測土配方施肥對臨安山核桃生長和產(chǎn)量的影響

丁立忠，潘偉華，馬閃閃，，竇春英，宋素靈，趙科理，趙偉明，葉正錢

（1.浙江省杭州市臨安區(qū)農(nóng)林技術(shù)推廣中心，浙江 臨安 311300；2.浙江農(nóng)林大學a.環(huán)境與資源學院；b.浙江省土壤污染生物修復重點實驗室，浙江 臨安 311300；3.安徽省寧國市種植業(yè)局，安徽 寧國 242300；4.浙江省杭州市林業(yè)科學研究院，浙江 杭州 310020）

山核桃C.cathayensis為胡桃科Juglandaceae山核桃屬CaryaNutt.具有重要經(jīng)濟價值的木本植物。我國山核桃總面積的40%集中在浙江臨安（山核桃面積2.91 萬hm2），臨安被譽為“中國山核桃之都”[1]。山核桃作為我國特有的名優(yōu)干果和木本油料樹種，具有很高的經(jīng)濟價值[2]，其果仁具有良好的營養(yǎng)及藥用等價值[3-5]。為了追求山核桃經(jīng)濟效益，林農(nóng)普遍盲目施肥，化肥用量不斷增加。一方面，施肥可滿足山核桃的養(yǎng)分需求，能顯著提高山核桃產(chǎn)量，并能減少“大小年”現(xiàn)象的發(fā)生[6]；另一方面，不合理的施肥給林地土壤和山核桃生長帶來了各種負面影響，且問題日益突出，如土壤酸化、養(yǎng)分平衡失調(diào)，導致山核桃根系死亡、枝葉黃化、枯死等[7-8]現(xiàn)象的發(fā)生。如目前面臨的山核桃林退化加劇，林相差，林分早衰，病蟲害頻繁等，導致產(chǎn)量和品質(zhì)下降，加上近年來氣候異常（如持續(xù)干旱或持續(xù)降雨），引發(fā)了山核桃林大面積的病害，乃至造成成片山核桃林的死亡，這些問題的產(chǎn)生被認為與人為施肥管理不當密切相關(guān)[1,9-11]。而目前對山核桃林地測土配方施肥方面的研究卻鮮見報道。為此，2012—2013年于浙江省杭州市臨安區(qū)開展了為期兩年的測土配方施肥試驗，此后還開展了示范試驗，研究了不同肥料配方對山核桃葉片營養(yǎng)成分含量和山核桃樹木生長及果實產(chǎn)量的影響情況，以期為山核桃的合理施肥提供理論依據(jù)，并為其推廣實踐提供技術(shù)指導。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于浙江省杭州市臨安區(qū)錦南街道上甘柯家村，供試山核桃園是由茶園改種而來的，山核桃林地面積5.33 hm2，林地土壤為石灰?guī)r發(fā)育的紅壤，其pH 值為5.3。自然適生環(huán)境下，樹齡為40 a 的山核桃林本處于生長健壯的盛果期，但該山核桃林出現(xiàn)了成片葉色黃化、枝梢枯死及地下部根系死亡等林相嚴重早衰的癥狀。林農(nóng)為了提高土壤pH 值，于試驗前已連續(xù)2年施用石灰，土壤pH 值為7.65。林農(nóng)反映，施用石灰后山核桃長勢雖有好轉(zhuǎn)，但問題依然很嚴重：干腐病，幾乎每株樹每年都流黑水；大量枝條死亡、新梢不多、結(jié)果量少等。根據(jù)對其施肥情況和土壤肥力的調(diào)查結(jié)果分析推測，這些問題的產(chǎn)生與土壤養(yǎng)分失衡有關(guān)，因此設(shè)計了本試驗。選取地勢相近、同一海拔（約200 m）、山核桃長勢基本一致的一片林地作為試驗地，土壤基本性質(zhì)為：有機質(zhì)30.4 g·kg-1，有效氮262 mg·kg-1，有效磷16 mg·kg-1，速效鉀119 mg·kg-1。同時，根據(jù)我們前期的相關(guān)研究成果[7-8,12]，對試驗地外的山核桃林也施用了相關(guān)肥料，以期盡快改善全園山核桃林地土壤與植物的營養(yǎng)狀況。

