基于葉分析的矮砧蘋果營養診斷與水肥一體化技術

王永章，原永兵，趙強，徐曉召，屈海泳

(青島農業大學園藝學院，山東青島 266109)

矮砧集約栽培是國外蘋果生產的主要方式，也是中國蘋果產業發展的主流方向[1-3]。近年來，中國主要蘋果產區新建了大批規模化示范園，廣泛應用寬行密植、立架栽培、高紡錘形整形、冠下覆蓋、行間生草等技術，表現高度機械化和省工高效的現代蘋果生產特征，引領蘋果栽培模式的轉型升級和管理技術的更新換代[2-5]。然而，部分產區仍沿用傳統喬化蘋果的密植生產管理技術，出現整形修剪不當、樹冠郁閉、生長旺盛和大小年嚴重等問題[6]。施肥作為蘋果周年管理的一個重要環節，與樹體的生長發育、產量形成和果實品質密切相關。結合本團隊近幾年的工作積累，筆者重點介紹矮砧集約栽培蘋果的營養診斷與水肥一體化技術，以期為矮砧蘋果的優質與高效栽培提供支持。

1 矮砧蘋果施肥現狀

1.1 施肥現狀

為摸清目前矮砧集約栽培蘋果的施肥現狀與存在問題，2017—2018年對山東省蘋果主產區的110個傳統喬化蘋果園和33個矮砧集約栽培蘋果園的施肥狀況進行了調查，調查區域包括棲霞(26個)、蓬萊(22個)、招遠(25個)、牟平(20個)、海陽(18個)、文登(20個)和榮成(12個)。所調查的傳統喬化蘋果園每666.7 m2平均產量3 316.2 kg，年平均施肥2.8次，肥料總投入1 762.5元。每666.7 m2平均氮肥(N)施用量56.77 kg，其中來自化肥的氮占75.59%，有機肥的氮僅占24.41%；平均磷肥(P2O5)施用量32.42 kg，來自化肥的磷占81.94%，有機肥的磷僅占18.06%；平均鉀肥(K2O)施用量51.73 kg，來自化肥的鉀占77.45%，有機肥的鉀僅占22.55%。所調查的矮砧集約栽培模式蘋果園，每666.7 m2年平均氮肥施用量42.61 kg，其中化肥氮為68.49%，有機肥氮31.51%；磷肥(P2O5)平均施用量30.55 kg，化肥磷79.65%，有機肥磷20.35%；鉀肥(K2O)平均施用量37.81 kg，化肥鉀為71.43%，有機肥鉀28.57%。

1.2 存在問題

依據以上調查分析，可以看出化學肥料施肥過量和有機肥施用相對不足是目前山東省蘋果主產區施肥存在的主要問題之一[7, 8]。生產中施肥仍存在一定的盲目性，基本依據肥料經銷商的施肥建議或生產實踐經驗，利用葉分析結合測土配方進行蘋果施肥仍屬空白[9]。與傳統的喬化栽培模式相比，現代矮砧集約栽培模式下蘋果的施肥有所優化，主要表現為有機肥施用量增加，但仍存在施肥過量、施肥比例不當等問題。山東省主產區氮磷鉀三大元素的施用總量約為歐美國家推薦施用量的3～4倍。化肥過量問題較為突出，蘋果產業化肥減施增效存在較大空間[1]。

2 矮砧蘋果葉營養診斷

2.1 葉分析概述

葉片作為蘋果樹體對土壤礦質元素反應最敏感的器官，其營養水平可以代表樹體對土壤礦質元素的吸收和利用狀況[10, 11]。從理論上講，蘋果砧穗組合一定，且立地環境能滿足樹體正常生長發育的需要，在年生長周期的特定階段，葉片主要礦質元素的含量存在一個適宜范圍[9]。在一定程度上，類似我們人體血常規或肝功指標的分布規律，因此可以建立某一指標過低，正常和過高的分布范圍。

