水肥耦合效应对苹果幼树生长、果实产量品质及土壤养分特征的影响

我国是苹果生产大国，2020 年全国总产量4 406.61万t[1]，占当年全球产量的47%[2]。陕西省所在的西北高原地区是我国重要的优产区、主产区[3]，但是该地区属于半干旱地区，水分的不足是限制该地区发展果业的关键因素，且果园大水漫灌等农业用水浪费现象较为普遍。在该地区果园中，重施化肥、过量施肥的现象十分突出，有机肥配合化肥施用、替代化肥施用较少[4-5]，整体水肥利用效率较低。

在农业生产中，实施水分调控是节水灌溉技术的关键，适度的水分胁迫既可以降低灌溉量、节约用水，又可以提升水果等农产品的储存性[6]。有机肥配合或替代化肥施用可以提高果实产量，降低酸度、促进可溶性固形物含量等品质指标的提升[7]，并有利于土壤养分释放、培肥地力[8-9]。当前关于苹果果园水分调控和有机肥施用的研究报道较多，但主要集中于单独进行的水分胁迫或有机肥配施试验[6，10-13]，而对苹果树进行水肥耦合试验的研究较少。因此笔者在本文中以连续2 a（年）的水分调控和有机肥替代试验为基础，探讨水分调控和有机肥替代耦合对苹果树生长、果实产量品质及土壤养分特征的影响，探寻更加合理的果园灌溉施肥模式，以期为黄土高原地区苹果优质栽培提供一定参考。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

本试验在西北农林科技大学白水苹果试验站进行，试验站位于陕西省渭南市白水县杜康镇，地理坐标在东经109°16′~109°45′，北纬35°04′~35°27′之间，是典型的渭北黄土高原沟壑丘陵区，平均海拔1000 m，属于温带半湿润大陆性季风气候，雨热同季，光照充足，年降水量578 mm左右，日夜温差较大，年均温度11.4 ℃，无霜期210 d，年日照时数平均2500 h[14]，供试果树为3年生瑞雪苹果幼树，砧木为M26，供试有机肥为腐植酸有机水溶碳肥（河南晶碳农业科技有限公司，含N 12%、P2O5 3%、K2O 5%，有机质含量（ρ，后同）≥300 g·L-1、钙镁硫含量≥30 g·L-1、铁锌铜钼硼含量≥5 g·L-1、水不溶物含量≤50 g·L-1，pH为6~8（1∶250倍稀释），供试化肥为尿素（含N 46%）、过磷酸钙（含P2O5 16%）、硫酸钾（含K2O 50%），果树种植于遮雨棚内的根箱，根箱长为120 cm、宽为120 cm、高为60 cm。每个根箱内装800 kg土壤，试验所用土壤基本理化性质如表1所示，试验时间为2020年10月至2022年10月。

1.2 试验设计

本试验设置水分和施肥2因素，其中水分设置3个处理，分别为田间持水量的80%（W1）、田间持水量的60%（W2）、田间持水量的40%（W3）；施肥设置3个处理，分别为常规施肥（F1）、有机肥替代20%氮肥（F2）、有机肥替代40%氮肥（F3）。试验设置一个绝对对照（CK），绝对对照组不施肥，水分调控设置为田间持水量的80%。每次控水前测定每株树所在土壤含水量，通过与设定的不同田间持水量的差值进行计算得出所需灌水量（kg），准确称质量后将水灌入根箱，每15 d进行一次水分调控。试验进行完全区组设计，共10 个处理（包括对照组），每个处理设置3次重复，共30株树。

试验具体施肥及控水方案如表2 所示，化肥在每年的4月、5月、6月通过穴施施入土壤。有机肥在每次施化肥后的第一次控水时随水施入。

1.3 测定项目及测定方法

1.3.1 果树生长量测定 2021年、2022年的6—9月的每个月固定时间测定果树株高、茎粗，采用差值计算得到2021 年和2022 年的果树生长期（6—7 月）、果实膨大期（7—8月）、果实着色期（8—9月）的株高和茎粗生长量。

