土壤肥力質量與蘋果生長、產(chǎn)量及品質關系的研究進展

孫琛梅，程冬冬，楊越超，李丁一，任師可，段崇鑫，劉 艷*，姜遠茂*

（1. 山東農(nóng)業(yè)大學園藝科學與工程學院，作物生物學國家重點實驗室，山東 泰安 271018；2. 山東農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院，山東 泰安 271018）

我國蘋果栽培面積和產(chǎn)量均居世界首位，蘋果作為我國第一大水果，已成為果區(qū)經(jīng)濟發(fā)展和農(nóng)民增收的支柱產(chǎn)業(yè)。我國多數(shù)蘋果園立地條件差，主要分布在土壤養(yǎng)分相對貧瘠、土壤有機質偏低的山坡地、丘陵地和河灘地等。在目前蘋果園生產(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、有機肥施用量不足、化肥與有機肥配施模式不合理等不當現(xiàn)象，導致蘋果園土壤有機質減少、土壤板結、土壤酸化等問題［1］，使得土壤肥力質量進一步下降，影響蘋果產(chǎn)量和品質，嚴重威脅蘋果產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

土壤肥力質量是土壤物理、化學和生物學性質的綜合反映，代表土壤生產(chǎn)力的綜合能力。土壤肥力質量下降已成為限制蘋果產(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、有機質含量以及土壤養(yǎng)分含量等都會直接影響蘋果生長發(fā)育、果實產(chǎn)量和品質以及果樹病蟲害的發(fā)生［2-3］。因此，全面了解各土壤肥力因子與蘋果生長、產(chǎn)量和品質之間的相互關系，明確限制我國蘋果產(chǎn)量和品質提升的關鍵土壤肥力因子，對指導土壤管理、合理施肥、提高蘋果產(chǎn)量與品質具有重要的理論和實踐意義。本文從土壤物理、化學、生物學性質方面出發(fā)，對近年來的主要研究進展進行回顧，綜述了土壤肥力因子對蘋果生長、果實產(chǎn)量和品質的影響，以期為果園土壤的管理、合理科學的施肥以及蘋果產(chǎn)區(qū)的合理區(qū)域規(guī)劃等提供理論依據(jù)。

1 土壤肥力質量對蘋果生長、產(chǎn)量及品質的影響

1.1 土壤物理性質對蘋果生長、產(chǎn)量及品質的影響

1.1.1 土壤容重對蘋果生長、產(chǎn)量及品質的影響

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和功能發(fā)揮。土壤容重過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；土壤容重過大會導致土壤機械阻力增加，土壤通氣透水性差，容易產(chǎn)生地面積水或地表徑流，還影響微生物活動和養(yǎng)分轉化［4］。土壤容重可通過直接影響蘋果根系的生長及其對養(yǎng)分的吸收，進而影響蘋果的產(chǎn)量和品質。適宜的土壤容重有助于果樹根系的延伸和擴展活動范圍，增加根系吸收功能，有利于維持果樹的健康樹勢，延緩果樹衰老等。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和保持較好的根系形態(tài)，土壤容重過高（1.55 g/cm3）會抑制平邑甜茶幼苗根系的正常生長。

目前我國蘋果園土壤容重普遍偏高，已成為我國當前果樹生產(chǎn)中普遍存在的逆境脅迫因子之一［6］，尤其對于旱地果樹來說，底層土壤容重偏高、緊實化嚴重制約了果樹的抗旱性。張強等［7］研究北京蘋果主產(chǎn)區(qū)土壤時發(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發(fā)現(xiàn)，0 ～20 cm 表層土壤容重為1.22 ～1.35 g/cm3時能基本滿足果樹正常生長需求，20 ～60 cm 土壤容重達到1.45 ～1.61 g/cm3，嚴重超出果樹健康生長的土壤容重閾值，制約果樹根系的延伸和發(fā)育、根區(qū)土壤水分入滲和氣體交換與更新等。

