本书针对我国苹果化肥和农药高效利用技术研发与集成不足、专用高效产品和装备研发落后、科学施肥施药技术普及到位率低等带来的化肥和农药过量施用等突出问题，重点阐述了苹果化肥和农药施用现状及高效利用的理论基础，化肥和农药减施增效的生物、技术、产品、机械、替代途径，区域化肥和农药减施增效限制因素与集成技术，以及新时期技术服务模式探索与应用等。 本书可供园艺学、土壤学、植物营养学、植物保护学相关专业的高校师生、科研院所研究人员阅读，也可供化肥和农药生产人员、农业技术推广人员，以及农业与环境部门的决策人员、管理人员参考。

第1章 我国苹果化肥和农药施用现状
　　1.1 我国苹果产业现状
　　苹果生产在我国农业中占有非常重要的地位，在推进农业结构调整、转变农业经济增长方式方面发挥了重要作用，已经成为农民增收致富和乡村振兴的重要支柱产业。
　　1.1.1 栽培面积和产量
　　自改革开放以来，我国苹果产业发展迅速，经过几次波动后目前栽培面积稳定增长，总产量稳步提高（图1-1，图1-2）。根据联合国粮食及农业组织（FAO）的统计数据，2017年中国苹果栽培面积和产量分别为222.04万hm2和4139.15万t，均占全世界的一半左右。可见，中国已成为世界苹果生产第一大国。
　　图1-1 1981～2017年我国苹果栽培面积变化情况
　　图1-2 1981～2017年我国苹果产量变化情况
　　随着苹果生产技术的不断进步和化工业快速发展带来的生产资料的充足供应，苹果单位面积产量从1980年的3.20t/hm2提高到2017年的18.64t/hm2，比世界单产平均水平（16.85t/hm2）高10.62%。但是与苹果生产强国的单产相比（30～60t/hm2），中国的苹果单产仍有进一步提高的空间（表1-1）。从主要苹果生产省来看，2017年山东省苹果单产水平最高，达到了32.64t/hm2，接近苹果生产强国水平；其次是山西省和河南省，分别为27.56t/hm2和25.77t/hm2；陕西省、辽宁省和河北省苹果单产水平较低，为15～16t/hm2；甘肃省单产水平仅为12.22t/hm2，这与该产区近年来苹果栽培面积扩张迅速，新栽幼树较多有关。
　　表1-1 2017年苹果生产强国单产水平 （单位：t/hm2）
　　1.1.2 生产区域分布
　　我国共有25个省（区、市）生产苹果，经过20多年的布局调整，苹果生产区域向资源条件优、产业基础好、出口潜力大和比较效益高的区域集中，形成了渤海湾和黄土高原两个苹果优势产业带，尤其是黄土高原产区海拔高、昼夜温差大、光照强，苹果品质优良，具有显著的区位优势。
　　截至2016年，渤海湾和黄土高原两个苹果优势产区的种植面积已经占到全国苹果种植面积的84.82%，产量占比高达89%，而且近年来相对比较稳定（表1-2）。但是，两个优势产区各自的种植面积和产量贡献份额发生了较大的变化，呈现出由东（渤海湾）向西（黄土高原）转移的趋势。渤海湾产区苹果种植面积逐渐减少，其产量贡献份额也随之减少，而黄土高原产区苹果种植面积逐渐增加，其产量贡献份额也大幅度增加。到2016年，渤海湾地区苹果种植面积为70.33万hm2，产量1600.31万t，分别占全国的29.54%和36.37%。其中，近年来山东省的种植面积持续减少，由2000年的44.43万hm2减少到2016年的29.97万hm2，但是产量却由647.66万t增加到978.13万t；辽宁、河北两省的种植面积相对稳定。黄土高原产区2016年苹果种植面积为131.56万hm2，产量2328.09万t，分别占全国的55.28%和52.91%；其中，河南、山西两省种植面积略有增加，陕西、甘肃两省苹果种植面积增加速度较快，其中陕西省由2000年的39.55万hm2增加到2016年的69.51万hm2，而甘肃省近15年来也增加了近13万hm2。其他苹果生产区，如四川、云南、贵州等冷凉地区及新疆具有明显的区域特色，近年来种植面积略有增加。
