Current status of fertilization, distribution of N and P in soil profiles and techniques for reducing fertilizer application and improving efficiency in China’s apple orchards
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摘要:目的
全面认知我国苹果园施肥现状，明确苹果园土壤剖面氮磷分布特征，探究减肥增效和地力提升的果园管理技术，为我国苹果产业高质量发展提供理论依据和技术支撑。
方法基于文献资料，制定我国苹果合理化肥施用量；采用实地调查和文献数据相结合的方法，明确和评价我国苹果主产区化肥施用现状；通过田间采样与室内分析，明晰灌区和非灌区苹果园土壤硝态氮和Olsen-P剖面变化特征；基于文献资料，集成苹果园减肥增效、地力提升和优质高产的管理技术。
结果我国苹果园化肥合理施用量为N 150～420 kg/hm2、P2O5 90～330 kg/hm2和K2O 120～420 kg/hm2。目前我国苹果园化肥平均施用量分别为N 905 kg/hm2、P2O5 570 kg/hm2和K2O 675 kg/hm2，氮、磷、钾过量施肥现象普遍且较为严重；施肥结构上，重化肥轻有机肥现象明显，有机肥养分占比仅7.0%。旱作体系下，8年生苹果园土壤与农田相比，0—600 cm土壤剖面硝态氮含量差异不显著，25年生苹果园土壤在20—500 cm土层硝态氮含量显著高于农田，且在120 cm土层出现215 mg/kg的硝态氮峰值；灌区25年生苹果园0—800 cm土壤剖面硝态氮含量均高于100 mg/kg，在380 cm土层出现265 mg/kg的硝态氮峰值，且140—600 cm土层硝态氮含量显著高于旱作25年生苹果园土壤。土壤Olsen-P含量整体表现为0—100 cm土层下降、100—400 cm土层增加和400—600 cm土层基本稳定的趋势；旱作体系下，土壤Olsen-P含量在0—60 cm土层表现为25年生苹果园土壤 > 8年生苹果园土壤 ≈ 农田土壤，而在60—600 cm土层Olsen-P含量差异不显著；灌区25年生苹果园在60—120 cm土层土壤Olsen-P含量高于旱作25年生苹果园，且在80—100 cm土层出现一个14.5 mg/kg的峰值，460—560 cm土层也表现为灌溉果园的Olsen-P含量高于雨养果园的趋势。水肥一体化和推荐施肥是现实苹果园减肥增效的关键技术，有机无机肥配施、果园生草、施用生物炭是提高苹果园肥料利用效率及土壤肥力的重要途径。
结论我国苹果园过量施肥和不平衡施肥问题严重；高量施肥背景下长期苹果种植导致土壤深层剖面硝态氮和有效磷累积，无效化风险高，且灌溉加剧了氮、磷的淋溶风险；水肥一体化和苹果养分专家系统等推荐施肥，以及有机无机肥配施、果园生草、施用生物炭等是实现我国苹果园减肥增效和地力提升的关键技术，在今后苹果园管理方面，应加强不同生态区适宜的综合技术研究。
Abstract:ObjectivesThe current status of fertilization and the ensuing N and P contents in soil profiles of China's main apple production areas were studied by reviewing published data, field surveys, and relevant laboratory analysis. We evaluated the techniques based on their potential to reduce fertilizer use, improve fertilizer use efficiency, and enhance soil fertility of apple orchards in China.
MethodsThe reasonable application rates of fertilizers were established according to the literature data; the status of chemical fertilizers applied in main apple-producing regions was determined by field surveys and literature data; the contents of NO3–-N and Olsen-P in soil profiles treated with and without irrigation were examined through field sampling and laboratory analysis; the techniques for reducing the application rates of fertilizers and increasing their efficiency, improving soil fertility, and underpinning high yield and quality for apple were integrated based on the literature.