1.3.2 果实产量及品质指标测定 2021年、2022年10 月苹果成熟后采回全部果实测定产量和品质指标。采用电子秤称质量和计数法统计总产量、单果质量和结果数；采用游标卡尺测定果实纵径和横径；采用氢氧化钠中和滴定法测定可滴定酸含量；采用数显糖度计（日本Atago PAL-1）测定可溶性固形物含量；采用计算法计算固酸比、果形指数。试验采用混样的方法对每个处理所有的果实样品进行测定，即测定品质指标时将每株果树的混合果样测定3 次（每次随机取样），取3次重复的平均值作为单株数据。

1.3.3 土壤养分指标测定 2021年、2022年10月采收果实后，在距离果树基径40 cm处环形取0~20 cm土样，每个处理取五个点（避开施肥点），土样混匀后四分法保留1 kg。土样自然风干后过筛，用于测定土壤养分指标。采用pH 计测定水浸土壤的pH；采用消煮法、全自动定氮仪测定土壤全氮含量；采用钼锑抗比色法测定土壤有效磷含量；采用火焰光度法测定土壤速效钾含量；采用重铬酸钾外加热法-浓硫酸外加热法测定土壤有机质含量；采用连续流动分析仪测定土壤硝态氮、铵态氮含量。

1.4 数据分析

采用IBM SPSS Statistics 25软件进行方差齐性检验，多重比较采用Duncan’s 法，检验0.05 水平上的显著性差异；采用Microsoft Excel 2016、Graph-Pad Prism 9.5软件绘图。

2 结果与分析

2.1 水肥耦合效应对苹果幼树不同时期株高生长量的影响

水肥耦合效应对苹果幼树株高生长量的影响如表3所示，水肥耦合效应仅对2021 年果树生长期苹果幼树株高生长量影响显著（p＜0.05），对其他时期影响均不显著。在相同施肥条件下，随灌水量的减少，除2022 年F2 施肥组外，两年株高生长量整体呈现逐渐降低的趋势，表现为W1＞W2＞W3，这说明相同的施肥条件下，灌水量的减少不利于株高生长量的增加。在相同水分条件下，2 年幼树株高生长量并未随有机肥替代量的增大而出现明显的变化。2年株高生长量对比发现，2年果树生长期株高最大生长量均出现在F3W1，2022 年较2021 年下降57.8%；果实膨大期株高最大生长量2021 年出现在F2W1，2022 年 出现 在F1W1 和F3W1，2022 年 较2021 年下降32.79%，果实着色期2021 年最大株高生长量出现在F1W1，2022 年出现在F2W1，2022 年较2021年下降84.34%，以上结果说明合理的有机肥替代及高灌水量促进了苹果幼树株高的生长。

2.2 水肥耦合效应对苹果幼树不同时期茎粗生长量的影响

水肥耦合效应对苹果幼树茎粗生长量的影响如表4 所示，水肥耦合效应对2021 年、2022 年各个时期的茎粗生长量影响均不显著。相同施肥条件下，随灌水量的减少，除果实着色期外，两年茎粗生长量整体呈现逐渐降低的趋势，表现为W1＞W2＞W3，这说明相同施肥条件下，灌水量的减少不利于茎粗生长量的增加。在相同水分条件下，两年茎粗生长量并未随有机肥替代量的增大而出现明显的变化。两年茎粗生长量对比发现，两年果树生长期茎粗最大生长量分别出现在F3W1（2021 年）、F2W1（2022年），2022 年最大值较2021 年提升11.45%，两年果实膨大期茎粗最大生长量最大值出现在F3W1（2021 年）、F2W1（2022 年），2022 年较2021 年提升58.54%，两年果实着色期茎粗最大生长量最大值出现在F2W2（2021 年）、F3W2（2022 年），2022 年较2021 年提升16.05%。以上结果说明合理的有机肥替代量及高、中灌水量促进了苹果幼树茎粗的生长。

