果樹營養(yǎng)與肥料高效利用技術(shù)研究進(jìn)展

王貴芳 姚元濤 魏樹偉

摘要 肥料是果樹生長和生產(chǎn)的基礎(chǔ)，決定果樹的產(chǎn)量和果實(shí)的品質(zhì)。但施肥不平衡、過量施用化肥導(dǎo)致肥料利用率不高，土壤中肥料損失嚴(yán)重，并造成嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，威脅到農(nóng)業(yè)可持續(xù)性發(fā)展。從果樹對營養(yǎng)元素的吸收利用、果樹施肥中存在的問題、果樹肥料減施技術(shù)的利用等方面進(jìn)行歸納總結(jié)，并對提高果樹肥料利用率的途徑進(jìn)行展望，以期為果樹營養(yǎng)及肥料的科學(xué)施用提供參考。

關(guān)鍵詞 果樹;營養(yǎng)元素;肥料高效利用技術(shù)

中圖分類號 S66 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A ?文章編號 0517-6611（2020）05-0014-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.05.004

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Abstract Fertilizer is the basis of growth and production of fruit trees and it determines the yield of fruit trees and fruit quality. However， unbalanced fertilization and excessive application of chemical fertilizers lead to lower utilization rate of fertilizers. Fertilizer is heavy losses in soil， and which has made serious environmental pollution problems. These are threatening the sustainable development of agriculture. This article summarized the absorption and utilization of nutrient elements by fruit trees， the problems existing in fertilization of fruit trees， and the utilization of fruit tree fertilizer reduction technology，and prospected the way to improve the fertilizer utilization rate of fruit trees， in order to provide the references for the scientific application of fruit tree nutrition and fertilizers.

Key words Fruit tree;Nutrient element;Efficient utilization technology of fertilizer

果樹是我國重要的經(jīng)濟(jì)樹種。肥料是植物的糧食，是綠色植物進(jìn)行光合作用的重要原料。施肥與果樹的產(chǎn)量及果實(shí)品質(zhì)息息相關(guān)[1]。在果樹年生命周期中，樹體的生長發(fā)育、果實(shí)的成熟與采摘都會帶走大量養(yǎng)分，因此每年都要向果園投入大量肥料。但是，隨著農(nóng)業(yè)開發(fā)強(qiáng)度的提高，過量施用化肥導(dǎo)致肥料利用率不高，土壤中肥料損失嚴(yán)重，并造成嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，威脅到農(nóng)業(yè)可持續(xù)性發(fā)展。因此，滿足果樹樹體的營養(yǎng)需求、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、提高肥料利用率成了果樹營養(yǎng)與肥料研究的主題。筆者從果樹對營養(yǎng)元素的吸收利用、果樹施肥中存在的問題、果樹肥料減施技術(shù)的利用等方面進(jìn)行歸納總結(jié)，并對提高果樹肥料利用率的途徑進(jìn)行展望，以期為果樹營養(yǎng)及肥料的科學(xué)施用提供參考。

1 果樹對營養(yǎng)元素的吸收與利用

果樹生長所需的營養(yǎng)元素主要有碳、氫、氧、氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫、鐵、錳、鋅、銅、硼、鉬和氯等。其中碳、氫、氧來自二氧化碳和水，其他主要來自土壤，稱為礦質(zhì)營養(yǎng)。

根系是果樹吸收營養(yǎng)元素的主要器官，它不僅將植株固定在土壤中，而且具有吸收、合成、貯藏、分泌等重要功能[2]。根尖是果樹吸收礦質(zhì)營養(yǎng)和水分的主要部位，其中根毛區(qū)是根尖吸收離子最活躍的區(qū)域;此外，次生的甚至多年生的木質(zhì)根也具有吸收功能[3]。根系表面的離子通過與土壤中礦質(zhì)元素離子進(jìn)行交換將其吸附在根系細(xì)胞的表面，然后根系表面的離子通過質(zhì)外體和共質(zhì)體2條途徑進(jìn)入根導(dǎo)管，導(dǎo)管中的礦質(zhì)元素離子依靠水的集流運(yùn)送到地上器官[3]。

