氮磷钾配施对平欧杂交种榛果实发育时期光合特性和产量的影响

卢明艳，宋锋惠，史彦江，王灵哲，罗 达，张 晋

(1新疆林业科学院，乌鲁木齐 830063；2.新疆农业大学林学与园艺学院，乌鲁木齐 830052)

0 引 言

【研究意义】平欧杂种榛(Corylusheterophylla×Corylusavellana)是由我国野生平榛和引进的欧洲榛种间远缘杂交培育出来的优良栽培种，果大、壳薄、丰产的特点，且耐寒性、适应性强[1]。中国新疆特殊的地理气候条件为平欧杂种榛的生长发育提供了有利的条件，目前在新疆阿勒泰、伊犁河谷、喀什、昌吉、阿克苏等地40多个县市引种栽培成功[2]，具有良好的经济效益和生态效益，面积已达666.67 hm2(1万余亩)。太阳辐射是果树生长发育的主要能源，构成植物地上部分和地下部分的干物质90%以上来源于叶子的光合物质积累[3]，光合作用决定果树生产力的高低[4]。N、P、K作为营养元素为果树进行光合作用提供必要物质条件，还参与叶绿体结构建构以及三大营养物质转换[5-6]。净光合速率(Pn)是植物光合作用的指针[7]。Pn不只受植物自身影响，还受诸多外部环境因素影响。【前人研究进展】目前，关于配方施肥对植物光合特性的影响研究方面很多。柴仲平[8]、张晓伟[9]采用氮磷钾肥配施对香梨叶绿素含量及光合特性的影响进行研究，发现合理施用氮、磷、钾肥可有效提高香梨的净光合速率及其产量。高度不同施肥量与新榛1号不同榛果发育时期Pn和产量的关系。【本研究切入点】张银荣等[10]制定出滴灌栽培1年生龙脑香樟幼林的优化施肥制度，但在平欧杂种榛上研究较少[11-12]。分析以新疆8a的新榛1号为研究对象，基于“3414”正交施肥试验，应用多元线性逐步回归技术。【拟解决的关键问题】验证根施N、P、K肥与新榛1号叶片的Pn和单株产量之间的效应，提高平欧杂种榛的光合效率，为其提高产量、改善品质提供科学参考。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验在乌鲁木齐县安宁渠镇新疆农科院试验场的平欧杂种榛栽培示范园中进行，试验样园面积5 002.5 m2(7.5亩)，主栽品种新榛1号，授粉品种新榛2号，树龄8 a，株行距1.5 m×4 m。土壤为沙土，施肥前测定土壤有机质0.914%、速效氮38.20 mg/kg、有效磷7.97 mg/kg、速效钾114.67 mg/kg。参照分级标准[13]，试验样园土壤碱解N为五级、有效P为四级、速效K为三级，综合土壤养分情况居于中等。

试验采用“3414”正交施肥试验[14]，即：肥料为氮(N)、磷(P)、钾(K)三个因素，各因素设4个施肥梯度，共14个处理，每处理3次重复，随机排列，每一试验小区5株榛树，合计210样株。对所选样株地径、树势基本一致。榛树N、P、K常规施肥量(纯量)分别为0.70、0.30和0.20 kg，供试肥料为含N 46%的尿素、含P2O546%的重过磷酸钙、含K2O 51%的硫酸钾。于2017年4月上旬在榛子萌芽前采用环状沟施的方式将每一处理N、P、K肥在树冠2/3处的环状沟内均匀撒入，施肥深度为30 cm。表1

1.2 方 法

净光合速率(Pn)测定采用CIRAS-2光合仪，分别在新榛1号(5月25日)、速生生长期(6月28日)、脂化期(7月25日)、成熟期(8月30日)4个果实发育时期，在自然光照情况下采集供试样株的净光合速率数据。采集时选择冠层外侧1.3 m左右高度正常叶片，采集时间节点为08：00～20：00，每间隔2 h采集1次，每供试榛树上采集4个叶片作为重复，并计算每一试验小区榛树叶片Pn日均值(M)。

