晚秋叶施尿素提高矮化苹果翌春生长及果实品质的效果

丁 宁，沙建川，丰艳广，陈建明，张 民，姜远茂*

（1 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；2 山东农业大学资源与环境学院，土肥资源高效利用国家工程实验室，山东泰安 271018）

晚秋叶施尿素提高矮化苹果翌春生长及果实品质的效果

丁 宁1，沙建川1，丰艳广1，陈建明1，张 民2，姜远茂1*

（1 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；2 山东农业大学资源与环境学院，土肥资源高效利用国家工程实验室，山东泰安 271018）

【目的】研究晚秋叶施高浓度尿素对矮化苹果翌年春天氮素吸收、利用及成熟期果实品质的影响，以期为矮化果园合理施肥、提高氮肥利用率提供科学依据。 【方法】以 5 年生烟富 3/M26/ 平邑甜茶苹果为试材进行田间试验。试验设 3 个处理，每个处理 5 株树，单株为 1 次重复。用15N–尿素 (丰度为 10.22%) 配成 N 1.50%，3.00% 和 4.50% 的水溶液，分别用毛笔涂抹苹果全树叶片的正反两面，每株树用量 60 mL。以同样步骤，用普通尿素进行三个浓度的对照试验。于翌年盛花期 (4 月 25 日) 进行局部取样，春梢生长期 (6 月 15 日)进行整株破坏性取样，测定个部位的含氮量和15N丰度，以及叶绿素含量及果实品质，计算肥料氮对该部位氮素吸收的贡献率。 【结果】晚秋矮化苹果叶施不同浓度15N–尿素，叶片对叶面引入的氮素具有较高的吸收能力。不同叶施处理，植株翌年各器官的 Ndff 存在显著差异，且均以 N 4.50% 处理的最大，N 3.00% 处理次之，N 1.50% 处理最小，在盛花期，不同处理植株各器官均以多年生枝的 Ndff 值最高，其次是叶片，花和根，在春梢生长期，不同处理植株各器官均以叶片的 Ndff 值最高，其次是果实、一年生枝、多年生枝、根，中心干的 Ndff值最小。在果实成熟期，不同处理苹果植株叶片的叶面积、叶绿素含量和叶片全氮含量均存在差异显著，且均以 N 4.50% 处理最高，其次 N 3.00% 和 N 1.50%处理，对照处理最小；不同处理植株的平均单果重，单株产量、可溶性固形物、硬度、可溶性糖和糖酸比均存在差异显著，且均以 N 4.50%处理最高，其次 N 3.00% 和 N 1.50% 处理，对照处理最小。 【结论】晚秋对矮化苹果叶施不同浓度尿素，均显著增加了当年的贮藏营养，有利于翌年春天的营养生长和花芽分化，而且改善了叶片质量，不同程度的提高了苹果产量和果实品质。对于供试矮化苹果，适宜的喷施浓度是 N 4.50%。

矮化苹果；15N-尿素叶面喷施；氮吸收利用；果实品质

贮藏营养是落叶果树的重要特性[1]，氮素营养是植物体内氨基酸、蛋白质、核酸辅酶、叶绿素、激素、维生素、生物碱等主要有机含氮物的组成成分，因此贮藏氮素营养对果树的生长发育具有重要作用。前人研究表明，落叶果树休眠期体内贮藏氮水平对早春的生长、开花、座果、产量品质有重要作用[2–3]。果树贮藏氮的来源除由根部吸收外，叶片内的氮素大部分可在秋季回流进入树体，春天可再度利用。秋季采果后叶面喷施氮肥，不仅可以增加叶片叶绿素含量，延缓叶片衰老，还可以增加养分回流量，提高树体氮素的贮藏[4]，从而有利于翌年果树的营养生长及花芽分化。

