王海波，王孝娣，李 莉，史祥賓，王小龍，宣景宏，王瑩瑩，劉鳳之

（1 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧省落葉果樹礦質(zhì)營養(yǎng)與肥料高效利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧興城125100）（2 全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心）（3 遼寧省綠色農(nóng)業(yè)技術(shù)中心）

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所借助樹體解剖試驗(yàn)，歷經(jīng)10 多年研究，發(fā)現(xiàn)鮮食葡萄和桃等果樹植株的氮、磷、鉀、鈣和鎂含量分別為0.67%～0.92%和0.60%～0.69%、0.28%～0.36%和0.28%～0.30%、0.67%～0.96%和0.32%～0.40%、0.83%～0.96%和0.85%～0.86%、0.14%～0.18%和0.14%～0.16%。植物營養(yǎng)學(xué)中將植物體內(nèi)含量大于0.5%的營養(yǎng)元素定義為大量元素，含量介于0.1%～0.5%的為中量元素，含量低于0.1%的為微量元素[1]。按照上述劃分標(biāo)準(zhǔn)，針對鮮食葡萄和桃等果樹而言，氮、鈣和鉀為大量元素，磷和鎂為中量元素，因此，傳統(tǒng)上將氮、磷、鉀3種營養(yǎng)元素定義為大量元素的做法與果樹的實(shí)際情況不符，同時(shí)考慮到營養(yǎng)元素磷和鎂[2-5]的重要性，今后在果樹的營養(yǎng)與施肥研究中應(yīng)將氮、磷、鉀、鈣和鎂5種營養(yǎng)元素全部納入考慮，但“3414”測土配方施肥研究方案不能滿足實(shí)際需要。鑒于此，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所研究提出了果樹“5416”測土配方施肥研究方案并獲發(fā)明專利（ZL201710052213.2）[6]，為果樹養(yǎng)分的精準(zhǔn)供應(yīng)和果樹專用配方肥的研發(fā)提供了有力工具，為果樹按需和精準(zhǔn)施肥的實(shí)施提供了技術(shù)支撐。

1 果樹“5416”測土配方施肥技術(shù)的概念和創(chuàng)新點(diǎn)

1.1 概念

果樹“5416”測土配方施肥技術(shù)吸收了非完全實(shí)施正交試驗(yàn)的回歸處理少、效率高的優(yōu)點(diǎn)，是指基于果樹營養(yǎng)元素的年需求規(guī)律，開展氮、磷、鉀、鈣和鎂五因素，全年施肥量四水平的“5416”非完全實(shí)施正交田間試驗(yàn)，固定產(chǎn)量以獲得優(yōu)質(zhì)果品（產(chǎn)品）為目標(biāo)，首先借助相關(guān)分析等統(tǒng)計(jì)方法，明確果樹植株?duì)I養(yǎng)診斷的最佳取樣時(shí)期和取樣部位以及土壤營養(yǎng)診斷的最佳取樣時(shí)期和取樣位置，然后借助CND 等方法，制定出果樹植株及土壤的營養(yǎng)診斷標(biāo)準(zhǔn)和施肥建議，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在果樹的各關(guān)鍵生育階段，將準(zhǔn)確種類和數(shù)量的氮、磷、鉀、鈣和鎂等肥料施入正確的位置，為按需施肥和精準(zhǔn)施肥提供技術(shù)支撐。為確保數(shù)據(jù)的可靠性和實(shí)用性，本田間試驗(yàn)至少需開展3 年以上。結(jié)合樹體解剖，通過該技術(shù)可確定試驗(yàn)果園土壤的供養(yǎng)分量和肥料利用率等關(guān)鍵的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1.2 創(chuàng)新點(diǎn)

（1）基于系統(tǒng)思維，充分考慮了各關(guān)鍵生育階段之間以及各營養(yǎng)元素之間的互作，克服了過去多年生果樹施肥研究方案只能針對單一生育階段或單一營養(yǎng)元素而無法全面考慮的缺點(diǎn)。

（2）基于滿足人民對美好生活的需要，明確了品質(zhì)指數(shù)為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。以生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)果品（產(chǎn)品）為目標(biāo)，將果品（產(chǎn)品）的品質(zhì)指數(shù)作為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，解決了過去基于產(chǎn)量不考慮果實(shí)（產(chǎn)品）品質(zhì)的缺陷，為果業(yè)的供給側(cè)改革提供了技術(shù)支撐。

