邵俊飛　尹靜　李貴杰　孫洪助　李慧敏　張金軍　丁方軍

關(guān)鍵詞：蘋果：化肥減量：有機(jī)替代：產(chǎn)量：品質(zhì)

中圖分類號(hào)：S147.5：S661.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A 文章編號(hào)：1001-4942（2023）03-0124-08

蘋果（Malus domestica Borkh.）屬薔薇科蘋果屬，世界上蘋果產(chǎn)量最高的前五個(gè)國家分別是中國、美國、波蘭、土耳其和印度。種植面積的增加及現(xiàn)代種植管理技術(shù)的應(yīng)用是蘋果產(chǎn)量快速增長的主要原因。我國蘋果種植面積與產(chǎn)量均位居世界前列，截至2019年，分別占世界蘋果總種植面積和總產(chǎn)量的47.3%和40.8%。在影響蘋果產(chǎn)量和品質(zhì)的眾多農(nóng)藝措施中，施肥起主要作用?？茖W(xué)合理地按需施肥不僅能夠保證蘋果樹的正常生長發(fā)育，還能夠改善果實(shí)品質(zhì)，達(dá)到節(jié)本增效的目的。但是，我國蘋果園施肥大多重施化肥，輕施有機(jī)肥，導(dǎo)致果園土壤有機(jī)質(zhì)含量普遍偏低，有機(jī)肥養(yǎng)分比例僅占7.0%。而氮、磷、鉀的平均施用量分別高達(dá)905、570、675 kg/hm²。其中，山東蘋果園施氮水平在300～620kg/hm²，是國外果園的3.0～4.5倍。有研究指出，果園吸收利用的氮不足投入量的20%。近年來果農(nóng)為了追求高產(chǎn)而大量施用遠(yuǎn)超果樹需求的肥料，生產(chǎn)成本增加的同時(shí)，不僅導(dǎo)致果園土壤硝態(tài)氮淋失、肥料利用率下降以及果實(shí)品質(zhì)降低，嚴(yán)重影響了蘋果生產(chǎn)的可持續(xù)性，還引發(fā)溫室氣體排放、地下水硝酸鹽積累等一系列環(huán)境安全問題。為了控制化肥使用量，2015年農(nóng)業(yè)部提出了《到2020年化肥使用量零增長行動(dòng)方案》，截至2021年已初見成效。研究表明，適當(dāng)減少化肥施用量不僅可以提高肥料利用率，還能夠顯著減少NH₃和N₂O的揮發(fā)，且在減施化肥的同時(shí)增施有機(jī)肥能顯著改善果實(shí)品質(zhì)、增加養(yǎng)分利用效率、減少氮素?fù)p失并保持土壤肥力。陶源指出，有機(jī)肥替代化肥是實(shí)現(xiàn)綠色農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要途徑，對(duì)提高土壤肥力、改善農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和治理農(nóng)業(yè)面源污染具有重要作用。

當(dāng)前，最大限度地降低化肥的施用量以及增加氮肥的利用效率是提高作物產(chǎn)量的主要對(duì)策。有機(jī)肥含有大量有機(jī)質(zhì)及作物生長所需的各類營養(yǎng)元素，不僅有利于增加作物產(chǎn)量、提高果實(shí)Vc含量、增加可溶性固形物含量、改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，還能增加土壤中的有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分含量、降低土壤容重并提高微生物數(shù)量，有助于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。但因有機(jī)肥中的養(yǎng)分釋放速度較慢，不能及時(shí)被作物吸收利用，所以為了保證作物產(chǎn)量，大多數(shù)農(nóng)民更喜歡使用化肥而不是有機(jī)肥。有研究指出，化肥和有機(jī)肥長期配合施用能夠提高土壤肥力、增加土壤有益細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)多樣性，并在一定程度上增加作物產(chǎn)量。因此，有機(jī)肥與化肥配合施用既能夠提高作物產(chǎn)量，又能夠保持適當(dāng)?shù)耐寥郎鷳B(tài)平衡。有研究表明，秋季施肥對(duì)貯藏營養(yǎng)、樹體抗逆性和來年開花結(jié)果的影響顯著高于其它施肥時(shí)期。而秋季施肥節(jié)點(diǎn)的不同對(duì)樹體的養(yǎng)分吸收有著不同效果，顯著影響樹體根系養(yǎng)分的吸收，施肥節(jié)點(diǎn)在采收前15天時(shí)，樹體對(duì)氮肥的吸收量達(dá)到最高水平，此時(shí)氮素利用率較高，有利于降低葉片養(yǎng)分損失，增加樹體營養(yǎng)的積累。

