張 杰，尹 興，霍增起，張麗娟，吉艷芝，韓 建

（1河北農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院，河北省農(nóng)田生態(tài)環(huán)境重點實驗室，河北農(nóng)業(yè)大學邸洪杰土壤與環(huán)境實驗室，保定071000）（2河北經(jīng)貿(mào)大學）（3邢臺市信都區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局）

我國是世界蘋果第一生產(chǎn)大國，截至2016年底，蘋果種植面積為195萬hm2，總產(chǎn)量達4 400萬t。河北省是我國蘋果主要產(chǎn)地之一，種植面積和產(chǎn)量分別占全國的8.41%和10.43%[1]。太行山與燕山是貫穿河北省的兩大主要山系，因其獨有的地質(zhì)地貌以及自然氣候，被視為天然的蘋果生產(chǎn)基地，目前蘋果種植已成為當?shù)剞r(nóng)民增收的重要支柱產(chǎn)業(yè)。農(nóng)田施肥是保持土壤肥力、提高作物產(chǎn)量、改善果實品質(zhì)的重要環(huán)節(jié)之一[2-7]，趙佐平等[8]連續(xù)7年的不同施肥試驗表明，蘋果平均產(chǎn)量較不施肥處理提高了14.4%～63.8%。但隨著果農(nóng)對化肥重要性認識的提高，對化肥的依賴性亦隨之加深，從而造成果園養(yǎng)分投入量逐年增加，目前我國蘋果園肥料投入總量為國外的3～5倍，效率則不足國外的1/4[9-12]。過量施肥除了導致土壤鹽漬化、地下水污染、溫室效應等環(huán)境問題外[13-14]，還容易造成果樹產(chǎn)量及品質(zhì)下降[15]，進一步導致果農(nóng)收入降低[16]。薛瑞等[17]調(diào)查發(fā)現(xiàn)，蘋果園產(chǎn)量隨氮肥、磷肥及鉀肥投入量的增加呈現(xiàn)出先增高而后降低的趨勢；張杰等[18]對產(chǎn)量差分析表明，蘋果園氮肥、磷肥及鉀肥高于適宜投入量后產(chǎn)量均呈現(xiàn)降低趨勢；此外，在品質(zhì)方面，過量施用化肥還會導致果實硬度降低、水分含量增加、外觀品質(zhì)降低，從而不利于果實貯藏[19]，而增施有機肥可以顯著提高果實單果重、硬度及維生素C含量[20-21]。河北省蘋果園主要分布于土壤養(yǎng)分含量較低的山地及丘陵區(qū)，同時農(nóng)戶由于長期缺乏科學施肥指導，多依據(jù)管理經(jīng)驗進行施肥，果園施肥水平參差不齊。因地制宜是科學指導施肥的重要基礎，故明確不同施肥水平下果園產(chǎn)量的表征有利于制定適宜該地區(qū)的施肥策略。然而，目前關于河北省蘋果園養(yǎng)分投入現(xiàn)狀及不同養(yǎng)分投入水平下果園產(chǎn)量的表征研究仍鮮有報道?；诖?，本文以河北省太行山和燕山蘋果產(chǎn)區(qū)為研究區(qū)域，通過實地走訪調(diào)查了蘋果園肥料種類、投入量及果實產(chǎn)量，分析了不同養(yǎng)分投入水平下果園產(chǎn)量表征值，以期為河北省蘋果園合理施肥提供參考。

1 材料與方法

1.1 調(diào)研區(qū)域概況

河北省地處華北平原，地域遼闊，西依太行山，北靠燕山；地勢西北高、東南低。地貌復雜多樣，兼具高原、山地、丘陵及平原。其中燕山地區(qū)海拔600～1 500 m，年平均氣溫為6～10 ℃，平均年降水量約700 mm，屬于典型的溫帶大陸性氣候，光照充足，晝夜溫差大；太行山地區(qū)平均海拔高于1 200 m，年平均氣溫為13.5 ℃，平均年降水量513.3 mm，屬于溫帶半干旱地區(qū)，光照充足，晝夜溫差大。

1.2 調(diào)研內(nèi)容及方法

2016年，我們在河北省太行山地區(qū)與燕山地區(qū)的6個蘋果主產(chǎn)區(qū)（邢臺、石家莊、保定、張家口、唐山、秦皇島）進行問卷調(diào)查。共發(fā)放問卷123份，去除無效問卷后最終獲得118份有效問卷，調(diào)查主要內(nèi)容：蘋果產(chǎn)量、肥料種類及施肥量等。每個調(diào)研市區(qū)選取2～5個典型鄉(xiāng)鎮(zhèn)，每個鄉(xiāng)鎮(zhèn)選取2～3個典型村莊，每個村莊選取2～3個典型園地進行實地調(diào)查，調(diào)查地點分布及樣本數(shù)如表1所示。調(diào)研園地蘋果品種均為‘富士’，均處于盛果期。

