中圖分類號(hào):S661.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1002-2910(2025)03-0001-06
Current status, issues,and pathway for green quality improvement and efficiency enhancement in pear orchards
DONG Caixia
(CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,NanjingAgriculturalUniversity/KeyLaboratoryofOrganic Fertilizers inJiangsu Province,Nanjing,Jiangsu21oo95,China)
Abstract:Pear orchards in China commonly face critical issues,such as low soil organic matter content,increasing soil acidification,imbalanced fertilization structure,and low nutrient-use efficiency.This study systematically analyzed these challenges in current pear orchard soil and fertilization practices.We propose an efficient fertilization principle,integrating soil fertility enhancement, optimal nutrient management,and functional microbes for nutrient efficiency.A quality-efficiency centered technical model is established,featuring organic substitution,root-fruit health optimization,three improvementsand two supplements,precision regulation and water-fertilizercoupling.Thisapproach achieves improved soil fertility,reduced chemical fertilizer use,and enhanced fruit quality.Providing theoretical and practical frameworks forsustainable pear production and green quality-efficiency synergy.
Key words:pear orchard; soil-fertilizer management; efficient fertilization principle;green quality improvement and efficiency enhancement
土壤和肥料是農(nóng)業(yè)發(fā)展的基本保障,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部于2015年發(fā)布《到2020年化肥使用零增長(zhǎng)行動(dòng)方案》,2020年全國(guó)化肥施用量實(shí)現(xiàn)零增長(zhǎng),化肥利用率提高到 40.5% ;2022年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部再次提出《到2025年化肥減量化行動(dòng)方案》,要求化肥使用量繼續(xù)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)中有降,肥料利用率提升至 43% 。