周江涛，赵德英，程存刚

（中国农业科学院 a.果树研究所；b.农村农业部园艺作物种质资源利用重点实验室； c.辽宁省落叶果树矿质营养与肥料高效利用重点实验室，辽宁 兴城 125100）

根据果树生长发育规律和需肥特点，果树全年需要施肥4 ～5 次。萌芽至开花前是果树根系生长的第一个高峰期，追肥能够促进果树根系发生和生长。另外，果树开花需要消耗大量的营养物质，树体贮藏的养分不足将会导致果树开花不整齐，坐果率低等问题的发生。开花前施肥能够促使果树开花一致，提高坐果率，促进新梢生长，为果树后期生长打下良好的基础。

传统的施肥方式不仅需要大量的人力物力，而且肥料利用率普遍较低。滴灌施肥可以将肥料溶解在灌溉水中，随同灌溉水一起直接到达果树根系周围，可以定量给果树输送养分和水分，并且可以有效维持根际土壤适宜的水分含量和养分浓度，减小养分向下迁移的速率，提高水分和养分的利用效率[1-2]。李丙智等[3]研究发现，滴灌施肥是目前解决作物肥水互作和高效利用问题的有效途径之一。与传统施肥方式相比，滴灌施肥不仅能够提高肥料的利用效率，实现肥水在时间和空间上的一致性[4-5]，还可以提高苹果等果树的产量和品质[6-7]。

目前，滴灌施肥技术已经在甘蔗[8]、杨树[9]、茶树[10]等作物生产中得以应用，在果树生产中也具有巨大潜力。果树作为多年生作物，其需肥规律因生长环境条件不同而有很大差异。苹果作为我国的一种重要果树，在我国有着悠久的栽培历史。前人对苹果年生长周期的需肥规律作了初步研究，但有关苹果花前滴灌施肥对苹果生长发育和矿质营养的影响的研究报道却较少。因此，本研究以华红苹果为试材，研究了苹果开花前滴灌施肥对苹果生长和矿质元素吸收的影响情况，以期为苹果园的合理施肥管理及丰产栽培提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验样地位于中国农业科学院果树研究所砬山苹果试验园，该地属辽西地区。供试品种为6年生华红苹果（基砧为山定子，中间砧为GM256），行株距为4.00 m×0.75 m，树形为细长纺锤形。供试土壤的pH 值为7.04，土壤有机质含量为10.71 g·kg-1，碱解氮、速效磷、速效钾的含量分别为73.15、71.42、127.48 mg·kg-1。

2018年选取长势一致的华红苹果树12 株，设常规施肥和滴灌施肥两种施肥方式，每种施肥方式各处理6 株苹果树，于春季苹果中心花露红时进行试验处理。常规施肥方式，即在苹果树的两侧距其中心干20 cm 处向行内挖长约40 cm、深和宽均为20 cm 的条状施肥沟，共挖4 条施肥沟，每株苹果树共施入尿素（N）44 g、磷酸一铵（P2O5）22 g 和硫酸钾（K2O）55 g，施肥后每株苹果树立即浇水15 L。滴灌施肥方式，就是将尿素、磷酸一铵和硫酸钾分别溶解在水中，分别沿行方向在苹果树的两侧距树中心干20 cm 处各设置一个滴头，滴头流量为2 L·h-1。两种施肥处理的水和肥料用量均同，后期对所有苹果试材采取的田间管理方法也一致。

1.2 测定项目与方法

7月中旬选择晴朗无风的天气，利用CIRAS-2光合仪（PP Systems，美国）测定华红苹果长梢中部成熟叶片的净光合速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度和蒸腾速率等光合参数。每个处理测定6 株，每株苹果树测定2 片叶片。测定光合参数后再采集苹果长梢中部成熟且无病虫害的叶片，参照He 等[11]的测定方法测定叶片的色素含量。

分别在施肥后的40、70、100、130 和160 d时采集两种施肥处理的苹果果实和叶片样品。每株苹果树每次采集2 个果实、10 片长梢中部成熟无病虫害的叶片和10 片短枝叶片，将每两株试验样品混合成一个样品，3 次重复。将苹果果实和叶片用蒸馏水清洗干净，擦干后测定果实的单果质量，并将果实切片。将切好的果实和叶片样品置于105 ℃的温度条件下杀青30 min，然后于80 ℃的温度条件下烘干至恒重，用高速粉碎机粉碎后过60 目筛，再将样品保存在干燥器中以备用。

