欧李全生育期对N、P、K和水分的吸收规律

王 昊，马文礼，靳 韦，陈永伟，杨 波，徐 灿，张 敏，孙 权

（1.宁夏回族自治区农垦事业管理局 农林牧技术推广服务中心，宁夏 银川 750001；2.宁夏大学 农学院，宁夏 银川 750021）

欧李Cerasus humilis，蔷薇科Rosaceae 樱桃属Cerasus小灌木，是我国独有的药食兼用经济林树种[1]，多分布在我国东北、华北和西北地区，由于其果实含钙量较高，亦称“钙果”，是“天然钙片”。欧李果实中还含有较多的黄烷醇、黄酮醇、花色苷、单宁等多酚物质，具有较强的抗氧化、抗衰老及抗病毒等功能，欧李果仁可榨油、可入药，有镇咳平喘、免疫调节、抗心脑血管疾病等多种功效，具有非常高的保健价值，因此其果实在食品加工、医药、保健等领域均有应用[2-3]。欧李还具有较强的防风固沙性能，对各生态脆弱区土壤均具有改良作用[4]。基于上述优良特性，近年来欧李在西北地区发展较为迅速，种植面积逐年增加[5]。

施肥是促进经济林健康生长发育的必要措施，既可以促进植株的光合作用，增加树木净初级生产能力，又能培肥地力，促进林地地力提升。有研究结果表明，肥料对经济林生长的贡献率可提高30%以上[6-8]。但是，肥料施用量高、利用率低，是我国农业生产中长期存在的问题。长期过量施肥不仅会导致产品品质和产量降低，还会对生态环境造成污染和破坏，甚至影响人体健康[9]。研究植株需肥规律，根据植株不同生育期对营养元素的需求进行精准施肥灌溉，可有效避免过量施肥，既可以节约成本，增加产量，又可以有效避免高肥条件下养分释放速率与植株生长发育和养分吸收规律不匹配，养分流失，肥料利用率下降等问题[10]。

目前，对于欧李的研究主要集中在欧李果实开发及其食用、保健价值方面[11]，对于欧李集约化栽培关键技术的研究较为缺乏。高质量的种植成为大力发展欧李产业的关键，欧李集约化栽培的核心技术是水肥的精准供应。研究“植物营养三要素”氮、磷、钾的分布和吸收规律，是平衡施肥的理论基础[12]。现阶段针对欧李丰产树水肥供应的研究报道较少，且受土壤类型限制，其研究结果利用价值有限[13-14]。因此，研究欧李树体对养分和水分的需求规律，探索出一套适合不同地区、不同气候类型的欧李集约化栽培精准水肥实施方案，对于欧李水肥精准、高效栽培至关重要。笔者以‘农大4 号’欧李为试材，循环供应霍格兰式配方营养液，确保欧李正常的水和矿质元素供应，生长发育不受胁迫，在此基础上，研究了欧李全生育期各阶段水和养分的吸收规律，以期为研究欧李精准水肥一体化技术提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验地位于银川市西夏区平吉堡农五队宁夏农垦平吉堡现代农业示范园区日光温室内。以3年生‘农大4 号’欧李为试材，以不含游离态矿质元素且持水性好的珍珠岩为栽培基质，并根据霍格兰式配方中N 元素含量设置3 个处理：N 60 mg/L（C1）、N 120 mg/L（C2）和N 180 mg/L（C3）。每行定植9 株，随机排列，1 行为1 个小区，重复3 次。试验过程中，使用监测作物吸收水和养分的装置[15]构建密闭的营养液循环供应系统，确保欧李根系整体水肥供给充足且不受营养元素胁迫。

1.2 测定方法

1.2.1 植株生长指标测定

每小区随机选取3 株植株进行标记，每株标记3 个新梢。自植株萌芽后，每周测定1 次新梢长度、新梢直径及叶片SPAD 的值。SPAD 值使用SPAD-502 PLUS 叶绿素计（Konica Minolta 公司生产）测定。

1.2.2 果实性状及品质指标测定

每小区随机选取3 株植株进行标记。果实成熟后，摘取全部果实，称取并记录单株果实质量。随机选取20 粒果实，测定单果质量、糖酸含量。糖度值使用PAL-1 测糖计（日本爱拓公司生产）测定，酸度值使用PAL-79S 测酸计（日本爱拓公司生产）测定。

