控釋復(fù)合肥及施用方式對蘋果幼樹生長和土壤養(yǎng)分的影響

李俊銀，劉艷，唐亞福，馬榮輝，紹俊飛，徐婷，黃頌軍，楊越超，姜遠(yuǎn)茂，程冬冬

(1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院·土肥資源高效利用國家工程實(shí)驗(yàn)室，山東 泰安 271018；2.山東省土壤肥料總站，山東 濟(jì)南 250100；3.威海文登區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，山東 威海 264400；4.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院，山東 泰安 271018)

蘋果(Maluspumila.Mill.)是中國果品產(chǎn)業(yè)中的主要水果，為果農(nóng)增收做出了重要貢獻(xiàn)，截至2018年種植面積占到世界種植面積的42.24%[1-3]。膠東半島又是中國高品質(zhì)蘋果生產(chǎn)的區(qū)域，預(yù)計(jì)到2025年，蘋果種植面積與產(chǎn)量將達(dá)到1 100萬t和26.7萬hm2[4]。膠東半島作為經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的區(qū)域，當(dāng)?shù)毓r(nóng)通過不斷增加肥料的投入取得了較高的收益。由于蘋果樹生長周期較長，管理過程煩瑣，因而會(huì)導(dǎo)致部分農(nóng)戶種植管理積極性降低，甚至采用過量施肥的方式來滿足樹體營養(yǎng)需求，這不僅造成肥料利用效率降低，還引起一系列的資源浪費(fèi)和生態(tài)環(huán)境污染問題[5]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國北方的蘋果園中，氮、磷、鉀的施用量已分別達(dá)到了300～600、200～450、285～578 kg·hm-2，養(yǎng)分投入量是蘋果生產(chǎn)發(fā)達(dá)國家施肥量的2～3倍[6-7]。蘋果產(chǎn)量較高的山東膠東半島地區(qū)施氮量已高達(dá)837 kg·hm-2[8]。另外，由于蘋果樹在整個(gè)生長時(shí)期對各養(yǎng)分的需求規(guī)律不一樣，因此對各養(yǎng)分肥料的精準(zhǔn)高效田間管理存在一定的難度。

控釋肥具有養(yǎng)分緩慢釋放和持續(xù)供肥的特性，能夠有效提高養(yǎng)分利用率，從而減少了養(yǎng)分的流失和固定。中國控釋肥產(chǎn)量和技術(shù)均處于世界前列，在產(chǎn)品價(jià)格方面具有絕對優(yōu)勢，對于實(shí)現(xiàn)作物的高效養(yǎng)分管理與綠色可持續(xù)發(fā)展具有一定實(shí)際推廣意義[9]。在當(dāng)前“到2020年化肥使用量零增長行動(dòng)方案”國家行動(dòng)的大背景下[10]，各類緩/控釋肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中被廣泛研究和運(yùn)用以減少肥料施用量，因此為了滿足不同作物對不同養(yǎng)分的需求，研究人員根據(jù)作物的需肥特性制備出不同類型的緩/控釋肥料?？蒯審?fù)合肥的出現(xiàn)是緩/控釋肥料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一大進(jìn)步，其在作物上的運(yùn)用簡化了施肥技術(shù)，并且實(shí)現(xiàn)了一次性施肥能滿足作物生長的整個(gè)時(shí)期的養(yǎng)分需求，從而減少肥料損失，提高養(yǎng)分的利用效率[11]。王小波等[12]對芹菜的研究發(fā)現(xiàn)控釋復(fù)合肥能夠提高芹菜產(chǎn)量1.1%～1.6%；趙媛媛等[13]對玉米的研究結(jié)果表明控釋復(fù)合肥能夠顯著提高玉米氮肥利用率和產(chǎn)量。