基于以上論點，在大量研究、試驗和分析測定的基礎上，許多國家相繼建立了各種果樹的葉營養診斷標準并應用于果樹生產[12]。20世紀80年代，李港麗等提出了中國北方蘋果及其它落葉果樹葉片礦質元素含量標準值，制定了樣品采集、前處理、分析等系列標準，確定了中國第一個果樹葉樣標準(GB7171-87)[12]。由于當時喬化蘋果應用實生砧木，樹體高大，樹體間差異較大，難以應用于當今矮砧集約栽培蘋果的葉營養診斷，且普及程度和應用遠落后于國際先進水平[6, 9]。近幾年本團隊通過在代表性矮砧蘋果園取樣，分析測定和定點試驗，初步建立了矮砧蘋果葉營養元素的分布范圍，提出了基于葉營養分析為主，結合土壤養分測定的蘋果營養診斷技術體系，在生產中示范推廣，收到顯著成效。

2.2 葉分析取樣

發育早期。花后6～7周，應用隨機或“S”型取樣法，采集蘋果果臺的蓮座葉，每個果臺取1～2個蓮座葉片，即100個葉片為1個葉樣，重復3次。

發育早期的葉分析數據可以判斷蘋果樹體的貯藏營養水平，主要評判樹體的N、P、Mg和微量元素的貯藏營養狀況，尤其N素的貯藏營養狀況，可以指導當年蘋果的葉面施肥和生長季追肥。

發育中期。7月底至8月初，應用隨機或“S”型取樣法，在蘋果樹冠外圍1.5～1.7 m的高度，從當年新梢的第7～8葉位，選取無病蟲害、無機械損傷的健康成熟葉片，帶柄向基部方向掰下，每個新梢采集1～2個葉片，全樹采10片葉，每100個葉片為1個葉樣，重復3次。取樣時應盡量避開打藥和葉面施肥期。

發育中期的葉分析數據可以評判蘋果樹體當年的營養水平，通過與葉營養標準值對比，可以篩選影響蘋果營養狀況的主要限定元素，通過調整和優化營養施肥方案，從而改善蘋果樹體的營養水平。

2.3 葉樣處理與測定

采用九步洗滌法清洗葉樣[12, 13]，依次經自來水→0.1%中性洗滌劑→自來水→自來水→0.2% HCl溶液→蒸餾水→蒸餾水→去離子水→去離子水。葉片洗完后，在陰涼通風處用網兜掛起來或放在塑料漏筐中控干水分。將控干水分的新鮮葉片放入烘箱中，105 ℃殺青20 min，再在70～85 ℃條件下烘干直至葉片干脆，冷卻后用不銹鋼高速萬能粉碎機粉碎，直至細度在60目(0.25 mm)以下，將粉碎好的葉樣保存在密封袋中備用。

N元素含量的測定采用凱氏定氮法，建議應用ICP(等離子體光譜發生儀)或ICP-MS(等離子體質譜儀)測定蘋果葉片的K、P、Ca、Mg、Fe、B、Mn、Cu和Zn等礦質元素含量[13]。

2.4 矮砧蘋果葉營養含量分布范圍

近5年，在山東省蘋果主產區的煙臺、威海、青島、日照、臨沂、淄博和濰坊等地，通過采集代表性矮砧蘋果葉樣，分析和建立了山東省主產區矮砧集約栽培蘋果葉營養元素的正常值和分布范圍。通過測定矮砧蘋果的葉營養主要礦質元素含量，與山東省蘋果主產區葉營養元素正常值和分布范圍(表1)相對比，可以判斷蘋果樹體的營養水平，篩選主要限定元素，通過優化和調整施肥方案，做到蘋果施肥的精準化。

表1 山東省主產區矮砧蘋果葉營養元素含量分布范圍

目前中國蘋果施肥主要采用測土配方施肥，而蘋果產業發達國家普遍采用以葉分析為主的營養診斷技術，指導蘋果的優質高效生產。在應用中綜合評判矮砧蘋果的樹體營養水平，除葉營養分析結果外，還應參考蘋果園的土壤有效養分含量(土壤pH，有機質含量，速效N，速效P和速效K含量)，樹體生長發育狀況和產量品質等指標。對于規模化的矮砧蘋果園，建議應用水肥一體化技術，充分發揮水肥一體化省水節肥高效的優勢，利用葉分析逐年調整和優化施肥配方，實現矮砧蘋果優質與高效生產。

