新平县冰糖橙果园氮磷钾投入现状及推荐施用量初步研究

陈梦昕，蒋正品，李永平，李有荣，张朝春，张跃强，胡承孝，董治浩; CHEN Mengxin; JIANG Zhengpin; LI Yongping; LI Yourong; ZHANG Chaochun; ZHANG Yueqiang; HU Chengxiao; DONG Zhihao

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陈梦昕 ^1,2
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蒋正品 ²
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李永平 ³
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李有荣 ⁴
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张朝春 ¹
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张跃强 ⁵
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胡承孝 ⁶
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董治浩 ^1,2
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1. 中国农业大学资源与环境学院，北京 100000； 2. 云南褚氏农业有限公司，昆明 650000； 3. 云南省绿色食品发展中心，昆明 650000； 4. 云南省玉溪市新平县者竜乡农业农村综合服务中心，玉溪 653400； 5. 西南大学资源与环境学院，重庆 400715； 6. 华中农业大学资源与环境学院，武汉 430070

中图分类号： S666； S147

最近更新：2023-12-12

DOI：10.13300/j.cnki.hnlkxb.2023.06.013

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摘要

为明确新平县果园氮磷钾投入现状，对新平县70个冰糖橙果园采用实地走访调研与土壤/果实样品采集分析相结合的方法，调查县域不同冰糖橙果园施肥情况、土壤养分利用状况、果实养分携出状况，并根据产量进行果园推荐施肥量研究。结果表明，新平县果园全年施肥2~4次，以施肥3次为主，主要集中在2-3月、5月和12月，全县氮（N）、磷（P₂O₅）、钾（K₂O）平均投入量分别为444.43、407.07、507.35 kg/hm²，投入比为1∶0.92∶1.14。土壤pH值和有机质平均含量分别为6.08、17.97 g/kg，整体处于适宜水平；果园碱解氮平均含量为74.43 mg/kg，整体处于缺乏水平，78.26%的果园碱解氮含量较低；果园有效磷和速效钾平均含量分别为91.57、245.05 mg/kg，整体处于高量水平，超50%的果园土壤有效磷/钾含量过高。新平县冰糖橙果园氮磷钾减施潜力分别为8.53%~70.31%、56.95%~87.35%和33.64%~78.69%。根据果园养分携出与养分利用效率，新平县不同产能冰糖橙果园氮磷钾养分推荐用量分别为82.39~386.80、33.89~163.59和69.20~299.25 kg/hm²。以上结果表明，新平县冰糖橙果园肥料投入量较大，引起土壤营养盈余，应针对不同产能的果园进行针对性施肥，增加有机肥投入，优化肥料施用结构。

关键词

新平县; 冰糖橙; 肥料投入; 推荐用肥; 养分携出; 养分利用效率

新平彝族傣族自治县简称新平县，位于云南省玉溪市，凭借优越的光、温、水资源成为云南省柑橘种植第一大县，在我国柑橘优势区域划分中属于特色柑橘生产基地^［

1］。至2022年，新平县柑橘种植面积超1万hm²，种植品种有冰糖橙、沃柑、茂谷柑、椪柑、温州蜜柑、砂糖橘等，其中冰糖橙占比面积超55%，是新平县柑橘主栽品种。近年来新平地区冰糖橙出现果实风味下滑、果实裂果等问题，限制了整个产业的持续和健康发展。柑橘果实品质的影响因素众多，其中施肥是提高果实产量、改善果实品质的主要方式，大量元素和微量元素不足、过量或者失衡均会影响果实品质的形成^{［参考文献 2-3}2-3］。

柑橘作为多年生木本植物，花、果、梢、根的生长需要消耗大量的矿质营养，长期消耗土壤营养，易导致土壤营养失衡。施肥是补充土壤营养和树体营养的主要方式，然而由于果农过于追求高产量，果园的肥料投入普遍存在过量的问题，不合理的施肥最终影响柑橘产量和果实品质^［