1.1.2 土壤質地對蘋果生長、產(chǎn)量及品質的影響

土壤質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、施肥反應以及土壤持水、通氣等特性。土壤質地是影響根系生長發(fā)育的重要因子，能明顯影響蘋果根系構型和根系生長發(fā)育［9］。土壤處于輕壤偏重、中壤偏輕的質地條件有利于蘋果活躍根的生長發(fā)育［10］。鄒養(yǎng)軍等［11］研究發(fā)現(xiàn)壤土適宜蘋果幼樹生長，砂土次之。土壤質地可通過影響土壤的總孔隙度，來影響土壤的通氣性和透光率，從而影響蘋果根系的呼吸速率［12］。土壤質地還是蘋果限根栽培的重要影響因子，在進行蘋果限根栽培時發(fā)現(xiàn)壤土比黏土更有利于樹體發(fā)育［13］。另外，土壤質地類型還影響微生物群落多樣性，且蘋果根際微生物群落更易受土壤質地影響［14］。土壤質地類型還會影響蘋果園連作障礙程度，不同土壤質地發(fā)生連作障礙程度不同，黏壤土連作障礙發(fā)生更嚴重，其次是砂壤土、壤土［12］。

我國蘋果生產(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，土壤質地類型多樣。煙臺地區(qū)適宜種植蘋果的土壤質地為砂質壤土，土壤質地疏松，持水保肥性好，而黏性過重或大量粗砂礫壤土則不適宜蘋果種植［15］。渭北地區(qū)土壤屬于壤質土壤，是一種結構“穩(wěn)定性”相對較差的土壤，由于土壤的“淀積黏化”作用，在剖面內(nèi)部形成緊實土層，直接影響根系伸長，減小了根系的覓水覓肥空間，嚴重影響果樹的健康生長［8］。

1.1.3 土壤水分對蘋果生長、產(chǎn)量及品質的影響

土壤水分在果樹生長發(fā)育過程中起著重要作用，影響蘋果樹生長代謝的各個方面。蘋果樹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］，只有當果園土壤含水量處于田間持水量的60%以上時，才能滿足果樹的正常生長需求。同時土壤含水量豐缺程度是影響蘋果園產(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，因為該期間蘋果生長旺期，生理需水量大［17］。土壤含水量可影響果實中可溶性糖積累、蘋果的咀嚼性和硬度以及可溶性固形物、維生素C的含量等。土壤過干或過濕都會降低蘋果果實品質。當土壤水分缺乏或不足時，果樹根、枝、葉生長緩慢，停止生長早，葉面積小，光合作用差，導致果實生長減弱或脫落，降低果實產(chǎn)量和品質。土壤水分過多會使蘋果新梢持續(xù)生長，不利于花芽分化，還會造成土壤通氣不良，抑制根系呼吸作用，在缺氧的條件下易形成有毒還原物質，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蘋果花芽分化［18］；提高果實的可溶性固形物含量，使果實的硬度增大；影響果實著色，水分脅迫處理的越早，果實顏色沉積越深；促進蘋果維生素C、總酚、總糖等的積累；使蘋果生長變快，提早成熟；提高蘋果水分利用率，節(jié)約用水；降低成本，提升效益等。

我國蘋果主產(chǎn)區(qū)多是干旱缺水的地區(qū)，果園類型多是旱地雨養(yǎng)果園，尤其是在黃土高原地區(qū)，土壤干層現(xiàn)象嚴重，盛果期蘋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)盛果期蘋果樹土壤水分時發(fā)現(xiàn)，隨著樹齡增加，土層中果樹水分的來源逐漸變淺，用水策略趨于保守。為解決果園土壤缺水對果樹生產(chǎn)與生長的影響，果農(nóng)通過多種措施提高土壤水分利用率，如：通過覆蓋減少果園土壤蒸發(fā)；進行節(jié)水灌溉；增加土壤有機質含量，提高土壤吸水和持水能力；改良蘋果品種，提高果樹對水分的吸收能力等。

