范伟国，杨洪强，王 超，杨 超，张 民

(1.山东农业大学 园艺科学与工程学院，作物生物学国家重点实验室，山东泰安 271018；2.山东农业大学 资源与环境学院，山东泰安 271018)

施肥不仅能提高果树产量、改善果实品质，还能够培肥沃土，促进果树生产的可持续发展；但不当的施肥方式和不合理的肥料，不仅达不到高产优质的目的，还会造成环境污染，威胁果品质量安全，其中，肥料中的可溶性成分通过径流或者淋溶进入河流和地下水，是施肥污染环境的主要途径[1]。普通化学肥料施入土壤后会迅速溶解，这可满足果树的即时需要，但也很容易流失，导致利用率降低并引发环境污染等。缓控释肥是一种通过各种措施预先设定肥料在作物整个生育周期的养分释放模式，使其养分释放规律同作物养分吸收规律同步的肥料[2]，能够有效控制养分的释放，具有增产增效、省力环保等特点[3-4]。脲醛、包膜尿素、袋控肥等缓控释肥在水稻、辣椒、大白菜、一串红等作物上的应用表现为不但产量增加，而且水稻成穗数、辣椒单果质量及坐果率提高，还能促进根系的生长发育，提高氮肥利用率等[4-9]；在柑橘和苹果等果树上的应用发现,施用脲醛和聚合物包膜尿素能增加产量，促进果实着色等[10-11]。但是，这些研究探讨的主要是单一释放期缓控释肥的效果，单一释放期控释肥养分释放曲线多为抛物线型[12]，与果树对土壤的养分吸收规律有较大差异，即控释肥养分大量释放期并不是果树大量吸收养分的时期。包膜掺混肥又称包膜配方肥、BB肥(Bulk blending fertilizer)，由不同释放期的包膜控释肥及粒径相近的多种单质肥料和复合肥料按一定比例掺混而成，其养分在作物生长发育的各个时期都有释放，释放规律更接近作物养分吸收规律。本研究以‘富士’苹果为试材，以果树专用包膜控释肥为主要原料做出掺混肥，通过5 a的定点定位施用试验，探讨包膜掺混肥对苹果产量、果实品质及树体和土壤养分质量分数等的影响，为苹果合理施肥及控释肥的开发利用提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验在山东省曲阜市果树高新科技示范园内进行，果园土壤为冲积轻粘土质，有机质11.5 g/kg，全氮1.44 g/kg，碱解氮77.7 mg/kg，速效磷45.3 mg/kg，速效钾260.0 mg/kg，pH 6.18。试验树为12～17 a生‘红富士’苹果(长富2/M26/八棱海棠)，株行距1.8 m×3.3 m，每株苹果树每年11月上中旬施入猪粪腐熟有机肥25 kg，果园管理水平中等，各植株生长势基本一致。

试验所用包膜掺混肥2种：包膜掺混肥1(BBF1)的氮、磷、钾配比为20∶10∶15，总养分质量分数为45.6%(其中控释氮67%、控释磷14%、控释钾9%，控释期为6个月)；包膜掺混肥2( BBF2)的氮、磷、钾配比为24∶6∶15，总养分质量分数为44.3%(其中控释氮64%，不控释磷及钾，控释期为6个月)。试验所用普通化肥配方总养分的质量分数及氮、磷、钾配比等营养成分组成与BBF1完全一致。

1.2 试验设计与处理

试验处理为沟施BBF1和BBF2，于每年3月3-10日通过放射状沟施肥法一次性施入；对照(CK)为沟施普通化肥，采用当地果农惯用方式，每年3月上旬和8月下旬按照放射沟施肥法各施1次。处理和对照每年每株果树施肥总量均为1.0 kg。以9株苹果树为1个处理小区，重复5次。2007年3月进行第1次试验，之后连续5 a在同位点进行相同施肥试验，直至2011年。

1.3 项目指标测定方法

1.3.1 养分质量分数 于每年3月和11月分别取土壤样品，展叶后取叶片样品，秋季果实成熟后取果实样品带回实验室测定各项指标。土壤样品采集用土钻法，分0～20和20～40 cm 2个土层，每株树分4个方位取土，距离树干55～70 cm，距离施肥沟5～15 cm内取样，每株树4个样品分层混合作为1个重复，每处理取4个重复。土壤样品风干后研磨过20目土壤筛，备用；叶片样品洗净、烘干(先110 ℃杀青30 min，然后80 ℃烘干至恒量)、研磨过60目筛，备用。

植物样品氮、磷、钾测定采用硫酸-双氧水消煮，凯式定氮仪测氮、钒钼蓝比色法测磷、火焰光度计法测钾；土壤碱解氮用扩散皿法测定，土壤速效磷用碳酸氢钠浸提、钒钼蓝比色法测定，土壤速效钾用冷稀硝酸浸提、火焰光度计法测定[13]。