剩余果品放入冰盒中，带回实验室，保存在-20 ℃冰箱中，待测。使用原子吸收分光光度计测定果实中钙、镁的含量，采用原子吸收分光光度法测定维生素C 含量，采用高效液相色谱法测定维生素D 含量，采用紫外分光光度法测定原花青素含量。

1.2.3 营养液和植株中矿质元素含量测定

定期更换储液箱中的营养液，并计量营养液减少体积，每7 d 采集50 mL 营养液，保存在-20 ℃冰箱中，待测。采用双波长紫外分光光度法测定硝态氮含量，采用靛酚蓝比色法测定铵态氮含量，采用钼蓝法测定磷含量，使用原子吸收分光光度计测定钾含量。

在果实成熟期采集植株，并将根、茎、叶、花和果实进行分离，用自来水清洗干净后再用去离子水冲洗，并用滤纸吸干水分，分别称取其鲜质量。然后，在105 ℃下杀青30 min，在80 ℃下烘干至恒质量，粉碎，过30 目、0.5 mm 筛，将样品粉末置干燥器中，保存在-20 ℃冰箱中，待测。各矿质元素含量的测定方法同营养液中各矿质元素含量的测定方法。

1.3 统计分析

数据使用Excel 2016、SPSS 22.0 等软件进行统计分析。

式中：At表示栽培箱矿质元素吸收量；Vo表示营养液原体积；Co表示营养液原质量浓度；Vr表示剩余营养液体积；Cr表示剩余营养液质量浓度。

式中：Am表示单株矿质元素日吸收量；Ta表示吸收天数；N表示植株数量。

式中：Qm表示欧李全生育期各阶段对矿质元素的需求量；Td表示生育期天数。

式中：Qw表示欧李全生育期各阶段对水分的需求量；Aw表示生育期内单株水分日吸收量。

2 结果与分析

2.1 营养液N 含量对欧李植株生长的影响

2.1.1 对枝条生长和SPAD 值的影响

不同N 含量营养液处理下欧李枝条长度、枝条直径和SPAD 值如图1所示。由图1可以看出，在结果期后，随着营养液N 含量的增大，欧李枝条长度逐渐增大，根据枝条长度由高到低排列各处理依次为C3、C2、C1。在枝条直径方面，在转色期前表现出与枝条长度相似的规律，但是在转色期后，根据枝条直径由高到低排列各处理依次为C2、C3、C1。SPAD 值与枝条直径变化规律相同。说明营养液N 含量越高，越有利于促进欧李枝条长度和直径的增加，SPAD 值也越高。说明高N含量的营养液促进了欧李枝条的伸长生长和SPAD值的升高，适宜N 含量的营养液会促进欧李枝条直径的增加，有利于优良枝条和花芽的培养。

图1 不同N 含量营养液处理下欧李的枝条长度、枝条直径和SPAD 值Fig.1 Effects of different nutrient solution N contents on branch length,branch diameter and SPAD value of C.humilis

2.1.2 对植株质量的影响

不同N 含量营养液处理下欧李植株冠和根的质量见表1。由表1可以看出，根据植株冠鲜质量由大到小排序各处理依次为C3、C2、C1，说明高N 含量的营养液促进植株生长更健壮，植株长势较旺，C3 处理的植株冠鲜质量最大。根据植株根系鲜质量由大到小排序各处理依次为C2、C3、C1，说明中等N 含量的营养液促进根系的发育，C2 处理的根鲜质量最大。说明较低N 含量（60 mg/L）的C1 处理营养液无法满足欧李植株的生长发育，导致其产量较低，较高N 含量（180 mg/L）的C3处理营养液可以促进欧李植株地上部分的生长发育，中等N 含量（120 mg/L）的C2 营养液可以促进欧李植株根系生长发育。

表1 不同N 含量营养液处理下欧李植株冠和根的鲜质量†Table 1 Fresh mass of crown and root of C.humilis under different N content nutrient solution treatment

2.2 营养液N 含量对欧李果实大小、产量及其内在品质的影响

2.2.1 对果实大小和产量的影响

不同N 含量营养液处理下欧李果实的大小和产量见表2。由表2可以看出，根据果实纵径由大到小排序各处理依次为C2、C3、C1，根据果实横径由大到小排序各处理依次为C1、C2、C3，整体表现为C2 处理营养液N 含量较为适中，果形最好。根据单果质量由大到小排序，各处理依次为C2、C1、C3，分别为8.51、7.65、7.38 g，且C2 处理的单果质量显著高于C3 和C1 处理，C3 与C1 处理间无显著差异。根据单株产量由大到小排序，各处理依次为C2、C3、C1，分别为1 827.87、1 807.13、1 110.20 g，C2 处理的单株产量显著高于C1 处理，但与C3 处理的差异不显著，折合单位面积产量（12 000 株/hm2）表现出相同的规律，C2 产量最高，为21 934.35 kg/hm2。

