两种施肥模式下柑橘树体氮素吸收与运转机制的研究

李清南，曹淑燕，古咸杰，熊 博，叶 霜，邱 霞，汪志辉

(四川农业大学 园艺学院，四川 成都 611130)



两种施肥模式下柑橘树体氮素吸收与运转机制的研究

李清南，曹淑燕，古咸杰，熊 博，叶 霜，邱 霞，汪志辉

(四川农业大学 园艺学院，四川 成都 611130)

以石棉县8年生黄果柑为材料，通过关键物候期(萌芽期、夏梢旺长期、果实迅速膨大期、转色期)施肥和常规施肥(谢花期、夏梢旺长期)两种模式施入15N-尿素和普通尿素，测定夏梢旺长期、果实迅速膨大期以及转色期果实和叶片中的Ndff值以及成熟期树体不同器官的Ndff值、15N分配率以及15N利用率的差异情况。结果表明：在果实迅速膨大期、转色期以及成熟期3个关键时期，关键物候期施肥模式下柑橘果实的Ndff值显著大于常规模式下果实的Ndff值，两种模式下叶片的Ndff值在果实转色期均显著低于其他三个物候期，分别为2.04(关键物候期施肥)和2.01(常规施肥)；成熟期两种施肥模式均表现为果实中15N分配率最高，其中关键物候期施肥模式果实的15N分配率为50.2%，显著高于常规施肥模式的45.7%，关键物候期施肥模式下柑橘树体的15N利用率为35.7%，显著高于常规施肥的27.8%，表明关键物候期施肥能够使柑橘树体更充分地吸收、利用氮素。

柑橘；关键物候期施肥；15N-尿素；吸收；利用

氮是果树生长发育的重要营养元素，对树体器官构建、物质代谢以及诸多生理生化过程有其他元素不可替代的作用[1]。适量施用氮肥不仅能提高叶片的光合速率[2-3]，增加光合叶面积[4]，还能促进花芽分化，提高坐果率[5]，增强库活性[6]，提高果实品质[7-8]。但我国大多果园经营规模小且分散，施肥的盲目性较大，普遍存在施肥结构不合理、养分不平衡、肥料利用率低下等现象。前人研究表明，施用氮肥不当会减弱植物的抗病性，导致果实品质下降、树体旺长等不良后果[9-13]。

在小麦上的研究表明，9507品种的非叶器官是其主要的氮素贮藏库，小麦旗叶对籽粒的贡献高于其他叶位叶片[14]；水稻上的研究表明，水稻对不同时期追施氮肥的吸收，随着追肥时期的后延而增加[15]；苹果上的研究表明，分次施肥处理15N利用率为32.20%，显著高于一次施肥处理的23.34%[16]。说明不同施肥时期对于作物、果树对氮素的吸收影响很大。

目前，我国多数柑橘果园施肥时期不合理，施肥量随意性大[17]，为此，本试验运用15N示踪技术研究了两种施肥模式下氮素在柑橘树体内的吸收、运转机制，以期为柑橘果园的科学、精准施肥提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与处理

试验于2014年在四川省雅安市石棉县宰羊乡黄果柑果园进行。试材为8年生“黄果柑”杂柑，株行距为3 m×5 m。供试土壤为砂壤土，试验地有机质含量4.51 g·kg-1、碱解氮含量 140.37 mg·kg-1、速效磷含量100.81 mg·kg-1、速效钾含量90.17 mg·kg-1。

选取生长势基本一致，无病虫害的黄果柑植株6株，其中3株用于常规施肥，于2014年4月2日和2014年6月21日分别施入15N尿素(青岛腾龙微波科技有限公司生产，丰度20.1%)5 g和普通尿素95 g；另外3株于3月4日、6月21日、8月24日和11月3日分别施入15N尿素 4，1，4，1 g及普通尿素 76，19，76，19 g。常规施入磷钾肥，施肥后立即浇水[16，18]。

