水肥耦合效應對蘋果幼樹生長、果實產量品質及土壤養分特征的影響

崔佳偉 任佳偉 李著帥 馮曉琳 張欣然 閆雨陽 耿增超

DOI：10.13925/j.cnki.gsxb.20230242

摘? ? 要：【目的】通過對3年生蘋果幼樹進行水分調控和有機肥替代耦合試驗，探尋一種促進黃土高原地區蘋果樹生長、提升果實產量和品質，并能提升土壤肥力的果園灌溉施肥模式。【方法】于2020—2022年在陜西省渭南市白水縣蘋果試驗站進行，供試材料為3年生瑞雪蘋果幼樹，試驗設置水分和施肥2因素，其中水分設置3個處理，分別為田間持水量的80%（W1）、田間持水量的60%（W2）、田間持水量的40%（W3）；施肥設置3個處理，分別為常規施肥（F1）、有機肥替代氮肥20%（F2）、有機肥替代氮肥40%（F3），并設置一個對照組（CK，田間持水量的80%，不施肥），測定兩年的果樹生長量、果實產量和品質，以及土壤養分含量。【結果】（1）合理的有機肥替代量（F3、F2）及高、中灌水量（W1、W2）促進了兩年蘋果幼樹株高和莖粗的生長。（2）兩年果實最大產量均出現在F3W1處理，分別為0.74、4.84 kg。（3）合理的有機肥替代量（F3、F2）及高、中灌水量（W1、W2）促進了果實橫徑和縱徑的提升，水肥耦合對兩年果實的果形指數影響均不顯著；合理的水肥耦合促進了兩年果實可溶性固形物含量、固酸比的提升和可滴定酸含量的降低，有機肥替代氮肥40%及高灌水量（F3W1）效果最佳，該處理下兩年可溶性固形物含量（w，后同）分別為19.26%、22.20%，固酸比分別為41.33、62.82，可滴定酸含量分別為0.473%、0.265%；低灌水量（W3）也可以促進可溶性固形物含量的提升。（4）合理的水肥耦合整體上促進了兩年土壤各項養分指標的提升。（5）根據相關性分析，2021年果實產量、品質與土壤養分顯現出不同程度的顯著負相關；2022年果實產量以及果實橫徑、縱徑、固酸比與土壤有機質含量呈顯著正相關（p＜0.05），可溶性固形物含量、可滴定酸含量與土壤有機質含量呈顯著負相關（p＜0.05），固酸比與土壤全氮含量呈顯著正相關（p＜0.05）。【結論】合理的有機肥替代化肥及水分調控可以促進果樹生長，提高果實產量和品質以及土壤肥力，有機肥替代氮肥40%（F3）配合土壤80%田間持水量（W1）為當地果園較好的控水施肥模式。

關鍵詞：蘋果；水肥耦合；有機肥替代；果樹生長；產量；品質；土壤養分

中圖分類號：S66 文獻標志碼：A 文章編號：1009-9980（2023）10-2098-14

Effects of water and fertilizer coupling on growth， fruit yield and quality and soil nutrient characteristics of apple saplings

CUI Jiawei， REN Jiawei， LI Zhushuai， FENG Xiaolin， ZHANG Xinran， YAN Yuyang， GENG Zengchang*

（College of Natural Resources and Environment， Northwest A & F University， Yangling 712100， Shaanxi， China）

