黃土丘陵區蘋果園水肥土改良技術集成應用研究*

楊永春，王 斌，李 龍，宋海江，高文斌，張 凱，李延瑞，楊佳妮，王文凱

（1.延安市農產品質量安全檢驗檢測中心，陜西 延安 716000；2.延安職業技術學院，陜西 延安 716000；3.洛川縣農業技術推廣中心，陜西 洛川 727400）

黃土丘陵區蘋果園水肥土改良技術集成應用研究*

楊永春1，王 斌2，李 龍1，宋海江1，高文斌1，張 凱1，李延瑞1，楊佳妮1，王文凱3

（1.延安市農產品質量安全檢驗檢測中心，陜西 延安 716000；2.延安職業技術學院，陜西 延安 716000；3.洛川縣農業技術推廣中心，陜西 洛川 727400）

研究利用技術集成改良蘋果園水、肥、土的效果；應用園地生態循環節水施肥技術模式、水肥灌溉一體化節水模式、穴施肥水與覆蓋技術模式進行試驗示范；通過微滴滲灌、綠肥種植、五位一體、穴施肥水等取得了改善蘋果園肥、土、水的明顯效果；文中幾種模式的應用完全可以實現蘋果園肥、土、水的改良目的，值得推廣應用。

水肥土改良；技術集成；應用研究

近年來，延安蘋果大名遠揚，銷售于世界各地，在當地農民收入中也占到了60%以上，在當地的農業財政收入中也是重中之重。全市現有蘋果面積22.67萬hm2，正在實施“南提北擴”戰略。但果園土壤的肥、土、水因素越來越成了延安蘋果優質高效的限制因子。為此，必須正確分析延安市蘋果園土壤質量現狀，必須應用創新思維方法，運用現代科技和手段加強蘋果園土壤質量建設，為蘋果生產創造良好的土壤環境。

延安市地處黃土高原腹地，蘋果產地生態環境優越。各項氣象指標均在蘋果種植最適宜區范圍內，空氣二氧化硫、空氣氮養化物、水總汞、水總砷、水總鉛、水氟化物、土壤汞、土壤砷、土壤鉛等9項環境質量指標都小于國家標準限量值。加之光照充足，土層深厚，質地疏松，富含鉀鈣，成為世界最佳蘋果優生區之一。然而，隨著“四項關鍵技術”的推廣應用，蘋果產量和質量的不斷提高，蘋果園土壤存在的問題也逐漸凸現出來。

1 延安蘋果園土壤存在的主要問題

1.1 土壤有機質偏低

有機物質含量高低決定土壤的基本性質。經對洛川縣519個蘋果園土樣分析，全縣蘋果園0～40cm土層土壤有機質平均含量為0.905%，這在全市蘋果主產縣區是最高的。據監測，全市土壤有機質分布態勢是：南部塬地果區土壤有機質0.70%～0.90%，東部殘塬地果區0.65%～0.80%，中北部丘陵地果區0.60%～0.70%，均沒有超過1%大限。土壤有機物質偏低，說明土壤能源儲備不足，活力不強，造成土壤微生物活動繁衍較弱，土壤結構難以改善，保肥、保水性能降低，養分供給不及時，最終影響優質蘋果生產。

1.2 土壤養分低下

土壤是果樹養分供給的源與庫。土壤養分的豐缺直接影響樹體的生長發育和果品質量。據多年監測，我市南、東與中北三個果區土壤養分含量分別為：全氮 0.070%～0.075%、0.060%～0.070%、0.055%～0.060%，速效養分除速效鉀外，均處于中下水平。總的趨勢是，南部高于東部，東部高于中北部。特別值得注意的是，隨著蘋果產量與效益的提高，重氮、磷，輕鉀、微（肥）的施肥習慣，導致南部一些果園土壤速效鉀急劇下降，被譽為富鉀的黃土轉向鉀素缺乏，部分微量元素如鐵、硼、鋅、鉬等也顯得不足，開始出現生理性病害[1]。

1.3 土壤水嚴重虧缺

干旱是延安蘋果生產的一大障礙因素。降水偏少，時空分布不均勻，干旱脅迫土壤養分的釋放與施肥效益的發揮。據對寶塔區柳林鎮8齡紅富士蘋果進行水分供需測定，2001年蘋果年生長周期耗水527.23mm，而降水量為463.6mm，短缺63.92mm，相當一場大雨。蘋果樹在6、7、8月份，耗水強度分別達到4.93、3.96、2.13，土壤供水量與耗水量差距較大。據土壤水分測定，寶塔區黃綿土田間持水量為226.9mm，凋萎濕度55.60mm，1m土層內有效水只有171.3mm。洛川塬區粘化黑壚土果園有效水：0～40cm64.5mm，0～60cm97.6mm，0～80cm132.5mm，0～100cm172.8mm，0～200cm353.4mm。對于根深葉茂的蘋果樹來說，土壤儲水顯然不足。