除根系外，果樹的莖、葉片、幼果等器官也可以吸收礦質(zhì)元素，這稱為根外營養(yǎng)。葉片是果樹地上部吸收礦質(zhì)營養(yǎng)的主要器官，生產(chǎn)中將一些速效性肥料直接噴施于地上部，供植物吸收，這種施肥方法稱為根外施肥或葉面施肥[3]。礦質(zhì)元素主要通過葉片的氣孔、莖表面的皮孔、蠟質(zhì)層裂隙和角質(zhì)層上的孔道，到達(dá)表皮細(xì)胞的細(xì)胞壁后，進(jìn)一步經(jīng)過細(xì)胞壁中的外質(zhì)連絲到達(dá)表皮細(xì)胞的質(zhì)膜，最后通過質(zhì)膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，參與植物的生理活動[4-5]。葉片對礦質(zhì)養(yǎng)分的吸收和運(yùn)轉(zhuǎn)速率比根快，果樹能迅速和及時地得到所需的礦質(zhì)養(yǎng)分。

果樹根系吸收的礦質(zhì)元素除少部分留在根部利用外，大部分運(yùn)輸?shù)降厣喜糠帧Ｈ~片吸收的礦質(zhì)元素也運(yùn)輸?shù)焦麡涞钠渌糠?。此外，果樹在生長發(fā)育過程中或某種元素缺乏時，礦質(zhì)元素也會在果樹不同部位之間進(jìn)行再分配[3]。

2 果樹施肥中存在的問題

科學(xué)施肥是滿足果樹生長發(fā)育、提高果品產(chǎn)量和改善品質(zhì)的重要手段。然而，隨著我國肥料用量的逐年增加，肥料的利用率則逐漸下降，同時過量施肥也給土壤帶來嚴(yán)重的環(huán)境污染。目前，果樹生產(chǎn)中普遍存在重施氮肥且用量過大，施肥時間及方法不當(dāng)、施肥不平衡、肥料利用率低等問題。

2.1 施肥不平衡，重施氮肥影響果實(shí)品質(zhì)

我國大多數(shù)果園土質(zhì)條件和土壤肥力較差，化肥在增加果園產(chǎn)量方面發(fā)揮了重要的作用[6];但近年來，果農(nóng)為追求高產(chǎn)量逐漸增加化肥的投入量，使得果園肥料施用量逐年增加。

施肥不合理及過量施肥影響果實(shí)的品質(zhì)。王兆燕等[7]對中華壽桃研究表明，在果實(shí)膨大期適量追施氮磷鉀（16∶8∶20）復(fù)合肥0.75、1.50 kg/株能夠提高果實(shí)產(chǎn)量，果實(shí)產(chǎn)量與施肥量呈正相關(guān)，施肥量超過此范圍（0～1.50 kg/株）則增產(chǎn)效果不明顯，且對果實(shí)品質(zhì)產(chǎn)生負(fù)面影響。Jia等[8]研究表明，適量施用氮肥桃果實(shí)的風(fēng)味較佳，高氮處理桃果實(shí)芳香物質(zhì)含量下降，風(fēng)味變劣。曾偉男[9]通過對溫州蜜柑研究也發(fā)現(xiàn)，施氮量不足與過量都會顯著降低植株對氮肥的利用率、果實(shí)的品質(zhì)和產(chǎn)量也顯著降低，適量施用氮肥才能生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的果實(shí)。在草莓生產(chǎn)中也存在果農(nóng)盲目施肥的現(xiàn)象，特別是偏施氮肥，造成我國草莓內(nèi)在品質(zhì)下降，口感差[10]。

2.2 肥料利用率低、損失嚴(yán)重

目前，我國化肥使用量占農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用肥料總量的 71.6%，平均化肥使用量達(dá)750 kg/hm2以上[11]。雖然我國化肥使用量很高，但肥料的利用率極低，其中氮肥通過揮發(fā)、淋溶和徑流等途徑損失數(shù)量巨大。我國每年施用純氮約2 100萬t，每年損失的氮素高達(dá) 945萬t，相當(dāng)于2 050多萬t尿素[12]。氮肥的施用主要有根外追施與土施2種方式。田間試驗(yàn)證實(shí)，土施氮素肥料利用率不高，雖然可以通過施肥量、施肥時間、施肥深度及位置等方法改善肥料利用率低的問題，但效果不明顯，氮素肥料利用率整體偏低，為 25.0%～31.4%[13-14];同時，隨著氮肥投入量的增加，果樹對氮肥的利用率降低，氮素的殘留率日益增大，進(jìn)而導(dǎo)致果園氮肥損失嚴(yán)重[15]。

2.3 過量施肥造成環(huán)境污染

目前，果樹生產(chǎn)中為了追求產(chǎn)量，重施偏施單一性化肥、輕施有機(jī)肥、復(fù)合肥及果樹專用肥等配方肥料，重基肥而輕追肥等現(xiàn)象普遍存在[16]。長期過量不合理的施肥不僅造成了資源浪費(fèi)，也嚴(yán)重威脅到了果園土壤環(huán)境的安全，進(jìn)而限制了果業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[17]。

