氯化鉀對臍橙園土壤–樹體氯積累及葉片營養和果實品質的影響

沈鑫健，邱潔雅?，朱禮乾，張曉勇，曹 立,2，何義仲,2，彭良志,2，淳長品,2*

（1 西南大學柑桔研究所，重慶 400712；2 中國農業科學院柑桔研究所，重慶 400712）

鉀元素是高等植物維持生命活動所必需的大量元素之一，充足的鉀素營養可以促進果實膨大，降低裂果率，提高柑橘產量，改善果實品質[1]。我國柑橘主產區土壤全鉀和速效鉀含量普遍較低[2]，很多柑橘園鉀肥施用不夠合理。江西31個果園中，61%的果園存在鉀缺乏或過量問題[3]；重慶柑橘主產區459個果園中28.3%的柑橘園土壤速效鉀含量缺乏，而26.1%鉀含量過剩，鉀適量的果園不足50%[4]；魯劍巍[5]和盧曉鵬等[6]的研究表明湖北、湖南臍橙園也有類似問題。因此，能否合理施用鉀肥已成為限制柑橘主產區產量和品質的重要因素之一。

果園常用鉀肥主要有氯化鉀和硫酸鉀。氯化鉀含鉀量高，價格便宜，廣泛用于大田作物生產[7]。硫酸鉀不僅可以為作物提供鉀營養，還可以補充作物生長所需硫元素[8]，但其價格相比氯化鉀昂貴，在滴灌施肥時還易造成滴頭流道堵塞等問題[9]。

柑橘對氯元素較為敏感，屬于忌氯或半忌氯作物[10-11]。過多的氯離子會影響果實品質，降低含糖量，并容易產生葉片灼傷、枯萎、脫落，甚至植株死亡等毒害[12]，因此，柑橘生產上主要施用硫酸鉀。但朱宗瑛[13]和魯劍巍等[14]研究發現，在酸性土壤的紐荷爾臍橙和溫州蜜柑上施用氯化鉀未產生不良影響。但氯化鉀在堿性土壤上施用，以及在酸、堿性土壤施用氯化鉀后氯元素積累和樹體表現的差異少有報道。為此，我們于2018—2019年進行了氯化鉀施肥試驗，分析在不同土壤pH條件下土壤、葉片和果實中氯元素含量及積累的差異，以及臍橙葉片營養、果實產量和品質的變化，以期為不同pH土壤中氯化鉀的合理施用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2018—2019年在中國農業科學院柑桔研究所內兩個果園進行，其中白鶴林果園土壤pH 5.78、堿解氮 157.76 mg/kg、速效磷 282 mg/kg、速效鉀333 mg/kg、氯元素100 mg/kg；返溪院果園土壤 pH 7.44、堿解氮 162 mg/kg、速效磷 277 mg/kg、速效鉀 306 mg/kg、氯元素 83.7 mg/kg。供試柑橘為9年生枳橙砧‘紐荷爾’臍橙 (CitrussinensisOsbeck cv ‘Newhall’ Navel orange)，供試肥料為硫酸鉀、氯化鉀、尿素和過磷酸鈣 (分析純)。

1.2 試驗方法

1.2.1 施肥處理 選擇生長發育良好、長勢基本一致的植株 (冠徑 2.8～3.4 m、冠高 1.8～2.0 m、主干周長35～45 cm) 進行試驗。每個果園設4個年施肥量處理：氯化鉀 250g/株，折合 K2O 150 g/株 (T1)；氯化鉀 500g/株，折合 K2O 300 g/株 (T2)；氯化鉀1000 g/株，折合 K2O 600 g/株 (T3)；硫酸鉀 556 g/株，折合 K2O 300 g/株 (CK)。4 個處理年均施用尿素580 g/株和過磷酸鈣 300 g/株，于2018年7月(按全年量施用)、2019年3月 (施用量占全年40%)和2019年6月 (施用量占全年60%) 在樹冠滴水線附近均勻撒施。每個處理均設3次重復，3株樹為1次重復，采用隨機區組排列。

