测土配方施肥对临安山核桃生长和产量的影响

丁立忠，潘伟华，马闪闪，，窦春英，宋素灵，赵科理，赵伟明，叶正钱

（1.浙江省杭州市临安区农林技术推广中心，浙江 临安 311300；2.浙江农林大学a.环境与资源学院；b.浙江省土壤污染生物修复重点实验室，浙江 临安 311300；3.安徽省宁国市种植业局，安徽 宁国 242300；4.浙江省杭州市林业科学研究院，浙江 杭州 310020）

山核桃C.cathayensis为胡桃科Juglandaceae山核桃属CaryaNutt.具有重要经济价值的木本植物。我国山核桃总面积的40%集中在浙江临安（山核桃面积2.91 万hm2），临安被誉为“中国山核桃之都”[1]。山核桃作为我国特有的名优干果和木本油料树种，具有很高的经济价值[2]，其果仁具有良好的营养及药用等价值[3-5]。为了追求山核桃经济效益，林农普遍盲目施肥，化肥用量不断增加。一方面，施肥可满足山核桃的养分需求，能显著提高山核桃产量，并能减少“大小年”现象的发生[6]；另一方面，不合理的施肥给林地土壤和山核桃生长带来了各种负面影响，且问题日益突出，如土壤酸化、养分平衡失调，导致山核桃根系死亡、枝叶黄化、枯死等[7-8]现象的发生。如目前面临的山核桃林退化加剧，林相差，林分早衰，病虫害频繁等，导致产量和品质下降，加上近年来气候异常（如持续干旱或持续降雨），引发了山核桃林大面积的病害，乃至造成成片山核桃林的死亡，这些问题的产生被认为与人为施肥管理不当密切相关[1,9-11]。而目前对山核桃林地测土配方施肥方面的研究却鲜见报道。为此，2012—2013年于浙江省杭州市临安区开展了为期两年的测土配方施肥试验，此后还开展了示范试验，研究了不同肥料配方对山核桃叶片营养成分含量和山核桃树木生长及果实产量的影响情况，以期为山核桃的合理施肥提供理论依据，并为其推广实践提供技术指导。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于浙江省杭州市临安区锦南街道上甘柯家村，供试山核桃园是由茶园改种而来的，山核桃林地面积5.33 hm2，林地土壤为石灰岩发育的红壤，其pH 值为5.3。自然适生环境下，树龄为40 a 的山核桃林本处于生长健壮的盛果期，但该山核桃林出现了成片叶色黄化、枝梢枯死及地下部根系死亡等林相严重早衰的症状。林农为了提高土壤pH 值，于试验前已连续2年施用石灰，土壤pH 值为7.65。林农反映，施用石灰后山核桃长势虽有好转，但问题依然很严重：干腐病，几乎每株树每年都流黑水；大量枝条死亡、新梢不多、结果量少等。根据对其施肥情况和土壤肥力的调查结果分析推测，这些问题的产生与土壤养分失衡有关，因此设计了本试验。选取地势相近、同一海拔（约200 m）、山核桃长势基本一致的一片林地作为试验地，土壤基本性质为：有机质30.4 g·kg-1，有效氮262 mg·kg-1，有效磷16 mg·kg-1，速效钾119 mg·kg-1。同时，根据我们前期的相关研究成果[7-8,12]，对试验地外的山核桃林也施用了相关肥料，以期尽快改善全园山核桃林地土壤与植物的营养状况。

1.2 试验设计

试验共设5 个处理：CK 处理，不施肥，作为对照；N1处理，有机与无机配方肥料1 kg·株-1，低于农户施氮量；N2处理，有机与无机配方肥料1 kg·株-1＋尿素0.25 kg·株-1，农户常规施氮量；N1＋P 处理，有机与无机配方肥料1 kg·株-1＋钙镁磷肥1 kg·株-1；N1＋K 处理，有机与无机配方肥料1 kg·株-1＋硫酸钾1 kg·株-1。每处理各设4 个重复。分别于2012、2013年的4月施肥，进行2年的定位试验，其中，2012年10月全园分别施有机与无机配方肥料1 kg·株-1、尿素0.15 kg·株-1、钙镁磷肥0.5 kg·株-1、氯化钾0.5 kg·株-1。

