施肥对红星苹果树体生长发育、营养状况及产量的影响

曹贵寿，柴晓芳，杨晓华，王贤萍，尹蓉，张倩茹，段泽敏

（1.山西省农业科学院果树研究所，山西太原030031；2.洪桐县果树蚕桑站，山西洪桐041600）

施肥对红星苹果树体生长发育、营养状况及产量的影响

曹贵寿1，柴晓芳2，杨晓华1，王贤萍1，尹蓉1，张倩茹1，段泽敏1

（1.山西省农业科学院果树研究所，山西太原030031；2.洪桐县果树蚕桑站，山西洪桐041600）

为研究晋东南地区施肥对红星苹果树体生长发育、树体营养及产量的影响，并为土壤管理与施肥技术提供依据，在土壤养分测定和设计施用专用型肥料的基础上，通过田间试验，调查研究不同施肥量处理对红星苹果春-秋梢长度、总花序数量、花序坐果率及叶片N，P，K，Ca，Mg含量和单株产量的影响，并对田间调查结果进行了统计分析。结果表明，红星苹果花序坐果率随着施肥量的增加而增加，而花序总数量呈现降低趋势；随着化肥施用量的增加，春梢生长发育长度减少，秋梢发育长度呈现显著的起伏变化趋势；不同施肥量处理之间对苹果叶片中的N，P，K，Ca，Mg营养元素含量产生的影响未达到统计学差异显著水平；红星苹果的产量随施肥量的增加而增加，肥料—产量之间的响应为抛物线形式，当施肥量增加至25 kg/株时，苹果平均产量达到442.00 kg/株。花序坐果率对红星苹果产量形成的影响最大，其次依次为叶片N含量和施肥量，其他因素对产量影响较小。

苹果；施肥；产量；坐果率；春-秋梢长度；叶片营养

元帅系红星苹果，色泽浓红、风味浓郁芳香、品质上乘，在我国苹果种植栽培历史上具有重要地位。随着市场消费结构的变化，红星苹果在许多地区再次受到种植户的青睐。

施肥是果园管理的重要基础。我国学者大量研究表明，矿质营养元素及其施用肥料的种类、形态、数量、时期与方法，不仅对苹果、梨的产量与品质产生作用，而且对树体的生长发育具有重要的影响[1-11]。晋东南地区是山西省传统的红星苹果种植区域，曾是外销果品生产基地，因果园多是山地冲积土壤和盆地平原的黄土质褐土性土壤，经多年种植，果园土壤肥力退化明显。诸多研究者对果园土壤营养状况与施肥管理进行了调查研究，分析了果园土壤退化的原因，提出了开发专用肥、培肥土壤、果园平衡施肥等相应的施肥管理对策[12-15]，为指导果园生产实践发挥了作用。由于晋东南地区独特的土壤条件使果园土壤营养含量水平复杂多变，不同品种、不同果园适宜的N，P，K比例不尽相同，对红星苹果的需肥规律以及施肥效果的研究较为缺乏。

本研究拟在土壤养分测定和设计施用专用型肥料的基础上，通过田间试验，研究专用型肥料对红星苹果的产量、树体生长发育和树体营养的影响，旨在为土壤管理与施肥管理提供相应的参考。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验于2004—2005年在长治市果树场进行，供试苹果品种为20年生红星，株行距为3 m×5 m。试验地土壤为淡褐土，0～40 cm土壤的基础理化性质列于表1。

1.2 供试肥料

太原磷肥厂根据使用方提供的N∶P2O5∶K2O＝2.2∶2∶1要求，按照国家标准GB 15063—1994（2001，2009）生产提供有效养分含量≥25%的三元混合肥料。

表1 供试果园土壤理化性质

1.3 试验设计

试验共设5个处理，即施肥量为0，10，20，25，30 kg/hm2，单株小区，重复7次，试验处理共计5× 7＝35株，随机排列，供试植株间设保护株和保护行。试验采用环状施肥方法，以试验株为中心，在距离树体1 m处开挖施肥沟，施肥沟宽30～35 cm，深35～40 cm，将供试肥料与20 kg有机肥混合均匀后于春季树体萌动前一次性施入。调查不同施肥处理的春梢和秋梢长度、总花序数量、花序坐果率、单株产量。

