果樹營養與肥料高效利用技術研究進展

王貴芳 姚元濤 魏樹偉

摘要 肥料是果樹生長和生產的基礎，決定果樹的產量和果實的品質。但施肥不平衡、過量施用化肥導致肥料利用率不高，土壤中肥料損失嚴重，并造成嚴重的環境污染問題，威脅到農業可持續性發展。從果樹對營養元素的吸收利用、果樹施肥中存在的問題、果樹肥料減施技術的利用等方面進行歸納總結，并對提高果樹肥料利用率的途徑進行展望，以期為果樹營養及肥料的科學施用提供參考。

關鍵詞 果樹;營養元素;肥料高效利用技術

中圖分類號 S66 ?文獻標識碼 A ?文章編號 0517-6611（2020）05-0014-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.05.004

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Abstract Fertilizer is the basis of growth and production of fruit trees and it determines the yield of fruit trees and fruit quality. However， unbalanced fertilization and excessive application of chemical fertilizers lead to lower utilization rate of fertilizers. Fertilizer is heavy losses in soil， and which has made serious environmental pollution problems. These are threatening the sustainable development of agriculture. This article summarized the absorption and utilization of nutrient elements by fruit trees， the problems existing in fertilization of fruit trees， and the utilization of fruit tree fertilizer reduction technology，and prospected the way to improve the fertilizer utilization rate of fruit trees， in order to provide the references for the scientific application of fruit tree nutrition and fertilizers.

Key words Fruit tree;Nutrient element;Efficient utilization technology of fertilizer

果樹是我國重要的經濟樹種。肥料是植物的糧食，是綠色植物進行光合作用的重要原料。施肥與果樹的產量及果實品質息息相關[1]。在果樹年生命周期中，樹體的生長發育、果實的成熟與采摘都會帶走大量養分，因此每年都要向果園投入大量肥料。但是，隨著農業開發強度的提高，過量施用化肥導致肥料利用率不高，土壤中肥料損失嚴重，并造成嚴重的環境污染問題，威脅到農業可持續性發展。因此，滿足果樹樹體的營養需求、保護生態環境、提高肥料利用率成了果樹營養與肥料研究的主題。筆者從果樹對營養元素的吸收利用、果樹施肥中存在的問題、果樹肥料減施技術的利用等方面進行歸納總結，并對提高果樹肥料利用率的途徑進行展望，以期為果樹營養及肥料的科學施用提供參考。

1 果樹對營養元素的吸收與利用

果樹生長所需的營養元素主要有碳、氫、氧、氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫、鐵、錳、鋅、銅、硼、鉬和氯等。其中碳、氫、氧來自二氧化碳和水，其他主要來自土壤，稱為礦質營養。

根系是果樹吸收營養元素的主要器官，它不僅將植株固定在土壤中，而且具有吸收、合成、貯藏、分泌等重要功能[2]。根尖是果樹吸收礦質營養和水分的主要部位，其中根毛區是根尖吸收離子最活躍的區域;此外，次生的甚至多年生的木質根也具有吸收功能[3]。根系表面的離子通過與土壤中礦質元素離子進行交換將其吸附在根系細胞的表面，然后根系表面的離子通過質外體和共質體2條途徑進入根導管，導管中的礦質元素離子依靠水的集流運送到地上器官[3]。

除根系外，果樹的莖、葉片、幼果等器官也可以吸收礦質元素，這稱為根外營養。葉片是果樹地上部吸收礦質營養的主要器官，生產中將一些速效性肥料直接噴施于地上部，供植物吸收，這種施肥方法稱為根外施肥或葉面施肥[3]。礦質元素主要通過葉片的氣孔、莖表面的皮孔、蠟質層裂隙和角質層上的孔道，到達表皮細胞的細胞壁后，進一步經過細胞壁中的外質連絲到達表皮細胞的質膜，最后通過質膜進入細胞內，參與植物的生理活動[4-5]。葉片對礦質養分的吸收和運轉速率比根快，果樹能迅速和及時地得到所需的礦質養分。

果樹根系吸收的礦質元素除少部分留在根部利用外，大部分運輸到地上部分。葉片吸收的礦質元素也運輸到果樹的其他部分。此外，果樹在生長發育過程中或某種元素缺乏時，礦質元素也會在果樹不同部位之間進行再分配[3]。