1.2.2 葉片大、中量營養元素和氯元素含量測定于2018年10月和2019年10月采集樹冠外圍當年生老熟的春梢和秋梢葉片，每株樹采集30片，3株樹共90片葉混為1個重復 (即每個重復90片葉)，按照 LY/T 1270–1999 方法[15]測定氮 (N)、磷 (P)、鉀 (K)、鈣 (Ca)、鎂 (Mg) 元素的含量；按照 LY/T 1272–1999 方法[16]測定葉片氯 (Cl) 元素含量。

1.2.3 葉片相對葉綠素含量測定 采集葉片樣品的同一時間，每株樹隨機選取樹冠外圍當年生老熟的春梢和秋梢葉片各30片，采用SPAD–502型葉綠素儀 (日本 KONICA MINOLTA 公司) 測定葉片的相對葉綠素含量 (SPAD)。

1.2.4 果實產量及品質分析 于果實成熟期，測定每株產量，并在每株樹冠外圍中上部采集5個果實，3株樹混為1個重復 (即每個重復15個果實)。用電子天平稱量果實重量，用游標卡尺測定果實縱、橫徑，用CR–10手持式色差儀 (日本美能達公司) 測定果面果實亮度 (L)、果實黃色度 (b)和果實紅色度 (a) 色差。可溶性固形物、可滴定酸和維生素C含量按GB/T 8210–2011柑橘鮮果檢驗方法[17]進行測定。

1.2.5 果皮、果肉中氯元素含量測定 將采集的果實用去離子水洗凈，將果皮和果肉分開，105℃殺酶0.5 h，75℃烘干至恒重后研細，按照LY/T 1272–1999方法[16]，進行果皮和果肉氯元素含量測定。

1.2.6 土壤氯元素含量測定 于初次施肥前和每次施肥后4～5個月，即2018年7月和12月，2019年6月和10月共4次，在每株樹滴水線附近取深0—20 cm (上層)、20—40 cm (下層) 的土壤，每 3 株樹采集的土壤混為一個重復，用四分法取200g土樣，風干至恒重后磨細，并按照NT/Y 1378–2007方法[18]，進行土壤氯元素含量的測定。

1.3 數據處理

試驗數據以2018—2019年為主，其中果實產量及品質數據來源于2019年。運用Microsoft Excel 2010對結果進行整理計算，采用SPSS 20.0 軟件進行統計與方差分析，運用Duncan 法進行多重比較，運用Excel 2010和GraphPad Prism軟件進行圖形的制作。

2 結果與分析

2.1 施用氯化鉀對土壤和植株氯素含量的影響

2.1.1 土壤氯元素含量 圖1表明，施用氯化鉀酸性土0—20與20—40 cm土壤氯元素含量與CK相比均顯著升高，且隨氯化鉀施用濃度和施用次數的增加有升高趨勢，在第3次雨季 (2019年6月) 施肥后反而呈下降趨勢。堿性土0—20 cm土層土壤氯元素含量2018年12月T1處理與CK沒有顯著性差異，2019年6月氯化鉀處理氯元素含量與對照相比均顯著升高，且隨氯化鉀施用量和施用次數的增加有升高趨勢，在第3次雨季施肥后僅有部分處理略呈下降趨勢。在20—40 cm土層酸性土氯元素含量在不同濃度氯化鉀處理后與對照相比均大幅增加，而堿性土氯元素含量隨氯化鉀施用濃度增加呈梯度式增加。T1處理的酸性土氯元素含量與CK相比平均增加50.20%，而堿性土增加28.02%；T2處理酸性土氯元素含量增加54.42%，堿性土增加61.97%；T3處理酸性土氯元素含量增加79.70%，堿性土增加99.36%。

圖 1 酸、堿性土壤上施用氯化鉀后土壤氯素含量Fig.1 Chlorine concent in acidic or alkaline soil after applying potassium chloride fertilizer

