河北省成安县巨峰葡萄养分管理现状及优化潜力分析

廖文晴，李兴，刘凌玥，张书奎

（1.中国农业大学资源与环境学院，北京100000；2.中国农业大学曲周实验站，河北 曲周 057250）

我国是葡萄生产大国，葡萄在我国果树种植中具有不可替代的地位，种植面积和产量均居世界前列[1，2]。鲜食葡萄的栽培面积接近全国葡萄栽培总面积的80%[3]，其中‘巨峰’具有果粒大，果肉肥厚，甜而多汁，适应性强，抗寒、抗病性好等诸多特点，为我国主栽葡萄品种之一[4]。土壤为农业生产的基本资料，土壤养分状况直接影响到果树的生长与发育，良好的土壤条件可以满足果树对水、肥、微生物等的要求，实现丰产、稳产[5]。因此，研究土壤养分状况对提高葡萄产量和品质具有重要作用。果园施肥能够补充土壤养分，施肥是否合理影响着果园生态环境和果树生长，以及果实品质和产量[6]。掌握果园土壤养分含量是实施科学施肥的一项重要管理措施。目前，葡萄生产中施肥普遍存在化肥施用过量的问题[7]，导致葡萄肥料利用效率低、果实品质下降等[8]。不科学的施肥方式不仅会造成肥料资源浪费，还会增大生产成本、污染环境，与精准农业的发展要求不适应[9]。合理的施肥制度对改良土壤理化条件、提高肥料利用率具有十分重要的作用[10]，不仅是获得高产优质葡萄的重要保障，还是提高经济效益和环境效益的主要因素。

河北省葡萄栽培历史悠久，面积和产量均位居全国第2 位[11，12]。对河北省成安县巨峰葡萄园土壤养分含量进行检测，分析栽培管理情况和土壤养分状况，得出不同产量果园的施肥管理差异，据此优化施肥方案，探索巨峰葡萄高产高效与绿色可持续发展的可能途径，以期推进绿色样板葡萄种植县打造进程，为以种植葡萄为产业支撑的县乡开启乡村振兴、绿色发展道路的探索方向。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

成安县位于河北省邯郸市东南部，属温带大陆性季风气候，冬春干旱多风、夏秋多雨，年降水量560 mm，多集中在6～8 月，年平均气温13.2 ℃，无霜期230 d，适合鲜食葡萄生长。柏寺营乡是成安县典型的葡萄种植乡镇，葡萄种植面积133 hm2，以巨峰葡萄为支柱产业，2014 年柏寺营乡巨峰葡萄被评为全国金奖[13]。柏寺营乡的巨峰葡萄种植以小农户种植模式为主，田间管理方式不一。

1.2 研究方法

1.2.1 采样点确定 2020 年9 月，以农户为样本个体，参考当年产量，选取具有不同产量代表性的采样点共31 个，覆盖柏寺营乡主要葡萄种植区域（图1）。对种植者进行问卷调查，内容包括树龄、种植面积、种植密度、当季葡萄产量、收益情况、不同时期肥料投入情况、灌溉次数等，共收回有效问卷27 份。按照最终产量水平分为高产、中产和低产葡萄园，每个产量水平9 个样品。

图1 采样点示意图Fig.1 Schematic diagram of sampling points

1.2.2 产量分析 通过调研田间管理情况与最终产量情况，按照最终产量抽取27 户进行排序，分为高产、中产和低产水平葡萄园，每个产量水平9 个样品量。统计不同产量水平巨峰葡萄园的产量，计算平均值。

1.2.3 养分投入分析 统计不同产量水平巨峰葡萄园的养分投入时期、肥料类型、养分投入量，氮、磷、钾养分效率指标用肥料偏生产力（PFP）表示，计算公式为：

式中，Y 为产量（kg/hm2）；F 为整个生育期的氮（磷、钾）肥施用量（kg/hm2）。

氮（磷、钾）养分平衡=氮（磷、钾）养分投入量-氮（磷、钾）养分带走量。计算结果＞0 时，表示养分盈余；计算结果＜0 时，表示养分亏缺。

1.2.4 土壤样品pH 值及养分含量 2020 年9 月，根据葡萄园面积和地形，采集27 户葡萄园的土壤样品，按照“S”型取样法，每个葡萄园均随机选择5 个点，钻取0～30 cm 表层的土壤样品，多点混合。样品风干后，过1 mm 筛，备用。利用电导率仪测定土壤pH值；采用重铬酸钾容量法测定有机质含量；采用半微量凯氏定氮法测定全氮含量；采用钼锑抗比色-分光光度法测定有效磷含量；采用乙酸铵浸提-火焰光度法测定速效钾含量。

1.3 数据统计及分析

利用Microsoft office Excel 2010 软件对试验数据进行统计分析，利用SPSS 20.0 等软件进行相关分析及方差分析。

2 结果与分析

2.1 产量

高产、中产、低产水平葡萄园的平均产量分别为35.0、38.8 和47.5 t/hm2，三者差异均达到了显著水平（图2）。高产葡萄园的平均产量分别较中产、低产葡萄园高22.6%和35.7%。