1.4 测定项目及方法

春梢和秋梢长度：落叶后用卷尺测量树冠外围延长头春梢和秋梢长度，计算其平均值；总花序数量：初花期调查有代表性的3个主枝的花序数，计算其平均值，将其他枝组折合为有代表性主枝，有代表性主枝个数×平均值即为单株总花序数；花序坐果率：于花期至生理落果后调查，花期每株树标记树冠外围100个花序，生理落果后调查这100个花序坐果总数，计算每个花序平均坐果率（以%表示，精确到0.1%）；单株产量：果实成熟后，调查单株全部果实质量，计算其平均质量（精确到0.01 kg）。

土壤有机质的测定采用油浴加热-K2Cr2O7容量法，土壤pH采用pH电位法（土∶水＝1∶1）测定，土壤全氮的测定采用半微量开氏法，土壤有效磷的测定采用为0.5 mol/L NaHCO3浸提-钼锑抗比色法，土壤有效钾的测定采用1 mol/LNH4OAc浸提-火焰光度法。

果树叶片的灰化分别采用H2SO4-H2O2和干灰化法进行。叶片全氮的测定采用半微量开氏法，全磷的测定采用钼锑抗比色法，全钾的测定采用火焰光度法，钙、镁的测定采用EDTA络合滴定法。

1.5 数据分析

试验结果的相关分析、方差分析等统计计算，均使用DPS14软件进行；部分图表由Excel生成。

2 结果与分析

2.1 不同施肥量处理对树体生长发育的影响

分别调查不同施肥量处理对花序坐果率、总花序数量、春梢长度、秋梢长度的影响，结果列于表2。由表2可知，不同施肥量处理对红星苹果树体生长发育有不同程度的影响。

表2 不同施肥量对红星苹果树生长发育的影响（平均值±标准差，n＝7）

由表2可知，花序坐果率随着施肥量的增加而增加，当施肥量达25 kg/株时，花序坐果率达到最大，为44.02%，当施肥量继续提高时，花序坐果率趋于降低；除最大施肥量（30 kg/株）比对照的花序坐果率提高6.31%，达到95%差异显著水平之外，其余施肥量对红星苹果花序坐果率的影响均未达95%及99%统计学差异显著或极显著水平。

总体上分析，除10 kg/株施肥量处理外，随着施肥量的增加，红星苹果总花序数量呈现降低趋势，最大施肥量比对照降低21.43%；并且，不同施肥量处理对红星苹果总花序数量之间的影响未达到统计学差异显著水平。

就不同施肥量处理对红星苹果春梢发育长度的影响分析可知，与对照相比，除最大施肥量外，春梢发育长度随施肥量增加总体上呈现降低趋势，当化肥使用量达到25 kg/株时，春梢发育长度比对照降低8.66 cm；并且，仅对照处理的春梢发育长度（50.96 cm）与最大施肥量处理的春梢发育长度（45.84 cm）之间的差异达到95%差异显著水平，其余处理与对照间均未达统计学差异显著水平。

不同施肥量处理对红星苹果秋梢发育长度的影响，随施肥量的增加呈现显著的起伏变化趋势，当增施化肥10 kg/株时，可以增加秋梢的生长发育长度；当化肥施用量继续增加时，秋梢生长发育显著减少；当化肥施用量增加到最大量（30 kg/株），秋梢生长发育增加至与对照（有机肥）相同的长度。

2.2 不同施肥量处理对叶片营养状况的影响

分别调查不同施肥量处理对叶片N，P，K，Ca，Mg营养元素含量的影响，结果列于表3。

从表3可以看出：不同施肥量处理，对苹果叶片中的N，P，K，Ca，Mg营养元素含量均未产生明显影响，且未达到统计学差异显著水平；各施肥处理叶片中的N，K营养元素含量处于适宜水平，而P，Ca，Mg营养元素含量处于不足或缺乏水平。

表3 不同施肥处理对红星苹果叶片营养状况的影响（平均值±标准差，n＝7）

2.3 不同施肥量处理对产量的影响

分别调查不同施肥量处理对产量的影响，结果的统计参数列于表4。由表4可知，不同施肥量处理对红星苹果树产量水平具有明显的影响。

从不同施肥量处理对红星苹果产量影响的统计分析结果（表4，5）和不同施肥量处理对红星苹果产量的影响（图1）可以看出，在本试验条件下，红星苹果的产量随施肥量的增加而增加，肥料—产量之间的响应，可近似地视为抛物线形式。