4-7］。适量的氮磷钾施用不仅有利于柑橘产量的增加，还可促进果实糖、酸等风味物质积累，提升果园的整体商品价值^{［参考文献 3

百度学术}3，5］。目前新平县果园施肥存在盲目性、经验性等问题，营养管理技术落后于产业发展速度，造成了县域果园产量不一，品质差异大的现状^{［参考文献 8

百度学术}8］。周先艳等^{［参考文献 9

百度学术}9］、张绩等^{［参考文献 10

百度学术}10］、寸待泽等^{［参考文献 11

百度学术}11］、李有芳等^{［参考文献 12

百度学术}12］对新平地区冰糖橙果园土壤、叶片、果实营养现状进行了详细的调研与分析，明确了冰糖橙果园土壤和树体营养变化对果实产量和品质的影响。但目前关于新平全县大范围冰糖橙果园施肥现状的调研及其对土壤养分、肥料利用效率、果实产量影响的系统性分析较少，且县域产业缺少针对本地冰糖橙的科学施肥指导。因此，本研究调研了新平县70个冰糖橙果园（总面积约0.2万hm²）施肥、土壤肥力和果实营养现状，系统分析了县域施肥现状对果园产量的影响，并基于“以果定肥”确定了不同产能冰糖橙果园的合理施肥量，以期为新平县县域冰糖橙产业高效、绿色、生态发展提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 样品采集与处理

本研究于2022年10月在云南省玉溪市新平县的水塘镇、戛洒镇、漠沙镇、平甸乡和扬武镇5个冰糖橙主产乡（镇）开展问卷调研与土壤样品采集工作，5个乡（镇）分别选取10、21、25、7和7户果园开展问卷调研，调研内容包括果园近3 a产量、果园施肥情况（施肥次数、施肥时期、肥料种类以及肥料用量），并采集果园0~30 cm土层土壤和果实样品。

土壤采集方式为：（1）按照不同规模果园进行采样，<6.67 hm²果园采集1个混合样，6.67~66.7 hm²果园采集3个混合样，>66.7 hm²果园采集5个混合样；（2）“S”形选取6~8棵树，采集0~30 cm土层土壤制备一个混合样；（3）所采点位均为果园健康成年挂果树，大小冠幅以及树势相近；（4）土壤样品采集避开施肥区域，每棵树对角采集2个点位，通过四分法对土壤样品进行筛分，保留1 kg左右样品，于实验室阴凉处自然风干，碾碎过筛后测定土壤pH值、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾。

果实样品采集方式与土壤采集植株保持一致，于果树东南西北4个方位分别采集2个果实，用于果实氮磷钾含量的测定。

1.2 测定项目与方法

土壤养分含量与果实养分含量测定方法参考土壤农化分析^［

13］。土壤有机质采用重铬酸钾外加热法测定，土壤碱解氮采用扩散法测定，土壤有效磷采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定，土壤速效钾采用乙酸铵浸提-火焰光度计法测定。果实氮磷钾采用H₂SO₄-H₂O₂进行消煮，全氮含量采用凯氏定氮法测定，全磷含量采用钼锑抗比色法测定，全钾含量采用火焰光度计法测定。

1.3 柑橘园土壤pH值、有机质以及速效氮磷钾丰缺标准

柑橘园土壤pH值分级标准为：强酸性（<4.5）、酸性［4.5~5.5）、弱酸性［5.5~6.5）、中性［6.5~7.5）、碱性［7.5~8.5］、强碱性（>8.5）；土壤有机质分级标准（单位g/kg）为：极低（<5）、低［5~10）、偏低［10~15）、适宜［15~30］、丰富（>30）；土壤有效养分丰缺标准^［

14-15］如表1所示。

表1 果园土壤速效氮磷钾丰缺标准

Table 1 Soil N，P and K abundance and deficiency standard of citrus orchards ( mg/kg )

氮磷钾含量

Content of

N，P and K

极缺

Extreme deficiency

缺乏

Deficiency

适宜

Optimum

高量

High

碱解氮Avail-N

<50

[50~100)

[100~200］

>200

有效磷Avail-P

[5~15)

[15~80］

>80

速效钾Avail-K

<50

[50~100)

[100~200］

>200

1.4 产量与果园氮磷钾投入、土壤有效养分的边界线分析

采用边界线分析法^［

16］分析新平县冰糖橙果园产量与氮磷钾养分投入、土壤有效养分含量之间的关系，探究果园施肥量以及土壤营养状况对果园产量的影响。相关分析过程参考Webb^{［参考文献 16