　　表1-2 2016年中国苹果主产省份苹果种植面积和产量
　　1.1.3 收益与生产成本变化
　　近年来，虽然苹果单产水平在不断提高，但是苹果生产效益空间却不断缩小，这主要与生产成本的不断增加有关。从表1-3可以看出，2017年全国苹果生产环节每亩①总成本平均为4887.61元，比2007年增加了2493.18元，增幅达104%；其中，物质与服务成本和土地成本变化不大，2017年比2007年分别仅增加了98.57元和100.53元，这两者对生产成本增加的贡献仅为8%。这就意味着92%的生产成本的增加来源于人工成本，2007年苹果生产环节每亩人工成本平均为816.88元，到2017年激增到3110.96元，增加了280.83%，平均每年增加229.41元。由此可以看出苹果生产成本的增加是由持续上涨的人工成本推动的。但是人工成本的持续增加对产值的影响却较小，2017年每亩产值为6797.22元，比2007年增加了40.53%，明显低于人工成本的增加幅度（280.83%），因此，人工成本的不断增加严重挤压了生产者的利润空间。
　　表1-3 2007年和2017年中国苹果生产成本与收益情况
　　肥料成本是生产物质成本中非常重要的部分。自2002年以来，中国苹果化肥使用成本快速增加且所占生产物质成本的份额一直最高，2011年达到最高（520.23元？/？亩），之后稍有回落，但仍维持在较高水平，2017年为441.01元？/？亩。平均看来，化肥使用成本约占生产物质成本的30%，苹果种植中化肥使用成本与苹果市场的需求变化相关，也与化肥的零售价格和苹果的出售价格密不可分。苹果售价的上升是诱导果农增加化肥使用的主要原因，1998～2011年中国化肥的零售价格指数以年均上升3.48个百分点的速度增长，中国苹果售价指数由1998年的100上升到2011年的222.9，年均上升8.78%，其上涨幅度是化肥价格指数的2倍多，表明化肥使用稍微增加一些，苹果售价就会有更大的增加幅度，苹果增产和果农增收极大地促进了果农使用化肥的积极性（周霞和束怀瑞，2014）。
　　1.2 我国苹果园化肥施用现状
　　在中国贫瘠的苹果园土壤条件下，化肥作为增产的重要因子发挥了举足轻重的作用。但近年来，受“施肥越多，产量越高”“要高产就必须多施肥”等传统观念的影响，苹果园化肥用量持续高速增加，不仅导致生产成本剧增，而且也带来了地表水和地下水污染、温室气体排放增加与土壤质量下降等生态环境问题（Zhang et al.，2013；葛顺峰，2014）。2016年，山东农业大学姜远茂课题组对我国苹果主产区（山东、辽宁、河北、陕西、山西和甘肃）3535个盛果期苹果园进行了调研，分析了不同产区苹果园化肥和有机肥投入特征。
　　1.2.1 苹果园化肥投入特征
　　1.氮投入特征
　　不同苹果生产区域的氮投入量均处于较高水平，从全国平均水平来看，盛果期苹果园氮投入量平均为1056.12kg/hm2（表1-4）。不同生产区域间存在差异，氮投入量较高的产区为山东、甘肃、河北和陕西，均超过了1000kg/hm2，其中山东氮投入量最高，为1301.79kg/hm2；山西和辽宁氮投入量相对较低，分别为842.85kg/hm2和797.42kg/hm2。从氮投入的来源来看，来自化肥的氮远高于有机肥，化肥氮投入量占总投入氮量的比例为67.11%～88.91%，平均为81.20%。其中，化肥氮投入量占总投入氮量的比例比较高的区域是陕西、甘肃和山东，均超过了80%；最低的是辽宁，为67.11%。
　　表1-4 不同产区盛果期苹果园氮投入量