有机与无机配方肥料，以下简称为“配方肥料”，其中的配方为前期相关山核桃研究工作中获得的有机与无机复混肥配方：有机质含量 为20%，N ∶P2O5∶K2O 的 养 分 含 量 比 为12 ∶3 ∶10。

对于试验地之外的山核桃林，2012年4月也施用了配方肥料1 kg·株-1，此后，根据上述肥料施用的试验结果，对该基地进行了测土配方施肥试验结果的示范试验，并记录了历年植物生长和结果产量的变化情况。

1.3 样品的采集与分析

植物样品的采集及处理：分别于2012年的5、7、8、9月及2013年的4月（开春后新叶长成，施肥前）和7月，随机采集山核桃当年成熟叶30 片，组成一个山核桃植物样品[13]，经去离子水冲洗干净，于70 ℃鼓风烘箱中烘干，以高速粉碎机粉碎后过1 mm筛以备用；于同年的9月初果实采收季节，对山核桃果实进行逐棵采收称重，统计当年产量。

山核桃叶片中氮、磷和钾的分析与测定，采用浓H2SO4-H2O2消煮样品，分别用碱解扩散法、钼锑抗比色法和火焰光度法测定消煮液中氮、磷和钾的含量。

1.4 数据处理

采用Excel 2010 与SPSS 18.0 对试验数据进行统计与分析。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对山核桃叶片各养分含量的影响

叶片是植物进行光合作用的主要场所，生命活动最活跃，叶片营养状况对植株生长具有至关重要的影响，其养分含量明显高于其他营养器官[14]。叶片常被用于植物营养诊断，因而分析测定植物叶片中的养分状况是果树养分诊断进而在实际生产中指导果树施肥的主要手段[15-16]。

2.1.1 施肥处理对山核桃叶片氮含量的影响

春季是山核桃营养生长的关键时期，不同施肥处理对山核桃叶片N 含量的影响情况如图1所示。从图1中可以看出，2012年5月采摘的各施肥处理的山核桃叶片N 含量均显著高于对照（P＜0.05）。其中，N1处理的山核桃叶片N 含量最高，为18.36 g·kg-1，比对照处理高37%；N2处理（配方肥料配施尿素）的叶片N 含量为15.15 g·kg-1，比对照高13%。各处理山核桃叶片N 含量的大小顺序为：N1＞N1＋K ＞N2＞N1＋P ＞CK。这一试验结果说明，单独施用配方肥料对山核桃叶片N 含量的影响最大。山核桃坐果期（7月），叶片中的大量营养成分向果实转移，不同施肥处理对山核桃叶片中的N 含量有不同程度的影响。7月采摘的N1处理和N2处理的叶片其N 含量分别为21.32 和21.05 g·kg-1，比对照分别提高16.1%和14.6%，但均未达到显著性差异水平。8月采摘的N2处理的叶片其N 含量比对照低28.1%，达到了显著性差异水平；N1处理的山核桃叶片其N 含量与对照处理的差异不大。9月采摘的N1处理的山核桃叶片其N 含量最低，为17.68 g·kg-1；N1＋P处理的山核桃叶片其N 含量最高，为28.35 g·kg-1。

图1 不同施肥处理下山核桃叶片氮含量的变化趋势Fig.1 Change trends of N contents in C.cathayensis leaves in different fertilization treatments

2013年4月，CK、N1、N2、N1＋P、N1＋K处理的山核桃叶片其氮含量分别为25.69、26.43、21.83、23.91 和26.22 g·kg-1，均处于较高水平； N1与N1＋K 处理的山核桃叶片其N 含量比对照分别高2.9%和2.1%；N2与N1＋P 处理的山核桃叶片其N 含量均显著高于对照处理。2013年7月各施肥处理的山核桃叶片其N 含量均高于对照，其中N1与N1＋P 处理的叶片N 含量比对照处理的分 别 高2.35 和2.04 g·kg-1， N2与N1＋K 处 理的叶片N 含量分别达到20.48 和21.32 g·kg-1，比对照分别显著高出15.9%和20.7%。