2.3 水肥耦合效应对苹果幼树果实产量及品质的影响

2.3.1 水肥耦合效应对苹果幼树果实产量的影响水肥耦合效应对苹果幼树产量的影响如表5 所示，水肥耦合效应对2021 年果实单果质量影响极显著（p＜0.01），对2022年单果质量影响显著（p＜0.05）。

如表5所示，2021年、2022年F3W1处理的单果质量均高于同年其他水肥处理及对照组，2021年较常规施肥组（F1）、20%替代组（F2）最大值及对照组分别提升5.8%、7.9%、14.35%，2022 年分别提升36.09%、27.31%、18.84%。2021 年结果数未随施肥和水分条件的改变而呈现明显的变化，最大结果数为对照组。2022 年总结果数表现为随灌水量的增大而增加，不同施肥条件下W1、W2 水分处理均有较高的结果数。2021 年、2022 年F3W1 处理的总产量均高于同年其他水肥处理及对照组，两年最大产量分别为0.74 kg、4.84 kg，2021 年较常规施肥组（F1）、20%替代组（F2）最大产量及对照组分别提升10.45%、45.1%、7.25%，2022 年分别提升23.47%、76.64%、49.85%。以上结果说明有机肥替代及高灌水量促进了两年果实产量的提升。

2.3.2 水肥耦合效应对苹果幼树果实品质的影响 水肥耦合效应对苹果幼树在不同年份的果实品质的影响如图1和图2所示。如图1-a所示，水肥耦合效应对两年果实横径影响均显著（p＜0.05）。2021 年、2022 年F3W1 处理的果实横径均高于其他水肥处理及对照组，2021年较常规施肥组（F1）、20%替代组（F2）最大值及对照组分别提升0.08%、3.04%、2.08%，2022 年分别提升11.66%、0.88%、5.06%。如图1-b 所示，水肥耦合效应对2 年果实纵径影响均显著（p＜0.05）。2021年、2022年F3W1处理的果实纵径也均高于其他水肥处理及对照组，2021 年较常规施肥组（F1）、20%替代组（F2）最大值及对照组分别提升3.53%、8.84%、7.14%，2022 年分别提升11.51%、0.61%、6.51%。以上结果说明有机肥替代及高灌水量促进了2年果实横径和纵径的提升，果实的外观品质得到了提升。

如图2-a 所示，水肥耦合效应对两年果实果形指数影响均不显著。2021 年F3W1 处理及2022 年F2W3处理的果实果形指数高于同年其他水肥处理及对照组，这说明有机肥替代促进了果实果形指数的提升，且2022 年果实果形指数整体高于2021 年，这说明第二年苹果果实的商品价值有所提升。

如图2-b 所示，水肥耦合效应对2021 年果实可溶性固形物含量影响显著（p＜0.05），对2022年果实可溶性固形物含量影响不显著。2021年F3W1处理的果实可溶性固形物含量高于其他水肥处理及对照组，较常规施肥组（F1）、20%替代组（F2）最大值及对照组分别提升1.37%、9.05%、23.29%。2022 年F3W3处理的果实可溶性固形物含量高于其他水肥处理及对照组，较常规施肥组（F1）、20%替代组（F2）最大值及对照组分别提升19.03%、16.35%、37.04%。以上结果说明，有机肥替代有利于果实可溶性固形物含量的提升，灌水量对两年果实可溶性固形物含量影响不同，高、低灌水量均促进了2年果实可溶性固形物含量的提升。

如图2-c 所示，水肥耦合效应对两年果实可滴定酸含量影响均不显著。两年的果实中可滴定酸含量变化趋势相同，均为随着灌水量和有机肥替代量的增大，可滴定酸的含量逐渐降低。2021 年、2022年F3W1处理的果实可滴定酸含量均低于同年其他水肥处理及对照组，2021 年较常规施肥组（F1）、20%替代组（F2）最低值及对照组分别降低5.34%、13.95%、14.46%，2022 年分别降低25.20%、25.14%、24.57%。以上结果说明，有机肥替代和高灌水量均有利于果实中可滴定酸的降低，且水分调控在第二年的效果更为明显，第二年果实酸度品质较第一年有所提升。

