土壤肥力質(zhì)量與蘋(píng)果生長(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)關(guān)系的研究進(jìn)展

孫琛梅，程冬冬，楊越超，李丁一，任師可，段崇鑫，劉 艷*，姜遠(yuǎn)茂*

（1. 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院，作物生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 泰安 271018；2. 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，山東 泰安 271018）

我國(guó)蘋(píng)果栽培面積和產(chǎn)量均居世界首位，蘋(píng)果作為我國(guó)第一大水果，已成為果區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和農(nóng)民增收的支柱產(chǎn)業(yè)。我國(guó)多數(shù)蘋(píng)果園立地條件差，主要分布在土壤養(yǎng)分相對(duì)貧瘠、土壤有機(jī)質(zhì)偏低的山坡地、丘陵地和河灘地等。在目前蘋(píng)果園生產(chǎn)中，果農(nóng)為追求產(chǎn)量增加，不斷加大化肥施用量，普遍存在超量施用化肥、有機(jī)肥施用量不足、化肥與有機(jī)肥配施模式不合理等不當(dāng)現(xiàn)象，導(dǎo)致蘋(píng)果園土壤有機(jī)質(zhì)減少、土壤板結(jié)、土壤酸化等問(wèn)題［1］，使得土壤肥力質(zhì)量進(jìn)一步下降，影響蘋(píng)果產(chǎn)量和品質(zhì)，嚴(yán)重威脅蘋(píng)果產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

土壤肥力質(zhì)量是土壤物理、化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì)的綜合反映，代表土壤生產(chǎn)力的綜合能力。土壤肥力質(zhì)量下降已成為限制蘋(píng)果產(chǎn)業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展的重要限制因素。目前研究表明，土壤容重、含水量、有機(jī)質(zhì)含量以及土壤養(yǎng)分含量等都會(huì)直接影響蘋(píng)果生長(zhǎng)發(fā)育、果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)以及果樹(shù)病蟲(chóng)害的發(fā)生［2-3］。因此，全面了解各土壤肥力因子與蘋(píng)果生長(zhǎng)、產(chǎn)量和品質(zhì)之間的相互關(guān)系，明確限制我國(guó)蘋(píng)果產(chǎn)量和品質(zhì)提升的關(guān)鍵土壤肥力因子，對(duì)指導(dǎo)土壤管理、合理施肥、提高蘋(píng)果產(chǎn)量與品質(zhì)具有重要的理論和實(shí)踐意義。本文從土壤物理、化學(xué)、生物學(xué)性質(zhì)方面出發(fā)，對(duì)近年來(lái)的主要研究進(jìn)展進(jìn)行回顧，綜述了土壤肥力因子對(duì)蘋(píng)果生長(zhǎng)、果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，以期為果園土壤的管理、合理科學(xué)的施肥以及蘋(píng)果產(chǎn)區(qū)的合理區(qū)域規(guī)劃等提供理論依據(jù)。

1 土壤肥力質(zhì)量對(duì)蘋(píng)果生長(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

1.1 土壤物理性質(zhì)對(duì)蘋(píng)果生長(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

1.1.1 土壤容重對(duì)蘋(píng)果生長(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

土壤容重反映土壤的松緊狀況，直接影響土壤通氣性和植物根系的生長(zhǎng)和功能發(fā)揮。土壤容重過(guò)小使植物根系不容易扎穩(wěn)，土壤保水能力差，土壤養(yǎng)分也易隨降雨或灌水流失；土壤容重過(guò)大會(huì)導(dǎo)致土壤機(jī)械阻力增加，土壤通氣透水性差，容易產(chǎn)生地面積水或地表徑流，還影響微生物活動(dòng)和養(yǎng)分轉(zhuǎn)化［4］。土壤容重可通過(guò)直接影響蘋(píng)果根系的生長(zhǎng)及其對(duì)養(yǎng)分的吸收，進(jìn)而影響蘋(píng)果的產(chǎn)量和品質(zhì)。適宜的土壤容重有助于果樹(shù)根系的延伸和擴(kuò)展活動(dòng)范圍，增加根系吸收功能，有利于維持果樹(shù)的健康樹(shù)勢(shì)，延緩果樹(shù)衰老等。盧蕾［5］研究發(fā)現(xiàn)，適宜的土壤容重（1.40 g/cm3）有利于平邑甜茶幼苗根系的生長(zhǎng)和保持較好的根系形態(tài)，土壤容重過(guò)高（1.55 g/cm3）會(huì)抑制平邑甜茶幼苗根系的正常生長(zhǎng)。

目前我國(guó)蘋(píng)果園土壤容重普遍偏高，已成為我國(guó)當(dāng)前果樹(shù)生產(chǎn)中普遍存在的逆境脅迫因子之一［6］，尤其對(duì)于旱地果樹(shù)來(lái)說(shuō)，底層土壤容重偏高、緊實(shí)化嚴(yán)重制約了果樹(shù)的抗旱性。張強(qiáng)等［7］研究北京蘋(píng)果主產(chǎn)區(qū)土壤時(shí)發(fā)現(xiàn)，果園0 ～40 cm 土層平均土壤容重為1.46 ～1.52 g/cm3。魏彬萌［8］研究渭北果園土壤時(shí)發(fā)現(xiàn)，0 ～20 cm 表層土壤容重為1.22 ～1.35 g/cm3時(shí)能基本滿(mǎn)足果樹(shù)正常生長(zhǎng)需求，20 ～60 cm 土壤容重達(dá)到1.45 ～1.61 g/cm3，嚴(yán)重超出果樹(shù)健康生長(zhǎng)的土壤容重閾值，制約果樹(shù)根系的延伸和發(fā)育、根區(qū)土壤水分入滲和氣體交換與更新等。