不同生育期山核桃叶片中N、P、K 含量的变化不仅与施肥有关，与植物生长对养分的需求和分配也有密切关系[17]。2012年5月至2013年7月，山核桃叶片中的N 含量总体呈上升趋势，施用配方肥料对山核桃叶片中N 素的积累有重要影响。2012年5—9月，山核桃处于坐果及果实膨大灌浆期，叶片养分向果实转移，此期各施肥处理的山核桃叶片N 含量仍均呈上升趋势，说明施用配方肥料可以满足山核桃生殖生长期对N 素养分的需求。2012年9月至次年4月，期间因受2012年10月全园施肥的影响，故山核桃叶片中的N 含量普遍升高，施用秋肥对次年（2013年）4月叶片养分含量及叶片生长的影响均较大。

2.1.2 施肥处理对山核桃叶片磷含量的影响

磷为地球生物必需的养分之一，是其结构与功能物质的组成元素，在维持植物生长及生产力等方面扮演着重要角色[18]。植物缺磷时表现出根系生长受阻、叶片变黄等症状[19]。植物所需磷素主要来自土壤，而施入土壤中的磷当季利用率为10%～25%[20]。据报道，全世界约有43%的耕地因有效磷含量极低而不适宜于作物的种植，我国1.07 亿 hm2耕地中约有74%缺磷[21]，需要通过施肥供给足够的磷养分，植物才能正常生长。

不同施肥处理对山核桃叶片磷含量的影响情况如图2所示。由图2可知，2012年5月，4 个施肥处理的山核桃叶片P 含量均显著高于CK，各施肥处理的山核桃叶片磷含量是对照的2.9～4.0倍。7月采摘的山核桃叶片P 含量，除N1处理之外，各施肥处理的叶片P 含量均显著高于CK，但其他施肥处理与对照间均无显著差异；8月采摘的N1＋P 处理的山核桃叶片其P 含量比对照高10.3%；而9月采摘的N1＋P 处理的山核桃叶片其P 含量达到3.20 g·kg-1，显著高于CK（2.94 g·kg-1）和N1处理（2.57 g·kg-1）。2013年4月采摘的各处理的山核桃叶片其P 含量均高于2.8 g·kg-1，而N1、N1＋P处理与对照处理间均无显著差异。2013年7月采摘的各配方肥料处理的山核桃叶片P 含量均显著高于对照，各配方肥料处理的山核桃叶片其P 含量的大小顺序为：N2＞N1＋K ＞N1＞N1＋P ＞CK。

图2 不同施肥处理下山核桃叶片磷含量的变化趋势Fig.2 Change trends of P contents in C.cathayensis leaves in different fertilization treatments

从2012年5月至2013年7月山核桃叶片P含量的年变化规律来看，由开花坐果（5月）至成熟期（9月），再至第2年的坐果期，各处理的山核桃叶片P 含量总体均呈升高趋势。2012年5月叶片P 含量因受 4月施肥的影响而处于较高水平，显著高于对照；同年5月至7月，山核桃进入快速生殖生长阶段，其源—库关系已转移，叶片中的磷已向果实中转移，故其叶片P 含量下降；山核桃在不同生长阶段对养分的需求不同，N1＋P处理对提高和保持山核桃叶片P 含量有较好的影响，在配方肥料的基础上增施钙镁磷肥有利于P的持续供应。2012年10月全园秋肥的施用，促使2013年4月山核桃叶片P 含量保持着较高的水平。

2.1.3 施肥处理对山核桃叶片钾含量的影响

不同施肥处理对山核桃叶片钾含量的影响情况如图3所示。由图3可知，2012年5月，不同施肥处理对山核桃叶片K 含量存在不同程度的影响。N1＋K 处理的山核桃叶片K 含量为2.80 g·kg-1，比CK 与N1处理的分别高18.6%和9.7%。7月采摘的各处理叶片的K 含量均高于4.2 g·kg-1，各处理间的差异不明显，山核桃叶片K 含量均维持在较高水平上；8月和9月采摘的N1与N1＋K 处理叶片的K 含量均高于对照；2013年4月采摘的各处理山核桃叶片的K 含量为4.3～5.0 g·kg-1，各处理叶片的K 含量均低于对照；2013年7月采摘的N1＋K 处理山核桃叶片的K 含量（3.34 g·kg-1）显著高于对照（2.22 g·kg-1），2013年7月采摘的N1处理的山核桃叶片其K 含量（2.77 g·kg-1）比对照仅高0.55 g·kg-1，说明各施肥处理特别是钾肥处理（N1＋K）对山核桃叶片钾素积累的影响更大。