展望2030年,若要將化肥使用強(qiáng)度控制在國(guó)際警戒線( 225kg/hm2 )以下,預(yù)計(jì)需持續(xù)推進(jìn)化肥減量增效技術(shù)的應(yīng)用[1]。我國(guó)有機(jī)肥資源豐富,每年總養(yǎng)分可達(dá)7000多萬t,但養(yǎng)分利用率不到 40% ,造成大量的資源浪費(fèi)與環(huán)境污染。梨園土壤和肥料施用,普遍存在有機(jī)肥投入不足、土壤酸化加劇、基肥和追肥時(shí)期與樹體生長(zhǎng)及果實(shí)發(fā)育不匹配、養(yǎng)分供需不協(xié)同、果實(shí)生理性病害頻發(fā)等問題,嚴(yán)重影響梨產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。面對(duì)這些挑戰(zhàn),筆者將深入分析我國(guó)梨產(chǎn)業(yè)中土壤和施肥現(xiàn)狀及存在的問題,提出高效施肥的原則與建議,以期促進(jìn)我國(guó)梨產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展,助力鄉(xiāng)村振興。
1梨園土壤與施肥現(xiàn)狀
1.1梨園土壤養(yǎng)分狀況
土壤有機(jī)質(zhì)。我國(guó)梨園土壤有機(jī)質(zhì)含量普遍偏低,如黃河流域梨主產(chǎn)區(qū)超 90% 的土壤有機(jī)質(zhì)含量低于 20g/kg ,其中 24% 的土壤有機(jī)質(zhì)含量低于10g/kg[2] 。環(huán)渤海灣地區(qū)梨園土壤有機(jī)質(zhì)平均含量為 17.1g/kg ,其中河北省梨園土壤有機(jī)質(zhì)平均含量最低,僅為 13.6g/kg ,與優(yōu)質(zhì)高效果園要求的 20~ 30g/kg 標(biāo)準(zhǔn)存在顯著差距。對(duì)湖北省砂梨主產(chǎn)區(qū)79個(gè)典型梨園土壤調(diào)查發(fā)現(xiàn),梨園土壤pH值 4.70~ 7.71, 94% 的梨園有機(jī)質(zhì)含量處于中等偏低水平[3]。重慶地區(qū)超過 50% 的梨園土壤pH值4\~5.93梨園存在土壤有機(jī)質(zhì)缺乏問題。土壤有機(jī)質(zhì)含量與肥力性狀緊密相關(guān),施用有機(jī)肥不僅能增加土壤有機(jī)質(zhì)含量、改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)及提高土壤通氣性和保水性,還可影響土壤微生物區(qū)系,促進(jìn)有益微生物的繁殖和活動(dòng),增加土壤中微量元素含量和根系對(duì)養(yǎng)分的吸收能力,為梨樹生長(zhǎng)提供全面的養(yǎng)分[4]。
土壤養(yǎng)分。從區(qū)域分布看,有機(jī)質(zhì)、堿解氮和pH是環(huán)渤海灣地區(qū)梨園土壤養(yǎng)分供給的主要限制因子,該地區(qū)普遍存在氮磷鉀過量投入和土壤酸化嚴(yán)重等問題[5]。遼寧省南果梨主產(chǎn)區(qū) 6.7%~33.3% 的果園土壤全氮、有效磷和有效鉀含量偏低,土壤呈酸性,部分果園土壤存在缺磷少氮鉀的現(xiàn)象,且養(yǎng)分分布呈表聚化特征[。長(zhǎng)江流域梨主產(chǎn)區(qū)多為黃壤和紅壤,土壤酸性強(qiáng)、鐵鋁氧化物富集、磷固定嚴(yán)重、養(yǎng)分有效性低。調(diào)查發(fā)現(xiàn),湖北省砂梨主產(chǎn)區(qū) 72% 的土壤堿解氮含量偏低, 29% 存在有效鉀虧缺[3]。黃河流域梨主產(chǎn)區(qū)土壤養(yǎng)分豐缺差異明顯,62.2% 的土壤堿解氮含量低于 60mg/kg , 18% 的有效磷含量低于 15mg/kg 同時(shí)有 43% 的高于 40mg/kg 17% 的土壤有效鉀含量低于 100mg/kg 但同時(shí)有41% 的梨園高于 200mg/kg ;土壤交換性鈣、鎂含量較高,但微量元素普遍缺乏,約 75% 的梨園土壤有效鐵含量低于 10mg/kg , 27% 的土壤有效錳含量低于 7mg/kg , 31% 的土壤有效銅含量低于 1mg/kg 30% 的土壤有效鋅含量低于 1mg/kg ,存在較高的鐵、錳、銅、鋅或硼缺乏風(fēng)險(xiǎn)[2]。