1.1.2 土壤質(zhì)地對(duì)蘋(píng)果生長(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

土壤質(zhì)地是土壤重要的物理特性之一，很大程度上決定土壤的各種耕作性能、施肥反應(yīng)以及土壤持水、通氣等特性。土壤質(zhì)地是影響根系生長(zhǎng)發(fā)育的重要因子，能明顯影響蘋(píng)果根系構(gòu)型和根系生長(zhǎng)發(fā)育［9］。土壤處于輕壤偏重、中壤偏輕的質(zhì)地條件有利于蘋(píng)果活躍根的生長(zhǎng)發(fā)育［10］。鄒養(yǎng)軍等［11］研究發(fā)現(xiàn)壤土適宜蘋(píng)果幼樹(shù)生長(zhǎng)，砂土次之。土壤質(zhì)地可通過(guò)影響土壤的總孔隙度，來(lái)影響土壤的通氣性和透光率，從而影響蘋(píng)果根系的呼吸速率［12］。土壤質(zhì)地還是蘋(píng)果限根栽培的重要影響因子，在進(jìn)行蘋(píng)果限根栽培時(shí)發(fā)現(xiàn)壤土比黏土更有利于樹(shù)體發(fā)育［13］。另外，土壤質(zhì)地類(lèi)型還影響微生物群落多樣性，且蘋(píng)果根際微生物群落更易受土壤質(zhì)地影響［14］。土壤質(zhì)地類(lèi)型還會(huì)影響蘋(píng)果園連作障礙程度，不同土壤質(zhì)地發(fā)生連作障礙程度不同，黏壤土連作障礙發(fā)生更嚴(yán)重，其次是砂壤土、壤土［12］。

我國(guó)蘋(píng)果生產(chǎn)區(qū)域分布廣泛，其中環(huán)渤海、西南冷涼高地、黃河故道和西北黃土高原為四大主要生產(chǎn)區(qū)域，土壤質(zhì)地類(lèi)型多樣。煙臺(tái)地區(qū)適宜種植蘋(píng)果的土壤質(zhì)地為砂質(zhì)壤土，土壤質(zhì)地疏松，持水保肥性好，而黏性過(guò)重或大量粗砂礫壤土則不適宜蘋(píng)果種植［15］。渭北地區(qū)土壤屬于壤質(zhì)土壤，是一種結(jié)構(gòu)“穩(wěn)定性”相對(duì)較差的土壤，由于土壤的“淀積黏化”作用，在剖面內(nèi)部形成緊實(shí)土層，直接影響根系伸長(zhǎng)，減小了根系的覓水覓肥空間，嚴(yán)重影響果樹(shù)的健康生長(zhǎng)［8］。

1.1.3 土壤水分對(duì)蘋(píng)果生長(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

土壤水分在果樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中起著重要作用，影響蘋(píng)果樹(shù)生長(zhǎng)代謝的各個(gè)方面。蘋(píng)果樹(shù)最適宜的土壤含水量是土壤田間持水量保持在60%～80%之間［16］，只有當(dāng)果園土壤含水量處于田間持水量的60%以上時(shí)，才能滿(mǎn)足果樹(shù)的正常生長(zhǎng)需求。同時(shí)土壤含水量豐缺程度是影響蘋(píng)果園產(chǎn)量高低的主要因素，尤其是5 ～7 月的土壤含水量豐缺程度，因?yàn)樵撈陂g蘋(píng)果生長(zhǎng)旺期，生理需水量大［17］。土壤含水量可影響果實(shí)中可溶性糖積累、蘋(píng)果的咀嚼性和硬度以及可溶性固形物、維生素C的含量等。土壤過(guò)干或過(guò)濕都會(huì)降低蘋(píng)果果實(shí)品質(zhì)。當(dāng)土壤水分缺乏或不足時(shí)，果樹(shù)根、枝、葉生長(zhǎng)緩慢，停止生長(zhǎng)早，葉面積小，光合作用差，導(dǎo)致果實(shí)生長(zhǎng)減弱或脫落，降低果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)。土壤水分過(guò)多會(huì)使蘋(píng)果新梢持續(xù)生長(zhǎng)，不利于花芽分化，還會(huì)造成土壤通氣不良，抑制根系呼吸作用，在缺氧的條件下易形成有毒還原物質(zhì)，影響根系的吸收能力，甚至發(fā)生爛根或整株死亡。然而，適度的水分脅迫可促進(jìn)蘋(píng)果花芽分化［18］；提高果實(shí)的可溶性固形物含量，使果實(shí)的硬度增大；影響果實(shí)著色，水分脅迫處理的越早，果實(shí)顏色沉積越深；促進(jìn)蘋(píng)果維生素C、總酚、總糖等的積累；使蘋(píng)果生長(zhǎng)變快，提早成熟；提高蘋(píng)果水分利用率，節(jié)約用水；降低成本，提升效益等。