蘋果樹根部在每年5月中旬、6月下旬至7月和8月下旬會(huì)出現(xiàn)3次生長高峰，并且前一年的施肥效應(yīng)將直接影響到第二年蘋果樹生長發(fā)育[14]，如果在蘋果樹生長的各主要時(shí)期沒有合理施肥，可能會(huì)導(dǎo)致大量肥料資源浪費(fèi)和損失，進(jìn)而影響蘋果樹的正常生長發(fā)育。此外，蘋果樹在各生長期對氮、磷、鉀各養(yǎng)分的需求規(guī)律也不盡相同[15]，若各養(yǎng)分之間搭配不當(dāng)也同樣會(huì)引發(fā)一系列的病害[16-17]，直接施用化肥不足以保證蘋果樹各生長階段的養(yǎng)分需求量與肥料釋放量相一致。為進(jìn)一步挖掘蘋果種植中減少化肥施用的潛力，以及探討肥料供給養(yǎng)分和蘋果樹生長不同時(shí)期對養(yǎng)分需求規(guī)律的匹配性，以提高肥料的利用率，緩/控釋肥因自身的養(yǎng)分釋放特點(diǎn)和果樹需肥特征使其成為可能。本研究根據(jù)蘋果樹的養(yǎng)分需求規(guī)律在實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了2種釋放時(shí)期分別為3個(gè)月(C3)和6個(gè)月(C6)的控釋復(fù)合肥，以一次性施用的方法進(jìn)行了連續(xù)2年盆栽試驗(yàn)。在目前果農(nóng)們普遍施用N、P2O5、K2O為550、275、550 kg·hm-2的基礎(chǔ)上，以降低總施肥量25%為目標(biāo)，設(shè)置等量普通化肥一次性和分次施用處理，對比普通復(fù)合肥和控釋復(fù)合肥對蘋果幼樹的養(yǎng)分利用效率、生長以及土壤肥力狀況的影響，探討控釋復(fù)合肥對蘋果樹的減肥潛力和施用方法，以期為蘋果樹在種植管理中實(shí)現(xiàn)肥料減施提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概述

本研究于2016年10月至2018年10月在山東省泰安市山東農(nóng)業(yè)大學(xué)土肥資源高效利用國家工程實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)站(36°9′40″N，117°9′48″E)進(jìn)行盆栽試驗(yàn)。研究地點(diǎn)為溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫為13 ℃，年平均降雨量為697 mm。

1.2 試驗(yàn)材料

盆栽試驗(yàn)所用土壤來自山東棲霞古村(37°25′44″N，121°24′26″E)的蘋果園表層土壤(0～20 cm)，土壤類型屬于典型的普通簡育濕潤淋溶土(中國土壤系統(tǒng)分類)。基本理化性質(zhì)為：pH值為6.65(m(土)∶m(水)=1∶2.5)、硝態(tài)氮含量為9.24 mg·kg-1、銨態(tài)氮含量為7.50 mg·kg-1、有效磷含量為10.50 mg·kg-1、速效鉀含量為25.20 mg·kg-1。盆栽所用陶土盆尺寸為高50 cm、頂部直徑50 cm、底部直徑40 cm，盆底部直徑為1.5 cm的滲水孔用瓦片封堵；每盆裝入20 kg過3 mm篩的土壤，裝土深度約為40 cm。所用控釋復(fù)合肥采用改性生物基膜材包膜，其養(yǎng)分釋放期分別為3個(gè)月的控釋復(fù)合肥C3(20% N，10% P2O5，20% K2O)和6個(gè)月養(yǎng)分釋放期的控釋復(fù)合肥C6(20% N，10% P2O5，20% K2O)，2種類型的控釋復(fù)合肥均由土肥資源高效利用國家工程實(shí)驗(yàn)室制備提供。普通復(fù)合肥(CCF)由尿素(46% N)，磷酸二銨(18% N，46% P2O5)，硫酸鉀(50% K2O)以N∶P2O5∶K2O=20∶10∶20的比例配制而成。試驗(yàn)選用的蘋果幼苗品種為2年生的煙富3/M26/平邑甜茶蘋果幼樹。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)中國“十三五”蘋果減肥減藥項(xiàng)目組2016年調(diào)查的山東農(nóng)民施肥量和查閱的相關(guān)施肥資料，試驗(yàn)以降低化學(xué)肥料施用總量25%為目標(biāo)，最終確定化肥減施后，蘋果樹1 a內(nèi)投入的氮、磷、鉀為400 kg·hm-2(N)、200 kg·hm-2(P2O5)和400 kg·hm-2(K2O)。通過計(jì)算，每棵試驗(yàn)用蘋果幼樹需要9 g (N)，4.5 g (P2O5) 和9 g (K2O)。因此，3個(gè)月和6個(gè)月的控釋復(fù)合肥(C3，C6)由3 866.45 g尿素、978.26 g磷酸二銨和1 800 g硫酸鉀造粒后通過包膜厚度和開孔度調(diào)整制成；普通復(fù)合肥(CCF)由3 530.24 g標(biāo)準(zhǔn)尿素、978.26 g磷酸二銨和1 800 g硫酸鉀通過摻混制粒制成。每棵蘋果幼樹在1 a內(nèi)需要施入63.09 g的普通復(fù)合肥(CCF)或66.45 g的控釋復(fù)合肥(C3，C6)。此外，為了提高蘋果樹的養(yǎng)分利用率和降低果樹施肥次數(shù)多增加的人工成本，所有控釋復(fù)合肥處理均采用一次性施肥的方法，普通復(fù)合肥處理采用3次施肥方法，每個(gè)處理設(shè)置9次重復(fù)，具體盆栽試驗(yàn)施肥方法如表1所示；盆栽設(shè)置為6行，每行之間的行距為1 m，每相鄰的2個(gè)盆栽之間間隔為0.5 m。施肥采用的是放射溝施肥法，放射溝按照正南正北方向布置4個(gè)，施肥溝深10 cm，其數(shù)量為4個(gè)對稱施肥溝，施入肥料后覆土填平。在試驗(yàn)期間，除施肥類型外，所有處理的灌溉、植物保護(hù)和雜草控制均相同。