1.2 試驗設(shè)計

試驗共設(shè)5 個處理：CK 處理，不施肥，作為對照；N1處理，有機與無機配方肥料1 kg·株-1，低于農(nóng)戶施氮量；N2處理，有機與無機配方肥料1 kg·株-1＋尿素0.25 kg·株-1，農(nóng)戶常規(guī)施氮量；N1＋P 處理，有機與無機配方肥料1 kg·株-1＋鈣鎂磷肥1 kg·株-1；N1＋K 處理，有機與無機配方肥料1 kg·株-1＋硫酸鉀1 kg·株-1。每處理各設(shè)4 個重復。分別于2012、2013年的4月施肥，進行2年的定位試驗，其中，2012年10月全園分別施有機與無機配方肥料1 kg·株-1、尿素0.15 kg·株-1、鈣鎂磷肥0.5 kg·株-1、氯化鉀0.5 kg·株-1。

有機與無機配方肥料，以下簡稱為“配方肥料”，其中的配方為前期相關(guān)山核桃研究工作中獲得的有機與無機復混肥配方：有機質(zhì)含量 為20%，N ∶P2O5∶K2O 的 養(yǎng) 分 含 量 比 為12 ∶3 ∶10。

對于試驗地之外的山核桃林，2012年4月也施用了配方肥料1 kg·株-1，此后，根據(jù)上述肥料施用的試驗結(jié)果，對該基地進行了測土配方施肥試驗結(jié)果的示范試驗，并記錄了歷年植物生長和結(jié)果產(chǎn)量的變化情況。

1.3 樣品的采集與分析

植物樣品的采集及處理：分別于2012年的5、7、8、9月及2013年的4月（開春后新葉長成，施肥前）和7月，隨機采集山核桃當年成熟葉30 片，組成一個山核桃植物樣品[13]，經(jīng)去離子水沖洗干凈，于70 ℃鼓風烘箱中烘干，以高速粉碎機粉碎后過1 mm篩以備用；于同年的9月初果實采收季節(jié)，對山核桃果實進行逐棵采收稱重，統(tǒng)計當年產(chǎn)量。

山核桃葉片中氮、磷和鉀的分析與測定，采用濃H2SO4-H2O2消煮樣品，分別用堿解擴散法、鉬銻抗比色法和火焰光度法測定消煮液中氮、磷和鉀的含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010 與SPSS 18.0 對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對山核桃葉片各養(yǎng)分含量的影響

葉片是植物進行光合作用的主要場所，生命活動最活躍，葉片營養(yǎng)狀況對植株生長具有至關(guān)重要的影響，其養(yǎng)分含量明顯高于其他營養(yǎng)器官[14]。葉片常被用于植物營養(yǎng)診斷，因而分析測定植物葉片中的養(yǎng)分狀況是果樹養(yǎng)分診斷進而在實際生產(chǎn)中指導果樹施肥的主要手段[15-16]。

2.1.1 施肥處理對山核桃葉片氮含量的影響

春季是山核桃營養(yǎng)生長的關(guān)鍵時期，不同施肥處理對山核桃葉片N 含量的影響情況如圖1所示。從圖1中可以看出，2012年5月采摘的各施肥處理的山核桃葉片N 含量均顯著高于對照（P＜0.05）。其中，N1處理的山核桃葉片N 含量最高，為18.36 g·kg-1，比對照處理高37%；N2處理（配方肥料配施尿素）的葉片N 含量為15.15 g·kg-1，比對照高13%。各處理山核桃葉片N 含量的大小順序為：N1＞N1＋K ＞N2＞N1＋P ＞CK。這一試驗結(jié)果說明，單獨施用配方肥料對山核桃葉片N 含量的影響最大。山核桃坐果期（7月），葉片中的大量營養(yǎng)成分向果實轉(zhuǎn)移，不同施肥處理對山核桃葉片中的N 含量有不同程度的影響。7月采摘的N1處理和N2處理的葉片其N 含量分別為21.32 和21.05 g·kg-1，比對照分別提高16.1%和14.6%，但均未達到顯著性差異水平。8月采摘的N2處理的葉片其N 含量比對照低28.1%，達到了顯著性差異水平；N1處理的山核桃葉片其N 含量與對照處理的差異不大。9月采摘的N1處理的山核桃葉片其N 含量最低，為17.68 g·kg-1；N1＋P處理的山核桃葉片其N 含量最高，為28.35 g·kg-1。