我國(guó)蘋(píng)果主產(chǎn)區(qū)多是干旱缺水的地區(qū)，果園類(lèi)型多是旱地雨養(yǎng)果園，尤其是在黃土高原地區(qū)，土壤干層現(xiàn)象嚴(yán)重，盛果期蘋(píng)果根系垂直吸收水分主要區(qū)域集中在30 ～80 cm 之間，其中40 ～60 cm土層是最活躍區(qū)域［17］，土壤水分已成為制約該區(qū)蘋(píng)果產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的最主要限制因子。王紹飛等［19］研究黃土丘陵區(qū)盛果期蘋(píng)果樹(shù)土壤水分時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨著樹(shù)齡增加，土層中果樹(shù)水分的來(lái)源逐漸變淺，用水策略趨于保守。為解決果園土壤缺水對(duì)果樹(shù)生產(chǎn)與生長(zhǎng)的影響，果農(nóng)通過(guò)多種措施提高土壤水分利用率，如：通過(guò)覆蓋減少果園土壤蒸發(fā)；進(jìn)行節(jié)水灌溉；增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，提高土壤吸水和持水能力；改良蘋(píng)果品種，提高果樹(shù)對(duì)水分的吸收能力等。

1.2 土壤化學(xué)性質(zhì)對(duì)蘋(píng)果生長(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

1.2.1 土壤有機(jī)質(zhì)對(duì)蘋(píng)果生長(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

土壤有機(jī)質(zhì)是衡量土壤肥力的重要指標(biāo)，也是實(shí)現(xiàn)蘋(píng)果優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的關(guān)鍵。土壤有機(jī)質(zhì)的主要成分是碳和氮的有機(jī)化合物，是土壤的主要組成部分［20］。土壤有機(jī)質(zhì)不僅為果樹(shù)生長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng)、增加養(yǎng)分的有效性，還可以改善土壤結(jié)構(gòu)、增加土壤團(tuán)聚體含量，增加土壤孔隙度和通氣性，提升土壤保水保肥能力和土壤緩沖性等［21］。果園土壤有機(jī)質(zhì)的含量與果樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育有密切關(guān)系，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，不僅能促進(jìn)果樹(shù)根系生長(zhǎng)、增加根系在深層土壤中的分布、延緩衰老［22］，還能提高果樹(shù)根系活力，增強(qiáng)根系對(duì)養(yǎng)分的吸收和向果實(shí)中轉(zhuǎn)移的能力；能顯著增加植株株高、莖粗和鮮重，明顯增加植株的生物量；還能提高蘋(píng)果樹(shù)光合作用，促進(jìn)光合產(chǎn)物的積累，提高蘋(píng)果內(nèi)果糖、葡萄糖、山梨醇和蔗糖的含量，提升果實(shí)的大小、色澤、風(fēng)味和內(nèi)含物的含量［23］。此外，有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程中產(chǎn)生的激素能影響根系吸收營(yíng)養(yǎng)和樹(shù)體的內(nèi)源激素組成，從而能調(diào)節(jié)果樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育，改善果實(shí)品質(zhì)。果實(shí)中的礦質(zhì)元素鈣、鎂、鐵、錳、鋅、銅等含量也與土壤有機(jī)質(zhì)含量成正比。在果園肥力管理中，有機(jī)質(zhì)含量甚至直接決定了果樹(shù)的產(chǎn)量、發(fā)病率及果實(shí)品質(zhì)等［24］。當(dāng)果園有機(jī)質(zhì)含量在2%以上時(shí)，果實(shí)品質(zhì)好、優(yōu)果率高、產(chǎn)量高，而且苦痘病發(fā)病率減少，且產(chǎn)量與有機(jī)質(zhì)含量呈正相關(guān)；土壤有機(jī)質(zhì)含量在2%以下的果園果樹(shù)生長(zhǎng)緩慢、化肥利用率低，蘋(píng)果產(chǎn)量低、果實(shí)品質(zhì)差，苦痘病發(fā)生嚴(yán)重［25］。

我國(guó)蘋(píng)果園多數(shù)種植在土壤較瘠薄的丘陵山地、河灘地或西北旱塬區(qū)，果園立地條件較差，土壤有機(jī)質(zhì)含量普遍都較低，平均在1%以下，遠(yuǎn)低于國(guó)外2%～4%，土壤有機(jī)質(zhì)缺乏成為限制我國(guó)蘋(píng)果高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的重要因素。豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)果園的土壤有機(jī)質(zhì)含量應(yīng)在2%以上，國(guó)家無(wú)公害蘋(píng)果技術(shù)規(guī)程要求，果園土壤有機(jī)質(zhì)含量應(yīng)在1.5%以上，最好達(dá)到5%～8%。要想增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，改善土壤理化性質(zhì)，提升我國(guó)果品的整體現(xiàn)狀和產(chǎn)量，就必須在合理范圍內(nèi)加大有機(jī)肥的施用量。大量研究表明［22，26］，施用有機(jī)肥可以改良土壤的理化性質(zhì)，提升果樹(shù)對(duì)氮肥的利用率，促進(jìn)蘋(píng)果果實(shí)發(fā)育，提高果實(shí)優(yōu)果率和產(chǎn)量。有機(jī)肥還能提高果實(shí)內(nèi)鈣、鎂、鋅、鐵的含量，增加果樹(shù)的百葉重、葉面積和新梢生長(zhǎng)量，能顯著提高蘋(píng)果果實(shí)硬度、維生素C 含量、可溶性固形物含量和糖酸比，從而有效地改善果實(shí)風(fēng)味，提高果實(shí)品質(zhì)。

1.2.2 土壤pH 對(duì)蘋(píng)果生長(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

