自动化灌溉施肥技术调控赣南纽荷尔脐橙春梢生长

柳嘉程，娄 伟，牛王翠，张丽艳，肖亚卿，杨月华，严 翔

（赣州市柑桔科学研究所，江西 赣州 341000）

脐橙芽具有早熟性，只要环境和营养条件合适，即可萌发抽梢，一年可抽发3～6 次甚至更多新梢，按照抽生时期又可将脐橙枝梢分为春、夏、秋、冬梢。其中，春梢抽发多且整齐、节间较短，其上还可以继续萌发夏、秋梢，也可以直接作为翌年的结果母枝，是一年中最重要的一批枝梢［1］。在赣南地区，脐橙春梢生长期一般为2—4 月，该阶段需要从土壤中吸收一定的养分，尤其是氮、钾等大量元素，以供给新梢抽发与生长，而施肥是补充养分、提高树势的最主要手段。果农施肥主要凭经验，大量施用化肥，施肥方法以撒施为主，结合有机肥开沟施入［2］。由于长期施肥不当或施肥过量，浪费了大量肥料，还造成土壤肥力不高、化肥的主要成分无法被充分吸收等问题，且残留肥料可能引起土壤结构破坏以及地下水资源污染［3］。

水肥一体化系统自动化灌溉施肥在赣南脐橙园中应用广泛，该技术将水肥同时准确地送往作物根部，在显著提升肥效的前提下，不但可以有效控制灌溉水量和化肥用量，提高水肥利用效率，还可以提高生产效率和降低环境污染，在劳动力日益紧缺的情况下替代人工施肥，降低生产成本。如何在大量促发优质春梢的同时，最大限度地减少肥料成本和劳动力成本，研究脐橙春梢生长期自动化灌溉施肥相关的技术参数，探索灌溉施肥对新梢及叶片生长发育的具体效果，实现精准施肥变得至关重要。以5年生枳砧纽荷尔脐橙（Citrus sinensisOsbeck‘Newhall’）树为材料，利用水肥一体化自动控制系统，探索不同的灌溉施肥处理对春梢生长的影响，旨在为研发省力高效的脐橙枝梢生长精准化调控技术体系提供有力支持。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2022 年2—4 月在赣州市柑桔科学研究所基地宽行窄株模式的标准化脐橙园进行，试验场所位于东经114°85′，北纬25°78′，海拔117 m，属亚热带湿润季风气候，年平均气温18.9 ℃，极端高温40.4 ℃，极端低温-7 ℃，年平均降水量1 586 mm，年平均无霜期约287 d，年日照时数约1 813 h。

1.2 试验材料与设计

1.2.1 试验材料 供试植物为5 年生枳砧纽荷尔脐橙树。供试肥料：尿素由枝江三宁化工有限公司生产（氮含量≥46.4%），硫酸钾由河北先正农业有限公司生产（K2O 含量≥52%）。

1.2.2 试验设计选择4 行南北走向、大小和长势相近的枳砧纽荷尔脐橙树，种植密度为1.5 m×4.5 m。种植土壤为黄壤，pH 4.10，碱解氮35.89 mg/kg，有效磷187.38 mg/kg，速效钾208.43 mg/kg。试验前先安装好水肥一体化系统，由一套水肥一体化智能控制设备（图1a）管控，在每行树中间放置1条直径20 mm的PE 水管。试验共设置4 个处理，各1 行，分别为：流量为22.00 L/（h·株）的微喷灌施肥（处理1），流量为11.00 L/（h·株）的微喷灌施肥（处理2），流量为8.00 L/（h·株）的滴灌施肥（处理3），常规开沟施肥为对照（CK）。在处理1、处理2 和CK 所在行的PE 水管上，距离每株脐橙树主干北侧50 cm 处安装1 个微喷灌装置，微喷头通过毛细管与PE 水管相连，伸入一根埋入地下的PE 软管达到地下15～20 cm 的根域处（图1b）；在处理3 所在行的PE 水管上，距离每株树主干两侧50 cm 处各安装1 个流量为4 L/h 的恒压滴头（图1c）。自2 月24 日起，处理1 至处理3 每隔14 d 通过该系统灌溉施加1 次N∶K2O=1∶1（0.13%尿素+0.11%硫酸钾）水溶肥，共3 次，单次灌溉施肥时长1 h，通过调节控制开关调控流量，其中处理1、处理3 控制开关开启100%，处理2 控制开关开启50%。CK 所在行控制开关关闭，于2 月25 日在树冠两侧挖掘宽30 cm、深20 cm 的条状沟，采用当地常规开沟施肥方案，单株施加100 g 尿素和85 g 硫酸钾（N∶K2O=1∶1）。不同处理灌溉施肥参数见表1，试验期间4 组处理的病虫害防治等田间管理一致。

