不同水肥配比对核桃生长的影响

王 评，马丙尧，马风云，王 霞，黄雅丽,，马江燕

（1.德州市自然资源局，山东 德州 ；2.山东省林业科学研究院，山东 济南 250014；3.山东农业大学林学院，山东 泰安 270018；4.潍坊职业学院，山东 潍坊 262737）

核桃（Juglans regia L）作为重要的坚果和木本油料树种之一，在世界五大洲的50多个国家和地区多有分布和栽培。核桃为喜光树种，其叶片光合作用的大小可以间接地反映核桃树的生理状态[1]。张志华[2]等研究发现，水分是影响果树光合特性和籽粒产量的重要因素，在后期植物物质的积累和分配过程中起到非常重要的作用，不同土壤水分条件下核桃生理生态特性也存在显著差异。张娜[3]等研究表明，不同发育阶段及物候期的核桃在对水分的需求均有一定不同，研究发现，土壤含水量的大小对植株开花期和硬核期影响较小，但在果实膨大期影响最显著。

水分和养分在植物生长发育过程中扮演着非常重要的角色[4]，水肥一体化是将水分和养分合理融合并利用灌溉压力系统进行施灌的新技术。水分能够有利于肥效的发挥，肥料能够促进水分利用率提高，因此合理的灌溉施肥集成的水肥一体化技术已成为当今农业的热门技术[5,6]。多项研究表明[7－10]，依托水肥一体化系统进行科学的灌溉和施肥，不仅减少水肥投入、降低肥料损失，而且利于促进核桃根系正常生长发育，增强果树对养分的吸收，进而明显提升果品生产效益。

1 材料与方法

1.1 试验区域概况

2017年3月-10月在莱芜市莱城区苗山镇北苗山村的牛旺泉北山安排核桃的水肥试验，供试树种为4年生香玲核桃。该地区地处暖温带半湿润季风气候，冬季寒冷干燥，夏季炎热多雨，年平均气温13.0℃，平均降水量695.1 mm，降水时空分布不均匀，70%主要集中在夏季，年平均相对湿度为63%。该地区为典型的青石山，土壤碱解氮、速效磷和速效钾的含量分别为 70.29 mg·kg-1、10.00 mg·kg-1和260 mg·kg-1，pH 为 7.99，有机质含量为 0.68%，田间持水量为32.54%。

1.2 试验设计与方法

选择株行距为2x3m，树龄3年，长势一致的香玲核桃树，为供试材料。试验地为山地梯田，地势较为平坦，前一年秋季已施底肥8kg/株的土杂肥和150g/株的鲁西复合肥 （45%）。追肥为尿素和鲁西16-5-30的大量元素水溶肥（简称鲁），试验主要为灌水量、施肥量两因素三水平设计，以穴灌及常规穴施追肥为对照（CK），穴灌浇水量每次为20 l/株，总施肥量（3次）为500 g/株。灌水定额设定3个梯度（10 l/株，15 l/株，20 l/株），分别以 L1、L2 和 L3 表示；施肥（3次追肥总量）设定3个水平：40%穴施追肥（200 g/株）、70%穴施追肥（350 g/株）、100%穴施追肥（500 g/株），分别以 T1、T2、T3 表示。各处理分别设3次重复，随机排列。整个试验（CK除外）进行滴灌施肥。滴灌方式采用压力补偿式喷头设施，滴头距树干基部为20cm，滴头流量为12 l/h，每行一条滴管。试验设计详见表1、表2。

表1 不同处理灌水试验设计

表2 不同处理施肥试验设计

1.3 试验测定项目

1.3.1 叶绿素的测定

每个水肥处理随机选定长势一致的3株核桃树，分别在树体的东西南北4个方向上分别选取2片植株冶炼，利用SPAD-502叶绿素仪对其叶绿素相对含量进行测定，每个处理重复3次。

1.3.2 叶面积指数（LAI）的测定

利用带有鱼眼镜头的单反相机，在植株的东西南北4个方向拍摄其冠层图片，并通过Hemiview2.1软件对拍摄的图片进行分析，获得LAI值[11]。

1.3.3 净光合速率（Pn）的测定

各处理间随机抽取5棵核桃植株，在树冠的外围上部枝条上选取3片成熟的叶片，在自然光下，于每天10:00-18:00采用英国产的CIRAS—3便携式光合作用测定系统进行测定光合指标值大气CO2浓度、大气温度（Ta）、光合有效辐射（PAR）和大气湿度等环境因子的测定，并利用Ls=(1-Ci)/Ca公式进行气孔限制值（Ls）的计算。测定时间间隔2小时。