图2 不同产量水平巨峰葡萄园的产量Fig.2 Grape yield of Kyoho vineyards with different yield levels

2.2 养分投入

2.2.1 养分投入时期 巨峰葡萄园施肥主要集中在秋剪—萌芽期、萌芽—开花期、开花—膨果期和膨果—成熟期，不同时期施肥农户数占总样本数的比例分别为92.6%、51.9%、81.5%和92.6%（表1）。

表1 葡萄施肥期以及各时期施肥户数占总样本量的比例Table 1 Grape fertilization period and the proportion of farmers applying fertilizers in the total samples

2.2.2 肥料类型 不同产量水平葡萄园农户选择的肥料类型依次为平衡肥、高钾肥、高磷肥和高氮肥。平衡肥的施用总量最多，其中秋剪—萌芽期投入的农户占比为88.9%；萌芽—开花期、开花—膨果期投入的农户占比分别为37.0%和29.6%；膨果—成熟期投入的农户占比最低，为11.1%。高氮肥集中在秋剪—萌芽期施用，农户占比为44.4%。高磷肥集中在秋剪—萌芽期施用，农户占比为66.7%。高钾肥集中在膨果—成熟期施用，农户占比高达55.6%（图3）。

图3 巨峰葡萄生育期施用不同类型肥料的农户所占比例Fig.3 Proportion of farmers applying different types of fertilizers in Kyoho grape growth period

2.2.3 养分投入量 不同产量水平巨峰葡萄园的氮、磷、钾投入总量差异不显著（表2），总体呈现高产园养分投入量低的趋势。萌芽—开花期，中产园的氮肥投入量与高产园差异不显著，但显著高于低产园；其他时期，不同产量水平葡萄园的氮肥投入量差异均不显著。萌芽—开花期，磷肥投入量的变化趋势与氮肥投入量相似；开花—膨果期，低产园的磷肥投入量显著高于高产园，而与中产园差异不显著；其他时期，不同产量水平葡萄园的磷肥投入量差异均不显著。不同产量水平葡萄园各时期的钾肥投入量差异均不显著。

表2 不同产量水平巨峰葡萄园的养分投入量Table 2 Nutrient inputs of Kyoho vineyards with different yield levels （kg/hm2）

不同产量水平巨峰葡萄园的各时期养分投入比例不同（图4）。低产园，氮、磷投入主要集中在秋剪—萌芽期，占比60%以上；中产和高产园，氮、磷投入主要集中在秋剪—萌芽和萌芽—开花期，占比65%～92%。低产园，钾肥投入主要集中在秋剪—萌芽和膨果—成熟期，占比80%以上；而中产和高产果园，钾肥投入相对比较均衡，在葡萄各生育时期均有投入。

图4 不同产量水平巨峰葡萄园各生育期的养分投入比例Fig.4 Nutrient input ratio of Kyoho vineyards with different yield levels at different growth stages

巨峰葡萄园的肥料偏生产力随产量水平的提高而提高，不同产量水平间的氮和磷肥偏生产力差异不显著；中产与低产园的钾肥偏生产力差异不显著，但二者均显著低于高产园（表3）。

表3 不同产量水平巨峰葡萄园的肥料偏生产力Table 3 PFP of Kyoho vineyard with different yield levels （kg/kg）

2.3 土壤pH 值

不同产量水平葡萄园的土壤pH 值为7.91～8.03，其中，中产园的土壤pH 值最高，显著高于低产园，而与高产园差异不显著；高产园的土壤pH 值最低（图5）。

图5 不同产量水平巨峰葡萄园的土壤pH 值Fig.5 Soil pH values of Kyoho vineyard with different yield levels

2.4 土壤养分含量

不同产量水平葡萄园的土壤养分含量差异不显著，其中有机质和全氮含量均表现为中产园＞高产园＞低产园，有效磷和速效钾含量均以高产园最高（表4）。

表4 不同产量水平巨峰葡萄园的土壤养分含量Table 4 Soil nutrient content of Kyoho vineyard at different yield levels

2.4 相关性分析

相关性分析结果（表5）表明，除葡萄园土壤速效钾含量与产量呈显著正相关（相关系数为0.388）外，其他指标与葡萄产量均相关不显著。

表5 巨峰葡萄园养分投入量和土壤养分含量与产量的相关性分析Table 5 Correlation analysis of nutrient input, soil nutrient content and yield in Kyoho vineyards

2.5 节肥潜力

不同产量水平葡萄园的氮、磷、钾养分均表现盈余，且盈余量随着养分投入量的增加而增加（表6）。随着产量水平的提高，养分投入量逐渐降低，养分支出量逐渐提高，盈余率逐渐降低。高产园的氮、磷、钾养分盈余率均最低，分别为45.0%、67.1%和22.2%。不同产量水平葡萄园的磷养分盈余率均≥60%，氮、磷、钾肥均有很大的节肥潜力。