延安大部分土地處于半干旱區域，表現在：

（1）自然降水偏少。全年平均降水量僅540多mm，東部黃河沿岸與白于山區降水量只有450～490mm，降水較多的南部地區常年也不到600mm，很難滿足農作物與果業生產的需要。

（2）降水年際變幅大。年際間大體變幅在15.0～20.9%，常造成冬春、春夏、春夏秋連旱，旱災嚴重年份果業大幅度減產，給農民造成重大經濟損失。

（3）濕潤度（K=R/E0）偏低。延安及其以北小于0.5，為半干旱地區；甘泉以南為0.5～0.6，為半濕潤地區。

（4）土壤儲水嚴重不足。據測定，南部的粘化黑壚土0～100cm土層內，田間持水量為258.9mm，凋萎濕度86.1mm，有效水172.8mm；0～200cm，田間持水量530.9mm，凋萎濕度177.5mm，有效水353.4mm；北部的黃綿土與綿沙土土壤水分虧缺更加嚴重。果樹作物常因土壤干旱，影響土壤有效養分的利用和肥效的充分發揮。歷年來，延安區域的降水偏少，土壤水分虧缺，干旱脅迫，使施入田間的肥料不能充分發揮其肥效，造成肥料的浪費與流失，既給農民造成經濟損失，也增加了有效養分的流失，對土壤環境形成潛在危險。據西北水保所在寶塔區，連續三年對8齡紅富士蘋果樹進行水分供需測定，蘋果生長發育年度耗水527.23mm，而年內降雨量為463.6mm，尚差63.63mm。加之降水分配不勻，特別是6、7、8月份，正是蘋果耗水高峰，其強度達到4.93、3.93、2.13，對土壤水分要求特別敏感，提高土壤儲水與補水效果也十分明顯，對提高肥料與水分利用率也是關鍵生育時期。采取補水措施，水分利用率比對照高出12.75個百分點。

2 蘋果園土壤結構和養分現狀

通過多年實踐與探索，我市在果園土壤改良技術應用方面取得了重大進展。包括豆科作物與禾本科作物的間作套種，豆科作物與油菜等輪作，可實現不同物種間的養分與交換，產生的養分在作物間循環；農作物秸稈還田，使上茬作物秸稈成為下茬作物提供的養分；農田養殖，使動物糞便成為養地用地的肥料；坡地保護地栽培，使土壤養分和水分可以更多地在林地、果園和梯田中循環利用；施肥控制，通過測土配方施肥，施用緩釋肥和精準化農業等措施，控制肥料使用時間和使用量，減少養分投入和流失，控制面源污染，以提高肥料利用率和循環比例。

但據多年監測，延安市南部、東部和中北部3個果區土壤養分含量分別為：0.070%～0.075%、0.060%～0.070%、0.055%～0.060%，除速效鉀外，速效養分含量均處于中下水平。總趨勢是，南部高于東部，東部高于中北部。隨著蘋果產量與效益的提高，重氮磷輕鉀微(肥)的施肥習慣，導致南部一些果園土壤速效鉀急劇下降，被譽為富鉀的黃土轉向缺乏鉀素，部分微量元素如鐵、硼、鋅、鉬等的含量明顯不足，開始出現生理性病害。就以洛川果園為例，我們對延安典型的洛川縣蘋果園近年土樣分析，全縣蘋果園0～40cm土層土壤有機質平均含量為0.905%。土壤有機質分布態勢是：塬地果區0.70%～0.90%，東部殘塬地果區0.65%～0.80%，中北部丘陵地果區0.60%～0.70%，均沒有超過1%。土壤有機物質偏低，說明土壤能源儲備不足，活力不強，造成土壤微生物活動繁衍較弱，土壤結構難以改善，保肥保水性能降低，養分供給不及時，最終影響優質蘋果生產。果園的土壤制度目前主要以清耕制為主，培肥體系尚未全面建立，造成果品內在質量有下降趨勢。

3 適合蘋果園水肥土改良的技術集成模式

3.1 （果園+沼氣池+水窖+養畜+綠肥）──園地生態循環節水施肥技術模式

該模式是在果園構建綠肥（果園）、養畜、沼氣、水窖（水井），形成果、沼、畜、肥、窖五位一體，相互結合，循環利用，以生產綠色有機產品，促進果菜產業有效發展為目標的一種現代生態農業模式。這種模式的優勢：