　　不同产区盛果期苹果园氮投入量适宜程度不同（表1-5）。氮投入量处于适宜程度的比例最高的是辽宁，为33.64%，其次是山西，而山东和甘肃均低于10%。除了辽宁，其他产区苹果园氮投入量处于过量程度的比例均超过了50%，最高的是甘肃，为89.64%。氮投入量处于不足程度的比例最高的是辽宁，为22.47%，其次是山西、河北和陕西，均超过了10%，最低的是山东，仅为2.34%。从全国来看，仅有17.84%的果园氮投入量处于适宜水平，超过70%的果园氮投入量过量，11.93%的果园氮投入量不足。由此可见，全国苹果园氮投入量总体过量，但也存在投入量不足的现象。
　　表1-5 不同产区盛果期苹果园氮投入量评价
　　2.磷投入特征
　　不同苹果生产区域的磷投入量均处于较高水平，从全国平均水平来看，盛果期苹果园磷投入量平均为687.34kg/hm2（表1-6）。不同生产区域间存在差异，投入量最高的是山东，高达793.09kg/hm2；陕西、河北、辽宁的磷投入量相差不大，为647.37～686.08kg/hm2；山西磷投入量最低，为558.95kg/hm2。从磷投入的来源来看，来自化肥的磷远高于有机肥，化肥磷投入量占其所在区域磷投入量的比例处于65.46%～87.57%，平均为79.18%。其中，化肥磷所占比例较高的区域是甘肃和陕西，均超过了85%；最低的是辽宁，仅为65.46%。
　　表1-6 不同产区盛果期苹果园磷投入量
　　从全国各个苹果产区来看，磷投入总体上处于过量水平（表1-7），所有产区磷投入量处于过量程度的比例均超过了80%，最高的是山东，高达95.08%。磷投入量处于适宜程度比例较高的是辽宁和山西，分别为8.94%和8.35%，其次是陕西和河北，较低的是山东和甘肃，其中甘肃仅有2.48%的苹果园处于磷投入量适宜水平。磷投入量处于不足程度比例最高的是山西，为10.69%，其他产区均处于较低水平。从全国平均水平来看，仅有6.35%的苹果园磷投入量处于适宜水平，88.12%的苹果园磷投入量处于过量水平，接近5.53%的苹果园磷投入处于不足水平。由此可见，全国盛果期苹果园磷投入量总体处于过量水平。
　　表1-7 不同产区盛果期苹果园磷投入量评价
　　3.钾投入特征
　　从全国平均水平来看，盛果期苹果园钾投入量平均为861.12kg/hm2（表1-8）。不同生产区域间存在差异，钾投入量较高的产区为山东、甘肃、河北和辽宁，均超过了800kg/hm2，其中投入量最高的是山东，高达1073.52kg/hm2。山西产区钾投入量相对较低，为719.01kg/hm2。从钾投入的来源来看，来自化肥的钾远高于有机肥，化肥钾投入量占其所在区域钾投入量的比例处于68.64%～91.58%，平均为81.65%。其中，化肥钾投入量占比较高的区域是甘肃，超过了90%，其次是陕西、河北和山东，均超过了80%；最低的是山西，为68.64%。
　　表1-8 不同产区盛果期苹果园钾投入量
　　由表1-9可见，不同区域盛果期苹果园钾投入量的适宜程度不同。钾投入量处于适宜程度比例最高的是甘肃，为22.35%，其次是山西和山东，而陕西、辽宁和河北均为15%左右。除了陕西和山西，其他产区苹果园钾投入量处于过量程度的比例均超过了50%，最高的是甘肃，为66.97%。钾投入量处于不足程度比例最高的是山西，为39.57%，其次是陕西和辽宁，均超过了30%，最低的是甘肃，仅为10.68%。从全国平均水平来看，仅有17.54%的苹果园钾投入量处于适宜水平，56.39%的苹果园钾投入量过量，26.08%的苹果园钾投入量不足。由此可

目录
第1章 我国苹果化肥和农药施用现状 1
1.1 我国苹果产业现状 1
1.1.1 栽培面积和产量 1
1.1.2 生产区域分布 2
1.1.3 收益与生产成本变化 3
1.2 我国苹果园化肥施用现状 4
1.2.1 苹果园化肥投入特征 4
1.2.2 苹果园化肥施用过程中存在的问题 8
1.3 我国苹果园农药施用现状 9
1.3.1 苹果园农药投入特征 9
1.3.2 苹果园农药施用过程中存在的问题 12
