杨永春，王 斌，李 龙，宋海江，高文斌，张 凯，李延瑞，杨佳妮，王文凯

（1.延安市农产品质量安全检验检测中心，陕西 延安 716000；2.延安职业技术学院，陕西 延安 716000；3.洛川县农业技术推广中心，陕西 洛川 727400）

黄土丘陵区苹果园水肥土改良技术集成应用研究*

杨永春1，王 斌2，李 龙1，宋海江1，高文斌1，张 凯1，李延瑞1，杨佳妮1，王文凯3

（1.延安市农产品质量安全检验检测中心，陕西 延安 716000；2.延安职业技术学院，陕西 延安 716000；3.洛川县农业技术推广中心，陕西 洛川 727400）

研究利用技术集成改良苹果园水、肥、土的效果；应用园地生态循环节水施肥技术模式、水肥灌溉一体化节水模式、穴施肥水与覆盖技术模式进行试验示范；通过微滴渗灌、绿肥种植、五位一体、穴施肥水等取得了改善苹果园肥、土、水的明显效果；文中几种模式的应用完全可以实现苹果园肥、土、水的改良目的，值得推广应用。

水肥土改良；技术集成；应用研究

近年来，延安苹果大名远扬，销售于世界各地，在当地农民收入中也占到了60%以上，在当地的农业财政收入中也是重中之重。全市现有苹果面积22.67万hm2，正在实施“南提北扩”战略。但果园土壤的肥、土、水因素越来越成了延安苹果优质高效的限制因子。为此，必须正确分析延安市苹果园土壤质量现状，必须应用创新思维方法，运用现代科技和手段加强苹果园土壤质量建设，为苹果生产创造良好的土壤环境。

延安市地处黄土高原腹地，苹果产地生态环境优越。各项气象指标均在苹果种植最适宜区范围内，空气二氧化硫、空气氮养化物、水总汞、水总砷、水总铅、水氟化物、土壤汞、土壤砷、土壤铅等9项环境质量指标都小于国家标准限量值。加之光照充足，土层深厚，质地疏松，富含钾钙，成为世界最佳苹果优生区之一。然而，随着“四项关键技术”的推广应用，苹果产量和质量的不断提高，苹果园土壤存在的问题也逐渐凸现出来。

1 延安苹果园土壤存在的主要问题

1.1 土壤有机质偏低

有机物质含量高低决定土壤的基本性质。经对洛川县519个苹果园土样分析，全县苹果园0～40cm土层土壤有机质平均含量为0.905%，这在全市苹果主产县区是最高的。据监测，全市土壤有机质分布态势是：南部塬地果区土壤有机质0.70%～0.90%，东部残塬地果区0.65%～0.80%，中北部丘陵地果区0.60%～0.70%，均没有超过1%大限。土壤有机物质偏低，说明土壤能源储备不足，活力不强，造成土壤微生物活动繁衍较弱，土壤结构难以改善，保肥、保水性能降低，养分供给不及时，最终影响优质苹果生产。

1.2 土壤养分低下

土壤是果树养分供给的源与库。土壤养分的丰缺直接影响树体的生长发育和果品质量。据多年监测，我市南、东与中北三个果区土壤养分含量分别为：全氮 0.070%～0.075%、0.060%～0.070%、0.055%～0.060%，速效养分除速效钾外，均处于中下水平。总的趋势是，南部高于东部，东部高于中北部。特别值得注意的是，随着苹果产量与效益的提高，重氮、磷，轻钾、微（肥）的施肥习惯，导致南部一些果园土壤速效钾急剧下降，被誉为富钾的黄土转向钾素缺乏，部分微量元素如铁、硼、锌、钼等也显得不足，开始出现生理性病害[1]。

1.3 土壤水严重亏缺

干旱是延安苹果生产的一大障碍因素。降水偏少，时空分布不均匀，干旱胁迫土壤养分的释放与施肥效益的发挥。据对宝塔区柳林镇8龄红富士苹果进行水分供需测定，2001年苹果年生长周期耗水527.23mm，而降水量为463.6mm，短缺63.92mm，相当一场大雨。苹果树在6、7、8月份，耗水强度分别达到4.93、3.96、2.13，土壤供水量与耗水量差距较大。据土壤水分测定，宝塔区黄绵土田间持水量为226.9mm，凋萎湿度55.60mm，1m土层内有效水只有171.3mm。洛川塬区粘化黑垆土果园有效水：0～40cm64.5mm，0～60cm97.6mm，0～80cm132.5mm，0～100cm172.8mm，0～200cm353.4mm。对于根深叶茂的苹果树来说，土壤储水显然不足。