威海市文登區(qū)是山東省蘋果主要產(chǎn)區(qū)之一，蘋果種植對(duì)當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用。目前，種植戶對(duì)果園合理施肥的意識(shí)逐漸增強(qiáng)，但由于缺乏科學(xué)指導(dǎo)導(dǎo)致的盲目施肥、偏施、過量施肥對(duì)蘋果樹的正常生長產(chǎn)生了不良影響。因此，如何提高肥料利用率、增加蘋果產(chǎn)量以及改善果實(shí)品質(zhì)已成為蘋果產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)中亟待解決的重要問題。本研究在減施化肥的基礎(chǔ)上配施有機(jī)肥，研究膨果前期和后期施肥對(duì)蘋果產(chǎn)量、品質(zhì)及土壤肥力的影響，明確最佳施肥量及施肥時(shí)間，探究蘋果產(chǎn)量和品質(zhì)的主效應(yīng)因素，以期為威海市蘋果的節(jié)肥增效生產(chǎn)提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2019年10月-2020年10月在威海市文登區(qū)峰山村德豐農(nóng)業(yè)有限公司（37°08′N，121°86′E）蘋果園進(jìn)行。該果園土壤類型為鈣質(zhì)巖坡積洪積淋溶褐土。該地區(qū)氣候類型為暖溫帶季風(fēng)氣候，年平均降水量585 mm，年平均氣溫8.4℃。果園種植密度1200株／hm²，行株距4.0m×1.25m。試驗(yàn)前按五點(diǎn)取樣法采集試驗(yàn)地0～20cm表層土樣帶回實(shí)驗(yàn)室，混勻并自然風(fēng)干后測(cè)得土壤理化性質(zhì)見表1。

1.2供試材料

選用樹齡8年的富士品種做為試驗(yàn)材料。有機(jī)肥選用東營市利大王化肥公司“力大王”（有機(jī)質(zhì)45%、N3%、P 6%、K 4.5%）；化肥采用尿素（N46%）、磷酸二銨（N 18%、P₂O₅46%）、硫酸鉀（K₂O 50%），三者以N：P：K=20：10：20配制復(fù)合肥，化肥均由山東寶源生物有限責(zé)任公司提供。

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，設(shè)置8個(gè)處理，每處理重復(fù)5次，共40個(gè)小區(qū)。每個(gè)小區(qū)由4棵位置相鄰且長勢(shì)相近的蘋果樹組成。施肥方式為土壤溝施。試驗(yàn)設(shè)計(jì)：當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶常規(guī)施肥量（N：0.42kg/株，P₂O₅：0.21 kg/株，K₂O：0.42 kg/株）基礎(chǔ)上減施25%（N：0.32 kg/株，P₂O₅：0.16 kg/株，K₂O：0.32 kg/株）配合不同施肥時(shí)期作對(duì)照（CF1、CF2），處理設(shè)置如下：（1）CF1，100%化肥，秋肥于膨果前期施用；（2） CF2，100%化肥，秋肥于膨果后期施用；（3）T1，75%化肥+25%有機(jī)肥，秋肥于膨果前期施用；（4） T2，75%化肥+25%有機(jī)肥，秋肥于膨果后期施用；（5） T3，50%化肥+50%有機(jī)肥，秋肥于膨果前期施用；（6）T4，50%化肥+50%有機(jī)肥，秋肥于膨果后期施用；（7） T5，100%有機(jī)肥，秋肥于膨果前期施用；（8）T6，100%有機(jī)肥，秋肥于膨果后期施用。各處理除施肥措施不同外，其他如雜草和病蟲害防治、滴灌及土壤管理等田間管理均與當(dāng)?shù)毓麍@保持一致。試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表2。

1.4測(cè)定項(xiàng)目及方法

蘋果產(chǎn)量及品質(zhì)測(cè)定：蘋果收獲時(shí)進(jìn)行樣品采集，每小區(qū)內(nèi)4棵樹的東西南北4個(gè)方向各摘取2個(gè)果實(shí)，每小區(qū)共采摘32個(gè)蘋果，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行相關(guān)品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定。電子秤稱量每小區(qū)所有果實(shí)產(chǎn)量計(jì)為小區(qū)產(chǎn)量。蘋果品質(zhì)的測(cè)定項(xiàng)目及方法見表3。

