SH6中间砧不同埋土深度对苹果幼树内源激素和氮素利用的影响

李洪娜， 季萌萌， 彭 玲， 姜 翰， 葛顺峰， 姜远茂

(山东农业大学园艺科学与工程学院， 作物生物学国家重点实验室， 山东泰安 271018)

苹果树矮化密植具有结果早、 产量高、 果实品质好、 管理方便[1]、 更新品种快、 节约土地、 投资回收快的特点，应用矮化中间砧是当前我国果树生产上采用的主要致矮手段，也是世界上果树栽培的发展趋势[2-3]。但矮化中间砧苹果存在氮素吸收利用率低、 树势弱、 易衰老等问题，目前我国对于矮化中间砧的栽培标准尚不统一，生产上大都采用的中间砧埋深1/2的措施也缺乏一定的理论依据。因此确定合理的中间砧的埋土深度对于在生产上大力推广矮化密植栽培具有重要的意义。氮素是果树必需的重要的矿质元素[4]，对果树的产量、 品质[5]、 激素水平[6]有重要的调节作用。激素作为果树生长的重要调节物质，影响果树的生长[7]、 枝梢形成[8]和成花结果[9-10]，激素类物质在苹果矮化砧木致矮机理中也占有重要的地位[11]。而郭金丽等[12]、 李丙智[13]的研究表明，矮化中间砧的埋土深度与树体生长、 矮化程度关系十分密切。前人关于中间砧埋土深度的研究主要集中在树体外部长势上[14-16]，而中间砧埋土深度的作用机理特别是对树体氮素吸收以及内源激素的影响尚缺乏系统的研究。因此，本研究应用15N同位素示踪技术，以两年生宫藤富士/SH6/平邑甜茶为材料，研究中间砧不同埋土深度对苹果幼树内源激素和氮素利用的影响，以期为确定SH6中间砧最适的埋土深度提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验在山东省泰安市山东农业大学园艺试验站进行。以两年生宫藤富士/SH6/平邑甜茶(Borkhcv.Fuji/SH6/M.hupehensisRehd)为试材，株行距1 m×2 m，试验地土壤为黏质棕壤土，0—20 cm土层有机质含量9.83 g/kg、 全氮0.82g/kg、 碱解氮86.97mg/kg、 速效磷22.57 mg/kg、 速效钾125.37 mg/kg，pH 6.80。

选取生长势基本一致、 中间砧长度约20 cm、 无病虫害的两年生宫藤富士/SH6/平邑甜茶15 株，设3个处理：中间砧全埋(T1)、 中间砧埋深1/2(T2)、 中间砧全露(T3)。 每个处理5次重复。分别于4月中旬， 每棵施0.5 g15N-尿素+13.1 g普通尿素，20 g磷酸二铵和18.5 g硫酸钾。

1.2 测定项目与方法

1.2.1 植株内源激素及根系活力的测定 于2012年5月15日、 6月25日分别采集植株的茎尖和细根，每个处理重复3次，分别称取0.5 g样品，放入液氮罐中，带回实验室放入超低温冰箱保存。细根和茎尖中生长素(IAA)、 赤霉素(GA)、 脱落酸(ABA)及玉米素核苷(ZR)含量的测定采用酶联免疫分析方法(ELISA)[17]。

1.2.2 植株样品的解析和测定 于2012年9月20日植株停止生长时，整株解析，称量各部分鲜重、 干重。整株解析为细根(d≤0.2 cm)、 粗根(d>0.2 cm)、 根砧、 中间砧、 枝干、 新梢、 叶片。样品按清水→洗涤剂→清水→0.1%盐酸→3 次去离子水的顺序冲洗后，于105℃杀青30 min后在80℃烘干至恒重，电磨粉碎后过0.3 mm筛，混匀后装袋备用。

样品全氮用凯氏定氮法测定[18]； MAT-251 质谱仪测定15N 丰度，样品在中国农业科学院原子能利用研究所测试。

计算公式为：

Ndff(%)=(植物样品中15N 丰度%-15N 自然丰度%)/(肥料中15N 丰度%-15N 自然丰度%)×100

氮肥分配率(%)=各器官从氮肥中吸收的氮量(g)/总吸收氮量(g)×100

氮肥利用率(%)=[Ndff×器官全氮量(g)]/施肥量(g)×100

试验数据采用SAS 9.1 系统进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 中间砧不同埋土深度对植株生长的影响

