“都克”蓝莓成熟期矿质营养元素积累和分配特性研究

刘红弟，张红军

(中国农业科学院果树研究所/农业农村部园艺作物种质资源利用重点实验室/辽宁省落叶果树矿质营养与肥料高效利用重点实验室，辽宁兴城，125100)

蓝莓属于杜鹃花科(Ericaceae)越桔属(Vaccinium)植物，因其果实含有丰富的花青素、类黄酮等营养保健功能成分，具有抗癌、抗氧化、改善视力和记忆力等特殊功效而备受人们关注[1-4]。截至2020年底，辽宁省蓝莓种植面积达0.78万hm2，位于全国第二，总产量达3.50万t，位于全国第四[5]，生产上对蓝莓优质高效栽培技术的需求较急迫。矿质营养元素是蓝莓生长发育、果实产量和品质形成的物质基础，与其他果树树种相比，蓝莓具有独特的矿质营养特性，矿质营养缺乏或过量均会对树体生长产生不良影响[6]。定期开展土壤养分和植株矿质营养检测，指导合理施肥，是保障树体健康生长、促进养分高效利用和稳产高产的有效途径[7]。掌握果树矿质营养元素的积累和分配特性是指导合理施肥的重要条件之一。近年来在其他果树树种如柑桔[8]、葡萄[9]、梨[10]和核桃[11]等上已经开展了树体生物量调查和矿质营养吸收分配特性的相关研究。我国在蓝莓矿质营养方面的研究主要集中在叶片矿质营养含量适宜范围[12]、叶片矿质营养诊断[13]、叶片与土壤矿质营养及果实品质之间的关系[14-15]等，对树体生物量构成及营养特性的相关研究较少。北高丛蓝莓V.corymbosum品种“都克”(Duke)以其早熟、成熟期集中、果实大小均匀、果粉好、品质佳、耐储运等优点成为辽宁省蓝莓主栽品种之一[5]。本试验以“都克”为研究对象，通过整株树体挖掘、组织解析和测定分析矿质营养元素含量的方法，对果实成熟期树体矿质营养元素积累和分配特性进行研究，以期为蓝莓生产中制定合理的施肥方案提供数据支撑和参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况和试验材料

本试验于2019年在中国农业科学院果树研究所小浆果试验园(辽宁省兴城市)内进行。试验区土壤质地为砂壤土，土壤pH值为5.34，有机质含量为5.88%，铵态氮含量为191.10 mg/kg，有效磷含量为145.94 mg/kg，速效钾含量为411.75 mg/kg，交换性钙含量为4 413.18 mg/kg，交换性镁含量为686.63 mg/kg，铁、锰、锌、铜、硼和钼元素含量分别为627.22、254.90、48.23、24.62、38.89和1.18 mg/kg。试验材料为5年生北高丛蓝莓品种“都克”(组培苗培育)，采用无纺布袋种植模式和水肥一体化施肥管理模式，全年养分投入总量为N 253.50 kg/hm2、P2O530.00 kg/hm2、K2O 97.50 kg/hm2和MgO 45.00 kg/hm2。

1.2 植物样品的测定方法

在果实成熟期(2019年7月11日)，选取3株长势基本一致、树体状态良好的样品树进行整株取样调查。将挖取的完整植株分解为果实、叶片、1年生枝、多年生枝、根颈和根系等不同部分(器官)[16]，植株各部分(器官)经冲洗晾干后先称取鲜质量，再经过105 ℃ 杀青30 min、80 ℃烘干至恒重等处理后称取干质量，各部分(器官)的烘干样品经粉碎研磨过筛后，测定矿质营养元素含量(以干质量计)。N元素含量测定方法：样品经H2SO4-H2O2消煮后，采用凯氏定氮仪(K9860，海能，中国)测定[9]；P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu、B和Mo等元素含量测定方法：样品用微波消解仪进行消解后，采用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICPE-9000，岛津，日本)测定[9]。

1.3 统计与分析

相关计算式：树体某部分某矿质营养元素积累量(g)=某部分的生物量(kg)×某部分某矿质营养元素含量(g/kg)]；树体某矿质营养元素积累量(g)=∑[各部分生物量(kg)×各部分某矿质营养元素含量(g/kg)]；树体某部分某矿质营养元素分配率(%)=[某部分某矿质营养元素积累量(g)/树体某矿质营养元素积累量(g)]×100%；生产1 000 kg果实树体地上某部分某矿质营养元素需求量(g)=[树体地上某部分某矿质元素积累量(g)/树体果实鲜质量(g)]×1 000 000(g)。