如图2-d 所示，水肥耦合效应对2021 年果实固酸比影响显著（p＜0.05），对2022年果实固酸比影响不显著。2021 年、2022 年F3W1 处理的果实固酸比均高于同年其他水肥处理及对照组，2021年较常规施肥组（F1）、20%替代组（F2）最大值及对照组分别提升25.02%、28.23%、42.81%，2022 年分别提升24.3%、30.04%、30.33%。以上结果说明，有机肥替代及高灌水量有利于果实固酸比的提升，且2022年各水肥处理的果实固酸比均高于2021年，这说明第2年果实综合品质较第1年具有较大提升。

2.4 水肥耦合效应对土壤养分特征的影响

水肥耦合效应对土壤养分特征的影响如表6所示。水肥耦合效应对2021 年土壤全氮含量影响显著（p＜0.05），对2022 年土壤全氮含量影响不显著。在相同施肥条件下，随灌水量的减少，两年土壤全氮含量均整体呈现逐渐降低的趋势；在相同水分条件下，随着有机肥替代量的增大，两年土壤全氮含量变化不同，2021 年整体呈现降低的趋势，2022 年呈现先降低后升高的趋势。相较之下，两年常规施肥组F1W1 处理的土壤含氮量最高，但随有机肥替代量的增大，土壤全氮含量仍可以达到较高水平。

如表6 所示，水肥耦合效应对2021 年土壤有效磷含量的影响极显著（p＜0.01），对2022年土壤有效磷含量的影响不显著。在相同施肥条件下，随灌水量的减少，两年土壤有效磷含量均整体呈现逐渐升高的趋势。在相同水分条件下，随着有机肥替代量的增大，两年土壤有效磷含量变化不同，2021 年呈现先升高后降低的趋势，2022年呈现逐渐升高的趋势。2021年F2W3处理的土壤有效磷含量高于其他水肥处理及对照组，较常规施肥组（F1）、40%替代组（F3）最大值及对照组分别提升了37.59%、19.7%、131.2%。2022年F3W3处理的土壤有效磷含量高于其他水肥处理及对照组，较常规施肥组（F1）、20%替代组（F2）最大值及对照组分别提升了1.67%、12.78%、125.22%。以上结果说明，有机肥替代和低灌水量有利于提升土壤有效磷含量。

如表6 所示，水肥耦合效应对2021 年土壤速效钾含量的影响极显著（p＜0.01），对2022年土壤速效钾含量的影响不显著。在相同施肥条件下，随灌水量的减少，两年土壤速效钾含量变化不同，2021年呈现逐渐降低的趋势，2022年整体呈现逐渐升高的趋势；在相同水分条件下，随着有机肥替代量的增大，两年土壤速效钾含量变化也不同，2021年呈现逐渐升高的趋势，2022 年整体呈现先降低后升高的趋势。2021年F2W1处理的土壤速效钾含量高于其他水肥处理及对照组，较常规施肥组（F1）、40%替代组（F3）最大值及对照组分别提升了9.03%、1.4%、97.39%，2022年F1W3处理的土壤速效钾含量高于其他水肥处理及对照组，较20%替代组（F2）、40%替代组（F3）最大值及对照组分别提升了30.91%、25.95%、263.24%。以上结果说明有机肥替代促进了第一年土壤速效钾含量的提升，但对第二年影响不明显。

如表6 所示，水肥耦合效应对2021 年土壤有机质含量的影响极显著（p＜0.01），对2022年的影响显著（p＜0.05）。在相同施肥条件下，随灌水量的减少，两年土壤有机质含量变化不同，2021年呈现逐渐升高的趋势，2022年则相反；在相同水分条件下，随着有机肥替代量的增大，两年土壤有机质含量变化也不同，2021年呈现逐渐降低的趋势，2022年则相反。2021年F1W3处理的土壤有机质含量高于其他水肥处理及对照组，较20%替代组（F2）、40%替代组（F3）最大值及对照组分别提升16.46%、60.03%、75.91%，2022年F2W2处理土壤有机质含量高于其他水肥处理及对照组，较常规施肥组（F1）、40%替代组（F3）最大值及对照组分别提升了4.22%、1.64%、8.44%。以上结果说明，有机肥替代对第一年土壤有机质含量的影响不明显，但有利于第二年有机质含量的提升，且中、低灌水量有利于土壤有机质含量的提升。

