缓控释与普通复合肥配施优化土壤养分与微生物群落，提升山地苹果园生产力的可持续策略

《Horticulturae》：Combined Controlled-Release and Common Fertilizer Application Increases Apple Productivity by Optimizing Soil Nutrient and Microbial Communities Junyin Li, Shan Li, Denglun Chen, Zekun Wang, Wanting Qi, Pengxiao Ren, Xiaoqian Pei, Shugang Zhang and Yuechao Yang

这篇综述通过一项为期两年的苹果田间试验，探讨了在减施25%养分背景下，缓控释肥（CRF）与普通复合肥（CF）以不同比例配施的二次施肥方法。研究表明，CF与CRF的配施改变了土壤氮磷钾（NPK）养分的时空分布，有效降低了氨（NH3）排放（降幅17.98–44.86%）及养分损失，并提升了土壤pH值和电导率。该策略还能增加土壤微生物多样性、功能类群和养分循环基因丰度，从而优化养分转化与供应，最终驱动苹果产量提升23.71–54.32%，获得高经济效益。综述总结出3月与7月以CF:CRF为3:7的比例进行二次施用，是平衡苹果生产力与土壤生态环境的有效途径，为全球山地果园生态系统提供了可持续解决方案。

　　

1. 引言

中国是全球最大的苹果生产国，2023年种植面积已达1,996,632公顷，占全球总面积的43%。然而，中国苹果主要种植在养分贫瘠的山地土壤上，为维持高产，传统果园的氮肥用量常高达600-800 kg ha^-1，远超果树实际需求。这种过量的施肥方式导致了严重的资源浪费和养分利用率下降，超过58%的氮（N）和67%的五氧化二磷（P₂O₅）未被利用。养分通过挥发、淋失、径流和固定等途径损失，不仅威胁环境，也损害土壤微生物生态系统，降低微生物多样性，抑制与养分循环相关的功能基因丰度，最终影响作物养分吸收和生产力。为此，中国ZF已出台一系列政策以减少化肥用量，推动果园清洁生产。

缓控释肥（CRF）作为一种能缓慢释放养分的环保型肥料，被认为是解决上述问题的有前景的替代方案。它能提高作物产量并减轻环境压力。但CRF在生产过程中具有固定的养分释放模式，而苹果树的养分需求会随温度、降雨和土壤水分等环境因素动态波动，其长达一年的复杂生长期使得单一使用CRF难以精准匹配其动态养分需求。因此，如何协调CRF与普通复合肥（CF）的施用，以满足苹果树在萌芽期和果实膨大期等关键时期的养分需求，同时降低环境压力，成为苹果树生长管理中的关键问题。

2. 材料与方法

2.1. 试验地点

田间试验于2020年11月至2022年10月在山东省烟台市莱山区莱山镇的一个苹果园进行。试验地土壤为壤土，属淋溶土。基本理化性质为：pH 6.65，硝态氮（NO₃^--N）25.31 mg/kg，铵态氮（NH₄⁺-N）13.54 mg/kg，有效磷21.27 mg/kg，有效钾65.84 mg/kg。该地区属温带季风气候，年平均降雨量690.2 mm，气温17.0°C。

试验选用嫁接在平邑甜茶砧木上的烟富3号苹果树，树龄9年，种植间距2×4 m。采用滴灌，生长季保持土壤含水量为田间持水量的60-80%。试验在第7和第8年未施肥后进行。

2.2. 试验设计

2.2.1. 肥料制备

在比当地传统施肥量减少25%的基础上（即N: 400 kg ha^-1, P₂O₅: 200 kg ha^-1, K₂O: 400 kg ha^-1）进行试验。CRF由尿素、磷酸二铵和硫酸钾混合，并用4%的蓖麻油生物基材料包衣制备，养分释放期为3个月。CF由相同原料直接混合而成。

2.2.2. 田间试验设计

共设置7种施肥处理，包括单施CF、单施CRF以及两者不同比例（如1:9, 3:7, 5:5, 7:3, 9:1）的配施，每个处理3次重复。肥料在3月和7月分两次施入树干与树冠投影外缘之间的施肥沟中，与0-20 cm表土混匀后回填。

2.2.3. 养分损失

通过盆栽模拟试验研究了3月和7月施肥后的养分损失行为。收集淋洗液并测定其中NO₃^--N、NH₄⁺-N、P、K的浓度，计算养分损失率。

3. 结果

3.1. 土壤养分动态与损失

CF与CRF配施改变了土壤NPK养分的时空分布。与单施CF相比，配施处理显著降低了NH₃排放（降幅17.98–44.86%）和氮素损失（降幅11.59–29.81%）。同时，土壤pH值和电导率分别增加了8.28–17.12%和10.73–18.29%。土壤中磷和钾的增加也使其损失分别降低了8.28–17.12%和10.73–18.29%。

3.2. 土壤微生物群落与功能

CF与CRF的配施增加了土壤微生物的多样性。它富集了多种有益的功能类群，并增加了与氮循环（如硝化、反硝化）、磷循环和钾循环相关的功能基因的丰度。这种微生物群落结构的优化，促进了土壤中养分的高效转化和供应，形成了一个更健康的土壤生态系统。

3.3. 苹果产量与经济效益

通过对土壤养分和微生物群落的协同调控，CF与CRF配施处理显著提高了苹果产量，增幅达23.71–54.32%，并带来了更高的经济效益。在所有的配比中，3月与7月两次施肥、且CF与CRF比例为3:7的处理，在实现高产的同时，对环境最为友好，被证明是平衡苹果生产力与土壤生态环境的最佳策略。

4. 讨论与结论

本研究建立了一种适合山地苹果园的CF与CRF二次配施方法。该方法通过优化养分释放的时空模式，不仅减少了养分损失和环境污染，还通过改善土壤微生物环境，强化了根际的养分转化与供应能力，从而在不增加甚至减少总施肥量的前提下，大幅提高了苹果产量和经济效益。

综合来看，在3月和7月，以CF:CRF = 3:7的比例进行二次施肥，是一种能够有效协调苹果果园生产力与土壤生态健康的可持续施肥方案。这项研究为中国乃至全球类似生态条件的山地果园的养分管理和可持续发展提供了重要的理论依据和实践指导。