采用SPSS 22.0软件进行统计分析，采用单因素(One-way ANOVA)方差分析和Duncan法进行差异显著性分析(α=0.05)。

2 结果与分析

2.1 树体各部分的鲜质量和生物量

单株“都克”蓝莓果实鲜质量(产量)在1 130.65～1 322.65 g之间，平均为1 230.75 g，占全株鲜质量的47.30%，显著高于其他部分(器官)；其次依次是根系、叶片、根颈和多年生枝，分别占全株鲜质量的15.69%、13.82%、10.16%和9.37%；1年生枝的鲜质量最小，占全株鲜质量的3.66%。单株“都克”蓝莓树体总生物量(干质量)为915.77 g，各部分(器官)的生物量占比高低顺序为：根系(27.43%)>多年生枝(19.43%)≈果实(19.09%)≈根颈(17.49%)>叶片(10.62%)>1年生枝(5.94%)。叶片生物量与果实生物量的比值为1∶1.80。地上部(果实、叶片、1年生枝和多年生枝)生物量占比为55.08%，地下部(根颈和根系)生物量占比为44.92%，地上部与地下部生物量的比值为1∶0.82(见表1)。

表1 “都克”蓝莓树体各部分(器官)的鲜质量和生物量

2.2 树体各部分的矿质营养元素含量

测定结果可以看出，同一矿质营养元素含量在“都克”蓝莓树体不同部分之间均存在显著差异，其中N、Ca、Mg、Mn、Zn和B元素含量在叶片中显著高于其他部分，P元素含量在根系中最高，K元素含量在果实中最高，Fe、Cu和Mo元素含量在根颈和根系中最高。不同矿质营养元素在同一组织中的含量也有所差异，果实中含量最高的营养元素是N元素，其次是K元素；叶片、1年生枝和多年生枝中含量最高的营养元素是N元素，其次是Ca元素；根颈和根系中含量最高的营养元素是N元素，其次是P元素(见表2)。

表2 “都克”蓝莓树体各部分(器官)的矿质元素含量(以干质量计)

2.3 树体矿质营养元素积累和分配特性

从“都克”蓝莓果实成熟期树体不同矿质营养元素积累量来看，各矿质营养元素的分配特性存在较大的差异。树体N元素积累量最大，为8.94 g，N在树体各部分的分配比率高低顺序为：根系(33.81%)>果实(21.74%)>叶片(17.96%)>多年生枝(12.78%)>根颈(8.84%)>1年生枝(4.87%)；树体P元素积累量为4.63 g，其中53.08%分配在根系中，显著高于其他部分；树体K元素积累量为3.14 g，且主要分配在果实中，占33.27%；树体Ca和Mg元素积累量分别为4.38和1.28 g，分配特性类似，主要积累在根系中，其次在叶片中；树体Fe、Cu和Mo元素积累量分别为206.04、7.34和0.36 mg，分配特性相似，主要积累在根系中，其次在根颈中；树体Mn和Zn元素积累量分别为109.71和15.05 mg，分配特性相似，主要积累在根系中，其次在多年生枝和根颈中；树体B元素积累量为5.42 mg，主要积累在叶片中，占42.96%(见图1)。

图1 “都克”蓝莓树体各组织的矿质营养元素分配比率

2.4 矿质营养元素需求量

通过产量计算，“都克”蓝莓生产1 000 kg果实树体地上部对各矿质营养元素的总需求量为N 4 161.65 g、P 1 249.34 g、K 1 686.59 g、Ca 2 154.75 g、Mg 508.63 g、Fe 37.68 g、Mn 42.23 g、Zn 6.47 g、Cu 2.27 g、B 3.30 g和Mo 0.12 g(见表3)。大中量元素以N作为参照，N、P、K、Ca、Mg的吸收比例为10.00∶3.00∶4.05∶5.18∶1.22；微量元素以Fe作为参照，Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo的吸收比例为10.00∶11.21∶1.72∶0.60∶0.88∶0.03。收获1 000 kg果实带走的各矿质营养元素量为N 1 583.94 g、P 362.92 g、K 850.92 g、Ca 595.40 g、Mg 171.37 g、Fe 4.25 g、Mn 2.92 g、Zn 1.55 g、Cu 0.44 g、B 1.06 g和Mo 0.04 g，分别占树体地上部各矿质营养元素总需求量的37.98%、28.80%、50.30%、27.91%、33.33%、11.28%、6.91%、23.96%、19.38%、32.12%和33.33%。