1.2 土壤化學性質對蘋果生長、產(chǎn)量及品質的影響

1.2.1 土壤有機質對蘋果生長、產(chǎn)量及品質的影響

土壤有機質是衡量土壤肥力的重要指標，也是實現(xiàn)蘋果優(yōu)質高產(chǎn)的關鍵。土壤有機質的主要成分是碳和氮的有機化合物，是土壤的主要組成部分［20］。土壤有機質不僅為果樹生長提供營養(yǎng)、增加養(yǎng)分的有效性，還可以改善土壤結構、增加土壤團聚體含量，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］。果園土壤有機質的含量與果樹生長發(fā)育有密切關系，增加土壤有機質含量，不僅能促進果樹根系生長、增加根系在深層土壤中的分布、延緩衰老［22］，還能提高果樹根系活力，增強根系對養(yǎng)分的吸收和向果實中轉移的能力；能顯著增加植株株高、莖粗和鮮重，明顯增加植株的生物量；還能提高蘋果樹光合作用，促進光合產(chǎn)物的積累，提高蘋果內(nèi)果糖、葡萄糖、山梨醇和蔗糖的含量，提升果實的大小、色澤、風味和內(nèi)含物的含量［23］。此外，有機質轉化過程中產(chǎn)生的激素能影響根系吸收營養(yǎng)和樹體的內(nèi)源激素組成，從而能調(diào)節(jié)果樹生長發(fā)育，改善果實品質。果實中的礦質元素鈣、鎂、鐵、錳、鋅、銅等含量也與土壤有機質含量成正比。在果園肥力管理中，有機質含量甚至直接決定了果樹的產(chǎn)量、發(fā)病率及果實品質等［24］。當果園有機質含量在2%以上時，果實品質好、優(yōu)果率高、產(chǎn)量高，而且苦痘病發(fā)病率減少，且產(chǎn)量與有機質含量呈正相關；土壤有機質含量在2%以下的果園果樹生長緩慢、化肥利用率低，蘋果產(chǎn)量低、果實品質差，苦痘病發(fā)生嚴重［25］。

我國蘋果園多數(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，土壤有機質含量普遍都較低，平均在1%以下，遠低于國外2%～4%，土壤有機質缺乏成為限制我國蘋果高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質的重要因素。豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)果園的土壤有機質含量應在2%以上，國家無公害蘋果技術規(guī)程要求，果園土壤有機質含量應在1.5%以上，最好達到5%～8%。要想增加土壤有機質含量，改善土壤理化性質，提升我國果品的整體現(xiàn)狀和產(chǎn)量，就必須在合理范圍內(nèi)加大有機肥的施用量。大量研究表明［22，26］，施用有機肥可以改良土壤的理化性質，提升果樹對氮肥的利用率，促進蘋果果實發(fā)育，提高果實優(yōu)果率和產(chǎn)量。有機肥還能提高果實內(nèi)鈣、鎂、鋅、鐵的含量，增加果樹的百葉重、葉面積和新梢生長量，能顯著提高蘋果果實硬度、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風味，提高果實品質。

1.2.2 土壤pH 對蘋果生長、產(chǎn)量及品質的影響

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 是果樹正常生長發(fā)育的必要條件，過酸或過堿的土壤均對果樹生長不利。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、土壤有機質分解和轉化以及各種礦質營養(yǎng)元素的含量和有效性等［27］，而且還間接影響植株的生長、發(fā)育及果實品質產(chǎn)量［28］。李慶軍等［29］研究表明，蘋果果實單果重、可溶性固形物、可溶性糖、果皮色澤和果實風味5 項指標與土壤pH 顯著相關。蘋果適宜的土壤pH 為6.5 ～7.5，pH 小于6.0 時，許多必需的大量元素（氮、磷、鉀、鈣、鎂）被果樹根系吸收利用較低，pH 大于7.5 時，許多微量元素（鐵、鋅、硼）不能被果樹根系吸收利用［30］。相關研究表明［31］，蘋果植株根系、地上部、植株總干質量、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 偏高對土壤性質、養(yǎng)分活性、果樹長勢以及果樹對土壤養(yǎng)分的吸收利用均有一定的影響，土壤pH 在8.0 以上會降低肥料利用率［32］。