（1）能解決園內用水問題。利用自然降水入窖儲水，或抽提井水，飼養豬、羊或家禽；通過用水管網，對果園、菜園進行微灌，可直至植株根系土壤吸水部位；還可解決園內噴藥與人畜用水。

（2）能解決有機肥問題。一是刈割直接翻壓肥田。對增加土壤有機物質和有效養分有重要作用。二是作為家畜飼草，畜糞便直接入沼氣池發酵，為園地提供優質有機肥料。

（3）能解決果、農、菜生活生產問題。沼氣可供照明、炊用以及誘蟲燈應用，窖水可作為人畜與噴藥用水。

（4）可形成果園內部的物質與能量有效循環利用。

3.2 （水肥耦合）──水肥灌溉一體化節水模式

水肥一體化又稱灌溉施肥。它是借助壓力灌溉系統，將配兌成的肥料溶液輸送到作物、果樹的根部土壤，適時適量滿足作物、果樹水分和養分需求的現代農業新技術。其好處是：

（1）水肥同步，水肥相濟，充分發揮水肥耦合作用。特別是肥料直接施到根區，減少了肥料與土壤的接觸面積，以及土壤對肥料養分的固定，有利于根系對養分的直接吸收利用。

（2）隨水施肥對提高作物生長發育，為作物維持一個相對穩定的水肥環境創造了條件。

（3）用肥使用方便。可根據氣候、土壤特性、作物不同生長發育階段，靈活地調節供應養分的種類、比例及其用量，滿足了作物高產優質的需要。

（4）微灌對水質的要求較高。微灌設施中的微灌器、滴水孔只有1mm左右，灌溉水只要有大于0.1mm的微粒就可能堵塞水孔。因此，無論是無機或有機微粒，如水中含有的沙子、微生物微粒，都可能造成灌水器的堵塞，甚至報廢。微灌設備，一是一定要有可靠的過濾裝置，二是要選好水質和肥料。路徑如圖1所示：

圖1 路徑圖

3.3 （肥水+覆蓋）──穴施肥水與覆蓋技術模式

穴施肥水，是針對蘋果園一項補水補肥措施。延安土層深厚，為蘋果生長發育創造了良好條件。然而水資源短缺，大面積實施土壤直接灌溉是不現實的。群眾創造的覆蓋加穴施肥水技術較好解決了這一問題。

（1）生物覆蓋穴施肥水。在果樹樹冠外緣，開挖30～40×30～40×30～40cm相對灌水穴兩個，分別灌水或清糞水30～50kg（有條件的可加入0.2%～0.3%的磷酸二氫鉀）。等水分下滲后立即回填土壤，并用秸桿或雜草進行生物覆蓋，覆蓋厚度為20cm，以減輕土壤蒸發對水分的耗損，充分利用根系的趨水性能和強大的吸水動能，可保持果樹的需水要求。

（2）生物覆蓋與覆膜綜合穴施肥水。三月上旬整理樹盤后，從樹冠邊緣向內0.5m處挖深40cm，直徑20～30cm的穴，盛果樹可挖4個穴；成齡樹一般為6～8個穴。將玉米桿、麥秸捆成30cm、直徑15～20cm的草把，施入人糞尿或5%～10%的浸泡液，放入穴中。將有機肥與土2：1比例混合均勻填入穴中。如果不用有機肥，也可每穴追加100g尿素和100g過磷酸鈣相應的復合肥，澆水覆膜。然后，在穴上膜面戳一個小洞，并用土封壓，使穴面低于樹盤。這樣，只要下雨，樹盤中的水分可循環注入穴中，如果長期無雨，春季每隔15d開小孔澆1次水，5月下旬至雨季可每隔7d灌1次水。每次每穴灌水4～5kg，進入雨季后可不再灌水。在開花前，春梢停止生長期或采收前后，向穴中追施尿素或其它相應的肥料，每次每穴50g左右。

目前，延安各地蘋果園廣泛推廣的穴施肥水技術模式，具體操作方法是：在樹冠下外緣，挖多個深30～40cm左右的施肥穴，將肥均勻隨水（肥水）入穴，覆土填平。其穴可持續應用2～3年，若保護好些，應用時間更長。