2 果樹施肥中存在的問題

科學施肥是滿足果樹生長發育、提高果品產量和改善品質的重要手段。然而，隨著我國肥料用量的逐年增加，肥料的利用率則逐漸下降，同時過量施肥也給土壤帶來嚴重的環境污染。目前，果樹生產中普遍存在重施氮肥且用量過大，施肥時間及方法不當、施肥不平衡、肥料利用率低等問題。

2.1 施肥不平衡，重施氮肥影響果實品質

我國大多數果園土質條件和土壤肥力較差，化肥在增加果園產量方面發揮了重要的作用[6];但近年來，果農為追求高產量逐漸增加化肥的投入量，使得果園肥料施用量逐年增加。

施肥不合理及過量施肥影響果實的品質。王兆燕等[7]對中華壽桃研究表明，在果實膨大期適量追施氮磷鉀（16∶8∶20）復合肥0.75、1.50 kg/株能夠提高果實產量，果實產量與施肥量呈正相關，施肥量超過此范圍（0～1.50 kg/株）則增產效果不明顯，且對果實品質產生負面影響。Jia等[8]研究表明，適量施用氮肥桃果實的風味較佳，高氮處理桃果實芳香物質含量下降，風味變劣。曾偉男[9]通過對溫州蜜柑研究也發現，施氮量不足與過量都會顯著降低植株對氮肥的利用率、果實的品質和產量也顯著降低，適量施用氮肥才能生產出優質、高產的果實。在草莓生產中也存在果農盲目施肥的現象，特別是偏施氮肥，造成我國草莓內在品質下降，口感差[10]。

2.2 肥料利用率低、損失嚴重

目前，我國化肥使用量占農業生產用肥料總量的 71.6%，平均化肥使用量達750 kg/hm2以上[11]。雖然我國化肥使用量很高，但肥料的利用率極低，其中氮肥通過揮發、淋溶和徑流等途徑損失數量巨大。我國每年施用純氮約2 100萬t，每年損失的氮素高達 945萬t，相當于2 050多萬t尿素[12]。氮肥的施用主要有根外追施與土施2種方式。田間試驗證實，土施氮素肥料利用率不高，雖然可以通過施肥量、施肥時間、施肥深度及位置等方法改善肥料利用率低的問題，但效果不明顯，氮素肥料利用率整體偏低，為 25.0%～31.4%[13-14];同時，隨著氮肥投入量的增加，果樹對氮肥的利用率降低，氮素的殘留率日益增大，進而導致果園氮肥損失嚴重[15]。

2.3 過量施肥造成環境污染

目前，果樹生產中為了追求產量，重施偏施單一性化肥、輕施有機肥、復合肥及果樹專用肥等配方肥料，重基肥而輕追肥等現象普遍存在[16]。長期過量不合理的施肥不僅造成了資源浪費，也嚴重威脅到了果園土壤環境的安全，進而限制了果業的可持續發展[17]。

長期過量施用化肥，會促使土壤酸化、破壞土壤養分平衡和土壤結構、降低土壤有機質、加速土壤中一些營養元素的流失，抑制或毒害土壤微生物的正常活動[18]。盲目施肥，氮、磷、鉀比例失調，使大量鹽離子不能被作物有效吸收而殘留在土壤中，導致土壤次生鹽漬化;此外，大量施用化肥會引起地下水、飲用水硝酸鹽污染[19]，增加作物病蟲害發生率。

因此，在保證水果充分供應、滿足果樹營養需求的前提下，提高肥料利用率、減少肥料過量使用帶來的土壤退化和環境污染已成為果樹營養與肥料研究的主體。

3 果樹肥料高效利用技術

果樹是多年生作物，生物產量較高，需肥量大，土壤施肥已成為改善果園土壤養分供應和獲得優質高產果品的重要技術措施[20]。科學合理施肥不僅能滿足果樹對養分的需求[21]，促進果樹的生長、提高果品的產量，改善果實品質[22];而且能夠減少養分的浪費和損失，降低環境污染，提高養分利用率[23]。

因此，為了提高肥料利用率進行科學合理的施肥，國內外科研工作者對果樹的生理特性、需肥規律以及施肥技術進行了大量深入而全面的研究[24-25]。有關果樹的施肥技術如測土配方施肥[26]、平衡施肥[27]、水肥一體化技術[28]等研究也在不斷深化和創新，并取得了顯著成效。