百度学术}16］、Shatar等^{［参考文献 17

百度学术}17］研究方法。

1.5 果园氮磷钾养分推荐用量与果园氮磷钾减施潜力计算

果园氮磷钾养分推荐用量计算参考刘小曼等^［

18］和黄鸿^{［参考文献 19

百度学术}19］的研究，主要采用以下公式进行计算：

推荐施肥量=(鲜果养分携出量/果实养分分配系数-土壤供给)/肥料利用率,其中，磷钾含量需进行系数转换，将P、K转化为P₂O₅和K₂O；

每吨鲜果养分携出量=果实养分含量×(1-果实含水量)×1000；

肥料偏生产力(PFP）=作物产量/肥料纯养分投入量；

肥料(N、P₂O₅或K₂O)减施潜力=(农户施用量-合理施肥量上限)/农户施用量×100%。

1.6 数据处理

采用Microsoft Excel 2017进行数据处理，分析后采用Origin 2019进行相关图形制作，R语言进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 新平县冰糖橙果园施肥次数与月份分布特征

新平县冰糖橙果园全年施肥次数如图1A所示，全县果园全年施肥次数以2~4次为主，其中全年施肥3次的果园占比50%，全年施肥2次和4次的果园分别占比30%和20%。全县果园施肥时期主要集中在上半年（图1B），其中近80%的果园在冬季（12月）与春季（2-3月）完成施肥。

图1 新平县冰糖橙果园施肥次数（A）与月份（B）分布特征

Fig.1 Distribution characteristics of times（A） and months （B） of fertilization of Bingtang orange orchards in Xinping

2.2 新平县冰糖橙果园氮磷钾投入现状与投入比例

为明确县域冰糖橙果园氮磷钾养分投入现状，对新平县冰糖橙果园施肥情况进行调研，结果如表2所示，新平县果园氮磷钾投入量分别为444.43、407.07、507.35 kg/hm²，其中有机肥的氮磷钾投入分别为142.42 、65.76、102.00 kg/hm²，分别占果园总投入量的32.04%、16.15%和20.10%；果园无机肥氮磷钾投入量分别为302.03、341.32、405.35 kg/hm²，分别占果园总投入量的67.96%、83.85%和79.90%。新平县冰糖橙果园氮磷钾养分投入比为1∶0.92∶1.14，其中无机肥投入的氮磷钾比为1∶1.13∶1.34，有机肥投入的氮磷钾比为1∶0.46∶0.72。结果表明，新平县冰糖橙果园养分投入以无机肥形式投入为主，有机肥养分投入量占比较低。

表2 新平县冰糖橙果园氮磷钾投入现状与投入比例

Table 2 N，P and K fertilizer application and proportion in Bingtang orange orchards in Xinping

肥料类型 Fertilizer	氮N		磷P₂O₅		钾K₂O		氮磷钾投入比例 Input ratios
肥料类型 Fertilizer	投入量/（kg/hm²） Input	占比/% Proportion	投入量/（kg/hm²） Input	占比/% Proportion	投入量/（kg/hm²） Input	占比/% Proportion	氮磷钾投入比例 Input ratios
无机肥投入 Chemical fertilizer	302.03±21.08	67.96	341.32±10.01	83.85	405.35±11.23	79.90	1∶1.13∶1.34
有机肥投入 Organic fertilizer	142.42±18.82	32.04	65.76±16.80	16.15	102.00±22.99	20.10	1∶0.46∶0.72
总投入 Total fertilizer	444.43±26.57	100	407.07±19.80	100	507.35±30.22	100	1∶0.92∶1.14

2.3 新平县冰糖橙果园每吨果实养分携出量

新平县冰糖橙果园果实养分含量如图2A所示，干质量状态下果实氮含量为9.40~22.30 g/kg，平均含量为15.43 g/kg，变异系数19.20%；果实磷含量为0.75~2.90 g/kg，平均含量为1.63 g/kg，变异系数27.42%，果实钾含量为7.20~22.30 g/kg，平均含量为15.60 g/kg，变异系数29.49%。每吨果实养分携出量如图2B所示，每吨果实携带走的氮为1.63~4.12 kg，平均携出量为2.55 kg，变异系数25.75%；磷为0.30~1.02 kg，平均携出量为0.63 kg，变异系数34.00%，钾为1.47~4.71 kg，平均携出量为2.96 kg，变异系数24.54%。

