氮磷钾配施对平欧杂种榛果实成熟期光合特性和产量品质的影响1)

王灵哲 宋锋惠 罗达 史彦江 张伟 李嘉诚

(新疆农业大学，乌鲁木齐，830052) (新疆林业科学院经济林研究所) (新疆农业大学)

平欧杂种榛(Corylusheterophylla×C.avellana)属于亚乔木树种，易栽植、成活率高；抗寒抗旱性强，坐果率高。其果实大而美观，壳薄、仁满、味正、营养价值高；成熟早；耐储存，是世界四大坚果之一[1]。新疆特殊的地理条件和气候条件为平欧杂种榛的生长和发育提供了有利的条件，在新疆目前40多个县市成功进行了引种栽培。氮(N)、磷(P)、钾(K)不仅是植物生长过程中必需的矿物质元素[2-4]，还是提高果树产量和品质的重要途径之一。近年来，有关氮磷钾配施对果树的生长、产量和品质影响的研究取得了关键性的成果。如李永闲等[7-8]研究轮台白杏(Amerniacavulgaris)发现，施肥量(S)S(N)∶S(P)∶S(K)=1.00∶0.56∶0.67时，果实的单果质量提高10.6%～35.9%，产量提高16.0%～21.26%；赵佐平等[9]研究发现，使用氮磷钾混合肥使苹果(MaluspumilaMill.)产量提高12.62%～48.57%；王晓彬[10]、潘鑫等[11]研究新温185号核桃(Juglansregia‘Xinwen185’)得出，N、P、K肥施肥量分别为1.239 3、0.694 3、0.297 8 kg·株-1时能达到优产；徐叶挺等[12]研究发现，氮磷钾复合肥可使‘叶尔羌’扁桃(AmygdaluscommunisL.)的坐果率达到54%。由此可见，氮磷钾混合配施对果树产量和品质的影响远高于单施或不施[6]。为此，本研究以新疆9年生的平欧杂种榛为研究对象，探索氮、磷、钾不同施肥配比对果实成熟期榛子光合特性与产量的影响。为新疆平欧杂种榛的科学施肥提供理论依据，也为提高优质高产的平欧杂种榛提供科学参考。

1 研究区概况

试验地点位于新疆乌鲁木齐县安宁渠(地理坐标为86°37′33″～88°58′24″E，43°45′32″～44°8′N)，海拔935.3 m，地势平坦，属于中温带半干旱大陆性气候，年均降水量286.1 mm，年均蒸发量2 164.2 mm，年均日照时间为2 775 h，年均无霜期137 d，光热资源丰富[13]。

2 材料与方法

以平欧杂种榛丰产栽培示范园中平欧杂种榛的“新榛1号”为试验材料。株行距为4.0 m×1.5 m，东西行向栽植，林相整齐，树龄9 a，树势良好，健康无病虫害，各样株长势基本一致。

为掌握试验样园土壤肥力状况，2018年3月份在施肥试验前采集样园土壤样品进行养分分析，研究表明，样园土壤类型为土层深厚的沙土，0～40 cm土层土壤基本化学性质为有机质质量分数为0.914%、速效N质量分数为38.20 mg·kg-1、有效P质量分数为7.97 mg·kg-1、速效K质量分数为114.67 mg·kg-1。根据全国第2次土壤普查养分分级标准，试验样园土壤碱解N质量分数为五级、有效P质量分数为四级、速效K质量分数为三级，综合土壤养分条件属中等[14]。

采用“3414”肥料效应田间试验(表1)，肥料因素为氮(N)、磷(P2O5)、钾(K2O)，4个水平分别为0(不施肥)、1(常规施肥量的50%)、2(常规施肥量)、3(常规施肥量的150%)，共14个处理(记为Ti，i=1，2，3，…，14)，每个处理设3个重复小区，随机排列，每一试验小区5株树，共计210样株。对所选样株平均株高、地径、冠幅分别为(2.5±0.4)m、(5.3±0.2)cm、(2.0±0.3)m。根据2017年施肥试验量每一样株N、P2O5、K2O的常规施肥量(纯量)分别为0.7、0.3和0.2 kg·株-1。N、P、K肥质量分数及来源详见表2。N、P和K肥在2018年4月初榛子萌芽前一次性施入。施用方式为环状沟施，位置在树冠2/3处，施肥沟距树体67 cm、开沟深度为30 cm。