3 矮砧蘋果園水肥一體化技術

3.1 水肥一體化技術

水肥一體化技術現已成為矮砧蘋果集約栽培的一個重要組成部分，規模化矮砧蘋果園大多建有水肥一體化系統，主要依據蘋果的生長發育特點和需肥規律，依靠壓力系統，將可溶性肥料或液體肥料配兌成肥液與灌溉水相融一體，借助可控管道系統，通過滴頭或微噴頭，均勻、定時和定量的浸潤土壤表面，實現精準灌溉，滿足蘋果根系的營養需求[14-16]。滴灌和微噴灌是矮砧蘋果園最常用的水肥一體化類型，通常由蓄水池、泵房、施肥裝置、首部控制樞紐、輸配管網、灌水器等部分組成，666.7 m2建造成本約800～1 500元，使用年限5～10年。生產實踐證明，水肥一體化實現肥水耦合，顯著提高了水肥利用率和生產效率，具有節水省肥高效特征，有利于促進樹體生長，提高產量和品質，增加經濟效益，實現規模化生產[14, 16]。

3.2 水肥一體化施肥建議

秋施基肥。以666.7 m2目標產量3 000～4 000 kg的盛果期矮砧蘋果生產園為例，果實采收后早施基肥，有利于根系對礦質元素的吸收，提高樹體的貯藏營養。利用機械開溝30～40 cm，在10月下旬至11月上旬，每666.7 m2推薦施用腐熟的牛糞或羊糞3～5 m3加三元復合肥40～60 kg，根據葉分析和土壤有效養分狀況，可加施中微量元素。

生長季追肥。水肥一體化應掌握少量多次，平衡施肥的原則，每次灌溉時將需要的肥料注入肥料罐，實施肥水耦合灌溉[15](表2)。發育前期主要依靠蘋果樹體的貯藏營養，追肥有利于促進蘋果樹體的營養生長，花芽發育和開花坐果，以高氮、低磷、中鉀水溶性復合肥為主。發育中期是蘋果樹體需肥較多的時期，樹體新梢的加長生長，樹冠光合面積的形成，花芽分化，幼果的迅速生長和膨大都需要大量的營養物質，應做到氮磷鉀的均衡供給，盛果期矮砧蘋果氮磷鉀的比例1∶0.5∶1。發育后期，蘋果果實的二次膨大、品質形成和著色階段應施用低氮、中磷、高鉀復合性水溶肥，施用含鉀高的水溶性肥，可以增加果實的糖分，提高果實的品質。水肥一體化施用的可溶性肥料要求純度較高，雜質較少，可選擇液態或固態肥料，如高質量水溶性復合肥，硝酸銨、尿素、磷酸二銨、磷酸二氫鉀、硝酸鉀、硫酸鉀、硫酸鎂等肥料，水溶肥也是比較理想的肥料類型[15]。

表2 矮砧蘋果生長季水肥一體化施肥方案

3.3 實施成效

近5年在規模化矮砧集約栽培蘋果生產園進行了大面積的示范與推廣，累計推廣面積4 000多hm2。在推廣應用中表明，經梯改坡改造的規模化矮砧集約栽培蘋果園，大部分蘋果園土壤養分狀況較差，由于改變原有的耕作層，土壤有機質含量普遍較低，部分蘋果園土壤酸化較為嚴重。蘋果葉營養元素含量分析結果表明，除N元素含量外，大多數矮砧集約栽培蘋果生產園存在P、K、Ca、Fe和Zn含量相對不足，Mn元素超標等問題。在生產中，通過優化施肥方案，應用水肥一體化技術，實現了蘋果營養施肥的“減施增效”。與傳統的蘋果施肥技術相比，節水30～40%，化肥施用量減少25～30%，每666.7 m2降低生產成本300～500元，優質果率顯著提高，實現了矮砧蘋果生產的優質高效。