（3）基于市場導(dǎo)向，建立了消費(fèi)者參與式的品質(zhì)評價(jià)指標(biāo)體系?；谙M(fèi)者和銷售商的調(diào)查問卷，確定了果品（產(chǎn)品）的品質(zhì)指數(shù)。對于果品的品質(zhì)評價(jià)而言，經(jīng)調(diào)查問卷分析，消費(fèi)者和銷售商對果品的好看、好吃、好運(yùn)等3 類指標(biāo)關(guān)注度最高，其中好看主要包括果皮亮度或色澤和單果（粒）重2 個(gè)指標(biāo)，好吃主要包括可溶性固形物含量和特征香氣（若品種沒有典型香味則不予考慮）2 個(gè)指標(biāo)，好運(yùn)主要包括帶皮硬度指標(biāo)，上述指標(biāo)按照一定權(quán)重（以消費(fèi)者和銷售商的調(diào)查問卷計(jì)算得出最佳）即可計(jì)算得出相應(yīng)果品的品質(zhì)指數(shù)。而對于產(chǎn)品如葡萄酒等品質(zhì)的評價(jià)而言，主要通過代表性消費(fèi)者的品鑒打分計(jì)算得出相應(yīng)產(chǎn)品的品質(zhì)指數(shù)。

（4）基于根域管理理念，建立了土壤樣品的取樣標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)果樹植株吸收根的分布情況，確定土壤樣品采集的取樣位置［距中心干的水平位置和垂直位置（深度）］和不同位置土樣的混合比例。例如，施肥位置土壤的取樣數(shù)量由施肥位置吸收根占整個(gè)根域吸收根的比率確定，即施肥位置土壤樣品占土壤總樣品的比率與施肥位置吸收根占整個(gè)根域吸收根的比率相同。

2 果樹“5416”測土配方施肥技術(shù)的實(shí)施

2.1 關(guān)鍵參數(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的確定

2.1.1 果樹營養(yǎng)元素年需求規(guī)律圖的繪制

以生長健壯且處于盛果期的果樹為試材，萌芽前至少選取21 株長勢一致的果樹并做好編號，于萌芽、始花、末花、種子發(fā)育/果實(shí)緩慢生長、果實(shí)轉(zhuǎn)色/軟化、果實(shí)采收和落葉休眠7 個(gè)關(guān)鍵時(shí)期各選取至少3 株植株進(jìn)行刨樹，并將其解剖為根系、主干、主枝（蔓）、枝條、葉片、葉柄、花或果實(shí)等部位，測定各部位的氮、磷、鉀、鈣和鎂等營養(yǎng)元素的含量，并計(jì)算萌芽期至始花期、始花期至末花期、末花期至種子發(fā)育/果實(shí)緩慢生長期、種子發(fā)育/果實(shí)緩慢生長期至果實(shí)轉(zhuǎn)色/軟化期、果實(shí)轉(zhuǎn)色/軟化期至成熟采收期、果實(shí)采收期至落葉休眠期等關(guān)鍵生育階段植株對氮、磷、鉀、鈣和鎂等營養(yǎng)元素的需求量，然后根據(jù)公式（1）～（3）計(jì)算得出各關(guān)鍵生育階段植株對氮、磷、鉀、鈣和鎂等營養(yǎng)元素的需求量占整個(gè)年生育周期需求量的比率，最終繪制出果樹對營養(yǎng)元素的年需求規(guī)律圖（圖1）。為消除年際間差異，試驗(yàn)至少需要3 年。

圖1 果樹營養(yǎng)元素年需求規(guī)律（以露地栽培巨峰為例）

2.1.2 果樹營養(yǎng)元素年需求量的確定

結(jié)合果樹營養(yǎng)元素年需求規(guī)律圖的繪制，按照公式（4）計(jì)算出生產(chǎn)單位產(chǎn)量（100 kg）果實(shí)所需的氮、磷、鉀、鈣和鎂等營養(yǎng)元素的年需求量，單位為kg 或g。為消除年際間差異，試驗(yàn)至少需要3 年。

2.1.3 果園土壤年供養(yǎng)分量的測定

在代表性地塊上進(jìn)行不施肥的田間小區(qū)（每小區(qū)4 株樹以上供試果樹）試驗(yàn)，該試驗(yàn)小區(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，單位為kg 或g/667 m2。一般通過公式法和樹體解剖法計(jì)算得出，其中公式法簡單易行，但準(zhǔn)確性不如樹體解剖法。