如表6 所示，水肥耦合效应对2021 年土壤硝态氮含量的影响极显著（p＜0.01），对2022年土壤硝态氮含量的影响不显著。在相同施肥条件下，随灌水量的减少，两年土壤硝态氮含量均整体呈现逐渐升高的趋势；在相同水分条件下，随着有机肥替代量的增大，两年土壤硝态氮含量变化不同，2021 年整体呈现先升高后降低的趋势，2022年整体呈现逐渐升高的趋势。2021年F2W3处理的土壤硝态氮含量高于其他水肥处理及对照组，较常规施肥组（F1）、40%替代组（F3）最大值和对照组分别提升了2.6%、0.75%、107.55%。2022 年F3W1 处理的土壤硝态氮含量高于其他水肥处理及对照组，较常规施肥组（F1）、20%替代组（F2）最大值及对照组分别提升了0.28%、4.85%、165.51%。以上结果说明，有机肥替代有利提升土壤硝态氮含量。

如表6 所示，水肥耦合效应对2021 年土壤铵态氮含量的影响不显著，对2022年土壤铵态氮含量的影响极显著（p＜0.01）。在相同施肥条件下，随灌水量的减少，两年土壤铵态氮含量变化不同，2021 年呈现逐渐升高的趋势，2022 年则相反；在相同水分条件下，随有机肥替代量的增大，两年土壤铵态氮含量变化也不同，2021 年呈现逐渐升高的趋势，2022年则相反。2021 年对照组土壤铵态氮含量高于所有水肥处理组。2022年F1W1处理的土壤硝态氮含量高于其他水肥处理及对照组，较20%替代组（F2）、40%替代组（F3）最大值及对照组分别提升97.23%、77.56%、223.73%。以上结果说明有机肥替代对土壤铵态氮含量的提升作用不明显。

如表6所示，水肥耦合效应对2021年土壤pH的影响极显著（p＜0.01），对2022年土壤pH的影响不显著。在相同施肥条件下，随灌水量的减少，两年土壤pH变化不同，2021年呈现逐渐升高的趋势，2022年则呈现先升高后降低的趋势。在相同水分条件下，随着有机肥替代量的增大，2021年整体呈现逐渐降低的趋势，2022年整体呈现逐渐升高的趋势。2022年土壤pH整体高于2021年，两年pH最大值均出现在对照组，这说明实施水肥耦合会降低土壤pH。

2.5 果实产量、品质与土壤养分特征相关性分析

果实产量、品质与土壤养分特征相关性分析的结果如图3 所示，2021 年和2022 年果实产量、品质与土壤养分特征表现出不同程度的相关性。如图3-a所示，2021年果实产量与土壤有效磷含量、硝态氮含量呈显著负相关（p＜0.05），果实横径、纵径与土壤有效磷含量呈显著负相关（p＜0.05），果实可滴定酸含量与土壤有机质含量及土壤pH呈显著正相关，可溶性固形物含量和固酸比与土壤pH 呈极显著负相关（p＜0.01）。土壤养分的增加可以促进果实产量、品质的提升，但以上结果表明，2021年土壤有效磷、硝态氮、有机质含量的增加对果实产量及品质提升作用不明显。如图3-b 所示，2022 年果实产量与土壤有机质含量呈显著正相关（p＜0.05），果实横径、纵径与土壤有机质含量呈显著正相关（p＜0.05），可溶性固形物含量、可滴定酸含量与土壤有机质含量呈显著负相关（p＜0.05），固酸比与土壤全氮含量、土壤有机质含量呈显著正相关（p＜0.05）。这说明2022 年土壤有机质含量的增加促进了果实产量的提升，提升了果实横径、纵径和固酸比，降低了果实可溶性固形物和可滴定酸含量，土壤全氮含量的增加有利于果实固酸比的提升。