表2 不同N 含量营养液处理下欧李果实的大小和产量†Table 2 Fruit size and yield of C.humilis under different N content nutrient solution treatments

2.2.2 对果实内在品质的影响

不同N 含量营养液处理下欧李果实的各内在品质指标见表3。由表3可以看出，根据糖和酸含量由大到小排序各处理依次均为C1、C2、C3，说明较低N 含量营养液处理条件下，果实风味较为浓郁。根据维生素C 和维生素D 含量由大到小排序各处理依次均为C2、C1、C3，根据原花青素含量由大到小排序各处理依次为C2、C3、C1，说明适宜N 含量的营养液能够促进维生素C、维生素D 和原花青素的积累，促进果实的品质提高。根据果实钙含量由大到小排序各处理依次为C1、C2、C3，根据果实镁含量由大到小排序各处理依次为C2、C1、C3，说明较高N 含量的营养液可能会抑制果实中钙的积累，适宜N 含量的营养液可以促进果实中镁的积累。

表3 不同N 含量营养液处理下欧李果实的各内在品质指标†Table 3 Internal quality indexes of C.humilis fruit treated with different N content nutrient solution

2.3 营养液N 含量对欧李吸收矿质元素的影响

2.3.1 对植株整体矿质元素吸收量的影响

不同N 含量营养液处理下欧李植株对N 元素的吸收量如图2所示。由图2可以看出，随着植株的生长，欧李对于N 的吸收量增加，在5月27日果实膨大期达到最大值，并一直持续，随着果实转色期的到来，欧李对N 的吸收量下降，对N的吸收量整体表现出先升高、后降低的特点。根据整体上对N 的吸收量由大到小排序各处理依次为C3、C2、C1。说明进入生长发育高峰后，欧李植株对N 的需求量增加，并伴随欧李的全生育期，而且营养液N 含量越高，植株对N 元素的吸收量越大，不同N 含量营养液处理下在各个生育期植株对N 元素的吸收规律相似。

图2 不同N 含量营养液处理下欧李植株对N 元素的吸收量Fig.2 Absorption of N in C.humilis under different N nutrient solution treatments

不同N 含量营养液处理下欧李植株对P 元素的吸收量如图3所示。由图3可以看出，随着花期的到来，欧李植株对P 的吸收量出现了1 个高峰，坐果期后呈现下降趋势，在转色期又出现1个高峰，然后迅速下降。不同N 含量营养液处理下，植株对P 元素的吸收量均表现出了相似的规律，但是C3 处理的波动幅度较C1 和C2 处理大。根据整体上对P 的吸收量由大到小排序各处理依次为C3、C2、C1。说明在花期和转色期欧李对P 的需求量较大，营养液N 含量越高，植株对P 元素的吸收量越大，而且其吸收量的波动越大。

图3 不同N 含量营养液处理下欧李植株对P 元素的吸收量Fig.3 Absorption of P in C.humilis under different N nutrient solution treatments

不同N 含量营养液处理下欧李植株对K 元素的吸收量如图4所示。由图4可以看出，随着花期和坐果期的到来，欧李植株对K 的吸收量出现1 个高峰，在果实转色期也有1 个吸收高峰，并在转色期后逐渐下降。对K 吸收量的变化与对N 和P 吸收量的变化类似。根据整体上对K 的吸收量由大到小排序各处理依次为C3、C2、C1。说明在花期和转色期欧李对K 的需求量也较大。

图4 不同N 含量营养液处理下欧李植株对K 元素的吸收量Fig.4 Absorption of K in C.humilis under different N nutrient solution treatments