土壤pH 是衡量果園生產(chǎn)力的重要參數(shù)之一，適宜的土壤pH 是果樹(shù)正常生長(zhǎng)發(fā)育的必要條件，過(guò)酸或過(guò)堿的土壤均對(duì)果樹(shù)生長(zhǎng)不利。大量研究表明，土壤pH 不僅直接影響土壤微生物群落分布和多樣性、土壤有機(jī)質(zhì)分解和轉(zhuǎn)化以及各種礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的含量和有效性等［27］，而且還間接影響植株的生長(zhǎng)、發(fā)育及果實(shí)品質(zhì)產(chǎn)量［28］。李慶軍等［29］研究表明，蘋(píng)果果實(shí)單果重、可溶性固形物、可溶性糖、果皮色澤和果實(shí)風(fēng)味5 項(xiàng)指標(biāo)與土壤pH 顯著相關(guān)。蘋(píng)果適宜的土壤pH 為6.5 ～7.5，pH 小于6.0 時(shí)，許多必需的大量元素（氮、磷、鉀、鈣、鎂）被果樹(shù)根系吸收利用較低，pH 大于7.5 時(shí)，許多微量元素（鐵、鋅、硼）不能被果樹(shù)根系吸收利用［30］。相關(guān)研究表明［31］，蘋(píng)果植株根系、地上部、植株總干質(zhì)量、根冠比、葉片凈光合速率和氮利用率均隨土壤pH 的降低而降低，且土壤pH 越低，降低幅度越大。同樣，果園土壤pH 偏高對(duì)土壤性質(zhì)、養(yǎng)分活性、果樹(shù)長(zhǎng)勢(shì)以及果樹(shù)對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收利用均有一定的影響，土壤pH 在8.0 以上會(huì)降低肥料利用率［32］。

土壤酸化是土壤質(zhì)量退化的一個(gè)重要方面，土壤酸化能顯著抑制蘋(píng)果幼苗根系的正常生長(zhǎng)發(fā)育，降低根系活力和根系吸收功能；顯著降低葉片葉綠素相對(duì)含量和光合速率，影響蘋(píng)果對(duì)各種元素的累積量等［33］。土壤酸化還會(huì)導(dǎo)致鈣、鎂、鉀等鹽基離子的加速淋失，明顯減少果實(shí)中鈣素的含量，進(jìn)而導(dǎo)致果實(shí)苦痘病、痘斑病和水心病等果實(shí)生理病害的發(fā)生［34］；土壤酸化還可增加錳離子溶解度，造成錳中毒而引發(fā)果樹(shù)粗皮病等［35］?？梢?jiàn)，土壤酸化會(huì)導(dǎo)致果樹(shù)生理病害越來(lái)越嚴(yán)重，嚴(yán)重影響果品優(yōu)質(zhì)、高效、安全生產(chǎn)及其可持續(xù)發(fā)展。近年來(lái)，中國(guó)果園土壤酸化的加劇，尤其以環(huán)渤海灣產(chǎn)區(qū)最為突出［36］，其中煙臺(tái)市蘋(píng)果園土壤pH 平均為5.33，以棲霞市最低，為4.86；牟平區(qū)最高，為5.75［37］，土壤酸化已成為制約煙臺(tái)地區(qū)蘋(píng)果產(chǎn)量和品質(zhì)的重要限制因素之一。

1.2.3 土壤氮對(duì)蘋(píng)果生長(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

氮是蘋(píng)果生長(zhǎng)發(fā)育所必需的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素，是蘋(píng)果生長(zhǎng)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。氮素在植物器官形成、物質(zhì)代謝、生理生化過(guò)程、果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)形成等方面起著不可替代的作用［38］。土壤氮含量直接影響蘋(píng)果營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)，合理的土壤氮含量可促進(jìn)新梢生長(zhǎng)、花芽形成、提高坐果率和果實(shí)膨大，從而提高果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)［39］；若土壤中氮含量不足，則樹(shù)體生長(zhǎng)弱、新梢短、樹(shù)勢(shì)弱，抗病力差［40］。

目前，我國(guó)蘋(píng)果園土壤全氮含量為0.8 ～1.3 g/kg［31］，一 般 情 況 每 產(chǎn)100 kg 鮮 果 需 施 純 氮0.6 ～1.0 kg。土壤中的氮素根本無(wú)法滿(mǎn)足果樹(shù)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)需求，需通過(guò)外源氮素施入來(lái)補(bǔ)充和調(diào)節(jié)。因此，合理地施用氮肥成為關(guān)鍵，適宜地施用氮肥可以生產(chǎn)高品質(zhì)的果品。但受“施肥越多，產(chǎn)量越高”“要高產(chǎn)就必須多施肥”等傳統(tǒng)觀念的影響，目前果園生產(chǎn)中普通存在施化肥過(guò)量的問(wèn)題。過(guò)多施氮肥導(dǎo)致樹(shù)體旺長(zhǎng)、營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)不平衡、成花難、結(jié)果晚、抗凍力低等問(wèn)題［41］。土壤中氮含量過(guò)高可降低果實(shí)中鈣的含量，導(dǎo)致果實(shí)硬度降低，從而增加生理失調(diào)癥的發(fā)生，蘋(píng)果的爛果率、爛果量和帶苦痘病的果實(shí)隨氮肥施用量增多而增加。金冠蘋(píng)果長(zhǎng)期大量施用氮肥后，盡管獲得了較高的產(chǎn)量，但果實(shí)硬度和可溶性固形物含量均降低。氮肥的施用也會(huì)影響果樹(shù)對(duì)其他營(yíng)養(yǎng)元素的吸收，如葉片中的氮含量高時(shí)，鈣和鎂的含量也會(huì)增加，而鉀含量會(huì)明顯降低，磷含量也有下降趨勢(shì)［42］。Birka 等［43］研究不同氮水平對(duì)蘋(píng)果產(chǎn)量和品質(zhì)的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，氮肥不足時(shí)產(chǎn)量低、果實(shí)小、營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)差，但果實(shí)著色好；過(guò)多氮肥不能獲得高產(chǎn)和大的果實(shí)，反而促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，導(dǎo)致果實(shí)著色差；而且氮肥水平高時(shí)，會(huì)延遲蘋(píng)果的采收時(shí)期、增加青果的比例。