3.4 （節水綠肥作物+節水品種）──果園種植節水覆蓋物模式

推行果園種植三葉草、百脈根、草木犀、紫花苜蓿、油菜、大豆等養地綠肥作物，引進鼠茅草，發展果園自然生草等等這些綠肥作物覆蓋，以達改善肥、土、水的狀況。

4 推行蘋果園水肥土改良工程

4.1 大力實施蘋果園土壤質量提升工程

4.1.1 生物質肥料開發工程

一是秸稈覆蓋，實行保護地耕作。將玉米、薯類、小麥與瓜菜秸稈、莖蔓，作為果園土壤覆蓋材料，具有平抑地溫，保墑增肥的功效。據試驗，連續5年覆蓋秸稈，果園土壤有機質提高1%～12%，土壤水分提高12%～15%。二是畜禽糞便經充分腐熟后入土肥園。三是精制有機肥應用。志丹縣永豐復肥廠利用本縣羊糞資源，生產的有機肥含有機物質達32%，三大要素達25%以上，為果園提供了優質有機肥源。四是林區沃土覆蓋，可就近將采集的林區沃土覆蓋果園。五是沼肥綜合利用。據測定，沼渣含有機質39%，含氮1%以上，含磷0.72%；沼液速效養分也十分豐富。沼肥不僅是優質肥料，而且是良好的土壤改良劑。據試驗，連續三年施用沼渣，土壤有機質增加0.19%。洛川、富縣、宜川等縣利用沼液噴灑蘋果樹、灌根都取得了良好效果。

4.1.2 生態果園工程

推行果園“五配套”生態模式，建設果園生草、畜舍、沼氣池、水窖一體化良性生態果園，有效推進果園生態系統物質與能量轉換，充分發揮系統內光、熱、水、肥、氣等環境因素的綜合作用。種植綠肥生草為果園土壤系統良性循環增加了新的活力。經我們對9種綠肥品種研究，認定豆科綠肥“白三葉”耐寒耐旱，莖蔓匍匐，適宜延安果園種植，經連續三年翻壓，果園土壤有機質由1.01%提高到1.12%，堿解氮、速效磷、速效鉀分別提高48、13和17mg/kg。

4.1.3 測土配方施肥工程

測土配方施肥是以土壤測試與田間試驗為基礎，根據蘋果樹需肥規律、土壤供肥性能和肥料效應，在合理施用有機肥料基礎上，提出氮、磷、鉀及中、微量元素等肥料的施用品種、數量、施肥時期與施肥方法。

4.1.4 節水灌溉工程

提倡推廣先進節水技術，包括地膜（秸稈）覆蓋，提高自然降水利用率；洞穴灌式注入、拉水補灌，利用集水窖（池）和微灌設施都是很好的補水措施。最根本的解決途徑是在有條件的情況下，引水上塬（山）或打井取水，建成優質、高效果園灌溉系統。據西北農大在寶塔區柳林鎮試驗，蘋果園冬灌定額36.7mm，水肥耦合效應最好;灌水量95.3mm，水分利用系數最高。

4.1.5 果園土壤質量監測工程

按照不同生態區域、不同地形地貌、不同肥力，建立果園土壤質量監測點，摸清果園土壤肥力和環境質量動態，研究不同土地類型土壤質量演變規律；建立不同區域果園土壤質量基礎數據庫，完善果園土壤質量動態監測與預警體系，逐步建立果園土壤質量評價體系。

4.2 實施以適合旱塬蘋果生產實際的土肥水管理技術體系

推行多元免耕覆蓋技術，實施果園生草、間作綠肥和合理利用良性雜草，通過深翻改土、增施有機肥和測土配肥等，改良土壤結構，提高土壤肥力。加快各項高新技術的配套應用，突出技術的集成效應和“果、畜、沼”循環經濟特色。配套集雨窖灌設施，推行各種田園保水節水技術和肥水耦合技術。南部縣區有條件的區域適當推廣節水灌溉技術。

[1] 張義豐,王又豐,劉錄祥，等.中國北方旱地農業研究進展與思考[J].地理研究，2002，（3）.

[2] 黃占斌,山侖.論我國旱地農業建設的技術路線與途徑[J].干旱地區農業研究，2000,（2）.

[3] 周振民.黃土高原丘陵溝壑區蘋果園水肥耦合試驗研究[J].灌溉排水學報，2009,（2）.

[4] 殷淑燕,黃春長.黃土高原蘋果基地土壤干燥化原因及其對策[J].干旱區資源與環境，2005,（2）.

[5] 劉賢趙,宋孝玉.陜西渭北旱塬蘋果種植分區土壤水分特征研究[J].干旱區地理，2004,（3）.

[6] 劉賢趙,黃明斌.渭北旱塬蘋果園土壤水分環境效應[J].果樹學報，2002,（2）.

S661.1

延安市科技惠民計劃項目；（項目名稱：延安蘋果園土壤改良技術集成創新與示范項目；項目編號：2014HM-02）延安市科技攻關計劃項目（“黃土丘陵區退化農田質量修復機理研究”，項目編號：2016KN-10）。

△ 通訊作者：楊永春，陜西宜川人，高級農藝師，E—mail:yawb19670815@163.com。