王壤微生物。當(dāng)前我國(guó)梨園土壤微生物存在顯著的區(qū)域差異與失衡問題。長(zhǎng)期過量施用化肥,造成土壤微生物多樣性下降,碳氮代謝功能菌群失衡,固氮、解磷解鉀等有益微生物活性受到抑制。在酸化嚴(yán)重的紅壤上,土壤有機(jī)質(zhì)含量和酶活性下降,細(xì)菌群落多樣性也顯著降低,抑制了共生固氮類群生長(zhǎng)[7]。研究表明,有機(jī)肥的施入可以提高土壤的有機(jī)質(zhì)含量,為土壤微生物提供碳源和氮源,提高微生物活性[8]。有機(jī)肥試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在梨樹整個(gè)生育期內(nèi)有機(jī)肥處理均增加了土壤微生物數(shù)量及微生物碳、氮含量,且不同有機(jī)肥處理下土壤中的三大菌類(細(xì)菌、真菌和放線菌)數(shù)量均較高,同時(shí)土壤礦質(zhì)氮含量和土壤酶活性也相應(yīng)提高[4]。酸性紅壤梨樹上施用生物有機(jī)肥及其配施硅鉀鈣改良劑處理,可以增加酸性梨園土體土壤中變形菌門、擬桿菌門和芽單胞菌門的相對(duì)豐度,降低酸桿菌門、綠彎菌門等的相對(duì)豐度[9]。相反,長(zhǎng)期依賴化肥的梨園,土壤微生物多樣性降低,有害病原菌比例上升,加劇了土傳病害發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。施用有機(jī)肥可以通過重塑(根際)土壤中微生物群落組成和優(yōu)化其功能,刺激根系生長(zhǎng),有利于葉片保綠,最終促進(jìn)產(chǎn)量增加和品質(zhì)提升[10-11]。
1.2 梨園養(yǎng)分投入現(xiàn)狀
1.2.1化肥過量投入,氮磷鉀養(yǎng)分比例失衡我國(guó)的化肥使用量已經(jīng)從1980年的1232.1萬t增加到了2016年的5859.4萬t,此后,在政策的推動(dòng)下,2023年全國(guó)農(nóng)用化肥施用量為5021.7萬t,相比2016年減少了 14.3% 。盡管全國(guó)化肥減量趨勢(shì)明顯,但由于缺乏科學(xué)施肥指導(dǎo),在果樹生產(chǎn)中施肥依賴傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)、化肥濫施現(xiàn)象仍普遍存在,施肥存在過量施用、結(jié)構(gòu)失衡等突出問題。從肥料類型來看,2010年左右尿素和15-15-15三元素復(fù)合肥是我國(guó)梨園普遍施用的兩種肥料,占總施用化肥梨園的 62% 和 56%[12] ,目前在很多地區(qū)仍以此類肥料為主,缺少配方肥。從施肥量方面看,我國(guó)梨園氮(N)、磷( P2O5 )、鉀( K2O )平均施用量分別為764、450和 448kg/hm2 ,遠(yuǎn)高于推薦的氮磷鉀施用量576、189和 314kg/hm2 ,其中重慶梨園氮、磷、鉀平均投入量分別為604、319、 355kg/hm2[13,14] ,山東省、河北省主要梨園氮素的總投入水平接近 1000kg/hm2 磷素平均投入量達(dá)到 420kg/hm2 ,遠(yuǎn)高于梨園磷肥推薦量 100~150kg/hm2 。環(huán)渤海灣地區(qū)梨園鉀肥的平均投入量范圍為 400~510kg/hm2 ,部分梨園存在鉀肥的過量施用問題。從全國(guó)范圍看,梨園氮、磷、鉀養(yǎng)分投入比例約 1:0.59:0.59 ,與梨樹養(yǎng)分需求規(guī)律相差較大。