表4 不同施肥处理对红星苹果产量影响的统计分析

表5 不同施肥处理对红星苹果产量影响的方差分析

不同施肥量处理的产量增加的平均幅度不同，当施肥量增加至25 kg/株时，红星苹果平均产量达到442.00 kg/株的水平，为本试验条件下红星苹果的最大产量；相同施肥量处理对红星苹果产量增加变化的影响速率不同，其中，施肥量25 kg/株时，产量增加的速率达到相同施肥量的最大值，为42.86 kg/株；而当施肥量继续增加至30 kg/株时，产量增加的速率表现为负值，为-30.00 kg/株。

对照（有机肥）处理间，其产量的标准差、标准误和变异系数最大；最大施肥量（30 kg/株）处理的产量标准差、标准误和变异系数仅次于对照处理；对照（有机肥）处理和最大施肥量（30 kg/株）处理的平均产量95%置信区间，交叉重叠明显。说明在本试验条件下，施肥量的增加，不是引起苹果产量提高的唯一因素，即其他因素（如树体发育、整形修剪、栽培管理等）的变化亦可以导致苹果产量的提高或减少，因而，果园栽培管理的最优化，不宜仅仅局限于施肥管理的优化。尽管随着施肥量的增加，不同施肥量处理的平均产量由350.43 kg/株增加到442.00 kg/株，平均产量提高26.13%，但是，不同施肥处理平均产量之间的差异，并未达到统计学的差异显著性水平。

2.4 红星苹果产量形成因子的分析

施肥水平、树体生长发育状况和树体叶片营养状况等产量形成因子对红星苹果产量的影响分析如表7、图2所示。

表7 各因子对红星苹果产量形成的影响

从表7、图2可以看出，各产量形成因子对于红星苹果产量的形成均存在不同程度与不同方向的影响，总体上分析可知，各因子对产量形成的直接效应，按直接通径系数排序为叶片N含量＞坐果率＞春梢长度＞叶片Ca含量＞施肥量＞秋梢长度＞总花序数量＞叶片K含量＞叶片Mg含量＞叶片P含量；各因子对产量形成的重要性按决策系数排序，树体生长发育指标中，坐果率对产量影响最强，而树体叶片营养指标中，叶片N含量对产量形成的影响最强，叶片P含量的影响次之，施肥量对产量形成的影响一般；各因子对产量形成的直接效应主要通过叶片N、坐果率、施肥量的间接正效应加强，而主要通过叶片Mg的间接负效应减弱；通径分析计算的剩余通径系数较大，表示系统的闭合性较差，说明本研究条件下存在影响苹果产量的其他因素。

3 结论

本研究结果表明，施用定制的化学肥料，花序坐果率随着施肥量的增加而增加，而总花序数量降低；春梢发育长度总体上降低，但秋梢发育长度呈现显著的起伏变化趋势；不同施肥量处理对苹果叶片中的N，P，K，Ca，Mg营养元素含量的变化影响不明显，除N，K营养元素含量外，P，Ca，Mg营养元素含量处于不足或缺乏水平；红星苹果的产量随施肥量的增加而增加，施肥量25 kg/株时，平均产量最高，为本试验条件下红星苹果最大产量的施肥量；坐果率对产量形成的直接效应最大，其次为叶片N含量的效应，施肥量对产量形成的直接效应一般；其他因素的存在对苹果产量的形成亦有一定影响。

4 讨论

施肥是果园管理的重要环节，我国在20世纪持续多年进行了果树施肥的多点试验，提出苹果等主要树种的N，P，K肥适宜比例，奠定了果树的施肥管理实践基础。近年来，果树施肥的种类、数量、时期、方法对果树生长发育、产量、品质等影响为诸多研究者所关注，苹果的施肥研究不仅涉及到N，P，K配合比例[9，16]，而且包括施肥水平[4，17]，果园土壤养分的有效性，长期施肥的效果[18]及N，P，K肥料与有机肥、菌肥的配合[7，19]，控施氮肥[6]等，为苹果的施肥管理实践提供依据。然而，与大田作物的施肥相比，果树施肥管理的基础很薄弱。首先，以归还学说为核心的最小养分率、限制因子率、最适因子率、报酬递减率等理论，随着农作物施肥技术的发展不断完善，而果树施肥的理论体系尚未建立；其次，果树施肥试验的基础研究积累较少，果树施肥的实践体系尚不完善。