Abstract： 【Objective】In agricultural production， the implementation of water regulation is the key to water-saving irrigation technology. Reasonable water regulation can not only reduce the amount of irrigation， but also improve the quality of fruits and other agricultural products. The application of organic fertilizer combined with reduced chemical fertilizer can increase fruit yield， reduce acidity， improve quality indexes such as soluble solids， and promote soil nutrient release and soil fertility. In this experiment， the coupling test of water regulation and organic fertilizer was carried out on 3-year-old apple saplings to explore an orchard irrigation and fertilization model that promotes the growth of apple fruit trees， improves fruit yield and quality， and improves soil fertility in the Loess Plateau. 【Methods】 This experiment was conducted at the apple experimental station in Baishui County， Weinan City， Shaanxi Province from 2020 to 2022. The test materials were 3-year-old Ruixue apple saplings. The test set two factors of irrigation and fertilization. Irrigation was set at three levels， 80% （W1）， 60% （W2）， and 40% （W3） of field capacity; three levels of fertilization were conventional chemical fertilizer （F1）， organic fertilizer replacing 20% nitrogen fertilizer （F2）， and 40% nitrogen fertilizer （F3）， and the control （CK， 80% of field capacity， no fertilization）. The growth of fruit trees， fruit yield and quality， and the content of soil nutrients were measured for two seasons. 【Results】 （1） Reasonable organic fertilizer substitution （F3， F2） and irrigation （W1， W2） promoted the growth of plant height and stem diameter of apple saplings in two years. （2） The highest fruit yield in 2021 and 2022 was in F3W1 treatment and 0.74 kg and 4.84 kg， respectively， which was 10.45% and 51.52% higher than that of conventional fertilization， and 12.12% and 49.85% higher than that of the control group in 2021 and 2022， respectively. （3） Reasonable organic fertilizer substitution amount （F3， F2） and irrigation amount （W1， W2） increased fruit transverse and longitudinal diameters， and the coupling of water and fertilizer had no significant effect on fruit shape index in the two seasons. F3 treatment promoted the decrease of titratable acid content of fruit in two years. The lowest values in 2021 and 2022 were 0.473% and 0.265%， respectively， which were 5.34% and 27.74% lower than the lowest values of conventional fertilization in the same year， and 14.56% and 24.57% lower than the control group， respectively. F3 increased fruit soluble solids in the two years; the maximum values of the two years were 19.26% and 22.20%， respectively， which were 2.85% and 19% higher than in conventional fertilization in the same year， and 23.24% and 37.04% higher than in the control group， respectively. Low irrigation （W3） also increased soluble solids; F3 and high irrigation （W1） treatments increased solid to acid ratio in the two years. The highest values in the two years were 41.33 and 62.82， respectively， which were 31.64% and 24.3% higher than the highest values in conventional fertilization treatment in the same year， and 42.80% and 30.33% higher than in the control group， respectively. （4） The reasonable coupling of water and fertilizer improved soil nutrient indexes in two years. （5） According to the correlation analysis， in 2021， fruit yield was significantly negatively correlated with soil available phosphorus content and available potassium content （p＜0.05）; fruit diameters were significantly negatively correlated with soil available phosphorus content （p＜0.05）; fruit titratable acid content was significantly positively correlated with soil organic matter content and soil pH; and solid to acid ratio was significantly negatively correlated with soil pH （p＜0.01）. In 2022， fruit yield， fruit diameters and solid to acid ratio were significantly positively correlated with soil organic matter content （p＜0.05）; soluble solids content and titratable acid content were significantly negatively correlated with soil organic matter content （p＜0.05）; and solid to acid ratio was significantly positively correlated with soil total nitrogen content （p＜0.05）. 【Conclusion】 Organic fertilizer replacing chemical fertilizer and reasonable water regulation can promote the growth of fruit trees and improve fruit yield and quality and soil fertility. Combined with the growth of fruit trees， fruit yield， fruit quality， soil fertility improvement effect， organic fertilizer replacing 40% nitrogen fertilizer （F3） combined with 80% soil field water holding capacity （W1） is a optimal irrigation and fertilization mode for local orchards.

Key words： Apple; Water and fertilizer coupling; Organic fertilizer substitution; Fruit tree growth; Yield; Quality; Soil nutrients

我國是蘋果生產大國，2020年全國總產量4 406.61萬t[1]，占當年全球產量的47%[2]。陜西省所在的西北高原地區是我國重要的優產區、主產區[3]，但是該地區屬于半干旱地區，水分的不足是限制該地區發展果業的關鍵因素，且果園大水漫灌等農業用水浪費現象較為普遍。在該地區果園中，重施化肥、過量施肥的現象十分突出，有機肥配合化肥施用、替代化肥施用較少[4-5]，整體水肥利用效率較低。

在農業生產中，實施水分調控是節水灌溉技術的關鍵，適度的水分脅迫既可以降低灌溉量、節約用水，又可以提升水果等農產品的儲存性[6]。有機肥配合或替代化肥施用可以提高果實產量，降低酸度、促進可溶性固形物含量等品質指標的提升[7]，并有利于土壤養分釋放、培肥地力[8-9]。當前關于蘋果果園水分調控和有機肥施用的研究報道較多，但主要集中于單獨進行的水分脅迫或有機肥配施試驗[6，10-13]，而對蘋果樹進行水肥耦合試驗的研究較少。因此筆者在本文中以連續2 a（年）的水分調控和有機肥替代試驗為基礎，探討水分調控和有機肥替代耦合對蘋果樹生長、果實產量品質及土壤養分特征的影響，探尋更加合理的果園灌溉施肥模式，以期為黃土高原地區蘋果優質栽培提供一定參考。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

