測土配方施肥對臨安山核桃生長和產量的影響

丁立忠，潘偉華，馬閃閃，，竇春英，宋素靈，趙科理，趙偉明，葉正錢

（1.浙江省杭州市臨安區農林技術推廣中心，浙江 臨安 311300；2.浙江農林大學a.環境與資源學院；b.浙江省土壤污染生物修復重點實驗室，浙江 臨安 311300；3.安徽省寧國市種植業局，安徽 寧國 242300；4.浙江省杭州市林業科學研究院，浙江 杭州 310020）

山核桃C.cathayensis為胡桃科Juglandaceae山核桃屬CaryaNutt.具有重要經濟價值的木本植物。我國山核桃總面積的40%集中在浙江臨安（山核桃面積2.91 萬hm2），臨安被譽為“中國山核桃之都”[1]。山核桃作為我國特有的名優干果和木本油料樹種，具有很高的經濟價值[2]，其果仁具有良好的營養及藥用等價值[3-5]。為了追求山核桃經濟效益，林農普遍盲目施肥，化肥用量不斷增加。一方面，施肥可滿足山核桃的養分需求，能顯著提高山核桃產量，并能減少“大小年”現象的發生[6]；另一方面，不合理的施肥給林地土壤和山核桃生長帶來了各種負面影響，且問題日益突出，如土壤酸化、養分平衡失調，導致山核桃根系死亡、枝葉黃化、枯死等[7-8]現象的發生。如目前面臨的山核桃林退化加劇，林相差，林分早衰，病蟲害頻繁等，導致產量和品質下降，加上近年來氣候異常（如持續干旱或持續降雨），引發了山核桃林大面積的病害，乃至造成成片山核桃林的死亡，這些問題的產生被認為與人為施肥管理不當密切相關[1,9-11]。而目前對山核桃林地測土配方施肥方面的研究卻鮮見報道。為此，2012—2013年于浙江省杭州市臨安區開展了為期兩年的測土配方施肥試驗，此后還開展了示范試驗，研究了不同肥料配方對山核桃葉片營養成分含量和山核桃樹木生長及果實產量的影響情況，以期為山核桃的合理施肥提供理論依據，并為其推廣實踐提供技術指導。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于浙江省杭州市臨安區錦南街道上甘柯家村，供試山核桃園是由茶園改種而來的，山核桃林地面積5.33 hm2，林地土壤為石灰巖發育的紅壤，其pH 值為5.3。自然適生環境下，樹齡為40 a 的山核桃林本處于生長健壯的盛果期，但該山核桃林出現了成片葉色黃化、枝梢枯死及地下部根系死亡等林相嚴重早衰的癥狀。林農為了提高土壤pH 值，于試驗前已連續2年施用石灰，土壤pH 值為7.65。林農反映，施用石灰后山核桃長勢雖有好轉，但問題依然很嚴重：干腐病，幾乎每株樹每年都流黑水；大量枝條死亡、新梢不多、結果量少等。根據對其施肥情況和土壤肥力的調查結果分析推測，這些問題的產生與土壤養分失衡有關，因此設計了本試驗。選取地勢相近、同一海拔（約200 m）、山核桃長勢基本一致的一片林地作為試驗地，土壤基本性質為：有機質30.4 g·kg-1，有效氮262 mg·kg-1，有效磷16 mg·kg-1，速效鉀119 mg·kg-1。同時，根據我們前期的相關研究成果[7-8,12]，對試驗地外的山核桃林也施用了相關肥料，以期盡快改善全園山核桃林地土壤與植物的營養狀況。

1.2 試驗設計

試驗共設5 個處理：CK 處理，不施肥，作為對照；N1處理，有機與無機配方肥料1 kg·株-1，低于農戶施氮量；N2處理，有機與無機配方肥料1 kg·株-1＋尿素0.25 kg·株-1，農戶常規施氮量；N1＋P 處理，有機與無機配方肥料1 kg·株-1＋鈣鎂磷肥1 kg·株-1；N1＋K 處理，有機與無機配方肥料1 kg·株-1＋硫酸鉀1 kg·株-1。每處理各設4 個重復。分別于2012、2013年的4月施肥，進行2年的定位試驗，其中，2012年10月全園分別施有機與無機配方肥料1 kg·株-1、尿素0.15 kg·株-1、鈣鎂磷肥0.5 kg·株-1、氯化鉀0.5 kg·株-1。