图3 不同施肥处理下山核桃叶片钾含量的变化趋势Fig.3 Change trends of K contents in C.cathayensis leaves in different fertilization treatments

2012—2013年两年的大田试验结果表明，山核桃叶片K 含量在不同施肥处理的影响下在不同的生长阶段表现出不同的变化趋势。4月份林地温度仍较低，施肥对5月份叶片K 含量的影响较小；到山核桃旺盛生长期（7月），其营养生长和生殖生长代谢迅速，4月份的施肥促使叶片钾含量处于较高水平，能较好地满足山核桃生殖生长对K 素营养的需求；8月份山核桃处于果实灌浆期，叶片养分向果实大量转移，叶片养分下降，直至山核桃果实成熟期（9月），施肥处理后叶片的K 含量均高于对照，这一结果充分表明，施用配方肥料对维持山核桃果实膨大、灌浆所需K 素的供给起着重要作用；10月份全园施肥，此时山核桃还未进入落叶休眠期，施肥对山核桃叶片的营养积累仍有重要影响，促使2013年4月各处理叶片的K 含量均升高；到2013年7月，此时已进入旺盛生长期，不同处理的山核桃叶片其K 含量表现出CK ＜N1＜N1＋K 的变化规律，由此看出，配方施肥对满足山核桃周年K 需求有重要影响。

在2012—2013年的定位试验中发现，4月份施肥对5月份各处理山核桃叶片的N、P 和K 含量均有较大影响，对山核桃叶片N、P 含量的影响尤其大。4月份各施肥处理的山核桃叶片中各养分的含量均较低，这可能因为，在5月之前，山核桃根系生长速率和代谢速率均较慢，而地上部分的叶片却快速生长，4月份新生叶片所需养分主要还是由其体内已积累的养分供给其自身的[22]；到了5月份，随着山核桃进入营养生长（4—6月）和生殖生长（7—8月）的旺长期及成熟期（9月）到休眠期（11月），配合4月和10月的施肥管理，促使2012年5月和2013年4月山核桃叶片各养分含量均明显升高，配方施肥对山核桃叶片N、P、K 含量的影响总体表现出升高—降低—升高—再降低的变化趋势，施肥对山核桃养分供给显得尤为重要。春季在施用配方肥料的基础上增施N、P或K 肥，有利于提高并保持叶片中相应营养元素的含量；2013年4月份施肥的肥效受前一年秋季施肥的影响明显，秋季施肥有利于满足来年春季叶片生长对养分的需求。

2.2 测土配方施肥技术对山核桃生长状况和果实产量的影响

配方施肥是在合理减少化肥用量的基础上完善施肥体系以提高作物产量和品质的。不同施肥处理对山核桃鲜果产量的影响情况如图4所示。由图4可知，与对照相比，2012 和2013年大多数施肥处理对山核桃增产都有明显的促进作用，其中以减氮（N1、N1＋P）、补钾（N1＋K）处理的作用最大，而氮肥过量却没有增产作用。2012年施肥处理的山核桃鲜果产量均高于对照，各处理的山核桃产量由高至低依次为：N1＋K ＞N1＋P ＞N1＞N2＞CK。其中，N1＋K 处理的山核桃产量比对照高40.9%，配方施肥对山核桃的增产效果当年即可显现。2013年施肥处理对山核桃产量的影响与2012年一致。除了N1＋K 处理的山核桃产量比2012年的高之外，各施肥处理的山核桃产量均不同程度地低于2012年的产量，2013年临安旱情可能对山核桃产量有一定的影响[23-25]。2013年N2处理的山核桃产量比2012年的产量低24%，减产最明显，说明大量施用N 肥，对干旱环境下山核桃的增产无明显作用。在2013年的旱灾情况下，N1＋K 和N1＋P 处理的山核桃产量与2012年相比仍然都实现了增产和稳产，说明有机与无机配方肥料分别与P、K 肥配施对山核桃增产效果的影响最大。

图4 不同施肥处理对2012 和2013年山核桃鲜果产量的影响Fig.4 Effects of different fertilization treatments on fresh nut yield in C.cathayensis in 2012 and 2013