1.2.2有機(jī)肥投入波動(dòng)大,主觀性強(qiáng)雖然果農(nóng)已經(jīng)意識(shí)到施用有機(jī)肥在改土、提高糖度方面的積極效應(yīng),但對(duì)有機(jī)肥的認(rèn)識(shí)及市場(chǎng)上有機(jī)肥的質(zhì)量等仍限制了有機(jī)肥作用的發(fā)揮。2010年前后國(guó)家梨產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系在全國(guó)梨主產(chǎn)區(qū)的調(diào)研結(jié)果發(fā)現(xiàn),有機(jī)肥氮磷鉀養(yǎng)分投入量不足總養(yǎng)分投入量的 20% ,其中30% 左右的梨園多年不施有機(jī)肥。造成這一現(xiàn)象的原因主要包括:其一,果農(nóng)對(duì)有機(jī)肥改良土壤、提升果實(shí)品質(zhì)的長(zhǎng)效作用缺乏認(rèn)知和信心,仍傾向于追求化肥帶來的短期增產(chǎn)效應(yīng);其二,有機(jī)肥市場(chǎng)體系不完善,產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊,部分商品有機(jī)肥存在有機(jī)質(zhì)含量低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及重金屬超標(biāo)等問題,導(dǎo)致果農(nóng)對(duì)其使用效果產(chǎn)生疑慮;其三,傳統(tǒng)農(nóng)家肥收集、堆漚過程繁瑣,且缺乏標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)技術(shù)指導(dǎo),難以滿足規(guī)?;麍@的需求。此外,有機(jī)肥施用量受果農(nóng)主觀判斷影響較大,更多受當(dāng)年經(jīng)濟(jì)效益影響,缺乏科學(xué)量化標(biāo)準(zhǔn),導(dǎo)致不同果園間施肥差異較大,難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的提質(zhì)增效目標(biāo)。
1.2.3中微肥投入呈增加趨勢(shì),但盲目性高隨著對(duì)土壤科普的加強(qiáng)及果實(shí)品質(zhì)的提升需求,中微量元素肥料(簡(jiǎn)稱中微肥)在梨園中的應(yīng)用逐漸受到關(guān)注。近年來,鈣、鎂、硼、鋅等中微肥的市場(chǎng)消費(fèi)量呈現(xiàn)快速增長(zhǎng),但實(shí)際施用過程中普遍存在盲目性。一方面,多數(shù)果農(nóng)缺乏對(duì)土壤中微量元素豐缺狀況的科學(xué)認(rèn)知,僅憑經(jīng)驗(yàn)或農(nóng)資銷售推薦而盲目施用,導(dǎo)致部分果園中微肥過量投入,而部分果園仍存在元素缺乏問題。如秋月梨近幾年發(fā)展較快,但生產(chǎn)中極易發(fā)生果肉木栓化問題,為了預(yù)防該生理病害的發(fā)生,部分產(chǎn)區(qū)梨農(nóng)在基肥、萌芽肥甚至果實(shí)發(fā)育期不斷補(bǔ)充硼肥、鈣肥,忽略了樹體及果實(shí)對(duì)硼和鈣吸收利用的特點(diǎn),極易因過量施用而導(dǎo)致毒害發(fā)生。另一方面,中微肥產(chǎn)品種類繁多且缺乏規(guī)范指導(dǎo),有的企業(yè)將多種中微量元素混合在一起進(jìn)行銷售,與微量元素“因缺補(bǔ)缺”的原則相悖,果農(nóng)難以選擇適配的產(chǎn)品與配套技術(shù)。此外,中微肥與氮磷鉀大量元素肥料或有機(jī)肥之間的協(xié)同施用技術(shù)規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)尚未建立,導(dǎo)致肥料養(yǎng)分間產(chǎn)生拮抗作用,養(yǎng)分利用率降低,既增加生產(chǎn)成本,又未能有效改善果實(shí)品質(zhì)與土壤健康狀況。
2梨園土壤和施肥方面存在的問題