1.3.4 果实产量与品质测定

在收获期，各处理间随机抽取3棵核桃树，数其单株果树上的核桃数量，作为植物的单株个数；各处理间随机选取50个核桃，分别测定去掉青皮后的单果质量[12]出仁率，并估算各处理的核桃产量。采用考马斯亮蓝G250染色法测定核桃蛋白质[13]；采用索氏提取法测定脂肪含量[14]。

1.4 数据处理

应用Excel 2007和SPSS 22.0软件进行数据的整理与统计分析，应用Origin软件对图像进行处理。

2 结果与分析

2.1 不同水肥处理对核桃叶绿素含量的影响

叶绿素作为植物光合作用的重要指标之一，其含量的高低代表植物光合作用的强弱。如图1所示，各处理间核桃树叶绿素变化均呈现先上升后下降的趋势。通过LSD分析显示，不同灌溉施肥处理对核桃不同发育期的叶片叶绿素含量均无显著影响，这说明在合理的灌水和施肥范围内，不同的水分和肥料的使用量对核桃叶绿素含量影响不大。其中，W1F1的植物叶绿素含量最低，其次为处理CK，其他各灌溉施肥处理的植物叶绿素含量均高于处理CK。而从整体来看，当施肥量相同时，处理W2的植物叶绿素含量均高于处理W1与W3；当灌水量相同时，处理T3的叶绿素含量最高，较处理T2增加了0.9%，较处理T1增加了2.2%，这说明肥料用量对植物叶绿素的含量影响显著。综合分析得出，处理W2T3能最大的提高核桃的叶绿素含量。

图1 不同水肥处理下的核桃树叶绿素含量

2.2 不同水肥配比对核桃叶面积指数的影响

不同水肥处理对各生长期核桃植株叶面积均产生一定影响，由图2分析显示，在核桃生育期内，各处理间核桃植株的叶面积变化均呈现先升高后下降的趋势，且在7-8月之间其叶面积指数均达到最高值，这说明生育期内，该时间段核桃的光合作用最强，最有利于植物物质的积累，随后植物进入成熟期，光合速率下降，导致叶片成熟脱落。而从整体来看，当施肥量相同时，植物的叶面积指数随着灌水量的增大而增大，当为处理W3时，植物的叶面积指数达最高值，分别较处理W2与W1增加了2.31%和50%，且差异显著；当灌水量相同时，处理T1的植株的叶面积指数最低，显著低于其他处理，这说明施肥过低时，不利于植物片叶片的生长发育。综合分析显示，处理W2T2的植株叶片指数最高，显著高于其他各处理。这说明，合理的水肥施用对植物叶片指数有显著影响。

图2 不同水肥处理下的核桃叶面积变化

2.3 不同水肥处理对核桃净光合速率的日变化的影响

净光合速率Pn是指植物光合作用积累的有机物，它反映了光合作用的强度。不同水肥处理对核桃净光合速率的影响见图3，由图中可以看出，核桃树的净光合速率变化趋势既有“单峰型”又有“双峰型”，灌水量最低和最高的W1和W3处理的净光合速率变化趋势为“双峰型”，从10:00开始迅速上升，在12:00第一次到达波峰，随后逐步下降至波谷，而后又逐步上升在16:00第二次到达波峰；灌水适量的W2处理的净光合速率变化趋势为 “单峰型”，从10:00开始迅速上升，在14:00达到波峰，随后缓慢下降，与处理W1和W3相比较，其峰值推迟约2h，分析认为适度灌水可有效减缓核桃树的光合 “午休”现象[15]。各试验处理中，净光合速率最大值出现在 W3T3 处理，约为 12.7μmol·m-2·s-1，最小值出现在 W1T1 处理，约为 2.3μmol·m-2·s-1。在等量灌水处理水平下，树体的净光合速率随肥料施入量的增加而增大，这说明加大肥料施入量可增强核桃树的光合作用；在等量肥料处理水平下，树体的净光合速率也随灌水量的增加而增大，说明在肥料施入一定的前提下，增加灌水量可促进核桃树的光合作用。

