王海波，王孝娣，史祥賓，王小龍，王瑩瑩，劉鳳之

(中國農(nóng)業(yè)科學院果樹研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部園藝作物種質(zhì)資源利用重點實驗室，遼寧興城 125100)

中國果園營養(yǎng)與施肥應用基礎(chǔ)與技術(shù)研究薄弱，施肥管理以經(jīng)驗為主、肥料利用率低、肥料過量與不均衡施用問題嚴重，致使果園土壤酸化、鹽漬化、板結(jié)，面源污染問題逐年加重，樹體生理病害普遍發(fā)生，嚴重影響了果業(yè)的健康發(fā)展。中國農(nóng)業(yè)科學院果樹研究所發(fā)現(xiàn)，葡萄和桃等果樹不僅對氮、磷、鉀的需求量大，而且對鈣和鎂的需求量也大。例如露地栽培條件下生產(chǎn)1 000 kg巨峰葡萄需鈣5.70 kg>氮5.67 kg>鉀5.66 kg>磷2.37 kg>鎂1.02 kg[1]。露地栽培條件下生產(chǎn)1 000 kg春雪桃需氮2.51 kg>鈣2.20 kg>鉀2.08 kg>磷1.35 kg>鎂0.45 kg。設(shè)施栽培條件下生產(chǎn)1 000 kg 87-1葡萄需鈣7.74 kg>鉀5.79 kg>氮5.71 kg>磷2.35 kg>鎂1.30 kg[2]。鑒于此，研究提出了果樹‘5416’測土配方施肥研究方案并獲得發(fā)明專利(ZL20171 0052213.2)[3]，為果樹養(yǎng)分的精準供應提供了有力工具和技術(shù)支撐。

1 果樹‘5416’測土配方施肥技術(shù)的概念

果樹‘5416’測土配方施肥技術(shù)是指基于果樹礦質(zhì)營養(yǎng)的年需求規(guī)律、土壤的供養(yǎng)分量、肥料的養(yǎng)分含量和肥料利用率等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，采用氮(N)、磷(P)、鉀(K)、鈣(Ca)、鎂(Mg)5元素，施肥量4水平的‘5416’正交試驗，固定產(chǎn)量以獲得優(yōu)質(zhì)果品為目標，確定各關(guān)鍵生育階段氮、磷、鉀、鈣、鎂的最佳用量與配比，實現(xiàn)按需施肥。應用此技術(shù)，經(jīng)過3年以上的采樣和測定分析，即可初步明確果樹植株營養(yǎng)診斷的最佳取樣時期和取樣部位以及土壤營養(yǎng)診斷的最佳取樣時期和取樣位置，制定出果樹植株及土壤的營養(yǎng)診斷標準，進而實現(xiàn)在果樹的各關(guān)鍵生育階段，將準確種類和數(shù)量的肥料施入正確的位置。

2 ‘5416’測土配方施肥技術(shù)實施的基礎(chǔ)

2.1 繪制果樹礦質(zhì)營養(yǎng)年需求規(guī)律圖

選擇生長健壯且處于盛果期的果樹為試材，于萌芽期、始花期、末花期、果實種子發(fā)育期、果實轉(zhuǎn)色(軟化期)、果實采收期和落葉休眠期等關(guān)鍵時期刨樹并將其解剖為根系、主干、主枝(蔓)、新梢(枝條)、葉片、葉柄、花或果實等部位，測定各部位的氮、磷、鉀、鈣、鎂等元素的含量，計算出果樹萌芽至始花、始花至末花、末花至果實種子發(fā)育、果實種子發(fā)育至果實轉(zhuǎn)色(軟化)(末花至果實轉(zhuǎn)色為幼果發(fā)育期)、果實轉(zhuǎn)色至果實成熟采收(果實成熟期)、果實采收至植株落葉休眠(果實采后期)等關(guān)鍵生長發(fā)育期植株對氮、磷、鉀、鈣、鎂等元素的需求量，進而計算出各期植株對各元素的需求量占整個年生育期需求量的比例，最終繪制出整株果樹對礦質(zhì)營養(yǎng)的年需求規(guī)律圖，如圖1。同時計算出生產(chǎn)單位產(chǎn)量(1 000 kg)果實所需的氮、磷、鉀、鈣、鎂等元素的年需求量。為消除年際間差異，試驗至少需要3年以上。