表6 不同产量水平巨峰葡萄园的养分平衡情况Table 6 Nutrient balance of Kyoho vineyards at different yield levels

3 结论与讨论

葡萄是多年生作物，在生长发育过程中需要从外界吸收养分，以满足生长需要[14]。葡萄各生育阶段的营养特点和养分需求规律存在差异[15]，对氮素的需求量以开花期至膨果期最多，约占全年氮素吸收总量的51.6%[16]；对磷素的吸收量最少，是氮素的50%，是钾素的42%[17]，植株对磷素的吸收从春季萌芽期[18]开始，吸收量随着枝叶生长以及花和果实的膨大而逐渐增多，果实膨大后达到顶峰，之后逐渐下降[19]；钾素为葡萄植株中含量最丰富的营养元素，占葡萄植株干物质总量0.4%～4.3%，葡萄果实中钾素含量最高[20]，葡萄从萌芽后一直到果实完全成熟均需要一定量的钾肥，其吸收以开花期和膨果后期较多[21]。本研究结果表明，成安县葡萄园氮素和磷素投入集中在秋剪—萌芽期，钾素投入集中在膨果后期，整体来看，基本符合葡萄植株各时期对大量元素的养分需求。但氮肥和磷肥主要在第2 年开春施用，说明对农户秋施基肥的意识薄弱，分析原因可能与北方天气条件有关：由于冬季寒冷需要采取埋土保芽措施，从而导致大部分农户会在翌年春天出土时向行间沟中施入肥料，从而顺势进行回埋、灌溉等。因而，在控制施肥量的同时，施肥时期应适当提前。

土壤养分状况是葡萄进行合理施肥与养分管理的主要依据[22]，土壤pH 值以及有机质、大量元素和中微量元素含量对葡萄树体生长状况及果实品质有重要影响[23]。葡萄植株根系发达，长势旺盛[24]，果多产量高，对养分的需求量也比较大。由于品种和树龄不同，氮、磷、钾的需求量也有很大差异，但每生产1 000 kg 果实，氮（N）、磷（P2O5）、钾（K2O）的需求量主要分布在3.9～8.4 kg、1.8～12.8kg 和3.1～13.1kg[25～29]。华北地区土壤有机质缺乏，氮、磷、钾大量元素含量变异系数较大，土壤有效磷含量过高，速效氮含量偏低[30]。研究报道，我国北方成龄丰产葡萄园建议的N、P2O5、K2O 施用量分别为187.25～225、150～187.5 和150～225 kg/hm2[31]。本研究结果表明，成安县葡萄园土壤有机质含量为0.8%～1.5%，根据河北省葡萄果园地力评价标准[32]，处于中等偏低水平；有效磷含量（28～41 mg/kg）和速效钾含量（261～301 mg/kg）属于中等偏高水平，氮、磷、钾养分投入量均超标50%以上，不同产量水平果园节肥潜力均较大。低产果园养分投入量过高，且比例不协调，肥料利用率较低，这与尹兴等[32]的研究结果一致。因此，应增施有机肥以提升土壤肥力，结合土壤养分状况开展配方施肥，优化施肥方法与时期，减少氮、磷、钾肥的投入量。

成安县不同产量水平巨峰葡萄园的实际产量差异显著，低产、中产和高产园的平均产量分别为35.0、38.8 和47.5 t/hm2。不同产量水平葡萄园的土壤特性差异不显著，有机质含量为0.8%～1.5%，土壤全氮、有效磷和速效钾含量均在正常范围内。果园基肥施用时期较晚，不重视秋季采果后追肥，整体施肥类型以复合肥为主，平衡肥居多，有机肥、菌肥和中微量元素肥施用量均较少。不同产量水平葡萄园氮、磷、钾肥施用均过量，施用量与施肥时期存在差异：高产、中产、低产水平果园的肥料投入总量依次升高，低产园氮、磷养分投入主要集中在秋剪—萌芽期，中产、高产果园主要集中在秋剪—开花期；低产果园钾养分投入主要集中在秋剪—萌芽和膨果—成熟期，中产和高产果园钾肥投入相对比较均衡。不同产量水平节肥潜力均较高，低产园节肥潜力高于高产和中产园，合理施肥对提升成安县葡萄经济效益和环境效益十分可观。

建议成安县巨峰葡萄养分管理中，优化施肥量与施肥时间，重视氮肥和磷肥在秋季和第2 年开花期前的投入，钾肥主要在膨果期之后施用；加强养分综合管理，改善果园条件，合理施用商品有机肥和腐熟的粪肥；控制施肥用量，采用以产定肥的原则确定施肥量，以少量多次为原则；在葡萄各施肥时期合理施用有机肥，并配合中、微量元素肥料，以实现提质增效。