圖1 不同施肥處理下山核桃葉片氮含量的變化趨勢Fig.1 Change trends of N contents in C.cathayensis leaves in different fertilization treatments

2013年4月，CK、N1、N2、N1＋P、N1＋K處理的山核桃葉片其氮含量分別為25.69、26.43、21.83、23.91 和26.22 g·kg-1，均處于較高水平； N1與N1＋K 處理的山核桃葉片其N 含量比對照分別高2.9%和2.1%；N2與N1＋P 處理的山核桃葉片其N 含量均顯著高于對照處理。2013年7月各施肥處理的山核桃葉片其N 含量均高于對照，其中N1與N1＋P 處理的葉片N 含量比對照處理的分 別 高2.35 和2.04 g·kg-1， N2與N1＋K 處 理的葉片N 含量分別達到20.48 和21.32 g·kg-1，比對照分別顯著高出15.9%和20.7%。

不同生育期山核桃葉片中N、P、K 含量的變化不僅與施肥有關(guān)，與植物生長對養(yǎng)分的需求和分配也有密切關(guān)系[17]。2012年5月至2013年7月，山核桃葉片中的N 含量總體呈上升趨勢，施用配方肥料對山核桃葉片中N 素的積累有重要影響。2012年5—9月，山核桃處于坐果及果實膨大灌漿期，葉片養(yǎng)分向果實轉(zhuǎn)移，此期各施肥處理的山核桃葉片N 含量仍均呈上升趨勢，說明施用配方肥料可以滿足山核桃生殖生長期對N 素養(yǎng)分的需求。2012年9月至次年4月，期間因受2012年10月全園施肥的影響，故山核桃葉片中的N 含量普遍升高，施用秋肥對次年（2013年）4月葉片養(yǎng)分含量及葉片生長的影響均較大。

2.1.2 施肥處理對山核桃葉片磷含量的影響

磷為地球生物必需的養(yǎng)分之一，是其結(jié)構(gòu)與功能物質(zhì)的組成元素，在維持植物生長及生產(chǎn)力等方面扮演著重要角色[18]。植物缺磷時表現(xiàn)出根系生長受阻、葉片變黃等癥狀[19]。植物所需磷素主要來自土壤，而施入土壤中的磷當季利用率為10%～25%[20]。據(jù)報道，全世界約有43%的耕地因有效磷含量極低而不適宜于作物的種植，我國1.07 億 hm2耕地中約有74%缺磷[21]，需要通過施肥供給足夠的磷養(yǎng)分，植物才能正常生長。

不同施肥處理對山核桃葉片磷含量的影響情況如圖2所示。由圖2可知，2012年5月，4 個施肥處理的山核桃葉片P 含量均顯著高于CK，各施肥處理的山核桃葉片磷含量是對照的2.9～4.0倍。7月采摘的山核桃葉片P 含量，除N1處理之外，各施肥處理的葉片P 含量均顯著高于CK，但其他施肥處理與對照間均無顯著差異；8月采摘的N1＋P 處理的山核桃葉片其P 含量比對照高10.3%；而9月采摘的N1＋P 處理的山核桃葉片其P 含量達到3.20 g·kg-1，顯著高于CK（2.94 g·kg-1）和N1處理（2.57 g·kg-1）。2013年4月采摘的各處理的山核桃葉片其P 含量均高于2.8 g·kg-1，而N1、N1＋P處理與對照處理間均無顯著差異。2013年7月采摘的各配方肥料處理的山核桃葉片P 含量均顯著高于對照，各配方肥料處理的山核桃葉片其P 含量的大小順序為：N2＞N1＋K ＞N1＞N1＋P ＞CK。

圖2 不同施肥處理下山核桃葉片磷含量的變化趨勢Fig.2 Change trends of P contents in C.cathayensis leaves in different fertilization treatments

