不同施肥配比对“辽宁1号”核桃树体生长及叶片内含物的影响

冯启科,王芳,孙妍,高晰宇,赵书岗,安秀红,王红霞,张志华

(1 河北农业大学 园艺学院,河北 保定 071001;2 河北农业大学山区研究所,河北省山区农业技术创新中心,国家北方山区农业工程技术研究中心,河北 保定 071001;3 中国热带农业科学院试验场,海南 儋州 571737;4 河北农业大学 生命科学学院,河北 保定 071001)

核桃(Juglansregia),又名胡桃,胡桃科落叶乔木,是我国重要的果树和经济林树种。核桃因其营养丰富、口感美味,与腰果、榛子、扁桃并称为世界“四大坚果”。施肥是促进果树生长发育和提高树体营养水平的有效途径,使树体保持良好的营养条件,达到高产和优质的目的[1-2]。合理的肥料配比不仅能促进核桃的营养生长和生殖生长,而且能够节约成本、保护土壤环境。刘利民等研究表明,施用有机肥对果树新梢长度、干周、百叶重、果实可溶性固形物含量、坐果率以及产量均有一定的促进作用[3]。陈虹等提出氮肥可促进早实核桃树高、枝条生长;磷、钾肥影响核桃鲜重、干重及种仁重[4]。刘玮等研究表明,树体中钾肥含量高可增强树体的抗寒性和抗旱性[5]。适量的氮肥可以提高叶片的光合速率、增加叶面积;氮元素过量则导致树体营养生长过旺[6-8]。程福厚试验表明,河北一带灌水量在975 m3/hm2、灌溉 2 次、补充氮肥量30 g/m2、补充钾肥量5 g/m2组合的树体干周增长量达到最大[9]。马宗桓等研究表明,N、P、K比例为1.3∶1∶1时能够促进果树叶面积的增长,增加叶片干物质、矿质元素含量的积累[10]。

目前,有关核桃水肥的研究大多集中在提高树体营养水平、增加产量方面,对提质增产的同时节水节肥的研究鲜见报道。因此,利用不同的肥料组合,分析不同施肥处理对树体生长量,叶片内含物的影响,筛选出最佳肥料配比,旨在保证树体和叶片营养供应的前提下达到节约肥料、降低成本的目的、对山区核桃产业的发展具有重要影响。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验在武安市智寿源林牧有限公司进行,全年平均气温约为12.5 ℃,年平均降水560 mm,年均日照时数为2 297 h,年均无霜期为196 d。以“辽宁1号”早实核桃为试材,“辽宁1号”品种为2002年栽植,树龄19年。株行距4 m×5 m,无作物间作。试验树的选取在避开道路及边行等因素的影响下,采用隔行、隔株选取,选生长健壮、树势一致的“辽宁1号”核桃树。

1.2 试验设计

1.2.1 试验处理 采用差减法设计,设3个施肥时期,8个不同的水肥处理(含对照)。由于氮肥对枝条生长影响较大,并且符合差减法的试验设计,因此萌芽期只对核桃树施氮肥。每棵树全年追肥量为45 g,4月12日萌芽期施氮肥22.5 g,占追肥量的50%;果实膨大期施氮磷钾肥共13.5 g,占追肥量的30%;硬壳期施氮磷钾肥共9 g,占追肥量的20%。并以树干为中心,采用环状穴施,每棵树每个施肥期浇水16 kg。氮肥为含氮量47%的尿素,磷肥为有效磷含量20%的过磷酸钙,钾肥为有效钾含量52%的硫酸钾。

1.2.2 各处理水肥组合 分别对试验树进行编号:“辽宁1号”核桃试验处理编号为L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8(CK)。L1为萌芽期施氮肥22.5 g;L2为萌芽期施氮肥22.5 g,果实膨大期施氮肥1.78 g、磷肥7.09 g、钾肥4.63 g;L3为萌芽期施氮肥22.5 g,硬壳期施氮肥1.18 g、磷肥4.72 g、钾肥3.09 g;L4为常规施肥,萌芽期施氮肥22.5 g,果实膨大期施氮肥1.78 g、磷肥7.09 g、钾肥4.63 g,硬壳期施氮肥1.18 g、磷肥4.72 g、钾肥3.09 g;L5为果实膨大期施氮肥1.78 g、磷肥7.09 g、钾肥4.63 g;L6为果实膨大期施氮肥1.78 g、磷肥7.09 g、钾肥4.63 g,硬壳期施氮肥1.18 g、磷肥4.72 g、钾肥3.09 g;L7为硬壳期施氮肥1.18 g、磷肥4.72 g、钾肥3.09 g;L8为3个时期都不施肥。每棵树具体施肥量见表1。

