施肥對紅星蘋果樹體生長發育、營養狀況及產量的影響

曹貴壽，柴曉芳，楊曉華，王賢萍，尹蓉，張倩茹，段澤敏

（1.山西省農業科學院果樹研究所，山西太原030031；2.洪桐縣果樹蠶桑站，山西洪桐041600）

施肥對紅星蘋果樹體生長發育、營養狀況及產量的影響

曹貴壽1，柴曉芳2，楊曉華1，王賢萍1，尹蓉1，張倩茹1，段澤敏1

（1.山西省農業科學院果樹研究所，山西太原030031；2.洪桐縣果樹蠶桑站，山西洪桐041600）

為研究晉東南地區施肥對紅星蘋果樹體生長發育、樹體營養及產量的影響，并為土壤管理與施肥技術提供依據，在土壤養分測定和設計施用專用型肥料的基礎上，通過田間試驗，調查研究不同施肥量處理對紅星蘋果春-秋梢長度、總花序數量、花序坐果率及葉片N，P，K，Ca，Mg含量和單株產量的影響，并對田間調查結果進行了統計分析。結果表明，紅星蘋果花序坐果率隨著施肥量的增加而增加，而花序總數量呈現降低趨勢；隨著化肥施用量的增加，春梢生長發育長度減少，秋梢發育長度呈現顯著的起伏變化趨勢；不同施肥量處理之間對蘋果葉片中的N，P，K，Ca，Mg營養元素含量產生的影響未達到統計學差異顯著水平；紅星蘋果的產量隨施肥量的增加而增加，肥料—產量之間的響應為拋物線形式，當施肥量增加至25 kg/株時，蘋果平均產量達到442.00 kg/株。花序坐果率對紅星蘋果產量形成的影響最大，其次依次為葉片N含量和施肥量，其他因素對產量影響較小。

蘋果；施肥；產量；坐果率；春-秋梢長度；葉片營養

元帥系紅星蘋果，色澤濃紅、風味濃郁芳香、品質上乘，在我國蘋果種植栽培歷史上具有重要地位。隨著市場消費結構的變化，紅星蘋果在許多地區再次受到種植戶的青睞。

施肥是果園管理的重要基礎。我國學者大量研究表明，礦質營養元素及其施用肥料的種類、形態、數量、時期與方法，不僅對蘋果、梨的產量與品質產生作用，而且對樹體的生長發育具有重要的影響[1-11]。晉東南地區是山西省傳統的紅星蘋果種植區域，曾是外銷果品生產基地，因果園多是山地沖積土壤和盆地平原的黃土質褐土性土壤，經多年種植，果園土壤肥力退化明顯。諸多研究者對果園土壤營養狀況與施肥管理進行了調查研究，分析了果園土壤退化的原因，提出了開發專用肥、培肥土壤、果園平衡施肥等相應的施肥管理對策[12-15]，為指導果園生產實踐發揮了作用。由于晉東南地區獨特的土壤條件使果園土壤營養含量水平復雜多變，不同品種、不同果園適宜的N，P，K比例不盡相同，對紅星蘋果的需肥規律以及施肥效果的研究較為缺乏。

本研究擬在土壤養分測定和設計施用專用型肥料的基礎上，通過田間試驗，研究專用型肥料對紅星蘋果的產量、樹體生長發育和樹體營養的影響，旨在為土壤管理與施肥管理提供相應的參考。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗于2004—2005年在長治市果樹場進行，供試蘋果品種為20年生紅星，株行距為3 m×5 m。試驗地土壤為淡褐土，0～40 cm土壤的基礎理化性質列于表1。

1.2 供試肥料

太原磷肥廠根據使用方提供的N∶P2O5∶K2O＝2.2∶2∶1要求，按照國家標準GB 15063—1994（2001，2009）生產提供有效養分含量≥25%的三元混合肥料。

表1 供試果園土壤理化性質

1.3 試驗設計

試驗共設5個處理，即施肥量為0，10，20，25，30 kg/hm2，單株小區，重復7次，試驗處理共計5× 7＝35株，隨機排列，供試植株間設保護株和保護行。試驗采用環狀施肥方法，以試驗株為中心，在距離樹體1 m處開挖施肥溝，施肥溝寬30～35 cm，深35～40 cm，將供試肥料與20 kg有機肥混合均勻后于春季樹體萌動前一次性施入。調查不同施肥處理的春梢和秋梢長度、總花序數量、花序坐果率、單株產量。