本試驗在西北農林科技大學白水蘋果試驗站進行，試驗站位于陜西省渭南市白水縣杜康鎮，地理坐標在東經109°16′～109°45′，北緯35°04′～35°27′之間，是典型的渭北黃土高原溝壑丘陵區，平均海拔1000 m，屬于溫帶半濕潤大陸性季風氣候，雨熱同季，光照充足，年降水量578 mm左右，日夜溫差較大，年均溫度11.4 ℃，無霜期210 d，年日照時數平均2500 h[14]，供試果樹為3年生瑞雪蘋果幼樹，砧木為M26，供試有機肥為腐植酸有機水溶碳肥（河南晶碳農業科技有限公司，含N 12%、P2O5 3%、K2O 5%，有機質含量（ρ，后同）≥300 g·L-1、鈣鎂硫含量≥30 g·L-1、鐵鋅銅鉬硼含量≥5 g·L-1、水不溶物含量≤50 g·L-1，pH為6～8（1∶250倍稀釋），供試化肥為尿素（含N 46%）、過磷酸鈣（含P2O5 16%）、硫酸鉀（含K2O 50%），果樹種植于遮雨棚內的根箱，根箱長為120 cm、寬為120 cm、高為60 cm。每個根箱內裝800 kg土壤，試驗所用土壤基本理化性質如表1所示，試驗時間為2020年10月至2022年10月。

1.2 試驗設計

本試驗設置水分和施肥2因素，其中水分設置3個處理，分別為田間持水量的80%（W1）、田間持水量的60%（W2）、田間持水量的40%（W3）；施肥設置3個處理，分別為常規施肥（F1）、有機肥替代20%氮肥（F2）、有機肥替代40%氮肥（F3）。試驗設置一個絕對對照（CK），絕對對照組不施肥，水分調控設置為田間持水量的80%。每次控水前測定每株樹所在土壤含水量，通過與設定的不同田間持水量的差值進行計算得出所需灌水量（kg），準確稱質量后將水灌入根箱，每15 d進行一次水分調控。試驗進行完全區組設計，共10個處理（包括對照組），每個處理設置3次重復，共30株樹。

試驗具體施肥及控水方案如表2所示，化肥在每年的4月、5月、6月通過穴施施入土壤。有機肥在每次施化肥后的第一次控水時隨水施入。

1.3 測定項目及測定方法

1.3.1? ? 果樹生長量測定? ? 2021年、2022年的6—9月的每個月固定時間測定果樹株高、莖粗，采用差值計算得到2021年和2022年的果樹生長期（6—7月）、果實膨大期（7—8月）、果實著色期（8—9月）的株高和莖粗生長量。

1.3.2? ? 果實產量及品質指標測定? ? 2021年、2022年10月蘋果成熟后采回全部果實測定產量和品質指標。采用電子秤稱質量和計數法統計總產量、單果質量和結果數；采用游標卡尺測定果實縱徑和橫徑；采用氫氧化鈉中和滴定法測定可滴定酸含量；采用數顯糖度計（日本Atago PAL-1）測定可溶性固形物含量；采用計算法計算固酸比、果形指數。試驗采用混樣的方法對每個處理所有的果實樣品進行測定，即測定品質指標時將每株果樹的混合果樣測定3次（每次隨機取樣），取3次重復的平均值作為單株數據。

1.3.3? ? 土壤養分指標測定? ? 2021年、2022年10月采收果實后，在距離果樹基徑40 cm處環形取0～20 cm土樣，每個處理取五個點（避開施肥點），土樣混勻后四分法保留1 kg。土樣自然風干后過篩，用于測定土壤養分指標。采用pH計測定水浸土壤的pH；采用消煮法、全自動定氮儀測定土壤全氮含量；采用鉬銻抗比色法測定土壤有效磷含量；采用火焰光度法測定土壤速效鉀含量；采用重鉻酸鉀外加熱法-濃硫酸外加熱法測定土壤有機質含量；采用連續流動分析儀測定土壤硝態氮、銨態氮含量。

1.4 數據分析

采用IBM SPSS Statistics 25軟件進行方差齊性檢驗，多重比較采用Duncans法，檢驗0.05水平上的顯著性差異；采用Microsoft Excel 2016、GraphPad Prism 9.5軟件繪圖。

