基于葉片營(yíng)養(yǎng)診斷的蘋(píng)果園果樹(shù)精準(zhǔn)施肥模型

孟利峰 楊海波

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹(shù)研究所，山西晉中 030800）

我國(guó)是世界范圍內(nèi)的蘋(píng)果種植大國(guó)，蘋(píng)果種植面積與年產(chǎn)量均居世界首位。目前，制約蘋(píng)果產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一大關(guān)鍵因素是蘋(píng)果質(zhì)量難以保證，蘋(píng)果樹(shù)作為多年生植物，科學(xué)施肥是保證其正常發(fā)育、提升產(chǎn)量的重要因素。科學(xué)施肥能在一定程度上降低肥料成本，提升果樹(shù)的經(jīng)濟(jì)效益[1-3]。受技術(shù)水平和傳統(tǒng)觀念影響，在果樹(shù)種植過(guò)程中，部分果農(nóng)會(huì)過(guò)度使用化肥，影響了果樹(shù)生長(zhǎng)環(huán)境和果品質(zhì)量。不合理施肥不僅破壞了土壤結(jié)構(gòu)，影響果樹(shù)營(yíng)養(yǎng)均衡，還會(huì)影響果樹(shù)的經(jīng)濟(jì)效益。建立科學(xué)的果樹(shù)施肥模型，指導(dǎo)蘋(píng)果生產(chǎn)勢(shì)在必行。

1 蘋(píng)果園果樹(shù)精準(zhǔn)施肥理論分析

目前，主流的蘋(píng)果樹(shù)施肥方法有營(yíng)養(yǎng)診斷法和測(cè)土配方施肥。其中，測(cè)土配方施肥使用專門(mén)的檢測(cè)工具，對(duì)土壤中的養(yǎng)分及生態(tài)環(huán)境進(jìn)行分析，確定果園的肥料使用量。營(yíng)養(yǎng)診斷法應(yīng)用肥料肥力效應(yīng)模型和目標(biāo)產(chǎn)量得到高精度的施肥方法與施肥量，在果樹(shù)施肥過(guò)程中得到廣泛應(yīng)用。通過(guò)分析肥料效應(yīng)模型，可以看到該函數(shù)利用多因子綜合分析方法，得到不同因素對(duì)于最終產(chǎn)量的影響，進(jìn)而得到施肥量和蘋(píng)果產(chǎn)量之間的函數(shù)關(guān)系。該方法同時(shí)可以判斷果樹(shù)在不同生長(zhǎng)階段的追肥需求，依據(jù)果樹(shù)的生長(zhǎng)情況和結(jié)果情況，針對(duì)性地追加肥料。

科學(xué)結(jié)合測(cè)土配方施肥和營(yíng)養(yǎng)診斷法，能夠?qū)崿F(xiàn)果樹(shù)施肥需求的雙向監(jiān)測(cè)，保證施肥的精準(zhǔn)性和科學(xué)性，對(duì)于提高我國(guó)蘋(píng)果種植和管理的技術(shù)水平具有重要的意義。在此基礎(chǔ)上結(jié)合葉片營(yíng)養(yǎng)診斷技術(shù)，可進(jìn)一步提升肥料施加的精準(zhǔn)度。國(guó)內(nèi)大多數(shù)的葉片營(yíng)養(yǎng)診斷研究學(xué)者使用李港麗提出的采樣時(shí)間，即在果實(shí)膨大期的7 月中旬至8 月中旬，采集中部葉片進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)分析[4]。雖然該種方法已經(jīng)開(kāi)展了諸多實(shí)踐并取得了明顯的成果，但是尚未建立一套完整的葉片營(yíng)養(yǎng)診斷果樹(shù)精準(zhǔn)施肥模型，理論與實(shí)際不完全相符，有待進(jìn)一步優(yōu)化創(chuàng)新。

2 建立精準(zhǔn)施肥模型

2.1 施肥模型原理 基于葉片營(yíng)養(yǎng)診斷的蘋(píng)果園果樹(shù)精準(zhǔn)施肥模型，將土壤供肥特點(diǎn)、肥料效益、果樹(shù)目標(biāo)產(chǎn)量、肥料養(yǎng)分和肥料利用率等多個(gè)因素作為輸入?yún)?shù)，分別計(jì)算鉀肥磷肥、氮肥的使用量，并依據(jù)蘋(píng)果樹(shù)不同生長(zhǎng)階段和生長(zhǎng)周期的需肥特點(diǎn)，科學(xué)配比肥料使用種類，制定施肥制度。在該模型中，輸入量包括施肥制度、肥料需求量，輸出量包括施肥量和不同階段的灌溉水量。