1.4 測定項目及方法

春梢和秋梢長度：落葉后用卷尺測量樹冠外圍延長頭春梢和秋梢長度，計算其平均值；總花序數量：初花期調查有代表性的3個主枝的花序數，計算其平均值，將其他枝組折合為有代表性主枝，有代表性主枝個數×平均值即為單株總花序數；花序坐果率：于花期至生理落果后調查，花期每株樹標記樹冠外圍100個花序，生理落果后調查這100個花序坐果總數，計算每個花序平均坐果率（以%表示，精確到0.1%）；單株產量：果實成熟后，調查單株全部果實質量，計算其平均質量（精確到0.01 kg）。

土壤有機質的測定采用油浴加熱-K2Cr2O7容量法，土壤pH采用pH電位法（土∶水＝1∶1）測定，土壤全氮的測定采用半微量開氏法，土壤有效磷的測定采用為0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法，土壤有效鉀的測定采用1 mol/LNH4OAc浸提-火焰光度法。

果樹葉片的灰化分別采用H2SO4-H2O2和干灰化法進行。葉片全氮的測定采用半微量開氏法，全磷的測定采用鉬銻抗比色法，全鉀的測定采用火焰光度法，鈣、鎂的測定采用EDTA絡合滴定法。

1.5 數據分析

試驗結果的相關分析、方差分析等統計計算，均使用DPS14軟件進行；部分圖表由Excel生成。

2 結果與分析

2.1 不同施肥量處理對樹體生長發育的影響

分別調查不同施肥量處理對花序坐果率、總花序數量、春梢長度、秋梢長度的影響，結果列于表2。由表2可知，不同施肥量處理對紅星蘋果樹體生長發育有不同程度的影響。

表2 不同施肥量對紅星蘋果樹生長發育的影響（平均值±標準差，n＝7）

由表2可知，花序坐果率隨著施肥量的增加而增加，當施肥量達25 kg/株時，花序坐果率達到最大，為44.02%，當施肥量繼續提高時，花序坐果率趨于降低；除最大施肥量（30 kg/株）比對照的花序坐果率提高6.31%，達到95%差異顯著水平之外，其余施肥量對紅星蘋果花序坐果率的影響均未達95%及99%統計學差異顯著或極顯著水平。

總體上分析，除10 kg/株施肥量處理外，隨著施肥量的增加，紅星蘋果總花序數量呈現降低趨勢，最大施肥量比對照降低21.43%；并且，不同施肥量處理對紅星蘋果總花序數量之間的影響未達到統計學差異顯著水平。

就不同施肥量處理對紅星蘋果春梢發育長度的影響分析可知，與對照相比，除最大施肥量外，春梢發育長度隨施肥量增加總體上呈現降低趨勢，當化肥使用量達到25 kg/株時，春梢發育長度比對照降低8.66 cm；并且，僅對照處理的春梢發育長度（50.96 cm）與最大施肥量處理的春梢發育長度（45.84 cm）之間的差異達到95%差異顯著水平，其余處理與對照間均未達統計學差異顯著水平。

不同施肥量處理對紅星蘋果秋梢發育長度的影響，隨施肥量的增加呈現顯著的起伏變化趨勢，當增施化肥10 kg/株時，可以增加秋梢的生長發育長度；當化肥施用量繼續增加時，秋梢生長發育顯著減少；當化肥施用量增加到最大量（30 kg/株），秋梢生長發育增加至與對照（有機肥）相同的長度。

2.2 不同施肥量處理對葉片營養狀況的影響

分別調查不同施肥量處理對葉片N，P，K，Ca，Mg營養元素含量的影響，結果列于表3。

從表3可以看出：不同施肥量處理，對蘋果葉片中的N，P，K，Ca，Mg營養元素含量均未產生明顯影響，且未達到統計學差異顯著水平；各施肥處理葉片中的N，K營養元素含量處于適宜水平，而P，Ca，Mg營養元素含量處于不足或缺乏水平。

表3 不同施肥處理對紅星蘋果葉片營養狀況的影響（平均值±標準差，n＝7）

2.3 不同施肥量處理對產量的影響

分別調查不同施肥量處理對產量的影響，結果的統計參數列于表4。由表4可知，不同施肥量處理對紅星蘋果樹產量水平具有明顯的影響。

從不同施肥量處理對紅星蘋果產量影響的統計分析結果（表4，5）和不同施肥量處理對紅星蘋果產量的影響（圖1）可以看出，在本試驗條件下，紅星蘋果的產量隨施肥量的增加而增加，肥料—產量之間的響應，可近似地視為拋物線形式。

