陈修德，束怀瑞等：苹果园土壤分层管理局部优化节水节肥养根壮树技术

 声明：摘编自《中国果树》2018年第1期“苹果园土壤分层管理局部优化节水节肥养根壮树技术”（陈修德，高东升，束怀瑞）                               
                                     摘  要
    苹果园土壤分层管理局部优化节水节肥养根壮树技术，是结合苹果根系功能特性，采取表层覆盖、中层微补、下层贮水，建立局部稳定、适宜根系生长的优良环境，实现节水节肥和养根壮树的目标。本技术以自然降水为主，微补载体蓄水，局部优化根际环境，调控根系结构，平衡养分分配，减少冗余消耗，提高叶片质量和树体贮藏营养水平，是苹果增产提质的一项实用技术。可节水80%，节肥40%以上，提高产量20%。
                                                 概    念
      苹果园土壤分层管理局部优化节水节肥养根壮树技术，是结合苹果根系功能特性，采取表层覆盖、中层微补、下层贮水，建立局部稳定、适宜根系生长的优良环境，实现节水、节肥和保叶、养根壮树的目标。即表层实行覆盖，减少蒸发，稳定地温，局部优化，减少冗余消耗，通过人为创造水分、养分、通气稳定的环境条件，克服一切影响根际环境的障碍，调节根系结构；中层采用渗灌微补的方法，40~60cm土层是水分蒸腾、贮水量******的区域，缺水时适量微补可保证树势稳定，平衡树体水分亏损；下层贮水，苹果树在60cm以下的深层根系是提供周年供水的部分，利用降雨等回补下层贮藏水，实现水分良性循环。本技术能够改善我国丘陵地区苹果树干旱状况，提高叶片质量和树体贮藏营养水平，防止叶片早衰和冗余消耗，是实现增加苹果产量、提高品质的一项实用技术。以改善根系功能和叶芽质量为目标达到养根壮树，提高贮藏水平，为优质丰产奠定基础。
 蒸腾水来源
果树蒸腾水主要是来自土壤自然水。王华田发现，在肥城壤土苹果园25年生富士园，1株苹果树全年耗水量在25t左右。灌溉能提高土壤表层含水量，提高表层水的蒸发，相对抑制果树蒸腾消耗量，而2次灌溉间隙的干旱是抑制细根生长，而吸收根量增大、表层土壤环境的优化是器官正常发育防止衰老的关键。灌溉积水和蒸腾、蒸发后间隔期干旱是诱导表层根系衰枯和冗余消耗的主要原因，也是破坏地下供水协调，导致ABA大量增生和地上萎蔫的主要原因。苹果需水量大，必须灌溉供水，但灌溉对根系生长具有双重性。土壤水分饱和时，大部分新生根死掉，造成根系功能的短暂下降；当土壤水分适合根系生长时，在水、氮诱导下根系旺盛生长，造成大量秋梢的生长，浪费树体营养。
根系分类与功能
苹果树的新生根包括生长根和吸收根两大类。生长根向土壤深处延伸，即向远处扩展部分，一般为白色，有吸收功能。吸收根的主要功能是吸收同化养分与水分，它所吸收的物质主要供应树体下部及第1批形成的叶片，保证叶片功能健全，防止叶片衰老，控制秋梢旺长。从对两类根的诱导试验发现，水、氮诱导生长根的发生，以有机质为主的基质和良好的通气条件是诱导吸收根发生的前提。
局部优化
在10~20cm根系分布区集中一次施有机肥和生物炭，局部优化改良根系集中区20%的土壤环境，就可改善根系的结构，提高优化区的根容量，增强根系功能，同时通过化感作用限制非优化改良区域根系的冗余生长。局部高效优质结构的根系组合，可以影响整体植株的器官建造。在改善条件、提高功能的前提下，局部优化改良根系对矿质营养的吸收可以满足植株对矿质营养的需求。
矿质营养需求
施肥一般以氮肥为主，过量施肥追求产量，认为氮肥在促进植物光合过程中发挥了重要的作用，大量施氮造成氮肥流失和土壤污染。实际上苹果树对外界矿质营养的需求量是很少的，干物质中92%是碳水化合物，2%是真正需要补给的矿质营养。
为了保护表层土壤，在宽行之间的2个坡面上覆盖有机物料或塑料薄膜，减少水分蒸发，维持表层土壤温度，抑制杂草，实现免耕。经过3年的时间，这可以节约化肥2/5以上，除填充灌水外，正常年份完全可以依靠自然降水，不再额外灌水。
 
