果樹(shù)‘5416’測(cè)土配方施肥技術(shù)

王海波，王孝娣，史祥賓，王小龍，王瑩瑩，劉鳳之

(中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹(shù)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，遼寧興城 125100)

中國(guó)果園營(yíng)養(yǎng)與施肥應(yīng)用基礎(chǔ)與技術(shù)研究薄弱，施肥管理以經(jīng)驗(yàn)為主、肥料利用率低、肥料過(guò)量與不均衡施用問(wèn)題嚴(yán)重，致使果園土壤酸化、鹽漬化、板結(jié)，面源污染問(wèn)題逐年加重，樹(shù)體生理病害普遍發(fā)生，嚴(yán)重影響了果業(yè)的健康發(fā)展。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹(shù)研究所發(fā)現(xiàn)，葡萄和桃等果樹(shù)不僅對(duì)氮、磷、鉀的需求量大，而且對(duì)鈣和鎂的需求量也大。例如露地栽培條件下生產(chǎn)1 000 kg巨峰葡萄需鈣5.70 kg>氮5.67 kg>鉀5.66 kg>磷2.37 kg>鎂1.02 kg[1]。露地栽培條件下生產(chǎn)1 000 kg春雪桃需氮2.51 kg>鈣2.20 kg>鉀2.08 kg>磷1.35 kg>鎂0.45 kg。設(shè)施栽培條件下生產(chǎn)1 000 kg 87-1葡萄需鈣7.74 kg>鉀5.79 kg>氮5.71 kg>磷2.35 kg>鎂1.30 kg[2]。鑒于此，研究提出了果樹(shù)‘5416’測(cè)土配方施肥研究方案并獲得發(fā)明專(zhuān)利(ZL20171 0052213.2)[3]，為果樹(shù)養(yǎng)分的精準(zhǔn)供應(yīng)提供了有力工具和技術(shù)支撐。

1 果樹(shù)‘5416’測(cè)土配方施肥技術(shù)的概念

果樹(shù)‘5416’測(cè)土配方施肥技術(shù)是指基于果樹(shù)礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的年需求規(guī)律、土壤的供養(yǎng)分量、肥料的養(yǎng)分含量和肥料利用率等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，采用氮(N)、磷(P)、鉀(K)、鈣(Ca)、鎂(Mg)5元素，施肥量4水平的‘5416’正交試驗(yàn)，固定產(chǎn)量以獲得優(yōu)質(zhì)果品為目標(biāo)，確定各關(guān)鍵生育階段氮、磷、鉀、鈣、鎂的最佳用量與配比，實(shí)現(xiàn)按需施肥。應(yīng)用此技術(shù)，經(jīng)過(guò)3年以上的采樣和測(cè)定分析，即可初步明確果樹(shù)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(yíng)養(yǎng)診斷的最佳取樣時(shí)期和取樣位置，制定出果樹(shù)植株及土壤的營(yíng)養(yǎng)診斷標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在果樹(shù)的各關(guān)鍵生育階段，將準(zhǔn)確種類(lèi)和數(shù)量的肥料施入正確的位置。

2 ‘5416’測(cè)土配方施肥技術(shù)實(shí)施的基礎(chǔ)

2.1 繪制果樹(shù)礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)年需求規(guī)律圖

選擇生長(zhǎng)健壯且處于盛果期的果樹(shù)為試材，于萌芽期、始花期、末花期、果實(shí)種子發(fā)育期、果實(shí)轉(zhuǎn)色(軟化期)、果實(shí)采收期和落葉休眠期等關(guān)鍵時(shí)期刨樹(shù)并將其解剖為根系、主干、主枝(蔓)、新梢(枝條)、葉片、葉柄、花或果實(shí)等部位，測(cè)定各部位的氮、磷、鉀、鈣、鎂等元素的含量，計(jì)算出果樹(shù)萌芽至始花、始花至末花、末花至果實(shí)種子發(fā)育、果實(shí)種子發(fā)育至果實(shí)轉(zhuǎn)色(軟化)(末花至果實(shí)轉(zhuǎn)色為幼果發(fā)育期)、果實(shí)轉(zhuǎn)色至果實(shí)成熟采收(果實(shí)成熟期)、果實(shí)采收至植株落葉休眠(果實(shí)采后期)等關(guān)鍵生長(zhǎng)發(fā)育期植株對(duì)氮、磷、鉀、鈣、鎂等元素的需求量，進(jìn)而計(jì)算出各期植株對(duì)各元素的需求量占整個(gè)年生育期需求量的比例，最終繪制出整株果樹(shù)對(duì)礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的年需求規(guī)律圖，如圖1。同時(shí)計(jì)算出生產(chǎn)單位產(chǎn)量(1 000 kg)果實(shí)所需的氮、磷、鉀、鈣、鎂等元素的年需求量。為消除年際間差異，試驗(yàn)至少需要3年以上。