有機與無機配方肥料，以下簡稱為“配方肥料”，其中的配方為前期相關山核桃研究工作中獲得的有機與無機復混肥配方：有機質含量 為20%，N ∶P2O5∶K2O 的 養 分 含 量 比 為12 ∶3 ∶10。

對于試驗地之外的山核桃林，2012年4月也施用了配方肥料1 kg·株-1，此后，根據上述肥料施用的試驗結果，對該基地進行了測土配方施肥試驗結果的示范試驗，并記錄了歷年植物生長和結果產量的變化情況。

1.3 樣品的采集與分析

植物樣品的采集及處理：分別于2012年的5、7、8、9月及2013年的4月（開春后新葉長成，施肥前）和7月，隨機采集山核桃當年成熟葉30 片，組成一個山核桃植物樣品[13]，經去離子水沖洗干凈，于70 ℃鼓風烘箱中烘干，以高速粉碎機粉碎后過1 mm篩以備用；于同年的9月初果實采收季節，對山核桃果實進行逐棵采收稱重，統計當年產量。

山核桃葉片中氮、磷和鉀的分析與測定，采用濃H2SO4-H2O2消煮樣品，分別用堿解擴散法、鉬銻抗比色法和火焰光度法測定消煮液中氮、磷和鉀的含量。

1.4 數據處理

采用Excel 2010 與SPSS 18.0 對試驗數據進行統計與分析。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對山核桃葉片各養分含量的影響

葉片是植物進行光合作用的主要場所，生命活動最活躍，葉片營養狀況對植株生長具有至關重要的影響，其養分含量明顯高于其他營養器官[14]。葉片常被用于植物營養診斷，因而分析測定植物葉片中的養分狀況是果樹養分診斷進而在實際生產中指導果樹施肥的主要手段[15-16]。

2.1.1 施肥處理對山核桃葉片氮含量的影響

春季是山核桃營養生長的關鍵時期，不同施肥處理對山核桃葉片N 含量的影響情況如圖1所示。從圖1中可以看出，2012年5月采摘的各施肥處理的山核桃葉片N 含量均顯著高于對照（P＜0.05）。其中，N1處理的山核桃葉片N 含量最高，為18.36 g·kg-1，比對照處理高37%；N2處理（配方肥料配施尿素）的葉片N 含量為15.15 g·kg-1，比對照高13%。各處理山核桃葉片N 含量的大小順序為：N1＞N1＋K ＞N2＞N1＋P ＞CK。這一試驗結果說明，單獨施用配方肥料對山核桃葉片N 含量的影響最大。山核桃坐果期（7月），葉片中的大量營養成分向果實轉移，不同施肥處理對山核桃葉片中的N 含量有不同程度的影響。7月采摘的N1處理和N2處理的葉片其N 含量分別為21.32 和21.05 g·kg-1，比對照分別提高16.1%和14.6%，但均未達到顯著性差異水平。8月采摘的N2處理的葉片其N 含量比對照低28.1%，達到了顯著性差異水平；N1處理的山核桃葉片其N 含量與對照處理的差異不大。9月采摘的N1處理的山核桃葉片其N 含量最低，為17.68 g·kg-1；N1＋P處理的山核桃葉片其N 含量最高，為28.35 g·kg-1。

圖1 不同施肥處理下山核桃葉片氮含量的變化趨勢Fig.1 Change trends of N contents in C.cathayensis leaves in different fertilization treatments

2013年4月，CK、N1、N2、N1＋P、N1＋K處理的山核桃葉片其氮含量分別為25.69、26.43、21.83、23.91 和26.22 g·kg-1，均處于較高水平； N1與N1＋K 處理的山核桃葉片其N 含量比對照分別高2.9%和2.1%；N2與N1＋P 處理的山核桃葉片其N 含量均顯著高于對照處理。2013年7月各施肥處理的山核桃葉片其N 含量均高于對照，其中N1與N1＋P 處理的葉片N 含量比對照處理的分 別 高2.35 和2.04 g·kg-1， N2與N1＋K 處 理的葉片N 含量分別達到20.48 和21.32 g·kg-1，比對照分別顯著高出15.9%和20.7%。