2 結果與分析

2.1 水肥耦合效應對蘋果幼樹不同時期株高生長量的影響

水肥耦合效應對蘋果幼樹株高生長量的影響如表3所示，水肥耦合效應僅對2021年果樹生長期蘋果幼樹株高生長量影響顯著（p＜0.05），對其他時期影響均不顯著。在相同施肥條件下，隨灌水量的減少，除2022年F2施肥組外，兩年株高生長量整體呈現逐漸降低的趨勢，表現為W1＞W2＞W3，這說明相同的施肥條件下，灌水量的減少不利于株高生長量的增加。在相同水分條件下，2年幼樹株高生長量并未隨有機肥替代量的增大而出現明顯的變化。2年株高生長量對比發現，2年果樹生長期株高最大生長量均出現在F3W1，2022年較2021年下降57.8%；果實膨大期株高最大生長量2021年出現在F2W1，2022年出現在F1W1和F3W1，2022年較2021年下降32.79%，果實著色期2021年最大株高生長量出現在F1W1，2022年出現在F2W1，2022年較2021年下降84.34%，以上結果說明合理的有機肥替代及高灌水量促進了蘋果幼樹株高的生長。

2.2 水肥耦合效應對蘋果幼樹不同時期莖粗生長量的影響

水肥耦合效應對蘋果幼樹莖粗生長量的影響如表4所示，水肥耦合效應對2021年、2022年各個時期的莖粗生長量影響均不顯著。相同施肥條件下，隨灌水量的減少，除果實著色期外，兩年莖粗生長量整體呈現逐漸降低的趨勢，表現為W1＞W2＞W3，這說明相同施肥條件下，灌水量的減少不利于莖粗生長量的增加。在相同水分條件下，兩年莖粗生長量并未隨有機肥替代量的增大而出現明顯的變化。兩年莖粗生長量對比發現，兩年果樹生長期莖粗最大生長量分別出現在F3W1（2021年）、F2W1（2022年），2022年最大值較2021年提升11.45%，兩年果實膨大期莖粗最大生長量最大值出現在F3W1（2021年）、F2W1（2022年），2022年較2021年提升58.54%，兩年果實著色期莖粗最大生長量最大值出現在F2W2（2021年）、F3W2（2022年），2022年較2021年提升16.05%。以上結果說明合理的有機肥替代量及高、中灌水量促進了蘋果幼樹莖粗的生長。

2.3 水肥耦合效應對蘋果幼樹果實產量及品質的影響

2.3.1 水肥耦合效應對蘋果幼樹果實產量的影響 水肥耦合效應對蘋果幼樹產量的影響如表5所示，水肥耦合效應對2021年果實單果質量影響極顯著（p＜0.01），對2022年單果質量影響顯著（p＜0.05）。

如表5所示，2021年、2022年F3W1處理的單果質量均高于同年其他水肥處理及對照組，2021年較常規施肥組（F1）、20%替代組（F2）最大值及對照組分別提升5.8%、7.9%、14.35%，2022年分別提升36.09%、27.31%、18.84%。2021年結果數未隨施肥和水分條件的改變而呈現明顯的變化，最大結果數為對照組。2022年總結果數表現為隨灌水量的增大而增加，不同施肥條件下W1、W2水分處理均有較高的結果數。2021年、2022年F3W1處理的總產量均高于同年其他水肥處理及對照組，兩年最大產量分別為0.74 kg、4.84 kg，2021年較常規施肥組（F1）、20%替代組（F2）最大產量及對照組分別提升10.45%、45.1%、7.25%，2022年分別提升23.47%、76.64%、49.85%。以上結果說明有機肥替代及高灌水量促進了兩年果實產量的提升。

2.3.2? ? 水肥耦合效應對蘋果幼樹果實品質的影響 水肥耦合效應對蘋果幼樹在不同年份的果實品質的影響如圖1和圖2所示。如圖1-a所示，水肥耦合效應對兩年果實橫徑影響均顯著（p＜0.05）。2021年、2022年F3W1處理的果實橫徑均高于其他水肥處理及對照組，2021年較常規施肥組（F1）、20%替代組（F2）最大值及對照組分別提升0.08%、3.04%、2.08%，2022年分別提升11.66%、0.88%、5.06%。如圖1-b所示，水肥耦合效應對2年果實縱徑影響均顯著（p＜0.05）。2021年、2022年F3W1處理的果實縱徑也均高于其他水肥處理及對照組，2021年較常規施肥組（F1）、20%替代組（F2）最大值及對照組分別提升3.53%、8.84%、7.14%，2022年分別提升11.51%、0.61%、6.51%。以上結果說明有機肥替代及高灌水量促進了2年果實橫徑和縱徑的提升，果實的外觀品質得到了提升。