表1 田间试验设计

注：N、P、K下角标数字中“0”为不施肥;“1”为常规施肥量的50%；“2”常规施肥量；“3”常规施肥量的150%。

表2 肥料来源

纯量元素名称施肥元素名称纯量元素质量分数/%出产公司名称N尿素(CO(NH2)2)46新疆塔里木油田石化分公司生产P重钙(Ca(H2PO4)2)46云南云天化国际化工有限公司生产K硫酸钾(K2SO4)51国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司生产

光合参数测定：试验于8月中下旬(果实成熟期)，在晴朗天气、自然光照条件下测定。测定时间为08：00—20：00(北京时间)。测定方法为采用CIRAS-2(英国，PP-Systems)便携式光合仪对每株平欧杂种榛的树冠中部向南，选取5个健康功能完全叶片，每隔2 h对活体标记叶片测定1次，测定净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、胞间CO2摩尔分数(Ci)、光合有效辐射(PA，R)、气温(Ta)等生理生态参数值，并计算水分利用效率(WU，E)、气孔限制值(Ls)等指标。每个叶片重复记录3次数据，取平均值进行分析。水分利用效率(WU，E)采用公式WU，E=Pn/Tr、气孔限制值(Ls)采用公式Ls=1-(Ci/Ca)进行计算[15]。将日变化测定的叶片净光合速率和蒸腾速率作累积处理，分别得到日光合累积值(PD)和日蒸腾累积值(TD)，并由此计算得出日水分利用效率累积量(WU，E，L，D)，即WU，E，L，D=PD/TD[16]，

式中：P(n,i)与P(n,i+1)分别为相邻两个处理测定的净光合速率；Δt为测定时间间隔(h),这里为2 h。

式中：T(n,i)与T(n,i+1)分别为相邻两个处理测定的蒸腾速率;Δt为测定时间间隔(h),这里为2 h。

叶绿素荧光参数测定：试验于8月中下旬(果实成熟期)，在晴朗天气、自然光照条件下，采用FMS-2型(英国，Hansatech)便携调制式叶绿素荧光仪测叶绿素荧光参数最大光能转换效率(Fv/Fm)。从08：00—20：00，每隔2 h测定1次，每一供试样株上测定5个叶片作为重复。

果实测定：8月20日果苞基部变黄、果壳硬化呈黄褐色，分别调查试验株结果数量，然后将不同处理采收的15株树果实混合装入网袋，带回实验室、脱苞。自然晾干25 d，对不同处理随机选取100粒果实进行考种，包括单果质量、纵横径、果壳厚度、果仁质量等技术指标。

出仁率=(果仁质量/单果质量)×100%；

单株产量=单果质量×单株结果数量。

数据统计：不同施肥配比对产量及品质差异显著性影响的研究采用单因素方差分析(one-way ANOVA)的Duncan法对其进行检验(α=0.05)。

数据分析软件Excel 2007和spss19.0，采用Origin9.0软件作图。

3 结果与分析

3.1 不同施肥配比对平欧杂种榛光合特性的影响

3.1.1 对净光合速率日变化和光合日累计量的影响

不同施肥配比对果熟期叶片净光合速率日变化以及光合日累积量存在显著差异。由图1所示，随温度和光强的增加，Pn呈现出单峰和双峰两种日变化。其中，T2、T4、T5、T6、T12和T13的Pn呈单峰曲线变化。在10：00达到了净光合速率最大值，T11配比的净光合速率值最大，为7.05 μmol·m-2·d-1；T13次之，为6.50 μmol·m-2·d-1，说明适量的磷肥使榛树有较强适应高温强光的能力，没有出现光合“午休”的现象。T1、T3、T7、T8、T9、T10、T11和T14的Pn呈双峰曲线变化。在双峰曲线变化中T3、T9、T10和T14的日变化中两次高峰值的时间是10：00和16：00，T3在16：00达到最大值，为5.00 μmol·m-2·d-1；T1、T7、T8和T13在净光合速率日变化中的两次峰值在10：00和18：00；双峰曲线的施肥方式的净光合速率值差异不是很大，说明适量的氮磷肥在12：00—14：00“午休”过后光合作用有一定程度的恢复。如表3所示，不同氮磷钾配施日净光合速率累积量在24.65～42.00 μmol·m-2·d-1。其中，T4、T5、T10、T11和T14的Pn低于T1，说明少量N肥和P肥或过量K肥会减少光合的合成。光合日累积量较大的有T2、T3、T13，分别比T1提高了22.99%、13.03%和16.54%。