土壤酸化是土壤質量退化的一個重要方面，土壤酸化能顯著抑制蘋果幼苗根系的正常生長發(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含量和光合速率，影響蘋果對各種元素的累積量等［33］。土壤酸化還會導致鈣、鎂、鉀等鹽基離子的加速淋失，明顯減少果實中鈣素的含量，進而導致果實苦痘病、痘斑病和水心病等果實生理病害的發(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)果樹粗皮病等［35］?？梢?，土壤酸化會導致果樹生理病害越來越嚴重，嚴重影響果品優(yōu)質、高效、安全生產(chǎn)及其可持續(xù)發(fā)展。近年來，中國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］，其中煙臺市蘋果園土壤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地區(qū)蘋果產(chǎn)量和品質的重要限制因素之一。

1.2.3 土壤氮對蘋果生長、產(chǎn)量及品質的影響

氮是蘋果生長發(fā)育所必需的礦質營養(yǎng)元素，是蘋果生長的重要物質基礎。氮素在植物器官形成、物質代謝、生理生化過程、果實產(chǎn)量和品質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果營養(yǎng)生長與生殖生長，合理的土壤氮含量可促進新梢生長、花芽形成、提高坐果率和果實膨大，從而提高果實產(chǎn)量和品質［39］；若土壤中氮含量不足，則樹體生長弱、新梢短、樹勢弱，抗病力差［40］。

目前，我國蘋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法滿足果樹穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)需求，需通過外源氮素施入來補充和調(diào)節(jié)。因此，合理地施用氮肥成為關鍵，適宜地施用氮肥可以生產(chǎn)高品質的果品。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量的問題。過多施氮肥導致樹體旺長、營養(yǎng)生長和生殖生長不平衡、成花難、結果晚、抗凍力低等問題［41］。土壤中氮含量過高可降低果實中鈣的含量，導致果實硬度降低，從而增加生理失調(diào)癥的發(fā)生，蘋果的爛果率、爛果量和帶苦痘病的果實隨氮肥施用量增多而增加。金冠蘋果長期大量施用氮肥后，盡管獲得了較高的產(chǎn)量，但果實硬度和可溶性固形物含量均降低。氮肥的施用也會影響果樹對其他營養(yǎng)元素的吸收，如葉片中的氮含量高時，鈣和鎂的含量也會增加，而鉀含量會明顯降低，磷含量也有下降趨勢［42］。Birka 等［43］研究不同氮水平對蘋果產(chǎn)量和品質的影響時發(fā)現(xiàn)，氮肥不足時產(chǎn)量低、果實小、營養(yǎng)生長差，但果實著色好；過多氮肥不能獲得高產(chǎn)和大的果實，反而促進營養(yǎng)生長，導致果實著色差；而且氮肥水平高時，會延遲蘋果的采收時期、增加青果的比例。

1.2.4 土壤磷對蘋果生長、產(chǎn)量及品質的影響

磷是蘋果生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質形成的物質基礎，也是評價土壤質量的重要指標之一。磷是植物核酸、核蛋白、磷脂和植物抗毒素的組成部分，能促進光合能量轉化、糖轉化以及淀粉、蛋白質和脂肪的形成，有利于細胞分裂，在根系的生長及樹體的生長發(fā)育方面起著重要作用，提高果樹抗旱、抗寒、抗鹽堿、抗病蟲能力。磷主要分布在植物的根尖、生長點、新芽等植物生長旺盛的部位。磷有助于果樹的花芽發(fā)育和開花坐果，在改善果實品質方面有著十分重要的作用［44］。研究表明，土壤磷含量影響蘋果果實的大小、著色和種子發(fā)育［45］，磷充足時，能加速細胞的分裂與繁殖，促進果樹的生長發(fā)育，但磷含量過高，會抑制果樹對鋅、銅、鐵的吸收，引起葉片發(fā)黃，甚至出現(xiàn)小葉?。?6］。蘋果缺磷后會導致花芽分化停滯，新梢生長減弱，葉片萎縮變小，蘋果樹生長緩慢，積累的糖分會變成花青素，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，還會導致果實色澤不鮮艷。長期缺磷導致地上部新梢頂芽死亡、果面粗糙、含酸量增加、果實成熟期推遲等。