近 30 多年来，世界苹果栽培制度发生了深刻变化，苹果矮砧密植栽培已经成为世界苹果栽培发展的方向[5–6]。矮砧苹果具有形成花芽多，开花结果早等优点，因此对休眠期氮素的贮藏要求更高，但矮砧苹果根系分布较浅，对肥水要求较高，不仅要求养分和水分供应充足，更要求供应均匀，而我国的苹果园主要分布在山地、丘陵等土壤贫瘠地带，有机质含量低[7]，同时果园春季一次性施肥和大量施肥并存现象严重，随着雨季降水和灌溉水淋入土壤深层，或经氨挥发、反硝化作用而造成氮肥的大量损失[8]，致使果园生育后期经常发生“脱肥”的现象，易造成生长后期树体早衰，因此，通过晚秋根外追施氮肥对延缓矮化苹果叶片早衰，提高氮素的贮藏具有重要意义。迄今为止，曾骧[9]在乔化苹果上、郝中宁[10]在枣上、管长志[11]在葡萄上均证实晚秋叶面施氮可以提高树体贮藏营养水平，有利于翌春果树的生长，而有关晚秋叶施氮肥对矮化苹果翌年春天氮素的吸收、利用特性以及对成熟期果实品质影响等方面的研究还未见报道。为此，本试验利用15N 示踪技术，通过连续 2 年试验研究晚秋叶施高浓度尿素对矮化苹果翌年春天氮素吸收、利用特性及对成熟期果实品质的影响，以期为矮化苹果栽培管理和施肥提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于 2012 年 11 月～2014 年 10 月连续 2 年在山东烟台市莱山镇官庄村果园进行。试材为垄栽 5年生烟富 3/M26/ 平邑甜茶苹果，株行距为 1 m × 4 m。果园土壤有机碳 7.84 g/kg、硝态氮 25.14 mg/kg、铵态氮 56.34 mg/kg、速效磷 34.12 mg/kg、速效钾221.30 mg/kg。

于 2012 年和 2013 年落叶期 (11 月 1 日) 各选取生长势基本一致，无病虫害的植株 15 株。试验设 3个处理，每个处理 5 株树，单株为一次重复。用15N–尿素 (上海化工研究院生产，丰度为 10.22%) 配成 N 1.50%、3.00% 和 4.50% 的水溶液，分别用毛笔涂抹苹果全树叶片的正反两面，每株树用量 60 mL，分别于翌年盛花期 (4 月 25 日) 进行局部取样分析，并在春梢生长期 (6 月 15 日) 对整株植株进行破坏性取样。同时，于 2012 年和 2013 年落叶期另选生长势基本一致，无病虫害的植株 40 株，另设 4 个处理，每个处理 10 株树，单株为一次重复，将普通尿素溶于自来水中，配成 N 0(CK)、1.50%、3.00% 和4.50% 的水溶液，每个处理 10 株树，分别用毛笔涂抹苹果全树叶片的正反两面，每株树用量 60 mL (CK为自来水)，于翌年果实成熟期 (10 月 15 日) 测定各处理叶片叶绿素含量和果实品质。

1.2 测定方法及计算公式

1.2.1 叶绿素和果实品质测定方法 于 2013 年和2014 年果实成熟期 (10 月 15 日)，在树体周围均匀采 20 片叶，测定各处理植株的叶面积 (YMJ-B 叶面积仪 (Konica Minolta, Tokyo, Japan) 测定) 和叶绿素含量 (SPAD-502 叶绿素计 (Konica Minolta, Tokyo, Japan) 测定)，同时，每株树采 5 个果实测定果实品质，可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定[12]，可滴定酸含量参照高俊风的方法[13]，可溶性固形物含量用糖量计测定，硬度用 HP-230 型硬度仪测定。

1.2.2 植株解析样品测定方法 盛花期局部取样分为花、叶片、多年生枝和根，新梢生长期整株解析分为果实、叶片、一年生枝、多年生枝、中心干和根。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，随后在 80℃下烘干至恒重，电磨粉碎后过 60 目筛，混匀后装袋备用。土样取回后自然风干、研磨、过筛、装袋待测。

样品全氮用凯氏定氮法测定[14]，15N 丰度用 ZHT-03 (北京分析仪器厂) 质谱计 (中国农业科学院农产品加工研究所) 测定。

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 (Ndff，%)，反映了植株器官对肥料15N 的吸收征调能力[15]。Ndff = (器官15N 丰度 –15N 自然丰度)/(肥料15N 丰度 –15N 自然丰度) × 100%；