最后一次采集苹果果实样品后，记录苹果的单果质量，并测定苹果的果实品质。采用质构仪（TA-HD Plus，英国）测定果皮穿刺强度和果肉坚实度；采用手持测糖仪（PAL-1）测定可溶性固形物含量，采用蒽酮比色法测定可溶性糖含量，采用碱式滴定法测定可滴定酸含量。

采用凯氏定氮法测定苹果果实、长梢叶片和短枝叶片样品中的氮（N）含量，采用微波消解、电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP）[12]分别测定磷（P）、钾（K）、钙（Ca）、镁（Mg）、铜（Cu）、铁（Fe）和锰（Mn）的含量。

秋季落叶后，调查每株苹果树的长枝数量、中枝数量、短枝数量和秋梢数量。

1.3 数据统计与分析

采用Statgraphics Plus（STN，St.Louis，MO， USA）软件进行数据分析，采用OriginPro 8.5 软件制作图片。

2 结果与分析

2.1 滴灌施肥对苹果植株叶片各光合参数和枝类组成的影响

滴灌施肥对华红苹果植株各光合参数的影响情况见表1，其对植株叶片光合色素含量的影响情况见表2。由表1 和表2 可知，华红苹果开花前滴灌施肥能够增加植株叶片光合色素含量，改善叶片的光合性能。滴灌施肥下华红苹果叶片的净光合速率和胞间二氧化碳浓度均显著高于常规施肥的，且比常规施肥的分别增加了8.0%和13.6%；而其气孔导度和蒸腾速率与常规施肥的差异均不显著。花前滴灌施肥显著增加了华红苹果叶片叶绿素a 和类胡萝卜素的含量，其含量比常规施肥的分别提高了15.4%和29.4%；而其叶绿素b 和叶绿素的总含量与常规施肥的均无显著差异。

苹果树体的枝类组成影响着树体结构，开花前施肥能够促使苹果多抽新梢，加快春梢的生长。滴灌施肥对华红苹果植株枝类组成的影响情况见表3。由表3 可知，施肥方式能够影响华红苹果树体的枝类组成。花前滴灌施肥显著增加了华红苹果植株的长枝数量，比常规施肥的增加了23.8%；而对华红苹果植株的中枝数量、短枝数量和秋梢数量的影响均较小，滴灌施肥与常规施肥的中枝数量、短枝数量和秋梢数量均无显著差异。

表1 滴灌施肥对植株叶片各光合参数的影响†Table 1 Effect of fertigation on photosynthetic parameters of apple leaves

表2 滴灌施肥对植株叶片光合色素含量的影响†Table 2 Effect of fertigation on pigment content of apple leaves mg·g-1

表3 滴灌施肥对植株枝类组成的影响Table 3 Effect of fertigation on branch composition of apple

2.2 滴灌施肥对果实单果质量和果实品质的影响

滴灌施肥对华红苹果果实单果质量的影响情况如图1 所示。从图1 中可以看出，花前滴灌施肥能够显著影响华红苹果果实的单果质量。施肥后40 d 时，滴灌施肥的华红苹果果实的单果质量显著高于常规施肥的；施肥后70 d 时，滴灌施肥的华红苹果果实的单果质量比常规施肥的大29.3%；施肥70 d 后果实质量迅速增加，到施肥后100 d 时，滴灌施肥的果实单果质量比常规施肥的仍然大31.6%；施肥后100 d 时，常规施肥的苹果果实质量迅速增加，施肥后130 d 时，滴灌施肥与常规施肥的苹果果实单果质量的差异不显著；施肥后160 d 时，滴灌施肥的果实单果质量比常规施肥的重7.8%。这一试验结果说明，滴灌施肥显著促进了苹果果实的生长，增加了果实的单果质量。