適宜的土壤磷含量是蘋果優(yōu)質高產(chǎn)的基礎，但磷在土壤中容易被固定，遷移速率低，導致土壤磷有效性低，無法滿足一般作物的生長需要。而土壤磷肥投入量是決定土壤磷含量變化趨勢的關鍵因素，為滿足蘋果生長發(fā)育對磷的需求，我國蘋果生產(chǎn)上常采取“高磷投入、低磷效率”的方式，長期的高磷投入造成了我國大部分產(chǎn)區(qū)蘋果園土壤磷累積嚴重，土壤磷含量已超過樹體需求量，當土壤有效磷含量超過磷素淋失臨界值時，土壤磷淋失風險較大，存在潛在環(huán)境風險［47］。因此，如何提高植物對土壤磷素的吸收利用效率，減少磷肥施用量成為了蘋果生產(chǎn)中亟須解決的問題。研究表明［48］，局部施磷肥能優(yōu)化蘋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，提高蘋果對磷的吸收能力，提高磷肥利用率。

1.2.5 土壤鉀對蘋果生長、產(chǎn)量及品質的影響

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

1.2.6 土壤鈣、鎂對蘋果生長、產(chǎn)量及品質的影響

鈣作為果樹營養(yǎng)不可缺少的元素之一，對果樹健康和果實品質有著重要的影響。研究表明［51-52］，優(yōu)質蘋果園土壤中鈣飽和度需要達到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，才能滿足根系對鈣的需求。當土壤有效鈣充足時，不僅能促進果實著色，還能抑制呼吸作用和乙烯的生成，從而延緩果實衰老腐爛，降低爛果率，延長貯藏期；但當鈣含量過剩時則使土壤呈堿性，影響錳、鐵、鋅、硼元素的吸收，增加果實患病概率，影響果實的品質和貯藏性［53］。而土壤缺鈣則易引起果樹腐爛病、早期落葉病的發(fā)生和果實苦痘病、水心病等病害的出現(xiàn)，影響蘋果的產(chǎn)量和品質。果樹缺鈣一般發(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出現(xiàn)缺鈣的情況，但李鵬［54］研究發(fā)現(xiàn)，渭北地區(qū)長期種植蘋果，會加速該區(qū)黃土母質發(fā)育土壤的鈣素退化過程，顯著降低蘋果園碳酸鈣含量，打破了渭北地區(qū)石灰性土壤永不缺鈣的傳統(tǒng)觀念，認為不合理的長期過量施用氮磷肥是導致土壤和蘋果樹缺鈣的重要誘因之一。

鎂是構成葉綠素、植素、花青素的主要成分之一，在光能的吸收、傳輸、轉換過程中起關鍵性作用，同時鎂還是多種酶的活化劑，能促進作物對碳氮的吸收，提高作物產(chǎn)量和品質。當土壤中有效鎂不足時，極易引起作物缺鎂。由于蘋果長期過量施用化肥，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，過量的鉀肥施用進一步降低了蘋果對鎂的吸收，使蘋果出現(xiàn)缺鎂現(xiàn)象。成年蘋果缺鎂癥一般發(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，果樹枝條較細弱易彎，嚴重時發(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產(chǎn)量、品質的必要措施。李秉毓［56］研究發(fā)現(xiàn)，鎂素供應過低或過高均抑制幼苗各器官的干物質積累和根系生長，不利于植株對碳氮的吸收利用；大田試驗中鎂肥最適宜施用量為2250 kg/hm2，可顯著促進蘋果葉片生長、提高葉綠素含量等，有利于蘋果樹樹體生長，并且能提高果實產(chǎn)量和改善果實品質。