2.3.2 对植株各部位矿质元素积累量的影响

不同N 含量营养液处理下欧李植株不同部位矿质元素的积累量如图5所示。由图5可以看出，在欧李根、茎、叶中N 的积累量始终是最高的，在茎、叶和果实中K 的积累量较高，尤其是果实中K 的积累量超过了N 和P 的积累量，但根系中K 的积累量小于P 的积累量。根据根系中N 的积累量由大到小排序各处理依次为C3、C2、C1，根系中P 的累积量表现出相似的规律，根据根系中K 的积累量由大到小排序各处理依次为C1、C2、C3。根据在茎、叶和果实中N、P、K 的积累量由大到小排序各处理依次均为C2、C3、C1，分别为120、180、60 mg/L，说明C2 处理可以促进欧李植株各部位矿质元素的积累。

图5 不同N 含量营养液处理下欧李植株不同部位矿质元素的积累量Fig.5 Accumulation amount of mineral elements in different parts of C.humilis under different N content nutrient solution treatment

2.4 欧李不同生育期对水分和矿质元素的需求量

上述研究结果表明，在C2（N 含量120 mg/L）处理条件下，欧李生长发育状况中庸，植株对于营养元素的吸收量最高，果实性状、内在品质及产量最佳。根据N 含量120 mg/L 的营养液处理条件下欧李对养分和水分的吸收规律，计算欧李全生育期各阶段对养分和水分的需求量，结果见表4。由表4可以看出，定植12 000 株/hm2的欧李园，欧李全生育期对N、P、K 的需求量分别为266.10、165.45、398.25 kg/hm2，全生育期总需水量为1 907.55 m3/hm2。

表4 各生育期欧李对养分和水分需求量Table 4 The amount of minerals and water absorbed by C.humilis at various developmental stages

3 结论与讨论

试验结果表明，当营养液N 含量为120 mg/L时，欧李生长发育状况中庸，果实品质最佳，植株养分积累量最多，产量最高。以此营养液N 含量条件下植株对矿质元素的吸收规律进行推算，定植12 000 株/hm2的欧李园，欧李全生育期对N、P、K 的需求量分别为266.10、165.45、398.25 kg，对水分的需求量为1 907.55 m3。

研究植株对养分和水分的吸收规律是开展作物平衡施肥、测土配方施肥和水肥一体化的基础[16]，也是目前作物栽培研究中重要的领域。王永忠等[17]根据中国知网的相关文献，经统计分析得出了桉树的施肥量。闫鹏科等[18]对苹果、马蕾[19]对葡萄在不同生育期进行全株取样，分析植株各器官的干物质累积规律及养分动态变化，探究各生育时期植株的需肥规律。曹昌林等[20]采用“311-A”二次回归最优设计，使用尿素、磷肥、钾肥3 种肥料开展试验，建立了高粱的施肥模型。吴思政等[21]采用“3414”完全试验方案研究了蓝莓的施肥模型，并提出了测土配方施肥方案。研究人员对于植株需肥需水规律的研究方法各异，其研究结果也不尽相同，这主要是因为植株的吸肥规律是土壤、品种、气候综合作用的结果，且各矿质元素间存在较为复杂的互作效应。采用常规方法仅根据土壤来研究植株的需水需肥规律，不一定能准确反映植株本身对养分和水分的需求。刘爱玲等[22]采用循环供给营养液的方法研究‘峰后’葡萄养分和水分吸收规律，基本不受外界环境条件的影响，研究结果具有合理性和可靠性。研究在各生育期植株本身的水分和养分吸收规律，依据该需肥需水规律，可以因地制宜地高效应用测土配方施肥技术。目前，对于欧李水肥需求的研究大多采用经验值或传统方法进行，由于土壤质地和结构的不同，试验结果难以广泛利用[23-24]。本试验中采用循环供给营养液的方法研究欧李养分和水分吸收规律，试验结果显示，N 含量120 mg/L 的营养液处理条件下，12 000 株/hm2的欧李园产量可以达到21 934.35 kg，高于王有信等[1]报道的欧李产量。同时，欧李植株各部位对N、P、K 的积累量与植株的吸收量保持一致，果实富含大量K 元素。

低浓度营养液供应条件下，养分不能满足植株生长发育的需要，而高浓度营养液会使植株生长过旺，导致果实品质下降，影响花芽分化，过量施肥会造成树体养分失衡，也可能对根系造成离子胁迫[25]，影响根系对水和矿质元素的吸收，同时元素间可能产生拮抗作用[26]，不利于根系对养分的吸收，进而影响产量。试验结果显示，欧李在N 含量120 mg/L 的营养液处理条件下，植株根系质量最好，矿质元素积累量最高，产量和果实品质表现最佳。