蘋果園水肥氣生一體化技術

張世忠，束靖，王甲威，陳偉，束懷瑞

(1.國家蘋果工程技術研究中心/山東農(nóng)業(yè)大學，山東泰安 271018；2.山東農(nóng)業(yè)工程學院林業(yè)工程學院，山東濟南 250100；3.山東省果樹研究所，山東泰安 271000)

蘋果園水肥氣生一體化養(yǎng)根壯樹技術，是結(jié)合蘋果根系生理生長特性及土壤特征，以調(diào)控根系呼吸代謝為中心，通過改善根系環(huán)境培養(yǎng)理想根系構(gòu)型。該技術(圖1)對蘋果園土壤實行分層管理：地表覆蓋利用有機秸稈或自然生草手段，穩(wěn)定表層土壤環(huán)境，減少表層根系冗余消耗；中層局部優(yōu)化，行間交替開溝集中施用有機肥，每隔3～5年1次，溝內(nèi)的深層土與表層覆蓋土上下對調(diào)循環(huán)，改善土壤結(jié)構(gòu)；地表下層垂直灌溉供水，“穴貯肥水”技術與“水肥一體化”滴灌系統(tǒng)結(jié)合，株間滴灌處打孔開穴施加生物炭基肥,既有利于滴灌水肥的快速滲透，又有利于水肥的有效保持，將傳統(tǒng)水平灌溉轉(zhuǎn)變?yōu)榇怪惫喔确绞?，保證了水肥快速滲透，根系有效吸收，節(jié)水節(jié)肥，滴灌水通氣或者利用過氧化氫(H2O2)進行化學增氧調(diào)控，提高灌溉水氧氣含量，改善中、下層根系呼吸代謝(原土壤透氣性強，但水含氧量低的話，根系會發(fā)生窒息)，提高根系活力；利用微生物肥，改善土壤微生物群落組成，調(diào)控根際微生態(tài)環(huán)境，進而改善根系構(gòu)型的內(nèi)在因子，如側(cè)根密度、根系活力等。這一技術的實施，有效改善了根系集中分布區(qū)域的土壤環(huán)境，避免了傳統(tǒng)大水灌溉引起的土壤板結(jié)、根系窒息、富營養(yǎng)化等副作用，防止水肥資源浪費，減少根系冗余消耗，為蘋果提質(zhì)增產(chǎn)、減肥減水奠定基礎。

1 蘋果根系的呼吸代謝與環(huán)境調(diào)控

根系健壯是植株健康、優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)的前提。呼吸代謝是根系最基本的生命活動，是根系一切物質(zhì)代謝與能量代謝的前提。維持良好的呼吸代謝與光合同化物的征調(diào)利用，是根系調(diào)控的保障。果樹地上部分生長發(fā)育會影響根系呼吸代謝水平的變化，而土壤氧氣含量變化與根域環(huán)境溫度調(diào)節(jié)是根系呼吸的重要外部影響因素。保證根系生長土壤環(huán)境的健康，維持根系生長適宜的土壤氧氣含量及穩(wěn)定的根際溫度環(huán)境，對果樹根系調(diào)控具有重要意義。

土壤氧氣含量是根系正常呼吸代謝的保障，適宜的土壤結(jié)構(gòu)和良好的透氣性是保證植株正常發(fā)育的重要條件；根系澇害時會限制根系的有氧呼吸，破壞根系正常的生理功能，嚴重時導致根系凋亡。自然條件下，隨著土壤深度的增加，土壤氧氣含量降低，導致根系呼吸代謝受限，根系活力與側(cè)根密度降低。通過改善土壤透氣性、根區(qū)通氣、化學增氧等手段可以提高土壤氧氣含量，有效改善根系呼吸代謝，提高深層土壤根系活力與側(cè)根密度。

溫度也是果樹根系生長的重要因素。溫度較低根系呼吸代謝減弱，根系物質(zhì)與能量代謝水平較低，根系處于相對靜止生長狀態(tài)；土壤條件適宜，根系能夠保證穩(wěn)定的呼吸代謝及生長發(fā)育；適宜的高溫會致根系呼吸代謝旺盛，提高對地上部碳同化物的征調(diào)比例與利用效率，引起根系的大量發(fā)生，導致夏季發(fā)根高峰。因此，健壯的根系，除了水肥，還需要環(huán)境中氣體和溫度的保障。

2 中國蘋果園主要土壤特征

土壤是植物根系生長的主要載體，土壤健康是果樹根系健壯和植株健康的保障。中國果樹“上山下灘”種植，果園立地條件相對較差，土壤有機質(zhì)含量普遍較低，多不足1%，除了影響土壤透氣性，也會影響土壤中無機元素的有效含量及保持?；蚀罅渴┯玫珶o法在土壤中得到有效保持，造成土壤無機離子富營養(yǎng)化、土壤板結(jié)及土壤酸化。且低有機質(zhì)含量的土壤環(huán)境，有益微生物數(shù)量少，群落組成簡單，不利于根系的生長。