T1.N0P0K0；T2.N0P2K2；T3.N1P2K2；T4.N2P0K2；T5.N2P1K2；T6.N2P2K2；T7.N2P3K2；T8.N2P2K0；T9.N2P2K1；T10.N2P2K3；T11.N3P2K2；T12.N1P1K2；T13.N1P2K1；T14.N2P1K1。

图1经不同氮磷钾配比处理的平欧杂种榛的净光合速率日变化

表3 光合特性日累积量分析

注：表中数据为平均值±标准差。

3.1.2 对蒸腾速率日变化和蒸腾日累计量的影响

由图2所示，不同施肥配比的蒸腾速率(Tr)也出现了“单峰”和“双峰”的两种曲线方式。T1、T2、T5、T10、T12和T14的Tr呈单峰曲线。T1、T12、T14的Tr出现了到达了高峰后缓慢降低，日变化的最大值都出现在10：00，分别为2.91、2.83、3.68 μmol·m-2·d-1；经T5、T10处理的Tr一天中的最大值出现在16：00，分别是4.27、2.74 μmol·m-2·d-1。T3、T4、T6、T7、T8、T9、T11和T13的Tr呈双峰曲线。其中，T7、T9和T13的蒸腾速率一天中最大值出现在10：00，分别为2.51、3.10、2.83 μmol·m-2·d-1，随后急剧降低，到16：00达到了一天中第二次最大值，分别为1.66、2.11、2.27 μmol·m-2·d-1。如表3所示，不同施肥处理的蒸腾日变化的累积量在20.89～29.09 μmol·m-2·d-1。其中，T10的Tr比经T1处理的低，说明过量的K肥降低蒸腾速率。蒸腾日累积量较大的有T3、T5、T6，比T1的分别提高了32.11%、34.61%、28.89%。

T1.N0P0K0；T2.N0P2K2；T3.N1P2K2；T4.N2P0K2；T5.N2P1K2；T6.N2P2K2；T7.N2P3K2；T8.N2P2K0；T9.N2P2K1；T10.N2P2K3；T11.N3P2K2；T12.N1P1K2；T13.N1P2K1；T14.N2P1K1。

图2经不同氮磷钾配比处理的平欧杂种榛的蒸腾速率日变化

3.1.3 对水分利用效率日变化的影响

由图3所示，不同施肥处理对平欧杂种榛的水分利用效率日变化同样呈现单峰和双峰曲线。T1、T2、T3、T4、T5、T6、T13和T14的水分利用效率呈单峰曲线，水分利用效率在10：00达到了一天中的最大值，然后随着温度和光照的逐渐增加，水分利用效率逐渐降低。T7、T8、T9、T10、T11和T12的水分利用效率呈双峰曲线，在10：00达到水分利用效率的最大值时逐渐降低，到18：00逐渐上升后急速下降。如表3所示，各处理的水分利用效率的日累计值变化在0.85～1.92 μmol·mmol-1。其中，T4、T5、T12和T14的水分利用效率比T1的低，说明少量的P肥会降低水分利用效率。水分效率日累积量较大的有T2、T3、T13，比T1分别提高了53.63%、74.54%、68.18%。

T1.N0P0K0；T2.N0P2K2；T3.N1P2K2；T4.N2P0K2；T5.N2P1K2；T6.N2P2K2；T7.N2P3K2；T8.N2P2K0；T9.N2P2K1；T10.N2P2K3；T11.N3P2K2；T12.N1P1K2；T13.N1P2K1；T14.N2P1K1。