在夏梢旺长期(6月21日)、果实迅速膨大期(8月24日)以及果实转色期(11月3日)采集果实和叶片，果实采集部位为外层和内膛的4个方向各1个，共8个；叶片在东南西北4个方向选取成熟的功能叶片采集。于果实成熟期(2015年3月4日)进行整株采样，整株解析样品分为细根(d≤0.2 cm)、粗根(d>0.2 cm)、中心干木质部、中心干韧皮部、多年生枝木质部、多年生枝韧皮部、二年生枝、一年生枝、叶、果。单株为1次重复，重复3次。

1.2 测定方法及计算公式

样品按清水→洗涤剂→清水→1%盐酸→3次去离子水顺序冲洗后，105 ℃下杀青30 min，80 ℃下烘干至恒重，电磨粉碎后，全氮过10目筛，标记氮过 60 目筛[19-20]，混匀后装袋备用。

用凯氏定氮法测定样品全氮，用元素分析-稳定同位素质谱联用仪(上海交通大学分析测试中心)测定15N丰度。其中：

Ndff值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，它反映了植株器官对肥料15N的吸收征调能力[21]。

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)；

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[16]。

1.3 数据分析

采用Excel 2007和DPS 7.05软件进行数据统计、差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 关键物候期施肥对柑橘不同关键物候期叶片Ndff值的影响

由图1-A可以看出，两种施肥模式下叶片的Ndff值在夏梢旺长期、果实迅速膨大期、果实转色期以及果实成熟期差异均不显著。两种模式下叶片的Ndff值在果实转色期均出现了最低值，其中关键物候期施肥为2.04，常规施肥为2.01，分别显著低于其他3个关键物候期。而在果实成熟期两种施肥模式叶片的Ndff值又恢复到较高值，显著高于转色期叶片的Ndff值，说明成熟期柑橘果实对氮素的需求增加，而作为果实氮素供应的库源，叶片吸收氮素的速率加大。

图1 两种施肥模式下不同关键物候期柑橘叶片(A)和果实(B)的Ndff值Fig.1 Effect of two fertilization modes on the Ndff value of citrus leaves (A) and fruits (B) in different key phenophases

2.2 关键物候期施肥对柑橘不同关键物候期果实Ndff值的影响

由图1-B可以看出，两种施肥模式下果实的Ndff值均呈上升趋势。在果实迅速膨大期、转色期以及成熟期3个关键时期，关键物候期施肥模式下果实的Ndff值显著大于常规施肥模式下果实的Ndff值，说明关键物候期施肥比常规施肥更能促进柑橘树体对15N的吸收，且随着物候期的推移，果实对15N吸收的速率逐渐增大，对土壤中的氮素吸收能力更强。

2.3 关键物候期施肥对柑橘果实成熟期各器官Ndff值的影响

由表1可知，关键物候期施肥模式下果实、多年生枝木质部及细根Ndff值显著高于常规施肥模式，而其他器官的Ndff值差异不显著，表明关键物候期施肥使得柑橘树体的果实和根系对15N的吸收能力增强，从而使更多的氮素营养流向果实；而多年生枝木质部Ndff值的提高，表明关键物候期施肥模式下柑橘树体在成熟期贮藏在多年生枝木质部中的氮素比常规施肥的多，可能是作为贮备氮源为第二年的树体生长提供营养，其具体原因有待进一步研究。

表1 两种施肥模式下果实成熟期柑橘不同部位的Ndff值

Table 1 Effect of two fertilization modes on the Ndff value of different citrus parts in maturity period

部位施肥模式常规施肥关键物候期施肥果实2.98±0.07b3.51±0.05a叶片2.55±0.06cd2.69±0.03c一年生枝2.11±0.07ef2.23±0.07e二年生枝1.70±0.03hij1.82±0.04gh多年生枝木质部1.53±0.02j1.74±0.02hi多年生枝韧皮部1.61±0.06ij1.71±0.02hij中心干木质部1.57±0.08ij1.68±0.04hij中心干韧皮部1.56±0.01j1.68±0.02hij粗根2.01±0.09fg2.10±0.01ef细根2.21±0.11e2.47±0.07d