表3 “都克”蓝莓生产1 000 kg果实树体地上各部分对不同矿质营养元素的需求量

3 讨论与结论

生物量是衡量树体生长状况和内部代谢强弱的重要指标之一。在本试验条件下，“都克”蓝莓单株树体总生物量为915.77 g，地上部生物量与地下部生物量的比值为1∶0.82，这一结果与Pescie等[17]的研究结果(“奥尼尔”的根系生物量占整株生物量的50%，“明星”的根系生物量占整株生物量的65%)相似，由此可见，根系是蓝莓树体生物量积累的重要器官。叶片是果树进行光合作用的主要器官，果实是光合产物的分配器官，叶片生物量与果实生物量的比值(叶果比)是果树修剪的重要参数之一[8]。梁智等[11]测定了核桃的叶果比为1∶1.47，胡伟芳等[8]测定了柑桔的叶果比为1∶3.60，樊红柱等[18-20]测定了苹果的叶果比为1∶2.63，本试验测定的“都克”蓝莓叶果比为1∶1.80。可见，不同树种适宜的叶果比和光合产出效率不同。

白永超等[14]研究表明，笃斯越桔叶片N、P、K、Cu及Zn元素含量对果实中矿质营养元素含量的影响显著，用叶片矿质营养诊断法可以确定树体养分丰缺状况。Hart等[21]通过采集大量的叶片和土壤样品进行养分分析，确定了高丛蓝莓叶片矿质营养含量的适宜范围：N 1.76%～2.00%、P 0.10%～0.40%、K 0.41%～0.70%、Ca 0.41%～0.80%、Mg 0.13%～0.25%、Fe 61～200 mg/kg、Mn 30～350 mg/kg、Zn 8～30 mg/kg、Cu 5～15 mg/kg、B 31～80 mg/kg。以此对比本试验中“都克”蓝莓叶片的矿质营养含量，树体N和B元素含量偏低，Ca元素含量偏高，其余矿质营养元素含量均处于适宜范围。本试验条件下的土壤养分状况为高肥力水平且没有施加钙肥，产生这一结果可能与蓝莓树体自身矿质营养元素的吸收和积累特性有关。

树体矿质营养元素积累特性是产量形成的基础，是合理施肥的重要依据[8]。树体各部分的生物量和矿质营养元素含量均对营养元素积累量大小有较大的影响[22]。本试验条件下，N元素含量在“都克”蓝莓树体各部分中均为最高且远高于其他元素含量，因此N元素积累量最大。从矿质营养分配特性来看，除了K元素主要向果实中分配，B元素主要向叶片中分配以外，其余矿质营养元素均主要向根系中分配，其主要原因是根系的生物量在树体总生物量中的占比最大。这一结果与柑桔中的研究结果类似[8]，但与其他果树[23-24]上的研究结果存在差别。

通过产量计算，在本试验条件下，生产1 000 kg果实“都克”蓝莓树体地上部对矿质营养元素需求量为N 4 161.65 g、P 1 249.34 g、K 1 686.59 g、Ca 2 154.75 g、Mg 508.63 g、Fe 37.68 g、Mn 42.23 g、Zn 6.47 g、Cu 2.27 g、B 3.30 g和Mo 0.12 g，对N、P、K、Ca、Mg元素需求量比例为10.00∶3.00∶4.05∶5.18∶1.22，对Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo元素需求量比例为10.00：11.21∶1.72∶0.60∶0.88∶0.03。这与Bryla等[25]确定的“蓝丰”蓝莓树体矿质营养需求特点(N、P、K、Ca、Mg元素需求比例为10∶0.66∶3.59∶2.41∶1.09，Fe、Mn、Zn、Cu、B的需求比例为10.00∶43.15∶2.20∶0.78∶1.36)存在一定差异。分析产生差异的原因，可能与品种、树龄和栽培条件等有一定关系。从以上结果可以看出，N元素是蓝莓生长发育过程中不可缺少的营养元素，其次是Ca元素，Fe和Mn的吸收和积累远大于其他微量元素。Korcak[26]指出，与其他果树树种相比，蓝莓属于嫌钙植物，对Ca的需求量较低，因此在传统施肥管理中存在不施钙肥或钙肥用量极少的现象。但本试验结果表明，蓝莓树体在果实成熟期对Ca元素的吸收积累量较高。因此，在实际生产中应该根据树体矿质营养需求特性进行平衡施肥。Strik等[27]研究结果表明，N和K营养元素是果实采收养分流失的主要元素，本试验也得到了同样的结果，经计算，收获1 000 kg果实带走的矿质营养元素量占树体各矿质营养元素总需要(吸收)量的6.91%～50.30%，其中K元素(占比50.30%)是果实采收带走相对最多的营养元素，其次是N元素(占比37.98%)。除果实采收带走一部分养分以外，修剪也会带走一些养分。因此，为了维持蓝莓园土壤养分肥力和保障树体正常生长发育，建议及时施用适量的肥料以补充果实采收和枝叶修剪带走的部分养分，并对修剪的枝叶进行还田，提高养分利用率。

未来还需要进一步研究“都克”蓝莓树体在其他生长发育阶段对矿质营养元素的吸收积累特性，以期为制定精准的测土配方施肥方案提供数据基础，为养分管理提供科学的指导。