長期過量施用化肥，會促使土壤酸化、破壞土壤養(yǎng)分平衡和土壤結(jié)構(gòu)、降低土壤有機(jī)質(zhì)、加速土壤中一些營養(yǎng)元素的流失，抑制或毒害土壤微生物的正?；顒覽18]。盲目施肥，氮、磷、鉀比例失調(diào)，使大量鹽離子不能被作物有效吸收而殘留在土壤中，導(dǎo)致土壤次生鹽漬化;此外，大量施用化肥會引起地下水、飲用水硝酸鹽污染[19]，增加作物病蟲害發(fā)生率。

因此，在保證水果充分供應(yīng)、滿足果樹營養(yǎng)需求的前提下，提高肥料利用率、減少肥料過量使用帶來的土壤退化和環(huán)境污染已成為果樹營養(yǎng)與肥料研究的主體。

3 果樹肥料高效利用技術(shù)

果樹是多年生作物，生物產(chǎn)量較高，需肥量大，土壤施肥已成為改善果園土壤養(yǎng)分供應(yīng)和獲得優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)果品的重要技術(shù)措施[20]?？茖W(xué)合理施肥不僅能滿足果樹對養(yǎng)分的需求[21]，促進(jìn)果樹的生長、提高果品的產(chǎn)量，改善果實(shí)品質(zhì)[22];而且能夠減少養(yǎng)分的浪費(fèi)和損失，降低環(huán)境污染，提高養(yǎng)分利用率[23]。

因此，為了提高肥料利用率進(jìn)行科學(xué)合理的施肥，國內(nèi)外科研工作者對果樹的生理特性、需肥規(guī)律以及施肥技術(shù)進(jìn)行了大量深入而全面的研究[24-25]。有關(guān)果樹的施肥技術(shù)如測土配方施肥[26]、平衡施肥[27]、水肥一體化技術(shù)[28]等研究也在不斷深化和創(chuàng)新，并取得了顯著成效。

3.1 果樹根部肥料減施增效技術(shù)

3.1.1 測土配方施肥。以土壤測試和肥料田間試驗(yàn)為基礎(chǔ)，根據(jù)果樹需肥規(guī)律、結(jié)合土壤供肥性能和肥料效應(yīng)，在合理施用有機(jī)肥料的基礎(chǔ)上，提出氮、磷、鉀及中、微量元素等肥料的施用數(shù)量、施肥時期和施用方法。其核心是調(diào)節(jié)和解決果樹需肥與土壤供肥之間的矛盾。同時有針對性地補(bǔ)充果樹所需的營養(yǎng)元素，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分平衡供應(yīng)，滿足果樹生長的需要;達(dá)到提高肥料利用率，提高果樹產(chǎn)量，改善果品品質(zhì)的目的。丁邦新等[29]對不同樹齡段的“庫爾勒香梨”果園土壤養(yǎng)分進(jìn)行測定分析，并根據(jù)養(yǎng)分平衡法和地力差減法制定了不同樹齡“庫爾勒香梨”園的推薦施肥方案。葉國軍[30]對廣東連州水晶梨產(chǎn)區(qū)進(jìn)行田間調(diào)研，結(jié)果表明，應(yīng)用測土配方施肥能有效提高水晶梨的單果重、含糖量，增強(qiáng)樹勢，延長落葉時期。

3.1.2

平衡施肥。變過去的偏施單一化肥為全營養(yǎng)平衡施肥。平衡施用氮、磷、鉀肥和中、微量元素，保證果樹生長期間所需的各種營養(yǎng)成分，避免因缺乏某種養(yǎng)分而限制其他養(yǎng)分作用的發(fā)揮。平衡施肥以有機(jī)肥料為主，注意化學(xué)肥料按一定比例配合施用，使養(yǎng)分供應(yīng)平衡，充分發(fā)揮各種營養(yǎng)元素的增產(chǎn)作用，提高肥料利用率，提升土壤有機(jī)質(zhì)含量，培肥地力，增強(qiáng)樹勢和果實(shí)產(chǎn)量，改善果實(shí)品質(zhì)。姜遠(yuǎn)茂等[27]為實(shí)現(xiàn)國家化肥零增長和蘋果產(chǎn)業(yè)節(jié)肥提質(zhì)增效的目的，提出蘋果高效平衡施肥技術(shù)應(yīng)遵循的原則，從肥料類型、肥料用料、施肥方法和施肥時間等方面提出了指導(dǎo)性意見。馮鎖牢等[31]針對陜西富平尖柿生產(chǎn)中施肥方面存在的施肥種類單一、營養(yǎng)成分不全、施肥時間混亂的問題，通過調(diào)查并制定了全營養(yǎng)平衡施肥方案，有效減少了病蟲害的發(fā)生，提高了富平尖柿的品質(zhì)。