氮肥利用率 = (Ndff × 器官全氮量)/施肥量 × 100%；

1.3 数据统计

应用 Microsoft Excel 2003 软件进行图表绘制，应用 DPS 7.05 软件进行数据的统计分析，采用单因素方差分析和差异性分析。

2 结果与分析

2.1 晚秋叶施不同浓度15N–尿素叶片氮的吸收和利用

由表 1 可知，晚秋叶片涂抹15N–尿素，叶片对15N–尿素具有较高的吸收能力，2012 年利用率在76.98%～87.63%，2013 年利用率在 73.98%～88.88%，表明叶片涂抹15N–尿素可以显著提高植株贮藏氮素水平。3 个叶施15N–尿素处理植株的15N 利用率存在显著差异，1.50% 处理最大，3.00% 处理次之，4.50% 处理最小，15N 损失率则相反。

表1 晚秋叶施不同浓度15N–尿素果树叶片翌年氮的吸收利用率Table 1 N absorption and utilization of leaves affected by foliar application of15N-urea in late autumn

2.2 晚秋叶施不同浓度15N–尿素对翌年生长初期苹果各器官 Ndff(%) 的影响

由表 2 可知，在 2013、2014 年盛花期，不同处理植株各器官的 Ndff 值均以多年生枝的最高，其次是叶片，花和根，表明晚秋叶施15N–尿素叶片吸收的氮主要贮藏在多年生枝，而且从新生器官中检测到不同丰度的15N，表明树体前一年贮藏的氮素营养在翌年生长季可迅速转移到新生器官中。在春梢生长期，不同施肥处理各器官的 Ndff 值均以叶片的最高，其次是果实、一年生枝、多年生枝、根，中心干的 Ndff 最小。从盛花期到春梢生长期地上部新生器官及根的 Ndff 逐渐增大，而多年生枝的 Ndff 逐渐减小，表明树体前一年贮藏在多年生枝的氮素营养不仅向地上部新生器官分配，而且也向根系分配，从而促进根系的生长。

表2 晚秋叶施不同浓度15N–尿素翌年生长初期苹果各器官 Ndff(%)Table 2 Ndff in organs of apple tree in the next early spring affected by foliar application of15N-urea in late autumn

3 个叶施15N–尿素处理，盛花期和新梢生长期各器官的 Ndff 值均以 N 4.50% 处理最高，其次是 N 3.00%处理，N 1.50% 处理最小，且各处理之间差异显著，表明在适宜浓度范围内，各器官的 Ndff 随涂抹浓度的增加而增大。

2.3 晚秋叶施不同浓度尿素对翌年果实成熟期叶片叶绿素和全氮量的影响

由表 3 可知，在 2013、2014 年果实成熟期，苹果植株叶片的叶面积、叶绿素含量和叶片全氮含量均以 N 4.50%处理最高，其次 N 3.00% 和 N 1.50%处理，对照处理最小，而且各处理之间差异显著，表明晚秋叶施高浓度尿素有利于改善翌年苹果植株的叶片质量，从而提高了光合作用，且 N 4.50%处理效果最好。

2.4 晚秋叶施不同浓度尿素对翌年果实成熟期产量及品质的影响

由表 4 可知，翌年果实成熟期，晚秋叶施高浓度尿素处理植株的平均单果重，单株产量差异显著，均以 N 4.50% 处理最高，其次 N 3.00% 和 N 1.50%处理，对照处理最小。反映苹果内在品质的主要指标有可溶性固形物、硬度、可溶性糖和可滴定酸等，苹果中可溶性固形物其主要成分是可溶性糖类等物质，硬度是果实耐储藏性的一项重要指标，可溶性糖和可滴定酸含量是苹果品质的重要指标，当苹果中可溶性糖含量增加，可滴定酸含量降低时，糖酸比提高，果实的口感风味提高[16]。由表 4 可知，晚秋叶片涂抹不同浓度氮素处理植株果实的可溶性固形物、硬度、可溶性糖含量差异显著，均以 N 4.50% 处理最高，其次 N 3.00% 和 N 1.50% 处理，对照处理最小，各处理之间可滴定酸没有显著差异。苹果的风味除取决于糖、酸含量外，还取决于糖酸比，本试验不同处理之间糖酸比存在显著差异，N 4.50%处理最大，对照处理最小，表明晚秋叶施高浓度尿素有效的改善了翌年成熟期的果实品质。