土壤健康與樹體健康是梨園可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ),而肥料的合理供給是維持二者平衡的關(guān)鍵要素。當(dāng)前梨園生產(chǎn)中,果農(nóng)的施肥意識(shí)、習(xí)慣與土壤-樹體養(yǎng)分需求間存在突出矛盾,簡(jiǎn)單說即“需(需求)”與“供(給與)”間的矛盾。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
在施肥意識(shí)層面,果農(nóng)普遍存在“重栽不重養(yǎng)、重上(地上部)輕下(地下部)”的傾向,如建園時(shí)過度關(guān)注苗木質(zhì)量而忽視土壤改良;栽培管理中重視樹體修剪、病蟲害防治等地上部操作,卻忽視土壤酸堿度調(diào)節(jié)、有機(jī)質(zhì)提升及污染防控;重“施”輕“效”,長(zhǎng)期施用或過量施用化肥,導(dǎo)致土壤酸化、結(jié)構(gòu)破壞、生物活性降低、土壤功能衰退,進(jìn)而造成果實(shí)品質(zhì)下降和風(fēng)味喪失等,嚴(yán)重影響生產(chǎn)的可持續(xù)性。
在施肥習(xí)慣層面,果農(nóng)普遍缺乏對(duì)梨樹需肥規(guī)律的科學(xué)認(rèn)知,難以把握最佳施肥時(shí)期、用量和種類。2009年國(guó)際植物營(yíng)養(yǎng)研究所和國(guó)際肥料工業(yè)協(xié)會(huì)創(chuàng)新提出并完善了作物最佳養(yǎng)分管理(4R)的概念,主要包括選擇適合的養(yǎng)分種類(RightSource)、準(zhǔn)確的肥料用量(RightRate)、時(shí)期(RightTime)和位置(RightPlace)。當(dāng)前我國(guó)化肥投入存在兩大突出問題:一是氮磷鉀養(yǎng)分投入比例的失衡和過量化學(xué)氮肥的施用造成了土壤酸化、有機(jī)質(zhì)下降、土壤結(jié)構(gòu)改變、肥料利用率低及環(huán)境污染加劇等,同時(shí)使作物生長(zhǎng)過旺、郁蔽、易受病蟲害侵襲,增加農(nóng)藥的施用頻率和施用量[15];二是忽視梨樹貯藏營(yíng)養(yǎng)特性,沿襲傳統(tǒng)施肥模式造成了養(yǎng)分浪費(fèi),對(duì)土壤和環(huán)境均產(chǎn)生不良影響。此外,傳統(tǒng)的旋耕、撒施等省力施肥方式依然較為普遍,與梨樹深根性特點(diǎn)不符,導(dǎo)致肥料難以被根系有效吸收,進(jìn)一步加劇污染。
3梨園高效施肥的原則
健康的土壤不僅是梨樹生長(zhǎng)的根基,更是實(shí)現(xiàn)樹體高效管理的前提。依據(jù)土壤養(yǎng)分供應(yīng)特性和梨樹養(yǎng)分需求規(guī)律,矯正施肥習(xí)慣,改變施肥意識(shí),以梨樹水肥需求規(guī)律為核心建立良好的土壤-肥料管理模式迫在眉睫。筆者多年來行走在梨園,發(fā)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)果園管理的核心在于“沃土養(yǎng)根”。提出土壤地力提升、最佳養(yǎng)分管理規(guī)律適配、功能微生物助力養(yǎng)分高效的“三位一體”高效施肥原則。
3.1高效施肥的關(guān)鍵是提升土壤地力
培肥土壤是確保作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵因子。研究表明,土壤基礎(chǔ)地力越高,化肥用量越少,基礎(chǔ)地力對(duì)作物產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率就越大。以華北平原玉米種植為例,當(dāng)土壤有機(jī)質(zhì)含量在 1.7% 左右時(shí)其基礎(chǔ)地力對(duì)玉米的貢獻(xiàn)率達(dá) 50% 。施用有機(jī)肥作為培肥土壤的主要途徑,能夠顯著增強(qiáng)土壤對(duì)水肥氣熱的協(xié)調(diào)能力,保障養(yǎng)分的持續(xù)穩(wěn)定供應(yīng),提升土壤微生物和酶活力,進(jìn)而改善果實(shí)品質(zhì)、延長(zhǎng)保鮮期[15]。