從2012年5月至2013年7月山核桃葉片P含量的年變化規(guī)律來看，由開花坐果（5月）至成熟期（9月），再至第2年的坐果期，各處理的山核桃葉片P 含量總體均呈升高趨勢。2012年5月葉片P 含量因受 4月施肥的影響而處于較高水平，顯著高于對照；同年5月至7月，山核桃進入快速生殖生長階段，其源—庫關(guān)系已轉(zhuǎn)移，葉片中的磷已向果實中轉(zhuǎn)移，故其葉片P 含量下降；山核桃在不同生長階段對養(yǎng)分的需求不同，N1＋P處理對提高和保持山核桃葉片P 含量有較好的影響，在配方肥料的基礎(chǔ)上增施鈣鎂磷肥有利于P的持續(xù)供應(yīng)。2012年10月全園秋肥的施用，促使2013年4月山核桃葉片P 含量保持著較高的水平。

2.1.3 施肥處理對山核桃葉片鉀含量的影響

不同施肥處理對山核桃葉片鉀含量的影響情況如圖3所示。由圖3可知，2012年5月，不同施肥處理對山核桃葉片K 含量存在不同程度的影響。N1＋K 處理的山核桃葉片K 含量為2.80 g·kg-1，比CK 與N1處理的分別高18.6%和9.7%。7月采摘的各處理葉片的K 含量均高于4.2 g·kg-1，各處理間的差異不明顯，山核桃葉片K 含量均維持在較高水平上；8月和9月采摘的N1與N1＋K 處理葉片的K 含量均高于對照；2013年4月采摘的各處理山核桃葉片的K 含量為4.3～5.0 g·kg-1，各處理葉片的K 含量均低于對照；2013年7月采摘的N1＋K 處理山核桃葉片的K 含量（3.34 g·kg-1）顯著高于對照（2.22 g·kg-1），2013年7月采摘的N1處理的山核桃葉片其K 含量（2.77 g·kg-1）比對照僅高0.55 g·kg-1，說明各施肥處理特別是鉀肥處理（N1＋K）對山核桃葉片鉀素積累的影響更大。

圖3 不同施肥處理下山核桃葉片鉀含量的變化趨勢Fig.3 Change trends of K contents in C.cathayensis leaves in different fertilization treatments

2012—2013年兩年的大田試驗結(jié)果表明，山核桃葉片K 含量在不同施肥處理的影響下在不同的生長階段表現(xiàn)出不同的變化趨勢。4月份林地溫度仍較低，施肥對5月份葉片K 含量的影響較小；到山核桃旺盛生長期（7月），其營養(yǎng)生長和生殖生長代謝迅速，4月份的施肥促使葉片鉀含量處于較高水平，能較好地滿足山核桃生殖生長對K 素營養(yǎng)的需求；8月份山核桃處于果實灌漿期，葉片養(yǎng)分向果實大量轉(zhuǎn)移，葉片養(yǎng)分下降，直至山核桃果實成熟期（9月），施肥處理后葉片的K 含量均高于對照，這一結(jié)果充分表明，施用配方肥料對維持山核桃果實膨大、灌漿所需K 素的供給起著重要作用；10月份全園施肥，此時山核桃還未進入落葉休眠期，施肥對山核桃葉片的營養(yǎng)積累仍有重要影響，促使2013年4月各處理葉片的K 含量均升高；到2013年7月，此時已進入旺盛生長期，不同處理的山核桃葉片其K 含量表現(xiàn)出CK ＜N1＜N1＋K 的變化規(guī)律，由此看出，配方施肥對滿足山核桃周年K 需求有重要影響。

在2012—2013年的定位試驗中發(fā)現(xiàn)，4月份施肥對5月份各處理山核桃葉片的N、P 和K 含量均有較大影響，對山核桃葉片N、P 含量的影響尤其大。4月份各施肥處理的山核桃葉片中各養(yǎng)分的含量均較低，這可能因為，在5月之前，山核桃根系生長速率和代謝速率均較慢，而地上部分的葉片卻快速生長，4月份新生葉片所需養(yǎng)分主要還是由其體內(nèi)已積累的養(yǎng)分供給其自身的[22]；到了5月份，隨著山核桃進入營養(yǎng)生長（4—6月）和生殖生長（7—8月）的旺長期及成熟期（9月）到休眠期（11月），配合4月和10月的施肥管理，促使2012年5月和2013年4月山核桃葉片各養(yǎng)分含量均明顯升高，配方施肥對山核桃葉片N、P、K 含量的影響總體表現(xiàn)出升高—降低—升高—再降低的變化趨勢，施肥對山核桃養(yǎng)分供給顯得尤為重要。春季在施用配方肥料的基礎(chǔ)上增施N、P或K 肥，有利于提高并保持葉片中相應(yīng)營養(yǎng)元素的含量；2013年4月份施肥的肥效受前一年秋季施肥的影響明顯，秋季施肥有利于滿足來年春季葉片生長對養(yǎng)分的需求。