不同生育期山核桃葉片中N、P、K 含量的變化不僅與施肥有關，與植物生長對養分的需求和分配也有密切關系[17]。2012年5月至2013年7月，山核桃葉片中的N 含量總體呈上升趨勢，施用配方肥料對山核桃葉片中N 素的積累有重要影響。2012年5—9月，山核桃處于坐果及果實膨大灌漿期，葉片養分向果實轉移，此期各施肥處理的山核桃葉片N 含量仍均呈上升趨勢，說明施用配方肥料可以滿足山核桃生殖生長期對N 素養分的需求。2012年9月至次年4月，期間因受2012年10月全園施肥的影響，故山核桃葉片中的N 含量普遍升高，施用秋肥對次年（2013年）4月葉片養分含量及葉片生長的影響均較大。

2.1.2 施肥處理對山核桃葉片磷含量的影響

磷為地球生物必需的養分之一，是其結構與功能物質的組成元素，在維持植物生長及生產力等方面扮演著重要角色[18]。植物缺磷時表現出根系生長受阻、葉片變黃等癥狀[19]。植物所需磷素主要來自土壤，而施入土壤中的磷當季利用率為10%～25%[20]。據報道，全世界約有43%的耕地因有效磷含量極低而不適宜于作物的種植，我國1.07 億 hm2耕地中約有74%缺磷[21]，需要通過施肥供給足夠的磷養分，植物才能正常生長。

不同施肥處理對山核桃葉片磷含量的影響情況如圖2所示。由圖2可知，2012年5月，4 個施肥處理的山核桃葉片P 含量均顯著高于CK，各施肥處理的山核桃葉片磷含量是對照的2.9～4.0倍。7月采摘的山核桃葉片P 含量，除N1處理之外，各施肥處理的葉片P 含量均顯著高于CK，但其他施肥處理與對照間均無顯著差異；8月采摘的N1＋P 處理的山核桃葉片其P 含量比對照高10.3%；而9月采摘的N1＋P 處理的山核桃葉片其P 含量達到3.20 g·kg-1，顯著高于CK（2.94 g·kg-1）和N1處理（2.57 g·kg-1）。2013年4月采摘的各處理的山核桃葉片其P 含量均高于2.8 g·kg-1，而N1、N1＋P處理與對照處理間均無顯著差異。2013年7月采摘的各配方肥料處理的山核桃葉片P 含量均顯著高于對照，各配方肥料處理的山核桃葉片其P 含量的大小順序為：N2＞N1＋K ＞N1＞N1＋P ＞CK。

圖2 不同施肥處理下山核桃葉片磷含量的變化趨勢Fig.2 Change trends of P contents in C.cathayensis leaves in different fertilization treatments

從2012年5月至2013年7月山核桃葉片P含量的年變化規律來看，由開花坐果（5月）至成熟期（9月），再至第2年的坐果期，各處理的山核桃葉片P 含量總體均呈升高趨勢。2012年5月葉片P 含量因受 4月施肥的影響而處于較高水平，顯著高于對照；同年5月至7月，山核桃進入快速生殖生長階段，其源—庫關系已轉移，葉片中的磷已向果實中轉移，故其葉片P 含量下降；山核桃在不同生長階段對養分的需求不同，N1＋P處理對提高和保持山核桃葉片P 含量有較好的影響，在配方肥料的基礎上增施鈣鎂磷肥有利于P的持續供應。2012年10月全園秋肥的施用，促使2013年4月山核桃葉片P 含量保持著較高的水平。

2.1.3 施肥處理對山核桃葉片鉀含量的影響

不同施肥處理對山核桃葉片鉀含量的影響情況如圖3所示。由圖3可知，2012年5月，不同施肥處理對山核桃葉片K 含量存在不同程度的影響。N1＋K 處理的山核桃葉片K 含量為2.80 g·kg-1，比CK 與N1處理的分別高18.6%和9.7%。7月采摘的各處理葉片的K 含量均高于4.2 g·kg-1，各處理間的差異不明顯，山核桃葉片K 含量均維持在較高水平上；8月和9月采摘的N1與N1＋K 處理葉片的K 含量均高于對照；2013年4月采摘的各處理山核桃葉片的K 含量為4.3～5.0 g·kg-1，各處理葉片的K 含量均低于對照；2013年7月采摘的N1＋K 處理山核桃葉片的K 含量（3.34 g·kg-1）顯著高于對照（2.22 g·kg-1），2013年7月采摘的N1處理的山核桃葉片其K 含量（2.77 g·kg-1）比對照僅高0.55 g·kg-1，說明各施肥處理特別是鉀肥處理（N1＋K）對山核桃葉片鉀素積累的影響更大。

