基于叶片营养诊断的苹果园果树精准施肥模型

孟利峰 杨海波

（山西省农业科学院果树研究所，山西晋中 030800）

我国是世界范围内的苹果种植大国，苹果种植面积与年产量均居世界首位。目前，制约苹果产业发展的一大关键因素是苹果质量难以保证，苹果树作为多年生植物，科学施肥是保证其正常发育、提升产量的重要因素。科学施肥能在一定程度上降低肥料成本，提升果树的经济效益[1-3]。受技术水平和传统观念影响，在果树种植过程中，部分果农会过度使用化肥，影响了果树生长环境和果品质量。不合理施肥不仅破坏了土壤结构，影响果树营养均衡，还会影响果树的经济效益。建立科学的果树施肥模型，指导苹果生产势在必行。

1 苹果园果树精准施肥理论分析

目前，主流的苹果树施肥方法有营养诊断法和测土配方施肥。其中，测土配方施肥使用专门的检测工具，对土壤中的养分及生态环境进行分析，确定果园的肥料使用量。营养诊断法应用肥料肥力效应模型和目标产量得到高精度的施肥方法与施肥量，在果树施肥过程中得到广泛应用。通过分析肥料效应模型，可以看到该函数利用多因子综合分析方法，得到不同因素对于最终产量的影响，进而得到施肥量和苹果产量之间的函数关系。该方法同时可以判断果树在不同生长阶段的追肥需求，依据果树的生长情况和结果情况，针对性地追加肥料。

科学结合测土配方施肥和营养诊断法，能够实现果树施肥需求的双向监测，保证施肥的精准性和科学性，对于提高我国苹果种植和管理的技术水平具有重要的意义。在此基础上结合叶片营养诊断技术，可进一步提升肥料施加的精准度。国内大多数的叶片营养诊断研究学者使用李港丽提出的采样时间，即在果实膨大期的7 月中旬至8 月中旬，采集中部叶片进行营养分析[4]。虽然该种方法已经开展了诸多实践并取得了明显的成果，但是尚未建立一套完整的叶片营养诊断果树精准施肥模型，理论与实际不完全相符，有待进一步优化创新。

2 建立精准施肥模型

2.1 施肥模型原理 基于叶片营养诊断的苹果园果树精准施肥模型，将土壤供肥特点、肥料效益、果树目标产量、肥料养分和肥料利用率等多个因素作为输入参数，分别计算钾肥磷肥、氮肥的使用量，并依据苹果树不同生长阶段和生长周期的需肥特点，科学配比肥料使用种类，制定施肥制度。在该模型中，输入量包括施肥制度、肥料需求量，输出量包括施肥量和不同阶段的灌溉水量。

2.2 参数确定

2.2.1 实际需肥量计算 在苹果树实际需肥量的计算中，应首先确定科学的果实目标产量，依据果树的年龄、品种和管理水平，借由枝果比、干周留果法、叶果比等参数确定果树的最佳负载量，建议在实际使用中使用叶果比法确定树果的最终留果量，该方法的稳定性和准确性较高。在此基础上应科学确定叶芽和花朵的数量，可在自然条件下采集苹果树的开花图像与目标花朵的特征值。确定花芽数量应依据果树的营养状况和生长状况，必要时进行疏花作业。花芽与叶芽数量关系确定后，为保证果树的坐果率和果实品质，需要对果树花芽、叶芽总量及二者比例进行调控。依据上述各项分析，最终可确定果树的产量，单株果树的产量由平均单果重量和果实总数确定，通常情况下，苹果树每生产50 kg 苹果，需要0.8 ～1.0 kg 的氮元素，由钾肥、磷肥、氮肥的科学配比可确定实际需肥量。

2.2.2 土壤营养检测 在确定总体收费量的基础上，需要结合现有土壤的营养状况，确定肥料的使用量，应使用测土配方施肥方法采集土壤的样品，并进行养分分析，建议在春季检测果园的土壤，明确土壤中有效磷、速效钾和碱解氮的含量。

