白晓冰，陈丽娜，朱建佳，刘颂驰，潘顺祥

（河北科技师范学院园艺科技学院，河北 秦皇岛 066000）

板栗（Castanea mollissima BL.）营养丰富，肉质美味，香甜可口，素有“干果之王”的美称[1]。我国作为板栗的原产地，种植地区极为广泛，主要集中在湖北、河北、山东、云南和辽宁等地，2018 年全国板栗的种植面积达34.1 万hm2，产量达196.5 万t[2]。板栗适合生长在山地，然而山地土壤瘠薄，板栗在生长过程中经常会缺乏矿质元素，提供充足的矿质营养是提高板栗产量和品质的关键，施肥可以提高板栗产量，对板栗产业的发展具有重要作用，但一般的施肥技术会造成资源浪费，通过营养诊断技术可以判断植物体内的养分状况，根据植物体内营养元素的丰缺情况，运用水肥一体化技术对板栗进行合理施肥，从而达到精准施肥的效果。实践证明，在同等地力条件下，科学施肥的比不施肥的板栗产量高将近一半，而且果实个大、饱满、品质好，可避免传统施肥造成的问题，且省时省工[3]。

植物营养诊断施肥是研究植物体内营养元素含量，探究其吸收消耗规律，进而制定相应标准用于指导合理施肥的技术手段[4]。常见的果树营养诊断技术主要有土壤诊断、叶片诊断、枝条诊断、观察诊断等，其中观察诊断法是一种感官诊断方法，存在一定误差，需要与其它方法相结合综合判定[5-6]。现阶段，营养诊断研究较多，且其在果树上的应用较广泛，尤其在苹果上的研究较多，而营养诊断技术在板栗上的应用非常少，近年来关于板栗营养诊断施肥更是鲜有报道。水肥一体化技术可以提高板栗的水肥利用率，不但可以节水节肥还能减少肥料对土地的污染，对生态环境起到保护作用[7]。本文主要综述了由营养诊断为指导结合水肥一体化的板栗精准施肥技术，此技术的应用有助于推动农业可持续发展。

1 板栗的营养诊断

1.1 叶片营养诊断

常用的果树叶片营养诊断方法主要有4 种，即充足范围法（SRA）、诊断施肥综合法（DRIS）、适度偏差百分数法（DOP）、组分营养诊断法（CND）[7-8]，其中DRIS 法可以同时诊断多种元素，且受品种、生育期、采样部位等因素的影响较小，精确性高，还可以避免各养分之间的拮抗作用，因此在果树叶片营养诊断中比较常用[9]。DRIS 法最早由Beaufils 提出，不仅能诊断出叶片矿质元素的丰缺状况，还可以反映出果树对养分的需求情况[10-12]。郭素娟等[13]对板栗叶片矿质元素进行分析，采用DRIS 法对迁西板栗‘燕山早丰’进行叶片营养诊断，得出其叶片养分含量的适宜范围，提出了不同地区23 个代表性板栗园的养分需求顺序，为板栗定量施肥提供指导，同时也给板栗营养诊断和平衡施肥提出了参考建议。不同植物对某种元素的喜好不同，往往造成单一元素的富集和缺失，DRIS 法因采样时期不同诊断结果也相差甚远，而且此法诊断结果只能以指数形式呈现，无法得到准确的施肥指标，该法可以与土壤分析法综合使用[14]。

李广会等[15]研究了不同物候期结果枝叶片主要矿质元素含量的动态变化及相关性，以期为板栗的营养诊断和施肥提供依据，结果表明幼果期叶片主要矿质元素含量变化较缓慢，为营养诊断时期。用植物叶片进行营养诊断时，只要在营养诊断的过程中选择树体养分变化相对平缓的时期进行，并且选择具有代表性的叶样，就可恰当地反映树体的营养水平[9]。

1.2 土壤营养诊断

土壤营养诊断法是对种植区土壤进行观察和营养状况分析，了解果树生长状况，然后有针对性地对果树进行施肥。通过土壤分析可检测土壤环境是否适宜根系生长活动，也可以了解土壤养分变化状况，从而对实际生产施肥提供指导依据。一般它可分为土壤化学分析和土壤物理分析，土壤化学分析主要是测定土壤的各种化学成分的含量和性质，土壤物理分析是指测定土壤中物质存在状态、运动形式以及能量的转移等[16]。土壤诊断技术在樱桃[17]、梨[18]、葡萄[19]上均有应用，在板栗上的应用较少。梁恕坤等[20]对板栗园土壤养分状况进行分析，为板栗科学施肥提供建议，为提高板栗的产量和品质提供科学依据。土壤营养诊断法存在间接性，主要发挥辅助诊断的作用[16]。Arrobas 等[21]对葡萄牙东北部布拉干萨区九个市的1 041和198 个板栗土壤和树叶样本进行了研究分析，指出土壤性质、土壤有效养分与叶片养分浓度之间缺乏相关性，单凭土壤分析不能获得令人满意的施肥指导建议。