3 讨 论

3.1 水肥耦合效应对果树生长的影响

水分和施肥是影响作物生长发育的关键因素[15-16]，合理的灌溉和施肥可以提高作物产量、提升作物品质[17]，对于苹果树，实施合理的水分调控[18]和有机肥替代化肥可以促进果树生长，提升果实产量和果实品质[19]。笔者在本研究中发现，两年果树生长期株高最大生长量均出现在F3W1；2021 年果实膨大期株高最大生长量出现在F2W1，2022 年出现在F1W1和F3W1；2021年果实着色期最大株高生长量出现在F1W1，2022年出现在F2W1。两年果树生长期茎粗最大生长量分别出现在F3W1（2021 年）、F2W1（2022 年），两年果实膨大期茎粗最大生长量分别出现在F3W1（2021 年）、F2W1（2022 年）；两年果实着色期茎粗最大生长量出现在F2W2（2021年）、F3W2（2022年）。这说明在本试验中合理的有机肥替代量和中、高灌水量可以促进苹果幼树株高和茎粗的生长。刘小刚等[20]研究发现，在水肥耦合条件下，增加灌水量可以提升小粒咖啡苗木株高的生长量。于浩等[21]研究表明，在施肥量一定时，高水或者中水的灌溉条件有利于枸杞植株基径和株高生长量的增大。高文瑞等[22]研究发现，在一定程度上增大灌水量和减少化肥施用量可以促进辣椒植株的生长量，本试验结果与他们的结果一致。

3.2 水肥耦合效应对果实产量、品质的影响

水分和土壤养分对果实果肉细胞的形成和生长具有重要作用，灌溉量的增大有利于大果的产生[23]，从而提升果实产量。梁敬等[24]研究发现，化肥减施并增施生物有机肥处理的苹果产量显著高于传统施肥。陈平等[6]研究发现，干旱胁迫后苹果单株产量较正常灌溉产量减少了22.98%，其主要原因为单果质量的降低。笔者在本研究中发现，两年果实最大产量均出现在F3W1 水肥处理，有机肥替代和高灌水量可以促进果实产量的提升，这与前人研究结果一致。而钟韵等[11]认为，在一定时期实施水分亏缺调控可提高苹果果实产量，这与本研究结果不同，其原因可能是该试验是在开花坐果期实施的水分亏缺调控，有效抑制了新梢与叶片的生长，有利于果实的形成，而笔者在本试验中进行的是全生育期水分调控试验，果实形成、膨大时期的水分亏缺抑制了果实的生长，致使低灌水量处理的果实最终产量较低。

在果实生长发育过程中，细胞数量的增加和体积的增大，以及糖、酸等有机化合物的合成均有水分和养分的参与，这些过程影响着果实最终的外在、内在品质。笔者在本研究中发现，有机肥替代和高灌水量促进了两年的果树果实的横径、纵径的提升，但水肥耦合效应对两年的果形指数影响不显著，这与高文瑞等[22]对果形指数的研究结果一致。张楠等[25]研究发现，随着灌水定额的增加，苹果果实的可溶性固形物含量呈逐渐降低的趋势。陈悦等[26]研究发现，苹果废枝配施有机肥可显著提升果实可溶性固形物含量。笔者在本研究中发现，在F3W1、F3W3水肥处理的两年果实可溶性固形物含量均达到最大值，有机肥替代及高、低灌水量均有利于提升果实可溶性固形物含量，这与前人的结果相似。Mills 等[27]研究发现，Braeburn 苹果盛花后55~183 d 进行水分胁迫处理提高了果实可滴定酸含量。陈悦等[26]研究发现，苹果废枝配施有机肥可降低果实可滴定酸含量。本研究表明，F3W1 处理的两年果实可滴定酸含量均达到了最低值，有机肥替代和高灌水量有利于果实中可滴定酸含量的降低，这与前人研究结果相似。固酸比能够反映果实口感的酸甜，是一种综合品质。高传彩等[28]认为干旱会降低红富士苹果果实的固酸比。张秀志等[13]研究发现，有机肥配施可以降低果实可滴定酸含量从而增大固酸比。本研究表明，F3W1 水肥处理的两年果实固酸比均达到最大值，有机肥替代及高灌水量有利于果实固酸比的提升，这与前人研究结果一致。