中间砧不同埋土深度显著影响苹果幼树的生长状况，其中株高、 茎粗、 总鲜重等指标均存在显著差异(表1)，其中T1处理的株高、 茎粗、 总鲜重最大，其次为T2，T3最小。T1处理细根生物量显著高于其他处理，约为T2的1.35倍， T3的1.73倍。3个处理间根冠比以T3最大，T1最小，且两者差异显著， T2处理与其他处理间的差异不显著。结果表明中间砧全埋(T1)处理的植株旺长，失去矮化效果，而中间砧全露(T3)的长势太弱。

表1 不同埋土深度株高、 茎粗、 细根生物量、 根冠比及鲜重

2.2 不同埋土深度对植株内源激素含量的影响

2.2.1 对苹果茎尖和细根内源激素含量的影响 由表2可以看出，中间砧不同埋土深度影响植株内源激素的变化，不同处理间存在差异，各时期茎尖和细根中赤霉素(GA)和生长素(IAA)的含量表现一致，均为T1>T2>T3； 脱落酸(ABA)的含量则相反，表现为T1T2>T3。新梢停长期较新梢旺长期茎尖中的GA、 IAA含量略有降低，IAA含量明显降低。与茎尖不同，新梢停长期根系中GA、 IAA含量的均值较新梢旺长期有所升高，而ABA含量有所降低。

表2 不同埋土深度植株的内源激素含量 (ng/g, Fw)

2.2.2 对苹果茎尖和细根内源激素比值的影响 近年来，很多研究表明，果树的生长发育不仅与激素含量有关，更重要的是激素间的相互作用，特别是生长促进激素和生长抑制激素之间的比例和平衡。由表3可以看出，在新梢旺长期茎尖和细根的ZR/GA比值以T3处理最大，T2次之，T1最小，而新梢停长期，T2处理的茎尖和细根中的ZR/GA比值略大于T3，显著高于T1。各时期茎尖和细根的ABA/GA 和ABA/IAA比值均为T3>T2>T1。而整个时期，茎尖和细根中生长促进型激素和生长抑制型激素的比值以T1处理最大，显著高于T2和T3处理，其中新梢旺长期，T1处理茎尖的 (GA+ZR+IAA)/ABA比值是T2的2倍，约为T3的2.34倍。

2.3 中间砧不同埋土深度对植株氮素吸收、 分配的影响

2.3.2 植株全氮和15N吸收量的差异 由表5可知，矮化富士苹果中间砧不同埋土深度具有不同的全氮和15N吸收量，随着中间砧埋土深度的增加，氮素的吸收量呈上升的趋势，其中T1处理的植株全氮含量和15N吸收量最大，分别为1.37 g/plant、 0.028 g/plant，T2次之，分别为0.96 g/plant、 0.021 g/plant，T3最低。由此可见，在施氮量相同的情况下，T2相比T3处理更有利于植株对氮素的吸收，植株全氮量较高。

2.3.3 植株15N利用率的差异 中间砧不同埋土深度处理的矮化苹果幼树氮肥利用率差异显著，其中T1处理的生长势最好(表1)，对15N的利用率最高为11.99%；其次为T2(9.05%)；T3处理的15N利用率最小，仅为6.64%，并且各处理之间差异显著。由此可见，T1和T2处理均能显著提高矮化苹果幼树的氮肥利用率。

表3 不同埋土深度植株的内源激素含量比值

表4 不同埋土深度矮化富士苹果各器官 15N分配率的差异(%)

表5 不同埋土深度矮化富士苹果植株全氮、 总吸 15N量、 氮肥利用率差异

2.4 不同埋土深度苹果各器官的Ndff%

器官的Ndff[20]指植株器官从肥料中吸收分配到的15N量对该器官全氮量的贡献率，反映植株器官对肥料15N的吸收和征调能力。由表6可以看出，不同中间砧埋土深度处理均以新梢和叶中的Ndff值最高，其次为基砧、 细根和枝干，而粗根、 中间砧器官的Ndff 值相对较低， 3个处理间基砧和枝干的Ndff 值无显著差异。由此可见，中间砧不同埋土深度对基砧、 枝干的氮素征调能力并无影响。不同处理的 Ndff值均表现出一致的规律，即地上部> 地下部，因此对于两年生的矮化富士苹果幼树，地上部对氮素的吸收竞争能力高于地下部，吸收的氮素主要用于地上部的营养生长，与上文提到的氮素分配率相一致。同一器官不同处理间的Ndff值存在差异，均以T3处理最高，且显著高于T1和T2处理。

表6 不同埋土深度对苹果各器官 Ndff的影响(%)