圖3 不同施肥處理下山核桃葉片鉀含量的變化趨勢Fig.3 Change trends of K contents in C.cathayensis leaves in different fertilization treatments

2012—2013年兩年的大田試驗結果表明，山核桃葉片K 含量在不同施肥處理的影響下在不同的生長階段表現出不同的變化趨勢。4月份林地溫度仍較低，施肥對5月份葉片K 含量的影響較??；到山核桃旺盛生長期（7月），其營養生長和生殖生長代謝迅速，4月份的施肥促使葉片鉀含量處于較高水平，能較好地滿足山核桃生殖生長對K 素營養的需求；8月份山核桃處于果實灌漿期，葉片養分向果實大量轉移，葉片養分下降，直至山核桃果實成熟期（9月），施肥處理后葉片的K 含量均高于對照，這一結果充分表明，施用配方肥料對維持山核桃果實膨大、灌漿所需K 素的供給起著重要作用；10月份全園施肥，此時山核桃還未進入落葉休眠期，施肥對山核桃葉片的營養積累仍有重要影響，促使2013年4月各處理葉片的K 含量均升高；到2013年7月，此時已進入旺盛生長期，不同處理的山核桃葉片其K 含量表現出CK ＜N1＜N1＋K 的變化規律，由此看出，配方施肥對滿足山核桃周年K 需求有重要影響。

在2012—2013年的定位試驗中發現，4月份施肥對5月份各處理山核桃葉片的N、P 和K 含量均有較大影響，對山核桃葉片N、P 含量的影響尤其大。4月份各施肥處理的山核桃葉片中各養分的含量均較低，這可能因為，在5月之前，山核桃根系生長速率和代謝速率均較慢，而地上部分的葉片卻快速生長，4月份新生葉片所需養分主要還是由其體內已積累的養分供給其自身的[22]；到了5月份，隨著山核桃進入營養生長（4—6月）和生殖生長（7—8月）的旺長期及成熟期（9月）到休眠期（11月），配合4月和10月的施肥管理，促使2012年5月和2013年4月山核桃葉片各養分含量均明顯升高，配方施肥對山核桃葉片N、P、K 含量的影響總體表現出升高—降低—升高—再降低的變化趨勢，施肥對山核桃養分供給顯得尤為重要。春季在施用配方肥料的基礎上增施N、P或K 肥，有利于提高并保持葉片中相應營養元素的含量；2013年4月份施肥的肥效受前一年秋季施肥的影響明顯，秋季施肥有利于滿足來年春季葉片生長對養分的需求。

2.2 測土配方施肥技術對山核桃生長狀況和果實產量的影響

配方施肥是在合理減少化肥用量的基礎上完善施肥體系以提高作物產量和品質的。不同施肥處理對山核桃鮮果產量的影響情況如圖4所示。由圖4可知，與對照相比，2012 和2013年大多數施肥處理對山核桃增產都有明顯的促進作用，其中以減氮（N1、N1＋P）、補鉀（N1＋K）處理的作用最大，而氮肥過量卻沒有增產作用。2012年施肥處理的山核桃鮮果產量均高于對照，各處理的山核桃產量由高至低依次為：N1＋K ＞N1＋P ＞N1＞N2＞CK。其中，N1＋K 處理的山核桃產量比對照高40.9%，配方施肥對山核桃的增產效果當年即可顯現。2013年施肥處理對山核桃產量的影響與2012年一致。除了N1＋K 處理的山核桃產量比2012年的高之外，各施肥處理的山核桃產量均不同程度地低于2012年的產量，2013年臨安旱情可能對山核桃產量有一定的影響[23-25]。2013年N2處理的山核桃產量比2012年的產量低24%，減產最明顯，說明大量施用N 肥，對干旱環境下山核桃的增產無明顯作用。在2013年的旱災情況下，N1＋K 和N1＋P 處理的山核桃產量與2012年相比仍然都實現了增產和穩產，說明有機與無機配方肥料分別與P、K 肥配施對山核桃增產效果的影響最大。

圖4 不同施肥處理對2012 和2013年山核桃鮮果產量的影響Fig.4 Effects of different fertilization treatments on fresh nut yield in C.cathayensis in 2012 and 2013