1.2.7 土壤微量元素對蘋果生長、產(chǎn)量及品質的影響

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

1.2.8 土壤有機質、養(yǎng)分與蘋果生長、產(chǎn)量及品質關系的多元分析

土壤養(yǎng)分是果樹生長和產(chǎn)量形成的重要物質基礎。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果園高質高產(chǎn)的重要因素［49，61］。張強等［7］研究了富士蘋果土壤養(yǎng)分與果實品質的關系，結果表明，果實品質受土壤有機質和堿解氮、有效磷、速效鉀、鐵、鋅、硼等養(yǎng)分的共同影響。王海云［33］研究膠東蘋果園土壤養(yǎng)分狀況與產(chǎn)量關系時發(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，他認為這種差異是導致產(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。但也有研究者認為，蘋果的生長和結果狀況與土壤養(yǎng)分含量的相關性較差［62］，果樹當年的生長及產(chǎn)量結果并不完全取決于當季的土壤營養(yǎng)供應狀況［21］。此外，果實不同的品質屬性受土壤養(yǎng)分的影響程度不同，張強等［63］研究表明，影響富士蘋果單果質量、果實硬度、果實可溶性固形物含量等品質的主要土壤養(yǎng)分類型不同。蘋果樹健康生長狀況也與土壤養(yǎng)分情況密切相關，楊文淵等［64］研究表明，蘋果腐爛病的發(fā)生程度與土壤鉀含量呈極顯著負相關，與氮/鉀和磷/鉀均呈顯著正相關。另外，各營養(yǎng)元素間的配比也是影響蘋果高產(chǎn)優(yōu)產(chǎn)的關鍵因素之一。土壤碳/氮作為土壤質量的敏感指標，碳/氮是影響植株的生長發(fā)育和氮素吸收的重要因素。由于我國蘋果園本身立地條件差，土壤有機質偏低，再加上施氮肥過量，導致土壤碳/氮失調(diào)。土壤碳/氮失調(diào)是我國果園土壤質量退化、土壤微生物多樣性下降、土傳病害嚴重、果品產(chǎn)量品質下降的重要原因［65］。葛順峰等［31］在平邑甜茶上的研究表明，土壤碳/氮控制在21 ～23 范圍內(nèi)適宜蘋果植株生長發(fā)育，可達到高產(chǎn)、優(yōu)質、高效的目的。

由于我國蘋果屬種質資源類型多樣，分布廣泛，各地區(qū)的蘋果園土壤條件、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］對陜西王東溝流域蘋果園調(diào)查時發(fā)現(xiàn)，蘋果品質的限制因子主要為土壤全氮和有機質。鄭朝霞等［61］研究發(fā)現(xiàn)，陜西省蘋果主產(chǎn)區(qū)土壤養(yǎng)分含量總體較低，有機質、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?shù)靥O果產(chǎn)業(yè)發(fā)展的因素。彭福田等［21］研究認為增加土壤養(yǎng)分供應能力對提高蘋果產(chǎn)量水平具有重要作用，科學合理施肥成為蘋果產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的關鍵。大量研究結果表明［67］，氮磷鉀化肥配合施用對蘋果產(chǎn)量和經(jīng)濟效益的提高及品質的改善有重要作用。而蘋果園土壤養(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)各蘋果主產(chǎn)區(qū)氣候條件和土壤條件，制定了適宜當?shù)靥O果生產(chǎn)的土壤養(yǎng)分等級，如山東省蘋果園土壤有效養(yǎng)分分級標準、陜西省果園土壤速效氮磷鉀豐缺診斷標準（表1），為合理科學施肥提高了科學依據(jù)。