土壤樣品測(cè)定：蘋果收獲后，按照五點(diǎn)取樣法用土鉆采集各小區(qū)0～20 cm表層的混合土樣，剔除小石塊、肥料和植物根系等雜質(zhì)，經(jīng)室內(nèi)自然風(fēng)干后研磨，分別過1.00 mm和0.25 mm孔徑篩，充分混勻后測(cè)定土壤pH值、電導(dǎo)率及有機(jī)質(zhì)、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、有效磷和速效鉀含量。測(cè)定方法見表3。

1.5數(shù)據(jù)分析

使用Microsoft Excel 2019進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，使用SPSS 22.0進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)（Duncans法檢驗(yàn)，P<0.05），使用R 4.0.0進(jìn)行RDA和VPA運(yùn)算，使用Origin 2019和R 4.0.0作圖。

2結(jié)果與分析

2.1不同施肥處理對(duì)蘋果產(chǎn)量的影響

不同施肥水平和施肥時(shí)期均對(duì)蘋果產(chǎn)量產(chǎn)生一定影響（圖1）。從施肥時(shí)期看，膨果前期施肥時(shí)，與CF1相比，T1、T3和T5處理對(duì)蘋果產(chǎn)量均無顯著影響，且T5處理有降低趨勢(shì)；膨果后期施肥時(shí)，與CF2相比，T2處理蘋果產(chǎn)量增加5.96%，但差異不顯著，T4和T6產(chǎn)量分別顯著降低15.5%和35.9%。同等施肥量條件下，CF2產(chǎn)量較CF1顯著增加25.0%，T2較T1顯著增加25.2%，T4和T3無顯著差異，與T5相比T6處理產(chǎn)量有所降低，差異不顯著。

2.2不同施肥處理對(duì)蘋果品質(zhì)的影響

表4顯示，不同施肥水平和施肥時(shí)期對(duì)蘋果形態(tài)和營養(yǎng)品質(zhì)的影響各不相同。從施肥時(shí)期看，膨果前期施肥時(shí)，與CF1相比，T1、T3、T5處理蘋果形態(tài)指標(biāo)（單果重、果形指數(shù)和果實(shí)硬度）和營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)（可溶性糖和總酸度）均無顯著差異；膨果后期施肥時(shí)，與CF2相比，T2處理蘋果總酸度顯著降低11.8%，T6處理單果重顯著降低35.0%、果實(shí)硬度顯著增加25.0%，T2、T4和T6處理的果形指數(shù)和可溶性糖含量與CF2相比無顯著差異。

相同施肥水平下，不同施肥時(shí)期對(duì)果形指數(shù)和可溶性糖含量影響不大，對(duì)單果重、果實(shí)硬度和總酸度有不同程度的影響。其中，CF2單果重較CF1提高8.3%，總酸度較CF1顯著提高45.7%；T2單果重和總酸度分別較T1顯著提高11.3%和40.6%；T4單果重較T3顯著增加23.2%；T6單果重較T5顯著降低31.2%，果實(shí)硬度顯著提高19.6%，總酸度無顯著差異。

2.3不同施肥處理對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

土壤理化性質(zhì)是衡量果園土壤生產(chǎn)潛力的重要指標(biāo)。不同施肥水平和施肥時(shí)期對(duì)果園土壤pH值影響不大，對(duì)其他指標(biāo)的影響各不相同（表5）。不同施肥時(shí)期條件下，與CF1相比，T1、T3、T5處理的土壤EC值均顯著降低。與CF2相比，T2處理的土壤EC值顯著提高26.1%，T4和T6處理分別顯著降低42.2%和44.9%。T4處理的硝態(tài)氮含量較CF2顯著提高21.3%，T2的銨態(tài)氮和有效磷含量較CF2分別顯著提高36.3%和43.9%，T2、T4、T6處理的速效鉀含量與CF2相比均顯著降低。

相同施肥水平條件下，CF2處理的土壤硝態(tài)氮含量較CF1顯著增加22.4%，T2處理的土壤EC值、硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量分別較T1顯著提高52.7%、19.6%和27.8%，T4處理的硝態(tài)氮含量較T3顯著增加26.5%，T6處理的速效鉀含量較T5顯著增加16.9%。