表4 不同施肥處理對紅星蘋果產量影響的統計分析

表5 不同施肥處理對紅星蘋果產量影響的方差分析

不同施肥量處理的產量增加的平均幅度不同，當施肥量增加至25 kg/株時，紅星蘋果平均產量達到442.00 kg/株的水平，為本試驗條件下紅星蘋果的最大產量；相同施肥量處理對紅星蘋果產量增加變化的影響速率不同，其中，施肥量25 kg/株時，產量增加的速率達到相同施肥量的最大值，為42.86 kg/株；而當施肥量繼續增加至30 kg/株時，產量增加的速率表現為負值，為-30.00 kg/株。

對照（有機肥）處理間，其產量的標準差、標準誤和變異系數最大；最大施肥量（30 kg/株）處理的產量標準差、標準誤和變異系數僅次于對照處理；對照（有機肥）處理和最大施肥量（30 kg/株）處理的平均產量95%置信區間，交叉重疊明顯。說明在本試驗條件下，施肥量的增加，不是引起蘋果產量提高的唯一因素，即其他因素（如樹體發育、整形修剪、栽培管理等）的變化亦可以導致蘋果產量的提高或減少，因而，果園栽培管理的最優化，不宜僅僅局限于施肥管理的優化。盡管隨著施肥量的增加，不同施肥量處理的平均產量由350.43 kg/株增加到442.00 kg/株，平均產量提高26.13%，但是，不同施肥處理平均產量之間的差異，并未達到統計學的差異顯著性水平。

2.4 紅星蘋果產量形成因子的分析

施肥水平、樹體生長發育狀況和樹體葉片營養狀況等產量形成因子對紅星蘋果產量的影響分析如表7、圖2所示。

表7 各因子對紅星蘋果產量形成的影響

從表7、圖2可以看出，各產量形成因子對于紅星蘋果產量的形成均存在不同程度與不同方向的影響，總體上分析可知，各因子對產量形成的直接效應，按直接通徑系數排序為葉片N含量＞坐果率＞春梢長度＞葉片Ca含量＞施肥量＞秋梢長度＞總花序數量＞葉片K含量＞葉片Mg含量＞葉片P含量；各因子對產量形成的重要性按決策系數排序，樹體生長發育指標中，坐果率對產量影響最強，而樹體葉片營養指標中，葉片N含量對產量形成的影響最強，葉片P含量的影響次之，施肥量對產量形成的影響一般；各因子對產量形成的直接效應主要通過葉片N、坐果率、施肥量的間接正效應加強，而主要通過葉片Mg的間接負效應減弱；通徑分析計算的剩余通徑系數較大，表示系統的閉合性較差，說明本研究條件下存在影響蘋果產量的其他因素。

3 結論

本研究結果表明，施用定制的化學肥料，花序坐果率隨著施肥量的增加而增加，而總花序數量降低；春梢發育長度總體上降低，但秋梢發育長度呈現顯著的起伏變化趨勢；不同施肥量處理對蘋果葉片中的N，P，K，Ca，Mg營養元素含量的變化影響不明顯，除N，K營養元素含量外，P，Ca，Mg營養元素含量處于不足或缺乏水平；紅星蘋果的產量隨施肥量的增加而增加，施肥量25 kg/株時，平均產量最高，為本試驗條件下紅星蘋果最大產量的施肥量；坐果率對產量形成的直接效應最大，其次為葉片N含量的效應，施肥量對產量形成的直接效應一般；其他因素的存在對蘋果產量的形成亦有一定影響。

4 討論

施肥是果園管理的重要環節，我國在20世紀持續多年進行了果樹施肥的多點試驗，提出蘋果等主要樹種的N，P，K肥適宜比例，奠定了果樹的施肥管理實踐基礎。近年來，果樹施肥的種類、數量、時期、方法對果樹生長發育、產量、品質等影響為諸多研究者所關注，蘋果的施肥研究不僅涉及到N，P，K配合比例[9，16]，而且包括施肥水平[4，17]，果園土壤養分的有效性，長期施肥的效果[18]及N，P，K肥料與有機肥、菌肥的配合[7，19]，控施氮肥[6]等，為蘋果的施肥管理實踐提供依據。然而，與大田作物的施肥相比，果樹施肥管理的基礎很薄弱。首先，以歸還學說為核心的最小養分率、限制因子率、最適因子率、報酬遞減率等理論，隨著農作物施肥技術的發展不斷完善，而果樹施肥的理論體系尚未建立；其次，果樹施肥試驗的基礎研究積累較少，果樹施肥的實踐體系尚不完善。