1.3.2 果实香气物质 果实香气测定试验在山东农业大学园艺中心实验室进行，将果实洗净，晾干，去核，切碎混匀后，立即称取5.00 g，放入25 mL PE 顶空进样瓶内，铝制瓶盖和硅橡胶垫密封编号后，放入自动进样器内，设定参数，自动处理。试验得到的苹果果实香气成分各组分质谱图经计算机谱库(NIST05)检索及资料分析，检出主要香气成分的相对质量分数(日本岛津公司 GC-MSQP 2010 Plus 气相色谱—质谱联用仪和美国PE公司的 TurboMatrix 40HS顶空进样器)。 Rtx-1MS(30 m×0.25 mm×0.25 mm)色谱柱， 色谱条件：进样口温度 200 ℃；起始温度 45 ℃，保持 1 min；以5 ℃/min 升至 120 ℃；再以 8 ℃/min 的速度上升至250 ℃。载气 He(99.999%)，流速 1.27 mL/min。质谱条件：电离方式 EI，电子能量 70e V，离子源温度200 ℃，接口温度 180 ℃。扫描质量范围 45～450 amu。

1.3.3 果实一般品质 果实样品带回实验室后，立即测定果皮花青素质量分数、含糖量、硬度、可滴定酸及维生素C质量分数等。单果质量=单株总产量/果实总个数；花青素质量分数测定参照文献[14]，用20 mol/L盐酸乙醇提取、分光光度计测定；含糖量用便携式糖量计测定，用硬度计测量果实去皮硬度；维生素C质量分数用2,6-二氯酚靛酚滴定法测定，可滴定酸用氢氧化钠滴定法[13]。

1.4 统计分析方法

试验数据采用SPSS 17.0进行统计分析。各处理间显著性差异分析采用最小显著差数法(LSD)。

2 结果与分析

2.1 包膜掺混肥对苹果园土壤养分质量分数的影响

包膜掺混肥连续5 a定点定位施用，总体看，土壤碱解氮的质量分数比对照略高，土壤速效磷和速效钾的质量分数均比对照明显提高；2种包膜掺混肥处理间土壤碱解氮(除2007年外)和速效钾的质量分数均无显著差异(图1)。由土壤养分年动态变化(图2)看出，包膜掺混肥处理在苹果生长后期(秋季)土壤碱解氮的质量分数较高且稳定，BBF1处理效果更好；与普通化肥相比，包膜掺混肥处理的苹果园土壤速效磷和有效钾在1 a 中能维持较稳定的质量分数。

2.2 包膜掺混肥对苹果叶营养的影响

图3显示，包膜掺混肥处理的春季‘富士’叶片氮、磷和钾的质量分数(从2008年开始)连续4 a 均比对照显著提高，2种掺混肥处理间差异不明显。包膜掺混肥处理的叶片氮、磷和钾的质量分数1 a中均能维持较高水平(图4)。春季叶片中较高的氮、磷及钾的质量分数，利于‘富士’坐果率的提高和优质果的形成，秋季(9月后)叶的氮、钾、磷也维持较高水平，利于果实品质的提高和产量的增加。

图中不同字母表示处理间差异达到5%显著水平。下同。

Different letters are significant among treatments at the 5% level. The same below.

图1包膜掺混肥对春季苹果园土壤氮、磷、钾质量分数的影响
Fig.1EffectofblendingcoatedfertilizeronmassfractionofN,PandKinspringappleorchardsoil

2.3 包膜掺混肥对苹果产量的影响

2种包膜掺混肥处理的‘富士’苹果单株产量连续5 a均比对照明显提高(图5)，BBF1增产率分别为16.0%、41.4%、32.3%、32.7%和26.4%，施用BBF2单株产量分别增加27.2%、20.5%、85.7%、41.8%和24.4%。综合5 a单株产量，BBF2处理的单株产量(平均为39.9%)高于BBF1(平均为29.7%)，但从2010和2011年数据看，2种掺混肥处理的单株产量趋于接近。试验调查得出，‘富士’苹果单果质量的增加是增产的主要原因。3种处理的优质果率(主要参考果实大小和着色情况)分别为76.7%、82.4%、77.2%，掺混肥处理的高于对照处理的，特别是BBF1处理的优质果率最高。

图中数据为处理第4年的数据 Data are for the fourth year.