ResultsAccording to literature, the ational chemical fertilization rates for apple orchards in China were N 150–420 kg/hm2, P2O5 90–330 kg/hm2, and K2O 120–420 kg/hm2. However, the actual average rates were N 905 kg/hm2, P2O5 570 kg/hm2 and K2O 675 kg/hm2, showing a severe over-application of N, P and K fertilizers. Moreover, farmers eferred synthetic fertilizers to organic fertilizer, with an organic nutrient proportion of only 7.0%. In the rainfed orchards, the NO3–-N content in 0–600 cm soil profile of the 8-year old apple orchards was similar to that in nearby farmlands, while the NO3–-N content in 20–500 cm soil depth in 25-year old orchards were significantly higher than that in farmlands, with a peak value of 215 mg/kg in the 120 cm soil layer. In irrigated 25-year old orchards, the NO3–-N content was higher than 100 mg/kg across the 800 cm soil profile, and the peak value was 265 mg/kg observed in the 380 cm soil layer. Notably, the NO3–-N contents in 140–600 cm soil depth in irrigated 25-year orchards were significantly higher than the value recorded for rainfed 25-year apple orchards. The soil Olsen-P contents decreased in 0–100 cm layer but increased in 100–400 cm, and stabilized in 400–600 cm. In rainfed orchards, the Olsen-P contents in 0–60 cm layer followed the trend of 25-year orchards>8-year orchards and farmlands, while in 60–600 cm soil depth, the differenc in Olsen-P contents was not significant among the land-use types. Interestingly, the Olsen-P content in the 60–120 cm soil depth of irrigated 25-year orchard soils was higher than the value recorded for the rainfed 25-year orchards, the peak value of 14.5 mg/kg was observed in the 80–100 cm soil layer, and similar changes of Olsen-P content were observed in 460–560 cm depth. In general, our findings showed that over and imbalanced fertilization was poplula in China’s apple orchards. Long-term excessive fertilization resulted in the considerable accumulation of NO3–-N and Olsen-P in deep soil profiles, and irrigation exaggerated their leaching, resulting in their unavailability for plant growth.