注：表中数据为3次重复的平均值±标准误差，数据后没有相同小写字母表示差异达5%显著水平。表2同。

2.4 关键物候期施肥对柑橘果实成熟期不同部位15N分配率的影响

由表2可知，两种施肥模式间果实和叶片的15N分配率均差异显著，关键物候期施肥模式果实的15N分配率为50.2%，显著高于常规施肥模式的45.7%；叶片的15N分配率为30.1%，显著低于常规施肥模式的32.1%，其他器官的15N分配率差异不显著。上述结果表明，与常规施肥相比，关键物候期施肥主要影响成熟期果实和叶片中氮素的含量，其能促进柑橘树体吸收的氮营养更多地流向果实，满足果实的生长发育需要。两种施肥模式下均以果实中的15N分配率最高，表明此时期果实为柑橘树体的生长中心，根系吸收的氮素主要供应果实生长发育的需要。

表2 两种施肥模式下果实成熟期柑橘不同部位的15N分配率(%)的影响

Table 2 Effect of two fertilization modes on distribution rate of15N (%) in different citrus parts in maturity period

部位施肥模式常规施肥关键物候期施肥果实45.7±0.18b50.2±0.09a叶片32.1±0.18c30.1±0.08d一年生枝0.60±0.19klm0.29±0.08m二年生枝0.90±0.18k0.59±0.09klm多年生枝木质部2.75±0.19hi2.44±0.08ij多年生枝韧皮部2.53±0.18hij2.22±0.08j中心干木质部3.55±0.18f3.24±0.09fg中心干韧皮部3.25±0.19fg2.92±0.08gh粗根7.80±0.18e7.49±0.08e细根0.80±0.18kl0.49±0.08lm

2.5 关键物候期施肥对柑橘果实成熟期15N利用率的影响

从表3可知，关键物候期施肥成熟期柑橘植株的15N吸收量为3.94 g，显著高于常规施肥柑橘植株吸收的2.72 g，关键物候期施肥模式下柑橘植株的15N利用率为39.4%，而常规施肥模式下15N的利用率仅为27.2%，差异显著，表明关键物候期施肥柑橘植株对土壤中的氮营养吸收能力更强，能显著提高柑橘植株对氮肥的利用率。

表3 两种施肥模式下果实成熟期柑橘植株的15N利用率

Table 3 Effect of two fertilization modes on15N utilization rate in citrus maturity period

指标施肥模式常规施肥关键物候期施肥植株总氮量/g189.39±2.52b201.62±1.96a吸收的15N量/g2.72±0.04b3.94±0.04a15N利用率/%27.2±0.43b39.4±0.38a

注：同行不同列数据后没有相同小写字母表示差异达5%显著水平。

3 讨论

柑橘是典型亚热带常绿果树，一个物候期内多次抽梢和发根，受外界环境季节性的影响，树体不同物候期对养分的吸收、利用和积累存在明显变化[22-23]。本试验结果也表明了黄果柑不同关键物候期施肥处理果实的Ndff值随着物候期的进行呈上升趋势，且差异显著，说明柑橘植株对土壤中氮素吸收的速率随着柑橘果实的生长越来越快。但是施肥过多或过少都会影响柑橘叶片对氮素的吸收，本试验中果实迅速膨大期两种施肥模式下叶片的Ndff值均比夏梢旺长期小，与卢晓鹏等[13]研究的氮素营养缺乏影响柑橘的生长发育，而过度施用氮肥带来柑橘树体代谢紊乱的现象相符合。因此，夏梢旺长期柑橘树体的施肥，要结合夏季修剪来进行。

本试验中两种施肥模式下果实成熟期不同器官15N分配率均表现为果实中最高，且关键物候期施肥果实的15N分配率显著高于常规施肥果实的15N分配率，与李红波等[16]在苹果上研究的一次性施肥和分次施肥对氮素在果实采收期生殖器官(果实)上的分配率影响不大不一致，这可能与两个种属自身的遗传性状有关，具体原因有待进一步研究。