1.3 枝条营养诊断

枝条营养诊断是通过研究休眠期内枝条的营养状况，从而了解果树的生长情况，对果树进行针对性施肥，处于休眠阶段的果树难以进行叶片诊断，但能够利用枝条诊断方法对果树的健康情况进行诊断，通过实践发现，枝条诊断结果更加准确[22]。张宝志[23]对板栗休眠期枝条内营养浓度与枝龄的相关规律进行了初步探究，研究表明1～5 年的枝龄范围浓度变化规律都最为明显，均具有诊断意义，其中1 年生枝最为突出，各种营养的浓度都是最高的，是最有诊断意义的典型枝龄。在果树的休眠期进行营养诊断可以及时给树木补充营养，不影响果树休眠期后的开花结果。

2 基于营养诊断的水肥一体化技术在板栗上的应用

营养诊断作为指导板栗精准施肥的技术手段之一，可以有效诊断板栗营养丰缺状况，为施肥提供依据。土壤诊断、叶片诊断、枝条诊断等各有优缺，在实际应用中可以多种方法相结合，提高诊断结果的准确性。营养诊断可以指导板栗施肥，若要进一步实现其高效精准施肥，提高肥料利用率，则可采用现代农业中的水肥一体化技术，水肥一体化技术结合了灌水和施肥，比常规施肥更节水、省肥且省时省工[24]。

2.1 应用现状

水肥一体化技术是通过施肥装置与灌水器，将水肥混合溶液均匀且按时、定量地输送至作物根系附近，还可以依据不同作物的需水需肥规律调整管理方案，以保证作物生长发育期所需的养分与水分供应，实现水肥一体化管理[25]。这种技术是基于滴灌系统发展而成的节水、节肥、高效、高产的农业工程技术[26-28]。20 世纪60 年代末以色列已经开始应用水肥一体化技术，目前，已广泛应用于温室蔬菜、花卉、育苗、果园、大田作物等各领域。我国水肥一体化技术起步较晚，但经过学者们几十年的研究，该技术日趋成熟。张伟[29]为了提高水肥利用率，构建了一套基于PLC 控制的果园水肥一体化控制系统，系统能够实现自动控制、手动控制和远程控制，在水肥的自动决策中，采用了模糊控制算法来进行决策系统的构建，充分结合了果园中的局部气象环境信息和人工种植经验来对水肥进行合理的控制，增强了园区的灌溉施肥作业的便利性。赫梦超[30]设计了一款由控制中心、灌溉施肥系统、土壤墒情采集系统三大模块构成的全自动水肥一体化系统，控制系统中心采用PLC 技术和触摸显示屏技术相结合，通过触摸显示屏界面选择水池和自来水两种灌溉水源方式，设定手动和自动两种水肥运行模式，实现水肥的定时定量以及自动化控制。

我国水肥一体化技术在果树上的应用面积仅占灌溉总面积的1.25%，与其他国家相比差距甚大[31-32]，关于板栗的水肥一体化技术，目前相关研究较少，在研究板栗的水肥一体化技术时，可以参考其他果树的应用实例。目前，北京怀柔区的明清栗园水肥一体化智能灌溉系统在每棵树根部都留有出水孔，在不同阶段根据土壤水分、板栗树生长的所需水量设置灌溉时间，并且通过监测设备监测板栗生长的各种环境数据，控制板栗生长过程，使板栗处于一个最佳的生长状态[33]。

2.2 施肥方式

由于水资源紧缺，传统板栗种植都是依靠自然降雨，板栗的产量和品质均无法得到保障。为了提高板栗的产量和品质，促进当地经济发展，各地政府开始启动对部分山区板栗的节水灌溉。水肥一体化技术的施肥方式主要包括微灌和喷灌，但在板栗上的应用较少，后期可参照在其他果树上的应用进行推广。

2.2.1 微灌

微灌是根据不同植物不同生长阶段的需水规律，持续且均匀地将所需水分输送至植物根系附近的灌溉方式[29]。当前已衍生出滴灌和微喷灌等方式，这两种应用方式在农业生产中应用较为广泛。水肥一体化滴灌技术的核心是利用滴灌设施将水和肥料送到树体的根部，从而达到节水、节肥、高效、省工的目的，此技术可以最大化地提高植物对水肥的利用率，随时准确掌握肥料用量，确保果树适时适量精准施肥。滴灌技术对于肥料的要求非常严格，要求肥料有较高的溶解度，在常温或者大田温度下能够完全溶解于水中，以免堵塞管道[34]。荣传胜等[35]对辽宁省3 个不同生态园区的果树进行田间对比试验，研究传统灌溉施肥与滴灌施肥对果树品质、产量及水肥利用率的影响，结果表明，不同果园滴灌施肥的产量提高21.93%、7.69%、6.67%，糖酸比提高8.58%、31.56%、21.43%，肥料的偏生产力提高45.3%、41.5%、42.9%，水分利用率提高29.6%、23.6%、19.9%。