表1 各试验处理的肥料用量及施用时期

1.3 样品采集

叶片采集时间为施肥1个月后,在各试验小区每棵树东南西北4个方位绕树最外围采集,于5、6、7、8、9月每月采集1次叶片,共采集5次,每棵树采摘复叶前端3片小叶共45片。将采集的叶片清洗、杀青、烘干以备用。

1.4 检测指标及方法

1.4.1 叶片全氮、全磷的测定 叶片全氮、全磷的测定,采用刘茂桥等的方法进行叶片的前期处理[11]。称取0.2 g叶片于消煮管中,加入1 mL超纯水浸泡1 min,加入浓硫酸与高氯酸10∶1的混合液,盖上漏斗于石墨消解仪上进行消煮,取出后冷却定容到100 mL容量瓶中并过滤其到收纳瓶内以备后期氮、磷的测定。全氮测定采用流动分析仪法,全磷测定采用钼锑抗比色法[12-13]。

1.4.2 叶片钾元素含量的测定 将前期清洗干净烘干并粉粹的叶片,称量放入消煮管中,用HNO3-HCLO4法消煮,定容50 mL容量瓶并过滤到收纳瓶内待用,采用原子吸收仪测定K元素的含量[14]。

1.4.3 叶片可溶性糖含量的测定 将每月采回的叶片洗净烘干粉碎,用蒽酮比色法测量叶片的可溶性糖含量[15]。

1.4.4 叶片叶绿素SPAD值的测定 从4月施肥前开始到9月收果后,每月12日用SPAD-502 PLUS型叶绿素仪对试验小区的树体东南西北4个方向测定叶片SPAD值,共12片复叶。

1.4.5 核桃树体生长指标的测定 核桃树体生长量的变化共包含结果枝条长度与粗度、营养枝条长度与粗度、干周5个测定指标。以上测定指标皆于4月12日(第1次试验处理前)进行统一的测量,于9月12日采果后再次测量。用卷尺(精确度±0.1 cm)测量结果枝条与营养枝条的长度,用游标卡尺(精确度0.1 mm)测量枝条的粗度;在距地面30 cm处用卷尺测量干茎周长。

1.5 数据处理与分析

采用Microsoft Excel 2019软件对试验数据进行系统的分析与动态变化图表的制作,并结合SPSS 25.0软件对试验数据进行单因素方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同水肥处理对叶片全氮含量动态变化的影响

不同水肥处理叶片全氮含量的动态变化,见表2。

表2 不同水肥处理叶片全氮含量的动态变化

由表2可知,施肥处理期间叶片含氮量呈现“下降—上升—下降”的趋势,7月份叶片全氮含量最高。方差分析结果显示,果实膨大期(5月12日)和硬壳期(6月12日)的L1～L4处理叶片含氮量显著高于其他处理,并且各处理含氮量均显著高于对照(L8),可能与4月份L1～L4处理进行了追肥而L5～L8处理没有进行追肥有关。从7月12日到9月12日,各处理叶片整体含氮量开始下降,氮素营养转给了果实供其生长。3次施肥(L4)处理的叶片含氮量最高,显著高于其他处理;8月份和9月份的3次施肥与2次施肥叶片含氮量差异不显著,但显著高于1次施肥和对照,说明减施1次肥料仍能保证叶片中氮元素的积累。

2.2 不同施肥处理对叶片全磷含量动态变化的影响

不同施肥处理的叶片全磷含量动态变化,见表3。

表3 不同水肥处理叶片全磷含量的动态变化

由表3可知,生长季叶片磷元素含量整体处理间表现为先急剧下降再缓慢上升又缓慢下降的趋势,9月份叶片磷元素含量最低。经方差分析,5月份L1～L4叶片全磷含量均高于L5～L8处理,可能是4月份追施氮肥促进了叶片中磷元素的吸收。6月份的L4～L6处理叶片磷元素含量显著高于其他处理,可能与5月份追施磷肥有关。7月份的L2～L6处理叶片磷元素含量显著高于L1和对照,可能与L1和对照整个生长季未施用磷肥有关。9月份的L4(3次施肥)与L6(2次施肥)处理的叶片磷元素含量差异不明显,但显著高于其他处理和对照,各处理叶片含磷量较对照L8处理分别提升了33.33%、33.33%、45.83%、62.50%、34.38%、53.13%、35.42%。