如圖2-a所示，水肥耦合效應對兩年果實果形指數影響均不顯著。2021年F3W1處理及2022年F2W3處理的果實果形指數高于同年其他水肥處理及對照組，這說明有機肥替代促進了果實果形指數的提升，且2022年果實果形指數整體高于2021年，這說明第二年蘋果果實的商品價值有所提升。

如圖2-b所示，水肥耦合效應對2021年果實可溶性固形物含量影響顯著（p＜0.05），對2022年果實可溶性固形物含量影響不顯著。2021年F3W1處理的果實可溶性固形物含量高于其他水肥處理及對照組，較常規施肥組（F1）、20%替代組（F2）最大值及對照組分別提升1.37%、9.05%、23.29%。2022年F3W3處理的果實可溶性固形物含量高于其他水肥處理及對照組，較常規施肥組（F1）、20%替代組（F2）最大值及對照組分別提升19.03%、16.35%、37.04%。以上結果說明，有機肥替代有利于果實可溶性固形物含量的提升，灌水量對兩年果實可溶性固形物含量影響不同，高、低灌水量均促進了2年果實可溶性固形物含量的提升。

如圖2-c所示，水肥耦合效應對兩年果實可滴定酸含量影響均不顯著。兩年的果實中可滴定酸含量變化趨勢相同，均為隨著灌水量和有機肥替代量的增大，可滴定酸的含量逐漸降低。2021年、2022年F3W1處理的果實可滴定酸含量均低于同年其他水肥處理及對照組，2021年較常規施肥組（F1）、20%替代組（F2）最低值及對照組分別降低5.34%、13.95%、14.46%，2022年分別降低25.20%、25.14%、24.57%。以上結果說明，有機肥替代和高灌水量均有利于果實中可滴定酸的降低，且水分調控在第二年的效果更為明顯，第二年果實酸度品質較第一年有所提升。

如圖2-d所示，水肥耦合效應對2021年果實固酸比影響顯著（p＜0.05），對2022年果實固酸比影響不顯著。2021年、2022年F3W1處理的果實固酸比均高于同年其他水肥處理及對照組，2021年較常規施肥組（F1）、20%替代組（F2）最大值及對照組分別提升25.02%、28.23%、42.81%，2022年分別提升24.3%、30.04%、30.33%。以上結果說明，有機肥替代及高灌水量有利于果實固酸比的提升，且2022年各水肥處理的果實固酸比均高于2021年，這說明第2年果實綜合品質較第1年具有較大提升。

2.4 水肥耦合效應對土壤養分特征的影響

水肥耦合效應對土壤養分特征的影響如表6所示。水肥耦合效應對2021年土壤全氮含量影響顯著（p＜0.05），對2022年土壤全氮含量影響不顯著。在相同施肥條件下，隨灌水量的減少，兩年土壤全氮含量均整體呈現逐漸降低的趨勢；在相同水分條件下，隨著有機肥替代量的增大，兩年土壤全氮含量變化不同，2021年整體呈現降低的趨勢，2022年呈現先降低后升高的趨勢。相較之下，兩年常規施肥組F1W1處理的土壤含氮量最高，但隨有機肥替代量的增大，土壤全氮含量仍可以達到較高水平。

如表6所示，水肥耦合效應對2021年土壤有效磷含量的影響極顯著（p＜0.01），對2022年土壤有效磷含量的影響不顯著。在相同施肥條件下，隨灌水量的減少，兩年土壤有效磷含量均整體呈現逐漸升高的趨勢。在相同水分條件下，隨著有機肥替代量的增大，兩年土壤有效磷含量變化不同，2021年呈現先升高后降低的趨勢，2022年呈現逐漸升高的趨勢。2021年F2W3處理的土壤有效磷含量高于其他水肥處理及對照組，較常規施肥組（F1）、40%替代組（F3）最大值及對照組分別提升了37.59%、19.7%、131.2%。2022年F3W3處理的土壤有效磷含量高于其他水肥處理及對照組，較常規施肥組（F1）、20%替代組（F2）最大值及對照組分別提升了1.67%、12.78%、125.22%。以上結果說明，有機肥替代和低灌水量有利于提升土壤有效磷含量。