3.1.3

水肥一體化技術(shù)。又稱“灌溉施肥”或“肥水灌溉”技術(shù)，主要是使用噴灌、滴灌、微灌方法將溶解于水中的肥料施入土壤。水肥一體化技術(shù)不僅在干旱缺水的農(nóng)作物生產(chǎn)上被應(yīng)用[32]，而且在果樹生產(chǎn)中也發(fā)揮了較大的作用，如在柑橘[33]、龍眼[34]、蘋果[35]、草莓[36]、葡萄[37]等果樹上也得到廣泛的應(yīng)用。黃麗[38]對陜北延安蘋果產(chǎn)區(qū)水肥一體化管理模式進(jìn)行研究，通過大田試驗(yàn)與室內(nèi)模擬試驗(yàn)相結(jié)合的手段，制定出適合當(dāng)?shù)靥O果產(chǎn)區(qū)的施肥方案。林鸞芳[39]對福建山地水蜜桃研究表明，膜下滴灌水肥一體化技術(shù)顯著提高了水蜜桃產(chǎn)量、質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)效益。楊素苗等[40]研究也發(fā)現(xiàn)，微灌施肥不僅能維持蘋果樹體的根系活力，而且提高了果樹的產(chǎn)量和果實(shí)的品質(zhì)。

3.2 果樹葉面施肥

葉面肥的使用具有悠久的歷史，葉面施肥與根部施肥相比，具有養(yǎng)分吸收快、肥效好、針對性強(qiáng)、環(huán)境污染風(fēng)險小和使用方式簡便、經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，現(xiàn)已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中一項(xiàng)不可或缺的施肥技術(shù)。

近年來，葉面施肥已成為一項(xiàng)重要的施肥方法，研究表明，噴施葉面肥能顯著提高蘋果葉片的光合性能[41]。唐巖等[42]研究發(fā)現(xiàn)，葉面噴施硅酸鉀能顯著增加蘋果果實(shí)可溶性固形物含量和揮發(fā)性物質(zhì)的種類和含量，降低可滴定酸含量，提高果實(shí)的品質(zhì);噴施磷酸二氫鉀可增加“紅將軍”蘋果葉片的質(zhì)量、提高光合速率及蒸騰速率，同時提高果實(shí)的單果重、可溶性固形物含量[43]。王玉霞等[44-45]研究晚熟桃“福秀”和“福美”葉面噴施腐殖酸肥、海藻肥、氨基酸鈣肥表明，腐殖酸肥和海藻肥顯著提高葉片的光合速率和果實(shí)的品質(zhì)。

3.3 緩控釋肥、微生物肥等新型肥料的開發(fā)

為提高肥料利用率，減少肥料浪費(fèi)，減輕肥料對環(huán)境造成的巨大壓力，人們對肥料技術(shù)進(jìn)行不斷的創(chuàng)新，開發(fā)出緩/控施肥、袋控緩釋肥、微生物肥、氣體肥料、液體肥料等新型肥料。

3.3.1 緩/控釋肥。又稱長效肥料，主要指施入土壤后轉(zhuǎn)變?yōu)橹参镉行юB(yǎng)分的速度比普通肥料緩慢的肥料。趙林等[46]研究表明，控釋肥能夠顯著提高“紅將軍”和“嘎啦”蘋果葉片葉綠素含量，并顯著增加了“紅將軍”蘋果單果重，減少大小年的產(chǎn)量的差距，春季一次性施肥基本可以滿足蘋果整年生長發(fā)育的需求，減少年周期中氮磷鉀的投入量，特別是氮肥的用量，有效節(jié)省了果品生產(chǎn)成本。宋立芬等[47]研究認(rèn)為，控釋肥能夠提高蘋果幼樹株高和莖粗。俞巧鋼等[48]和吳凌云等[49]分別在柑桔和蜜柚上研究表明，與普通肥料相比，施用控釋肥均提高了果實(shí)單果重，且柑橘和蜜柚的增產(chǎn)分別達(dá)12%～26%和12.35%;陳寶成等[50]研究表明，控釋復(fù)合肥的養(yǎng)分釋放基本符合草莓生長的需肥特點(diǎn)，施用控釋肥比同等量普通施肥草莓產(chǎn)量提高，植株中氮磷鉀含量顯著提高，草莓產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)均得到顯著提高和改善。緩/控釋肥根據(jù)植株的需求，通過各種調(diào)控機(jī)制控制養(yǎng)分的釋放量和釋放速度，使養(yǎng)分的釋放與植株的需求相一致，從而有效提高肥料的利用率[51-52]。