2.4不同施肥處理對(duì)蘋果產(chǎn)量、品質(zhì)及土壤理化性質(zhì)影響的雙因素方差分析

2.4.1施肥水平和施肥時(shí)期對(duì)蘋果產(chǎn)量、品質(zhì)及土壤理化性質(zhì)的影響 由表6可知，施肥水平、施肥時(shí)期及二者的交互作用均對(duì)果園土壤及果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)產(chǎn)生了一定影響。施肥水平是蘋果產(chǎn)量的主效應(yīng)因子，其次是施肥時(shí)期及二者的交互作用。施肥水平在蘋果單果重和總酸度上起主要作用：施肥時(shí)期和施肥水平的交互效應(yīng)是影響蘋果單果重和果實(shí)硬度的主效應(yīng)因素，也是影響土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮的主效應(yīng)因子：施肥時(shí)期對(duì)土壤銨態(tài)氮含量的影響達(dá)顯著水平。

2.4.2不同施肥處理蘋果產(chǎn)量、品質(zhì)與土壤理化性質(zhì)的相關(guān)性分析 對(duì)蘋果產(chǎn)量、品質(zhì)與果園土壤理化性狀做冗余分析（RDA）。結(jié)果為圖2所不，RDA1軸對(duì)全部方差的解釋度為55.9%，與RDA2軸共同解釋全部方差的56.7%。其中，蘋果產(chǎn)量與RDA1、RDA2軸均具有一定的相關(guān)性，土壤理化性質(zhì)與RDA1軸的相關(guān)性較好，果實(shí)硬度和果形指數(shù)與RDA2軸的相關(guān)性最為密切。

Spearman相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)（圖3），蘋果產(chǎn)量與單果重、土壤養(yǎng)分指標(biāo)（硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、有效磷和速效鉀）均呈極顯著正相關(guān)；單果重與果形指數(shù)、可溶性糖、總酸度以及土壤銨態(tài)氮含量呈極顯著正相關(guān)，與土壤EC值、有效磷和速效鉀含量呈顯著正相關(guān)；果形指數(shù)與果實(shí)硬度、可溶性糖、總酸度及土壤pH值呈極顯著正相關(guān)；果實(shí)硬度與可溶性糖和土壤pH值呈極顯著正相關(guān)；可溶性糖含量與總酸度及土壤pH值呈極顯著正相關(guān)；總酸度與土壤pH值呈顯著正相關(guān)。土壤EC值與土壤銨態(tài)氮、有效磷含量呈極顯著正相關(guān)；土壤硝態(tài)氮含量與有效磷含量呈極顯著正相關(guān)，與速效鉀呈顯著正相關(guān)；土壤有效磷和速效鉀含量呈極顯著正相關(guān)，二者與銨態(tài)氮均呈極顯著正相關(guān)。主要因子（圖4a）。其中，土壤EC值對(duì)蘋果產(chǎn)量的解釋度為3.0%，土壤養(yǎng)分狀況NPK（硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、有效磷和速效鉀）的解釋度為30.4%，二者交互作用的解釋度為10.9%，土壤EC值和土壤養(yǎng)分狀況共同解釋了44.3%的蘋果產(chǎn)量變化。影響蘋果品質(zhì)的主要作用因子是土壤pH值（圖4b），對(duì)品質(zhì)變化的解釋度高達(dá)67.7%，其次是土壤無機(jī)態(tài)氮（硝態(tài)氮和銨態(tài)氮），土壤pH和土壤無機(jī)態(tài)氮共同解釋77.7%的蘋果品質(zhì)變化，二者交互作用的解釋度為4.3%。

2.4.3蘋果產(chǎn)量及品質(zhì)的主效應(yīng)因素分析 VPA分析結(jié)果顯示，土壤養(yǎng)分含量是影響蘋果產(chǎn)量的SFW為單果重，Yield為產(chǎn)量，F(xiàn)SI為果形指數(shù)，F(xiàn)H為果實(shí)硬度，SS為可溶性糖，TA為總酸度，NN為硝態(tài)氮，AN為銨態(tài)氮，AP為有效磷，AK為速效鉀。