如表6所示，水肥耦合效應對2021年土壤速效鉀含量的影響極顯著（p＜0.01），對2022年土壤速效鉀含量的影響不顯著。在相同施肥條件下，隨灌水量的減少，兩年土壤速效鉀含量變化不同，2021年呈現逐漸降低的趨勢，2022年整體呈現逐漸升高的趨勢；在相同水分條件下，隨著有機肥替代量的增大，兩年土壤速效鉀含量變化也不同，2021年呈現逐漸升高的趨勢，2022年整體呈現先降低后升高的趨勢。2021年F2W1處理的土壤速效鉀含量高于其他水肥處理及對照組，較常規施肥組（F1）、40%替代組（F3）最大值及對照組分別提升了9.03%、1.4%、97.39%，2022年F1W3處理的土壤速效鉀含量高于其他水肥處理及對照組，較20%替代組（F2）、40%替代組（F3）最大值及對照組分別提升了30.91%、25.95%、263.24%。以上結果說明有機肥替代促進了第一年土壤速效鉀含量的提升，但對第二年影響不明顯。

如表6所示，水肥耦合效應對2021年土壤有機質含量的影響極顯著（p＜0.01），對2022年的影響顯著（p＜0.05）。在相同施肥條件下，隨灌水量的減少，兩年土壤有機質含量變化不同，2021年呈現逐漸升高的趨勢，2022年則相反；在相同水分條件下，隨著有機肥替代量的增大，兩年土壤有機質含量變化也不同，2021年呈現逐漸降低的趨勢，2022年則相反。2021年F1W3處理的土壤有機質含量高于其他水肥處理及對照組，較20%替代組（F2）、40%替代組（F3）最大值及對照組分別提升16.46%、60.03%、75.91%，2022年F2W2處理土壤有機質含量高于其他水肥處理及對照組，較常規施肥組（F1）、40%替代組（F3）最大值及對照組分別提升了4.22%、1.64%、8.44%。以上結果說明，有機肥替代對第一年土壤有機質含量的影響不明顯，但有利于第二年有機質含量的提升，且中、低灌水量有利于土壤有機質含量的提升。

如表6所示，水肥耦合效應對2021年土壤硝態氮含量的影響極顯著（p＜0.01），對2022年土壤硝態氮含量的影響不顯著。在相同施肥條件下，隨灌水量的減少，兩年土壤硝態氮含量均整體呈現逐漸升高的趨勢；在相同水分條件下，隨著有機肥替代量的增大，兩年土壤硝態氮含量變化不同，2021年整體呈現先升高后降低的趨勢，2022年整體呈現逐漸升高的趨勢。2021年F2W3處理的土壤硝態氮含量高于其他水肥處理及對照組，較常規施肥組（F1）、40%替代組（F3）最大值和對照組分別提升了2.6%、0.75%、107.55%。2022年F3W1處理的土壤硝態氮含量高于其他水肥處理及對照組，較常規施肥組（F1）、20%替代組（F2）最大值及對照組分別提升了0.28%、4.85%、165.51%。以上結果說明，有機肥替代有利提升土壤硝態氮含量。

如表6所示，水肥耦合效應對2021年土壤銨態氮含量的影響不顯著，對2022年土壤銨態氮含量的影響極顯著（p＜0.01）。在相同施肥條件下，隨灌水量的減少，兩年土壤銨態氮含量變化不同，2021年呈現逐漸升高的趨勢，2022年則相反；在相同水分條件下，隨有機肥替代量的增大，兩年土壤銨態氮含量變化也不同，2021年呈現逐漸升高的趨勢，2022年則相反。2021年對照組土壤銨態氮含量高于所有水肥處理組。2022年F1W1處理的土壤硝態氮含量高于其他水肥處理及對照組，較20%替代組（F2）、40%替代組（F3）最大值及對照組分別提升97.23%、77.56%、223.73%。以上結果說明有機肥替代對土壤銨態氮含量的提升作用不明顯。