圖1 露地栽培巨峰葡萄礦質(zhì)元素年需求規(guī)律圖

2.2 測(cè)定果園土壤的供養(yǎng)分量

在代表性地塊上進(jìn)行施肥和不施肥的田間小區(qū)(每小區(qū)至少4株樹(shù)以上)試驗(yàn)，其中不施肥區(qū)果樹(shù)的年養(yǎng)分吸收量就是該類(lèi)型土壤的年供養(yǎng)分量。土壤供養(yǎng)分量可以通過(guò)公式法和樹(shù)體解剖法求得。其中公式法簡(jiǎn)單，樹(shù)體解剖法更為準(zhǔn)確。

土壤供養(yǎng)分量=代表性地塊不施肥區(qū)果樹(shù)的年養(yǎng)分吸收量=(實(shí)際產(chǎn)量/1 000)×形成1 000 kg經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量相應(yīng)養(yǎng)分的年需求量。

樹(shù)體解剖法。傷流前選取至少8株生長(zhǎng)健壯、長(zhǎng)勢(shì)一致且處于盛果期的果樹(shù)做好標(biāo)記，將其中4株果樹(shù)刨出，解剖并測(cè)定各部位養(yǎng)分含量，計(jì)算植株總養(yǎng)分量；于果實(shí)成熟期采收剩余4株果樹(shù)的果實(shí)測(cè)定其養(yǎng)分含量，計(jì)算果實(shí)總養(yǎng)分量，于落葉期將所有葉片收集起，同時(shí)刨樹(shù)解剖并測(cè)定各部位養(yǎng)分含量，計(jì)算植株總養(yǎng)分量，則落葉期測(cè)定的4株果樹(shù)植株的總養(yǎng)分量+果實(shí)成熟期測(cè)定的4株果樹(shù)果實(shí)的總養(yǎng)分量-傷流前4株果樹(shù)植株的總養(yǎng)分量=4株果樹(shù)植株的年養(yǎng)分吸收量，根據(jù)栽培密度換算出每666.7 m2(畝)果樹(shù)的年養(yǎng)分吸收量即為該類(lèi)型土壤每666.7 m2(畝)的供養(yǎng)分量。

各地應(yīng)按土壤類(lèi)型，分品種和栽培模式進(jìn)行多點(diǎn)試驗(yàn)，取得當(dāng)?shù)氐目煽繑?shù)據(jù)后，方可估算土壤供養(yǎng)分量。

2.3 測(cè)定肥料的養(yǎng)分含量

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(cè)定值，農(nóng)家肥的養(yǎng)分含量按測(cè)定值或按經(jīng)驗(yàn)概算(表1)。

表1 常用農(nóng)家肥的有機(jī)質(zhì)及礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素含量的參考值

2.4 測(cè)定肥料的養(yǎng)分利用率

通過(guò)試驗(yàn)、計(jì)算獲得肥料養(yǎng)分年利用率(%)=(施肥區(qū)果樹(shù)植株的年養(yǎng)分吸收量-不施肥區(qū)果樹(shù)植株的年養(yǎng)分吸收量)/所施肥料中該養(yǎng)分總量×100。常用肥料當(dāng)季利用率的參考值見(jiàn)表2。肥料利用率受土壤肥力、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(wèn)題，在中國(guó)尤其突出。一般的施肥方法條件下氮肥的利用率為30%～40%；磷肥為10%～25%；鉀肥為40%左右。

表2 常用肥料當(dāng)季利用率參考值

中國(guó)幅員遼闊，各地施肥的具體條件差異很大，目標(biāo)產(chǎn)量需養(yǎng)分量、土壤供養(yǎng)分量、肥料養(yǎng)分利用率等參數(shù)也不盡相同，對(duì)施肥量的估算應(yīng)因地制宜。

3 全年‘5416’正交施肥試驗(yàn)的實(shí)施

‘5416’正交施肥試驗(yàn)即氮、磷、鉀、鈣、鎂5元素，0、低(0.5倍)、中(1.0倍)和高(1.5倍)施肥量4水平，16個(gè)處理的不完全實(shí)施的正交試驗(yàn)(表3)。設(shè)計(jì)中氮、磷、鉀、鈣、鎂5元素的施用量為全年施肥量，其中中水平(1.0倍)施肥量是基于生產(chǎn)單位產(chǎn)量(1 000 kg)果實(shí)對(duì)應(yīng)的5元素的需求量，根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)量計(jì)算得出，同時(shí)要根據(jù)當(dāng)?shù)赝寥?元素的供應(yīng)量和肥料利用率進(jìn)行調(diào)整。不同生育階段5元素的施用量基于果樹(shù)礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)年需求規(guī)律圖計(jì)算得出。果實(shí)成熟時(shí)測(cè)定產(chǎn)量和品質(zhì)(品質(zhì)以單粒重、可溶性固形物含量、果實(shí)硬度、果實(shí)香氣等重要指標(biāo)按照一定權(quán)重計(jì)算出品質(zhì)指數(shù))，進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[4]，經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，獲得以優(yōu)質(zhì)果品為目標(biāo)的氮、磷、鉀、鈣、鎂等元素全年的最優(yōu)施肥配比和施肥量，然后基于果樹(shù)礦質(zhì)營(yíng)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。為消除年際間差異，試驗(yàn)至少需要3年以上。

