减量施肥模式对菠萝生长发育及产量品质的影响

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菠萝(Ananas comosus)是一种常见的热带水果,广泛用于鲜食、制糖等方面。生产中,果农为追求产量往往投入大量化肥,长期过量施用化肥造成土壤酸化、肥力下降,引起作物叶片和根系徒长,消耗过多能量和养分,降低果实等生殖器官养分分配比例,进而造成菠萝减产、品质下降。同时极易引起土壤温室气体排量激增,加重温室效应,严重制约热带菠萝种植业绿色、健康发展。因此,优化菠萝施肥已成为热带地区菠萝产业可持续发展的重要方向。本试验设置五个处理:不施肥(CK);农户传统施肥(NPK);减量单施化肥(INF:N、P2O5、K2O分别减少41.74%、72.02%、33.12%);有机肥替代20%无机氮肥(INF+M);有机肥、缓控释肥分别替代20%和15%无机氮肥(INF+M+S)。系统探究不同施肥处理对菠萝生长发育、土壤理化性质及果实产量品质的影响,旨在为热带地区菠萝田高产、优质、绿色施肥体系建立提供科学依据与实践指导。所得结果如下:(1)NPK处理菠萝叶片数约为84片,高于其他处理。成熟期INF+M和INF+M+S处理菠萝干物质量较NPK分别提高了20.28%和23.16%,INF与NPK处理间无差异。INF+M+S处理菠萝成熟期氮、磷积累量较NPK处理提高了8.33%和2.77%,钾积累量无差异,INF和INF+M处理对氮积累量无显著影响,降低了磷、钾积累量。三个减量施肥处理较NPK均提高了成熟期菠萝果实养分分配率,其中INF+M+S处理果实氮、磷、钾分配率分别较NPK处理依次提高了131.43%、66.60%和147.33%。(2)INF、INF+M和INF+M+S处理产量较NPK分别增加了8.09%、12.92%和26.95%,其中INF+M+S处理产量为85.4 t ha-1,显著高于其他处理。品质方面:相较于CK处理,施肥提高了菠萝可溶性糖含量,降低了菠萝可滴定酸和维生素C含量,施肥处理间果实品质差异不显著。减量施肥较NPK提高了菠萝氮、磷、钾素利用效率,其中INF+M+S处理显著高于其他处理。(3)相较NPK,减量施肥提高了土壤过氧化氢酶、脲酶和磷酸酶活性,降低了蔗糖酶活性,INF+M+S处理过氧化氢酶、脲酶和磷酸酶活性均显著高于其他处理。三个减量施肥处理土壤0-20 cm铵态氮、速效磷、硝态氮、速效钾含量低于NPK处理,而p H值和有机质含量显著高于NPK处理。此外,相较于NPK处理,三个减量施肥处理均降低了土壤80-100 cm速效钾、有效磷、铵态氮、硝态氮含量,缓解了养分淋溶下渗。(4)相较于NPK,INF、INF+M和INF+M+S处理N2O累计排放量分别下降了54.88%、62.70%、64.56%;CH4累计排放量分别下降136.14%、32.51%、152.90%。INF与NPK处理CO2累计排放量无显著差异,INF+M和INF+M+S处理CO2计排放量较NPK分别降低34.8%和30.6%。综上所述,减量施肥显著降低了菠萝地GWP和GHGI,其中INF+M+S处理全球增温潜势(GWP)和温室气体排放强度(GHGI)显著低于其他处理,减排效果最佳。(5)菠萝产量与干物质量、氮钾积累量、有机质含量、过氧化氢酶、脲酶和磷酸酶活性呈显著正相关,与磷积累量呈正相关但不显著;与叶片数、铵态氮含量、蔗糖酶活性呈显著负相关。菠萝干物质含量主要与氮积累量和脲酶活性呈显著正相关。叶片数与钾积累量、土壤硝态氮、铵态氮含量呈显著正相关,与脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶活性呈显著负相关。菠萝氮积累量与磷积累量、脲酶活性及过氧化氢酶活性呈显著正相关;磷积累量与土壤速效磷、速效钾、硝态氮含量呈显著正相关;钾积累量与硝态氮、铵态氮、速效磷、速效钾、有机质含量呈显著正相关,与脲酶、过氧化氢酶活性呈显著负相关。INF+M+S处理显著提高了土壤过氧化氢酶、脲酶和磷酸酶活性,提高了土壤0-20 cm p H值和有机质含量,促进了菠萝养分吸收和干物质形成,增加了成熟期果实养分分配率,进而获得最高菠萝产量和氮磷钾素利用效率,且菠萝果实品质与传统施肥无差异。同时,INF+M+S处理菠萝田GWP和GHGI显著低于其他施肥处理,并有效缓解了土壤养分淋溶下渗,可视为本试验最优处理。
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