表1 不同处理的灌溉施肥流量、时长与肥水用量等参数

1.3 指标测量及方法

各处理随机选取6 株，2 株为一个小区，重复3次，调查指标如下。

1.3.1 春梢生长指标测定 春梢新梢老熟后（4 月15 日）统计单株春梢数量，用直尺测量自春梢基部鳞痕处至梢顶的长度作为春梢长度，数显游标卡尺测量春梢基部鳞痕处以上1 cm 位置的直径作为春梢粗度，分别取平均值，计算各处理中长度≤5 cm、5～10 cm、10～15 cm、15～20 cm、＞20 cm，以及粗度≤2 mm、2～3 mm、3～4 mm、＞4 mm 的春梢所占比率。

1.3.2 春梢叶片叶绿素含量（SPAD）和氮含量的测定 4 月17 日15 时，用手持便携式植物营养测定仪（浙江托普云农股份有限公司）测量各处理春梢叶片中的叶绿素SPAD 和氮含量。测量前先用柔毛刷除去叶片表面的泥沙及灰尘，并对仪器进行标准白板校正，随后每株从树冠的东、西、南、北、中5 个方位各随机选择2 条春梢，即每个小区30 条春梢，测量自梢顶端向下第3 片叶的SPAD 和氮含量，所选叶片结构要完整且无病虫害，测定时避开叶脉，在叶片主脉两侧各测定1 个点，取其平均值作为单片叶叶绿素SPAD 和氮含量。

1.4 数据处理

采用Excel 2010 软件对试验数据进行统计分析，SAS 9.4 软件以邓肯氏新复极差法进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同灌溉施肥处理对纽荷尔脐橙春梢生长的影响

由表2 可知，与CK 相比，处理1 和处理2 均促进了春梢新梢的抽发、伸长与增粗生长，其中处理1 显著提升了单株春梢数量，单株抽发春梢101.50 条，促梢效果达53.79%，处理3 一定程度上抑制了春梢抽发，但显著促进了春梢的伸长与增粗，且提升春梢长度、粗度的效果较处理1、处理2 更为明显，处理2 同样具有促进春梢增粗的效果，且效果显著。

表2 不同处理对纽荷尔脐橙春梢生长的影响

进一步分析不同长度和粗度的春梢新梢所占比例（表3），结果表明，长度＞20 cm 春梢所占比例，处理1 高于其他处理；长度≤5 cm 春梢所占比例，处理3 明显低于其他处理；长度＞15 cm 春梢所占比例，处理3 高于其他处理；但长度≤5 cm、≤10 cm 以及≤15 cm 的春梢所占比例，处理3 均低于其他处理，而处理3 中约67.78%春梢长度集中分布在5～15 cm，新梢长度较其他处理更为均匀。不同处理对纽荷尔脐橙春梢粗度分布的影响见表4。与CK 相比，处理1 至处理3，粗度＞4 mm、＞3 mm 的强壮春梢所占比例均有增加；其中处理3 中粗度＞4 mm、＞3 mm 以及＞2 mm 的春梢所占比例分别为10.00%、48.89%、95.56%，均高于处理1、处理2 和CK，而粗度≤2 mm的春梢占比低于处理1、处理2 和CK。