表1 盆栽試驗(yàn)施肥設(shè)置Table 1 Fertilization settings for pot experiment

1.4 樣品的采集與測定

1.4.1 控釋復(fù)合肥在靜水中的釋放特征 采用室內(nèi)培養(yǎng)箱靜水養(yǎng)分浸提法(25 ℃)測定供試控釋復(fù)合肥的養(yǎng)分釋放特征。稱取10 g包膜控釋復(fù)合肥樣品，置于100目尼龍網(wǎng)帶中，封口后將袋置入盛有200 mL的去離子水中的玻璃容器中，密封后，置于25 ℃的恒溫培養(yǎng)箱中，3個(gè)月釋放期的控釋復(fù)合肥C3分別于7、14、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110 d，6個(gè)月釋放期的控釋復(fù)合肥C6分別于5、10、20、40、60、80、100、120、140、160、180、200 d，取出容器中的浸出液，吸取20 mL浸出液用H2SO4-催化劑(K2SO4-CuSO4)消煮后分別使用凱氏定氮法、釩鉬黃比色法、火焰光度計(jì)法測定其氮、磷、鉀的含量，重新加入200 mL蒸餾水，繼續(xù)浸泡和測定。

1.4.2 蘋果幼樹生長指標(biāo)測定 分別在2017年6月5日、6月15日、6月25日和2018年6月8日、6月18日、6月28日，用米尺測量蘋果幼樹新梢長度，葉綠素儀測定蘋果幼樹葉片SPAD值；分別在2017年10月20日和2018年10月17日，用卷尺測量株高，數(shù)字游標(biāo)卡尺測定地面上15 cm部位樹體的莖粗。

1.4.3 蘋果幼樹氮、磷、鉀吸收量的測定 為了獲得幼樹吸收養(yǎng)分的具體量，本研究采用破壞取樣法收集植株，樣品經(jīng)高溫消解后測定全部氮、磷、鉀含量。具體處理過程如下：分別在2017年10月20日和2018年10月17日，每個(gè)處理砍伐3株，首先將地上部全部剪下，并將枝干和葉分開收集，其次將根部拔出用自來水清洗凈，分別用電子秤計(jì)量整株樹體中的根、枝干和葉3部位的鮮質(zhì)量。經(jīng)過分解后的蘋果幼樹的根、枝干和葉分別置于85 ℃的烘箱中烘干至恒重并稱重，干燥后的樣品經(jīng)研磨過0.15 mm篩供氮、磷、鉀含量測定。根、枝干和葉片樣品經(jīng)H2SO4-H2O2混合液消解后，凱氏定氮儀測定全氮，釩鉬黃比色法測定全磷含量，火焰光度計(jì)法測定全鉀含量。

1.5 數(shù)據(jù)計(jì)算與處理

以植株各部位2 a吸收氮、磷、鉀量的平均值計(jì)算其養(yǎng)分的回收利用效率：

氮利用效率=[(施肥處理植株氮累積吸收量-不施肥處理植株氮累積吸收量)/(施氮量)]×

100%；

磷利用效率=[(施肥處理植株磷累積吸收量-不施肥處理植株磷累積吸收量)/(施磷量)]×

100%；

鉀利用效率=[(施肥處理植株鉀累積吸收量-不施肥處理植株鉀累積吸收量)/(施鉀量)]×

100%。

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析用SPSS 22.0 Windows軟件(SPSS，Inc.，USA)，顯著性水平為5%，P<0.05時(shí)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。繪圖使用Origin 2018軟件進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 控釋復(fù)合肥的氮、磷、鉀養(yǎng)分釋放規(guī)律