产量测定于8月底新榛1号榛果成熟后，分别采收安宁渠榛园210株供试榛树果实，晾干至恒重后称重，对每一试验小区求平均单株榛果产量(G)。

表1 田间正交施肥试验方案Table 1 Field orthogonal fertilization experiment scheme

1.3 数据处理

对平欧杂种榛Pn日均值(M)以10为底的常用对数(log10M)与回归方程估计值(log10M)的残差eij=(1，2，3，……，14；=1，2，3)进行一阶自相关、正态和齐性检验。DW检验可知各残差相互独立；χ2检验显示残差eij服从正态分布；由W检验可知，残差表现为方差齐性。残差最大绝对值<3倍标准差，可知“3414”正交施肥试验新榛1号Pn日均值无奇异值。

对采集到的Pn和单株产量数据实施对数转换。运用多元线性逐步回归技术建立新榛1号根部施肥效应回归方程(选取变量α≤0.05，剔去变量α≥0.1)。数据分析软件Microsoft Excel 2016和SPSS 17.0。

2 结果与分析

2.1 氮磷钾施肥量对叶片净光合速率的效应

研究表明,依据“3414”正交施肥试验所得平欧杂种榛的净光合速率值，分别以新榛1号果实坐果期、速生生长期、脂化期、成熟期4个生育期的净光合速率(Pn)日均值(M)的常用对数log10M为因变量，以N、P、K三元二次多项式的非常数项为自变量进行多元线性逐步回归分析，所得方程。表2，表3

根据方程新榛1号果实坐果期Pn日均值(M)的常用对数log10M与N、N×P、N2之间呈现线性关系；果实速生生长期与N、K、N×P、N×K、N2、K2之间呈现线性关系；果实脂化期与N、P、N×P、N×K、N2、P2之间呈现线性关系；榛果成熟期与N、P、N×P、P×K、N2之间呈现线性相关。表2

表2 榛果不同发育时期Pn测量值Table 2 Value of Pn at hazelnut different development periods

由新榛1号根施N、P、K肥的果实坐果期Pn效应回归方程得到，在中等土壤养分条件下，当 N 肥施用量(纯量)小于0.71、0.95、0.89和0.66 kg/株时，分别对新榛1号果实坐果期、速生生长期、脂化期和成熟期的净光合速率存在正相关，反之则会降低。K肥施用量(纯量)小于0.25 kg/株时，对新榛1号果实速生生长期的净光合速率存在正相关，反之则会降低。P肥施用量(纯量)小于0.29 kg/株时，对新榛1号果实脂化期的净光合速率存在正相关，反之则会降低。同时由回归方程反映出N肥与P肥的交互作用可以提高果实速生生长期的净光合速率，但会降低新榛1号果实坐果期、脂化期、成熟期的净光合速率；N肥与K肥的交互作用会降低果实速生生长期、脂化期的净光合速率；P肥与K肥的交互作用会降低果实成熟期的净光合速率。表3

目标函数 Max：

Z=2.724+0.177N-0.030 3 P+0.234K-0.185N×P-0.134N×K-0.106P×K-0.114N2-0.052P2-0.475K2.

约束条件：0.66

规划求解得：N=0.78；P=0.29；K=0.25.

2.2 氮磷钾施肥量与单株榛果产量的关系

研究表明,不同的氮磷钾配施处理下，平欧杂种榛的平均单株产量在1.54～2.06 kg，N2P2K3的产量最高，为2.06 kg，N2P1K1的产量最低，为1.54 kg；单株产量的N1P2K2、N2P2K2、N2P2K3、N2P0K2、N3P2K2比N0P0K0提高了25.63%、28.13%、28.75%、21.25%和21.25%，适量的氮肥和钾肥能增加产量。表4

表4 氮磷钾施肥量的单株榛果产量Table 4 Average hazelnut yield calculation result

研究表明,在土壤中等条件下，当 N 肥施用量(纯量)小于0.81 kg/株，K 肥施用量(纯量)小于0.19 kg/株，P肥施肥量(纯量)小于0.23 kg/株时，对产量存在正相关，反之则会降低，这是N、P、K肥施用量临界值，施多则会降低产量。此外，回归方程还反映了氮肥与磷肥、磷肥和钾肥的相互作用，N肥与P肥的交互作用可以提高平欧杂种榛单株榛果产量，但P肥与K肥的交互作用会降低其产量。