與1年生集群性農作物相比，果樹為多年生個體植物，不僅存在顯著的植物學特征及生物學特性的差異，而且存在管理技術措施（如整形修剪）等方面的個體差異；另外，隨著樹體的生長發育，其營養生長與生殖生長存在明顯的年份差異。正是這三大差異的存在，使得果樹的施肥不能以大田作物施肥的理論為基礎。作為多年生個體植物的果樹，與農作物顯著的植物學差異在于隨著栽植時間的延續，果樹自身建立了地上樹冠與地下根系龐大的養分存儲系統，使得樹體對于施肥的響應遲緩且不易觀察；就田間試驗而言，果樹的施肥研究不可能采用與農作物相似的集群研究方式，即使是在有限的單株或小區重復條件下，果園土壤差異引起的使用誤差亦難以控制或估計；以營養生長為主的初結果期和以生殖生長為主的盛果期，果樹的結果習性具有明顯的階段性特征，短期的施肥試驗難以得出可靠的結論，并且，多年試驗時間效應的分析亦不可回避。

田間試驗設計與統計方法，一般多采用正交設計、均勻設計與旋轉設計，試驗結果的統計分析多采用方差分析、協方差分析、回歸分析等模型，而這些試驗設計與統計分析模型均以除控制因子以外其他試驗條件保持一致為基本前提，而這一基本前提對果樹施肥試驗則難以保證，雖然協方差分析可以估計果樹的個體差異對試驗結果的影響，但僅可對施肥種類和施肥數量做出統計學上的點估計。

國內學者[10，16，20-21]將二次旋轉設計與D-飽和最優設計方法應用于木本植物的施肥效應研究，其中，秦偉等[16]以6年生紅富士蘋果樹為試材，采用3因子5水平二次回歸正交試驗設計，研究了N，P，K配比施肥對果實外觀品質和內在品質的影響，但是未指出肥料對產量的效應；梁智等[10]按照3因素4水平二次多項式組合方案，采用3株小區，3次重復設計方法，研究了新疆12年生庫爾勒香梨N，P，K的肥料效應，建立了香梨N，P，K肥的產量效應回歸分析模型，并指出產量之間的年度差異，盡管試驗小區的田間管理與大田生產果園相同，供試果樹的長勢和樹體大小較為一致，但因缺乏試驗實施前的樹體生長發育及產量資料，因而無法衡量試驗基礎的一致性，同時，也不易估計其對后續試驗效應的影響，即二次多項式旋轉設計方案本身無法融合協方差分析的優勢。由此可見，果樹施肥理論體系和實踐體系的建立與創新，依賴于基礎數學學科的發展與創新。

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The Influence of Fertilization on Production，Tree Growth and Nutrients of Starking Delicious Apple

CAOGuishou1，CHAI Xiaofang2，YANGXiaohua1，WANGXianping1，YINRong1，ZHANGQianru1，DUANZemin1
（1.Institute of Pomology，Shanxi Academy of Agricultural Sciences，Taiyuan 030031，China；2.Hongtong Station Bureau of Pomology and Sericulture，Hongtong041600，China）

The effect of different fertilizer quantity on spring-autumn shoot length,total number of inflorescence,inflorescence fruit rate,N,P,K,Ca,Mg content of leaf and per tree yield of Starking Delicious apple in Southeast Shanxi province were investigated through field to provide a basis for soil and fertilization management.The results showed that the inflorescence fruit rate increased while the total number of inflorescence decreased,and the growth length of spring shoot decreased but the autumn shoot significantly fluctuated with the increasing of fertilizer quantity.Besides,the impact on N,P,K,Ca and Mg content in leaves of apple under different fertilizer quantity did not reach the statistically significant level.The yield also increased with the increasing of fertilizer quantity showing a parabola response with a yield peak of442.00 kg per plant when fertilizer quantity reached 25 kg per plant.It was demonstrated that inflorescence fruit rate played the most important role in the yield of Starking Delicious apple with N content of leaf and fertilizer quantity followed,but there were some other impacting factors.

apple;fertilization;yield;fruit rate;spring-autumn shoot length;leaf nutrients

S661.106＋.2

A

1002-2481（2016）11-1638-05

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.11.15

2016-06-12

曹貴壽（1968-），男，山西太谷人，副研究員，主要從事果樹栽培與育種研究工作。段澤敏為通信作者。