2.1.2 酸、堿性土壤上施用氯化鉀對葉片氯素含量的影響 由表1可知，施用氯化鉀代替硫酸鉀(T2處理與對照相比) 后葉片氯元素含量均顯著升高。施用不同濃度氯化鉀后葉片氯元素含量在0.049%～0.174%，均處于適宜范圍內 (BD50/T487–2012)[19]，小于毒害濃度0.7%。除2018年T1處理的秋梢外，葉片氯元素含量在施用氯化鉀后均顯著高于對照，且隨氯化鉀施用量增多有增加趨勢，以T3處理氯元素含量最高。T1處理下，酸性土春、秋梢葉片氯元素含量較CK分別增加21.9%和8.0%，堿性土分別增加25.5%和12.7%；T2處理下，酸性土分別增加51.9%和45.0%，堿性土分別增加33.3%和19.3%；堿性土T3處理枝梢氯元素積累量較酸性土多，與對照相比，春梢、秋梢的氯元素含量兩年平均分別增高109.7%和98.7%，而酸性土分別增高63.8%和58.0%。

表 1 酸、堿性土壤上施用氯化鉀后臍橙葉片氯素含量 (%)Table 1 Chlorine concent in navel orange leaves affected by application rate of potassium chloride in acidic or alkaline soil

2.1.3 酸、堿性土壤上施用氯化鉀對果實氯素含量的影響 由表2可知，在酸、堿性土壤上施用不同量的氯化鉀后，堿性土果皮中氯元素濃度在0.091%～0.102%，酸性土果皮中氯元素濃度在0.082%～0.097%；堿性土果肉中氯元素濃度在0.052%～0.062%，酸性土果肉中氯元素濃度在0.056%～0.061%。各處理間果皮和果肉中氯元素含量均沒有顯著變化，說明氯元素從土壤和枝梢轉移到果實的能力較弱。

表 2 酸、堿性土壤上施用氯化鉀后臍橙果實氯素含量 (%)Table 2 Chlorine content in navel orange fruit affected by application rate of potassium chloride in acidic or alkaline soil

2.1.4 施用氯化鉀與土壤、葉片、果實中氯素濃度的相關性及回歸分析 將氯化鉀的施用量與2019年10月土壤、葉片和果實中氯元素含量進行相關性分析，結果表明果皮與果肉中氯元素的積累量與氯化鉀用量沒有顯著相關性 (P＞0.05)，即試驗所施氯化鉀對果實中氯元素含量沒有影響。土壤與葉片中的氯元素含量與氯化鉀施用量均呈顯著正相關 (P＜0.05)，相關系數在0.625～0.974，并且堿性土較酸性土的相關系數大，即堿性土氯元素含量更容易受氯化鉀施用量的影響 (表3)。

將氯化鉀施用量與土壤和葉片中氯素含量進行回歸分析，結果表明，酸性土0—20 cm土壤R2與F值均較低，可能是受雨季降水影響較大，使土壤氯元素含量與施用氯化鉀濃度的線性關系降低，而堿性土20—40 cm土層土壤氯元素含量與施用氯化鉀濃度均呈較好的線性關系。堿性土中氯元素含量模型的斜率回歸系數較酸性土大，而常數較小，即施用低濃度氯化鉀時堿性土氯元素含量比酸性土低，而施用較高濃度氯化鉀時堿性土氯元素含量比酸性土高 (表 3)。

表 3 施用氯化鉀與土壤及臍橙葉片、果實中氯素含量的相關性及回歸分析Table 3 Correlation and regression analysis between potassium chloride application and chlorine content in soils, leaves and fruits of navel orange

葉片氯元素含量與施用氯化鉀量均呈較好的線性關系，其中堿性土上的斜率回歸系數均高于酸性土，即堿性土上葉片較酸性土上更容易積累氯元素。

根據柑橘營養診斷配方施肥技術規程 (BD50/T 487–2012)[19]，土壤氯元素含量若達到毒害濃度 (大于300 mg/kg)，以表3中的回歸模型計算，每棵樹至少施用3274 g氯化鉀，而葉片氯元素含量若達到毒害濃度 (大于0.7%)，每棵樹至少施用6903 g氯化鉀，遠高于柑橘實際生產中施氯化鉀的量。