从整个山核桃林基地来看，施用过石灰后，山核桃生长虽然有所好转，产量上升（如图5所示），结合测土配方施肥技术的应用效果来看，2012年试验当年的产量与2016年的最高产量相当（97.8%）。由于土层厚、土壤黏重，持水性能强，2013年的干旱对试验当年（2012年）山核桃产量没有造成影响，不像临安其他地方（大面积大量减产）。但是，由其对山核桃生长和来年产量的影响可见，因其后的2014年雨水偏多，特别是2015年6—7月雨水过多，导致临安区山核桃全面减产（http://www.tianqihoubao.com/lishi/linan.html），因此，研究区的山核桃2014、2015年连续两年也减产，减产超过50%，分别只有2016年（最高产量年）的47.1%和42.3%，即便如此，2014、2015年的产量也比2010年的分别高29.5%和24.7%。

图5 研究基地历年全园山核桃鲜果产量的变化情况Fig.5 Changes of fresh nut yield over the years at research base

3 讨 论

测土配方施肥，是2004年为完善我国科学施肥体系，解决肥料浪费和由施肥带来的土壤和环境恶化等问题而正式提出的，是以田间肥料试验为基础，在掌握作物生长、作物需肥规律以及肥料效应，并在有机肥施用基础上，对N、P、K 元素进行配比处理，以达到作物养分均衡、有机与无机养分平衡及N、P、K 元素的平衡，从而实现作物高产优质、维持和提高土壤肥力及减少土壤污染的目标的[26]。同时，测土配方施肥技术也是实现化肥正面作用最大化和负面效应最小化的最佳途径，是我国现阶段科学施肥体系的核心技术[27]。

近年来，山核桃林地普遍酸化，林农施石灰以中和土壤酸度来改善山核桃生长的土壤环境，但是，单施或大量施用石灰（如本试验区林地），不能起到显著成效，还可能引发土壤微量元素有效性的降低和微量元素缺乏等现象[28]。因此，结合土壤分析进行测土配方施肥，将有机肥与无机肥按配比施用，可以改善土壤环境，实现养分供应平衡。林间跟踪调查发现，有机与无机肥料配合施用，明显地改善了土壤条件，促进山核桃树势生长，对病树生长的改善作用当年即见明显的效果，主要表现为山核桃叶片由黄变绿、新根多发，在后续山核桃增产方面也表现出良好作用。研究结果表明，N、P、K 大量元素配方肥料的施用对山核桃林分生长有着明显的改良作用，大量元素均衡对山核桃生长有重要影响。

N1处理的施氮量低于一般农户的施氮量，N2处理的施氮量为一般农户的实际施氮量，这两个处理在山核桃营养生长—生殖生长以及源—库关系的转变中对山核桃叶片养分的供给呈现出不同程度的差异，但差异逐渐缩小，合理减少当前氮肥用量，仍能满足山核桃正常生长所需营养；高氮肥用量（N2处理）对2012年和2013年的山核桃产量的影响较明显，增施化肥特别是氮肥反而使山核桃产量降低。

在目前施肥模式及施肥水平下，合理减少氮肥施用量，对山核桃生长和产量都有较好的促进作用。在积极倡导生态经营理念与守旧管理模式的冲突下，结合山核桃各生长阶段对养分的不同需求特点，科学合理配方，合理减少化肥特别是氮肥用量，增施有机肥，才能在降低经营成本的同时做到山核桃林地生态化经营，促使山核桃产业可持续发展。本研究在石灰岩发育的山核桃林地土壤开展常年定位试验，但对不同发育类型林地土壤的测土配方施肥研究涉及较少，下一步的研究方向将在常年定位试验的基础上，对杭州临安山核桃主产区不同发育类型林地土壤测土配方施肥效果、林地土壤酸化改良效应及酸化机制等方面开展精准研究。

4 结 论

2012—2013年连续两年的测土配方施肥定位试验研究结果表明，增施氮肥能够提高山核桃叶片氮含量，配方肥料与磷肥的配施能够促进山核桃叶片磷含量的积累，配方肥料与钾肥的配施对山核桃产量的影响最大。施肥对山核桃产量的影响从施肥第2年开始显现，氮磷或氮钾肥的配施有利于克服大小年现象，而氮肥过多却会导致山核桃减产。有机与无机肥的配合施用，可以改善土壤条件，促进山核桃生长，对病树生长的改善作用当年就会明显见效，主要表现为山核桃叶片开始变绿、根系恢复生长。