（1）公式法。按照公式（5）計(jì)算得出該類型土壤代表性地塊的年供養(yǎng)分量。

（2）樹體解剖法。第1 步萌芽前至少選取8株長勢一致且生長健壯的盛果期果樹，做好編號作為供試材料，將其中半數(shù)果樹于萌芽前刨樹、解剖并測定各部位的養(yǎng)分含量，計(jì)算出單株果樹植株所含的總養(yǎng)分量；第2 步于果實(shí)成熟期采收剩余半數(shù)果樹的果實(shí)測定其養(yǎng)分含量，計(jì)算出單株果樹果實(shí)所含的總養(yǎng)分量；第3 步于落葉期收集所有落葉，同時(shí)刨樹解剖并測定各部位的養(yǎng)分含量，計(jì)算出單株果樹植株所含的總養(yǎng)分量；第4 步按照公式（6）計(jì)算出該類型土壤代表性地塊的年供養(yǎng)分量。

各地應(yīng)按土壤類型，分品種和栽培模式進(jìn)行多點(diǎn)試驗(yàn)，取得可靠數(shù)據(jù)后，方可估算土壤的年供養(yǎng)分量。

2.1.4 肥料養(yǎng)分含量的測定

化肥和商品有機(jī)肥的養(yǎng)分含量按出廠包裝袋上標(biāo)明的含量或測定值，農(nóng)家肥的養(yǎng)分含量按測定值。

2.1.5 肥料養(yǎng)分利用率的測定

肥料的養(yǎng)分利用率受土壤肥力、施肥量、灌溉、施肥方式和土壤條件等影響，化學(xué)肥料利用率低是一個(gè)全球性問題，在我國尤其突出。一般情況下，常見肥料的當(dāng)季利用率如下：碳酸氫銨氮元素的利用率為30%～35%、過磷酸鈣磷元素的利用率為25%、鈣鎂磷肥磷元素的利用率為20%、尿素氮元素的利用率為45%～50%、磷酸二銨磷元素和氮元素的利用率分別為30%和50%、硝酸銨氮元素的利用率為50%～55%、硫酸鉀鉀元素的利用率為50%、硫酸銨氮元素的利用率為55%～60%、有機(jī)肥中氮磷鉀三元素的利用率為20%～30%、復(fù)合肥中氮磷鉀三元素的利用率略高于同類單質(zhì)肥或相當(dāng)、人糞尿氮元素的利用率為55%～60%。肥料養(yǎng)分利用率的準(zhǔn)確數(shù)值需要通過田間施肥試驗(yàn)按照公式（7）計(jì)算獲得。

2.2 “5416”正交施肥田間試驗(yàn)

“5416”正交施肥田間試驗(yàn)即氮、磷、鉀、鈣和鎂五因素，0、1（0.5 倍）、2（1.0 倍）和3（1.5倍）施肥量四水平，16 個(gè)處理的非完全實(shí)施的正交試驗(yàn)（表1）。

表1 “5416”正交施肥試驗(yàn)處理

試驗(yàn)中氮、磷、鉀、鈣和鎂5種元素的施用量為全年施肥量，其中二（1.0 倍）水平施肥量根據(jù)公式（8）～公式（10）計(jì)算得出。試驗(yàn)過程中，不同生育階段5種元素的施用量基于果樹礦質(zhì)營養(yǎng)年需求規(guī)律圖根據(jù)公式（11）計(jì)算得出。果實(shí)成熟時(shí)測定果實(shí)的產(chǎn)量和品質(zhì)，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以固定產(chǎn)量生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)果品為目標(biāo)，首先得出氮、磷、鉀、鈣和鎂等營養(yǎng)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(jì)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(shí)現(xiàn)按需施肥。

我國幅員遼闊，各地施肥的具體條件差異很大，目標(biāo)產(chǎn)量的需養(yǎng)分量、土壤的供養(yǎng)分量、肥料的養(yǎng)分利用率等關(guān)鍵參數(shù)也不盡相同，對施肥量的估算應(yīng)因地制宜。

試驗(yàn)表明，每次“5416”田間試驗(yàn)得出的最優(yōu)施肥配比和施肥量，最多可用3 年，3 年后需重新開展“5416”田間試驗(yàn)，以確定最優(yōu)施肥配比和施肥量。