表3 不同处理对纽荷尔脐橙春梢长度分布的影响

表4 不同处理对纽荷尔脐橙春梢粗度分布的影响

2.2 不同灌溉施肥处理对纽荷尔脐橙春梢叶片叶绿素SPAD 和氮含量的影响

由表5 可知，与CK 处理（常规开沟施肥）相比，处理1 至处理3（灌溉施肥）均不同程度地提升了春梢叶片中的叶绿素SPAD 和氮含量。其中，处理2 的2 项指标分别为81.28、24.96 g/kg，均显著高于其他处理，较CK 分别提升了14.69%和14.81%，处理3 同样提高了春梢叶片叶绿素SPAD，且效果显著。

表5 不同处理对纽荷尔脐橙春梢叶片叶绿素SPAD 和氮含量的影响

3 小结与讨论

水肥一体化技术是借助灌溉系统实现的，可以在作物生长发育的关键期按比例定时、定量补充作物所需营养，是农业可持续发展的必由之路。果树生产中常采用微喷灌和滴灌技术［4］，二者均具有提高肥水利用率、便于自动化控制的特点。谢利华等［5］的研究表明，微喷灌可以起到一定的调节小气候的作用，而滴灌却不能，还发现相同灌溉时间下，微喷灌的灌溉范围更大，保持田间有效持水量时间更长。本研究中，春梢抽发量与单位时间内肥水的流量成正比，且2 组微喷灌处理对与滴灌处理相比春梢抽发量显著增加，可能与微喷灌保水效果更强有关，也可能与微喷灌提高了空气湿度、改善了小气候有关，有待进一步对环境因子的变化和田间水分状况进行监测。

李彩［6］的研究表明，SPAD 是叶绿素相对含量，在柑橘中与叶绿素a、叶绿素b 和总叶绿素含量均具有显著正相关性。而氮元素是叶绿素的重要组成部分，叶片氮元素含量与叶绿素含量呈正相关［7］，其在一定范围内对枝条充实、果实生长具有重要意义。本研究中，处理2 与处理1 相比，虽然肥水用量减半，但春梢叶片中叶绿素SPAD 和氮含量均显著提高，表明处理2 更有利于春梢叶片光合效能的提升和叶片氮元素的积累，对促进贮藏营养积累、增强树势、提高树体抗性具有重要意义。

目前大量研究证实，利用水肥一体化技术实现自动化灌溉施肥，具有操作简便、施肥均匀、供肥及时、提高营养利用率等优势，与常规施肥技术相比可在增产的同时节省化肥用量30%～50%，其便于自动化控制的特点还可以减少人工开沟、撒肥等一系列过程，明显节省施肥劳力［8-10］。本研究中，按照1.5 m×4.5 m 的种植密度折算，处理1、处理2、处理3 和CK的每公顷肥料成本分别为994.20 元、502.65 元、365.55 元和1 139.40 元；常规开沟施肥每公顷需要19.05 d/人，按照赣州市当地90 元/（人·d）的用工标准，整个春梢期每公顷脐橙园施肥用工成本为1 714.50 元，而采用自动化灌溉施肥的处理1、处理2与处理3 不消耗人工成本。与CK 相比，处理2 纽荷尔脐橙春梢的抽发与伸长生长未受到抑制，而春梢粗度、叶片叶绿素SPAD 和叶片氮含量均显著提升，整个春梢生长期内节约化肥用量达57.19%，每公顷减少人工成本1 714.50 元、肥料成本636.75 元，实现了降本增效。

本研究将春梢生长调控技术与自动化灌溉施肥相结合，取得了一定效果。但要做到更加精准且高效的调控，还应进一步探索智能化控制相关技术，如利用埋在地下的湿度传感器传回土壤湿度信息从而有针对性地调节灌溉水量和灌溉次数，抑或是利用传感系统和图像系统等监测枝梢的长度、粗度变化来决定灌溉间隔等，使得脐橙树体生长调控向智慧化、信息化方向发展。