第2章 苹果化肥和农药高效利用的理论基础 15
2.1 苹果化肥高效利用的理论基础 15
2.1.1 苹果养分需求特性 15
2.1.2 苹果叶片养分适宜值 16
2.1.3 苹果年周期养分累积特性 18
2.1.4 苹果贮藏养分再利用特性 23
2.1.5 苹果养分高效吸收的根系生物学特性 24
2.2 苹果农药高效利用的理论基础 25
2.2.1 苹果主要病虫害的发生规律与致害原理 25
2.2.2 苹果农药药效关键因素分析 31
2.2.3 苹果病虫（螨）害的抗药性 34
2.2.4 提高苹果农药药效的方法 38
2.3 苹果化肥和农药协同增效机制 40
2.3.1 植物营养元素的免疫调控作用 40
2.3.2 苹果树体营养平衡与化肥农药协同增效 42
第3章 苹果化肥和农药减施增效的生物途径 44
3.1 苹果园障碍性土壤改良与养分高效利用 44
3.1.1 苹果连作障碍防控 44
3.1.2 碱化苹果园土壤改良 51
3.1.3 酸化苹果园土壤改良 52
3.1.4 小结与展望 54
3.2 苹果园生草与化肥农药高效利用 55
3.2.1 苹果园实行生草制度需要先解决的几个问题 55
3.2.2 苹果园生草制的理论基础 56
3.2.3 适宜我国苹果主产区的生草制度 62
3.2.4 果园生草效果 63
3.3 苹果养分高效利用砧木的筛选与应用 63
3.3.1 我国苹果砧木的应用现状 63
3.3.2 苹果砧木的养分利用研究 64
3.3.3 苹果砧木根际微生物与养分吸收利用研究 72
3.3.4 苹果主栽区域气候土壤特点及砧木区划 75
3.3.5 小结与展望 76
3.4 苹果园树体结构优化与农药减量增效 77
3.4.1 间伐对树体结构、光能利用和产量品质的影响 77
3.4.2 改形疏枝对树体结构、光能利用和产量品质的影响 80
3.4.3 苹果园间伐对病虫害发生的影响 82
3.4.4 间伐方式对喷雾机施药效果的影响 84
3.4.5 苹果郁闭园结构优化技术的应用效果 86
3.4.6 苹果郁闭园树体结构优化的技术参数 86
3.4.7 小结与展望 87
3.5 苹果园生物多样性与农药减量增效 88
3.5.1 苹果园生物多样性现状 88
3.5.2 苹果园生物多样性环境 88
3.5.3 用药对果园生物多样性的影响 89
3.5.4 常用药剂对果园害虫天敌的安全性评价 89
3.5.5 提高果园生物多样性与农药减量增效 90
第4章 苹果化肥和农药减施增效技术途径 95
4.1 苹果根层养分调控 95
4.1.1 苹果关键物候期肥料氮去向及氮肥投入限量标准 95
4.1.2 根层稳定供氮的理论基础 97
4.1.3 根层稳定供氮的实现途径 99
4.1.4 小结与展望 102
4.2 苹果依水调肥 103
4.2.1 水分供给对苹果根系氮吸收利用的影响 103
4.2.2 氮素供应对苹果水分利用的影响 104
4.2.3 不同物候期水分短缺对氮素吸收效率的影响 105
4.2.4 水分供给与苹果根系钾素吸收利用的关系 106
4.2.5 水分供给与苹果根系磷素吸收利用的关系 106
4.2.6 苹果园“肥水膜”一体化技术效应分析 107
4.2.7 小结与展望 107
4.3 苹果病虫害预测预警 108
4.3.1 果树病虫害的识别 108
4.3.2 立地条件与病虫害发生的关系 110
4.3.3 果树病虫害的田间调查 111
4.3.4 田间调查资料的统计 112
4.3.5 苹果主要病虫害防治指标及其应用 113
4.3.6 苹果主要病虫害发生期及重点关注阶段 114
4.4 苹果害虫高效化学防控 115
4.4.1 蚜虫的高效药剂筛选 116
4.4.2 二斑叶螨的高效药剂筛选 119
4.5 苹果病害高效化学防控 123
4.5.1 主要防控对象及当前防控用药情况 124