本试验在四川省雅安市石棉县宰羊乡的一个标准化果园中进行，土壤含氮量水平一致。在同等供氮水平下，关键物候期施肥模式下氮肥的利用率显著高于常规施肥氮肥的利用率，原因可能在于常规施肥第一次施肥，此时正处于黄果柑树体谢花期，萌芽期对氮肥的需求高峰已过[24]，而第二次在夏梢旺长期施肥，过多的氮素消耗在夏梢的抽发及生长上，导致柑橘树体发育后期有效氮供应不足，致使氮素利用率降低；而关键物候期施肥模式下，施肥时期与柑橘树体关键物候期相吻合，施入土壤中的氮肥能够迅速充分地被柑橘树体吸收利用，因此在柑橘大规模种植生产中值得应用推广。

针对果园进行的施肥处理，尤其是成规模的果园，在充分了解不同果树物候期特点的基础上，根据其一年中吸收养分的特点，确定出不同果树特定的关键物候期，依据关键物候期来确定施肥时间；同时根据土壤的供肥水平、树势的强弱以及上一年的挂果量，来合理地确定施肥量，从而达到提高肥料利用率的目的，同时有利于改善我国果园普遍存在的因偏施氮肥造成的资源浪费、土壤结构板结的现状。

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(责任编辑 张 韵)

Study on nitrogen absorption and operation mechanism of citrus tree in two fertilization modes

LI Qing-nan，CAO Shu-yan，GU Xian-jie，XIONG Bo，YE Shuang，QIU Xia，WANG Zhi-hui*

(CollegeofHorticulture，SichuanAgriculturalUniversity，Chengdu611130，China)

With 8-year-old Huangguogan in Shimian as materials，15N-urea and urea were fertilized through two modes including the key phenophase (germination period，strong period of summer shoot，rapid enlargement of the fruit，veraison) fertilization and conventional (the falling period，strong period of summer shoot) fertilization. The difference in Ndff value in fruits and leaves during the strong periods of summer shoot，rapid enlargement of the fruit and veraison， and Ndff value，the distribution rate of15N，the utilization rate of15N in different parts of the tree during the maturity period were measured. The results showed that：in the three key periods of rapid enlargement of the fruit，veraison and maturity，the Ndff value of citrus fruit in the key phenophase fertilization mode was notable higher than that in conventional fertilization mode，the Ndff value of citrus leaves in veraison was notable lower than the other three phenophases in the two modes，which were 2.04 (the key phenophase fertilization) and 2.01(conventional fertilization) respectively. In the maturity period，the distribution rates of15N were the highest in fruits both in the two modes，in which the distribution rate of15N in fruits in the key phenophase fertilization mode was 50.2%，significantly higher than 45.7% in the conventional fertilization mode; Meanwhile， the utilization rate of15N of citrus tree in the key phenophase fertilization mode was 35.7%，which was also significantly higher than 27.8% in the conventional fertilization mode. It was indicated that nitrogen could be absorbed and utilized much more fully by citrus trees in the key phenophase fertilization mode.

citrus；the key phenophase fertilization；15N-urea；absorption；utilization

http://www.zjnyxb.cn李清南，曹淑燕，古咸杰，等. 两种施肥模式下柑橘树体氮素吸收与运转机制的研究[J].浙江农业学报，2016，28(1)：51-55.

10.3969/j.issn.1004-1524.2016.01.09

2015-06-23

四川省科技支撑计划项目(2011NZ0034)；四川省科技厅基金项目(10ZC1454)

李清南(1990—)，河南开封人，在读硕士研究生，研究方向为柑橘施肥。E-mail: 1192216887@qq.com

*通信作者，汪志辉，E-mail：wangzhihui318@126.com

S666.1

A

1004-1524(2016)01-0051-05

浙江农业学报ActaAgriculturaeZhejiangensis， 2016，28(1):51-55