图2 冰糖橙果实养分含量（A）与每吨果实养分携出量（B）

Fig.2 The fruit nutrients contents （A） and nutrition removal by per ton fruit （B） in Bingtang orange orchards

2.4 新平县冰糖橙果园氮磷钾肥料偏生产力

肥料偏生产力（PFP）为某一特定肥料施用下作物产量与施肥量的比值，可在一定程度上衡量肥料的利用效率。新平县冰糖橙果园氮磷钾肥料偏生产力状况如图3所示，果园氮肥偏生产力在6.99~219.04 kg/kg，平均为67.32 kg/kg，磷肥偏生产力在10.85~182.87 kg/kg，平均为69.08 kg/kg，钾肥偏生产力在6.99~160.53 kg/kg，平均为57.55 kg/kg。结果表明，新平县部分果园仍存在肥料利用率较低的情况。

图3 新平县冰糖橙果园肥料偏生产力

Fig.3 The partial productivity of fertilizer in Bingtang orange orchards of Xinping

2.5 新平县冰糖橙果园土壤有机质、pH值、速效氮磷钾含量丰缺情况

对新平县70个冰糖橙果园共166份土壤样品相关理化性状进行测定，并按照柑橘园养分分级标准进行分析，结果如图4所示，果园土壤pH值变化范围为4.53~8.44，平均值为6.08，以弱酸性与中性为主。果园土壤有机质含量变化范围为5.5~45.7 g/kg，平均值为17.97 g/kg，以适宜和丰富水平为主。果园土壤碱解氮变化范围为33.15~149.00 mg/kg，平均值为74.43 mg/kg，整体处于缺乏水平，其中极缺、缺乏和适宜水平的果园占比分别为10.56%、78.26%和11.18%。果园土壤有效磷变化范围为15.47~236.98 mg/kg，平均值为91.57 mg/kg，整体处于高量水平，其中缺乏、适宜与高量的果园占比分别为1.25%、43.75%和55.00%。果园土壤速效钾变化范围为51.34~665.40 mg/kg，平均值为245.05 mg/kg，整体处于高量水平，其中缺乏、适宜与高量的果园占比分别为4.38%、33.13%和62.50%。结果表明，新平县冰糖橙果园土壤pH值与有机质含量处于适宜柑橘生长的水平，大部分果园土壤碱解氮含量较低，而土壤有效磷和速效钾处于高量状态。

图4 新平县冰糖橙果园土壤pH值（A）、有机质（B）、速效氮磷钾养分（C-E）现状

Fig.4 Soil pH（A），organic matter（B），available-N（C），available-P（D），and available-K（E）in Bingtang orange orchards of Xinping

2.6 新平县冰糖橙果园氮磷钾投入与土壤养分、肥料偏生产力相关性分析

肥料的投入影响了土壤养分以及肥料的利用率，进一步分析新平县冰糖橙果园氮磷钾投入与土壤速效养分、肥料偏生产力之间的关系，结果如图5所示。在养分投入方面，果园氮、磷、钾投入量之间存在显著的正相关关系，主要与本地施用15-15-15平衡型复合肥有关。果园氮投入含量与土壤碱解氮含量呈现显著正相关关系，而与果园的氮肥偏生产力呈现显著负相关关系；土壤速效磷含量与磷素投入呈显著正相关关系，而磷肥偏生产力与果园磷投入呈显著负相关关系；与氮、磷元素相似，果园钾肥的偏生产力与果园钾投入呈显著负相关关系。

图5 新平县冰糖橙果园氮磷钾投入与土壤养分、肥料偏生产力相关性分析

Fig.5 The correlation analysis of N，P and K input with soil nutrition and fertilizer partial productivity of the Bingtang orange orchards in Xinping

PFPN：氮肥偏生产力Fertilizer partial productivity of N；PFPP：磷肥偏生产力Fertilizer partial productivity of P；PFPK：钾肥偏生产力Fertilizer partial productivity of K.