图3经不同氮磷钾配比处理的平欧杂种榛的水分利用效率日变化

3.1.4对胞间CO2摩尔分数和气孔限制值日变化的影响

胞间CO2摩尔分数既是光合作用的主要原料之一，也是反映叶片进行光合作用的过程[17]。由图4(A)所示，Ci的日变化随着温度和光强变化而变化，当温度和光强增大时，Ci降低；当温度和光强降低时，Ci逐渐回升。08：00开始降低，12：00达到最低值，最低值为206 μmol·mol-1，出现在T2，此时净光合速率升高，CO2同化加快。Ls的日变化曲线与Ci呈现相反的曲线，当Ci上升时Ls降低(图4(B))。随着氮、磷、钾的不同施入量，Ci从08：00—20：00的值都呈现先减小后增大的趋势，而Ls在各个时间点上的值都呈现先增大后减小的趋势，T14的Ls在12：00出现最大值，为0.49；T13的Ls在16：00出现最大值，为0.50。胞间CO2摩尔分数对光的响应随光强的增加而降低，气孔限制值随光强的增加而降低，说明限制榛树叶片光合作用的主要因素是非气孔限制[17]。

T1.N0P0K0；T2.N0P2K2；T3.N1P2K2；T4.N2P0K2；T5.N2P1K2；T6.N2P2K2；T7.N2P3K2；T8.N2P2K0；T9.N2P2K1；T10.N2P2K3；T11.N3P2K2；T12.N1P1K2；T13.N1P2K1；T14.N2P1K1。

图4经不同氮磷钾配比处理的平欧杂种榛叶片胞间CO2摩尔分数(A)和气孔限制值(B)日变化

3.2 不同施肥配比对叶绿素荧光参数Fv/Fm日变化的影响

Fv/Fm是反应叶绿体将光能转化为化学能多少的重要指标，为光合碳同化提供充足能量[18]。如图5所示，Fv/Fm日变化随着时间点的太阳辐射、温度的增加和相对湿度的降低呈现逐渐降低的趋势，到14：00之后增减趋势较缓慢。各处理的Fv/Fm达到波谷的时间存在差异，14：00时T3、T5、T10、T14的Fv/Fm达到最大值，分别为0.979、0.654、0.655、0.668；16：00时T3的Fv/Fm达到最大值，为0.851，其次是经T14，为0.726；18:00—20：00各处理变化不大。总体来看，T3与其他处理相比一直处于较高的水平，具有相对较强的抗高光照、高温和低空气湿度的能力，说明适量氮磷钾肥与抗高光和高温呈正效应。

3.3 不同施肥配比对榛果产量、品质的影响

由表4所示，不同施肥配比榛子的单株结果数量、单果质量、果仁质量及单株产量有显著差异(P<0.05)。不同施肥配比的单株结果数的变幅为487.60～609.40个，结果数最大是T13，最小是T11，且两者之间差异显著。在单株结果数中T13、T10、T3与T1相比分别提高了14.12%、13.51%、13.48%，说明适量磷肥和少量施氮钾肥能增加单株的结果数。不同施肥配比的单果质量变幅在1.69～2.32 g，单果质量最大值为T2，最小值为T10，且两者之间差异显著。不同施肥配比的单果质量，T2、T3和T14较T1分别提高了21.47%、10.47%、13.09%，说明适量的钾肥能增加榛子的单果质量。不同施肥配比的果仁质量变幅在0.65～0.88 g，果仁质量最大的是T2，最小的是T10。果仁质量，T2、T3和T14比T1的分别提高了11.39%、2.53%和1.27%，说明磷钾适量时会提高榛子的果仁质量。不同施肥配比的出仁率差异不显著，为36%～39%。不同施肥配比的单株产量变幅为0.83～1.34 kg，单株产量中T2和T3较T1分别提高了31.37%、18.63%，说明适量的磷钾肥能提高产量。

T1.N0P0K0；T2.N0P2K2；T3.N1P2K2；T4.N2P0K2；T5.N2P1K2；T6.N2P2K2；T7.N2P3K2；T8.N2P2K0；T9.N2P2K1；T10.N2P2K3；T11.N3P2K2；T12.N1P1K2；T13.N1P2K1；T14.N2P1K1。