控釋肥料的養(yǎng)分釋放特性是評價(jià)其田間應(yīng)用性能的關(guān)鍵指標(biāo)。將2種不同養(yǎng)分釋放期的控釋復(fù)合肥放置于25 ℃的靜水環(huán)境中培養(yǎng)測定養(yǎng)分累積釋放率，結(jié)果如圖1所示。由圖1-A可知，2種供試控釋復(fù)合肥氮素釋放規(guī)律相似，均呈“S”型累積釋放曲線。釋放期為3個(gè)月的控釋復(fù)合肥(C3)，前40 d氮釋放速率較緩慢，40 d后氮釋放速度加快，第110 d時(shí)氮素累積釋放率達(dá)72.94%；釋放期為6個(gè)月的控釋復(fù)合肥(C6)，在前40 d處于養(yǎng)分釋放緩慢期，40～140 d為氮素快速釋階段，140 d后氮釋放減緩，整個(gè)釋放時(shí)期累積釋放出92.26%的氮素養(yǎng)分大約需200 d。

對于磷素的釋放呈現(xiàn)的規(guī)律不同(圖1-B)。3個(gè)月釋放期的控釋復(fù)合肥中磷的釋放呈“S”型的釋放曲線，0～10、10～90、90～110 d分別為“釋放緩慢期”“快速釋放期”“釋放衰退期”，磷素最終累積釋放率為69.79%；6個(gè)月釋放期的控釋復(fù)合肥的磷釋放呈現(xiàn)一個(gè)較平穩(wěn)的趨勢，在第100 d后累積釋放速率加快，第200 d累積釋放達(dá)46.58%。鉀的釋放均為指數(shù)型曲線，前期釋放速率較慢，后期釋放速加快，0～30 d和0～80 d時(shí)段分別為3個(gè)月和6個(gè)月的控釋復(fù)合肥的緩慢釋放期，此后鉀素釋放加快，最終累積釋放量達(dá)67.01%和73.50%。

圖1 3個(gè)月和6個(gè)月控釋期的控釋復(fù)合肥中氮、磷、鉀曲線(A、B、C分別代表氮、磷、鉀)Fig.1 Curves of nitrogen,phosphorus and potassium in controlled-release compound fertilizers in the controlled-release period of 3 months and 6 months (A,B,and C represent nitrogen,phosphorus and potassium respectively)

2.2 不同處理對蘋果幼樹氮、磷、鉀養(yǎng)分利用率的影響

養(yǎng)分利用率的高低直接反映施肥措施的合理性[18]，通過研究控釋復(fù)合肥在蘋果幼樹上的養(yǎng)分回收情況可知，氮、磷、鉀的養(yǎng)分利用率在不同施肥方式下表現(xiàn)出一定的差異，其中氮和鉀的利用率呈相似趨勢，而磷的利用率則表現(xiàn)出不同的規(guī)律(圖2)。養(yǎng)分釋放期為3個(gè)月和6個(gè)月的控釋復(fù)合肥C3和C6配施后，氮、磷、鉀的利用率顯著高于其他施肥處理，以70%的C3和30%的C6比例混施對氮、鉀吸收效果最佳，其利用率分別為38.09%和30.22%；50%的C3和50%的C6比例混施有利于磷利用率提高，能夠達(dá)到21.88%。與一次性施用普通復(fù)合肥相比，其最高的氮、磷、鉀養(yǎng)分利用率能分別提高了46.67%、69.35%和47.41%；一次性單施C6與施用普通復(fù)合肥處理之間的養(yǎng)分吸收率沒有顯著的差異。由此可初步得出，以養(yǎng)分釋放期為3個(gè)月和6個(gè)月的控釋復(fù)合肥通過摻混配施和一次性施肥的方法可有效提高蘋果幼樹氮、磷、鉀素的養(yǎng)分吸收率。

注：圖中不同字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)。Note:Different letters in the figure indicate the significant difference among treatments (P<0.05).圖2 不同處理對蘋果幼樹氮、磷、鉀養(yǎng)分回收利用效率的影響(A、B、C分別代表氮、磷、鉀)Fig.2 Effects of different fertilization treatments on utilization efficiency of nitrogen,phosphorus and potassium in young apple trees(A,B,and C represent nitrogen,phosphorus and potassium respectively)