優(yōu)質(zhì)果園土壤有機(jī)質(zhì)一般要求在 20g/kg 以上。本研究團(tuán)隊(duì)在河北辛集梨園開展的試驗(yàn)表明,有機(jī)肥連年施用可顯著提高果實(shí)可溶性糖含量、降低可滴定酸并優(yōu)化糖酸比,增產(chǎn)效果尤為顯著[4]。研究發(fā)現(xiàn),有機(jī)肥處理對(duì)梨樹各級(jí)吸收根均有顯著促生作用,尤其是對(duì)直徑小于 1mm 的極細(xì)根的刺激效果最為突出,這種根系形態(tài)的優(yōu)化對(duì)促進(jìn)樹體養(yǎng)分和水分的吸收非常重要[10]。
3.2高效施肥的核心是梨樹的最佳養(yǎng)分管理
研究表明,梨樹冬季落葉前可將大部分礦質(zhì)養(yǎng)分回流貯藏于根系和枝干[16],這些貯藏營(yíng)養(yǎng)直接影響早春開花坐果和新梢生長(zhǎng)。梨樹采后根系生長(zhǎng)旺盛,此時(shí)秋施基肥是增加貯藏營(yíng)養(yǎng)的關(guān)鍵措施。建議將大部分化肥與有機(jī)肥在基肥中施用,但需注意氮肥施用時(shí)間:過晚施肥會(huì)降低枝條木質(zhì)化程度,增加凍害風(fēng)險(xiǎn)。傳統(tǒng)觀念中,許多梨農(nóng)習(xí)慣在早春萌芽前或開花后集中追施化肥,認(rèn)為這是梨樹新周期的開始。然而,大量研究表明,梨樹的生命周期實(shí)際始于上年果實(shí)采收后根系吸收養(yǎng)分及落葉前的養(yǎng)分回流階段。葉片中的光合產(chǎn)物及可移動(dòng)養(yǎng)分向枝干和根系轉(zhuǎn)移,形成貯藏營(yíng)養(yǎng),成為次年萌芽、開花、展葉和坐果的主要營(yíng)養(yǎng)來源。由于早春根系吸收能力弱,不僅養(yǎng)分利用率低,還可能導(dǎo)致肥害抑制新根生長(zhǎng)。此外,殘留氮素在新梢旺長(zhǎng)期被吸收易引發(fā)徒長(zhǎng),既浪費(fèi)養(yǎng)分又影響當(dāng)年果實(shí)品質(zhì)和花芽分化。因此,建議梨樹營(yíng)養(yǎng)管理理念從“萌芽施肥”調(diào)整為“貯藏營(yíng)養(yǎng)優(yōu)先”。
3.3功能微生物助力養(yǎng)分高效
土壤健康的主要內(nèi)涵是具有良好的土壤結(jié)構(gòu),有機(jī)質(zhì)豐富,參與養(yǎng)分循環(huán)和有機(jī)質(zhì)分解功能的有益微生物種類豐富[17]。梨園土壤立地條件差、土壤障礙性因素多、化肥依賴程度高、果實(shí)生理性病害頻發(fā)等問題,使果農(nóng)對(duì)功能微生物的關(guān)注日益增加。微生物肥料、生物有機(jī)肥的研究與應(yīng)用成為實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的關(guān)鍵途徑。
功能微生物通過多種機(jī)制提升作物養(yǎng)分利用效率。例如,根瘤菌與豆科植物共生固氮,顯著減少對(duì)化學(xué)氮肥的依賴;溶磷菌和解鉀菌通過分泌有機(jī)酸或酶活化土壤中的難溶性磷鉀,提高其有效性。此外,微生物如芽孢桿菌和假單胞菌還能分泌抗菌物質(zhì),抑制土傳病害,并通過誘導(dǎo)植物抗性增強(qiáng)作物對(duì)非生物脅迫(如干旱、鹽堿)的耐受性[18]。木霉等促生真菌則通過分泌生長(zhǎng)素(IAA)、有機(jī)酸等溶解礦物質(zhì)(如磷酸鹽、鐵氧化物)及調(diào)節(jié)土壤微環(huán)境,協(xié)同提升梨樹對(duì)氮、磷、鉀及微量元素的利用率[19]。叢枝菌根真菌能擴(kuò)大植物根系吸收范圍,顯著促進(jìn)植物對(duì)N、P、K、Fe等養(yǎng)分的吸收,尤其在干旱條件下,AM真菌的侵染強(qiáng)度與植物養(yǎng)分吸收效率呈正相關(guān)[20]。功能微生物與有機(jī)肥配施可顯著改善土壤結(jié)構(gòu),緩解酸化,形成“微生物-有機(jī)-無機(jī)”協(xié)同的養(yǎng)分循環(huán)模式[21],實(shí)現(xiàn)梨園土壤地力提升與果實(shí)品質(zhì)優(yōu)化的雙重目標(biāo)。