3.3.2

袋控緩釋肥。根據(jù)果樹個體較大的特點(diǎn)，改變一般控釋肥顆粒包膜為微孔控釋袋包裝，達(dá)到控制肥料釋放目的的新型肥料。一般根據(jù)果樹需肥特性與土壤養(yǎng)分狀況配制多種元素?fù)交旆?，再用特制控釋袋包裹。在桃[53-54]、草莓[55]、冬棗[56]等果樹上的試驗(yàn)結(jié)果表明，采用肥料袋控緩釋技術(shù)可以保持土壤速效養(yǎng)分濃度穩(wěn)定，而肥料散施土壤養(yǎng)分濃度波動大，氮素利用率提高10百分點(diǎn)。由于養(yǎng)分供應(yīng)穩(wěn)定，果樹植株生長健壯，能有效克服肥料散施導(dǎo)致短期內(nèi)土壤有效氮水平過高，刺激新梢旺長造成營養(yǎng)競爭和花芽形成難等問題，同一施肥水平比較，采用肥料袋控緩釋技術(shù)比傳統(tǒng)施肥產(chǎn)量增加15%以上，果實(shí)品質(zhì)顯著提高，是我國果樹施肥的發(fā)展方向。

3.3.3

微生物肥料。又稱生物肥料、接種劑或菌肥等，是指以微生物的生命活動為核心，使作物獲得特定的肥料效應(yīng)的一類肥料制品。近年，微生物肥料在提高水果品質(zhì)方面的研究取得一些進(jìn)展。鄧伯勛等[57]在柑橘上施用生物有機(jī)復(fù)合肥，發(fā)現(xiàn)與對照相比，果實(shí)的固酸比、產(chǎn)量、可溶性固形物含量均顯著提高。周光萍[58]在獼猴桃葉片上噴施微生物復(fù)合菌肥料，發(fā)現(xiàn)植株葉片顏色更加翠綠，植株根的數(shù)量增多，并且改善了果實(shí)的品質(zhì)。陳德芬等[59]在桃樹上施用益生菌菌肥，發(fā)現(xiàn)果實(shí)的口感和品質(zhì)都得到了改善，果實(shí)可溶性固形物含量顯著增加。周游等[60]在草莓上施用乳酸菌，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，果實(shí)的糖酸比和可溶性固形物分別較對照提高13.29%和27.74%，施用乳酸菌制劑對草莓的生長和品質(zhì)均有良好的促進(jìn)作用。此外，微生物肥料對土壤改良有很好的效果，并且可以使化肥的用量減少，減弱肥料對環(huán)境的污染，提高果園的凈利潤，促進(jìn)果園的可持續(xù)發(fā)展[61]。

4 展望

肥料在保證人類的水果供應(yīng)方面起到了重要的支撐作用，但是肥料也給果園環(huán)境造成了巨大的壓力，施肥不平衡、過量施肥、肥料的養(yǎng)分利用率低已成為世界范圍內(nèi)的問題，這其中有許多理論問題，也有很多技術(shù)問題，同時還有政策問題，都需要在今后的果樹營養(yǎng)與肥料研究中加以解決。為此，建議加強(qiáng)以下幾方面工作：①加強(qiáng)果樹養(yǎng)分高效利用的機(jī)理研究，研發(fā)果樹高效施肥新技術(shù)，提升果品品質(zhì)和產(chǎn)量;②加快果樹新型肥料的研制，研制低成本、高性能果樹專用肥料，提高肥料利用率;③研究高濃度養(yǎng)分情況下果樹養(yǎng)分高效利用基因，開發(fā)與利用果樹基因型營養(yǎng)元素效率差異的生理和遺傳機(jī)制，應(yīng)用生物技術(shù)改良果樹營養(yǎng)遺傳性狀，篩選和培育養(yǎng)分高效利用基因型果樹優(yōu)良新品種，實(shí)現(xiàn)植物營養(yǎng)性狀改良，從而提高果樹養(yǎng)分利用率。

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