ConclusionsFertilzation and nutrient expert system for apple can effectively reduce both water and nutrient input. Increasing organic fertilizer proportion can increase the even supply of nutrients. Grass covering and biochar application efficiently hold nutrients, improve organic matter content and fertile soil. Future studies should focus on the integrated application of the techniques that are suitable for different ecological regions.
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我国苹果种植面积和总产量均居世界首位，占比分别高达43.3%和48.6%[1]。“改革开放”至今，我国苹果产业迅速发展，已成为区域经济和农民增收的支柱产业[2–3]。然而，与世界上苹果生产发达国家相比，我国苹果园管理较为粗放，施肥过量问题突出，不仅造成肥料利用率低、果实品质下降，还引起土壤酸化及大气、水体污染等生态环境问题[4–5]。因此，基于文献数据整理与实地调查数据相结合的方法，全面分析我国苹果园施肥现状，明确苹果园氮磷剖面分布特征，探究苹果减肥增效技术途径，旨在为实现国家化肥用量零增长战略和苹果产业高质量发展提供理论依据和数据支撑。
1. 数据来源
1) 通过Web of Science (http://apps.webofknowledge.com)、中国知网 (http://www.cnki.net) 和谷歌学术 (http://scholar.google.com) 数据库，以“苹果”和“施肥”为关键词，搜集2005—2020年发表的关于我国苹果园施肥量文章，共搜集有效文章20篇；2) 实地调查数据源于2017—2020年作者课题组在陕西省苹果主产县 (洛川、长武、白水、乾县、凤翔、礼泉) 开展的苹果园施肥调查，共计1594份有效的调查问卷数据；3) 苹果园土壤剖面硝态氮和Olsen-P含量来源于作者课题组实测数据。
2. 结果与分析
2.1 苹果施肥现状、建议与评价
我国苹果园立地条件差、土壤贫瘠，化肥的施用对苹果增产发挥了关键作用[6]。近20年，我国苹果园过量施肥与不平衡施肥问题突出且较为普遍[7–8]。
2.1.1 苹果园合理施肥量的确定
基于文献资料[4,9–11]，提出了环渤海湾和黄土高原两大主产区、黄河故道重要产区，以及西南冷凉区和新疆特色产区苹果氮、磷、钾化肥合理施用量 (表1)。黄河故道产区土壤氮、磷供应能力与黄土高原相近，但钾素含量偏低[12–13]，因此氮、磷推荐量与黄土高原产区相同，同时上调施钾量；西南冷凉产区土壤氮、钾供应能力与环渤海湾产区接近，磷素供应能力与黄土高原产区相近，因此氮、钾推荐量借鉴环渤海湾产区，磷肥用量和黄土高原产区相当[13–15]；新疆特色产区除有灌溉条件外，土壤特性与黄土高原较为相似，但钾素供应能力更强[13,16]，因此与黄土高原主产区氮、磷推荐量一致，并下调施钾量。表1中推荐施肥量范围对应的苹果产量范围为15000～45000 kg/hm2，对未挂果或挂果初期产量较低的果树，施肥量可采纳推荐施肥量下限，一方面供应未挂果树体营养生长，另一方面可满足低量级苹果产量的养分需求。此外，倡导苹果园加大有机肥投入量，建议农家肥类 (牛羊粪等) 有机肥用量为30000 kg/hm2，或饼肥3000 kg/hm2，或腐殖酸3000 kg/hm2[4]。与国外苹果生产发达国家推荐施肥量 (N 150～200 kg/hm2、P2O5 100～150 kg/hm2、K2O 150～200 kg/hm2相比[17–18]，我国苹果园推荐施肥量普遍偏高，这主要与我国苹果园立地条件差、土壤有机质含量低，以及水肥供应和苹果生长匹配性差等有关[2]。因此，评价我国苹果施肥是否过量或过量程度时，不能与苹果生产发达国家推荐施肥数据简单对比，或得出施肥过量多少倍来衡量。当然，我国苹果园施肥过量现象确实较为普遍，且部分产区过量施肥问题突出，强化减肥增效仍是今后我国苹果园施肥管理的重要内容。