2.2 參數(shù)確定

2.2.1 實(shí)際需肥量計(jì)算 在蘋(píng)果樹(shù)實(shí)際需肥量的計(jì)算中，應(yīng)首先確定科學(xué)的果實(shí)目標(biāo)產(chǎn)量，依據(jù)果樹(shù)的年齡、品種和管理水平，借由枝果比、干周留果法、葉果比等參數(shù)確定果樹(shù)的最佳負(fù)載量，建議在實(shí)際使用中使用葉果比法確定樹(shù)果的最終留果量，該方法的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性較高。在此基礎(chǔ)上應(yīng)科學(xué)確定葉芽和花朵的數(shù)量，可在自然條件下采集蘋(píng)果樹(shù)的開(kāi)花圖像與目標(biāo)花朵的特征值。確定花芽數(shù)量應(yīng)依據(jù)果樹(shù)的營(yíng)養(yǎng)狀況和生長(zhǎng)狀況，必要時(shí)進(jìn)行疏花作業(yè)?；ㄑ颗c葉芽數(shù)量關(guān)系確定后，為保證果樹(shù)的坐果率和果實(shí)品質(zhì)，需要對(duì)果樹(shù)花芽、葉芽總量及二者比例進(jìn)行調(diào)控。依據(jù)上述各項(xiàng)分析，最終可確定果樹(shù)的產(chǎn)量，單株果樹(shù)的產(chǎn)量由平均單果重量和果實(shí)總數(shù)確定，通常情況下，蘋(píng)果樹(shù)每生產(chǎn)50 kg 蘋(píng)果，需要0.8 ～1.0 kg 的氮元素，由鉀肥、磷肥、氮肥的科學(xué)配比可確定實(shí)際需肥量。

2.2.2 土壤營(yíng)養(yǎng)檢測(cè) 在確定總體收費(fèi)量的基礎(chǔ)上，需要結(jié)合現(xiàn)有土壤的營(yíng)養(yǎng)狀況，確定肥料的使用量，應(yīng)使用測(cè)土配方施肥方法采集土壤的樣品，并進(jìn)行養(yǎng)分分析，建議在春季檢測(cè)果園的土壤，明確土壤中有效磷、速效鉀和堿解氮的含量。

2.2.3 葉片營(yíng)養(yǎng)檢測(cè)機(jī)對(duì)施肥的影響 在該流程中應(yīng)首先確定葉片樣品的采集方法，本模型選擇50 棵蘋(píng)果樹(shù)，采取對(duì)角線5 點(diǎn)取樣法，在樹(shù)冠外圍的中部選擇枝條上生理成熟且沒(méi)有病蟲(chóng)害的健康葉片，選擇5 片，現(xiàn)場(chǎng)采樣后裝入密封袋中，并在低溫環(huán)境下保存。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)使用火焰光度法、凱氏定氮法、鉬銻抗比色法分別測(cè)定葉片中的氮磷鉀含量。

在蘋(píng)果的果實(shí)膨脹期，統(tǒng)計(jì)蘋(píng)果產(chǎn)量與葉片營(yíng)養(yǎng)的函數(shù)關(guān)系可得到葉片中氮磷鉀含量對(duì)于蘋(píng)果最終產(chǎn)量的影響。在具體計(jì)算中使用線性回歸分析，鑒于現(xiàn)階段還沒(méi)有統(tǒng)一的葉片養(yǎng)分豐缺指標(biāo)與果樹(shù)產(chǎn)量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，本文參照安貴陽(yáng)提出的營(yíng)養(yǎng)診斷方法，并結(jié)合李港麗的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，最終得到氮肥總量、磷肥總量和鉀肥總量的標(biāo)準(zhǔn)值[4-5]。

2.2.4 肥料養(yǎng)分檢測(cè) 本文選擇硫酸鉀、過(guò)磷酸鈣和尿素3 種常用的單質(zhì)化肥作為果樹(shù)精準(zhǔn)施肥模型的輸入量，大量應(yīng)用案例表明這3種肥料的協(xié)同效果較好。通過(guò)肥料養(yǎng)分檢測(cè)裝置，測(cè)得上述3 種化肥的營(yíng)養(yǎng)元素含量分別是含氮45.3%、含磷17.5%、含鉀49.4%