4梨園提質(zhì)增效技術(shù)模式
根據(jù)本團(tuán)隊(duì)多年的工作以及國(guó)內(nèi)同行的數(shù)據(jù)綜合分析,提出如下提質(zhì)增效技術(shù)模式,但由于文獻(xiàn)中大量數(shù)據(jù)是在梨園施用有機(jī)肥不足或有機(jī)肥質(zhì)量不高的情況下獲得的,相對(duì)來說,化肥推薦用量均偏高。在此提出的建議中,有機(jī)肥和生物有機(jī)肥質(zhì)量和用量均與以往有所區(qū)別,因此化肥的推薦用量還需進(jìn)一步通過試驗(yàn)矯正。
4.1有機(jī)替代,養(yǎng)根健果
長(zhǎng)期過量施用氮肥會(huì)造成土壤酸化、板結(jié)、結(jié)構(gòu)破壞,降低生物肥力并抑制鈣、鎂、鐵、鋅的有效性。有機(jī)肥通過提升土壤有機(jī)質(zhì)含量、改善土壤結(jié)構(gòu)、提高土壤生物肥力及補(bǔ)充土壤中微量元素,成為培肥土壤的重要手段。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)遵循“有機(jī)替代、化肥補(bǔ)充、配合施用、緩急相濟(jì)”的使用原則,從而提升養(yǎng)分利用率,減少肥料損失。生物有機(jī)肥在調(diào)控根際土壤環(huán)境、促進(jìn)根系發(fā)育方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。研究表明,連續(xù)5年施用生物有機(jī)肥可顯著增加土壤有機(jī)質(zhì)、有效鉀及有效磷含量,顯著增加細(xì)根長(zhǎng)度和表面積[10]。由此可見,以生物有機(jī)肥替代部分化肥,能夠通過調(diào)控根系生長(zhǎng)和根際微生態(tài),實(shí)現(xiàn)“養(yǎng)根健果”的目標(biāo),對(duì)維持植物健康生長(zhǎng)、提升果實(shí)產(chǎn)量與品質(zhì)具有重要意義。
4.2構(gòu)建梨園施肥“三改兩補(bǔ)”優(yōu)化策略
根據(jù)梨樹4R養(yǎng)分管理規(guī)律,從全生育期的養(yǎng)分管理出發(fā)(圖1),提出“三改兩補(bǔ)”優(yōu)化策略。① 改時(shí)間:改萌芽期施肥為秋施基肥與幼果期追肥相結(jié)合。 ② 改種類:改15-15-15三元素復(fù)合肥為配方肥,根據(jù)果實(shí)發(fā)育的不同時(shí)期選用高氮低磷低鉀型、低氮低磷高鉀型復(fù)合肥。 ③ 改方法:改傳統(tǒng)旋耕撒施肥料方式,采用開溝-施肥-覆土一體化機(jī)械施肥,通過差異化施肥口位置實(shí)現(xiàn)有機(jī)肥深施、化肥淺施的精準(zhǔn)分層施用兩類肥料。 ④ 補(bǔ)中微量元素:針對(duì)需鈣高的品種,于幼果期補(bǔ)充鈣肥,但對(duì)有機(jī)肥施入量充足的果園,合理控制后期微量元素肥料的補(bǔ)充,避免養(yǎng)分失衡。 ⑤ 補(bǔ)微生物:引入具有產(chǎn)生長(zhǎng)素、溶磷、解鉀、固氮等根際促生菌助力養(yǎng)分高效。
4.3水肥耦合,精準(zhǔn)調(diào)控
肥料養(yǎng)分要遷移到根表發(fā)揮作用離不開水。基于“以肥調(diào)水,以水促肥”的理論,融合節(jié)水灌溉與精準(zhǔn)施肥的水肥一體化模式,已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的核心方向。梨樹不同生長(zhǎng)階段對(duì)水、肥需求呈現(xiàn)顯著動(dòng)態(tài)變化,因此基于其需水需肥規(guī)律實(shí)施水肥耦合技術(shù)尤為關(guān)鍵。在施肥量確定方面,以目標(biāo)產(chǎn)量法來進(jìn)行確定是目前普遍使用的方法。