2.2.3 叶片营养检测机对施肥的影响 在该流程中应首先确定叶片样品的采集方法，本模型选择50 棵苹果树，采取对角线5 点取样法，在树冠外围的中部选择枝条上生理成熟且没有病虫害的健康叶片，选择5 片，现场采样后装入密封袋中，并在低温环境下保存。实验室内使用火焰光度法、凯氏定氮法、钼锑抗比色法分别测定叶片中的氮磷钾含量。

在苹果的果实膨胀期，统计苹果产量与叶片营养的函数关系可得到叶片中氮磷钾含量对于苹果最终产量的影响。在具体计算中使用线性回归分析，鉴于现阶段还没有统一的叶片养分丰缺指标与果树产量的对应关系，本文参照安贵阳提出的营养诊断方法，并结合李港丽的实验数据，最终得到氮肥总量、磷肥总量和钾肥总量的标准值[4-5]。

2.2.4 肥料养分检测 本文选择硫酸钾、过磷酸钙和尿素3 种常用的单质化肥作为果树精准施肥模型的输入量，大量应用案例表明这3种肥料的协同效果较好。通过肥料养分检测装置，测得上述3 种化肥的营养元素含量分别是含氮45.3%、含磷17.5%、含钾49.4%

2.3 建立精准施肥模型

2.3.1 确定施肥总量 在科学计算果树需肥量、土壤养分含量及叶片营养检测数据的基础上，结合果树不同生长周期内的特点可确定最终的需肥总量。需肥总量仍是以氮、磷、钾的有效含量为依据，分别算得硫酸钾、过磷酸钙和尿素的使用量，方便农户使用。

2.3.2 精准施肥模型与不同时期的施肥方法 苹果树的生产

过程主要包括花芽分化、开花结果、果实膨胀与成熟等阶段，在不同阶段果树按比例有规律地吸收各种营养。为此，需要动态调整不同肥料的使用比例和使用量，以满足果树在不同阶段的特异性营养需求。笔者建议采用总量控制、多次少量的方式，施加各类营养物质。依照上文的分析，首先确定果树的目标产量和果园的目标产量，确定单株果树的总施肥量；然后依照果树不同的生长阶段划分为几个大的施肥周期；最后依据不同施肥周期内果树营养需求和施肥总量的关系，结合叶片营养诊断动态调整施肥量，建立完整的精准施肥模型。

2.4 试验结果分析 为验证本次提出的基于叶片营养诊断的果树精准施肥模型是否具有推广可行性，在示范园区内选择树龄在10 a 左右的红富士苹果果树，依照传统施肥经验和精准施肥模型，指导一个周期的苹果生产，并分析该周期内的施肥量与果树产量、品质之间的关系，以验证精准施肥模型的有效性。

首先，采集往年果树平均产量，并在此基础上分析该片果树的预计产量。其中A 片区依照传统设备方式进行管理，B 片区按照精准施肥模型制定施肥作业方式。可以看到依据传统经验得到的施肥量明显高于施肥模型的施肥量，依据主观经验调整施肥并不科学，难以把握果树生长阶段的肥料需求，采用精准施肥模型得到的施肥量，较为客观和准确，同时能够节约肥料。

在苹果采收阶段，每棵果树的相同部位随机采集50 个苹果，测定果实硬度、可溶性固型物含量、单果重量等指标参数，可以看到单果重量试验区相较于传统区平均提升30 g 以上，可溶性固型物增加2%以上，苹果产量和品质明显提升，表明该方法具有推广意义。

3 结语

为解决制约果树产业发展的施肥管理问题，本文以叶片营养诊断和营养平衡法为理论基础，深入研究“红富士”苹果科学施肥方法，依据需肥特点和果树的生长规律，划分了不同的施肥阶段，科学分配施肥量，做到不同生长时期的精准施肥和科学施肥，能够为种植苹果提供技术指导。