2.3 不同水肥处理对叶片全钾含量动态变化的影响

不同水肥处理的叶片全钾含量动态变化,见表4。

表4 不同水肥处理叶片全钾含量的动态变化

由表4可知,叶片钾元素含量保持先上升后下降的趋势。5月12日L3处理叶片含钾量显著高于其他处理和对照,6月12日叶片含钾量最高,此时期L4处理的叶片钾含量与L3处理差异不显著,但显著高于对照和其他处理,可能与5月份L4处理施用钾肥有关;与L3处理差异不显著可能是该处理所选试材本身钾含量高。7月份的L3、L4和L6处理的叶片钾元素含量显著高于其他处理和对照,可能与6月份L3、L4和L6处理施用钾肥有关。8月份和9月份L3、L4和L6处理的叶片钾元素含量显著高于其他处理,但L4处理(3次施肥)与L3、L6处理(2次施肥)差异不显著,说明减施1次肥料对叶片全钾含量的影响不显著。9月份各处理均显著高于对照,分别较对照叶片含钾量分别提高了10.97%、21.17%、32.91%、34.31%、13.65%、33.55%、12.37%。

2.4 不同水肥处理对叶片中可溶性糖动态变化的影响

不同水肥处理的叶片可溶性糖动态变化,见表5。

表5 不同水肥处理可溶性糖含量的动态变化

由表5可知,叶片可溶性糖含量呈现“增长-下降-增长”的趋势,其中5月12日可溶性糖含量 L1～L4 处理含量显著高于其他几个处理,分别为243.30、241.08、243.90、246.28 g/kg,可能与4月份L1～L4 处理施肥有关。5月12日到6月12日叶片可溶性糖含量增长较缓慢,6月12日L2、L3和L4处理(已施肥2次)显著高于其他处理和对照。之后叶片可溶性糖含量呈下降趋势,此时期为果实养分积累和转化的时期,大部分营养供应给了果实,造成叶片可溶性糖含量的下降。8月份 L3、L4和L6处理的叶片可溶性糖含量显著高于其他处理和对照,但L4处理(3次施肥)与L3、L6处理(2次施肥)差异不显著,说明减施1次肥料对叶片的可溶性糖含量的影响不显著。9月份L4处理的可溶性糖含量最高,但与L2、L3、L6和L7处理差异不显著。9月12日各处理可溶性糖含量较对照L8处理分别提高了21.80%、24.21%、28.47%、32.61%、16.14%、24.45%、25.82%。

2.5 不同水肥处理对叶片叶绿素SPAD值动态变化的影响

不同水肥处理的叶片叶绿素SPAD值动态变化,见表6。

表6 不同水肥处理叶绿素含量的动态变化

叶绿素含量的高低直接影响作物光合能力及光合产物的积累,也是反映作物氮素营养状况的重要指示器[13-14]。不同水肥处理也会影响核桃叶片的叶绿素SPAD值。由表6可知,从4月12日到9月12日,各处理的叶绿素SPAD值呈持续增长的趋势。4月12日叶片较嫩,叶绿素均处于较低水平,叶绿素SPAD值集中在20.08～24.05 SPAD之间。4月13日到5月12日,叶绿素SPAD值增长迅速,L1～L4处理的叶片叶绿素SPAD值显著高于其他处理和对照,可能与L1～L4处理4月份分别进行了施肥有关。5月13日到6月12日,叶绿素SPAD值缓慢增长,其中L2～L4处理的叶片SPAD值较高,显著高于其他处理和对照,可能与L2～L4处理施用了2次肥有关。7月份 L3、L4和L6处理的叶片SPAD值显著高于其他处理和对照,但L4处理(3次施肥)与L3、L6处理(2次施肥)差异不显著,说明减施1次肥料对叶片SPAD值的影响不大。