2.2 測土配方施肥技術(shù)對山核桃生長狀況和果實產(chǎn)量的影響

配方施肥是在合理減少化肥用量的基礎(chǔ)上完善施肥體系以提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)的。不同施肥處理對山核桃鮮果產(chǎn)量的影響情況如圖4所示。由圖4可知，與對照相比，2012 和2013年大多數(shù)施肥處理對山核桃增產(chǎn)都有明顯的促進作用，其中以減氮（N1、N1＋P）、補鉀（N1＋K）處理的作用最大，而氮肥過量卻沒有增產(chǎn)作用。2012年施肥處理的山核桃鮮果產(chǎn)量均高于對照，各處理的山核桃產(chǎn)量由高至低依次為：N1＋K ＞N1＋P ＞N1＞N2＞CK。其中，N1＋K 處理的山核桃產(chǎn)量比對照高40.9%，配方施肥對山核桃的增產(chǎn)效果當年即可顯現(xiàn)。2013年施肥處理對山核桃產(chǎn)量的影響與2012年一致。除了N1＋K 處理的山核桃產(chǎn)量比2012年的高之外，各施肥處理的山核桃產(chǎn)量均不同程度地低于2012年的產(chǎn)量，2013年臨安旱情可能對山核桃產(chǎn)量有一定的影響[23-25]。2013年N2處理的山核桃產(chǎn)量比2012年的產(chǎn)量低24%，減產(chǎn)最明顯，說明大量施用N 肥，對干旱環(huán)境下山核桃的增產(chǎn)無明顯作用。在2013年的旱災(zāi)情況下，N1＋K 和N1＋P 處理的山核桃產(chǎn)量與2012年相比仍然都實現(xiàn)了增產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)，說明有機與無機配方肥料分別與P、K 肥配施對山核桃增產(chǎn)效果的影響最大。

圖4 不同施肥處理對2012 和2013年山核桃鮮果產(chǎn)量的影響Fig.4 Effects of different fertilization treatments on fresh nut yield in C.cathayensis in 2012 and 2013

從整個山核桃林基地來看，施用過石灰后，山核桃生長雖然有所好轉(zhuǎn)，產(chǎn)量上升（如圖5所示），結(jié)合測土配方施肥技術(shù)的應(yīng)用效果來看，2012年試驗當年的產(chǎn)量與2016年的最高產(chǎn)量相當（97.8%）。由于土層厚、土壤黏重，持水性能強，2013年的干旱對試驗當年（2012年）山核桃產(chǎn)量沒有造成影響，不像臨安其他地方（大面積大量減產(chǎn)）。但是，由其對山核桃生長和來年產(chǎn)量的影響可見，因其后的2014年雨水偏多，特別是2015年6—7月雨水過多，導致臨安區(qū)山核桃全面減產(chǎn)（http://www.tianqihoubao.com/lishi/linan.html），因此，研究區(qū)的山核桃2014、2015年連續(xù)兩年也減產(chǎn)，減產(chǎn)超過50%，分別只有2016年（最高產(chǎn)量年）的47.1%和42.3%，即便如此，2014、2015年的產(chǎn)量也比2010年的分別高29.5%和24.7%。

圖5 研究基地歷年全園山核桃鮮果產(chǎn)量的變化情況Fig.5 Changes of fresh nut yield over the years at research base