表3 晚秋叶施不同浓度15N–尿素翌年果实成熟期叶片叶绿素和全氮量Table 3 Leaf SPAD and N content at fruit maturity stage next year affected by foliar application of15N-urea in late autumn

表4 晚秋叶施不同浓度15N–尿素翌年果实产量及品质Table 4 Yield and quality of fruit in the next year affected by foliar application of15N-urea in late autumn

3 讨论

秋季果树叶片脱落前，叶片内氮素有两个去向，一是向树体回流，二是随落叶损失[17–18]。本试验连续 2 年15N 示踪结果表明，秋季苹果叶片施用尿素的 11.12%～26.02% 保留在叶内，随落叶脱离树体，其余被贮藏利用，并向树体各部分转运，从而增加树体氮素水平。贮藏氮有明显较长时期的再分配、再利用特性，其运转方向基本随生长中心的转移而转移[19]。顾曼如[20]在对乔化苹果贮藏15N 的运转分配特性研究后认为，贮藏15N 主要在大量需氮的萌芽至新梢旺长期起作用。本试验研究表明：晚秋叶施不同浓度15N–尿素，叶片吸收的氮素休眠期主要贮藏在多年生枝，盛花期从新生器官中可检测到不同丰度的15N，表明树体前一年贮藏的氮素营养在翌年生长季可转移到新生器官中，在新梢生长期，地上部新生器官及根的 Ndff 逐渐增大，多年生枝的 Ndff 逐渐减小，表明树体前一年贮藏在多年生枝的氮素营养不仅向地上部新生器官分配，而且也向根系分配，从而促进根系的生长，缓解早春土壤温度低，根系吸收氮素能力弱导致的生长较慢的问题。

叶片是进行光和作用生产干物质的主要器官，生长后期叶面积的增大，有利于提高光和作用，延缓叶片衰老，叶绿素是重要的含氮化合物，其含量降低是叶片衰老的主要标志[21]。杨兴洪等[22]萌芽前对苹果枝条涂抹15N-尿素的结果也证明，增施氮肥能够改善叶片质量，提高光合强度。本试验连续 2 年的研究也表明晚秋叶片涂抹尿素有利于改善翌年苹果植株的叶片质量，缓解营养生长和生殖生长对养分的竞争，有利于增强新生幼叶的功能，使幼叶较快地由异养转向自养，起到“以氮增碳”的作用[23]，而且生长后期叶片叶绿素和全氮含量的增大，有利于提高光和作用，延缓叶片衰老。3 个涂抹氮素浓度植株叶面积、叶绿素含量和叶片全氮含量均显著高于对照处理，且均以 N 4.50% 处理最大。

秋季叶面追肥不仅对早春生长有影响，而且不同程度地提高作物的产量和品质[24]。本研究中，涂抹尿素 N 1.50%、3.00% 和 4.50% 后，平均单果重分别比涂抹清水 (CK) 提高了 6.71%～7.92%、11.70%～12.0%、15.30%～16.86%，单株产量分别提高了3.66%～4.04%、12.88%～13.85%、19.80%～21.24%。果实的可溶性固形物、硬度、可溶性糖含量和糖酸比也均显著高于对照，表明晚秋叶面追施氮肥还可显著的改善果实品质。

晚秋叶面施氮可以提高乔化苹果树体贮藏营养水平，促进翌春果树的生长，该技术已在生产上得到了广泛的应用[9]。相比乔化苹果，矮化苹果具有形成花芽多，开花结果早等优点，因此对休眠期氮素的贮藏要求更高。本试验研究表明：矮化苹果晚秋叶施氮素不仅显著增加树体贮藏氮素水平，而且解决了苹果生育后期根系活力差，几乎停止了对养分的吸收能力等问题，因此，生产上矮化苹果栽培更需要在秋季落叶时进行叶面喷施尿素。