4.5.2 苹果重大枝干病害高效化学药剂筛选 125
4.5.3 苹果早期落叶病高效化学药剂筛选 126
4.5.4 苯醚甲环唑和戊唑醇对苹果树腐烂病菌的细胞学作用机制 128
4.5.5 苹果树腐烂病菌对苯醚甲环唑和吡唑醚菌酯的敏感性 131
4.5.6 苹果树腐烂病菌对吡唑醚菌酯的抗药性风险 133
4.5.7 苹果树腐烂病早期监测预警技术及无症带菌分子检测技术 134
4.5.8 激活树体抗病力的理论基础与技术 135
4.5.9 阻止病菌入侵定植苹果枝干的病害高效防控技术 136
4.5.10 化学防控和生态防控相结合的苹果早期落叶病高效防控技术 138
4.5.11 以植物健康管理为核心的重大病害绿色防控技术体系 139
4.5.12 小结与展望 140
4.6 苹果精准施药技术 141
4.6.1 科学病虫监测 141
4.6.2 明确防治对象 144
4.6.3 找准用药适期 144
4.6.4 精准选择药剂 145
4.6.5 选对施药器械 146
4.6.6 小结与展望 146
第5章 苹果化肥和农药减施增效的产品途径 147
5.1 苹果新型肥料及其高效利用 147
5.1.1 新型肥料类型及特点 148
5.1.2 新型肥料在苹果上的应用效果研究 150
5.1.3 小结与展望 159
5.2 苹果新型农药及其高效利用 160
5.2.1 杀菌剂的高效利用 160
5.2.2 杀虫剂的高效利用 164
5.2.3 除草剂、生长调节剂及诱抗剂的高效利用 169
5.2.4 小结与展望 169
第6章 苹果化肥和农药减施增效的机械途径 170
6.1 苹果园机械化施肥与化肥高效利用 170
6.1.1 苹果园机械化高效施肥智能控制技术 171
6.1.2 基于机器视觉的变量施肥技术 176
6.1.3 苹果园机械化高效施肥装备 179
6.2 苹果园机械化施药与农药高效利用 192
6.2.1 机械化高效施药关键技术 193
6.2.2 果园机械化高效施药装置 198
6.2.3 果园机械化施药效果分析 201
6.2.4 小结与展望 203
第7章 苹果化肥和农药减施增效的替代途径 204
7.1 苹果有机肥替代化肥 204
7.1.1 有机肥替代化肥效应 204
7.1.2 苹果有机肥定量替代化肥的原理和方法 207
7.2 苹果病虫害生物防控 209
7.2.1 苹果害虫生物防治 209
7.2.2 苹果病害生物防治 214
第8章 苹果化肥和农药减施增效技术集成 224
8.1 苹果化肥减施增效技术集成 224
8.1.1 区域限制性因素分析 224
8.1.2 区域技术模式集成及效果 225
8.2 苹果农药减施增效技术集成 227
8.2.1 区域限制性因素分析 227
8.2.2 区域技术模式集成及效果 229
8.3 代表性区域苹果化肥和农药减施增效集成技术模式 231
8.3.1 山东“一稳二调三优化”化肥减施增效集成技术模式 231
8.3.2 山东“164”农药减施增效集成技术模式 233
8.3.3 陕西“肥水膜”一体化化肥减施增效集成技术模式 239
8.3.4 山西“苹果病虫害全程农药减施增效控制”集成技术模式 240
8.3.5 甘肃“一壮二降三精准”苹果农药减施增效集成技术模式 243
第9章 苹果化肥和农药减施增效技术服务模式探索 246
9.1 新时期技术服务模式探索 246
9.1.1 科技小院“四零”服务模式 246
9.1.2 村级科技服务站服务模式 250
9.1.3 “五棵树”专业化技术服务模式 253
9.1.4 中国好苹果大赛精准服务模式 255
9.2 技术服务模式应用案例 258
9.2.1 洛川科技小院技术推广案例 258
9.2.2 洛川项目专员大面积技术推广案例 260
9.2.3 “金苹果植保套餐”大面积技术推广案例 261
参考文献 263