优化设施樱桃施肥以提升环境效益

王小琴等

兰州市科技计划资助项目（项目编号２０２１－１－１１，２０２３－１－４０）。

樱桃属于蔷薇科李属樱桃亚属植物，是落叶果树中成熟较早的果树之一，自古拥有“春果第一枝”的美称。樱桃原产于亚洲和欧洲交界地区，果实颜色鲜艳，口感酸甜多汁，含有丰富的花青苷和维生素，营养价值较高，深受消费者喜爱。樱桃是仅次于桃的世界上品种数量最多的果树，目前世界上选育出的樱桃品种已多达６００多个。樱桃在我国已有３　０００多年的栽培历史，近几十年来，随着我国人民生活水平的日益提高，对樱桃需求不断增加，樱桃产业发展迅速。尤其是２０世纪９０年代后期，随着北方寒地甜樱桃设施栽培技术的成功研发，我国甜樱桃生产开始步入一个飞速发展的阶段。

目前，我国已成为世界上樱桃栽培面积最大的国家。樱桃树体生长迅速，发育阶段明显而集中，尤其是结果树，新梢生长与果实发育基本同步，都集中在生长季前期，花芽分化开始于果实硬核前后，分化进程较快而且相对集中，营养元素需求主要集中于生长季前半期，因而梢果争夺养分矛盾突出。合理施肥不仅能够保持树势健康茁壮，消除产量年际差异，同时还能够提高樱桃果实营养成分，改善樱桃果实品质，增加消费者消费欲望。但是由于樱桃种植效益好，农民在施肥过程中为了追求更高经济效益而进行盲目施肥的现象普遍存在，不仅造成了肥料资源的极大浪费，同时也对樱桃果实品质造成了不良影响，尤其是对土壤以及农业生态环境造成了极大的潜在危害，在一定程度上增加了果园面源污染发生风险。

我们以保育或提升土壤质量，实现农业生态环境安全和樱桃种植园可持续生产为目标，通过查阅相关资料结合２０１９－２０２２年兰州农尚荟农业科技有限公司樱桃生产示范园施肥实践，依据樱桃物候期及生长特性，凝练了樱桃周年种植过程中兼顾环境效益的施肥技术，并进行了示范。

１　樱桃生长必需营养元素

１．１　必需大量营养元素

樱桃生长所必需的大量营养元素包括氮（Ｎ）、磷（Ｐ）、钾（Ｋ）等（表１），其中成熟枝条、叶片和果实中氮含量分别为１２．００～１７．００、１９．３５～３２．５６和３．７４～５．６０ｇ／ｋｇ；磷含量分别为２．３０～３．４０、１．８６～３．５０和３２０～３５０ｍｇ／ｋｇ；钾含量分别为３．００～１１．００、１．９０～２．１０ｇ／ｋｇ和０．９１～３．５０ｇ／ｋｇ。樱桃根系可以从土壤中吸收大部分需要的Ｎ、Ｐ、Ｋ。樱桃对氮的吸收可分为３个时期：第一时期从萌芽到新梢迅速生长，为大量需氮期，氮主要来源于树体贮藏氮，表现在早期新生组织（幼叶等）含氮量高；第二时期从新梢旺长到果实采收前，为氮素营养稳定期，各器官组织中的氮处于低含量水平；第三时期从采收到落叶前的养分回流，这个时期也是根系再次生长和吸收氮素储备期。此时根系和树干中的含氮量明显回升。樱桃对钾的需求较大，钾能够促进樱桃根系对水分的吸收和保持能力，钾可促进樱桃根系和枝干的生长，特别是粗度的增加。钾还有利于樱桃花芽生长，提高坐果率，促进果实转色，改进果实品质。樱桃对磷的需要比氮、钾少，樱桃需氮磷钾的比例约为１．００∶０．１５∶１．２０，但磷对樱桃产量和品质作用不可忽视，不仅可以提高产量、含糖量，同时可以改善果实色泽。此外，樱桃必需大量营养元素还包括碳（Ｃ）、氢（Ｈ）、氧（Ｏ）。樱桃叶片在光合作用时主要从空气中吸收二氧化碳，根系也能够吸收部分含碳的有机物质，樱桃根系主要从土壤中吸收水分从而获得必需营养元素氢和氧的补充。