國(guó)外梨樹推薦施氮量約 100~150kg/hm2[14] ,一般為果實(shí)氮素帶走量的3\~4倍,而中國(guó)各產(chǎn)區(qū)因產(chǎn)量水平相差較大因而推薦量波動(dòng)較大。例如,在河北省梨主產(chǎn)區(qū),建議產(chǎn)量水平 30~40t/hm2 時(shí)的推薦氮磷鉀養(yǎng)分量為576、189和 314kg/hm2 。在重慶產(chǎn)區(qū),按產(chǎn)量水平 24t/hm2 的推薦施肥量分別是338、165和 345kg/hm2 。本團(tuán)隊(duì)對(duì)2000—2020年全國(guó)范圍內(nèi)施肥試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行Meta分析,針對(duì)全國(guó)梨平均產(chǎn)量為 31t/hm2 提出氮磷鉀養(yǎng)分的平均施用量分別為453、235和 320kg/hm2[22] 。另外,在關(guān)注肥料施入量時(shí),大氣氮沉降、土壤和灌溉水氮素狀況也是不容忽視的。實(shí)際生產(chǎn)中,借助滴灌、微噴灌等現(xiàn)代化灌溉設(shè)備與智能施肥機(jī),可實(shí)現(xiàn)水肥精準(zhǔn)供給。滴灌技術(shù)通過將水分緩慢輸送至根系區(qū)域,顯著減少土壤蒸發(fā)與深層滲漏;微噴灌則在補(bǔ)水的同時(shí)調(diào)節(jié)果園小氣候。配合土壤養(yǎng)分檢測(cè)與梨樹生育周期需肥規(guī)律,將水溶性肥料按比例溶解于灌溉水,通過灌溉系統(tǒng)同步施入,實(shí)現(xiàn)“水肥耦合,精準(zhǔn)調(diào)控”的目標(biāo),能夠有效提升肥料利用效率與果實(shí)品質(zhì)。
5展望
針對(duì)梨園土壤障礙因素多且復(fù)雜、土肥管理粗放等問題,亟需通過科技創(chuàng)新推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)。政策引領(lǐng)方面,加快建立“生物-有機(jī)-無機(jī)-中微量”協(xié)同的綠色施肥技術(shù)體系。在技術(shù)創(chuàng)新上,重點(diǎn)突破三個(gè)方向: ① 深化梨樹養(yǎng)分需求規(guī)律研究,基于適產(chǎn)優(yōu)質(zhì)目標(biāo)建立動(dòng)態(tài)營(yíng)養(yǎng)診斷體系,開發(fā)區(qū)域?qū)S门浞椒始疤撞头剩?② 構(gòu)建“土壤-樹體-果實(shí)”養(yǎng)分智能監(jiān)測(cè)與診斷網(wǎng)絡(luò),通過遙感、物聯(lián)網(wǎng)傳感器網(wǎng)絡(luò)等實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),基于機(jī)器學(xué)習(xí)建立土壤-梨樹模型,實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分管理的精準(zhǔn)調(diào)控; ③ 重點(diǎn)解析功能微生物與梨樹養(yǎng)分高效且品質(zhì)優(yōu)良的互作機(jī)制;針對(duì)土壤類型和品種差異,構(gòu)建根際有益功能菌群智慧數(shù)據(jù)庫(kù)。在產(chǎn)業(yè)應(yīng)用層面,加強(qiáng)多學(xué)科協(xié)同攻關(guān),運(yùn)用合成生物學(xué)技術(shù)開發(fā)微生物源產(chǎn)品,建立以“微生物 + ”為核心的養(yǎng)分高效管理技術(shù)體系。通過系統(tǒng)化解決方案,全面提升梨園土壤健康水平和養(yǎng)分利用效率,推動(dòng)我國(guó)梨產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色高質(zhì)量發(fā)展。
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