第2年在株间开沟集中施用有机肥（每亩1t）和尿素或复合肥（每亩 50kg），可起到养根作用。这种改良方法4年后进行断根更新和深耕。
 
施肥要求：每株施有机肥20~30kg、生物炭肥1.5~2.5kg、复合肥0.25~0.50kg，沙或壤土、基质与土壤比为1∶3。
主要技术规程
 
第1步
在起垄栽培的苹果园行间，相邻2株苹果树间挖长120cm、宽100cm、深60cm的沟，挖出的土分层堆放。
第2步
在沟中用16块砖砌成立式4×4的保水墙，砖与砖间保留1~3cm空隙填充有机复混物。
第3步
在保水墙两侧各布置上底长40cm、下底长120cm、高40cm、深50cm的梯形根系适宜生长区，干旱的时候向砖上少量灌水，将第1步中挖出的土与有机肥20~30kg、生物炭1.5~2.5kg、复合肥0.25~0.50kg充分混合均匀，回填沟内，表土在下，底土在上，回填完毕后，踩实。
第4步
每个沟在保水墙上浇水50~70kg。
第5步
水完全渗透到底部后第2d用土填平。
第6步
树行起垄覆盖有机物料，覆盖厚度应小于20cm，减少土壤表面水分蒸发，保持表层土壤温度，抑制杂草生长，实现土壤免耕。
第7步
常规施肥从第2年开始，在株间开沟，长100cm、宽40cm、深30cm，每穴施有机肥20~30kg、复合肥0.4~0.6kg，与土混匀后填实灌水25~35kg；4年翻耕1次，促进根系更新。
 
技术效果
 
       本技术通过局部优化，创建稳定的土壤水、肥、气、热环境，根外炭基质诱导吸收根发生，增加吸收根的数量，调控根系结构，以此调控地上部分的枝类组成、改善叶片发育质量、延缓功能叶衰老、增强光合能力，协调干物质在树体内的平衡分配和高效利用，促进花芽分化，建立持续稳定的高产稳产树体生长发育平衡体系。本技术的创新点是：靠自然水供应为主、微补蓄水补充，局部优化根际环境、调控根系结构（增加吸收根的比例）、平衡养分分配、减少冗余消耗，保证苹果树高产稳产。
 
       本技术可有效减缓表层水分下渗速度，保持中层土壤含水量，增加水分利用率，优化土壤理化性质，且可以减少灌溉次数。闫玉静等研究发现，根域调控能显著提高不同深度土层相对含水量，增加苹果树根系集中分布的0~60cm土层土壤含水量，保障苹果树的需水要求。白健等发现，根域调控能显著降低0~40cm 根系集中分布层土壤的容重，增加土壤孔隙度，改变土壤团粒结构，提高土壤田间持水量和水分缓冲能力，提高土壤水分含量尤其是干旱时期的土壤含水量。
 
      本技术能有效缓解肥料的释放速度，提高土壤有机质、碱解氮和速效钾的利用率，减少肥料流失，且在处理后3~5年一直保持较高的土壤肥力。白健等研究表明，根域调控能够活化土壤有效养分，减少肥料流失，提高土壤保肥能力，这可能是由于砖在吸水的同时，还能吸收溶解在水中的养分，提高了肥料的利用率。
 
        处理区域苹果根系的分布与生长量明显增加，尤其是表层吸收根的数量，且寿命延长。研究发现，根域调控可增大土壤孔隙度，提高土壤水分含量，加上稳定的养分来源，活跃了微生物活性，进而提高土壤酶活性，更有利于诱导细根发生，提高苹果树根系活力，改善根系结构，增加根系密度，尤其以0~1mm径级的生长根增加***为明显，提高优化区的根容量，增强根系功能。砖土缓冲系统通过砖的吸水保湿性，改善了周围混合土的环境，对土壤和根系的改良效果进一步提高。
 
      研究表明，本技术体系可明显提高苹果树叶绿素的含量，叶片厚，颜色深，但对不同苹果品种，增加效果不同。曹慧等研究表明，节水养根处理能增加叶片栅栏组织层数，从而增加叶片厚度，改善了叶片质量，控制了新梢生长，促进枝条增粗。本技术有效改善了苹果树结果短枝生长量，增加顶芽和腋芽鳞片的数目及花芽饱满度，为翌年苹果树生长积累足够的养分，实现持续高产稳产，解决苹果生产大小年现象。研究表明，根域调控能增加苹果植株叶片含水量和叶片厚度，提高叶片水分利用效率（WUE）、叶绿素和类胡萝卜素含量、气孔导度（Gs）、胞间CO₂浓度（Ci）和净光合速率（Pn）；使叶片PSⅡ潜在活性（Fv/Fo）和性能指数（PIABS）提高，Tfm 值和W_k值降低，即提高了光能转化为化学能的转化速率。
 
       在苹果树落叶期，本技术提高了植株光合碳同化速率和电子传递速率，有效地减少了ROS的产生和MDA 的积累，显著减少了活性氧的产生，可有效缓解叶片膜脂过氧化，降低叶片的SOD、POD、CAT 活性及MDA 含量，延缓苹果树叶片衰老速度，延长叶片光合作用时间，使树体积累更多养分。
       土壤含水量稳定，树势平衡，裂果减少，苹果外观品质和内在品质较佳。曹慧等研究发现，限根节水可以提高苹果的单果重、果形指数、可溶性固形物含量、糖酸比等品质指标，在干旱年份可保证产量的持续增加。