3.3 水肥耦合效应对土壤养分特征的影响

有机肥的施用可以增加土壤有机质含量、提升土壤养分的有效性[29]，有利于提升土壤的综合肥力。张秀志等[13]研究发现，在果园中施用有机肥降低了土壤pH，增大了土壤有机质、速效氮、有效磷、速效钾的含量。杜俊岩[30]研究发现，有机肥替代化肥增加了土壤中有机质、硝铵态氮、速效钾以及有效磷的含量，改善了土壤养分条件，提升了土壤肥力。本研究结果表明，合理的有机肥替代量及灌水量对两年土壤全氮含量的影响不明显，提升了两年土壤有效磷含量，提升了2021 年土壤速效钾含量（对2022 年影响不明显），提升了2022 年土壤有机质含量（对2021年影响不明显），提升了两年土壤硝态氮含量，对两年土壤铵态氮含量的影响不明显，且实施水肥耦合降低了两年土壤的pH。结合两年水肥耦合试验土壤养分的变化情况，笔者在本研究中发现实施有机肥替代并结合合理的灌水量有利于土壤肥力的提升，这与前人的研究结果一致。

3.4 果实产量、品质与土壤养分特征相关性分析

土壤中丰富的氮、磷、钾营养元素及有机质有利于果实品质的提升[31]，但根据相关性分析，2021年土壤有效磷、硝态氮、有机质含量的增加对果实产量及品质提升作用不明显，其原因可能为第一年果树以营养生长为主，树体吸收的营养元素主要用于根系和茎叶的生长。相关性分析显示，2022年土壤养分的增加促进了果实产量的提高，提升了果实横径、纵径和固酸比，降低了果实可滴定酸含量，这与前人研究结果一致[13，30]。

4 结 论

合理的水肥耦合可以促进苹果树生长，提高果实产量、品质，并有利于提升土壤肥力。综合水肥耦合对苹果树生长、果实产量、果实品质、土壤肥力的提升效果，有机肥替代氮肥40%（F3）配合土壤80%田间持水量（W1）为当地苹果园较好的控水施肥模式。

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Effects of water and fertilizer coupling on growth, fruit yield and quality and soil nutrient characteristics of apple saplings

CUI Jiawei, REN Jiawei, LI Zhushuai, FENG Xiaolin, ZHANG Xinran, YAN Yuyang, GENG Zengchang*

(College of Natural Resources and Environment,Northwest A&F University,Yangling 712100,Shaanxi,China)