2.3 建立精準(zhǔn)施肥模型

2.3.1 確定施肥總量 在科學(xué)計(jì)算果樹(shù)需肥量、土壤養(yǎng)分含量及葉片營(yíng)養(yǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合果樹(shù)不同生長(zhǎng)周期內(nèi)的特點(diǎn)可確定最終的需肥總量。需肥總量仍是以氮、磷、鉀的有效含量為依據(jù)，分別算得硫酸鉀、過(guò)磷酸鈣和尿素的使用量，方便農(nóng)戶使用。

2.3.2 精準(zhǔn)施肥模型與不同時(shí)期的施肥方法 蘋(píng)果樹(shù)的生產(chǎn)

過(guò)程主要包括花芽分化、開(kāi)花結(jié)果、果實(shí)膨脹與成熟等階段，在不同階段果樹(shù)按比例有規(guī)律地吸收各種營(yíng)養(yǎng)。為此，需要?jiǎng)討B(tài)調(diào)整不同肥料的使用比例和使用量，以滿足果樹(shù)在不同階段的特異性營(yíng)養(yǎng)需求。筆者建議采用總量控制、多次少量的方式，施加各類營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。依照上文的分析，首先確定果樹(shù)的目標(biāo)產(chǎn)量和果園的目標(biāo)產(chǎn)量，確定單株果樹(shù)的總施肥量；然后依照果樹(shù)不同的生長(zhǎng)階段劃分為幾個(gè)大的施肥周期；最后依據(jù)不同施肥周期內(nèi)果樹(shù)營(yíng)養(yǎng)需求和施肥總量的關(guān)系，結(jié)合葉片營(yíng)養(yǎng)診斷動(dòng)態(tài)調(diào)整施肥量，建立完整的精準(zhǔn)施肥模型。

2.4 試驗(yàn)結(jié)果分析 為驗(yàn)證本次提出的基于葉片營(yíng)養(yǎng)診斷的果樹(shù)精準(zhǔn)施肥模型是否具有推廣可行性，在示范園區(qū)內(nèi)選擇樹(shù)齡在10 a 左右的紅富士蘋(píng)果果樹(shù)，依照傳統(tǒng)施肥經(jīng)驗(yàn)和精準(zhǔn)施肥模型，指導(dǎo)一個(gè)周期的蘋(píng)果生產(chǎn)，并分析該周期內(nèi)的施肥量與果樹(shù)產(chǎn)量、品質(zhì)之間的關(guān)系，以驗(yàn)證精準(zhǔn)施肥模型的有效性。

首先，采集往年果樹(shù)平均產(chǎn)量，并在此基礎(chǔ)上分析該片果樹(shù)的預(yù)計(jì)產(chǎn)量。其中A 片區(qū)依照傳統(tǒng)設(shè)備方式進(jìn)行管理，B 片區(qū)按照精準(zhǔn)施肥模型制定施肥作業(yè)方式?？梢钥吹揭罁?jù)傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)得到的施肥量明顯高于施肥模型的施肥量，依據(jù)主觀經(jīng)驗(yàn)調(diào)整施肥并不科學(xué)，難以把握果樹(shù)生長(zhǎng)階段的肥料需求，采用精準(zhǔn)施肥模型得到的施肥量，較為客觀和準(zhǔn)確，同時(shí)能夠節(jié)約肥料。

在蘋(píng)果采收階段，每棵果樹(shù)的相同部位隨機(jī)采集50 個(gè)蘋(píng)果，測(cè)定果實(shí)硬度、可溶性固型物含量、單果重量等指標(biāo)參數(shù)，可以看到單果重量試驗(yàn)區(qū)相較于傳統(tǒng)區(qū)平均提升30 g 以上，可溶性固型物增加2%以上，蘋(píng)果產(chǎn)量和品質(zhì)明顯提升，表明該方法具有推廣意義。

3 結(jié)語(yǔ)

為解決制約果樹(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的施肥管理問(wèn)題，本文以葉片營(yíng)養(yǎng)診斷和營(yíng)養(yǎng)平衡法為理論基礎(chǔ)，深入研究“紅富士”蘋(píng)果科學(xué)施肥方法，依據(jù)需肥特點(diǎn)和果樹(shù)的生長(zhǎng)規(guī)律，劃分了不同的施肥階段，科學(xué)分配施肥量，做到不同生長(zhǎng)時(shí)期的精準(zhǔn)施肥和科學(xué)施肥，能夠?yàn)榉N植蘋(píng)果提供技術(shù)指導(dǎo)。