与1年生集群性农作物相比，果树为多年生个体植物，不仅存在显著的植物学特征及生物学特性的差异，而且存在管理技术措施（如整形修剪）等方面的个体差异；另外，随着树体的生长发育，其营养生长与生殖生长存在明显的年份差异。正是这三大差异的存在，使得果树的施肥不能以大田作物施肥的理论为基础。作为多年生个体植物的果树，与农作物显著的植物学差异在于随着栽植时间的延续，果树自身建立了地上树冠与地下根系庞大的养分存储系统，使得树体对于施肥的响应迟缓且不易观察；就田间试验而言，果树的施肥研究不可能采用与农作物相似的集群研究方式，即使是在有限的单株或小区重复条件下，果园土壤差异引起的使用误差亦难以控制或估计；以营养生长为主的初结果期和以生殖生长为主的盛果期，果树的结果习性具有明显的阶段性特征，短期的施肥试验难以得出可靠的结论，并且，多年试验时间效应的分析亦不可回避。

田间试验设计与统计方法，一般多采用正交设计、均匀设计与旋转设计，试验结果的统计分析多采用方差分析、协方差分析、回归分析等模型，而这些试验设计与统计分析模型均以除控制因子以外其他试验条件保持一致为基本前提，而这一基本前提对果树施肥试验则难以保证，虽然协方差分析可以估计果树的个体差异对试验结果的影响，但仅可对施肥种类和施肥数量做出统计学上的点估计。

国内学者[10，16，20-21]将二次旋转设计与D-饱和最优设计方法应用于木本植物的施肥效应研究，其中，秦伟等[16]以6年生红富士苹果树为试材，采用3因子5水平二次回归正交试验设计，研究了N，P，K配比施肥对果实外观品质和内在品质的影响，但是未指出肥料对产量的效应；梁智等[10]按照3因素4水平二次多项式组合方案，采用3株小区，3次重复设计方法，研究了新疆12年生库尔勒香梨N，P，K的肥料效应，建立了香梨N，P，K肥的产量效应回归分析模型，并指出产量之间的年度差异，尽管试验小区的田间管理与大田生产果园相同，供试果树的长势和树体大小较为一致，但因缺乏试验实施前的树体生长发育及产量资料，因而无法衡量试验基础的一致性，同时，也不易估计其对后续试验效应的影响，即二次多项式旋转设计方案本身无法融合协方差分析的优势。由此可见，果树施肥理论体系和实践体系的建立与创新，依赖于基础数学学科的发展与创新。

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The Influence of Fertilization on Production，Tree Growth and Nutrients of Starking Delicious Apple

CAOGuishou1，CHAI Xiaofang2，YANGXiaohua1，WANGXianping1，YINRong1，ZHANGQianru1，DUANZemin1
（1.Institute of Pomology，Shanxi Academy of Agricultural Sciences，Taiyuan 030031，China；2.Hongtong Station Bureau of Pomology and Sericulture，Hongtong041600，China）

The effect of different fertilizer quantity on spring-autumn shoot length,total number of inflorescence,inflorescence fruit rate,N,P,K,Ca,Mg content of leaf and per tree yield of Starking Delicious apple in Southeast Shanxi province were investigated through field to provide a basis for soil and fertilization management.The results showed that the inflorescence fruit rate increased while the total number of inflorescence decreased,and the growth length of spring shoot decreased but the autumn shoot significantly fluctuated with the increasing of fertilizer quantity.Besides,the impact on N,P,K,Ca and Mg content in leaves of apple under different fertilizer quantity did not reach the statistically significant level.The yield also increased with the increasing of fertilizer quantity showing a parabola response with a yield peak of442.00 kg per plant when fertilizer quantity reached 25 kg per plant.It was demonstrated that inflorescence fruit rate played the most important role in the yield of Starking Delicious apple with N content of leaf and fertilizer quantity followed,but there were some other impacting factors.

apple;fertilization;yield;fruit rate;spring-autumn shoot length;leaf nutrients

S661.106＋.2

A

1002-2481（2016）11-1638-05

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.11.15

2016-06-12

曹贵寿（1968-），男，山西太谷人，副研究员，主要从事果树栽培与育种研究工作。段泽敏为通信作者。