要决定因素[26]。酸在果实品质形成过程中起到举足轻重的地位,风味较甜的果实糖含量不一定很高,但是酸含量却会比较低[27]。本研究中,C和D处理果实可溶性糖含量与CK相比平均分别提高了55.08%和58.65%,差异显著,其原因是有机肥中含有机活性物质可以提高土壤酶活性,土壤酶参与土壤有机质和养分的转化,促进难溶物质的分解,从而增加矿物质元素的有效性,提高番石榴植株对营养的吸收率,进而增加树体营养水平。同时也促进植物体内酶的活性,使作物新陈代谢更加旺盛,从而有利于物质的积累和转化,进而提高其糖含量[28]。就番石榴品质方面而言,本研究结果表明,与单独施用化肥相比较,增施有机肥能够有效提高番石榴果实中可溶性固形物、Vc、可溶性糖和还原糖的含量,降低可滴定酸含量。综合衡量番石榴果实的各种品质指标,每株增施有机肥7.5 kg和10.0 kg处理品质较优。
本研究中,增施有机肥虽然提高了番石榴的生产成本,但是其总利润和产投比较单施复合肥明显增加,经济效益得到了有效地提升,3年生‘红香1号’番石榴,在每株施用2.0 kg复合肥的基础上,增施7.5 kg的有机肥经济效益和产投比最高。
4 结论
综上所述,在施用化肥的基础上,增施有机肥促进番石榴果实膨大,改善其外观性状,增大纵径、横径和果形指数,增加单果质量,提高果实产量,同时提高番石榴果实中可溶性固形物、Vc、可溶性糖和还原糖的含量,降低可滴定酸含量,改善果实风味,因此,增施有机肥提高了种植番石榴的经济效益。综合果实外观性状、品质、产量和经济效益,3年生‘红香1号’番石榴,在每株施用2.0 kg复合肥的基础上,增施7.5 kg的有机肥效果最佳。增施有机肥是番石榴生产中适宜推广应用的技术措施,具有见效快、施用简便、增产增收明显的特点。