表１樱桃果实、叶片和枝条营养元素含量单位：ｍｇ／ｋｇ

注：果实中营养元素含量以鲜质量表示，枝条和叶片以干质量表示

１．２　必需中量营养元素

樱桃所必需的中量营养元素包括硫（Ｓ）、钙（Ｃａ）、镁（Ｍｇ）等（表１）。硫是樱桃体内蛋白质和酶的组分，硫参与氧化还原反应，同时也是樱桃体内许多挥发性化合物的结构成分。钙是细胞壁的结构成分，能起到稳定细胞膜结构的作用，参与第二信使的传递，具有调节细胞渗透的作用。钙与其他元素相似，在叶片中含量较其他部位高，含量为５．８０～１０．００ｇ／ｋｇ，果实中钙含量为０．４０～０．８０ｇ／ｋｇ。钙在樱桃树体内移动较小，但在下一个生长周期，钙可以从树体永久性结构中重新活化，进而能够提供新梢、叶片、果实所需钙的２５％左右。干旱条件下，土壤中较高的铵态氮和钾离子对根系对钙的吸收有抑制作用。镁是樱桃叶片叶绿体的组成成分，是多种酶的活化剂，同时也直接参与樱桃体内能量代谢，樱桃成熟叶片和果实中镁含量分别约为０．５５～０．６５ｇ／ｋｇ和０．２２～０．２８ｇ／ｋｇ。

１．３　必需微量营养元素

樱桃所必需的微量营养元素包括铁（Ｆｅ）、锰（Ｍｎ）、硼（Ｂ）、锌（Ｚｎ）、铜（Ｃｕ）、钼（Ｍｏ）和氯（Ｃｌ）等（表１）。铁的主要作用为：叶绿素合成、光合作用必需的元素，参与核酸和蛋白质代谢，参与樱桃呼吸作用。樱桃成熟叶片和果实中铁含量约为４２０．００ｍｇ／ｋｇ和９．１０～２０．００ｍｇ／ｋｇ。锰的主要作用为：许多酶的组分，直接参与光合作用，某些酶的活化剂，对樱桃体内的氧化还原过程起调节作用。樱桃成熟叶片和果实中锰含量约为６１０．００ｍｇ／ｋｇ和２０．００ｍｇ／ｋｇ。硼的主要作用为：促进樱桃体内碳水化合物运输和代谢，促进细胞伸长和分裂，调节酚代谢和木质化作用，参与生殖器官建成和发育。樱桃成熟叶片中硼含量约为３４．６０～５９．７０ｍｇ／ｋｇ。锌的主要作用为：许多酶的组分，参与激素的合成，参与蛋白质代谢，促进生殖器官的发育。樱桃成熟叶片和果实中的锌含量分别约为２１．３０～５６．８０ｍｇ／ｋｇ和５．９０～６．０８ｍｇ／ｋｇ。铜的主要作用为：酶的组分，参与光合作用，参与樱桃氮代谢。樱桃成熟叶片和果实中铜含量约为７．５０ｍｇ／ｋｇ和５．００～５．５０ｍｇ／ｋｇ。钼的主要作用为：参与氮素代谢，促进樱桃体内有机磷化合物合成，促进繁殖器官建成。钼在繁殖器官内含量很高，对收紧和胚胎发育有特殊作用。氯的主要作用为：参与光合作用，调节气孔运动，激活Ｈ＋－泵ＡＴＰ酶，抑制病害发生。钼在繁殖器官内含量很高，对收紧和胚胎发育有特殊作用。

２　樱桃施肥原则

２．１　平衡施肥

平衡施肥是指均衡地或平衡地供应樱桃生长必需的各种营养元素的施肥原则。平衡施肥并不意味着各种养分按同样数量来施肥，而是要按照它们生长发育所需的比例进行施肥；也并不意味着向土壤施入所有必需的营养元素，而应该是施入土壤供应不足或缺乏的那些营养元素。一般条件下，作物的生长发育受环境中保证度最低的那个因素的限制。在氮素供应不足时，即使磷、钾供应很充足，樱桃生长发育仍决定于氮素的供应水平；磷、钾成为限制因素时，情况也类似。只有当氮、磷、钾都能充分而均衡地供应时，樱桃才能达到最佳产量和品质。另一方面，土壤通常不是只缺乏一种养分，而是同时缺乏２种或以上养分，生产上最容易被忽视的是中量和微量营养元素的缺乏或潜在性缺乏。

２．２　兼顾环境效益维持农业生态平衡

几乎所有农业土壤都不能完全满足作物生长发育对营养元素的需求，同时，大多数情况下，由于种植作物和收获农产品带走大量的营养物质，以及土壤侵蚀、渗漏和挥发造成营养元素的损失，土壤会变得逐渐贫瘠。如果不通过施肥予以补充，土壤养分的亏缺就会日趋严重，最后成为不毛之地，农田生态系统也会遭到破坏。施肥是促进樱桃园生态系统中物质循环和营养元素平衡的最有效措施。化学肥料和有机肥料的施用不仅能补充土壤中的营养物质，还能改善土壤的化学和物理性状，提高土壤生物学活性，促进土壤中原有营养物质有效利用。在樱桃园生态系统养分循环过程中，当营养元素输入大于输出时，营养元素就积累，当营养元素输入小于输出时，营养元素就亏缺。要使生态系统正常运转，各种营养元素需要保持平衡，以使樱桃园生态系统呈良性循环（图１）。