1.2.4 土壤磷對(duì)蘋(píng)果生長(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

磷是蘋(píng)果生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。磷是植物核酸、核蛋白、磷脂和植物抗毒素的組成部分，能促進(jìn)光合能量轉(zhuǎn)化、糖轉(zhuǎn)化以及淀粉、蛋白質(zhì)和脂肪的形成，有利于細(xì)胞分裂，在根系的生長(zhǎng)及樹(shù)體的生長(zhǎng)發(fā)育方面起著重要作用，提高果樹(shù)抗旱、抗寒、抗鹽堿、抗病蟲(chóng)能力。磷主要分布在植物的根尖、生長(zhǎng)點(diǎn)、新芽等植物生長(zhǎng)旺盛的部位。磷有助于果樹(shù)的花芽發(fā)育和開(kāi)花坐果，在改善果實(shí)品質(zhì)方面有著十分重要的作用［44］。研究表明，土壤磷含量影響蘋(píng)果果實(shí)的大小、著色和種子發(fā)育［45］，磷充足時(shí)，能加速細(xì)胞的分裂與繁殖，促進(jìn)果樹(shù)的生長(zhǎng)發(fā)育，但磷含量過(guò)高，會(huì)抑制果樹(shù)對(duì)鋅、銅、鐵的吸收，引起葉片發(fā)黃，甚至出現(xiàn)小葉病［46］。蘋(píng)果缺磷后會(huì)導(dǎo)致花芽分化停滯，新梢生長(zhǎng)減弱，葉片萎縮變小，蘋(píng)果樹(shù)生長(zhǎng)緩慢，積累的糖分會(huì)變成花青素，致使葉片出現(xiàn)紫紅色斑塊，葉柄發(fā)紫，葉緣出現(xiàn)半月形壞死，還會(huì)導(dǎo)致果實(shí)色澤不鮮艷。長(zhǎng)期缺磷導(dǎo)致地上部新梢頂芽死亡、果面粗糙、含酸量增加、果實(shí)成熟期推遲等。

適宜的土壤磷含量是蘋(píng)果優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的基礎(chǔ)，但磷在土壤中容易被固定，遷移速率低，導(dǎo)致土壤磷有效性低，無(wú)法滿(mǎn)足一般作物的生長(zhǎng)需要。而土壤磷肥投入量是決定土壤磷含量變化趨勢(shì)的關(guān)鍵因素，為滿(mǎn)足蘋(píng)果生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)磷的需求，我國(guó)蘋(píng)果生產(chǎn)上常采取“高磷投入、低磷效率”的方式，長(zhǎng)期的高磷投入造成了我國(guó)大部分產(chǎn)區(qū)蘋(píng)果園土壤磷累積嚴(yán)重，土壤磷含量已超過(guò)樹(shù)體需求量，當(dāng)土壤有效磷含量超過(guò)磷素淋失臨界值時(shí)，土壤磷淋失風(fēng)險(xiǎn)較大，存在潛在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)［47］。因此，如何提高植物對(duì)土壤磷素的吸收利用效率，減少磷肥施用量成為了蘋(píng)果生產(chǎn)中亟須解決的問(wèn)題。研究表明［48］，局部施磷肥能優(yōu)化蘋(píng)果幼苗根系分布和根系參數(shù)，提高土壤磷酸酶活性，改善磷肥的生物有效性，提高蘋(píng)果對(duì)磷的吸收能力，提高磷肥利用率。

1.2.5 土壤鉀對(duì)蘋(píng)果生長(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

鉀是蘋(píng)果必需的大量元素之一，尤其在改善蘋(píng)果品質(zhì)和質(zhì)量方面起著重要作用，被稱(chēng)為“品質(zhì)元素”。Fallahi 等［49］研究表明，鉀肥可以有效地提高蘋(píng)果的果實(shí)單果質(zhì)量、產(chǎn)量、果實(shí)含酸量和色澤。鉀作為多種酶的活性劑，與果樹(shù)體內(nèi)多數(shù)代謝過(guò)程密切相關(guān)；鉀能促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成，促進(jìn)果樹(shù)的光合作用和光合產(chǎn)物的運(yùn)輸?shù)?。因此，土壤鉀充足時(shí)能顯著提高蘋(píng)果果實(shí)的含糖量、果面著色度、香氣、果實(shí)風(fēng)味及果實(shí)耐貯性，提高果實(shí)品質(zhì)，還能提高果樹(shù)抗旱、抗寒性能和抗病能力。蘋(píng)果園土壤交換性鉀小于80 mg/kg 則表明土壤鉀缺乏［50］，蘋(píng)果葉片邊緣枯焦，光合能力降低，光合產(chǎn)物積累減少，蘋(píng)果樹(shù)的抗旱、抗寒力減弱，果實(shí)變小，含酸量降低，著色不好，采前落果嚴(yán)重等［44］。蘋(píng)果樹(shù)對(duì)鉀的吸收高峰期一般在7 ～8 月，在該期間施加適量的鉀肥，對(duì)改善和提高果樹(shù)產(chǎn)量和品質(zhì)有明顯作用。