3.1 果樹根部肥料減施增效技術

3.1.1 測土配方施肥。以土壤測試和肥料田間試驗為基礎，根據果樹需肥規律、結合土壤供肥性能和肥料效應，在合理施用有機肥料的基礎上，提出氮、磷、鉀及中、微量元素等肥料的施用數量、施肥時期和施用方法。其核心是調節和解決果樹需肥與土壤供肥之間的矛盾。同時有針對性地補充果樹所需的營養元素，實現養分平衡供應，滿足果樹生長的需要;達到提高肥料利用率，提高果樹產量，改善果品品質的目的。丁邦新等[29]對不同樹齡段的“庫爾勒香梨”果園土壤養分進行測定分析，并根據養分平衡法和地力差減法制定了不同樹齡“庫爾勒香梨”園的推薦施肥方案。葉國軍[30]對廣東連州水晶梨產區進行田間調研，結果表明，應用測土配方施肥能有效提高水晶梨的單果重、含糖量，增強樹勢，延長落葉時期。

3.1.2

平衡施肥。變過去的偏施單一化肥為全營養平衡施肥。平衡施用氮、磷、鉀肥和中、微量元素，保證果樹生長期間所需的各種營養成分，避免因缺乏某種養分而限制其他養分作用的發揮。平衡施肥以有機肥料為主，注意化學肥料按一定比例配合施用，使養分供應平衡，充分發揮各種營養元素的增產作用，提高肥料利用率，提升土壤有機質含量，培肥地力，增強樹勢和果實產量，改善果實品質。姜遠茂等[27]為實現國家化肥零增長和蘋果產業節肥提質增效的目的，提出蘋果高效平衡施肥技術應遵循的原則，從肥料類型、肥料用料、施肥方法和施肥時間等方面提出了指導性意見。馮鎖牢等[31]針對陜西富平尖柿生產中施肥方面存在的施肥種類單一、營養成分不全、施肥時間混亂的問題，通過調查并制定了全營養平衡施肥方案，有效減少了病蟲害的發生，提高了富平尖柿的品質。

3.1.3

水肥一體化技術。又稱“灌溉施肥”或“肥水灌溉”技術，主要是使用噴灌、滴灌、微灌方法將溶解于水中的肥料施入土壤。水肥一體化技術不僅在干旱缺水的農作物生產上被應用[32]，而且在果樹生產中也發揮了較大的作用，如在柑橘[33]、龍眼[34]、蘋果[35]、草莓[36]、葡萄[37]等果樹上也得到廣泛的應用。黃麗[38]對陜北延安蘋果產區水肥一體化管理模式進行研究，通過大田試驗與室內模擬試驗相結合的手段，制定出適合當地蘋果產區的施肥方案。林鸞芳[39]對福建山地水蜜桃研究表明，膜下滴灌水肥一體化技術顯著提高了水蜜桃產量、質量及經濟效益。楊素苗等[40]研究也發現，微灌施肥不僅能維持蘋果樹體的根系活力，而且提高了果樹的產量和果實的品質。

3.2 果樹葉面施肥

葉面肥的使用具有悠久的歷史，葉面施肥與根部施肥相比，具有養分吸收快、肥效好、針對性強、環境污染風險小和使用方式簡便、經濟的特點，現已成為現代農業生產中一項不可或缺的施肥技術。

近年來，葉面施肥已成為一項重要的施肥方法，研究表明，噴施葉面肥能顯著提高蘋果葉片的光合性能[41]。唐巖等[42]研究發現，葉面噴施硅酸鉀能顯著增加蘋果果實可溶性固形物含量和揮發性物質的種類和含量，降低可滴定酸含量，提高果實的品質;噴施磷酸二氫鉀可增加“紅將軍”蘋果葉片的質量、提高光合速率及蒸騰速率，同時提高果實的單果重、可溶性固形物含量[43]。王玉霞等[44-45]研究晚熟桃“福秀”和“福美”葉面噴施腐殖酸肥、海藻肥、氨基酸鈣肥表明，腐殖酸肥和海藻肥顯著提高葉片的光合速率和果實的品質。

3.3 緩控釋肥、微生物肥等新型肥料的開發

為提高肥料利用率，減少肥料浪費，減輕肥料對環境造成的巨大壓力，人們對肥料技術進行不斷的創新，開發出緩/控施肥、袋控緩釋肥、微生物肥、氣體肥料、液體肥料等新型肥料。