在追求产量目标最大化的情况下，施肥量为N(纯量)为0.81 kg/株，P(纯量)为0.23 kg/株，K(纯量)为0.19 kg/株。经换算，尿素为1.75 kg/株、重过磷酸钙为0.50 kg/株、硫酸钾为0.37 kg/株。表5

表5 平均单株榛果产量的效应回归方程及残差检验Table 5 Regression equation and residual test for average hazelnut the yield per plant

3 讨 论

N肥作为果树所必需的大量矿质营养元素，能够增强植物光合能力，促进花芽形成，对果树生长发育有着重要的作用。植物叶片的氮浓度与光合能力有很强的正相关性，可促进营养生长，延迟衰老，提高光和效能，增进品质和提高产量。研究采用“3414”田间肥料效应试验，测定不同施肥配比条件下果实发育时期榛子叶片的光合特性，研究表明,在中等土壤养分条件下，当 N 肥施用量(纯量)小于0.71、0.95、0.89和0.66 kg/株时，分别对新榛1号果实坐果期、速生生长期、脂化期和成熟期的净光合速率存在正相关，反之则会降低。这与配施适量的氮肥可以提高油用牡丹丹凤盛花期的净光合速率[15]和花生的生长发育期的光合特性[16]的研究结果一致。

Ye Z P[17]研究发现氮磷钾配施处理对平欧杂种榛叶片的光合特性会造成不同程度的影响。王灵哲等[12]研究表明，氮、磷、钾3 种肥料混施能明显提高平欧杂种榛的光合特性并使其产量增加，速生生长期是榛果体积和重量增加量最快的阶段[18]，果实体积与质量的增大主要源于细胞的膨大与分裂，细胞的大小和数量对果实的最终质量意义重大[19]。而树体K元素浓度过高不利于植物光合作用进行[20]，而施用适量的K肥可以提高新榛1号果实速生生长期的净光合速率，反之则会降低。

合理配施氮磷钾肥可以使树体达到养分均衡，进而实现稳产高效的目标。N、P、K对党党参产量的影响大小依次为N>K>P，N肥增产效果居于首位[21]。施肥因子间存在一定的交互作用，氮磷和氮钾对红小豆的干物质积累、产量和效益呈正交互作用[22]，研究以平欧杂种榛的平均单株产量和N、P、K肥建立多元线性回归方程，分析得出，在中等土壤条件下，N肥与P肥的交互作用可以提高平欧杂种榛单株榛果产量，但P肥与K肥的交互作用会降低其产量，其原因有待进一步研究。对建立的回归方程进行寻优，得到氮磷钾的最适施肥量：N(纯量)为0.81 kg/株，P(纯量)为0.23 kg/株，K(纯量)为0.19kg/株。经换算，尿素为1.75 kg/株、重过磷酸钙为0.50 kg/株、硫酸钾为0.37 kg/株,对提高平欧杂种榛的产量、改善品质提供科学参考。

4 结 论

4.1 在土壤中等(有机质0.914%、速效N 38.20 mg/kg、有效P 7.97 mg/kg、速效K 114.67 mg/kg)条件下，当 N 肥施用量(纯量)小于0.71、0.95、0.89和0.66 kg/株时，分别对新榛1号果实坐果期、速生生长期、脂化期和成熟期的净光合速率存在正相关，反之则会降低。K肥施用量(纯量)小于0.25 kg/株时，对新榛1号果实速生生长期的净光合速率存在正相关，反之则会降低。P肥施用量(纯量)小于0.29 kg/株时，对新榛1号果实脂化期的净光合速率存在正相关，反之则会降低。由回归方程反映出N肥与P肥的交互作用可以提高果实速生生长期的净光合速率，但会降低新榛1号果实坐果期、脂化期、成熟期的净光合速率；N肥与K肥的交互作用会降低果实速生生长期、脂化期的净光合速率；P肥与K肥的交互作用会降低果实成熟期的净光合速率。

4.2 以榛果产量目标最大化为目标，平欧杂种榛果实发育时期N肥、P肥、K肥施肥(纯量)分别为0.81、0.23和0.19 kg/株。经换算，尿素、重过磷酸钙、硫酸钾施肥量分别为1.75、0.50和0.37 kg/株。