基于产量反应和农学效率的苹果养分专家系统构建及验证

[目的]构建基于产量反应与农学效率的苹果养分专家施肥系统,通过田间试验验证其可行性,为我国苹果科学施肥提供新方案.[方法]搜集整理2002—2017年272个苹果田间试验数据,计算产量反应、养分内在效率、农学效率等参数,采用QUEFTS模型评估苹果养分吸收特征,建立基于产量反应和农学效率的苹果养分专家施肥系统.2017—2019年,在山西运城、陕西洛川和长武共选择12个盛果期'红富士'苹果园开展田间验证试验,即采用苹果养分专家推荐施肥(Nutrient Expert,NE)、农民习惯施肥(farmers'practice,FP)和当地农技部门测土配方推荐施肥(soil test,ST)3种施肥技术,研究苹果产量、氮肥利用效率及经济效益响应特征.[结果]苹果产量平均为33.91 t/hm2;苹果果实N、P、K含量分别为3.19、0.57、8.07 g/kg,枝条N、P、K含量分别为7.57、1.12、4.61 g/kg;叶片N、P、K含量分别为24.02、1.38、8.58 g/kg;地上部N、P、K养分吸收量分别为89.06、11.11、83.32 kg/hm2;N、P、K养分收获指数分别为0.19、0.27、0.48 kg/kg.QUEFTS模型表明,目标产量所需养分在达到潜在产量50％～60％前呈直线增长,吨果N、P、K养分吸收量分别为3.1、0.4、2.9 kg,N、P、K养分需求比例约为7.8:1.0:7.3.苹果氮、磷、钾肥增产量与农学效率呈极显著的二次曲线关系(P<0.01),相关系数分别高达0.804(n=270)、0.763(n=257)和0.794(n=264),关系式分别为AEN=?0.0054YRN2+1.767YRN?0.056、AEP=?0.0053YRP2+2.775YRP+0.538、AEK=?0.0036YRK2+1.629YRK+1.653.田间验证试验结果表明,与FP相比,NE处理氮、磷和钾肥施用量分别降低41.9％、37.0％和43.6％,而苹果产量、氮素农学效率、氮素偏生产力以及经济效益则分别提高17.3％、81.7％、80.6％和21.9％;与ST处理相比,NE处理氮、磷和钾肥施用量分别减少20.8％、25.0％和29.7％,而苹果产量、氮素农学效率、氮素偏生产力以及经济效益则无显著差异.[结论]采用QUEFTS模型建立的基于产量反应与农学效率的苹果养分专家推荐施肥系统,能够实现优化苹果施肥、增加苹果产量、提高肥料利用率以及经济效益的多赢目标,作为新的苹果合理施肥技术是可行的.