图3 不同水肥处理对核桃树净光合速率Pn的影响

2.4 不同水肥处理对核桃产量的影响

表3 不同水肥处理下的核桃干重、个数和产量

表3显示了不同水肥梯度水平下核桃干重、个数和产量的统计数据。在各处理间，处理W1T2、W2T2、W2T3、W3T2的核桃干重均高于处理 CK，而其他不同处理的核桃干重均小于处理CK，其中W1T2处理的核桃干重最大，为12.37 g/个，显著高于其他各处理，而处理W3T3的核桃干重最低，仅为11.57 g/个。在同一灌溉水平下，随施肥量的增加和同一施肥水平下，随灌溉水量的增加，核桃单株个数均呈现增加趋势，其中最大值出现在W3T3处理为60个，最小值出现在W1T1处理为36个；各处理间，核桃整体产量最多的是处理W3T3，达572.72 kg/hm2，较处理CK显著增加57.8%，产量最少的是W1T1处理，仅为352.54kg/hm2，为处理CK的97.13%。在W1和W3水平下，随施肥量的增加核桃产量均呈增加趋势，但W2水平下，随施肥量的增加产量先增加后降低；在T1和T3水平下，随灌溉量的增加核桃产量均呈增加趋势，但T2水平下，随灌溉量的增加产量先增加后降低，且W2T2的产量与W3T3相比无显著性差异。由此可见，水和肥对产量的影响有一个界限值，如果超过界限，则核桃的增产效应就不明显。综上所述，同时考虑节水、节肥的原则，分析得出W2T2产量最优，较CK产量增加57.5%。

2.5 不同水肥处理对核桃果实品质的影响

图4 不同水肥处理对核桃果实蛋白质的影响

图5 不同水肥处理对核桃果实脂肪的影响

由图4、图5可见，除W1T1处理外，其他处理的蛋白质及脂肪含量均高于CK，其中处理W2T2的蛋白质和脂肪含量最大，分别为20.9%、66.6%，W1T1处理的蛋白质和脂肪含量最小，分别为18.7%、64.7%。由图4分析得出，在等量灌水处理水平下，随着施肥量的增加，W1和W3处理核桃果实蛋白质含量呈现增大的变化趋势，而W2处理下核桃果实蛋白质含量呈现先增大后减小的变化趋势；在同一施肥处理水平下，核桃果实蛋白质含量随灌水量的增大而增大。脂肪含量变化趋势跟蛋白质含量变化基本一致。核桃坚果质量分级标准中规定化学指标上脂肪含量＞65%，蛋白质含量＞14%的核桃坚果为特级果[16]，除W1T1处理外，各处理核桃坚果均达到此要求。由此可见，土壤水分过低或过高、施肥量过少或过多都会影响核桃果实的品质，从而不利于提升核桃果实的商品率。核桃果实的综合品质在一定的范围内随着水肥供应量的增加而提升，一旦超过界限值，品质效应会降低或不再变化。

3 讨论与结论

（1）生育期内随时间的推移各处理叶绿素含量均呈现先升高后下降的变化趋势，这说明灌水和施肥均对叶绿素均有一定的影响，合理适量的水肥供应有利于促进核桃树体光合作用的进行。

（2）各处理核桃植株的叶面积指数均呈现先升高后下降的变化趋势，其中处理W2T2的植株叶面积指数最大，最有利于提高树体的光合速率和增加养分积累量，从而大幅提高果实产量。

（3）在同等的灌水条件下，净光合速率随施肥量的增加而增大；在施肥量一致的情况下，净光合速率随灌水量的增加而增大。

（4）随着灌水量的增加，核桃的单果重呈逐渐降低趋势，但单株个数及产量均呈现上升趋势；当施肥量增加时，核桃果实的单株个数及产量均逐渐增加，当施肥达到一定量 (灌水定额W2、施肥量T2)，增长趋势趋于平缓。而植株单果重呈现先增大后减小的趋势，这说明在一定范围内，合理的水肥施用有利于核桃果实产量的提高。

（5）随灌水施肥量的增加，核桃果实的蛋白质及脂肪含量均呈现先增加后下降的趋势，其中处理W2T2的核桃果实品质最优。有研究表明[17]，稳定的水分和养分供应是实现种植业节水节肥及果实高产优质的主要原因。因此，滴灌施肥的实施可以调节不同时期的核桃植株水肥供应状况，稳定植物生长土壤水肥平衡，继而满足对核桃不同生长时期水分和养分的供给，从而改善核桃果实品质，提高果实蛋白质含量和脂肪含量。

综上所述，灌溉水量、施肥量过高过低都不利于核桃树体生长、果实产量及品质提升，考虑节水、节肥的原则，结合试验处理统计数据，研究得出W2T2处理为提高核桃产量、品质以及水肥利用率的最佳水肥配比模式。