延安大部分土地处于半干旱区域，表现在：

（1）自然降水偏少。全年平均降水量仅540多mm，东部黄河沿岸与白于山区降水量只有450～490mm，降水较多的南部地区常年也不到600mm，很难满足农作物与果业生产的需要。

（2）降水年际变幅大。年际间大体变幅在15.0～20.9%，常造成冬春、春夏、春夏秋连旱，旱灾严重年份果业大幅度减产，给农民造成重大经济损失。

（3）湿润度（K=R/E0）偏低。延安及其以北小于0.5，为半干旱地区；甘泉以南为0.5～0.6，为半湿润地区。

（4）土壤储水严重不足。据测定，南部的粘化黑垆土0～100cm土层内，田间持水量为258.9mm，凋萎湿度86.1mm，有效水172.8mm；0～200cm，田间持水量530.9mm，凋萎湿度177.5mm，有效水353.4mm；北部的黄绵土与绵沙土土壤水分亏缺更加严重。果树作物常因土壤干旱，影响土壤有效养分的利用和肥效的充分发挥。历年来，延安区域的降水偏少，土壤水分亏缺，干旱胁迫，使施入田间的肥料不能充分发挥其肥效，造成肥料的浪费与流失，既给农民造成经济损失，也增加了有效养分的流失，对土壤环境形成潜在危险。据西北水保所在宝塔区，连续三年对8龄红富士苹果树进行水分供需测定，苹果生长发育年度耗水527.23mm，而年内降雨量为463.6mm，尚差63.63mm。加之降水分配不匀，特别是6、7、8月份，正是苹果耗水高峰，其强度达到4.93、3.93、2.13，对土壤水分要求特别敏感，提高土壤储水与补水效果也十分明显，对提高肥料与水分利用率也是关键生育时期。采取补水措施，水分利用率比对照高出12.75个百分点。

2 苹果园土壤结构和养分现状

通过多年实践与探索，我市在果园土壤改良技术应用方面取得了重大进展。包括豆科作物与禾本科作物的间作套种，豆科作物与油菜等轮作，可实现不同物种间的养分与交换，产生的养分在作物间循环；农作物秸秆还田，使上茬作物秸秆成为下茬作物提供的养分；农田养殖，使动物粪便成为养地用地的肥料；坡地保护地栽培，使土壤养分和水分可以更多地在林地、果园和梯田中循环利用；施肥控制，通过测土配方施肥，施用缓释肥和精准化农业等措施，控制肥料使用时间和使用量，减少养分投入和流失，控制面源污染，以提高肥料利用率和循环比例。

但据多年监测，延安市南部、东部和中北部3个果区土壤养分含量分别为：0.070%～0.075%、0.060%～0.070%、0.055%～0.060%，除速效钾外，速效养分含量均处于中下水平。总趋势是，南部高于东部，东部高于中北部。随着苹果产量与效益的提高，重氮磷轻钾微(肥)的施肥习惯，导致南部一些果园土壤速效钾急剧下降，被誉为富钾的黄土转向缺乏钾素，部分微量元素如铁、硼、锌、钼等的含量明显不足，开始出现生理性病害。就以洛川果园为例，我们对延安典型的洛川县苹果园近年土样分析，全县苹果园0～40cm土层土壤有机质平均含量为0.905%。土壤有机质分布态势是：塬地果区0.70%～0.90%，东部残塬地果区0.65%～0.80%，中北部丘陵地果区0.60%～0.70%，均没有超过1%。土壤有机物质偏低，说明土壤能源储备不足，活力不强，造成土壤微生物活动繁衍较弱，土壤结构难以改善，保肥保水性能降低，养分供给不及时，最终影响优质苹果生产。果园的土壤制度目前主要以清耕制为主，培肥体系尚未全面建立，造成果品内在质量有下降趋势。

3 适合苹果园水肥土改良的技术集成模式

3.1 （果园+沼气池+水窖+养畜+绿肥）──园地生态循环节水施肥技术模式

该模式是在果园构建绿肥（果园）、养畜、沼气、水窖（水井），形成果、沼、畜、肥、窖五位一体，相互结合，循环利用，以生产绿色有机产品，促进果菜产业有效发展为目标的一种现代生态农业模式。这种模式的优势：

（1）能解决园内用水问题。利用自然降水入窖储水，或抽提井水，饲养猪、羊或家禽；通过用水管网，对果园、菜园进行微灌，可直至植株根系土壤吸水部位；还可解决园内喷药与人畜用水。