Abstract: 【Objective】In agricultural production, the implementation of water regulation is the key to water-saving irrigation technology.Reasonable water regulation can not only reduce the amount of irrigation,but also improve the quality of fruits and other agricultural products.The application of organic fertilizer combined with reduced chemical fertilizer can increase fruit yield, reduce acidity, improve quality indexes such as soluble solids,and promote soil nutrient release and soil fertility.In this experiment,the coupling test of water regulation and organic fertilizer was carried out on 3-year-old apple saplings to explore an orchard irrigation and fertilization model that promotes the growth of apple fruit trees, improves fruit yield and quality, and improves soil fertility in the Loess Plateau.【Methods】This experiment was conducted at the apple experimental station in Baishui County, Weinan City, Shaanxi Province from 2020 to 2022.The test materials were 3-year-old Ruixue apple saplings.The test set two factors of irrigation and fertilization.Irrigation was set at three levels, 80% (W1), 60% (W2), and 40%(W3) of field capacity; three levels of fertilization were conventional chemical fertilizer (F1), organic fertilizer replacing 20% nitrogen fertilizer (F2), and 40% nitrogen fertilizer (F3), and the control (CK,80%of field capacity,no fertilization).The growth of fruit trees,fruit yield and quality,and the content of soil nutrients were measured for two seasons.【Results】(1)Reasonable organic fertilizer substitution(F3, F2) and irrigation (W1,W2) promoted the growth of plant height and stem diameter of apple saplings in two years.(2)The highest fruit yield in 2021 and 2022 was in F3W1 treatment and 0.74 kg and 4.84 kg, respectively, which was 10.45% and 51.52% higher than that of conventional fertilization, and 12.12% and 49.85% higher than that of the control group in 2021 and 2022, respectively.(3) Reasonable organic fertilizer substitution amount (F3, F2) and irrigation amount (W1, W2) increased fruit transverse and longitudinal diameters, and the coupling of water and fertilizer had no significant effect on fruit shape index in the two seasons.F3 treatment promoted the decrease of titratable acid content of fruit in two years.The lowest values in 2021 and 2022 were 0.473% and 0.265%, respectively, which were 5.34%and 27.74%lower than the lowest values of conventional fertilization in the same year,and 14.56% and 24.57% lower than the control group, respectively.F3 increased fruit soluble solids in the two years; the maximum values of the two years were 19.26% and 22.20%, respectively, which were 2.85%and 19%higher than in conventional fertilization in the same year,and 23.24%and 37.04%higher than in the control group, respectively.Low irrigation (W3) also increased soluble solids; F3 and high irrigation (W1) treatments increased solid to acid ratio in the two years.The highest values in the two years were 41.33 and 62.82, respectively, which were 31.64% and 24.3% higher than the highest values in conventional fertilization treatment in the same year, and 42.80% and 30.33% higher than in the control group, respectively.(4)The reasonable coupling of water and fertilizer improved soil nutrient indexes in two years.(5)According to the correlation analysis,in 2021,fruit yield was significantly negatively correlated with soil available phosphorus content and available potassium content(p＜0.05);fruit diameters were significantly negatively correlated with soil available phosphorus content (p＜0.05);fruit titratable acid content was significantly positively correlated with soil organic matter content and soil pH; and solid to acid ratio was significantly negatively correlated with soil pH (p＜0.01).In 2022,fruit yield,fruit diameters and solid to acid ratio were significantly positively correlated with soil organic matter content (p＜0.05); soluble solids content and titratable acid content were significantly negatively correlated with soil organic matter content(p＜0.05);and solid to acid ratio was significantly positively correlated with soil total nitrogen content (p＜0.05).【Conclusion】Organic fertilizer replacing chemical fertilizer and reasonable water regulation can promote the growth of fruit trees and improve fruit yield and quality and soil fertility.Combined with the growth of fruit trees, fruit yield, fruit quality, soil fertility improvement effect, organic fertilizer replacing 40% nitrogen fertilizer (F3) combined with 80%soil field water holding capacity(W1)is a optimal irrigation and fertilization mode for local orchards.

Key words: Apple; Water and fertilizer coupling; Organic fertilizer substitution; Fruit tree growth;Yield;Quality;Soil nutrients

中图分类号：S66

文献标志码：A

文章编号：1009-9980(2023)10-2098-14

DOI:10.13925/j.cnki.gsxb.20230242

收稿日期：2023-06-14

接受日期：2023-08-02

基金项目：陕西省科技重大专项—苹果优质高效生产关键技术研发与示范（2020zdzx03-02-01）；陕西省农业专项—新型秸秆炭基缓释肥料研究与开发（NYKJ-2022-YL(XN)49）

作者简介：崔佳伟，男，在读硕士研究生，研究方向为土壤养分高效利用。Tel：17860751987，E-mail：t38227@163.com

*通信作者Author for correspondence.Tel：13992812200，E-mail：gengzengchao@126.com