Table 1. The reasonable application rates of N, P and K fertilizers for China’s apple orchards苹果主产区 Major apple-producing region N (kg/hm2) P2O5 (kg/hm2) K2O (kg/hm2) 环渤海湾 Bohai Bay 150～360 90～180 150～390 黄土高原 The Loess Plateau 240～420 180～330 150～375 黄河故道 Ancient region of Yellow River 240～420 180～330 210～420 西南冷凉区 The cold highland in southwest China 150～360 180～330 150～390 新疆 Xinjiang 240～420 180～330 120～300 注（Note）：施肥量上下限范围对应的苹果产量水平为 15000～45000 kg/hm2 The apple yield range of 15000–45000 kg/hm2 is corresponded to the upper and lower limitations of fertilization. 2.1.2 我国苹果园施肥现状及评价
依据文献资料[7–11, 19–33]和作者课题组实地调研数据，我国苹果园化肥氮 (N)、磷 (P2O5)、钾 (K2O) 施用量分别为512～1355、242～647、293～889 kg/hm2，平均值分别为905、570和675 kg/hm2 (图1)。陕西省苹果园化肥氮、磷、钾施用量高达1056、644、889 kg/hm2，山东省则分别为541、343、410 kg/hm2。环渤海湾主产区，河北和辽宁苹果园氮、磷、钾化肥用量比山东平均高出100、150、100 kg/hm2 (图1)，这可能主要与山东省果园管理水平高以及技术推广应用较好有关[34]。黄土高原主产区，山西、甘肃和河南苹果园氮、磷、钾化肥用量明显低于陕西省，这主要与陕西公认的苹果优生区和较好的经济效益驱动有关[9]；甘肃苹果园表现为高氮磷低钾的施肥特点，这是当地苹果园缺氮富钾的土壤特性与果农经验施肥叠加效应的结果[35]。除甘肃外，陕西、山西、河南、山东、辽宁、云南和新疆苹果园施肥量均表现为氮 > 钾 > 磷，这主要与苹果生产中，氮促进苹果生长、钾改善果实品质等有关[19, 36]。
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图 1 苹果主产省区苹果园平均施肥现状Figure 1. Fertilization status of apple orchards in each apple-producing province综合表1和图1可知，我国苹果园过量施氮现象较为普遍，尤其是云南、陕西和甘肃，施氮量均超过900 kg/hm2，氮素资源浪费严重，且环境风险高[37]；除河南苹果园施磷量相对合理之外，其他主产省区均存在不同程度的过量施磷现象，尤其是陕西和甘肃施磷量分别高达644和647 kg/hm2，由于磷容易被土壤固定，淋溶风险相对较小，因此无论有无灌溉条件，各苹果主产区过量施磷可能导致的环境问题经常被低估甚至忽视[38]；钾肥用量除甘肃和河南较为合理外，其他主产省区苹果园施钾量均不同程度过量，尤其是陕西和云南，施钾量分别高达889和579 kg/hm2，加剧了苹果“苦痘病”风险[20,39]。我国苹果园普遍的过量施肥除了由于果农缺乏施肥指导、追求高产以及经济利益驱动外[6]，也与当前以复合肥为主的肥料类型[7–8]配方不合理以及施用量和时期与苹果养分需求匹配性差有关。作者课题组在黄土高原苹果主产区实地调查发现，肥料销售商良好的服务态度，如送货到园、收后结账等，加大了小农户经营模式下少量剩余化肥的入园量，间接导致过量施肥。
从施肥结构看，我国苹果园施肥以化肥为主，有机肥用量少且养分占比低[7–8]。以陕西省为例，1994—2017年氮磷钾化肥用量整体呈增加趋势，尤其是2008年以后化肥氮磷钾施用量急剧增加；与之相反，有机肥养分投入占比从1994年的51.00%下降到2006年的6.64%，2006—2017年基本稳定在7% (图2)。有机肥养分占比的降低一方面与化肥养分投入量过高有关；另一方面也应认识到生产中果农对有机肥肥田作用的认知是普遍的，但目前苹果主产区传统的畜禽粪便等有机肥源缺乏，加之商品有机肥较高的价格导致苹果园有机肥养分投入占比不高。今后我国苹果园应加强有机肥投入量，实现苹果园地力的维持和提升。
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2.2 苹果园土壤氮磷的剖面分布特征