2.3 果樹植株及果園土壤營養(yǎng)診斷標(biāo)準(zhǔn)的制定

基于“5416”測土配方施肥田間試驗(yàn)，于萌芽、始花、末花、果實(shí)種子發(fā)育/果實(shí)緩慢生長、果實(shí)轉(zhuǎn)色/軟化、果實(shí)成熟采收和落葉休眠7 個(gè)關(guān)鍵生育期采集16 個(gè)施肥處理的果樹植株不同部位的植物樣品（葉片、葉柄、花或果實(shí)）和不同位置、不同深度的土壤樣品［根據(jù)果樹植株吸收根的分布情況，確定土壤樣品采集的取樣位置（距中心干的水平位置和垂直位置）和不同位置土樣的混合比例］，然后測定植株樣品的營養(yǎng)元素總含量和土壤樣品營養(yǎng)元素的有效含量。為減少年際間差異，試驗(yàn)要求至少連續(xù)開展3 年。數(shù)據(jù)全部測完后，首先對不同部位的植株樣品礦質(zhì)元素的總含量和土壤樣品礦質(zhì)元素的有效含量與果實(shí)品質(zhì)進(jìn)行相關(guān)性分析，以顯著相關(guān)為判斷標(biāo)準(zhǔn)，確定植株?duì)I養(yǎng)診斷的最佳取樣時(shí)期、取樣部位，以及土壤營養(yǎng)診斷的最佳取樣時(shí)期和取樣位置；然后，采用CND 等方法，以固定產(chǎn)量獲得優(yōu)質(zhì)果品為目標(biāo)，制定出植株及土壤的營養(yǎng)診斷標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)施肥建議，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)基于測土配方的精準(zhǔn)施肥。

3 “5416”測土配方施肥技術(shù)的應(yīng)用

3.1 果樹同步全營養(yǎng)配方肥的概念

果樹同步全營養(yǎng)配方肥是指基于果樹的營養(yǎng)年需求規(guī)律和土壤的供養(yǎng)分量、肥料的養(yǎng)分利用率、肥料的養(yǎng)分含量等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，借助果樹“5416”測土配方施肥技術(shù)，確定果樹各關(guān)鍵生育階段氮、磷、鉀、鈣和鎂等養(yǎng)分的配比和相應(yīng)肥料種類，進(jìn)而由化學(xué)方法或物理方法制成的肥料。果樹同步全營養(yǎng)配方肥中的同步是指肥料中各養(yǎng)分的配比與果樹的營養(yǎng)年需求規(guī)律同步；全營養(yǎng)是指肥料中各養(yǎng)分的種類根據(jù)土壤的養(yǎng)分釋放特性和果樹的營養(yǎng)需求特性確定，滿足了優(yōu)質(zhì)果品生產(chǎn)對必需營養(yǎng)元素的需求。

3.2 果樹同步全營養(yǎng)配方肥配方的確定

基于制定的果園土壤營養(yǎng)診斷標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)測土配方數(shù)據(jù)，確定果樹同步全營養(yǎng)配方肥的配方。第1 步，首先確定全年施肥的肥料配方；第2 步，根據(jù)果樹的營養(yǎng)年需求規(guī)律，確定各關(guān)鍵生育階段施肥的肥料配方。

3.2.1 果樹同步全營養(yǎng)配方肥全年配方的確定

（1）土壤養(yǎng)分有效含量介于土壤營養(yǎng)診斷標(biāo)準(zhǔn)的下限和上限之間。當(dāng)待施肥果園的土壤中某營養(yǎng)元素的有效含量介于土壤營養(yǎng)診斷標(biāo)準(zhǔn)的下限和上限之間時(shí)，該果園該營養(yǎng)元素的667 m2全年施用量由公式（12）計(jì)算得出。

式中，b 為某營養(yǎng)元素的667 m2全年施用量；x 為待施肥果園土壤某營養(yǎng)元素的有效含量；x1為土壤營養(yǎng)診斷標(biāo)準(zhǔn)的下限，當(dāng)土壤中某營養(yǎng)元素有效含量與土壤營養(yǎng)診斷標(biāo)準(zhǔn)的下限相同時(shí)，該營養(yǎng)元素的施用量為a；x2為土壤營養(yǎng)診斷標(biāo)準(zhǔn)的上限，當(dāng)土壤中某營養(yǎng)元素有效含量與土壤營養(yǎng)診斷標(biāo)準(zhǔn)的上限相同時(shí)，該營養(yǎng)元素的施用量為0。