图2包膜掺混肥对苹果园土壤氮、磷、钾质量分数动态变化的影响
Fig.2EffectofblendingcoatedfertilizeronchangeofmassfractionofN,PandKinappleorchardsoil

图3 包膜掺混肥对苹果叶氮、磷、钾质量分数的影响Fig.3 Effect of the blending coated fertilizer on mass fraction of N, P and K in apple tree leaf

2.4 包膜掺混肥对苹果果实品质的影响

2.4.1 香气物质 由表1看出，‘富士’苹果中挥发物质主要是3-甲基丁醇乙酸酯、2-甲基戊醇乙酸酯2种酯类物质，占总挥发物质的37%～48%。包膜掺混肥2个处理的3-甲基丁醇乙酸酯明显降低，而具有特殊苹果香味的挥发物质如2-甲基丁酸乙酯、丁酸乙酯、2-甲基戊醇乙酸酯、己酸乙酯等的相对质量分数明显增加，醛类和烷类等物质未检出，醇类物质质量分数下降。包膜掺混肥2个处理的挥发物质种类比对照减少，但BBF1处理的酯类总量(83.09%)比对照(74.13%)明显增加。BBF1处理的醇类和酸类物质质量分数比BBF2处理的低，而酯类物质总量比BBF2处理的显著提高，其中，具有特殊苹果香味的挥发物质如2-甲基丁酸乙酯、丁酸乙酯和己酸乙酯等酯类挥发物质相对质量分数也同时增加。暗示包膜掺混肥处理后‘富士’苹果香味增加，特别是BBF1处理的‘富士’苹果果实香气更浓。

图中数据为处理第4年的数据 Data are for the 4th year

图5 包膜掺混肥对苹果单株产量的影响Fig.5 Effect of blending coated blending fertilizer on yield per plant in apple tree

苹果α-法尼烯可能是导致苹果贮藏期间苹果虎皮病的诱因[15]，包膜掺混肥处理的‘富士’苹果中此种物质未检测出，成熟期间速效氮肥供应过快和过多可能是导致富士苹果成熟时果实中苹果α-法尼烯质量分数增加的原因。

2.4.2 其他指标 包膜掺混肥处理后‘富士’苹果果实单果质量、花青素质量分数、含糖量和果实维生素C质量分数(除2010年外)各年份均比对照处理有不同程度提高，其中单果质量和花青素质量分数变化更明显；而果实硬度和可滴定酸质量分数各年份间有较大变化，规律性不强。BBF1处理的花青素质量摩尔浓度明显高于BBF2处理的，2009-2010年BBF2处理的单果质量比BBF1处理的略高，其他指标间2种掺混肥处理的无显著差异(表2)。结果显示，施用包膜掺混肥能明显提高‘富士’苹果果实的单果质量和促进果实着色，但对果实含糖量、可滴定酸质量分数、果实硬度和维生素C质量分数等指标的影响不显著；其中施用BBF1对促进‘富士’果实着色效果更好。

表1 包膜掺混肥与普通掺混肥间香气物质成分比较(相对质量分数%)(表中物质相似度均大于80%。Match>80%)Table 1 Comparison of main aroma compounds between blending coated fertilizer and common fertilizer

表2 包膜掺混肥对果实品质的影响Table 2 Effect of blending coated fertilizer on fruit quality

注：同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

Note: Lowercase letters in the columns indicate significance(P<0.05).

3 讨 论

3.1 包膜掺混肥释放规律与苹果养分吸收规律的吻合性

‘富士’苹果树的生长发育具有一定的规律性，需肥时期较集中，1 a需要多次施肥才能满足树体生长发育的需要，而施肥量和时期往往把握不准，从而造成肥料利用率偏低。土壤自身的基础养分不改变果树的养分吸收规律，只影响养分供应总量，对肥料养分供应规律影响不大[16]，包膜掺混肥可以根据苹果树需肥特性进行肥料养分释放规律的设计和控制，目前主要控制易于流失的氮肥的释放。掺混肥中氮肥包括易于苹果树根系吸收利用的以尿素为主的酰胺态氮肥和铵态氮肥，33%～36%的未包膜普通氮肥、25%～28% 的控释3～4个月的硫包膜氮肥、及35%～42% 控释6个月以上的树脂包膜氮肥。保证‘富士’苹果树各生长发育期对氮肥营养的供应，即满足关键高峰期的需求，又能控制氮肥稳定释放。