2.3 控釋復(fù)合肥對蘋果幼樹樹體生長的影響

蘋果樹體生長狀況直接反映了營養(yǎng)吸收和養(yǎng)分供給情況，經(jīng)過連續(xù)2 a的試驗(yàn)觀察，不同處理蘋果幼樹的莖粗無顯著差異；在株高方面，通過2017年和2018年的試驗(yàn)結(jié)果和高度增加對比可知，M-(70C3+30C6)處理的蘋果幼樹株高表現(xiàn)最佳，其次2018年所有控釋復(fù)合肥處理M-C6、O-C6、M-(50C3+50C6)、M-(70C3+30C6)的蘋果幼樹株高均高于普通復(fù)合肥處理CT；新梢生長營養(yǎng)主要來自于上一年樹體內(nèi)積累的營養(yǎng)物質(zhì)，其生長情況可表明樹體在前一年樹體內(nèi)積累養(yǎng)分的情況，通過表2可知，M-C6和M-(50C3+50C6)處理的蘋果幼樹新梢生長量顯著大于普通復(fù)合肥處理M-CCF和CT?？蒯審?fù)合肥處理的蘋果幼樹新梢生長量大小順序?yàn)镸-C6>M-(50C3+50C6)>M-(70C3+30C6)>O-C6，普通復(fù)合肥處理的蘋果幼樹新梢生長量大小順序?yàn)镃T>M-CCF，這說明養(yǎng)分供給模式直接影響到了蘋果幼樹樹體營養(yǎng)的積累；對于控釋復(fù)合肥摻混施用的方法，由M-(50C3+50C6)>M-(70C3+30C6)也說明了控釋復(fù)合肥中6個(gè)月控釋肥(C6)的含量越高越有利于養(yǎng)分吸收并在蘋果幼樹體內(nèi)積累。葉綠素在2018年表現(xiàn)為純施用6個(gè)月控釋復(fù)合期的處理(M-C6、O-C6)有利于葉綠素的增加，這主要是由于6個(gè)月控釋期的控釋復(fù)合肥養(yǎng)分釋放時(shí)間長，在整個(gè)生長季能均勻供給養(yǎng)分從而提高了養(yǎng)分吸收率，并促進(jìn)了葉綠素的合成。

表2 不同處理對蘋果幼樹樹體生長的影響Table 2 Effects of different treatments on the growth of young apple trees

2.4 控釋復(fù)合肥對土壤養(yǎng)分狀況的影響

2.4.1 控釋復(fù)合肥對土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量的影響 對比2017和2018年連續(xù)2 a的試驗(yàn)結(jié)果可知，土壤硝態(tài)氮的含量隨土層深度增加而降低，且隨施肥年限增長不同土層的硝態(tài)氮含量均呈上升趨勢(表3)。在同一土層中，第1年施肥后不同施肥處理的硝態(tài)氮含量無顯著差異；隨施肥時(shí)間增長，不同處理的土壤硝態(tài)氮含量表現(xiàn)出明顯差異；其中，在0～10 cm土層中土壤硝態(tài)氮含量提高較為顯著，第1年施肥后不同土層的土壤硝態(tài)氮含量在5.99～8.66 mg·kg-1范圍內(nèi)，第2年施肥后提高到了6.12～12.81 mg·kg-1。綜合對比發(fā)現(xiàn)，控釋期3個(gè)月的控釋復(fù)合肥C3與控釋期6個(gè)月的控釋復(fù)合肥按照70%和30%比例混施能有效提高土壤硝態(tài)氮含量；M-(70%C3+30C6)處理的0～10、10～20、20～30 cm土層的硝態(tài)氮含量第2年比第1年分別提高了53.41%、53.85%和90.82%；相對于50%的C3與50%的C6配合施用效果，單施6個(gè)月控釋期的控釋復(fù)合肥C6對提高土壤硝態(tài)氮含量更為明顯，第2年施肥后，M-C6和O-C6處理的0～20 cm土層硝態(tài)氮含量提高了47.69%和40.24%；普通復(fù)合肥連續(xù)施用2 a后，土壤硝態(tài)氮含量沒有明顯增加，說明普通復(fù)合肥易發(fā)生淋溶、反硝化等現(xiàn)象從而會(huì)降低土壤中有效硝態(tài)氮的含量。

表3 不同施肥處理對土壤硝態(tài)氮含量的影響Table 3 Effects of different fertilization treatments on soil nitrate nitrogen content mg·kg-1

相對于硝態(tài)氮，銨態(tài)氮在土壤中更容易被土壤膠體吸附積累，所以經(jīng)過連續(xù)2 a的施肥試驗(yàn)可發(fā)現(xiàn)，不同的施肥處理間的蘋果幼樹土壤銨態(tài)氮含量表現(xiàn)出大的差異，第2年施肥后顯著提高了各個(gè)土層銨態(tài)氮的含量(表4)。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，2種不同養(yǎng)分控釋期的控釋復(fù)合肥混合施用改善土壤銨態(tài)氮的效果顯著，其中以70%的C3和30%的C6混合施肥處理最佳，0～10、10～20和20～30 cm土層的銨態(tài)氮含量2 a平均值達(dá)到了18.49、14.15和11.87 mg·kg-1，遠(yuǎn)高于M-(50%C3+50%C6)和其他處理。此外，在3月份一次性單施C6控釋復(fù)合肥比10月份施用更有利于土壤銨態(tài)氮的提高。綜合以上結(jié)果可知，施用控釋復(fù)合肥能有效提高土壤中硝態(tài)氮和銨態(tài)氮供應(yīng)水平，并且以M-(70%C3+30C6)處理表現(xiàn)出的效果最佳。