3 蘋果園水肥氣生一體化技術要點

3.1 果園土壤表層覆蓋

蘋果園表層進行自然生草或者農(nóng)作物秸稈覆蓋，有效保護表層環(huán)境穩(wěn)態(tài)。自然生草是任由優(yōu)勢野生雜草自然生長，控制草高度，及時刈割，留茬高度15 cm左右。農(nóng)作物秸稈覆蓋，可根據(jù)當?shù)胤N植作物選用，玉米、谷子、大豆等秸稈等均可，沿行平鋪于樹冠下方，無需粉碎，省工省力，可連續(xù)覆蓋。

3.2 中層單側(cè)開溝局部優(yōu)化

果樹行間單側(cè)開溝，緊靠樹冠邊緣，開溝寬10～15 cm、深50～60 cm，將土表的有機肥與表層覆蓋秸稈或覆蓋草混合填入，將挖出的下層土再覆蓋于樹冠表層，使上、下層土互換。行間左右側(cè)隔3～5年1次交替開溝局部優(yōu)化，既保證改善土壤結(jié)構(gòu)的持續(xù)穩(wěn)定性，又可減少有機肥和人工投入，省工節(jié)肥。

3.3 下層垂直增氧滴灌

灌溉采用成本低的簡易滴灌模式，結(jié)合“穴貯肥水”技術，株間打孔，直徑15～20 cm，深度50～60 cm，填充稻殼炭與有機肥，灌溉水可快速垂直滲透。改傳統(tǒng)的地表水平供給水肥為地下垂直供給水肥。滴灌時，利用物理通氣(通氣泵進行灌溉水通氣)或過氧化氫等化學增氧手段提高水中氧氣含量，防止灌溉窒息產(chǎn)生的負面影響(非粘性土，如果水含氧量低的話，會產(chǎn)生根系窒息)，由傳統(tǒng)的“水平灌溉”轉(zhuǎn)變?yōu)椤按怪痹鲅醯喂唷保黾油寥姥鯕夂?，維持根系呼吸。

3.4 滴灌水溶肥配合微生物肥

滴灌所用無機水溶肥，配合促進根系生長的微生物菌肥，增加局部環(huán)境中有益微生物數(shù)量，提高根系活力。以通過打孔穴施的稻殼炭、有機肥等作為無機元素和微生物的載體，保證肥料效果的持續(xù)性。

4 展望

4.1 局部優(yōu)化的土壤環(huán)境是水肥氣生優(yōu)良效應載體

中國果園土壤有機質(zhì)含量低，通氣性差，載體效應差。有機質(zhì)作為無機元素的優(yōu)良載體，能夠保證無機肥料的有效性和持續(xù)供應；優(yōu)良的通氣環(huán)境，能夠保持局部空間的氧氣含量，維持根系呼吸，同時也為微生物的多樣性提供了良好的代謝場所。利用局部的土壤改良，提升水肥利用效率，減肥節(jié)水；并且利用改良空間的邊際效應，穩(wěn)定根系生長，減少根系冗余消耗，調(diào)控根系理想構(gòu)型，保障樹體健康。

4.2 果園根系管理要注意消除技術措施的負面作用和注重技術的本土化

根系管理是果園優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)的核心。水、肥、氣等是植物根系生長發(fā)育的必須要素，是果園根系管理的關鍵。然而，如果根系需求的水肥等管理措施不當，會產(chǎn)生極大的負面作用，例如果園灌溉水氧氣含量過低時，會導致根系窒息或凋亡；水肥一體化的無機營養(yǎng)元素，如果沒有良好的保存載體，會導致土壤離子含量過高，土壤酸化等。消除這些措施的負面效果是果樹根系管理提升的重點。水與氣結(jié)合提高灌溉水氧氣含量；結(jié)合為無機營養(yǎng)提供載體；水溶肥與微生物肥結(jié)合改善環(huán)境微生態(tài)系統(tǒng)；滴灌與穴貯肥水結(jié)合，保證水分的快速滲透和有效吸收；局部優(yōu)良環(huán)境與整體結(jié)合，保證根系生長空間。

果園根系管理更要重視技術的本土化，根據(jù)矮化樹體或喬化樹體差異以及果園土壤特征，技術可適當改進簡化，實現(xiàn)技術的最大有效化，降低生產(chǎn)資料和勞動投入。本技術表層農(nóng)作物秸稈覆蓋，投入成本低；中層單側(cè)開溝局部優(yōu)化，一次施肥，可以保持3～5年的肥料效果，節(jié)肥約30%；簡易滴管系統(tǒng)與穴貯肥水結(jié)合，節(jié)水約40%。

圖1 蘋果園水肥氣生一體化技術及對蘋果根系的影響