2.7 新平县冰糖橙果园产量与土壤养分含量、养分投入量边界线分析

采用边界线进一步分析果园氮磷钾养分投入、土壤养分、肥料利用效率对果园产量的影响，结果如图6所示，新平冰糖橙果园氮、磷、钾肥料投入量与果树产量的边界值均呈现先增加后降低的抛物线关系，线性拟合度分别为0.296 1、0.297 0和0.382 3，相关性较弱。果园土壤pH值、有机质含量、碱解氮含量、有效磷含量与速效钾含量与产量的边界值均呈现先增加后降低的抛物线关系，线性拟合度分别为0.788 0、0.686 0、0.497 9、0.660 9与0.571 6，存在一定的相关性，表明果园土壤养分状况对产量产生一定影响。当果园达到最高产时，果园土壤pH值、有机质含量、碱解氮含量、有效磷含量与速效钾含量分别为6.25、19.25 g/kg、77.9 mg/kg、62.62 mg/kg和181.00 mg/kg，养分过低或过高均不利于果园产量的提高。

图6 新平县冰糖橙果园产量与氮磷钾投入量（A-C）、土壤pH（D）和土壤养分（E-H）边界线分析

Fig.6 The boundary line analysis of yield with N，P and K input （A-C）， soil pH （D） and soil nutrition （E-H） of the Bingtang orange orchards in Xinping

2.8 新平县冰糖橙不同产量果园的合理氮磷钾投入量分析

综合对新平县冰糖橙果园的田间生产力，将果园分为低产、中产、高产3个类别，产量区间分别为≤30 t/hm²、30~60 t/hm²和≥60 t/hm²。根据果实的养分携出量、土壤供肥能力以及树体的营养状况，得到不同产量下果园养分的理论施肥量（表3）。对于果园氮投入而言，低产果园推荐纯养分投入量为82.39~137.33 kg/hm²，中产果园推荐纯养分投入量为153.90~256.51 kg/hm²，高产果园推荐纯养分投入量为232.13~386.89 kg/hm²。对于果园磷（P₂O₅）投入而言，低产果园推荐纯养分投入量为33.89~53.47 kg/hm²，中产果园推荐纯养分投入量为63.78~100.62 kg/hm²，高产果园推荐纯养分投入量为103.68~163.59 kg/hm²。对于果园钾（K₂O）投入而言，低产果园推荐纯养分投入量为69.20~99.64 kg/hm²，中产果园推荐纯养分投入量为122.50~176.40 kg/hm²，高产果园推荐纯养分投入量为207.81~299.25 kg/hm²。新平县冰糖橙果园整体产量处于中产水平，而果园平均氮磷钾投入量分别为444.43、407.07、507.35 kg/hm²，显著高于推荐用量，新平县果园氮磷钾投入具有较高的减施潜力。对于低产果园而言，果园氮、磷（P₂O₅）和钾（K₂O）减施潜力分别为70.31%、87.35%和78.69%；中产果园氮、磷（P₂O₅）和钾（K₂O）减施潜力分别为35.91%、73.48%和58.82%；高产果园氮、磷（P₂O₅）和钾（K₂O）减施潜力分别为8.53%、56.95%和33.64%。

表3 新平县冰糖橙果园氮、磷、钾推荐用量与减施潜力

Table 3 Recommended dosage and reduction potential of N，P and K in Bingtang orange orchards in Xinping

产量水平/(t/hm²) Yield	养分推荐用量/(kg/hm²) Recommended amount of nutrients			减施潜力/% Reduction potential
产量水平/(t/hm²) Yield	N	P₂O₅	K₂O	N	P₂O₅	K₂O
≤30	82.39~137.33	33.89~53.47	69.20~99.64	70.31±1.93	87.35±1.00	78.69±1.83
30~60	153.90~256.51	63.78~100.62	122.50~176.40	35.91±8.14	73.48±2.56	58.82±11.66
≥60	232.13~386.89	103.68~163.59	207.81~299.25	8.53±9.58	56.95±5.46	33.64±7.67