表1 調(diào)查地點及樣本數(shù)

1.3 養(yǎng)分投入量計算及評價標準

化肥養(yǎng)分的單質(zhì)肥料按各肥料養(yǎng)分含量標準計算，復合肥與專用肥按實際調(diào)查記錄值計算；調(diào)查過程中投入有機糞肥所含有效養(yǎng)分按照文獻［22］計算，沒有記錄的按調(diào)查多數(shù)平均值計算。

采用朱占玲[23]于2019年所設立的河北省蘋果園養(yǎng)分推薦投入量作為評價指標，其中N、P2O5、K2O推薦投入量范圍分別為 238.28～357.42、119.14～178.71、238.28～357.42 kg/hm2，高于上限視為過量，低于下限則視為不足。

1.4 數(shù)據(jù)分析

對于一些邏輯上不匹配的數(shù)據(jù)，電話回訪果農(nóng)，核實有關信息。采用Excel 2003和SPSS等軟件進行數(shù)據(jù)處理及方差分析。

2 結果與分析

2.1 肥料投入現(xiàn)狀及評價

2.1.1有機肥投入現(xiàn)狀

河北省蘋果園施用有機肥較為普遍，不同地區(qū)間有機肥施用種類存在較大差異。從表2可以看出，河北省蘋果園施用有機肥均為1年1次，79.17%的蘋果園施用有機肥，其中太行山地區(qū)89.61%的果園施用有機肥，顯著高于燕山地區(qū)的60.47%。其中，石家莊、張家口地區(qū)有機肥施用率達到了100%，而唐山、秦皇島地區(qū)僅有63.64%和57.14%。河北省蘋果園施用的有機肥以羊糞、雞糞和牛糞為主，總占比達65.84%，商品有機肥僅占5.83%。其中，太行山地區(qū)以雞糞、羊糞和牛糞為主，總占比為79.12%；燕山地區(qū)以羊糞、豬糞為主，總占比為34.19%。具體到市，邢臺、張家口、唐山主要為羊糞，占比分別為31.82%、66.67%和45.45%，石家莊、保定、秦皇島地區(qū)則多為雞糞、牛糞和豬糞，占比分別為37.50%、40.00%和33.33%。

表2 河北省不同蘋果產(chǎn)區(qū)主要有機肥施用種類及其所占比率

2.1.2無機肥投入現(xiàn)狀

河北省蘋果園施用的化肥以三元復合肥為主，單質(zhì)肥占比較低，不同地區(qū)間單質(zhì)肥比例存在較大差異。從表3可以看出，河北省蘋果園化肥平均施用頻率為3次/年，其中，石家莊、張家口為4次/年，其他地區(qū)均為3次/年。三元復合肥施用率達100%，增施N、P、K等單質(zhì)肥料占比分別為23.33%、10.00%、11.67%。太行山與燕山地區(qū)在增施單質(zhì)肥料方面存在一定差異，太行山地區(qū)主要為N、K，占比分別為25.00%、14.47%，而燕山地區(qū)以N、P單質(zhì)肥料為主，占比分別為20.45%、18.18%。對比市級產(chǎn)區(qū)可以發(fā)現(xiàn)，保定和秦皇島地區(qū)增施單質(zhì)肥料占比較低，分別為16.00%和18.19%；石家莊、保定、張家口地區(qū)增施磷肥比例均為0。

表3 河北省不同蘋果產(chǎn)區(qū)無機肥施用種類及其所占比率

2.1.3養(yǎng)分投入總量

河北省蘋果園不同產(chǎn)區(qū)間有機、無機養(yǎng)分投入比例及投入總量差異較大。由表4可以看出，河北省蘋果園N、P2O5、K2O投入總量分別為1 106.87、689.88、902.47 kg/hm2，無機養(yǎng)分形態(tài)與有機養(yǎng)分投入比例分別為2.73∶1、3.32∶1、2.68∶1，燕山山區(qū)無機N、P2O5、K2O投入量整體高于太行山區(qū)，但有機肥養(yǎng)分投入量較低，導致無機養(yǎng)分與有機養(yǎng)分投入量比例遠高于太行山區(qū)。保定市蘋果產(chǎn)區(qū)有機肥與無機肥養(yǎng)分投入量最高，但其比例氮素投入量為1.88∶1；張家口P2O5、K2O有機肥投入量高于無機肥投入量；秦皇島N、P2O5、K2O無機肥投入量遠高于有機肥養(yǎng)分投入。