1.2.6 土壤鈣、鎂對(duì)蘋(píng)果生長(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

鈣作為果樹(shù)營(yíng)養(yǎng)不可缺少的元素之一，對(duì)果樹(shù)健康和果實(shí)品質(zhì)有著重要的影響。研究表明［51-52］，優(yōu)質(zhì)蘋(píng)果園土壤中鈣飽和度需要達(dá)到60%～80%、交換性鈣含量為0.5 ～2 g/kg、根系表面鈣濃度為0.005 ～0.04 g/kg 時(shí)，才能滿(mǎn)足根系對(duì)鈣的需求。當(dāng)土壤有效鈣充足時(shí)，不僅能促進(jìn)果實(shí)著色，還能抑制呼吸作用和乙烯的生成，從而延緩果實(shí)衰老腐爛，降低爛果率，延長(zhǎng)貯藏期；但當(dāng)鈣含量過(guò)剩時(shí)則使土壤呈堿性，影響錳、鐵、鋅、硼元素的吸收，增加果實(shí)患病概率，影響果實(shí)的品質(zhì)和貯藏性［53］。而土壤缺鈣則易引起果樹(shù)腐爛病、早期落葉病的發(fā)生和果實(shí)苦痘病、水心病等病害的出現(xiàn)，影響蘋(píng)果的產(chǎn)量和品質(zhì)。果樹(shù)缺鈣一般發(fā)生在酸性土中，而堿性土因含有較多的碳酸鈣不易使果樹(shù)出現(xiàn)缺鈣的情況，但李鵬［54］研究發(fā)現(xiàn)，渭北地區(qū)長(zhǎng)期種植蘋(píng)果，會(huì)加速該區(qū)黃土母質(zhì)發(fā)育土壤的鈣素退化過(guò)程，顯著降低蘋(píng)果園碳酸鈣含量，打破了渭北地區(qū)石灰性土壤永不缺鈣的傳統(tǒng)觀念，認(rèn)為不合理的長(zhǎng)期過(guò)量施用氮磷肥是導(dǎo)致土壤和蘋(píng)果樹(shù)缺鈣的重要誘因之一。

鎂是構(gòu)成葉綠素、植素、花青素的主要成分之一，在光能的吸收、傳輸、轉(zhuǎn)換過(guò)程中起關(guān)鍵性作用，同時(shí)鎂還是多種酶的活化劑，能促進(jìn)作物對(duì)碳氮的吸收，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)。當(dāng)土壤中有效鎂不足時(shí)，極易引起作物缺鎂。由于蘋(píng)果長(zhǎng)期過(guò)量施用化肥，氮肥中的銨態(tài)氮降低了鎂的有效性，再加上鉀與鎂之間存在吸收拮抗作用，過(guò)量的鉀肥施用進(jìn)一步降低了蘋(píng)果對(duì)鎂的吸收，使蘋(píng)果出現(xiàn)缺鎂現(xiàn)象。成年蘋(píng)果缺鎂癥一般發(fā)生在7 ～8 月，缺鎂后，病葉不易脫落且葉片上出現(xiàn)壞死斑點(diǎn)，果樹(shù)枝條較細(xì)弱易彎，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生枯梢現(xiàn)象［55］。因此，增施鎂肥成了增加土壤有效鎂含量和提升果實(shí)產(chǎn)量、品質(zhì)的必要措施。李秉毓［56］研究發(fā)現(xiàn)，鎂素供應(yīng)過(guò)低或過(guò)高均抑制幼苗各器官的干物質(zhì)積累和根系生長(zhǎng)，不利于植株對(duì)碳氮的吸收利用；大田試驗(yàn)中鎂肥最適宜施用量為2250 kg/hm2，可顯著促進(jìn)蘋(píng)果葉片生長(zhǎng)、提高葉綠素含量等，有利于蘋(píng)果樹(shù)樹(shù)體生長(zhǎng)，并且能提高果實(shí)產(chǎn)量和改善果實(shí)品質(zhì)。

1.2.7 土壤微量元素對(duì)蘋(píng)果生長(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

土壤微量元素是土壤肥力的重要組成部分，同時(shí)也是表征土壤質(zhì)量的重要因子。土壤微量元素在提高蘋(píng)果產(chǎn)量和品質(zhì)方面起著重要作用，如硼可促進(jìn)葉綠素的形成，在碳水化合物代謝、運(yùn)輸上起重要作用；錳是葉綠素的組成物質(zhì)，參與光合作用；錳、銅具有降低果實(shí)硬度和果肉密度、促進(jìn)果實(shí)貯期軟化的作用［57］。土壤中若缺少某一微量元素，蘋(píng)果容易出現(xiàn)缺素癥，蘋(píng)果缺鋅會(huì)導(dǎo)致小葉病，蘋(píng)果缺硼會(huì)出現(xiàn)縮果病，蘋(píng)果缺鐵會(huì)導(dǎo)致黃葉病。由于我國(guó)蘋(píng)果主產(chǎn)區(qū)土壤有效鋅普遍偏低，鋅營(yíng)養(yǎng)已成為限制蘋(píng)果產(chǎn)量和質(zhì)量的重要因素［58］，其中山東1/3 以上的蘋(píng)果園有效鋅含量偏低，46.2%的蘋(píng)果園發(fā)生小葉病［59］，因此需增施相應(yīng)的微量元素肥料進(jìn)行防治。研究發(fā)現(xiàn)，在果園中增施適量的微量元素肥，可以改善蘋(píng)果的樹(shù)體營(yíng)養(yǎng)，提高果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)［60］。