2.2 酸、堿性土壤上施用氯化鉀對樹體營養的影響

2.2.1 酸、堿性土壤上施用氯化鉀對樹體葉片大、中量營養元素含量的影響 表4結果表明，各處理間春、秋梢葉片氮元素含量均沒有明顯變化；氯化鉀處理比硫酸鉀對照酸性土春梢葉片磷元素含量顯著提高，2018年提高35.6%，2019年提高51.2%，且隨氯化鉀施用濃度增加有上升趨勢；鉀元素含量在氯化鉀處理與硫酸鉀對照間沒有明顯變化，但隨氯化鉀施用量的增加有升高趨勢，在酸性土中T3處理顯著高于T1處理。各處理間春、秋梢葉片Ca含量均沒有明顯變化，Mg含量在施用氯化鉀代替硫酸鉀后差異不顯著，但隨氯化鉀施用濃度的升高有降低趨勢，在酸性土中2018年春梢、2019年春、秋梢中T3處理均顯著低于對照，堿性土中受影響相對較小，僅2018年秋梢T3處理顯著低于對照。

表4 春、秋梢葉片大、中量營養元素含量(g/kg)Table 4 Macro and secondary nutrient element content in leaves of spring and autumn shoots

2.2.2 酸、堿性土壤上施用氯化鉀對樹體相對葉綠素(SPAD) 含量的影響 由表5可知，各處理間酸、堿性土上樹體的春、秋稍相對葉綠素含量均沒有顯著變化。其中酸性土上春梢葉片相對葉綠素含量范圍為80.15～86.81，秋梢葉片為72.20～87.43。堿性土上春梢葉片為75.87～85.41，秋梢葉片為70.57～85.52。

表5 臍橙春、秋梢葉片相對葉綠素含量Table 5 Relative chlorophyll value in spring and autumn shoot leaves of navel orange

2.3 酸、堿性土壤上施用氯化鉀對臍橙產量及果實品質的影響

酸、堿性土壤施用氯化鉀對臍橙產量及品質影響較小。各處理間果實的單果重和產量均沒有顯著變化，其中酸性土上果實產量隨氯化鉀濃度的增高有增加的趨勢。在外觀品質方面，施用不同濃度的氯化鉀后果實亮度 (L)、果實黃色度 (b) 與對照相比均沒有顯著差異。施用氯化鉀代替硫酸鉀后果實紅色度 (a) 顯著提高，酸性土上與對照相比提高8.1%，堿性土上提高18.2%，但在不同濃度的氯化鉀處理間沒有顯著差異 (表 6)。

表6 酸、堿性土壤上施用氯化鉀對‘紐荷爾’臍橙產量及果實品質的影響Table 6 Effects of potassium chloride on navel orange yield and fruit quality in acidic or alkaline soil

各處理間總可溶性固形物 (total soluble solid,TSS)、可滴定酸含量均沒有顯著變化，但TSS含量隨氯化鉀濃度的增高有增加的趨勢。維生素C (Vc)含量在施用氯化鉀代替硫酸鉀后沒有明顯變化，但隨氯化鉀濃度的增高有增加的趨勢，酸性土上T3處理顯著高于T1處理。