如表6所示，水肥耦合效應對2021年土壤pH的影響極顯著（p＜0.01），對2022年土壤pH的影響不顯著。在相同施肥條件下，隨灌水量的減少，兩年土壤pH變化不同，2021年呈現逐漸升高的趨勢，2022年則呈現先升高后降低的趨勢。在相同水分條件下，隨著有機肥替代量的增大，2021年整體呈現逐漸降低的趨勢，2022年整體呈現逐漸升高的趨勢。2022年土壤pH整體高于2021年，兩年pH最大值均出現在對照組，這說明實施水肥耦合會降低土壤pH。

2.5 果實產量、品質與土壤養分特征相關性分析

果實產量、品質與土壤養分特征相關性分析的結果如圖3所示，2021年和2022年果實產量、品質與土壤養分特征表現出不同程度的相關性。如圖3-a所示，2021年果實產量與土壤有效磷含量、硝態氮含量呈顯著負相關（p＜0.05），果實橫徑、縱徑與土壤有效磷含量呈顯著負相關（p＜0.05），果實可滴定酸含量與土壤有機質含量及土壤pH呈顯著正相關，可溶性固形物含量和固酸比與土壤pH呈極顯著負相關（p＜0.01）。土壤養分的增加可以促進果實產量、品質的提升，但以上結果表明，2021年土壤有效磷、硝態氮、有機質含量的增加對果實產量及品質提升作用不明顯。如圖3-b所示，2022年果實產量與土壤有機質含量呈顯著正相關（p＜0.05），果實橫徑、縱徑與土壤有機質含量呈顯著正相關（p＜0.05），可溶性固形物含量、可滴定酸含量與土壤有機質含量呈顯著負相關（p＜0.05），固酸比與土壤全氮含量、土壤有機質含量呈顯著正相關（p＜0.05）。這說明2022年土壤有機質含量的增加促進了果實產量的提升，提升了果實橫徑、縱徑和固酸比，降低了果實可溶性固形物和可滴定酸含量，土壤全氮含量的增加有利于果實固酸比的提升。

3 討 論

3.1 水肥耦合效應對果樹生長的影響

水分和施肥是影響作物生長發育的關鍵因素[15-16]，合理的灌溉和施肥可以提高作物產量、提升作物品質[17]，對于蘋果樹，實施合理的水分調控[18]和有機肥替代化肥可以促進果樹生長，提升果實產量和果實品質[19]。筆者在本研究中發現，兩年果樹生長期株高最大生長量均出現在F3W1；2021年果實膨大期株高最大生長量出現在F2W1，2022年出現在F1W1和F3W1；2021年果實著色期最大株高生長量出現在F1W1，2022年出現在F2W1。兩年果樹生長期莖粗最大生長量分別出現在F3W1（2021年）、F2W1（2022年），兩年果實膨大期莖粗最大生長量分別出現在F3W1（2021年）、F2W1（2022年）；兩年果實著色期莖粗最大生長量出現在F2W2（2021年）、F3W2（2022年）。這說明在本試驗中合理的有機肥替代量和中、高灌水量可以促進蘋果幼樹株高和莖粗的生長。劉小剛等[20]研究發現，在水肥耦合條件下，增加灌水量可以提升小粒咖啡苗木株高的生長量。于浩等[21]研究表明，在施肥量一定時，高水或者中水的灌溉條件有利于枸杞植株基徑和株高生長量的增大。高文瑞等[22]研究發現，在一定程度上增大灌水量和減少化肥施用量可以促進辣椒植株的生長量，本試驗結果與他們的結果一致。

3.2 水肥耦合效應對果實產量、品質的影響

水分和土壤養分對果實果肉細胞的形成和生長具有重要作用，灌溉量的增大有利于大果的產生[23]，從而提升果實產量。梁敬等[24]研究發現，化肥減施并增施生物有機肥處理的蘋果產量顯著高于傳統施肥。陳平等[6]研究發現，干旱脅迫后蘋果單株產量較正常灌溉產量減少了22.98%，其主要原因為單果質量的降低。筆者在本研究中發現，兩年果實最大產量均出現在F3W1水肥處理，有機肥替代和高灌水量可以促進果實產量的提升，這與前人研究結果一致。而鐘韻等[11]認為，在一定時期實施水分虧缺調控可提高蘋果果實產量，這與本研究結果不同，其原因可能是該試驗是在開花坐果期實施的水分虧缺調控，有效抑制了新梢與葉片的生長，有利于果實的形成，而筆者在本試驗中進行的是全生育期水分調控試驗，果實形成、膨大時期的水分虧缺抑制了果實的生長，致使低灌水量處理的果實最終產量較低。