滴灌施肥对华红苹果果实品质的影响情况见表4。由表4 可知，滴灌施肥显著增加了华红苹果果实中可溶性固形物和可滴定酸的含量，其果实中可溶性固形物和可滴定酸含量比常规施肥的分别提高2.1%和14.9%；滴灌施肥的苹果果实中可溶性糖含量和果皮穿刺强度与常规施肥的均无显著差异；与常规施肥的相比，滴灌施肥的果实果肉平均坚实度显著增加，比常规施肥的提高了5.4%。这一试验结果说明，滴灌施肥能够改善华红苹果的果实品质。

图 1 滴灌施肥对果实单果质量的影响Fig.1 Effect of fertigation on the change of single fruit mass

表4 滴灌施肥对果实品质的影响Table 4 Effect of fertigation on fruit quality of apple

2.3 滴灌施肥对果实和叶片中各种矿质元素含量的影响

随着果树年生长周期的变化，苹果吸收的矿质元素在植株内的分配情况也会发生改变。果实生长是一个动态变化的过程，其吸收的各种矿质元素的含量也会发生相应的改变。滴灌施肥对华红苹果果实中各种矿质元素含量的影响情况见表5。由表5 可知，花前滴灌施肥能够影响不同时期果实中各种矿质元素的含量，果实中氮（N）、磷（P）、钾（K）、钙（Ca）、镁（Mg）、铁（Fe）和锰（Mn）元素的含量随着果实的生长发育均呈逐渐降低的变化趋势。施肥后40 d 时，滴灌施肥的华红苹果果实中N、P、K、Ca 和Mg 的含量与常规施肥的相比均无显著差异，而其Fe 和Mn 的含量比常规施肥的分别降低4.23%和15.8%；施肥后70 d 时，滴灌施肥的华红苹果果实中N 和K 的含量均显著提高，比常规施肥的分别高10.4%和19.0%，而果实中的Fe 含量比常规施肥的降低了23.26%；施肥后100 d 时，滴灌施肥的果实中K 和Mg 的含量均显著高于常规施肥的，而果实中的Fe 含量却显著低于常规施肥的；至施肥后130 d 时，滴灌施肥的果实中N、P 与K 的含量均显著低于常规施肥的，比常规施肥的分别低21.7%、12.0%和15.9%；施肥后160 d 时，滴灌施肥的所测各种矿质元素的含量与常规施肥的均无显著差异。随着果实的生长发育，果实中铜（Cu）的含量呈先增加后降低的变化趋势。施肥后40 d 时，滴灌施肥的果实中的Cu 含量显著高于常规施肥的；施肥后130 d 时其含量却显著低于常规施肥的；其他发育时期果实中的Cu 含量均无显著差异。

滴灌施肥对华红苹果不同生长期长梢叶片中各种矿质元素含量的影响情况见表6。由表6 可知，滴灌施肥与常规施肥的华红苹果不同生长期长梢叶片中N、P、K、Ca、Mg、Cu 和Mn 的含量均存在差异，而两种施肥方式对其长梢叶片中的Fe含量均无显著影响。施肥后40 d 时，滴灌施肥的新梢叶片中N、Ca、Mg 与Cu 的含量比常规施肥的分别提高了9.3%、12.4%、9.1% 和16.13%，而滴灌施肥对其P、K、Fe 和Mn 的含量均无显著影响；施肥后70 d 时，滴灌施肥的长梢叶片中Ca 与Mn 的含量比常规施肥的分别提高了24.44%和28.54%；施肥后100 d 时，滴灌施肥的长梢叶片中P、Ca 与Mn 的含量比常规施肥的分别提高了13.1%、12.1%和38.89%；施肥后130 d 时，滴灌施肥的长梢叶片中所测各种矿质元素的含量与常规施肥的均无显著差异；施肥后160 d 时，滴灌施肥的新梢叶片中的N 含量比常规施肥的降低了10.9%，而其K 含量比常规施肥的高11.6%。

表5 滴灌施肥对果实中各种矿质元素含量的影响Table 5 Effect of fertigation on the content of various mineral elements in fruits

表6 滴灌施肥对长梢叶片中各种矿质元素含量的影响Table 6 Effect of fertigation on the content of various mineral elements in long-branch leaves