表3 ‘5416’正交施肥試驗(yàn)處理表

4 植株及土壤營(yíng)養(yǎng)診斷標(biāo)準(zhǔn)的制定

借助‘5416’測(cè)土配方施肥技術(shù)，于萌芽、始花、末花、果實(shí)種子發(fā)育、果實(shí)轉(zhuǎn)色(軟化)、果實(shí)成熟采收和落葉休眠等關(guān)鍵生育期采集16個(gè)施肥處理、植株不同部位的樣品(葉片、葉柄、花或果實(shí))和不同位置、不同深度的土壤樣品。土壤取樣定位到根系集中分布層，根據(jù)根系分布情況確定土壤取樣的平面位置(以植株主干為中心)、土層深度及不同位置不同深度土壤樣品的混合比例，并測(cè)定植株樣品礦質(zhì)元素的總含量和土壤樣品礦質(zhì)元素的有效含量。首先對(duì)不同植株樣品和土壤樣品的礦質(zhì)元素含量與果實(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)期和取樣部位以及土壤營(yíng)養(yǎng)診斷的最佳取樣時(shí)期和取樣位置；然后，采用CND(Compositional Nutrient Diagnosis，成分營(yíng)養(yǎng)診斷法)方法，以獲得優(yōu)質(zhì)果品為目標(biāo)，制定出植株及土壤的營(yíng)養(yǎng)診斷標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)基于測(cè)土配方的精準(zhǔn)施肥。

5 ‘5416’測(cè)土配方施肥的創(chuàng)新點(diǎn)

本研究方案充分考慮了各關(guān)鍵生育期之間以及各礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)之間的相互影響，解決了過(guò)去多年生果樹(shù)精準(zhǔn)施肥方案只能針對(duì)單一關(guān)鍵時(shí)期或單一礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)而無(wú)法全面考慮的缺點(diǎn)。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是基于品質(zhì)指數(shù)，以生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)果品為目標(biāo)出發(fā)，解決了過(guò)去基于產(chǎn)量不考慮果實(shí)品質(zhì)的缺陷，為果業(yè)供給側(cè)改革奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。根據(jù)消費(fèi)者和果商調(diào)研，確定水果的品質(zhì)指數(shù)由單果(粒)重、可溶性固形物、帶皮硬度(貯運(yùn)與貨架期)及特征香氣(若品種沒(méi)有典型香味則不予考慮此指標(biāo))4個(gè)高優(yōu)指標(biāo)按照一定權(quán)重計(jì)算得出，例如葡萄果實(shí)品質(zhì)指數(shù)的計(jì)算中各指標(biāo)的權(quán)重可參考李思佳[4]。

6 ‘5416’測(cè)土配方施肥技術(shù)的應(yīng)用效果

借助‘5416’測(cè)土配方施肥技術(shù)，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹(shù)研究所與石河子市郁蘢生物肥料有限公司聯(lián)合研發(fā)出國(guó)內(nèi)首款果樹(shù)同步全營(yíng)養(yǎng)配方肥(含有果樹(shù)正常生育所必需的礦質(zhì)元素)并通過(guò)了登記備案(WLSRXJ2021-00038、ZLSRXJ2021-00031、DLSRXJ

2021-00054)，并在核心技術(shù)試驗(yàn)示范園進(jìn)行中試，取得了良好效果。

①在鮮食葡萄上，同步全營(yíng)養(yǎng)配方肥達(dá)到了按需施肥、提高果實(shí)品質(zhì)的效果。與常規(guī)施肥對(duì)照相比，天天向上合作社和新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第八師林業(yè)站試驗(yàn)示范基地兩中試園，氮、磷、鉀、鈣、鎂等化學(xué)肥料減施20%～60%，甚至高達(dá)100%；果實(shí)品質(zhì)指數(shù)增加32.6%～106.0%。②在釀酒葡萄上，同步全營(yíng)養(yǎng)配方肥達(dá)到了按需施肥、提高葡萄酒品質(zhì)的效果。與對(duì)照相比，山東君頂酒莊中試園，氮、磷、鉀、鈣、鎂等化學(xué)肥料減施60%以上，甚至高達(dá)100%；葡萄酒品質(zhì)顯著提升，君頂尊悅干紅、君頂東方干紅獲得第十一屆亞洲葡萄酒質(zhì)量大賽金獎(jiǎng)2項(xiàng)和消費(fèi)金獎(jiǎng)2項(xiàng)。③在桃上，同步全營(yíng)養(yǎng)配方肥同樣達(dá)到了按需施肥、提高果實(shí)品質(zhì)的效果。與對(duì)照相比，遼寧省葫蘆島市連山區(qū)塔山鄉(xiāng)龍興水果專(zhuān)業(yè)合作社中試園，氮、磷、鉀、鈣、鎂等化學(xué)肥料減施40%以上；果實(shí)品質(zhì)指數(shù)增加30%以上。