表4 不同施肥處理對土壤銨態(tài)氮含量的影響Table 4 Effects of different fertilization treatments on soil ammonium nitrogen content mg·kg-1

2.4.2 控釋復(fù)合肥對土壤有效磷含量的影響 土壤有效磷反映了土壤磷素供給水平高低的重要指標(biāo)[19]。由表5可知，在試驗(yàn)的兩年中土壤有效磷的含量在各土層有明顯的提高，其中，土層0～20 cm與20～30 cm之間的差異水平較為顯著。在第一年，除M-(50C3+50C6)處理外，其余施肥處理的土壤有效磷含量隨土層增加呈現(xiàn)明顯的降低規(guī)律；在第二年，不同施肥處理對各土層的土壤有效磷含量均有顯著的影響。從土壤有效磷含量的結(jié)果可以看出，一次性單施6個(gè)月控釋期的控釋肥復(fù)合肥C6對土壤有效磷的積累有明顯的促進(jìn)作用，在不同的土層均有較高的變化量，其中在10月份施用對土壤有效磷的積累作用更為明顯，比一次性施用普通復(fù)合肥在0～10、10～20、20～30 cm土層分別提高356.14%、23.03%、201.75%；C3和C6控釋復(fù)合肥配合施用在0～10 cm和10～20 cm土層均能提高土壤有效磷的含量，并且其2 a的平均含量較穩(wěn)定，在2.27～2.87 mg kg-1之間，而在20～30 cm土壤有效磷含量有降低的趨勢且含量較低；對于普通復(fù)合肥，分次施用對土壤有效磷含量沒有明顯影響。

表5 不同施肥處理對土壤有效磷含量的影響Table 5 Effects of different fertilization treatments on soil available phosphorus content mg·kg-1

2.4.3 控釋復(fù)合肥對土壤速效鉀含量的影響 由表6可知，不同的施肥處理對2個(gè)試驗(yàn)?zāi)攴莺筒煌翆拥耐寥浪傩р浐烤憩F(xiàn)出顯著性差異。土壤速效鉀含量呈現(xiàn)出隨年份的增加而增加、隨土壤深度增加逐漸降低的趨勢。與不施肥處理相比，其他處理在2 a試驗(yàn)的0～10、10～20、20～30 cm土層速效鉀含量分別提高了23.43%～100.31%、7.94%～63.70%、18.44%～87.02%；施用普通復(fù)合肥時(shí)，一次性施用表現(xiàn)出比分次施用更好的土壤速效鉀積累效果，0～10、10～20、20～30 cm土層速效鉀含量分別提高了23.44%、19.12%、56.35%。施用控釋復(fù)合肥時(shí)，無論是僅施用C6還是將C3和C6配合施用，在不同的土壤層次中的速效鉀含量相近，并且處于較高水平，與一次性施用普通復(fù)合肥相比，在0～10 cm 與10～20 cm土層中分別提高了13.24%～31.46%、14.58%～27.29%，但是在20～30 cm土層中普通復(fù)合肥與控釋復(fù)合肥處理之間沒有明顯差異，這也說明施用控釋復(fù)合肥對于提高土壤速效鉀含量和維持土壤鉀素水平效果顯著。

表6 不同施肥處理對土壤速效鉀含量的影響Table 6 Effects of different fertilization treatments on soil available potassium content mg·kg-1

2.4.4 控釋復(fù)合肥對土壤pH和電導(dǎo)率的影響 果園土壤酸堿度和鹽分含量反映了果樹生長的土壤環(huán)境質(zhì)量[20]。從表7可看出，短期內(nèi)只有施用6個(gè)月控釋期的控釋復(fù)合肥C6處理的pH值較高，分別為7.36和7.03，但與其他處理相比較差異性不顯著。不同施肥處理的土壤電導(dǎo)率相互比較表現(xiàn)出較大的差異，結(jié)果表明采用3個(gè)月控釋期的控釋復(fù)合肥C3和6個(gè)月控釋期的控釋復(fù)合肥C6摻混能有效提高可溶性離子含量，同時(shí)M-(70C3+30C6)處理的土壤電導(dǎo)率值顯著高于M-(50C3+50C6)處理，這也從側(cè)面說明M-(50C3+50C6)和M-(70C3+30C6) 2個(gè)控釋期的控釋復(fù)合肥摻混處理有利于提高土壤中水溶性養(yǎng)分離子的含量，從而增加了土壤有效養(yǎng)分促進(jìn)果樹生長。