1.2.8 土壤有機(jī)質(zhì)、養(yǎng)分與蘋(píng)果生長(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)關(guān)系的多元分析

土壤養(yǎng)分是果樹(shù)生長(zhǎng)和產(chǎn)量形成的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。土壤養(yǎng)分含量、有效性及各養(yǎng)分間的合理比例成為影響蘋(píng)果園高質(zhì)高產(chǎn)的重要因素［49，61］。張強(qiáng)等［7］研究了富士蘋(píng)果土壤養(yǎng)分與果實(shí)品質(zhì)的關(guān)系，結(jié)果表明，果實(shí)品質(zhì)受土壤有機(jī)質(zhì)和堿解氮、有效磷、速效鉀、鐵、鋅、硼等養(yǎng)分的共同影響。王海云［33］研究膠東蘋(píng)果園土壤養(yǎng)分狀況與產(chǎn)量關(guān)系時(shí)發(fā)現(xiàn)，高產(chǎn)園的土壤有效養(yǎng)分含量均高于中、低產(chǎn)園，他認(rèn)為這種差異是導(dǎo)致產(chǎn)量差別的重要原因之一，而磷、鉀是產(chǎn)量是中、低產(chǎn)園產(chǎn)量上升的主要限制因子。但也有研究者認(rèn)為，蘋(píng)果的生長(zhǎng)和結(jié)果狀況與土壤養(yǎng)分含量的相關(guān)性較差［62］，果樹(shù)當(dāng)年的生長(zhǎng)及產(chǎn)量結(jié)果并不完全取決于當(dāng)季的土壤營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)狀況［21］。此外，果實(shí)不同的品質(zhì)屬性受土壤養(yǎng)分的影響程度不同，張強(qiáng)等［63］研究表明，影響富士蘋(píng)果單果質(zhì)量、果實(shí)硬度、果實(shí)可溶性固形物含量等品質(zhì)的主要土壤養(yǎng)分類(lèi)型不同。蘋(píng)果樹(shù)健康生長(zhǎng)狀況也與土壤養(yǎng)分情況密切相關(guān)，楊文淵等［64］研究表明，蘋(píng)果腐爛病的發(fā)生程度與土壤鉀含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與氮/鉀和磷/鉀均呈顯著正相關(guān)。另外，各營(yíng)養(yǎng)元素間的配比也是影響蘋(píng)果高產(chǎn)優(yōu)產(chǎn)的關(guān)鍵因素之一。土壤碳/氮作為土壤質(zhì)量的敏感指標(biāo)，碳/氮是影響植株的生長(zhǎng)發(fā)育和氮素吸收的重要因素。由于我國(guó)蘋(píng)果園本身立地條件差，土壤有機(jī)質(zhì)偏低，再加上施氮肥過(guò)量，導(dǎo)致土壤碳/氮失調(diào)。土壤碳/氮失調(diào)是我國(guó)果園土壤質(zhì)量退化、土壤微生物多樣性下降、土傳病害嚴(yán)重、果品產(chǎn)量品質(zhì)下降的重要原因［65］。葛順?lè)宓龋?1］在平邑甜茶上的研究表明，土壤碳/氮控制在21 ～23 范圍內(nèi)適宜蘋(píng)果植株生長(zhǎng)發(fā)育，可達(dá)到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效的目的。

由于我國(guó)蘋(píng)果屬種質(zhì)資源類(lèi)型多樣，分布廣泛，各地區(qū)的蘋(píng)果園土壤條件、施肥管理等方式的不同，使得各地果園土壤養(yǎng)分狀況及限制因子存在較大差異。張義等［66］對(duì)陜西王東溝流域蘋(píng)果園調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)，蘋(píng)果品質(zhì)的限制因子主要為土壤全氮和有機(jī)質(zhì)。鄭朝霞等［61］研究發(fā)現(xiàn)，陜西省蘋(píng)果主產(chǎn)區(qū)土壤養(yǎng)分含量總體較低，有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀平均含量分別為11.5 g/kg、57.1 mg/kg、13.0 mg/kg 和160.4 mg/kg，已成為制約當(dāng)?shù)靥O(píng)果產(chǎn)業(yè)發(fā)展的因素。彭福田等［21］研究認(rèn)為增加土壤養(yǎng)分供應(yīng)能力對(duì)提高蘋(píng)果產(chǎn)量水平具有重要作用，科學(xué)合理施肥成為蘋(píng)果產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的關(guān)鍵。大量研究結(jié)果表明［67］，氮磷鉀化肥配合施用對(duì)蘋(píng)果產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的提高及品質(zhì)的改善有重要作用。而蘋(píng)果園土壤養(yǎng)分狀況是制定果園土壤管理和施肥方案的重要依據(jù)之一，研究人員根據(jù)各蘋(píng)果主產(chǎn)區(qū)氣候條件和土壤條件，制定了適宜當(dāng)?shù)靥O(píng)果生產(chǎn)的土壤養(yǎng)分等級(jí)，如山東省蘋(píng)果園土壤有效養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)、陜西省果園土壤速效氮磷鉀豐缺診斷標(biāo)準(zhǔn)（表1），為合理科學(xué)施肥提高了科學(xué)依據(jù)。

表1 不同蘋(píng)果主產(chǎn)區(qū)蘋(píng)果園土壤有機(jī)質(zhì)和有效養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