微喷灌技术又称为雾滴喷灌，是在滴灌与喷灌技术的基础上研发的一种先进的水肥一体化技术，通过微喷头将水分、养分细密地喷洒到果树根系周围地表，促使根向四周均匀分布，微喷灌技术比喷灌技术更节水，适应性也更强[36-37]。谢利华等[36]在陕西岚皋县对山地猕猴桃园区开展了滴灌和微喷灌对比试验，结果表明，微喷灌比滴灌灌溉范围更广，但单位面积的安装成本比滴灌高20%～30%，滴灌比微喷灌更节水，滴灌连续灌溉时间不超过3 h。板栗常生长于山地，在应用水肥一体化技术时，可以此为参考。

2.2.2 喷灌

喷灌水肥一体化技术是利用喷头将水喷射到孔中，形成细小水滴，洒落到土壤和作物表面以供给植物所需水分和养分的灌溉方式[38]。温联明等[39]以9 年生‘云栗15’板栗为试验材料，研究了灌水量、灌水次数、追施N肥、追施K 肥对板栗产量和干周增长量的影响。结果表明，灌水较施肥对板栗产量有更大的促进作用，是保证板栗产量和树体生长的重要条件。陈桂平等[40]对火龙果采用简易喷灌的肥水管理技术，与传统施肥和灌溉方式相比，可节省人工成本，减少追肥量21.48%，节省用水量85.3%，增产20.9%，增收30.5%，果树长势也更好。

3 存在的问题

水肥一体化技术在我国的发展较晚，最初由国外引进先进的技术，后来经过科研人员的不断研发，在过去几十年的时间里，我国水肥一体化技术快速发展，在果树栽培上得到越来越广泛的应用。但是，与国外相比，我国的营养诊断与水肥一体化技术还较为落后，在板栗栽培上的应用更为少见，基于营养诊断与水肥一体化的板栗精准施肥技术还存在以下问题。

3.1 推广难度高

在生产过程中，板栗的种植地往往土层薄、砂石多、缺肥、少水、地形复杂，且板栗园周围杂树多，板栗园管理粗放，效益低。水肥一体化技术的设备成本较高，在板栗生产中推广难度较大[41]。

目前我国对精准施肥技术的应用还比较少，大多果农还是采用传统的施肥方法，对肥料的利用率很低。水肥一体化技术是灌溉与施肥相结合的一项灌溉施肥技术[42]，对肥料要求严格，肥料选择不当容易造成设备管道堵塞等问题，有些设备生产商销售给农民设备后，并没有好的售后服务，设备出现问题，农民不会自己解决，从而影响了农民使用的积极性。这些问题都会影响水肥一体化技术的推广，增大推广难度。

3.2 缺乏技术指导

果农对于营养诊断和水肥一体化技术的认识有限，在实际生产管理中需要专业的技术人员对其进行指导和协助管理[43]。水肥一体化技术与传统意义的灌溉施肥技术有所不同，还需要结合植物营养、农田水利、信息技术等方面的知识，在实施过程中对安装、管理、维护也有较高的要求。现在从事农业的人员背景各不相同，缺乏专业技术研究人员，对于水肥一体化和营养诊断技术没有系统的认识，特别是营养诊断技术较为复杂，许多农业人员不知道如何去操作，在实际生产过程中没有技术人员指导，很难实行。

3.3 精准施肥设备智能化程度不高

我国的水肥一体化技术起步晚，发展水平与国外相比较低，相关设备智能化程度也不高，精准施肥设备需要通过检测系统，来检测果树生长的土壤水分、空气湿度、叶面湿度、果实生长大小等因素，从而实现果树的智能化施肥及灌溉，这对于设备的智能化程度要求较高，需要更多的研究人员参与。目前，我国已经有一些研究人员针对精准施肥相关设备进行了研究，但在实践过程中，由于各方面原因，科学研究与企业生产没有紧密的联系，处于脱节状态，最终导致生产出的产品落后。

4 展望

水肥一体化技术不仅可以节水节肥，还能保护环境，减少对土壤环境的污染，有利于实现可持续发展，是现代农业发展的方向。结合营养诊断的板栗水肥一体化技术可以实现板栗的精准施肥，目前这项技术在板栗生产中的应用较少，低成本、高效率、智能化程度高的设备是下一步的研究关键，做好相关设备的完善，让农民掌握技术要点，在未来会有越来越多的农民愿意使用水肥一体化技术从事农业生产。

目前，对精准施肥技术的研究已经取得了很多有价值的成果，还需要把板栗施肥技术与精准施肥技术相结合，把营养诊断技术与水肥一体化技术相结合，探究出适合板栗生长的精准施肥技术，提高板栗的产量和品质，以促进我国板栗产业的发展。板栗精准施肥技术需要更多的学者和相关从业者深入研究，为板栗精准施肥提供有效的理论依据。