從整個山核桃林基地來看，施用過石灰后，山核桃生長雖然有所好轉，產量上升（如圖5所示），結合測土配方施肥技術的應用效果來看，2012年試驗當年的產量與2016年的最高產量相當（97.8%）。由于土層厚、土壤黏重，持水性能強，2013年的干旱對試驗當年（2012年）山核桃產量沒有造成影響，不像臨安其他地方（大面積大量減產）。但是，由其對山核桃生長和來年產量的影響可見，因其后的2014年雨水偏多，特別是2015年6—7月雨水過多，導致臨安區山核桃全面減產（http://www.tianqihoubao.com/lishi/linan.html），因此，研究區的山核桃2014、2015年連續兩年也減產，減產超過50%，分別只有2016年（最高產量年）的47.1%和42.3%，即便如此，2014、2015年的產量也比2010年的分別高29.5%和24.7%。

圖5 研究基地歷年全園山核桃鮮果產量的變化情況Fig.5 Changes of fresh nut yield over the years at research base

3 討 論

測土配方施肥，是2004年為完善我國科學施肥體系，解決肥料浪費和由施肥帶來的土壤和環境惡化等問題而正式提出的，是以田間肥料試驗為基礎，在掌握作物生長、作物需肥規律以及肥料效應，并在有機肥施用基礎上，對N、P、K 元素進行配比處理，以達到作物養分均衡、有機與無機養分平衡及N、P、K 元素的平衡，從而實現作物高產優質、維持和提高土壤肥力及減少土壤污染的目標的[26]。同時，測土配方施肥技術也是實現化肥正面作用最大化和負面效應最小化的最佳途徑，是我國現階段科學施肥體系的核心技術[27]。

近年來，山核桃林地普遍酸化，林農施石灰以中和土壤酸度來改善山核桃生長的土壤環境，但是，單施或大量施用石灰（如本試驗區林地），不能起到顯著成效，還可能引發土壤微量元素有效性的降低和微量元素缺乏等現象[28]。因此，結合土壤分析進行測土配方施肥，將有機肥與無機肥按配比施用，可以改善土壤環境，實現養分供應平衡。林間跟蹤調查發現，有機與無機肥料配合施用，明顯地改善了土壤條件，促進山核桃樹勢生長，對病樹生長的改善作用當年即見明顯的效果，主要表現為山核桃葉片由黃變綠、新根多發，在后續山核桃增產方面也表現出良好作用。研究結果表明，N、P、K 大量元素配方肥料的施用對山核桃林分生長有著明顯的改良作用，大量元素均衡對山核桃生長有重要影響。

N1處理的施氮量低于一般農戶的施氮量，N2處理的施氮量為一般農戶的實際施氮量，這兩個處理在山核桃營養生長—生殖生長以及源—庫關系的轉變中對山核桃葉片養分的供給呈現出不同程度的差異，但差異逐漸縮小，合理減少當前氮肥用量，仍能滿足山核桃正常生長所需營養；高氮肥用量（N2處理）對2012年和2013年的山核桃產量的影響較明顯，增施化肥特別是氮肥反而使山核桃產量降低。

在目前施肥模式及施肥水平下，合理減少氮肥施用量，對山核桃生長和產量都有較好的促進作用。在積極倡導生態經營理念與守舊管理模式的沖突下，結合山核桃各生長階段對養分的不同需求特點，科學合理配方，合理減少化肥特別是氮肥用量，增施有機肥，才能在降低經營成本的同時做到山核桃林地生態化經營，促使山核桃產業可持續發展。本研究在石灰巖發育的山核桃林地土壤開展常年定位試驗，但對不同發育類型林地土壤的測土配方施肥研究涉及較少，下一步的研究方向將在常年定位試驗的基礎上，對杭州臨安山核桃主產區不同發育類型林地土壤測土配方施肥效果、林地土壤酸化改良效應及酸化機制等方面開展精準研究。

4 結 論

2012—2013年連續兩年的測土配方施肥定位試驗研究結果表明，增施氮肥能夠提高山核桃葉片氮含量，配方肥料與磷肥的配施能夠促進山核桃葉片磷含量的積累，配方肥料與鉀肥的配施對山核桃產量的影響最大。施肥對山核桃產量的影響從施肥第2年開始顯現，氮磷或氮鉀肥的配施有利于克服大小年現象，而氮肥過多卻會導致山核桃減產。有機與無機肥的配合施用，可以改善土壤條件，促進山核桃生長，對病樹生長的改善作用當年就會明顯見效，主要表現為山核桃葉片開始變綠、根系恢復生長。