表7 不同施肥處理對土壤pH和電導(dǎo)率的影響Table 7 Effects of different fertilization treatments on soil pH and electrical conductivity

3 討論

3.1 控釋復(fù)合肥對蘋果幼樹養(yǎng)分利用率和生長的影響

控釋復(fù)合肥中的養(yǎng)分釋放曲線主要由“緩慢釋放”“快速釋放”“穩(wěn)定釋放”3個(gè)釋放階段組成[21-22]，其養(yǎng)分釋放特征與作物吸收養(yǎng)分規(guī)律是否匹配直接決定了養(yǎng)分利用率。蘋果樹在一個(gè)生長周年內(nèi)的氮、磷、鉀的吸收特性均不相同，氮的吸收高峰期在花芽分化期和果實(shí)收獲后；磷的吸收高峰期為花芽分化期開始后；鉀的吸收高峰期為花芽分化和果實(shí)膨大期，且蘋果樹對鉀的吸收曲線呈“U”型。3月份的土壤處于低溫狀態(tài)，蘋果樹根系養(yǎng)分吸收能力弱，果樹生長主要依靠上一年樹體內(nèi)所積累的養(yǎng)分?？蒯審?fù)合肥施入土壤后養(yǎng)分釋放緩慢，隨著時(shí)間的延長，控釋復(fù)合肥內(nèi)的氮、磷、鉀元素釋放速率逐漸增大，其養(yǎng)分釋放規(guī)律與蘋果樹的生長養(yǎng)分需求規(guī)律相匹配，從而提高了養(yǎng)分吸收效率。

當(dāng)?shù)?、磷、鉀施用量一定時(shí)，作物吸收的養(yǎng)分越多越有利于肥料利用效率的提高[23]。本研究在傳統(tǒng)施肥量水平下，所有處理的施肥量均減少了25%，利用不同釋放期的控釋復(fù)合肥探究蘋果幼樹優(yōu)化施肥模式。研究結(jié)果表明，將C3與C6兩種控釋復(fù)合肥配施可有效提高養(yǎng)分利用效率，氮、磷、鉀的利用率分別達(dá)到了38.09%、21.88%和30.22%；相比與傳統(tǒng)蘋果園氮素、磷素的養(yǎng)分利用效率分別提高了26.97%和188.8%；鉀的利用效率則處于中等利用水平，其原因歸結(jié)于果樹的種植環(huán)境和基因型條件不同所產(chǎn)生的差異[24-25]。在單獨(dú)施用3個(gè)月、6個(gè)月養(yǎng)分控釋期的控釋復(fù)合肥時(shí)，蘋果幼樹對氮、磷和鉀的利用率并沒有表現(xiàn)最高，主要是由于蘋果幼樹在整個(gè)生長周年內(nèi)均有養(yǎng)分吸收需求，而單獨(dú)施用3個(gè)月和6個(gè)月養(yǎng)分釋放期的控釋復(fù)合肥只能出現(xiàn)一次養(yǎng)分釋放高峰期，所以單獨(dú)施用時(shí)不能滿足整年所需養(yǎng)分。采用混合施用的方法，在兼顧養(yǎng)分需求周期的條件下，同時(shí)能夠調(diào)整養(yǎng)分釋放模式的需求，通過不同養(yǎng)分釋放期的控釋復(fù)合肥搭配提高了蘋果幼樹對養(yǎng)分的吸收效率。因此，在“化肥使用零增長”的大背景下，不同養(yǎng)分釋放周期的控釋復(fù)合肥摻混使用是減少蘋果樹肥料施用量和提高養(yǎng)分利用效率、促進(jìn)生長發(fā)育的有效途徑。

3.2 控釋復(fù)合肥對土壤養(yǎng)分狀況的影響

控釋復(fù)合肥養(yǎng)分緩慢釋放的特征能夠維持土壤有效養(yǎng)分的高水平供給，蘋果幼樹在生長時(shí)期內(nèi)的養(yǎng)分需求才能夠得到保障；普通復(fù)合肥施入土壤后溶解速度快、肥效期短、易損失，這也導(dǎo)致了普通復(fù)合肥不能長期持續(xù)維持土壤養(yǎng)分水平，需要追肥措施來補(bǔ)充提高土壤有效養(yǎng)分含量。因此，在氮、磷、鉀等量施用的情況下，每年收獲期后普通復(fù)合肥處理的土壤氮、磷、鉀含量明顯低于控釋復(fù)合肥處理土壤，同時(shí)普通復(fù)合肥處理的不同土層養(yǎng)分有效性差異也較??；對于控釋復(fù)合肥處理，在不同年份、不同深度土層中的有效養(yǎng)分均有明顯差異，其各含量均隨年份而增加、隨土層的加深而降低，這主要由于控釋復(fù)合肥和普通復(fù)合肥的供肥特征不同所決定。