图5经不同氮磷钾配比处理的平欧杂种榛Fv/Fm日变化

表4 不同施肥处理对榛果产量、品质的影响

注：表中数据为平均值±标准差；同列数据后不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

4 结论与讨论

植物光合作用特性受生态环境和生理因子的影响。不同氮磷钾配比对平欧杂种榛光合特性造成不同程度的影响[19]。张燕林等[20]研究发现，宁夏红枣的Pn日变化是双峰曲线，出现“午休”现象。本研究中发现，不同施肥配比对榛子Pn日变化产生了“单峰”和“双峰”的变化。榛子产生了“午休”现象是光照强烈，叶片光合产生了抑制[21]。张蕙琪等[22]研究表明，经过适当氮磷钾肥使谷子叶片生长快，有更大面积进行光合作用，同时提高谷子的产量。本研究发现，适当施肥会增加榛子的光合日累计量和产量，如T3和T5，可分别提高光合日累积值32.11%和34.61%，分别提高产量31.37%和15.69%。植物体内水分以气体状态向外界散失的过程为蒸腾作用。反映植物蒸腾作用的一个重要指标是蒸腾速率，它能调节植物体的生理机制，使植物适应环境变化[23]。本研究发现，蒸腾速率日变化与净光合速率日变化呈正相关，如T3和T8的净光合速率和蒸腾速率呈“双峰”曲线变化，且光合日累积值与蒸腾日累积值均高于T1，说明在磷肥适量的情况下，会提高榛树进行光合作用的速率。如柴仲平等[24]研究表明，在氮磷钾适度的组合中，能很好地降低枣树叶片的蒸腾速率，从而减少土壤水分的消耗。水分是植物体内各项生理活动的基础物质，植物体内水分的亏缺直接影响着植物体生长发育。本研究发现，T3的水分利用日累积量较T1提高了74.54%，说明少量的氮肥会提高榛树的水分利用率，这与梁锦秀等[25]观点一致。

叶绿素荧光动力学技术在测定叶片光合作用及光系统对光能的吸收、传递、耗散、分配等方面具有独特作用，叶绿素荧光参数具有反应植物光合能力的作用。王刚等[26]研究表明，在骏枣成熟期配施能提高Fv/Fo和Fv/Fm的值，同时在骏枣不同的生育期，合理的追施氮磷钾肥，有利于光合碳同化中以蛋白质为主题的各种酶及多种电子传递等成分的合成，能有效改善叶片的光合功能，提高CO2同化速率。张雷明等[27]研究发现，施氮可以显著提高叶绿素荧光转换的效率。本试验中发现，在14：00—16：00，T3和T5的Fv/Fm值和产量高于其他处理，说明适量的钾肥能使PSⅡ活性和其光化学效率提高，有利于光合色素将所捕获的光能以更高的速度和效率转化为化学能，从而使光合速率提高和产量增加。

合理氮磷钾的配施能有效提高榛子的结果数、出仁率、产量、单果质量等。有研究表明，N肥可提高核桃的出仁率[28]，周录英等[29]通过N、P、K肥不同用量对花生光合性能及产量、品质的影响试验得出，P、K肥配合施用，主要表现为提高了果质量和出仁率。本研究中T3和T5，对榛子的结果数、产量、单果质量及出仁率等方面有很大的提高，说明适量钾肥配比会大大提高榛子的产量和品质。

新疆果树种类多，人工栽种面积大，但是对氮磷钾配施缺少深入研究，导致果树产量低、果品品质不高等问题普遍存在。通过合理施肥能有效满足果树不同生长和发育时期所需养分、提高果树产量、坚果品质和防治生理病害发生[30]。本研究以平欧杂种榛为研究对象，探讨了不同施肥处理对光合特性、叶绿素荧光及产量品质的影响。结果表明，从光合特性研究发现，N、P、K肥的施肥(纯量)参数为N肥0.35 kg·株-1、P肥0.30 kg·株-1、K肥0.20 kg·株-1配比和N肥0.70 kg·株-1、P肥0.15 kg·株-1、K肥0.20 kg·株-1配比能增加净光合、蒸腾以及水分利用效率的日累积值，同时能提高光能转化为化学能的效率及植物的抗强光的能力。从榛子结实特性中发现，N、P、K肥的施肥(纯量)参数为N肥0.35 kg·株-1、P肥0.30 kg·株-1、K肥0.20 kg·株-1配比和N肥0 kg·株-1、P肥0.30 kg·株-1、K肥0.20 kg·株-1配比能有效的提高出仁率、单株产量、单株结果数等。综合以上分析，N、P2O5、K2O施肥(纯量)参数分别为0.35、0.30、0.20 kg·株-1时能够提高平欧杂种榛成熟期的光合特性、产量及品质。