圖1 露地栽培巨峰葡萄礦質(zhì)元素年需求規(guī)律圖

2.2 測定果園土壤的供養(yǎng)分量

在代表性地塊上進行施肥和不施肥的田間小區(qū)(每小區(qū)至少4株樹以上)試驗，其中不施肥區(qū)果樹的年養(yǎng)分吸收量就是該類型土壤的年供養(yǎng)分量。土壤供養(yǎng)分量可以通過公式法和樹體解剖法求得。其中公式法簡單，樹體解剖法更為準確。

土壤供養(yǎng)分量=代表性地塊不施肥區(qū)果樹的年養(yǎng)分吸收量=(實際產(chǎn)量/1 000)×形成1 000 kg經(jīng)濟產(chǎn)量相應養(yǎng)分的年需求量。

樹體解剖法。傷流前選取至少8株生長健壯、長勢一致且處于盛果期的果樹做好標記，將其中4株果樹刨出，解剖并測定各部位養(yǎng)分含量，計算植株總養(yǎng)分量；于果實成熟期采收剩余4株果樹的果實測定其養(yǎng)分含量，計算果實總養(yǎng)分量，于落葉期將所有葉片收集起，同時刨樹解剖并測定各部位養(yǎng)分含量，計算植株總養(yǎng)分量，則落葉期測定的4株果樹植株的總養(yǎng)分量+果實成熟期測定的4株果樹果實的總養(yǎng)分量-傷流前4株果樹植株的總養(yǎng)分量=4株果樹植株的年養(yǎng)分吸收量，根據(jù)栽培密度換算出每666.7 m2(畝)果樹的年養(yǎng)分吸收量即為該類型土壤每666.7 m2(畝)的供養(yǎng)分量。

各地應按土壤類型，分品種和栽培模式進行多點試驗，取得當?shù)氐目煽繑?shù)據(jù)后，方可估算土壤供養(yǎng)分量。

2.3 測定肥料的養(yǎng)分含量

化肥和商品有機肥的養(yǎng)分含量按出廠包裝袋上標明的含量或測定值，農(nóng)家肥的養(yǎng)分含量按測定值或按經(jīng)驗概算(表1)。

表1 常用農(nóng)家肥的有機質(zhì)及礦質(zhì)營養(yǎng)元素含量的參考值

2.4 測定肥料的養(yǎng)分利用率

通過試驗、計算獲得肥料養(yǎng)分年利用率(%)=(施肥區(qū)果樹植株的年養(yǎng)分吸收量-不施肥區(qū)果樹植株的年養(yǎng)分吸收量)/所施肥料中該養(yǎng)分總量×100。常用肥料當季利用率的參考值見表2。肥料利用率受土壤肥力、施肥量、灌溉、施肥方式和土壤條件等影響，化學肥料利用率低，是一個全球性問題，在中國尤其突出。一般的施肥方法條件下氮肥的利用率為30%～40%；磷肥為10%～25%；鉀肥為40%左右。

表2 常用肥料當季利用率參考值

中國幅員遼闊，各地施肥的具體條件差異很大，目標產(chǎn)量需養(yǎng)分量、土壤供養(yǎng)分量、肥料養(yǎng)分利用率等參數(shù)也不盡相同，對施肥量的估算應因地制宜。

3 全年‘5416’正交施肥試驗的實施

‘5416’正交施肥試驗即氮、磷、鉀、鈣、鎂5元素，0、低(0.5倍)、中(1.0倍)和高(1.5倍)施肥量4水平，16個處理的不完全實施的正交試驗(表3)。設(shè)計中氮、磷、鉀、鈣、鎂5元素的施用量為全年施肥量，其中中水平(1.0倍)施肥量是基于生產(chǎn)單位產(chǎn)量(1 000 kg)果實對應的5元素的需求量，根據(jù)目標產(chǎn)量計算得出，同時要根據(jù)當?shù)赝寥?元素的供應量和肥料利用率進行調(diào)整。不同生育階段5元素的施用量基于果樹礦質(zhì)營養(yǎng)年需求規(guī)律圖計算得出。果實成熟時測定產(chǎn)量和品質(zhì)(品質(zhì)以單粒重、可溶性固形物含量、果實硬度、果實香氣等重要指標按照一定權(quán)重計算出品質(zhì)指數(shù))，進行綜合評價[4]，經(jīng)過統(tǒng)計分析，獲得以優(yōu)質(zhì)果品為目標的氮、磷、鉀、鈣、鎂等元素全年的最優(yōu)施肥配比和施肥量，然后基于果樹礦質(zhì)營養(yǎng)年需求規(guī)律圖計算得出不同生育階段的氮、磷、鉀、鈣、鎂等元素的最優(yōu)施肥配比和施肥量，實現(xiàn)按需施肥。為消除年際間差異，試驗至少需要3年以上。