在果實生長發育過程中，細胞數量的增加和體積的增大，以及糖、酸等有機化合物的合成均有水分和養分的參與，這些過程影響著果實最終的外在、內在品質。筆者在本研究中發現，有機肥替代和高灌水量促進了兩年的果樹果實的橫徑、縱徑的提升，但水肥耦合效應對兩年的果形指數影響不顯著，這與高文瑞等[22]對果形指數的研究結果一致。張楠等[25]研究發現，隨著灌水定額的增加，蘋果果實的可溶性固形物含量呈逐漸降低的趨勢。陳悅等[26]研究發現，蘋果廢枝配施有機肥可顯著提升果實可溶性固形物含量。筆者在本研究中發現，在F3W1、F3W3水肥處理的兩年果實可溶性固形物含量均達到最大值，有機肥替代及高、低灌水量均有利于提升果實可溶性固形物含量，這與前人的結果相似。Mills等[27]研究發現，Braeburn蘋果盛花后55～183 d進行水分脅迫處理提高了果實可滴定酸含量。陳悅等[26]研究發現，蘋果廢枝配施有機肥可降低果實可滴定酸含量。本研究表明，F3W1處理的兩年果實可滴定酸含量均達到了最低值，有機肥替代和高灌水量有利于果實中可滴定酸含量的降低，這與前人研究結果相似。固酸比能夠反映果實口感的酸甜，是一種綜合品質。高傳彩等[28]認為干旱會降低紅富士蘋果果實的固酸比。張秀志等[13]研究發現，有機肥配施可以降低果實可滴定酸含量從而增大固酸比。本研究表明，F3W1水肥處理的兩年果實固酸比均達到最大值，有機肥替代及高灌水量有利于果實固酸比的提升，這與前人研究結果一致。

3.3 水肥耦合效應對土壤養分特征的影響

有機肥的施用可以增加土壤有機質含量、提升土壤養分的有效性[29]，有利于提升土壤的綜合肥力。張秀志等[13]研究發現，在果園中施用有機肥降低了土壤pH，增大了土壤有機質、速效氮、有效磷、速效鉀的含量。杜俊巖[30]研究發現，有機肥替代化肥增加了土壤中有機質、硝銨態氮、速效鉀以及有效磷的含量，改善了土壤養分條件，提升了土壤肥力。本研究結果表明，合理的有機肥替代量及灌水量對兩年土壤全氮含量的影響不明顯，提升了兩年土壤有效磷含量，提升了2021年土壤速效鉀含量（對2022年影響不明顯），提升了2022年土壤有機質含量（對2021年影響不明顯），提升了兩年土壤硝態氮含量，對兩年土壤銨態氮含量的影響不明顯，且實施水肥耦合降低了兩年土壤的pH。結合兩年水肥耦合試驗土壤養分的變化情況，筆者在本研究中發現實施有機肥替代并結合合理的灌水量有利于土壤肥力的提升，這與前人的研究結果一致。

3.4 果實產量、品質與土壤養分特征相關性分析

土壤中豐富的氮、磷、鉀營養元素及有機質有利于果實品質的提升[31]，但根據相關性分析，2021年土壤有效磷、硝態氮、有機質含量的增加對果實產量及品質提升作用不明顯，其原因可能為第一年果樹以營養生長為主，樹體吸收的營養元素主要用于根系和莖葉的生長。相關性分析顯示，2022年土壤養分的增加促進了果實產量的提高，提升了果實橫徑、縱徑和固酸比，降低了果實可滴定酸含量，這與前人研究結果一致[13，30]。

4 結 論

合理的水肥耦合可以促進蘋果樹生長，提高果實產量、品質，并有利于提升土壤肥力。綜合水肥耦合對蘋果樹生長、果實產量、果實品質、土壤肥力的提升效果，有機肥替代氮肥40%（F3）配合土壤80%田間持水量（W1）為當地蘋果園較好的控水施肥模式。

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收稿日期：2023-06-14 接受日期：2023-08-02

基金項目：陜西省科技重大專項—蘋果優質高效生產關鍵技術研發與示范（2020zdzx03-02-01）；陜西省農業專項—新型秸稈炭基緩釋肥料研究與開發（NYKJ-2022-YL（XN）49）

作者簡介：崔佳偉，男，在讀碩士研究生，研究方向為土壤養分高效利用。Tel：17860751987，E-mail：t38227@163.com

通信作者 Author for correspondence. Tel：13992812200，E-mail：gengzengchao@126.com