（2）土壤養(yǎng)分有效含量低于土壤營養(yǎng)診斷標(biāo)準(zhǔn)的下限。當(dāng)待施肥果園的土壤中某營養(yǎng)元素的有效含量低于土壤營養(yǎng)診斷標(biāo)準(zhǔn)的下限時(shí)，該果園該營養(yǎng)元素的667 m2全年施用量由公式（13）計(jì)算得出。

式中，b 為某營養(yǎng)元素的667 m2全年施用量；x 為待施肥果園土壤某營養(yǎng)元素的有效含量；x1為土壤營養(yǎng)診斷標(biāo)準(zhǔn)的下限，當(dāng)土壤中某營養(yǎng)元素有效含量與土壤營養(yǎng)診斷標(biāo)準(zhǔn)的下限相同時(shí)，該營養(yǎng)元素的施用量為a；Pb 為土壤容重[7]；s 為根域面積（根系的集中分布面積，受樹種、品種、砧木和栽培模式等影響，一般情況下，葡萄等為葉幕面積的1/5～1/4，矮化密植栽培的桃、蘋果和梨等為行距的1/5～1/4）；h 為根域深度（根系的集中分布深度，受樹種、品種、砧木和栽培模式等影響，一般情況下，葡萄和桃等果樹為40 cm、蘋果和梨等果樹為60 cm）。

（3）土壤養(yǎng)分有效含量高于土壤營養(yǎng)診斷標(biāo)準(zhǔn)的上限。當(dāng)待施肥果園的土壤中某營養(yǎng)元素的有效含量高于土壤營養(yǎng)診斷標(biāo)準(zhǔn)的上限，表明該果園土壤中該營養(yǎng)元素過量，施用量為0。

3.2.2 果樹同步全營養(yǎng)配方肥各關(guān)鍵生育階段配方的確定

待施肥果園某關(guān)鍵生育階段營養(yǎng)元素的667 m2施用量由公式（14）計(jì)算得出。

式中，c 為待施肥果園某關(guān)鍵生育階段某營養(yǎng)元素的667 m2施用量；b 為該果園該營養(yǎng)元素的667 m2全年施用量；d 為該生育階段該營養(yǎng)元素的分配比率，由公式（3）計(jì)算得出。

3.3 果樹同步全營養(yǎng)配方肥的應(yīng)用效果

借助果樹“5416”測土配方施肥技術(shù)，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所與石河子市郁蘢生物肥料有限公司等聯(lián)合，研發(fā)出國內(nèi)首款果樹同步全營養(yǎng)配方肥（登記號：WLSRXJ2021-00038、ZLSRXJ2021-00031、DLSRXJ2021-00054），經(jīng)中試表明，在葡萄和桃等果樹上應(yīng)用效果良好。

3.3.1 葡萄

（1）鮮食葡萄。在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第八師中試園，與常規(guī)施肥相比，施用果樹同步全營養(yǎng)配方肥不僅使化肥減施20%～60%，而且使果實(shí)品質(zhì)指數(shù)增加32.6%～106.0%，果實(shí)品質(zhì)顯著提升。

（2）釀酒葡萄。在山東省君頂酒莊中試園，①與常規(guī)施肥對照相比，施用果樹同步全營養(yǎng)配方肥在保證產(chǎn)量的基礎(chǔ)上，不僅使化肥總量減施60%以上、氮肥和磷肥減施70%以上、鉀肥減施80%以上，而且葡萄酒品質(zhì)顯著提升，利用霞多麗、梅樂和赤霞珠等原料釀造的葡萄酒品鑒綜合評分增加3.7%以上（表2）。②常規(guī)施肥對照的貴人香葡萄果實(shí)不能正常成熟，收獲時(shí)果實(shí)可溶性固形物含量僅為14%～15%；而施用果樹同步全營養(yǎng)配方肥后，貴人香葡萄收獲時(shí)果實(shí)的可溶性固形物含量為18%～19%。

表2 2018—2021 年君頂酒莊中試園化肥總量減施情況

3.3.2 桃

在遼寧省葫蘆島市連山區(qū)塔山鄉(xiāng)龍興水果專業(yè)合作社桃中試園，與常規(guī)施肥對照相比，施用果樹同步全營養(yǎng)配方肥不僅使化肥減施40%以上，而且果實(shí)品質(zhì)指數(shù)增加30%以上，果實(shí)品質(zhì)顯著提升。