苹果园长期过量施肥势必导致土壤剖面养分大量累积，尤其是氮、磷，因其水体及大气环境污染风险高而备受关注[5, 37]。姜远茂[38]指出我国在苹果生产中氮、磷损失途径和阻遏技术方面近乎空白。因此，作者课题组对黄土高原苹果主产区雨养果园 (洛川县) 和灌溉果园 (凤翔县) 土壤剖面硝态氮和Olsen-P分布进行测定，其结果见图3和图4。
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图 3 农田及苹果园系统下土壤硝态氮剖面分布Figure 3. Soil nitrate distribution in soil profile under cropland and apple orchards systems![]()
图 4 农田及苹果园系统下土壤Olsen-P剖面分布Figure 4. Soil Olsen-P distribution in soil profile under cropland and apple orchards systems2.2.1 苹果园土壤硝态氮的剖面分布特征
与农田、菜地系统相比，果园系统土壤剖面硝态氮含量高，长期淋溶至深层后其污染程度大、修复难度高[40]。高量施氮下，研究苹果园系统土壤硝态氮剖面分布及其淋溶特征是评价果园氮素管理的重要内容。
由图3可知，雨养系统下，8年生苹果园土壤0—6 m剖面硝态氮含量与农田系统变化趋势一致，且其含量差异不大；25年生苹果园土壤剖面硝态氮含量在20—500 cm剖面均显著高于农田和8年生苹果园土壤，且在120 cm土层出现215 mg/kg的硝态氮峰值；在540—600 cm土层，农田、8年生和25年生苹果园硝态氮含量差异不显著。Huang等[41]在陕西长武雨养苹果园系统也发现相似的测定结果。与雨养果园相比，灌区25年树龄苹果园0—8 m土壤剖面硝态氮含量明显偏高，整个剖面硝态氮含量均高于100 mg/kg，且在380 cm土层出现265 mg/kg的硝态氮峰值 (图3)。可见，黄土高原区雨养苹果园土壤剖面硝态氮含量随树龄增大而增加，6 m土壤剖面基本可以满足雨养果园硝态氮淋溶特征研究；灌溉加剧了土壤硝态氮向深层淋溶，800 cm土层较高的硝态氮含量 (102.7 mg/kg) 表明地下水硝酸盐污染风险极高。邓林等[42]研究发现关中地区 (包括凤翔、礼泉、乾县等陕西省苹果主产县) 地下水硝酸盐含量超标严重，指出长期施肥灌溉等农业活动是造成该区域地下水硝酸盐激增的主要原因。孟秦倩[43]研究表明苹果树根系95%以上分布在0—300 cm土层，300 cm以下土层根系分布较少。因此，雨养区25年树龄苹果园300 cm以下土层中大量的硝态氮累积，虽然因缺水产生深层淋溶风险低，但由于苹果根系难以吸收利用而造成无效化程度高；灌区25年树龄苹果园300—800 cm土层大量累积的硝态氮，苹果根系的氮素再利用程度也低，且持续灌溉则会进一步增加硝态氮的深层淋溶风险。因此，无论是雨养还是灌区苹果园，都应控制氮肥的过量投入，避免肥料资源浪费，降低潜在的水体或大气污染等环境风险[5,37]。
2.2.2 苹果园土壤Olsen-P的剖面分布特征
磷的土壤固定作用强，剖面淋失经常被低估。然而，长期过量施磷或施用有机肥，均可导致土壤磷素的淋溶损失，且灌溉进一步加剧磷的深层淋溶[44]。Ge等[45]研究发现环渤海湾苹果主产区土壤Olsen-P含量高达70.2 mg/kg，明显高于50 mg/kg的淋溶风险阈值。黄土高原成龄苹果园土壤Olsen-P平均含量仅为26.9 mg/kg[13]，然而黄土高原苹果主产区近年来化肥施磷量急剧增加，以及普遍的有机肥投入，6–9月频繁的季节性强降雨均会加剧土壤磷的垂直淋溶风险。因此，高量施磷背景下，明晰苹果园系统土壤磷剖面特征对评估施磷环境效益至关重要，但相关研究至今鲜见报道。
图4表明，雨养果园土壤剖面Olsen-P含量表现为0—100 cm降低、100—400 cm增加和400—600 cm稳定的变化趋势；灌区25年生苹果园Olsen-P剖面变化特征与之相似，但在80—100 cm土层出现一个14.5 mg/kg的Olsen-P峰值，且在460—560 cm土层出现Olsen-P增加的趋势。雨养果园系统，土壤Olsen-P含量差异主要出现在0—60 cm土层，表现为25年生果园 > 8年生果园≈农田。与雨养区苹果园相比，灌区25年生苹果园土壤Olsen-P含量在60—120 cm明显偏高，说明灌溉导致Olsen-P发生淋溶；灌区25年生苹果园460—560 cm土层偏高的Olsen-P含量可能与灌溉促进速效磷随苹果深根系分布向下移动有关[46]。然而，缺乏灌区农田和低树龄苹果园深层土壤Olsen-P剖面分布作为对照，因此该土层是否发生了磷的深层淋溶仍有待于进一步研究。