（2）能解决有机肥问题。一是刈割直接翻压肥田。对增加土壤有机物质和有效养分有重要作用。二是作为家畜饲草，畜粪便直接入沼气池发酵，为园地提供优质有机肥料。

（3）能解决果、农、菜生活生产问题。沼气可供照明、炊用以及诱虫灯应用，窖水可作为人畜与喷药用水。

（4）可形成果园内部的物质与能量有效循环利用。

3.2 （水肥耦合）──水肥灌溉一体化节水模式

水肥一体化又称灌溉施肥。它是借助压力灌溉系统，将配兑成的肥料溶液输送到作物、果树的根部土壤，适时适量满足作物、果树水分和养分需求的现代农业新技术。其好处是：

（1）水肥同步，水肥相济，充分发挥水肥耦合作用。特别是肥料直接施到根区，减少了肥料与土壤的接触面积，以及土壤对肥料养分的固定，有利于根系对养分的直接吸收利用。

（2）随水施肥对提高作物生长发育，为作物维持一个相对稳定的水肥环境创造了条件。

（3）用肥使用方便。可根据气候、土壤特性、作物不同生长发育阶段，灵活地调节供应养分的种类、比例及其用量，满足了作物高产优质的需要。

（4）微灌对水质的要求较高。微灌设施中的微灌器、滴水孔只有1mm左右，灌溉水只要有大于0.1mm的微粒就可能堵塞水孔。因此，无论是无机或有机微粒，如水中含有的沙子、微生物微粒，都可能造成灌水器的堵塞，甚至报废。微灌设备，一是一定要有可靠的过滤装置，二是要选好水质和肥料。路径如图1所示：

图1 路径图

3.3 （肥水+覆盖）──穴施肥水与覆盖技术模式

穴施肥水，是针对苹果园一项补水补肥措施。延安土层深厚，为苹果生长发育创造了良好条件。然而水资源短缺，大面积实施土壤直接灌溉是不现实的。群众创造的覆盖加穴施肥水技术较好解决了这一问题。

（1）生物覆盖穴施肥水。在果树树冠外缘，开挖30～40×30～40×30～40cm相对灌水穴两个，分别灌水或清粪水30～50kg（有条件的可加入0.2%～0.3%的磷酸二氢钾）。等水分下渗后立即回填土壤，并用秸杆或杂草进行生物覆盖，覆盖厚度为20cm，以减轻土壤蒸发对水分的耗损，充分利用根系的趋水性能和强大的吸水动能，可保持果树的需水要求。

（2）生物覆盖与覆膜综合穴施肥水。三月上旬整理树盘后，从树冠边缘向内0.5m处挖深40cm，直径20～30cm的穴，盛果树可挖4个穴；成龄树一般为6～8个穴。将玉米杆、麦秸捆成30cm、直径15～20cm的草把，施入人粪尿或5%～10%的浸泡液，放入穴中。将有机肥与土2：1比例混合均匀填入穴中。如果不用有机肥，也可每穴追加100g尿素和100g过磷酸钙相应的复合肥，浇水覆膜。然后，在穴上膜面戳一个小洞，并用土封压，使穴面低于树盘。这样，只要下雨，树盘中的水分可循环注入穴中，如果长期无雨，春季每隔15d开小孔浇1次水，5月下旬至雨季可每隔7d灌1次水。每次每穴灌水4～5kg，进入雨季后可不再灌水。在开花前，春梢停止生长期或采收前后，向穴中追施尿素或其它相应的肥料，每次每穴50g左右。

目前，延安各地苹果园广泛推广的穴施肥水技术模式，具体操作方法是：在树冠下外缘，挖多个深30～40cm左右的施肥穴，将肥均匀随水（肥水）入穴，覆土填平。其穴可持续应用2～3年，若保护好些，应用时间更长。