3 討 論

測土配方施肥，是2004年為完善我國科學施肥體系，解決肥料浪費和由施肥帶來的土壤和環(huán)境惡化等問題而正式提出的，是以田間肥料試驗為基礎(chǔ)，在掌握作物生長、作物需肥規(guī)律以及肥料效應(yīng)，并在有機肥施用基礎(chǔ)上，對N、P、K 元素進行配比處理，以達到作物養(yǎng)分均衡、有機與無機養(yǎng)分平衡及N、P、K 元素的平衡，從而實現(xiàn)作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、維持和提高土壤肥力及減少土壤污染的目標的[26]。同時，測土配方施肥技術(shù)也是實現(xiàn)化肥正面作用最大化和負面效應(yīng)最小化的最佳途徑，是我國現(xiàn)階段科學施肥體系的核心技術(shù)[27]。

近年來，山核桃林地普遍酸化，林農(nóng)施石灰以中和土壤酸度來改善山核桃生長的土壤環(huán)境，但是，單施或大量施用石灰（如本試驗區(qū)林地），不能起到顯著成效，還可能引發(fā)土壤微量元素有效性的降低和微量元素缺乏等現(xiàn)象[28]。因此，結(jié)合土壤分析進行測土配方施肥，將有機肥與無機肥按配比施用，可以改善土壤環(huán)境，實現(xiàn)養(yǎng)分供應(yīng)平衡。林間跟蹤調(diào)查發(fā)現(xiàn)，有機與無機肥料配合施用，明顯地改善了土壤條件，促進山核桃樹勢生長，對病樹生長的改善作用當年即見明顯的效果，主要表現(xiàn)為山核桃葉片由黃變綠、新根多發(fā)，在后續(xù)山核桃增產(chǎn)方面也表現(xiàn)出良好作用。研究結(jié)果表明，N、P、K 大量元素配方肥料的施用對山核桃林分生長有著明顯的改良作用，大量元素均衡對山核桃生長有重要影響。

N1處理的施氮量低于一般農(nóng)戶的施氮量，N2處理的施氮量為一般農(nóng)戶的實際施氮量，這兩個處理在山核桃營養(yǎng)生長—生殖生長以及源—庫關(guān)系的轉(zhuǎn)變中對山核桃葉片養(yǎng)分的供給呈現(xiàn)出不同程度的差異，但差異逐漸縮小，合理減少當前氮肥用量，仍能滿足山核桃正常生長所需營養(yǎng)；高氮肥用量（N2處理）對2012年和2013年的山核桃產(chǎn)量的影響較明顯，增施化肥特別是氮肥反而使山核桃產(chǎn)量降低。

在目前施肥模式及施肥水平下，合理減少氮肥施用量，對山核桃生長和產(chǎn)量都有較好的促進作用。在積極倡導生態(tài)經(jīng)營理念與守舊管理模式的沖突下，結(jié)合山核桃各生長階段對養(yǎng)分的不同需求特點，科學合理配方，合理減少化肥特別是氮肥用量，增施有機肥，才能在降低經(jīng)營成本的同時做到山核桃林地生態(tài)化經(jīng)營，促使山核桃產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。本研究在石灰?guī)r發(fā)育的山核桃林地土壤開展常年定位試驗，但對不同發(fā)育類型林地土壤的測土配方施肥研究涉及較少，下一步的研究方向?qū)⒃诔Ｄ甓ㄎ辉囼灥幕A(chǔ)上，對杭州臨安山核桃主產(chǎn)區(qū)不同發(fā)育類型林地土壤測土配方施肥效果、林地土壤酸化改良效應(yīng)及酸化機制等方面開展精準研究。

4 結(jié) 論

2012—2013年連續(xù)兩年的測土配方施肥定位試驗研究結(jié)果表明，增施氮肥能夠提高山核桃葉片氮含量，配方肥料與磷肥的配施能夠促進山核桃葉片磷含量的積累，配方肥料與鉀肥的配施對山核桃產(chǎn)量的影響最大。施肥對山核桃產(chǎn)量的影響從施肥第2年開始顯現(xiàn)，氮磷或氮鉀肥的配施有利于克服大小年現(xiàn)象，而氮肥過多卻會導致山核桃減產(chǎn)。有機與無機肥的配合施用，可以改善土壤條件，促進山核桃生長，對病樹生長的改善作用當年就會明顯見效，主要表現(xiàn)為山核桃葉片開始變綠、根系恢復生長。