果树‘5416’测土配方施肥技术

王海波，王孝娣，史祥宾，王小龙，王莹莹，刘凤之

(中国农业科学院果树研究所/农业农村部园艺作物种质资源利用重点实验室，辽宁兴城 125100)

中国果园营养与施肥应用基础与技术研究薄弱，施肥管理以经验为主、肥料利用率低、肥料过量与不均衡施用问题严重，致使果园土壤酸化、盐渍化、板结，面源污染问题逐年加重，树体生理病害普遍发生，严重影响了果业的健康发展。中国农业科学院果树研究所发现，葡萄和桃等果树不仅对氮、磷、钾的需求量大，而且对钙和镁的需求量也大。例如露地栽培条件下生产1 000 kg巨峰葡萄需钙5.70 kg>氮5.67 kg>钾5.66 kg>磷2.37 kg>镁1.02 kg[1]。露地栽培条件下生产1 000 kg春雪桃需氮2.51 kg>钙2.20 kg>钾2.08 kg>磷1.35 kg>镁0.45 kg。设施栽培条件下生产1 000 kg 87-1葡萄需钙7.74 kg>钾5.79 kg>氮5.71 kg>磷2.35 kg>镁1.30 kg[2]。鉴于此，研究提出了果树‘5416’测土配方施肥研究方案并获得发明专利(ZL20171 0052213.2)[3]，为果树养分的精准供应提供了有力工具和技术支撑。

1 果树‘5416’测土配方施肥技术的概念

果树‘5416’测土配方施肥技术是指基于果树矿质营养的年需求规律、土壤的供养分量、肥料的养分含量和肥料利用率等基础数据，采用氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)5元素，施肥量4水平的‘5416’正交试验，固定产量以获得优质果品为目标，确定各关键生育阶段氮、磷、钾、钙、镁的最佳用量与配比，实现按需施肥。应用此技术，经过3年以上的采样和测定分析，即可初步明确果树植株营养诊断的最佳取样时期和取样部位以及土壤营养诊断的最佳取样时期和取样位置，制定出果树植株及土壤的营养诊断标准，进而实现在果树的各关键生育阶段，将准确种类和数量的肥料施入正确的位置。

2 ‘5416’测土配方施肥技术实施的基础

2.1 绘制果树矿质营养年需求规律图

选择生长健壮且处于盛果期的果树为试材，于萌芽期、始花期、末花期、果实种子发育期、果实转色(软化期)、果实采收期和落叶休眠期等关键时期刨树并将其解剖为根系、主干、主枝(蔓)、新梢(枝条)、叶片、叶柄、花或果实等部位，测定各部位的氮、磷、钾、钙、镁等元素的含量，计算出果树萌芽至始花、始花至末花、末花至果实种子发育、果实种子发育至果实转色(软化)(末花至果实转色为幼果发育期)、果实转色至果实成熟采收(果实成熟期)、果实采收至植株落叶休眠(果实采后期)等关键生长发育期植株对氮、磷、钾、钙、镁等元素的需求量，进而计算出各期植株对各元素的需求量占整个年生育期需求量的比例，最终绘制出整株果树对矿质营养的年需求规律图，如图1。同时计算出生产单位产量(1 000 kg)果实所需的氮、磷、钾、钙、镁等元素的年需求量。为消除年际间差异，试验至少需要3年以上。

图1 露地栽培巨峰葡萄矿质元素年需求规律图

2.2 测定果园土壤的供养分量

在代表性地块上进行施肥和不施肥的田间小区(每小区至少4株树以上)试验，其中不施肥区果树的年养分吸收量就是该类型土壤的年供养分量。土壤供养分量可以通过公式法和树体解剖法求得。其中公式法简单，树体解剖法更为准确。

土壤供养分量=代表性地块不施肥区果树的年养分吸收量=(实际产量/1 000)×形成1 000 kg经济产量相应养分的年需求量。

树体解剖法。伤流前选取至少8株生长健壮、长势一致且处于盛果期的果树做好标记，将其中4株果树刨出，解剖并测定各部位养分含量，计算植株总养分量；于果实成熟期采收剩余4株果树的果实测定其养分含量，计算果实总养分量，于落叶期将所有叶片收集起，同时刨树解剖并测定各部位养分含量，计算植株总养分量，则落叶期测定的4株果树植株的总养分量+果实成熟期测定的4株果树果实的总养分量-伤流前4株果树植株的总养分量=4株果树植株的年养分吸收量，根据栽培密度换算出每666.7 m2(亩)果树的年养分吸收量即为该类型土壤每666.7 m2(亩)的供养分量。

各地应按土壤类型，分品种和栽培模式进行多点试验，取得当地的可靠数据后，方可估算土壤供养分量。

2.3 测定肥料的养分含量

化肥和商品有机肥的养分含量按出厂包装袋上标明的含量或测定值，农家肥的养分含量按测定值或按经验概算(表1)。

表1 常用农家肥的有机质及矿质营养元素含量的参考值

2.4 测定肥料的养分利用率

通过试验、计算获得肥料养分年利用率(%)=(施肥区果树植株的年养分吸收量-不施肥区果树植株的年养分吸收量)/所施肥料中该养分总量×100。常用肥料当季利用率的参考值见表2。肥料利用率受土壤肥力、施肥量、灌溉、施肥方式和土壤条件等影响，化学肥料利用率低，是一个全球性问题，在中国尤其突出。一般的施肥方法条件下氮肥的利用率为30%～40%；磷肥为10%～25%；钾肥为40%左右。