肥料養(yǎng)分供應(yīng)模式與蘋果幼樹的吸收規(guī)律匹配度直接關(guān)系到肥料養(yǎng)分的吸收效率，因此，采用控釋復(fù)合肥來實(shí)現(xiàn)一次性施肥后期不再追肥的前提條件是養(yǎng)分釋放與需求相匹配。已有研究表明，隨著蘋果幼樹生長發(fā)育時(shí)期的推移，植物體內(nèi)的養(yǎng)分會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)移且對不同養(yǎng)分的需求量也隨之發(fā)生變化才能更好地促進(jìn)樹體營養(yǎng)生長[26-27]?？蒯審?fù)合肥因養(yǎng)分持續(xù)釋放長期供給的特性，明顯提高了在蘋果幼樹生長中后期土壤氮、磷、鉀的供應(yīng)，控釋復(fù)合肥一次性施用后便可達(dá)到甚至高于普通復(fù)合肥對土壤氮、磷、鉀有效供應(yīng)水平?？蒯審?fù)合肥處理的土壤氮素在2 a內(nèi)也發(fā)生了較大的形態(tài)轉(zhuǎn)化，從單獨(dú)施用控釋復(fù)合肥C6處理M-C6可知，第一年施用后土壤中的銨態(tài)氮含量明顯低于硝態(tài)氮含量，第二年則呈相反趨勢；控釋復(fù)合肥C3與C6配合施用后，0～10、10～20、20～30 cm的土層銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量在2 a內(nèi)表現(xiàn)出不同的規(guī)律，在0～10 cm土層的銨態(tài)氮含量均高于硝態(tài)氮。對于土壤磷，第一年施用控釋復(fù)合肥處理各土層有效磷含量無差異，第二年后表現(xiàn)出單獨(dú)施用控釋復(fù)合肥C6的土壤有效磷明顯高于控釋復(fù)合肥C3與C6配合施用處理，這主要是歸因于控釋復(fù)合肥C6釋放磷素要比C3緩慢，所以能夠長時(shí)間維持較高的土壤有效磷水平，那么C6施用比例越高則越有助于土壤有效磷的提高，但是根據(jù)實(shí)際應(yīng)用效果可知，控釋復(fù)合肥C3和C6按照各占50%的比例施用更有利于蘋果樹的生長，這說明C3和C6按照各占50%混合施用的養(yǎng)分釋放模式更符合蘋果樹的磷吸收模式，因此，M-(50C3+50C6)處理對蘋果幼樹有最高的磷利用效率。土壤鉀是提高作物品質(zhì)的重要元素，在蘋果生產(chǎn)中具有提高果樹著色和增加糖分的功能，本研究中控釋復(fù)合肥釋放的鉀與普通復(fù)合肥效果相當(dāng)，主要是由于果樹吸收鉀的效率高，其次是控釋復(fù)合肥采用一次性施肥的模式能夠長期維持土壤鉀水平，相對于普通的多次施用鉀肥的模式效果相當(dāng)，所以綜合比較控釋復(fù)合肥同樣具有減少鉀養(yǎng)分土壤固定和提高鉀素利用率的功能。

4 結(jié)論

基于3個(gè)月和6個(gè)月控釋期的控釋復(fù)合肥C3和C6，蘋果幼樹在70%的C3和30%的C6配合施用下獲得的氮、鉀養(yǎng)分吸收率最高；在50%的C3和50%的C6配合施用下的磷利用率最高。2種不同釋放期的控釋復(fù)合肥配合施用較單獨(dú)施用一種控釋復(fù)合肥和單獨(dú)施用普通肥對蘋果幼樹的生長更有利。C3和C6控釋復(fù)合肥配合施用對土壤pH沒有明顯的影響，在一定程度上提高了土壤電導(dǎo)率、土壤氮、磷、鉀的含量，并多以70%的C3和30%的C6配合施用方式為最佳。因此，控釋復(fù)合肥可作為蘋果種植減肥增效的有效替代途徑，綜合養(yǎng)分吸收和土壤養(yǎng)分調(diào)控結(jié)果，以3月份一次性施用70%的C3和30%的C6的控釋復(fù)合肥效果最佳。