综上可知，苹果园高量施氮导致深层土壤硝态氮大量累积，尤其是灌区苹果园硝态氮向深层淋溶明显，地下水污染风险高。因此，我国苹果园尤其是灌区果园应严格执行“氮肥总量控制、分期调控”的施肥原则[47]。长期高量施磷背景下，25年树龄苹果园0—20 cm土层Olsen-P含量仅为60.0 mg/kg，这主要与黄土高原土壤磷背景值低以及土壤磷吸附能力强有关[48]。此外，灌区果园发生磷素淋溶至60—120 cm土层仍在苹果根系主要分布层内[43]，磷素淋溶及无效化风险低。因此，苹果园磷肥应采用“恒量监控”、集中施用及配施有机肥等措施，减少土壤固定，提高磷肥利用效率[47]。此外，环渤海湾、黄河故道和西南冷凉区等苹果主产区与黄土高原产区相比土层厚度较薄[49]，且土壤剖面氮、磷分布特征研究极少[50]。因此，黄土高原主产区土壤深剖面氮、磷分布特征将为评估其他苹果主产区土壤氮磷淋失风险研究提供参考。今后应加强环渤海湾、黄河故道等苹果主产区土壤氮磷剖面分布特征研究，为优化区域苹果园氮磷施肥管理提供数据支撑。
2.3 苹果园减肥增效与提质增产技术的应用及完善
苹果园肥水高效利用与地力培肥是实现我国苹果产业优质高效发展的关键技术[51]。当前相关研究碎片化特点突出，系统间的比较研究较为缺乏，总结前人成果旨在为区域适宜技术的研发、集成与示范推广提供理论依据。
2.3.1 水肥一体化技术
水肥一体化施肥技术是基于滴灌系统发展而成的节水、节肥、高产、高效的农业工程技术。徐呈祥等[52]研究发现水肥一体化技术可使苹果园开始结果年限提早，且“大小年”幅度有所降低。目前，滴灌式水肥一体化技术在苹果园应用较为广泛。陕西[53–54]、山东[55]、北京[56]和新疆[57]地区的研究结果均表明，滴灌施肥在提高苹果产量、改善果实品质及提高苹果园水肥利用效率等方面效果显著。然而，我国苹果产区分布广，地形复杂，气候尤其是降雨条件差异较大，水肥一体化技术具体参数的确定及设备的选择仍需进一步研究[6]；同时今后应加强与现代信息技术相结合的精准施肥技术研究、因地制宜的水肥一体化体系研究[3]。
2.3.2 推荐施肥技术
化肥在农业各项增产措施中的作用占30%～50%[58]，我国苹果产量的快速增加与化肥的大量施用密切相关[59]。我国苹果园户均规模小[60]、农机推广部门指导施肥相对缺失，加剧了果农盲目追求高产高收益这一经验施肥模式，导致过量和不平衡施肥问题突出[37,45]。发展、建立和优化适合我国分散经营的苹果园推荐施肥方法对实现苹果园减肥增效至关重要。苹果养分资源综合管理技术体系包括基于专家经验的树相诊断技术、基于目标产量的土壤测试、叶片分析矫正的推荐技术以及基于目标产量的作物反应推荐技术[47]。树相诊断法虽然形成了一套相对量化的苹果树树相诊断表，但对于老龄果农仍以自己经验为指导，对于年轻果农而言相对抽象，推广应用不易。测土配方施肥是应用最为广泛的基于土壤测试的推荐技术，对改善当前苹果园施肥结构具有一定促进作用，即提高有机肥投入、消减化肥施用量[61]，但因土样采集、测定等过程需要时间、劳力、资金投入，农机部门测定结果反馈滞后，加之多年生果树单年产量反应不明显等特点，小农户经营的苹果园测土配方施肥技术落地实际欠佳。叶片营养诊断法[62]和光谱诊断法[63]是基于目标产量的叶片分析推荐施肥技术，但局限于氮素的估计精度达到实用化水平。张福锁等[47]指出建立适合我国分散经营的“苹果养分管理推荐系统”具有较好的应用前景。通过借鉴小麦、玉米和水稻养分专家系统推荐施肥方法[64]，作者课题组基于养分专家系统架构，依托国家重点研发计划“肥料养分推荐方法与限量标准”项目支持，构建了基于产量反应和农学效率的苹果园推荐施肥模型，研发出方便科研人员和农技推广人员使用的微信版苹果养分专家系统，为解决小面积、碎片化果园管理下合理施肥提供新方案。目前建立的苹果养分专家系统田间验证效果较好，但与粮食作物相比，苹果建模数据较少，因此仍需进一步改进和优化，进而提高不同生态区苹果推荐施肥的准确性。
2.3.3 果园地力提升技术
我国苹果园立地条件差，土壤有机质仅1.0%左右[65]，围绕土壤有机质开展苹果园地力提升技术研究是实现苹果产业高质量发展的内在要求。陕西[66–69]、山东[70]、甘肃[71]、新疆[72–73]等地田间试验均表明，绿肥种植可显著提高苹果园土壤有机质含量，改善土壤氮、磷、钾养分状况，增强土壤酶和微生物活性。值得注意的是，文献报道的不同苹果主产区适宜的绿肥种类差别较大，如陕西渭北旱塬种植三叶草[66–67]或小油菜[68]，山东种植长柔毛野豌豆[70]，甘肃种植箭舌豌豆[71]，新疆伊犁地区和南部地区分别种植紫花苜蓿[74]和肥田萝卜或毛苕子[72–73]效果较好。此外，黄土高原和环渤海湾两大苹果主产区田间试验结果也均表明，有机无机肥配施和施用生物炭也能显著提高苹果园土壤有机质、氮、磷、钾含量以及土壤酶和微生物活性[75–76]，且对苹果产量提高和品质改善效果明显[53,77]。