2.6 不同水肥处理对树体发育量的影响

不同水肥处理对“辽宁1号”核桃树体发育的影响,见表7。

表7 不同水肥处理对“辽宁1号”核桃树体发育的影响

水肥处理直接影响树体的发育,在4月12日到9月12日期间,干周增长量,及当年营养枝、结果枝的长度与粗度均受到了影响,水肥的合理施加对树体发育产生了重要作用。由表7可知,L4处理的干周增长量最大,为4.02 cm,显著高于其他处理;除L7处理与对照不显著外,各处理增长量显著高于对照L8处理。L4处理的营养枝最长,粗度最大,显著高于其他处理,各处理均显著高于对照。L4处理结果枝长度与L1和L3处理差异不显著,但显著高于其他处理,除L1、L3、L4处理外,其他处理的结果枝长度与对照差异不显著。L4处理的结果枝粗度最大,显著高于其他处理,除L5与对照无显著差异外,其他处理的结果枝粗度均显著高于对照。

3 讨论

核桃作为国家经济林树种之一,无论在经济还是生态方面均发挥重要作用[16]。氮磷钾是核桃生长过程中必不可少的营养元素,它直接影响树体的生长发育。作为基础元素肥料的氮肥、磷肥、钾肥,树体内营养若缺失任何1种,将会导致树体营养不平衡,出现缺素症状。但生产中盲目和过量施肥会造成土壤板结、结构破坏,影响树体正常生长。结合生产实际,在核桃发育的关键时期追施水肥可避免人力物力的浪费,从而提高树体营养水平,增加树体生长量,增加叶片内含物的含量,最终实现减肥增效的目标。

叶片的养分含量作为植物施肥与营养诊断的理论基础,与植物的生长量及产量关系密切[17-19]。氮磷钾肥对于山区土壤肥力有重要作用,丁平海等研究得出,土壤中碱解氮、有效磷、钾的缺乏会影响果树吸收、导致树体中相应元素缺乏[20]。山区土壤肥力较贫瘠,加上粗犷的管理模式,不能供给树体足够的营养,合理适量的肥料通过作用于土壤,直接供给树体吸收,为树体生长带来保障。孙钊等指出果树的营养状况是土壤养分和施肥等外界条件长期作用的结果[21]。在各个肥料配方施肥后,树体的营养生长较对照发生明显增长,其中叶面积增长幅度较对照大,同时树高、干周、1年生枝长等在水肥处理的1年中表现出不同量的增长,均较对照显著。肥料促进树体营养生长,对于盛果期的果树,除了营养生长外还伴随着生殖生长,生殖生长需要足够的养分做保障。张美勇等以3年生“香玲”核桃为试材于春天施肥处理,试验结果表明尿素能促进核桃生长,同时配施复合肥显著促进干周生长并提升了枝条充实度[22]。卫星杓等人对无患子进行不同施肥处理中发现,配方施肥显著提高了无患子叶片养分含量及产量,可通过配方施肥对无患子的生长进行调控,这与本研究结果一致,说明施肥对叶片养分及产量均存在一定的影响[23]。本研究结果表明,树体在萌芽期、果实膨大期、硬壳期针对性的施加肥料是必要的,3次施肥处理与2次施肥处理效果差异不显著,2次施肥可以选择萌芽期和硬壳期或者果实膨大期和硬壳期,所有指标均显示减少1次施肥对树体各个指标的影响不显著,不同园区可以根据自身条件调整水肥次数。

4 结论

水肥配施对山地成龄核桃园有显著提质、增产、壮树的作用。本试验中,叶片的全氮含量从5月12日到9月12日呈现先下降后上升然后下降的趋势;全磷含量从5月12日到9月12日呈现先下降再上升然后下降的趋势;全钾含量从5月12日到9月12日呈现先上升后下降的趋势;叶片中的可溶性糖含量从5月12日到9月12日呈现先上升后下降然后上升的趋势;树体的生长发育量L4处理的最好。3次施肥(L4)处理在叶片内含物及树体发育方面表现较好,但叶片的全氮、全磷、全钾、可溶性糖含量、SPAD值和树体发育量等多项指标与2次施肥(L2、L3、L6)处理差异不显著,1次施肥(L1、L5、L7)与2次施肥(L2、L3、L6)在多数指标上差异不显著但显著低于3次施肥(L4)。因此,传统的施肥次数可以适当减少,在满足树体生长和保证效益的情况下,减少施肥次数可以降低成本,节约劳动力,起到减施增效的效果。2次追肥最好选择在萌芽期和硬壳期,或果实膨大期和硬壳期进行施肥。