表2 常用肥料当季利用率参考值

中国幅员辽阔，各地施肥的具体条件差异很大，目标产量需养分量、土壤供养分量、肥料养分利用率等参数也不尽相同，对施肥量的估算应因地制宜。

3 全年‘5416’正交施肥试验的实施

‘5416’正交施肥试验即氮、磷、钾、钙、镁5元素，0、低(0.5倍)、中(1.0倍)和高(1.5倍)施肥量4水平，16个处理的不完全实施的正交试验(表3)。设计中氮、磷、钾、钙、镁5元素的施用量为全年施肥量，其中中水平(1.0倍)施肥量是基于生产单位产量(1 000 kg)果实对应的5元素的需求量，根据目标产量计算得出，同时要根据当地土壤5元素的供应量和肥料利用率进行调整。不同生育阶段5元素的施用量基于果树矿质营养年需求规律图计算得出。果实成熟时测定产量和品质(品质以单粒重、可溶性固形物含量、果实硬度、果实香气等重要指标按照一定权重计算出品质指数)，进行综合评价[4]，经过统计分析，获得以优质果品为目标的氮、磷、钾、钙、镁等元素全年的最优施肥配比和施肥量，然后基于果树矿质营养年需求规律图计算得出不同生育阶段的氮、磷、钾、钙、镁等元素的最优施肥配比和施肥量，实现按需施肥。为消除年际间差异，试验至少需要3年以上。

表3 ‘5416’正交施肥试验处理表

4 植株及土壤营养诊断标准的制定

借助‘5416’测土配方施肥技术，于萌芽、始花、末花、果实种子发育、果实转色(软化)、果实成熟采收和落叶休眠等关键生育期采集16个施肥处理、植株不同部位的样品(叶片、叶柄、花或果实)和不同位置、不同深度的土壤样品。土壤取样定位到根系集中分布层，根据根系分布情况确定土壤取样的平面位置(以植株主干为中心)、土层深度及不同位置不同深度土壤样品的混合比例，并测定植株样品矿质元素的总含量和土壤样品矿质元素的有效含量。首先对不同植株样品和土壤样品的矿质元素含量与果实品质进行相关性分析，以显著相关为判断标准，确定植株营养诊断的最佳取样时期和取样部位以及土壤营养诊断的最佳取样时期和取样位置；然后，采用CND(Compositional Nutrient Diagnosis，成分营养诊断法)方法，以获得优质果品为目标，制定出植株及土壤的营养诊断标准，进而实现基于测土配方的精准施肥。

5 ‘5416’测土配方施肥的创新点

本研究方案充分考虑了各关键生育期之间以及各矿质营养之间的相互影响，解决了过去多年生果树精准施肥方案只能针对单一关键时期或单一矿质营养而无法全面考虑的缺点。评价标准是基于品质指数，以生产优质果品为目标出发，解决了过去基于产量不考虑果实品质的缺陷，为果业供给侧改革奠定了技术基础。根据消费者和果商调研，确定水果的品质指数由单果(粒)重、可溶性固形物、带皮硬度(贮运与货架期)及特征香气(若品种没有典型香味则不予考虑此指标)4个高优指标按照一定权重计算得出，例如葡萄果实品质指数的计算中各指标的权重可参考李思佳[4]。

6 ‘5416’测土配方施肥技术的应用效果

借助‘5416’测土配方施肥技术，中国农业科学院果树研究所与石河子市郁茏生物肥料有限公司联合研发出国内首款果树同步全营养配方肥(含有果树正常生育所必需的矿质元素)并通过了登记备案(WLSRXJ2021-00038、ZLSRXJ2021-00031、DLSRXJ

2021-00054)，并在核心技术试验示范园进行中试，取得了良好效果。

①在鲜食葡萄上，同步全营养配方肥达到了按需施肥、提高果实品质的效果。与常规施肥对照相比，天天向上合作社和新疆生产建设兵团第八师林业站试验示范基地两中试园，氮、磷、钾、钙、镁等化学肥料减施20%～60%，甚至高达100%；果实品质指数增加32.6%～106.0%。②在酿酒葡萄上，同步全营养配方肥达到了按需施肥、提高葡萄酒品质的效果。与对照相比，山东君顶酒庄中试园，氮、磷、钾、钙、镁等化学肥料减施60%以上，甚至高达100%；葡萄酒品质显著提升，君顶尊悦干红、君顶东方干红获得第十一届亚洲葡萄酒质量大赛金奖2项和消费金奖2项。③在桃上，同步全营养配方肥同样达到了按需施肥、提高果实品质的效果。与对照相比，辽宁省葫芦岛市连山区塔山乡龙兴水果专业合作社中试园，氮、磷、钾、钙、镁等化学肥料减施40%以上；果实品质指数增加30%以上。