相关研究表明，与单施化肥相比，有机无机肥配施能够提高旱作苹果园0—40 cm土壤的持水和导水性能[78]，减少氨挥发损失[79]；添加生物质炭也明显改善苹果园土壤物理性状和减少氮肥气态损失，同时降低苹果园磷素淋失量，提高氮磷肥利用率[80–81]。闫明灏等[82]和巩庆利等[83]基于渭北旱塬无灌溉条件长期定位试验发现，行间种植生草 (小油菜)+有机无机肥配施能显著提高旱区果园苹果产量及水分利用效率，且土壤有机质提升、土壤养分含量改善，以及土壤酶和微生物活性增强效果更为显著。李喜凤等[76]研究发现，与单施相比，生物炭与有机肥混施对苹果园土壤有机碳含量、苹果植株生长及产量提高的效果更好。王玫等[84]研究进一步表明，生物炭与有机肥配合施用可显著提高连作条件下平邑甜茶幼苗的生物量和根系呼吸速率，提高土壤酶活性，增加土壤中真菌的多样性和丰富度，改善连作土壤环境。可见，苹果园种植绿肥、有机无机肥料配施、施用生物炭等单项或综合技术模式均能显著提高苹果园土壤有机质等肥力水平。然而，由于苹果树为多年生，树体具有贮藏营养的特点，因此不同有机培肥措施的肥田效果，以及苹果产量-品质的耦合研究需要基于多年试验才能获得较为确定的结论，今后应加强绿肥种植、有机无机肥配施、生物质炭等单项或综合措施的地力提升效果的比较研究，筛选出不同生态区 (如降雨量) 适宜的果园地力提升模式。
3. 结论
我国苹果生产格局由环渤海湾产区向黄土高原优生区“西移”特征明显[85]，以小农户为主的经营模式还将长期存在[34]，单纯追求高产的经验施肥模式短期内仍将持续，土壤中养分大量累积的现象可能持续加剧。因此，今后我国苹果园养分管理应注重以下几个方面：1) 苹果作为区域经济的支柱产业，政府应做好施肥区域布局，重视和加强科学施肥宣传与指导，使果农施肥趋向于科学化；2) 科研人员应不断完善和筛选出不同生态区最适宜的水肥一体化、有机无机肥配施等高效施肥模式，加快其示范、推广及应用；3) 加强“苹果养分专家系统”等简单易懂的计算机推荐施肥方法研究，推进苹果园施肥管理适应信息时代需求；4) 实现不同苹果主产区减肥增效和地力提升相结合，技术研究与推广应用相结合，助力我国苹果产业向高质量发展。
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图 1 苹果主产省区苹果园平均施肥现状
Figure 1. Fertilization status of apple orchards in each apple-producing province
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图 3 农田及苹果园系统下土壤硝态氮剖面分布
Figure 3. Soil nitrate distribution in soil profile under cropland and apple orchards systems
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图 4 农田及苹果园系统下土壤Olsen-P剖面分布
Figure 4. Soil Olsen-P distribution in soil profile under cropland and apple orchards systems
Table 1 The reasonable application rates of N, P and K fertilizers for China’s apple orchards
苹果主产区 Major apple-producing region N (kg/hm2) P2O5 (kg/hm2) K2O (kg/hm2) 环渤海湾 Bohai Bay 150～360 90～180 150～390 黄土高原 The Loess Plateau 240～420 180～330 150～375 黄河故道 Ancient region of Yellow River 240～420 180～330 210～420 西南冷凉区 The cold highland in southwest China 150～360 180～330 150～390 新疆 Xinjiang 240～420 180～330 120～300 注（Note）：施肥量上下限范围对应的苹果产量水平为 15000～45000 kg/hm2 The apple yield range of 15000–45000 kg/hm2 is corresponded to the upper and lower limitations of fertilization. 
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