图１樱桃园生态系统中养分的循环与平衡

３　施肥技术及环境效益评估

３．１　施肥技术

本技术遵从平衡施肥和生态平衡原则，在樱桃周年生长过程中，施肥主要包括１次基肥和８次追肥。樱桃目标产量为每６６７ｍ２施１　０００ｋｇ时，肥料施入种类及用量如表２所示。其中，基肥主要在樱桃收获后的早秋８月下旬至９月上旬施用１次，追肥在翌年樱桃萌芽期开始施用，共８次。基肥采取开沟深施，即在树盘上开６～８条放射状沟，施入复合肥、硅钙镁肥、微量元素肥，与土壤混合；然后施入有机肥，与土壤混合，最后覆土。基肥施用后根据土壤墒情浇透水１次。本技术所涉及的追肥都通过水肥一体化施入樱桃树盘内，主要在萌芽期、展叶期、新梢生长期、果实膨大期、硬核前期、硬核后期、转色前期和转色后期随灌水进行肥料施用。

３．２　环境效益评估

如表２所示，每６６７ｍ２施入氮磷钾养分总量分别约为１７．９～２１．９ｋｇ、９．１３～１１．１３ｋｇ和１６．７３～１８．７３ｋｇ。设施栽培条件下，樱桃周年生长过程中，外界大气沉降等途径进入樱桃园的氮磷钾较少，故本估没有考虑这部分养分的输入量。黄土高原地区设施条件下，樱桃生长过程中通过土壤氨挥发和硝化反硝化损失的氮素量约占肥料施氮量的１０％左右，约为１．７９～２．１９ｋｇ／６６７ｍ２。由于灌溉全部是根据土壤墒情进行定额灌溉，所以本评估没有考虑淋溶途径氮磷钾的损失量。本文樱桃目标产量为１　０００ｋｇ／６６７ｍ２，则通过樱桃果实、枝条、叶片带走的氮分别为３．７４～５．６０ｋｇ、８．３３～１１．８０ｋｇ和２．１２～３．５６ｋｇ，合计１４．１９～２０．９６ｋｇ；通过樱桃果实、枝条、叶片带走的磷分别为０．３２～０．３５ｋｇ、１．６０～２．３６ｋｇ和０．２１～０．３８ｋｇ，合计２．１３～３．０９ｋｇ；通过樱桃果实、枝条、叶片带走的钾分别为０．９１～３．５０ｋｇ、２．０８～７．６３ｋｇ和０．２０～０．２３ｋｇ，合计３．１９～１１．３６ｋｇ。樱桃周年生长期中，若土壤氮磷钾养分供应按照樱桃生长所需养分量的２５％计算，则实际上樱桃从肥料中吸收的氮磷钾养分量约分别为１０．６４～１５．７２ｋｇ、１．６０～２．３２ｋｇ和２．３９～８．５２ｋｇ。因此，每个樱桃生长周期，本技术应用后，樱桃园土壤中氮磷钾养分盈余量分别为３．３９～４．０７ｋｇ、７．５３～８．８１ｋｇ和１１．２１～１５．３４ｋｇ。就氮而言，本技术应用后土壤盈余量基本上与相关标准吻合。由此可见，本施肥技术是环境友好的。但是土壤中磷、钾尤其钾盈余量还较高，建议在使用过程中根据土壤养分丰缺情况、樱桃产量目标等，每２年适当减少磷和钾的使用量。

表２樱桃不同物候期肥料施用及用量

４　结论与讨论

本文介绍了黄土高原设施樱桃种植营养需求，施肥原则及施肥技术，并通过计算该技术施用后樱桃园土壤中氮磷钾的盈余量，对其环境效益进行了评估。与传统技术相比，本技术密切结合樱桃栽培关键时期，突出了平衡施肥及兼顾环境效益、维持农业生态平衡原则，基本具有环境友好等优点，是适宜兰州乃至西北黄土高原设施樱桃种植的绿色施肥技术体系。但是本技术使用后，土壤中的磷、钾尤其钾的盈余量还较高，建议在使用过程中根据土壤养分丰缺情况、樱桃产量目标等，每２年适当减少磷和钾的使用量。