基于叶分析的矮砧苹果营养诊断与水肥一体化技术

王永章，原永兵，赵强，徐晓召，屈海泳

(青岛农业大学园艺学院，山东青岛 266109)

矮砧集约栽培是国外苹果生产的主要方式，也是中国苹果产业发展的主流方向[1-3]。近年来，中国主要苹果产区新建了大批规模化示范园，广泛应用宽行密植、立架栽培、高纺锤形整形、冠下覆盖、行间生草等技术，表现高度机械化和省工高效的现代苹果生产特征，引领苹果栽培模式的转型升级和管理技术的更新换代[2-5]。然而，部分产区仍沿用传统乔化苹果的密植生产管理技术，出现整形修剪不当、树冠郁闭、生长旺盛和大小年严重等问题[6]。施肥作为苹果周年管理的一个重要环节，与树体的生长发育、产量形成和果实品质密切相关。结合本团队近几年的工作积累，笔者重点介绍矮砧集约栽培苹果的营养诊断与水肥一体化技术，以期为矮砧苹果的优质与高效栽培提供支持。

1 矮砧苹果施肥现状

1.1 施肥现状

为摸清目前矮砧集约栽培苹果的施肥现状与存在问题，2017—2018年对山东省苹果主产区的110个传统乔化苹果园和33个矮砧集约栽培苹果园的施肥状况进行了调查，调查区域包括栖霞(26个)、蓬莱(22个)、招远(25个)、牟平(20个)、海阳(18个)、文登(20个)和荣成(12个)。所调查的传统乔化苹果园每666.7 m2平均产量3 316.2 kg，年平均施肥2.8次，肥料总投入1 762.5元。每666.7 m2平均氮肥(N)施用量56.77 kg，其中来自化肥的氮占75.59%，有机肥的氮仅占24.41%；平均磷肥(P2O5)施用量32.42 kg，来自化肥的磷占81.94%，有机肥的磷仅占18.06%；平均钾肥(K2O)施用量51.73 kg，来自化肥的钾占77.45%，有机肥的钾仅占22.55%。所调查的矮砧集约栽培模式苹果园，每666.7 m2年平均氮肥施用量42.61 kg，其中化肥氮为68.49%，有机肥氮31.51%；磷肥(P2O5)平均施用量30.55 kg，化肥磷79.65%，有机肥磷20.35%；钾肥(K2O)平均施用量37.81 kg，化肥钾为71.43%，有机肥钾28.57%。

1.2 存在问题

依据以上调查分析，可以看出化学肥料施肥过量和有机肥施用相对不足是目前山东省苹果主产区施肥存在的主要问题之一[7, 8]。生产中施肥仍存在一定的盲目性，基本依据肥料经销商的施肥建议或生产实践经验，利用叶分析结合测土配方进行苹果施肥仍属空白[9]。与传统的乔化栽培模式相比，现代矮砧集约栽培模式下苹果的施肥有所优化，主要表现为有机肥施用量增加，但仍存在施肥过量、施肥比例不当等问题。山东省主产区氮磷钾三大元素的施用总量约为欧美国家推荐施用量的3～4倍。化肥过量问题较为突出，苹果产业化肥减施增效存在较大空间[1]。

2 矮砧苹果叶营养诊断

2.1 叶分析概述

叶片作为苹果树体对土壤矿质元素反应最敏感的器官，其营养水平可以代表树体对土壤矿质元素的吸收和利用状况[10, 11]。从理论上讲，苹果砧穗组合一定，且立地环境能满足树体正常生长发育的需要，在年生长周期的特定阶段，叶片主要矿质元素的含量存在一个适宜范围[9]。在一定程度上，类似我们人体血常规或肝功指标的分布规律，因此可以建立某一指标过低，正常和过高的分布范围。