3.3.1 緩/控釋肥。又稱長效肥料，主要指施入土壤后轉變為植物有效養分的速度比普通肥料緩慢的肥料。趙林等[46]研究表明，控釋肥能夠顯著提高“紅將軍”和“嘎啦”蘋果葉片葉綠素含量，并顯著增加了“紅將軍”蘋果單果重，減少大小年的產量的差距，春季一次性施肥基本可以滿足蘋果整年生長發育的需求，減少年周期中氮磷鉀的投入量，特別是氮肥的用量，有效節省了果品生產成本。宋立芬等[47]研究認為，控釋肥能夠提高蘋果幼樹株高和莖粗。俞巧鋼等[48]和吳凌云等[49]分別在柑桔和蜜柚上研究表明，與普通肥料相比，施用控釋肥均提高了果實單果重，且柑橘和蜜柚的增產分別達12%～26%和12.35%;陳寶成等[50]研究表明，控釋復合肥的養分釋放基本符合草莓生長的需肥特點，施用控釋肥比同等量普通施肥草莓產量提高，植株中氮磷鉀含量顯著提高，草莓產量和果實品質均得到顯著提高和改善。緩/控釋肥根據植株的需求，通過各種調控機制控制養分的釋放量和釋放速度，使養分的釋放與植株的需求相一致，從而有效提高肥料的利用率[51-52]。

3.3.2

袋控緩釋肥。根據果樹個體較大的特點，改變一般控釋肥顆粒包膜為微孔控釋袋包裝，達到控制肥料釋放目的的新型肥料。一般根據果樹需肥特性與土壤養分狀況配制多種元素摻混肥，再用特制控釋袋包裹。在桃[53-54]、草莓[55]、冬棗[56]等果樹上的試驗結果表明，采用肥料袋控緩釋技術可以保持土壤速效養分濃度穩定，而肥料散施土壤養分濃度波動大，氮素利用率提高10百分點。由于養分供應穩定，果樹植株生長健壯，能有效克服肥料散施導致短期內土壤有效氮水平過高，刺激新梢旺長造成營養競爭和花芽形成難等問題，同一施肥水平比較，采用肥料袋控緩釋技術比傳統施肥產量增加15%以上，果實品質顯著提高，是我國果樹施肥的發展方向。

3.3.3

微生物肥料。又稱生物肥料、接種劑或菌肥等，是指以微生物的生命活動為核心，使作物獲得特定的肥料效應的一類肥料制品。近年，微生物肥料在提高水果品質方面的研究取得一些進展。鄧伯勛等[57]在柑橘上施用生物有機復合肥，發現與對照相比，果實的固酸比、產量、可溶性固形物含量均顯著提高。周光萍[58]在獼猴桃葉片上噴施微生物復合菌肥料，發現植株葉片顏色更加翠綠，植株根的數量增多，并且改善了果實的品質。陳德芬等[59]在桃樹上施用益生菌菌肥，發現果實的口感和品質都得到了改善，果實可溶性固形物含量顯著增加。周游等[60]在草莓上施用乳酸菌，結果發現，果實的糖酸比和可溶性固形物分別較對照提高13.29%和27.74%，施用乳酸菌制劑對草莓的生長和品質均有良好的促進作用。此外，微生物肥料對土壤改良有很好的效果，并且可以使化肥的用量減少，減弱肥料對環境的污染，提高果園的凈利潤，促進果園的可持續發展[61]。

4 展望

肥料在保證人類的水果供應方面起到了重要的支撐作用，但是肥料也給果園環境造成了巨大的壓力，施肥不平衡、過量施肥、肥料的養分利用率低已成為世界范圍內的問題，這其中有許多理論問題，也有很多技術問題，同時還有政策問題，都需要在今后的果樹營養與肥料研究中加以解決。為此，建議加強以下幾方面工作：①加強果樹養分高效利用的機理研究，研發果樹高效施肥新技術，提升果品品質和產量;②加快果樹新型肥料的研制，研制低成本、高性能果樹專用肥料，提高肥料利用率;③研究高濃度養分情況下果樹養分高效利用基因，開發與利用果樹基因型營養元素效率差異的生理和遺傳機制，應用生物技術改良果樹營養遺傳性狀，篩選和培育養分高效利用基因型果樹優良新品種，實現植物營養性狀改良，從而提高果樹養分利用率。

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