苹果短枝生长量较小，短枝封顶后不再发生新的叶片，叶片生长较为稳定。滴灌施肥对华红苹果不同生长时期短枝叶片中各种矿质元素含量的影响程度存在差异，试验结果见表7。滴灌施肥和常规施肥的华红苹果短枝叶片在所有采样时期的K和Fe 含量均无显著差异。施肥后40 d 时，滴灌施肥的华红苹果短枝叶片中N、P、Ca 与Mg 的含量比常规施肥的分别增加了9.37%、7.83%、16.21%和16.39%，而其Mn 含量比常规施肥的减少了14.06%；施肥后70 d 时，滴灌施肥的华红苹果短枝叶片中的Cu 含量显著高于常规施肥的，而其Mn含量却显著低于常规施肥的，其他元素含量与常规施肥的均无显著差异；施肥后100 d 时，滴灌施肥仅增加了短枝叶片中的Ca 含量，其他元素含量与常规施肥的均无显著差异；施肥后130 d 时，滴灌施肥的华红苹果短枝叶片中的Mg 含量显著降低，而其Cu 含量比常规施肥的却增加了10.67%，滴灌施肥对其他矿质元素均无显著影响；施肥后160 d时，滴灌施肥的华红苹果短枝叶片中P、Mg 与Mn的含量比常规施肥的分别降低了17.6%、15.3%和21.66%，而滴灌施肥对其他矿质元素均无显著影响。

2.4 相关性分析

华红苹果长梢叶片中各种矿质元素含量与果实单果质量的相关性分析结果见表8。由表8 可知，华红苹果叶片长梢中各种矿质元素含量与其各个生长时期果实的单果质量之间的相关性存在差异。华红苹果长梢叶片中的N 含量与果实单果质量间呈正相关，但只在施肥后130 d 时两者间呈显著正相关。华红苹果长梢叶片在施肥后160 d 时的P 含量与同期果实的单果质量间呈显著负相关，其相关系数为-0.813 7；而在其他时期的P 含量与同期果实的单果质量间均呈正相关，施肥后100 与130 d 时两者的相关系数分别达0.835 7 和0.867 9。除施肥后70 d 的其他时期，华红苹果长梢叶片中的K含量与果实的单果质量间均呈正相关，但其相关性均不显著。施肥后40、70 与100 d 时的华红苹果长梢叶片中的Ca 含量与果实的单果质量间均呈显著正相关，其相关系数分别达0.927 7、0.907 6 和0.945 4，说明提高长梢叶片中的Ca 含量有利于提高果实的单果质量。华红苹果长梢叶片中的Mg 含量与果实的单果质量间呈正相关，施肥后 30 d 时两者间呈极显著正相关。施肥40 d 后至130 d 时，长梢叶片中的Cu 含量与果实的单果质量间呈正相关，而在施肥后160 d 时两者间却呈负相关，但相关性均不显著。施肥后70 d 时华红苹果长梢叶片中的Fe、Mn 含量及施肥后100 d 时其Mn 含量与果实的单果质量间均呈显著正相关，而在其他生长发育时期其相关性均不显著。

表7 滴灌施肥对短枝叶片中各种矿质元素含量的影响Table 7 Effect of fertigation on the content of various mineral elements in short-branch leaves

表8 苹果长梢叶片中各种矿质元素含量与果实单果质量的相关性分析结果Table 8 Correlation between the content of mineral elements in apple long-branch leaves and single fruit mass

3 结论与讨论

滴灌施肥是将肥料溶解于灌溉水之中，将施用的肥料随着灌溉水一起进入土壤中到达植物根系表面，水和肥料在时间上同步、在空间上耦合，能够提高植物根系对肥料的吸收和利用效率，从而促进植株的生长发育[7,13]。叶绿素含量是反映植物叶片生理活性变化的指标。刘虎成[14]和陈昱辛等[15]的研究结果均表明，滴灌施肥能够显著增加植物叶片中叶绿素和类胡萝卜素的含量，提高植物叶片的净光合速率，促进植株生物量的累积。这与本研究结果一致：滴灌施肥显著增加了华红苹果叶片的净光合速率和胞间二氧化碳浓度，其净光合速率和胞间二氧化碳浓度比常规施肥的分别提高了8.0%和13.6%；同时，滴灌施肥能显著增加叶片中叶绿素a 和类胡萝卜素的含量；滴灌施肥还能促进苹果植株的生长，增加苹果新梢长度和数量[16]。研究中发现，滴灌施肥可促使华红苹果长梢枝条数量明显增加，而对其中、短枝条数量和秋梢数量的影响均较小。其原因可能是，滴灌施肥促进了苹果细根的发生和根系的生长，提高了根系对水分和养分的吸收能力，促使树体生长健壮，进而促进了新梢的生长[16]。