表3 ‘5416’正交施肥試驗處理表

4 植株及土壤營養(yǎng)診斷標準的制定

借助‘5416’測土配方施肥技術(shù)，于萌芽、始花、末花、果實種子發(fā)育、果實轉(zhuǎn)色(軟化)、果實成熟采收和落葉休眠等關(guān)鍵生育期采集16個施肥處理、植株不同部位的樣品(葉片、葉柄、花或果實)和不同位置、不同深度的土壤樣品。土壤取樣定位到根系集中分布層，根據(jù)根系分布情況確定土壤取樣的平面位置(以植株主干為中心)、土層深度及不同位置不同深度土壤樣品的混合比例，并測定植株樣品礦質(zhì)元素的總含量和土壤樣品礦質(zhì)元素的有效含量。首先對不同植株樣品和土壤樣品的礦質(zhì)元素含量與果實品質(zhì)進行相關(guān)性分析，以顯著相關(guān)為判斷標準，確定植株營養(yǎng)診斷的最佳取樣時期和取樣部位以及土壤營養(yǎng)診斷的最佳取樣時期和取樣位置；然后，采用CND(Compositional Nutrient Diagnosis，成分營養(yǎng)診斷法)方法，以獲得優(yōu)質(zhì)果品為目標，制定出植株及土壤的營養(yǎng)診斷標準，進而實現(xiàn)基于測土配方的精準施肥。

5 ‘5416’測土配方施肥的創(chuàng)新點

本研究方案充分考慮了各關(guān)鍵生育期之間以及各礦質(zhì)營養(yǎng)之間的相互影響，解決了過去多年生果樹精準施肥方案只能針對單一關(guān)鍵時期或單一礦質(zhì)營養(yǎng)而無法全面考慮的缺點。評價標準是基于品質(zhì)指數(shù)，以生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)果品為目標出發(fā)，解決了過去基于產(chǎn)量不考慮果實品質(zhì)的缺陷，為果業(yè)供給側(cè)改革奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。根據(jù)消費者和果商調(diào)研，確定水果的品質(zhì)指數(shù)由單果(粒)重、可溶性固形物、帶皮硬度(貯運與貨架期)及特征香氣(若品種沒有典型香味則不予考慮此指標)4個高優(yōu)指標按照一定權(quán)重計算得出，例如葡萄果實品質(zhì)指數(shù)的計算中各指標的權(quán)重可參考李思佳[4]。

6 ‘5416’測土配方施肥技術(shù)的應用效果

借助‘5416’測土配方施肥技術(shù)，中國農(nóng)業(yè)科學院果樹研究所與石河子市郁蘢生物肥料有限公司聯(lián)合研發(fā)出國內(nèi)首款果樹同步全營養(yǎng)配方肥(含有果樹正常生育所必需的礦質(zhì)元素)并通過了登記備案(WLSRXJ2021-00038、ZLSRXJ2021-00031、DLSRXJ

2021-00054)，并在核心技術(shù)試驗示范園進行中試，取得了良好效果。

①在鮮食葡萄上，同步全營養(yǎng)配方肥達到了按需施肥、提高果實品質(zhì)的效果。與常規(guī)施肥對照相比，天天向上合作社和新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團第八師林業(yè)站試驗示范基地兩中試園，氮、磷、鉀、鈣、鎂等化學肥料減施20%～60%，甚至高達100%；果實品質(zhì)指數(shù)增加32.6%～106.0%。②在釀酒葡萄上，同步全營養(yǎng)配方肥達到了按需施肥、提高葡萄酒品質(zhì)的效果。與對照相比，山東君頂酒莊中試園，氮、磷、鉀、鈣、鎂等化學肥料減施60%以上，甚至高達100%；葡萄酒品質(zhì)顯著提升，君頂尊悅干紅、君頂東方干紅獲得第十一屆亞洲葡萄酒質(zhì)量大賽金獎2項和消費金獎2項。③在桃上，同步全營養(yǎng)配方肥同樣達到了按需施肥、提高果實品質(zhì)的效果。與對照相比，遼寧省葫蘆島市連山區(qū)塔山鄉(xiāng)龍興水果專業(yè)合作社中試園，氮、磷、鉀、鈣、鎂等化學肥料減施40%以上；果實品質(zhì)指數(shù)增加30%以上。