矮化中间砧不仅对氮素营养运转有一定的阻碍作用，也阻碍着碳素营养物质及时地向根系输送。地上部对根系碳水化合物供应的减少，改变了地上部碳水化合物与含氮物质间的比例，加大碳氮比，抑制地上部的营养生长，导致树体矮化[25]。晚秋叶施高浓度尿素可以显著增加氮素回流量，贮藏营养增加，但氮素浓度过高可能造成矮化苹果翌年树体地上部过旺生长，不利于生殖生长，导致树体矮化变乔化，而且高浓度氮素也可能破坏叶片的结构，不利于氮素的吸收，氮肥利用率降低[26]。本试验结果表明，在供试矮化苹果品种和管理水平下，晚秋叶面喷施含 N 4.5% 的尿素溶液，不仅显著增加了当年的贮藏营养，有利于翌年春天的营养生长和花芽分化，而且改善了叶片质量，不同程度的提高了苹果产量和果实品质。

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Foliage application of urea in late autumn will improve growth in the following spring and fruit quality of dwarfed apple

DING Ning1, SHA Jian-chuan1, FENG Yan-guang1, CHEN Jian-ming1, ZHANG Min2, JIANG Yuan-mao1*
( 1 College of Horticulture Science and Engineering, Shandong Agricultural University/State Key Laboratory of Crop Biology, Taian, Shandong 271018, China; 2 College of Resources and Environment, Shandong Agricultural University/National Engineering Laboratory of Efficient Utilization of Soil and Fertilizer Resource, Taian, Shandong 271018, China )

【Objectives】In this paper, we studied the effects of urea foliar application in late autumn on the nitrogen absorption, utilization of apple trees in the following spring and the fruits quality at the fruit maturation period of dwarfed apple, hoping to provide scientific basis for appropriate fertilization on dwarfed apple orchards and improve the nitrogen efficiency. 【Methods】 A field experiment was conducted uing five-year-old 'Fuji' 3/M26/M. hupehensis Rehd. seedlings as the experimental material. The seedlings were divided into three groups and each had 5 ones. The15N-urea (abundance 10.22%) was diluted into aqueous solution of N 1.50%, 3.00% and 4.50%, and 60 mL of the solutions were smeared onto both sides of the whole plant leaves. Common urea controlof three N concentrations were made the same as the treatments. In the next year, the leaves, branches and roots samples were collected at the full-bloom stage (April 25th), and the whole plants were destructively sampled at the spring shoot growing stage (June 15th). The N contents and15N aboundance were determined, the chlorophyll contents and fruit quality were investigated, and the Ndff values were calculated. 【Results】There were significant differences in Ndff in different organs, and the highest one was in tretment of N 4.50%, followed by treatment N 3.00%, and the lowest in the N 1.50% treatment. At the full-bloom stage, the Ndff in perennial branches was the highest, then in leaves, flowers and roots in turn, indicating that the nitrogen absorbed by leaves was primarily stored in perennial branches. At the spring shoot growth stage, the Ndff in leaves was the highest, followed by annual branches, perennial branches, roots and stems in turn. The plant leaf area, SPAD and the total N contents of leaves were found significantly different amongst the treatments at the fruit maturity stage. The highest values was in N 4.50% treatment, then was in N 3.00% and 1.50% treatments, and the lowest value was in the control, which was consistent with the presentation of the physiological indicators, such as mean fruit weight, yield per plant, soluble solid, fruit firmness, soluble sugar content and sugar-acid ratio. 【Conclusions】Foliar application of urea on dwarfed apple trees in late autumn could improve the nutrient storage of the current year, enhance the vegetative growth and flower bud differentiation, improve the leaf area, and increase the yield and fruit quality of apples as a result. The appropriate foliar application concentration of urea is N 4.50% for the experimental apples cultivars.

dwarfed apple;15N-urea foliar application; N absorption; fruit quality

S661.1; S606+.2

A

1008–505X(2016)06–1665–07

2015–12–04 接受日期：2016–02–22

现代农业产业技术体系建设专项资金资助（CARS-28）；公益性行业（农业）科研专项资金资助（201103003）资助。

丁宁（1986—），男， 山东泰安人，博士研究生，主要从事果树氮素营养研究。E-mail：dingningsd@163.com

* 通信作者 E-mail：ymjiang@sdau.edu.cn