春季苹果树萌芽前(3月上旬)施入土壤，此时为苹果树根系发根的春季高峰期，利于根系对土壤养分的吸收；一般土壤施用一次普通氮肥可以保证1～2个月的氮肥用量[7]，4月份是开花期，4月底5月上中旬是幼果坐果后的迅速膨大期，主要是细胞数量的增加，这些时期均是苹果需氮量最多的时期，掺混肥施用后土壤碱解氮的质量分数较高，5月上中旬测定的‘富士’叶片中氮素质量分数也较高，说明基本满足此时期开花坐果对氮肥的需要。从5月中旬到6月份，不但果实膨大，而且是春季新梢迅速生长和翌年花芽分化的关键时期，亦是‘富士’苹果需氮量最多的氮营养敏感期[17]。新梢生长发育是当年光合产物生产的基础，大量短枝顶芽分化发育成花芽是翌年产量的基础。因此适量的氮肥供应非常关键，掺混肥此期释放的氮肥总量正好与此相符，土壤养分测定和叶片分析均表明掺混肥能满足此期‘富士’苹果对氮肥的需求。8月以后‘富士’苹果树果实发育需要持续稳定的养分供应，同时树体需要积累一定的养分，为翌年的苹果树生长发育打下基础，还要防止秋季新梢的旺长。控释6个月的包膜氮肥逐渐释放，维持适宜土壤有效氮的质量分数，叶片中总氮质量分数较高，满足此期对氮肥的特殊需求。虽然施用普通氮肥也能满足要求，但氮肥释放量集中，容易引起富士秋季新梢的贪长；而且富士对氮肥的供应较敏感，过多会导致果实品质下降等。BBF1中磷钾肥有15～20%的控制在9月后释放，增加土壤磷钾的质量分数，也利于果实品质的提高。试验中施肥1个月后发现，在包膜控释肥颗粒周围存在大量毛细根，但在施用普通肥料的四周1年中未发现此现象。毛细根是果树主要吸收土壤养分的根系组织，利于充分吸收控释肥释放的养分，尤其是易被土壤固定的磷和易流失的氮、钾营养，这可能是控释肥养分利用效率高的原因之一。

3.2 包膜掺混肥对苹果产量与品质的影响

经过5 a大田‘富士’苹果园定点定位试验，掺混肥施入土壤后增加土壤有效氮(N)、磷(P)及钾(K)的质量分数，各年份间和1年中土壤养分能维持较稳定持续的供应，增加富士苹果叶片氮、磷和钾的质量分数。研究发现土壤中控释肥树脂残膜还可改善土壤理化性质，如土壤容质量降低、孔隙度增加、土壤的透气性提高等，树脂残膜可使土壤细菌、放线菌数量[18-19]和相关土壤酶如脲酶活性、酸性磷酸酶活性、蔗糖酶活性均有明显提高[20]等。土壤理化性状的改善均有利于果树根系的生长和根系构型的布局及对土壤养分的有效均衡吸收，增加果树树体内养分的积累和平衡，梢叶中氮、磷、钾等养分丰富，保证果树开花坐果和果实生长的充足供应。用15N标记的包膜尿素试验表明，增产的原因主要是提高氮肥等养分的利用效率[21-23]。

本试验中发现长时期施用包膜掺混肥的树体叶片深绿、叶片厚，整体枝叶结构发生较大变化，利于光合效率的提高。其他研究结果也表明，施用控释肥的叶片的叶绿素质量分数提高，改善植物的光合作用[24]，叶片净光合速率(Pn)高且稳定，能促进后期干物质积累与转移[25]。掺混肥高质量长期养分的稳定供给，果树体内养分充足，果树光合特性得到改善，不但叶片干物质增加，而且转移和运输增强。梢叶中无机养分和光合产物或者说有机碳养分适量积累，利于翌年苹果花芽的分化和春季果实坐果率的提高；苹果果实得到的光合产物增多，单果质量增加及产量提高；同时果实品质如香气物质，特别是具有苹果特殊香味的酯类物质合成转化量增多，使得苹果香气更浓，光合产物糖积累，还提高果实花青素质量摩尔浓度，使果实着色更艳。

3.3 果园包膜掺混肥的使用问题

包膜掺混肥作为一种科学环保型肥料，具有提高肥料利用率和土壤酶活性、增加土壤微生物数量和降低环境污染等优点[9,26]，符合果树的需肥特性。掺混肥可以简化施肥技术，其肥效期长，能够提高肥料利用率[3]，实现一次性施肥，满足果树整个生长期的需要。试验中发现同一控释期的氮肥在砂土和粘土等不同土质中的实际释放周期有较大的差异，一般粘土中的释放周期更长；掺混肥的肥效还受到高温、干旱、低温、多雨、日照不足等环境条件的影响；施入果园土壤后的释放、形态转化、去向以及被果树吸收的方式等还不十分清楚；不同包膜材料在连年施用后，是否存在生态环境污染以及具体使用技术等问题，有待进行更多的试验和系统地研究。

4 结 论

连续5 a定点定位施肥跟踪调查试验，施用BBF1(20-10-15)和BBF2(24-6-15)2种包膜掺混肥均可1次施用满足富士苹果树1 a的养分需求，利于产量提高，促进果实着色及增加果实特殊香味等。

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