基于以上论点，在大量研究、试验和分析测定的基础上，许多国家相继建立了各种果树的叶营养诊断标准并应用于果树生产[12]。20世纪80年代，李港丽等提出了中国北方苹果及其它落叶果树叶片矿质元素含量标准值，制定了样品采集、前处理、分析等系列标准，确定了中国第一个果树叶样标准(GB7171-87)[12]。由于当时乔化苹果应用实生砧木，树体高大，树体间差异较大，难以应用于当今矮砧集约栽培苹果的叶营养诊断，且普及程度和应用远落后于国际先进水平[6, 9]。近几年本团队通过在代表性矮砧苹果园取样，分析测定和定点试验，初步建立了矮砧苹果叶营养元素的分布范围，提出了基于叶营养分析为主，结合土壤养分测定的苹果营养诊断技术体系，在生产中示范推广，收到显著成效。

2.2 叶分析取样

发育早期。花后6～7周，应用随机或“S”型取样法，采集苹果果台的莲座叶，每个果台取1～2个莲座叶片，即100个叶片为1个叶样，重复3次。

发育早期的叶分析数据可以判断苹果树体的贮藏营养水平，主要评判树体的N、P、Mg和微量元素的贮藏营养状况，尤其N素的贮藏营养状况，可以指导当年苹果的叶面施肥和生长季追肥。

发育中期。7月底至8月初，应用随机或“S”型取样法，在苹果树冠外围1.5～1.7 m的高度，从当年新梢的第7～8叶位，选取无病虫害、无机械损伤的健康成熟叶片，带柄向基部方向掰下，每个新梢采集1～2个叶片，全树采10片叶，每100个叶片为1个叶样，重复3次。取样时应尽量避开打药和叶面施肥期。

发育中期的叶分析数据可以评判苹果树体当年的营养水平，通过与叶营养标准值对比，可以筛选影响苹果营养状况的主要限定元素，通过调整和优化营养施肥方案，从而改善苹果树体的营养水平。

2.3 叶样处理与测定

采用九步洗涤法清洗叶样[12, 13]，依次经自来水→0.1%中性洗涤剂→自来水→自来水→0.2% HCl溶液→蒸馏水→蒸馏水→去离子水→去离子水。叶片洗完后，在阴凉通风处用网兜挂起来或放在塑料漏筐中控干水分。将控干水分的新鲜叶片放入烘箱中，105 ℃杀青20 min，再在70～85 ℃条件下烘干直至叶片干脆，冷却后用不锈钢高速万能粉碎机粉碎，直至细度在60目(0.25 mm)以下，将粉碎好的叶样保存在密封袋中备用。

N元素含量的测定采用凯氏定氮法，建议应用ICP(等离子体光谱发生仪)或ICP-MS(等离子体质谱仪)测定苹果叶片的K、P、Ca、Mg、Fe、B、Mn、Cu和Zn等矿质元素含量[13]。

2.4 矮砧苹果叶营养含量分布范围

近5年，在山东省苹果主产区的烟台、威海、青岛、日照、临沂、淄博和潍坊等地，通过采集代表性矮砧苹果叶样，分析和建立了山东省主产区矮砧集约栽培苹果叶营养元素的正常值和分布范围。通过测定矮砧苹果的叶营养主要矿质元素含量，与山东省苹果主产区叶营养元素正常值和分布范围(表1)相对比，可以判断苹果树体的营养水平，筛选主要限定元素，通过优化和调整施肥方案，做到苹果施肥的精准化。

表1 山东省主产区矮砧苹果叶营养元素含量分布范围

目前中国苹果施肥主要采用测土配方施肥，而苹果产业发达国家普遍采用以叶分析为主的营养诊断技术，指导苹果的优质高效生产。在应用中综合评判矮砧苹果的树体营养水平，除叶营养分析结果外，还应参考苹果园的土壤有效养分含量(土壤pH，有机质含量，速效N，速效P和速效K含量)，树体生长发育状况和产量品质等指标。对于规模化的矮砧苹果园，建议应用水肥一体化技术，充分发挥水肥一体化省水节肥高效的优势，利用叶分析逐年调整和优化施肥配方，实现矮砧苹果优质与高效生产。