表4 河北省不同蘋果產(chǎn)區(qū)無機有機養(yǎng)分投入量及其比率

2.1.4養(yǎng)分投入評價

從表5看出，河北省蘋果園N、P2O5、K2O投入量處于適宜水平分別占11.02%、16.95%、13.56%，而高達83.05%、76.27%、65.25%農(nóng)戶處于過量水平。太行山區(qū)、燕山山區(qū)與河北省呈現(xiàn)出相同的趨勢，即N、P2O5、K2O養(yǎng)分處于過量級別農(nóng)戶占比遠高于適宜級別，但存在一定差異，燕山產(chǎn)區(qū)N、P2O5、K2O養(yǎng)分處于過量級別農(nóng)戶占比均低于太行山區(qū)，而適宜級別農(nóng)戶占比均高于太行山區(qū)。

表5 河北省不同蘋果產(chǎn)區(qū)養(yǎng)分投入等級及其比率 %

2.2 施肥水平對蘋果產(chǎn)量的影響

2.2.1蘋果產(chǎn)量分布

河北省蘋果產(chǎn)量地區(qū)間分布不均衡，各產(chǎn)區(qū)內(nèi)變幅較大。由圖1可以看出，太行山產(chǎn)區(qū)與燕山產(chǎn)區(qū)蘋果產(chǎn)量變化區(qū)間分別為15.00～64.35、15～60 t/hm2，平均產(chǎn)量分別為47.25、43.83 t/hm2，無顯著差異。對比不同地區(qū)產(chǎn)量可以發(fā)現(xiàn)，張家口市最高，產(chǎn)量變化區(qū)間較為集中（50.00～60.00 t/hm2），平均產(chǎn)量為53.33 t/hm2；保定、秦皇島市產(chǎn)量較低，分別為44.72、41.29 t/hm2，保定市產(chǎn)量變化區(qū)間最大（22.50～59.00 t/hm2），張家口市較保定、秦皇島地區(qū)分別高出了19.25%、29.16%，邢臺、石家莊、唐山產(chǎn)量水平處于中等，與其他產(chǎn)區(qū)無顯著差異。

圖1 河北省不同地區(qū)蘋果產(chǎn)量分布

2.2.2不同蘋果產(chǎn)區(qū)施肥量與產(chǎn)量的關系

圖2 太行山區(qū)N、P2O5、K2O投入量投入水平下農(nóng)戶數(shù)和產(chǎn)量

圖3 燕山山區(qū)N、P2O5、K2O投入量投入水平下農(nóng)戶數(shù)和產(chǎn)量

圖4 河北省N、P2O5、K2O投入量投入水平下農(nóng)戶數(shù)和產(chǎn)量

從圖2、圖3、圖4可以看出，河北省蘋果產(chǎn)量隨施肥量的增加，總體呈現(xiàn)先增長后趨于緩慢降低的趨勢，N、P2O5、K2O投入量分別處于600～900、300～600、300～600 kg/hm2區(qū)間時蘋果產(chǎn)量處于較高水平，為51.22、52.43、48.22 t/hm2，農(nóng)戶占比分別為27.97%、27.97%、27.12%，而50.00%、46.61%、55.08%的農(nóng)戶養(yǎng)分投入量超出了該范圍。不同產(chǎn)區(qū)產(chǎn)量與肥料投入量的關系與河北省表現(xiàn)關系一致，在太行山產(chǎn)區(qū)，N、P2O5、K2O投入量分別處于600～900、600～900、300～600 kg/hm2區(qū)間時蘋果產(chǎn)量最高，為52.76、52.01、49.34 t/hm2，農(nóng)戶占比為22.37%、31.58%、22.37%，而56.58%、19.74%、36.84%的農(nóng)戶高于該范圍；燕山產(chǎn)區(qū)投入量分別處于900～1 200、900～1 200、600～900 kg/hm2區(qū)間時蘋果產(chǎn)量最高，為55.25、48.70、54.75 t/hm2，僅7.14%、2.83%、23.81%的農(nóng)戶投入處于該范圍內(nèi)，而61.90%、83.33%、52.83%的農(nóng)戶投入高于該范圍。