3討論

有機(jī)肥和化肥施用量是決定蘋果產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)的主要因素。有研究指出，有機(jī)肥替代部分化肥能夠達(dá)到增產(chǎn)效果。本試驗(yàn)T2產(chǎn)量較CF2提高5.96%，這與靳曉拓等對(duì)芒果的研究結(jié)果一致。該研究表明，化肥配施適量有機(jī)肥能夠有效改變土壤微生物特性、有利于芒果樹體、根系的生長，促進(jìn)其生長發(fā)育，進(jìn)而提高芒果產(chǎn)量、改善芒果品質(zhì)。但當(dāng)有機(jī)肥100%替代化肥時(shí)，產(chǎn)量有所下降，這可能與有機(jī)肥養(yǎng)分釋放速度較慢有關(guān)。養(yǎng)分供應(yīng)不及時(shí)導(dǎo)致果實(shí)生長減緩、養(yǎng)分吸收不均衡進(jìn)而影響果實(shí)產(chǎn)量。不同化肥減施量對(duì)果實(shí)品質(zhì)具有一定的影響。本試驗(yàn)中，膨果后期施肥各處理果實(shí)總酸度隨著化肥減施量的增加逐漸降低，可溶性糖含量無顯著變化，這與李旭在柑橘上的研究結(jié)果相似，即減施一定量的化肥并不會(huì)導(dǎo)致果實(shí)品質(zhì)變差。此外，楊莉莉、勾真真、張鵬飛等的研究結(jié)果顯示，減施化肥能夠增加果實(shí)單果重和果形指數(shù)、降低總酸度，一定程度上提高果實(shí)硬度，與本試驗(yàn)結(jié)果相似。

土壤肥力的下降會(huì)導(dǎo)致蔬菜和水果產(chǎn)量和質(zhì)量的下降，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于潛在可達(dá)到的水平。而有機(jī)肥的施用能夠通過調(diào)節(jié)土壤養(yǎng)分的平衡以促進(jìn)果樹內(nèi)源激素的平衡，進(jìn)而調(diào)節(jié)果樹碳氮代謝的平衡，從而達(dá)到改善果實(shí)品質(zhì)的目的。研究表明，施用有機(jī)肥能夠提高土壤pH值和有機(jī)質(zhì)含量、增加土壤硝態(tài)氮含量，降低土壤銨態(tài)氮含量。Ji等研究發(fā)現(xiàn)，施用有機(jī)肥或增加有機(jī)替代率能夠顯著提高土壤pH值，與本研究中化肥減施配合有機(jī)肥施用對(duì)土壤pH值無顯著影響的結(jié)論相悖。其原因可能是這些研究中的果園為新建果園，土壤受擾動(dòng)因素影響較大，而本試驗(yàn)蘋果園已建園8年，土壤性質(zhì)較為穩(wěn)定，尤其是pH值這類短期內(nèi)變化較小的指標(biāo)。土壤養(yǎng)分狀況與有機(jī)肥施用量呈極顯著正相關(guān)，與蘋果產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，與本試驗(yàn)結(jié)論相似。說明有機(jī)肥的長期施用能夠改善土壤質(zhì)量，從而有助于農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的健康可持續(xù)發(fā)展。但在有機(jī)肥替代化肥體系中，有機(jī)肥含有的中微量元素對(duì)蘋果產(chǎn)量和品質(zhì)的作用尚不明確，需進(jìn)一步進(jìn)行試驗(yàn)探究。

4結(jié)論

（1）本試驗(yàn)中化肥減量25%條件下，有機(jī)肥替代部分化肥對(duì)蘋果產(chǎn)量、品質(zhì)以及土壤肥力水平有明顯的促進(jìn)作用。與對(duì)照（CF2）相比，有機(jī)肥替代25%化肥且膨果后期施肥處理（T2），產(chǎn)量提高5.96%，果實(shí)總酸度降低11.8%，土壤EC值、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮和有效磷含量均得到提高。

（2）化肥減量配合有機(jī)肥部分替代處理，土壤養(yǎng)分（硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、有效磷和速效鉀）對(duì)蘋果產(chǎn)量的解釋度為30.4%，是其主效應(yīng)因素；土壤pH值對(duì)蘋果品質(zhì)的影響較大，解釋度達(dá)67.7%，土壤pH值與蘋果可溶性糖和總酸度分別呈極顯著和顯著正相關(guān)。

綜上，有機(jī)肥部分替代化肥，且膨果肥于膨果后期施用，可以提高蘋果產(chǎn)量和品質(zhì)；土壤pH值是影響蘋果品質(zhì)的主要因素，土壤速效氮、磷、鉀含量是影響蘋果產(chǎn)量的主要因素。