3 讨论

3.1 新平县冰糖橙果园施肥现状及其对产量的影响

新平县冰糖橙产业发展迅速，已经成为当地的富民行业，但种植技术与产业发展速度不匹配也带来了一些生产问题。从调研结果可以看出，新平县冰糖橙果园氮磷钾投入量较大，存在一定的优化空间，全县果园氮磷钾投入量分别为444.43、407.07、507.35 kg/hm²，整体养分投入量较大，其中果园无机肥氮磷钾投入分别占果园总投入的67.96%、83.85%和79.90%，果园肥料投入以化学肥料投入为主（表2）。据评估，我国甜橙主产区的果园氮磷钾平均投入分别为440、341、332 kg/hm^2［

4］，而全国甜橙类柑橘的科学推荐用量为176.94~235.92 kg/hm²（产量<30 t/hm²）、202.22~314.56 kg/hm²（产量30~60 t/hm²）和283.10~442.35 kg/hm²（产量>60 t/hm²）^{［参考文献 18

百度学术}18］。由此可见，新平县冰糖橙果园氮磷钾投入量均较高，尤其是磷钾2种元素存在投入过量的状况。

果园氮磷钾肥料大量施用显著影响了果园土壤相关性状，相关性分析结果显示（图5），土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量受到肥料施用量的显著影响，施用量越大，土壤速效养分含量越高。同时果园的过量施肥可能影响果实品质，甚至还会造成果园产量降低^［

20-23］。本研究也表现出相似的结果，边界线分析结果显示，果园土壤pH值、有机质含量、碱解氮含量、有效磷含量与速效钾含量与产量的边界值均呈现先增加后降低的抛物线关系，线性拟合具有一定相关性（图6），这表明过量施肥引起的土壤速效养分含量过高存在降低冰糖橙果园产量的可能，土壤养分与产量的相关性分析也显示相似的结果（图5）。目前新平县冰糖橙果园养分投入量及其比例均存在一定优化空间，应结合果实发育、树体生长、肥料利用、土壤养分释放等多角度，对县域果园的科学施肥提供理论指导。

3.2 新平县冰糖橙氮磷钾推荐用量

柑橘生长需要消耗大量养分，合理的肥料供应不仅能增加果园产量，还可提升果实风味，而施肥过量与不足均会对果园种植带来负面影响。有研究显示，施氮过多易造成植株徒长，果皮粗厚，降低果实可食率与出汁率，且一定程度增加果实的酸度^［

5-7］。磷是生命物质的组成，适宜的磷元素有利于果树开花与抽梢，促进产量形成^{［参考文献 24

百度学术}24］，但施用过量的磷会抑制柑橘根系生长，且抑制植株对于氮、钙、锌、硼等元素吸收，影响果实品质^{［参考文献 22-23}22-23，25］。钾对柑橘品质形成具有非常重要的作用，被誉为植物的品质元素。施用适宜的钾能增加果树产量^{［参考文献 25

百度学术}25］，并且提升果实糖、酸品质，增加果实风味^{［参考文献 26

百度学术}26］。因此，科学的施肥对柑橘果园产量和品质提升具有重大意义。

基于“以果定肥”计算目标产量柑橘果实养分的携出量，结合“测土配方施肥”，确定合理的果园氮、磷、钾养分投入已经大量应用于柑橘科学施肥研究^［

3-4，18］。本研究基于“以果定肥”计算了新平县冰糖橙果园氮磷钾的投入量，进一步明确了新平县不同产能果园养分合理投入量，结果显示，新平县冰糖橙果园整体产量处于中产水平，而果园氮投入略微过量，磷钾投入则严重过量，导致新平县冰糖橙果园土壤磷钾含量处于高量水平（图4），进而影响果园产量（图5、图6）。

综上，新平县冰糖橙果园磷、钾投入过量，肥料利用率降低，导致土壤中大量营养累积，相当一部分果园土壤有效磷、速效钾含量处于高量水平。由于高量的肥料投入导致土壤营养失衡引起的果园产量下降，同时影响县域产业的绿色、可持续发展。基于“以果定肥、以土调肥”的思路，评估不同产能水平果园肥料减施潜力，推荐县域冰糖橙果园施肥量，可为新平地区冰糖橙产业健康发展提供依据。

参考文献References

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