3 討論

一些學者和農業化學工作者長期認為薯類、豆類、烤煙、果樹等是忌氯作物，不能施用含氯化肥[20]。在氯過量時，甘薯的可溶性糖和淀粉含量明顯下降[21]，煙草質量嚴重下降[22]，大豆籽粒中蛋白質的含量也顯著下降[23]。但另一些學者的研究報道不支持這一觀點，即使在傳統的“忌氯作物”上施用含氯化肥，也不會對農產品品質產生不良影響，反而部分有增產作用[24-27]。前人[13-14,28-29]研究表明在柑橘上施用適量氯化鉀，并沒有對其生長造成不良影響，反而提高了果實產量并改善了品質，有效降低了農產品成本。本研究也表明施用氯化鉀未對酸、堿性土壤上臍橙樹體產生毒害，且對果實品質和產量均未有不良影響，施用氯化鉀后果實亮度、黃色度、可溶性固形物與可滴定酸含量沒有顯著變化，部分果實紅色度和維生素C含量還有所提高。對葉片相對葉綠素和大量營養元素含量未產生不良影響，中量營養元素Mg雖然隨氯化鉀施用增多有下降趨勢，但仍處于適宜范圍。然而，氯元素在土壤和葉片中均顯著積累，繼續長期施用可能會產生風險，后續應進行更長時間的觀測，并設置更高的濃度梯度，以確定柑橘可施用氯化鉀的最大限量濃度與最長連續施用年限。

葉片鉀元素含量隨氯化鉀施用量的增多有增加的趨勢，這可能因為氯元素帶負電荷，在外界氯水平供應下，植物會吸收更多的鉀以平衡其中的負電荷[30]，也可能是由于肥料中的有效鉀濃度增高而積累。葉片Mg元素含量隨氯化鉀施用量的增多有降低的趨勢，但Bar等[31]研究指出Mg元素含量不會受Cl元素的影響，可能是鉀元素與鎂元素的拮抗作用，導致鎂元素的吸收受阻所致[32]。馬國瑞等[33]研究表明氯元素可以抑制土壤的硝化作用，提高氮肥利用率，王德清等[34]研究表明較低濃度氯元素可以刺激磷元素的吸收，但本試驗中施用氯化鉀后葉片氮元素含量沒有顯著變化，磷元素含量僅在酸性土春梢葉片中顯著提高，這可能因為試驗果園土壤基礎肥力較高，施用氯化鉀后的效果不明顯。

土壤對氯元素的吸附主要與土壤表面性質 (氧化物含量)和溶劑條件 (土壤pH、電解質濃度及溶劑介點常數) 等密切相關[35]。本試驗對不同pH土壤施用氯化鉀后的表現進行比較發現，在低濃度氯化鉀(T1) 處理時堿性土氯元素積累較酸性土少，這可能是因為土壤中OH–與Cl–帶相同電荷，拮抗作用較強，氯元素不易被吸附在土壤顆粒上[12,36]。但在高濃度氯化鉀 (T3) 處理時堿性土氯元素積累較酸性土更多，這可能是因為堿性土壤中碳酸鈣含量較多，氯元素與鈣元素會形成氯化鈣離子對而被土壤吸附[37]。氯元素在堿性土壤中的吸附與負吸附作用可能與施用氯元素的濃度、土壤OH–和Ca2+等元素含量有關，其互作關系有待進一步驗證。土壤含水量是控制氯元素擴散和遷移的主要因子[38]，本試驗發現酸性土氯元素含量在2019年6月降水期后有下降趨勢，而堿性土受影響較小，這可能是因為氯元素在酸性土中徑流流失作用較堿性土更強[39]。此外，土壤類型與土壤容重等對氯元素的積累也有一定影響，徐明崗等[40]指出氯元素的擴散系數會隨土壤質地變粘和容重增大而增大，本試驗土壤均為砂壤土，粘重適宜，對于不同土壤質地的柑橘園施用氯化鉀后的效果有待進一步深入研究。

氯作為植物必需的微量元素，少則有益，多則有害，如何合理施用至關重要[20]。結合不同pH土壤施用氯化鉀后的表現，建議選擇雨季來減少土壤中氯元素積累，并與硫酸鉀交替施用來減少氯元素在土壤和葉片中的持續累積，在堿性土中還應降低單次施用氯化鉀的濃度。

4 結論

短期施用氯化鉀后柑橘果實中氯元素含量變化不明顯，土壤和葉片中氯元素顯著積累，但均處于安全閾值以內。短期施用氯化鉀對柑橘果實產量及品質無顯著不良影響，葉片營養受影響較小，因此，酸、堿性土壤臍橙園短期內施用適量的氯化鉀代替硫酸鉀是可行的。