3 矮砧苹果园水肥一体化技术

3.1 水肥一体化技术

水肥一体化技术现已成为矮砧苹果集约栽培的一个重要组成部分，规模化矮砧苹果园大多建有水肥一体化系统，主要依据苹果的生长发育特点和需肥规律，依靠压力系统，将可溶性肥料或液体肥料配兑成肥液与灌溉水相融一体，借助可控管道系统，通过滴头或微喷头，均匀、定时和定量的浸润土壤表面，实现精准灌溉，满足苹果根系的营养需求[14-16]。滴灌和微喷灌是矮砧苹果园最常用的水肥一体化类型，通常由蓄水池、泵房、施肥装置、首部控制枢纽、输配管网、灌水器等部分组成，666.7 m2建造成本约800～1 500元，使用年限5～10年。生产实践证明，水肥一体化实现肥水耦合，显著提高了水肥利用率和生产效率，具有节水省肥高效特征，有利于促进树体生长，提高产量和品质，增加经济效益，实现规模化生产[14, 16]。

3.2 水肥一体化施肥建议

秋施基肥。以666.7 m2目标产量3 000～4 000 kg的盛果期矮砧苹果生产园为例，果实采收后早施基肥，有利于根系对矿质元素的吸收，提高树体的贮藏营养。利用机械开沟30～40 cm，在10月下旬至11月上旬，每666.7 m2推荐施用腐熟的牛粪或羊粪3～5 m3加三元复合肥40～60 kg，根据叶分析和土壤有效养分状况，可加施中微量元素。

生长季追肥。水肥一体化应掌握少量多次，平衡施肥的原则，每次灌溉时将需要的肥料注入肥料罐，实施肥水耦合灌溉[15](表2)。发育前期主要依靠苹果树体的贮藏营养，追肥有利于促进苹果树体的营养生长，花芽发育和开花坐果，以高氮、低磷、中钾水溶性复合肥为主。发育中期是苹果树体需肥较多的时期，树体新梢的加长生长，树冠光合面积的形成，花芽分化，幼果的迅速生长和膨大都需要大量的营养物质，应做到氮磷钾的均衡供给，盛果期矮砧苹果氮磷钾的比例1∶0.5∶1。发育后期，苹果果实的二次膨大、品质形成和着色阶段应施用低氮、中磷、高钾复合性水溶肥，施用含钾高的水溶性肥，可以增加果实的糖分，提高果实的品质。水肥一体化施用的可溶性肥料要求纯度较高，杂质较少，可选择液态或固态肥料，如高质量水溶性复合肥，硝酸铵、尿素、磷酸二铵、磷酸二氢钾、硝酸钾、硫酸钾、硫酸镁等肥料，水溶肥也是比较理想的肥料类型[15]。

表2 矮砧苹果生长季水肥一体化施肥方案

3.3 实施成效

近5年在规模化矮砧集约栽培苹果生产园进行了大面积的示范与推广，累计推广面积4 000多hm2。在推广应用中表明，经梯改坡改造的规模化矮砧集约栽培苹果园，大部分苹果园土壤养分状况较差，由于改变原有的耕作层，土壤有机质含量普遍较低，部分苹果园土壤酸化较为严重。苹果叶营养元素含量分析结果表明，除N元素含量外，大多数矮砧集约栽培苹果生产园存在P、K、Ca、Fe和Zn含量相对不足，Mn元素超标等问题。在生产中，通过优化施肥方案，应用水肥一体化技术，实现了苹果营养施肥的“减施增效”。与传统的苹果施肥技术相比，节水30～40%，化肥施用量减少25～30%，每666.7 m2降低生产成本300～500元，优质果率显著提高，实现了矮砧苹果生产的优质高效。