3 討論

施用有機肥可以有效改善土壤理化性質(zhì)，提高土壤養(yǎng)分供應能力[24]。從本研究調(diào)查結果可以看出，河北省蘋果園有機肥投入占比達79.17%，但有機氮、磷、鉀分別占總養(yǎng)分投入比重的29.92%、22.60%、26.19%，可見該地果農(nóng)雖然具有一定的施用有機肥的意識，但養(yǎng)分投入占比較低，對化肥仍存在較大的依賴性。不同地區(qū)有機肥種類存在較大差異，這可能與不同地區(qū)間畜牧養(yǎng)殖業(yè)存在差異有關，邢臺、唐山地區(qū)多山地丘陵，張家口地區(qū)地廣人稀，適宜畜牧養(yǎng)羊，故有機肥種類主要以羊糞為主；而石家莊、保定及秦皇島地區(qū)平原居多，個體小型養(yǎng)殖戶較多，因此有機肥種類分別以雞糞、牛糞和豬糞為主。

蘋果不同生育時期對養(yǎng)分側重不同[25]，因此應根據(jù)蘋果生育期養(yǎng)分需求特性合理施肥，相比于有機肥，化肥能夠快速被果樹根系吸收，因此應根據(jù)果樹實際生長狀況合理投入，但河北省蘋果園果農(nóng)普遍只施用三元復合肥，增施單質(zhì)肥的比率不足45%，施肥存在一定的盲目性。此外，河北省蘋果園N、P2O5、K2O平均投入總量分別達到了1 106.87、689.88、902.47 kg/hm2，高達83.05%、76.27%、65.25%的農(nóng)戶處于嚴重過量水平[23]。過量的養(yǎng)分投入不僅會加重果園管理成本，而且還會導致養(yǎng)分損失，破壞土壤環(huán)境。因此，建議當?shù)卦趯嶋H生產(chǎn)中應合理降低化肥投入量。

氮、磷、鉀能夠參與并有效調(diào)節(jié)果樹體內(nèi)生長代謝活動[26-30]，從而影響蘋果產(chǎn)量形成。適宜范圍內(nèi)增加3種養(yǎng)分投入量能夠有效提高果實產(chǎn)量，但過量施用則會抑制產(chǎn)量形成[27,31-33]，因此，河北省蘋果產(chǎn)量隨氮、磷、鉀肥量的增高呈現(xiàn)先增高后降低的整體趨勢。由于本研究所涉及的調(diào)研區(qū)域普遍位于山區(qū)及丘陵區(qū)，土壤養(yǎng)分含量較低，養(yǎng)分供應能力較差[34-35]，增添化肥用量是快速、有效提高土壤養(yǎng)分供應最直接的途徑，本研究呈現(xiàn)出河北省蘋果園最高產(chǎn)量所需氮、磷、鉀養(yǎng)分投入量普遍高于前人研究結果[23,36-37]。而通過比較不同產(chǎn)區(qū)間最高產(chǎn)量養(yǎng)分投入量發(fā)現(xiàn)，燕山產(chǎn)區(qū)氮磷鉀均高于太行山產(chǎn)區(qū)，這可能是由于燕山產(chǎn)區(qū)土壤肥力低于太行山產(chǎn)區(qū)[38]。進一步分析不同養(yǎng)分投入量區(qū)間農(nóng)戶占比發(fā)現(xiàn)，農(nóng)戶養(yǎng)分投入量較為分散，可能是果農(nóng)長期依據(jù)自身習慣施肥，缺乏科學合理的指導。

綜上所述，針對河北省蘋果園實際生產(chǎn)現(xiàn)狀提出以下建議：一是降低化肥投入量，增加有機肥施用量；二是不同產(chǎn)區(qū)應根據(jù)當?shù)匦竽琉B(yǎng)殖特征合理選擇有機肥類別；三是果農(nóng)應當通過各種途徑學習、了解并掌握果樹生長規(guī)律，明確不同生育期果樹的需肥特性，降低不必要的化肥投入，適時、適宜施肥。

4 結論

（1）河北省蘋果園有機肥投入農(nóng)戶占比達79.17%，種類以羊糞、牛糞及雞糞為主，三元無機復合肥投入農(nóng)戶占比達100%，增施單質(zhì)化肥比率僅為55%；其中太行山產(chǎn)區(qū)有機肥投入占比遠高于燕山產(chǎn)區(qū)，而化肥投入占比相同。

（2）河北省蘋果園氮、磷、鉀平均投入量達1 106.87、689.88、902.47 kg/hm2，處于嚴重過量水平，高達83.05%、76.27%、65.25%的農(nóng)戶氮、磷、鉀養(yǎng)分投入過量，建議合理降低化肥投入量。

（3）河北省主產(chǎn)區(qū)蘋果產(chǎn)量隨氮、磷、鉀肥投入量增高呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢，當?shù)?、磷、鉀投入量分別為600～900、300～600、300～600 kg/hm2時蘋果產(chǎn)量處于較高水平，僅有27.97%、27.97%、27.12%的農(nóng)戶處于該養(yǎng)分投入范圍內(nèi)。