3.4 （节水绿肥作物+节水品种）──果园种植节水覆盖物模式

推行果园种植三叶草、百脉根、草木犀、紫花苜蓿、油菜、大豆等养地绿肥作物，引进鼠茅草，发展果园自然生草等等这些绿肥作物覆盖，以达改善肥、土、水的状况。

4 推行苹果园水肥土改良工程

4.1 大力实施苹果园土壤质量提升工程

4.1.1 生物质肥料开发工程

一是秸秆覆盖，实行保护地耕作。将玉米、薯类、小麦与瓜菜秸秆、茎蔓，作为果园土壤覆盖材料，具有平抑地温，保墒增肥的功效。据试验，连续5年覆盖秸秆，果园土壤有机质提高1%～12%，土壤水分提高12%～15%。二是畜禽粪便经充分腐熟后入土肥园。三是精制有机肥应用。志丹县永丰复肥厂利用本县羊粪资源，生产的有机肥含有机物质达32%，三大要素达25%以上，为果园提供了优质有机肥源。四是林区沃土覆盖，可就近将采集的林区沃土覆盖果园。五是沼肥综合利用。据测定，沼渣含有机质39%，含氮1%以上，含磷0.72%；沼液速效养分也十分丰富。沼肥不仅是优质肥料，而且是良好的土壤改良剂。据试验，连续三年施用沼渣，土壤有机质增加0.19%。洛川、富县、宜川等县利用沼液喷洒苹果树、灌根都取得了良好效果。

4.1.2 生态果园工程

推行果园“五配套”生态模式，建设果园生草、畜舍、沼气池、水窖一体化良性生态果园，有效推进果园生态系统物质与能量转换，充分发挥系统内光、热、水、肥、气等环境因素的综合作用。种植绿肥生草为果园土壤系统良性循环增加了新的活力。经我们对9种绿肥品种研究，认定豆科绿肥“白三叶”耐寒耐旱，茎蔓匍匐，适宜延安果园种植，经连续三年翻压，果园土壤有机质由1.01%提高到1.12%，碱解氮、速效磷、速效钾分别提高48、13和17mg/kg。

4.1.3 测土配方施肥工程

测土配方施肥是以土壤测试与田间试验为基础，根据苹果树需肥规律、土壤供肥性能和肥料效应，在合理施用有机肥料基础上，提出氮、磷、钾及中、微量元素等肥料的施用品种、数量、施肥时期与施肥方法。

4.1.4 节水灌溉工程

提倡推广先进节水技术，包括地膜（秸秆）覆盖，提高自然降水利用率；洞穴灌式注入、拉水补灌，利用集水窖（池）和微灌设施都是很好的补水措施。最根本的解决途径是在有条件的情况下，引水上塬（山）或打井取水，建成优质、高效果园灌溉系统。据西北农大在宝塔区柳林镇试验，苹果园冬灌定额36.7mm，水肥耦合效应最好;灌水量95.3mm，水分利用系数最高。

4.1.5 果园土壤质量监测工程

按照不同生态区域、不同地形地貌、不同肥力，建立果园土壤质量监测点，摸清果园土壤肥力和环境质量动态，研究不同土地类型土壤质量演变规律；建立不同区域果园土壤质量基础数据库，完善果园土壤质量动态监测与预警体系，逐步建立果园土壤质量评价体系。

4.2 实施以适合旱塬苹果生产实际的土肥水管理技术体系

推行多元免耕覆盖技术，实施果园生草、间作绿肥和合理利用良性杂草，通过深翻改土、增施有机肥和测土配肥等，改良土壤结构，提高土壤肥力。加快各项高新技术的配套应用，突出技术的集成效应和“果、畜、沼”循环经济特色。配套集雨窖灌设施，推行各种田园保水节水技术和肥水耦合技术。南部县区有条件的区域适当推广节水灌溉技术。

[1] 张义丰,王又丰,刘录祥，等.中国北方旱地农业研究进展与思考[J].地理研究，2002，（3）.

[2] 黄占斌,山仑.论我国旱地农业建设的技术路线与途径[J].干旱地区农业研究，2000,（2）.

[3] 周振民.黄土高原丘陵沟壑区苹果园水肥耦合试验研究[J].灌溉排水学报，2009,（2）.

[4] 殷淑燕,黄春长.黄土高原苹果基地土壤干燥化原因及其对策[J].干旱区资源与环境，2005,（2）.

[5] 刘贤赵,宋孝玉.陕西渭北旱塬苹果种植分区土壤水分特征研究[J].干旱区地理，2004,（3）.

[6] 刘贤赵,黄明斌.渭北旱塬苹果园土壤水分环境效应[J].果树学报，2002,（2）.

S661.1

延安市科技惠民计划项目；（项目名称：延安苹果园土壤改良技术集成创新与示范项目；项目编号：2014HM-02）延安市科技攻关计划项目（“黄土丘陵区退化农田质量修复机理研究”，项目编号：2016KN-10）。

△ 通讯作者：杨永春，陕西宜川人，高级农艺师，E—mail:yawb19670815@163.com。