滴灌施肥可以促进苹果果实生长发育，提高苹果的产量，还能增加果实硬度，提高果实中可溶性固形物的含量和糖酸比，提高果实的商品率[7,17]。 研究中发现，滴灌施肥的华红苹果在各个生长时期果实的单果质量均大于常规施肥的，其可溶性固形物含量显著提高，这与张小东等[18]的研究结果一致。荣传胜等[17]研究发现，滴灌施肥能提高苹果果实中可溶性糖的含量。本研究结果却表明，滴灌施肥的华红苹果果实中可溶性糖的含量与常规施肥的无显著差异，这可能与土壤条件不同有关。研究中还发现，滴灌施肥的华红苹果果实中可滴定酸的含量比常规施肥的有所增加，这与杨素苗等[19]的研究结果一致。这一研究结果说明，滴灌施肥能够促进华红苹果果实的生长发育，且能改善华红苹果的果实品质。

滴灌施肥是将肥料直接作用于植物根际周围，溶解在水中的肥料能够被植物根系直接吸收和利用，可以减少养分的损失，提高肥料利用效率[20]。孟亮等[21]研究发现，滴灌施肥条件下辣椒果实中N、P 和K 元素的积累量均高于传统施肥的。这可能因为滴灌施肥能够增加植物根系数量，保持植物根系较高的活力，从而促进植物对矿质元素的吸收和转运[19]。孙霞等[22]的研究结果表明，滴灌施肥能够增加苹果果实中各种矿质元素的含量。试验结果表明，滴灌施肥后30 d 时果实中的Cu 含量，以及施肥后70 d 时果实中N 和K 的含量均显著高于常规施肥的，而施肥后130 d 时果实中N、P、K 和Cu 的含量均低于常规施肥的。其原因可能是，前期果实发育需要大量的营养元素，滴灌施肥促进了果实对N 和K 的积累，后期果实膨大导致这两种元素被稀释。滴灌施肥40 d 后至100 d 时果实中的Fe 含量和滴灌施肥后40 d 时果实中的Mn 含量均显著低于常规施肥的，可能因为，大量元素的施入抑制了Fe 和Mn 向果实中的转运。滴灌施肥能够增强植株对养分的吸收能力，提高植株的养分含量[10]。研究结果表明，滴灌施肥对不同生育期华红苹果叶片中各种矿质元素含量的影响程度也存在差异。滴灌施肥后40 d 时长梢叶片中的N 含量显著高于常规施肥的；施肥后160 d时其长梢叶片中的N 含量却显著降低。滴灌施肥增加了长梢叶片在各个生长时期的P、K、Ca 和Mg 含量，尤其增加了滴灌施肥40 d 后至100 d 时叶片中的Ca 含量。滴灌施肥增加了施肥后40 d 时长梢叶片中的Cu 含量及施肥后70 和100 d 时长梢叶片中的Mn 含量。滴灌施肥还显著增加了生长季前期短枝叶片中N、P、K、Mg 和Cu 的含量，降低了施肥后130 和160 d 时短枝叶片中的Mg 含量和各个生长时期短枝叶片中的Mn 含量。这一试验结果说明，花前滴灌施肥能够促进生长季早期华红苹果植株对矿质元素的吸收，但要适当增加微量元素的施用量。

果树在生长过程中对不同矿质元素的需求量存在差异，本研究在制定施肥方案时只涉及了N、P 和K 元素，忽略了其他元素对华红苹果植株生长发育的影响，因此，研究结果还存在一定的局限性。另外，由于受试验条件的限制，环境气候（如降水等）对果树生长发育也有较大的影响。花前一次性滴灌施肥对土壤环境的作用效果可能小于后期自然降水的效果，这对灌水方式的选择和施肥量的确定均有一定的影响。因此，下一步可以研究避雨条件下多元素肥料花前常规施肥和滴灌施肥对果树生长的影响差异，也可以结合气象学、土壤学等专业知识，综合分析华红苹果整个生育期内滴灌施肥对植株生长和果实发育的影响情况。