1.3 土壤微生物對(duì)蘋(píng)果生長(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

土壤微生物包括細(xì)菌、放線菌、真菌、病毒等，是土壤的重要組成部分，與土壤肥力密切相關(guān)，其在土壤礦質(zhì)養(yǎng)分轉(zhuǎn)化、物質(zhì)代謝和能量流動(dòng)中起著重要作用，是評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。土壤微生物對(duì)環(huán)境變化十分敏感，因此土壤微生物組成的群落結(jié)構(gòu)及多樣性可作為土壤質(zhì)量變化的敏感指標(biāo)。趙國(guó)棟等［70］研究渭北旱塬地區(qū)的蘋(píng)果園根區(qū)土壤時(shí)發(fā)現(xiàn)，土壤微生物主要集中在0 ～40 cm 土層，并隨土壤深度增加而減少；從樹(shù)基處到果樹(shù)行間水平方向上，細(xì)菌數(shù)量呈增加趨勢(shì)，而真菌數(shù)量呈逐漸減少趨勢(shì)，放線菌數(shù)量則呈先減少后增加趨勢(shì)。陳偉［71］研究發(fā)現(xiàn)蘋(píng)果園的產(chǎn)量與土壤微生物的數(shù)量息息相關(guān)，高產(chǎn)園土壤微生物數(shù)量大。土壤中微生物通過(guò)其多樣的代謝和功能調(diào)節(jié)土壤質(zhì)量，從而提高蘋(píng)果的產(chǎn)量和品質(zhì)。王洋娟［72］研究發(fā)現(xiàn)，增施微生物菌肥可明顯改善“紅富士”果實(shí)的外觀和品質(zhì)，降低蘋(píng)果花臉病發(fā)病率。

在蘋(píng)果根區(qū)土壤中，變形菌門(mén)、擬桿菌門(mén)和酸桿菌門(mén)等是主要細(xì)菌類(lèi)群，擔(dān)子菌門(mén)、子囊菌門(mén)、接合菌門(mén)等是主要真菌類(lèi)群［73］。長(zhǎng)期種植蘋(píng)果后土壤中的細(xì)菌多樣性會(huì)下降，真菌多樣性會(huì)上升［74］，土壤類(lèi)型逐漸由“細(xì)菌型”向“真菌型”轉(zhuǎn)變，并伴有有害真菌的大量繁殖，而蘋(píng)果園病害以真菌病害居多。因此，弄清楚果園土壤中真菌微生物的種類(lèi)以及它們之間的相互作用，對(duì)控制蘋(píng)果根部病害的發(fā)生和流行、促進(jìn)蘋(píng)果健康生長(zhǎng)、提升蘋(píng)果品質(zhì)具有重要意義。目前有關(guān)土壤微生物對(duì)蘋(píng)果生長(zhǎng)發(fā)育的研究主要集中在土壤微生物對(duì)蘋(píng)果連作障礙的影響上，蘋(píng)果連作障礙在果園整個(gè)生命周期中造成的經(jīng)濟(jì)損失可高達(dá)50%［75］，已逐漸成為制約全球特別是中國(guó)蘋(píng)果產(chǎn)業(yè)發(fā)展的共性問(wèn)題。從世界范圍來(lái)看，造成蘋(píng)果連作障礙的有害真菌主要有柱孢菌屬、鐮孢菌屬、絲核菌屬、疫霉屬和腐霉屬等［76-77］，而導(dǎo)致我國(guó)蘋(píng)果主產(chǎn)區(qū)連作障礙的主要病原菌是鐮孢菌［78］。

2 展望

目前，國(guó)內(nèi)學(xué)者針對(duì)土壤肥力質(zhì)量與蘋(píng)果生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)之間的關(guān)系開(kāi)展了大量研究，促進(jìn)了我國(guó)蘋(píng)果產(chǎn)量和品質(zhì)的大幅度提升。但目前的相關(guān)研究大多數(shù)僅限于研究一種或兩種土壤肥力因子對(duì)蘋(píng)果質(zhì)量和品質(zhì)的影響，然而各土壤肥力因子間是相互作用、相互影響的，因此，在今后的研究中應(yīng)明確各土壤肥力因子間的協(xié)同作用，加強(qiáng)土壤肥力因子對(duì)蘋(píng)果品質(zhì)影響的系統(tǒng)性和綜合性研究。另外，我國(guó)蘋(píng)果種植分布廣泛，各主產(chǎn)區(qū)氣候、地形、土壤類(lèi)型以及施肥管理措施等都不同，各主產(chǎn)區(qū)土壤肥力狀況差異較大，使得限制其蘋(píng)果產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)提升的關(guān)鍵土壤肥力因子也不同，因此需要建立不同蘋(píng)果種植產(chǎn)區(qū)的土壤肥力因子適宜水平和標(biāo)準(zhǔn)，但目前已建立的土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)還存在一些問(wèn)題，如各蘋(píng)果主產(chǎn)區(qū)土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)所選取的指標(biāo)不統(tǒng)一，不能相互對(duì)照和比較；另外，目前所制定的土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值的確定所依據(jù)的土壤樣本調(diào)查范圍偏小，或是直接參考全國(guó)第二次土壤普查技術(shù)規(guī)程的分級(jí)指標(biāo)，而第二次土壤普查樣本不僅包含蘋(píng)果園土壤，還包含農(nóng)田、森林等土壤，其養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)與蘋(píng)果園土壤實(shí)際情況差異較大。因此，在今后的研究中應(yīng)在蘋(píng)果土壤養(yǎng)分等級(jí)制定的標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一、規(guī)范化等方面加強(qiáng)研究，以期為科學(xué)合理施肥、提高肥料利用率以及建立優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)蘋(píng)果栽培基地等提供理論依據(jù)。