3 讨论与结论

激素在植物的生长发育中起着重要的调控作用，它作为信号分子在时间和空间上调控植物发育的许多过程[21]。果树树体的大小受激素的明显控制，且与生长素(IAA)，赤霉素(GA)，玉米素核苷(ZR)及脱落酸(ABA)等4类激素有明显和直接的关系[22]。前人研究证实不同类型激素间的平衡状况比单独一两种激素的作用更重要，樊卫国[23]研究认为，ZR/GA比值高有利于刺梨营养生长向生殖生长转化，对刺梨花芽分化具有促进作用。而黄迪辉和黄辉白[24]认为，高ABA/GA和高ABA/IAA比值可缓和生长为成花准备了前提。本试验中，中间砧全埋处理(T1)的茎尖和细根内GA、 ZR、 IAA的含量最高，植株长势最好，氮素吸收利用率最高，中间砧埋深1/2的处理(T2)次之，而ABA含量以中间砧全露处理(T3)最高，T1处理最小。前人研究认为，高的ABA含量可导致紧凑型品种的矮化[5]。新梢停长期T2处理的茎尖和细根中ZR/GA的比值最高，ABA/GA、 ABA/IAA、 (GA+ZR+IAA)/ABA比值又相对较高，由此可见，中间砧埋深1/2一方面能够缓和生长，起到矮化效果，为成花结果提供保障，另一方面又有一定促进生长的作用，能提高氮素高效吸收利用。

根系作为养分吸收的主要部位，其生长状况可影响氮素的吸收，进而影响整株的生长状况[20]。根系的分布深度通过影响地下营养空间和土壤营养及水分的利用，直接影响产量的高低[25]。任雪菲等[26]研究表明，矮化中间砧入土深度15—20 cm，果树细根数量多，干质量大，吸收养分和水分充足，本研究结果证实了此结论。本试验还表明，SH6矮化中间砧不同埋土深度影响树体对氮素的吸收利用，中间砧全埋处理(T1)各部分生物量明显增加，细根干物质量最多(表1)，矮化变乔化，因此，植株全氮含量、15N吸收量和氮肥利用率最大(表5)；中间砧埋深1/2处理(T2)既能保证氮素正常吸收和利用又不至于旺长，因而其氮肥利用率仅次于中间砧全埋；中间砧全露处理(T3)，由于根部栽植过浅，植株根系生长易受外界环境的影响，保水保肥性降低，在相同的施氮条件下，由于细根生物量以及根冠比的差异(表1)，中间砧全露处理的植株全氮含量和15N吸收量最低，这与张建光[27]、 张鹏程等[28]在矮化中间砧苹果上、 烟草深栽上得出的结论相似。而山东苹果园不同土层间有效养分含量有较大差异，表层土(0—20 cm)含量最高，底层土(40—60 cm)含量最低[29]，中间砧埋深1/2的处理根系分布的土层约为10—40 cm，土壤通气性好，土壤温度较为稳定，细根发生量较大，植株能够长期有效地利用土壤耕作层的水分及养分，从而提高氮肥的吸收利用率，影响树体的激素水平。

不同中间砧埋土深度的植株各器官的Ndff值存在差异，中间砧全露处理(T3)显著高于其他处理(表6)，但中间砧全露处理的植株生长势最差(表1)，各器官的Ndff 反而较高，可能是由于根系生长受阻而引起的“浓缩效应”[30]，也是树体矮化后的效果，而中间砧全埋处理(T1)的Ndff值最低，其主要原因是生物量快速增长导致的稀释效应，正是由于中间砧全埋处理的植株生物量的快速增长(表1)，在处理期间吸收的氮使植物组织中的15N得到稀释，吸收氮越多，稀释强度越大[31-32]，即出现中间砧全埋处理(T1)的树体长势好，氮吸收利用率高，各器官中的Ndff值反而相对低的现象。本试验仅是一年的结果，有关中间砧不同埋土深度对富士苹果树体生长的长远影响还有待进一步观察和研究。

综合矮化SH6富士苹果中间砧不同埋土深度下的生长状况、 内源激素水平和氮素吸收、 利用及分配特性，可以看出SH6中间砧埋深1/2可降低生长促进型激素GA和IAA的含量以及(GA+ZR+IAA)/ABA比值，并且与花芽分化有关的ZR/GA比值明显升高。说明SH6中间砧埋深1/2既能起到树体矮化的效果，又有利于矮化苹果幼树的氮素吸收利用和提早花芽分化。

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