表1 不同蘋果主產(chǎn)區(qū)蘋果園土壤有機質和有效養(yǎng)分分級標準

1.3 土壤微生物對蘋果生長、產(chǎn)量及品質的影響

土壤微生物包括細菌、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，其在土壤礦質養(yǎng)分轉化、物質代謝和能量流動中起著重要作用，是評價土壤質量的重要指標之一。土壤微生物對環(huán)境變化十分敏感，因此土壤微生物組成的群落結構及多樣性可作為土壤質量變化的敏感指標。趙國棟等［70］研究渭北旱塬地區(qū)的蘋果園根區(qū)土壤時發(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；從樹基處到果樹行間水平方向上，細菌數(shù)量呈增加趨勢，而真菌數(shù)量呈逐漸減少趨勢，放線菌數(shù)量則呈先減少后增加趨勢。陳偉［71］研究發(fā)現(xiàn)蘋果園的產(chǎn)量與土壤微生物的數(shù)量息息相關，高產(chǎn)園土壤微生物數(shù)量大。土壤中微生物通過其多樣的代謝和功能調(diào)節(jié)土壤質量，從而提高蘋果的產(chǎn)量和品質。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”果實的外觀和品質，降低蘋果花臉病發(fā)病率。

在蘋果根區(qū)土壤中，變形菌門、擬桿菌門和酸桿菌門等是主要細菌類群，擔子菌門、子囊菌門、接合菌門等是主要真菌類群［73］。長期種植蘋果后土壤中的細菌多樣性會下降，真菌多樣性會上升［74］，土壤類型逐漸由“細菌型”向“真菌型”轉變，并伴有有害真菌的大量繁殖，而蘋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以及它們之間的相互作用，對控制蘋果根部病害的發(fā)生和流行、促進蘋果健康生長、提升蘋果品質具有重要意義。目前有關土壤微生物對蘋果生長發(fā)育的研究主要集中在土壤微生物對蘋果連作障礙的影響上，蘋果連作障礙在果園整個生命周期中造成的經(jīng)濟損失可高達50%［75］，已逐漸成為制約全球特別是中國蘋果產(chǎn)業(yè)發(fā)展的共性問題。從世界范圍來看，造成蘋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］，而導致我國蘋果主產(chǎn)區(qū)連作障礙的主要病原菌是鐮孢菌［78］。

2 展望

目前，國內(nèi)學者針對土壤肥力質量與蘋果生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質之間的關系開展了大量研究，促進了我國蘋果產(chǎn)量和品質的大幅度提升。但目前的相關研究大多數(shù)僅限于研究一種或兩種土壤肥力因子對蘋果質量和品質的影響，然而各土壤肥力因子間是相互作用、相互影響的，因此，在今后的研究中應明確各土壤肥力因子間的協(xié)同作用，加強土壤肥力因子對蘋果品質影響的系統(tǒng)性和綜合性研究。另外，我國蘋果種植分布廣泛，各主產(chǎn)區(qū)氣候、地形、土壤類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，使得限制其蘋果產(chǎn)量和果實品質提升的關鍵土壤肥力因子也不同，因此需要建立不同蘋果種植產(chǎn)區(qū)的土壤肥力因子適宜水平和標準，但目前已建立的土壤養(yǎng)分分級標準還存在一些問題，如各蘋果主產(chǎn)區(qū)土壤養(yǎng)分分級標準所選取的指標不統(tǒng)一，不能相互對照和比較；另外，目前所制定的土壤養(yǎng)分分級標準值的確定所依據(jù)的土壤樣本調(diào)查范圍偏小，或是直接參考全國第二次土壤普查技術規(guī)程的分級指標，而第二次土壤普查樣本不僅包含蘋果園土壤，還包含農(nóng)田、森林等土壤，其養(yǎng)分分級標準與蘋果園土壤實際情況差異較大。因此，在今后的研究中應在蘋果土壤養(yǎng)分等級制定的標準、統(tǒng)一、規(guī)范化等方面加強研究，以期為科學合理施肥、提高肥料利用率以及建立優(yōu)質高產(chǎn)蘋果栽培基地等提供理論依據(jù)。