缓释肥在核桃树体上的应用及对土壤根际微生物的影响

摘 要 探讨缓释肥对核桃树体应用效果，以实现核桃种植的“减肥增效”和施肥方式转变为目标。以田间试验为基础，16 a生‘温185’核桃树为研究对象，常规化肥施用1 720 g/株为对照（CK），分别设置缓释肥400 g/株（F1）、600 g/株（F2）、800 g/株（F3）、1 000 g/株（F4）4个处理，通过测定核桃生长生理、产量、品质、根际土壤微生物等相关指标，采用主成分分析、隶属函数分析和生物多样性分析等方法评价产量、品质、根际微生物的差异。结果表明，缓释肥可维持土壤养分恒定，减少养分流失与被固定。核桃硬壳期缓释肥1 000 g/株处理在土壤20～40 cm土层的碱解氮与速效磷含量显著高于CK，而在40～60 cm土层的碱解氮含量显著低于CK。油脂转化期CK在40～60 cm土层碱解氮为93.48 mg/kg，是缓释肥处理平均值的6.32倍，养分下渗率高于缓释肥处理。施用缓释肥后土壤非根际细菌群落与真菌群落Chao1指数和Shannon指数均高于CK。施用缓释肥对核桃根际和非根际土壤真菌群落相对丰度影响较大。施用缓释肥可改善核桃叶片净光合速率，膨大期缓释肥1 000 g/株处理叶片净光合速率相比CK显著提升22.61%，油脂转化期和成熟期缓释肥800 g/株处理叶片净光合速率相比CK显著提升16.62%、18.67%。缓释肥处理可保持核桃叶片养分在一定水平，成熟期缓释肥1 000 g/株处理叶片氮、钙、镁、铁、锌元素含量均显著高于CK。缓释肥处理较CK的施肥量减少41.86%～76.74%，但核桃单株产量和果实品质并未降低。缓释肥施用量800～1 000 g/株较 400～600 g/株出仁率提升2.95%，脂肪含量提高3.61%，产量提高5%，较CK脂肪含量提高2.8%，蛋白质含量提高1.8%，产量提高1.5%，净收益显著提高。缓释肥施用量800～1 000 g/株条件下，可有效减少养分流失、提高肥料利用率，增加土壤微生物丰度及多样性，保证核桃叶片叶绿素、光合、养分维持在一定水平，进而稳定树体产量，改善果实品质提高每公顷经济效益，生产效益优于其他处理。

关键词 核桃；缓释肥料；果实品质；根际/非根际土壤微生物

核桃，胡桃科胡桃属，是中国重要的经济林树种。截至2021年新疆核桃面积达40.3万hm2，产量达111.5万t，面积位于全国第六位，产量位居于第二位，是新疆重要的林果产业支柱之一[1-2]。树体的营养主要源于肥料的施用，但目前使用化肥量在持续增加，而肥料利用率很低。近年来，在实际生产过程中存在的盲目过量施肥，化肥品种相对单一、氮肥磷肥不合理使用以及中微量元素缺乏等问题，导致养分不均衡，核桃品质下降，物化投入大幅增加。盲目、过量施肥行为严重导致了肥污染[3]、土壤肥力降低[4]、土壤板结[5]等问题，严重影响核桃生长、结实及果实品质的提升。同时，不施肥导致土壤养分失衡、产量品质下降；长期不合理施用化肥则影响土壤细菌生长，打破微生物生态平衡，引发区域环境污染等一系列问题。为此，科学施肥需求迫切，优化施肥结构、改进施肥方式、降低物化投入，提高肥料利用率、完善种植管理机制已刻不容缓。

缓释肥是一种缓慢释放无机肥料的新型环保复合型肥料，它的释放周期长、养分释放速度缓慢、持久，能够满足作物不同生育期对肥料的需求。缓释肥以其养分释放周期长，平衡养分为理念，在减少劳动投入和提质增产方面具有明显优势。谢婷婷等[6]研究发现，施用缓释肥对干物质、光合特性、肥料利用率产生了积极影响并显著提高产量。彭福田等[7]对缓释肥在冬枣的研究结果表明，缓释肥处理可提高红枣净光合速率，还可显著提升树体产量和果实品质。研究表明，缓释肥在小麦[8]、水稻[9]、玉米[10]及油菜等作物上有明显改善土壤微生物，提质增产的效果。

新疆地区核桃施肥多为单施化肥，针对缓释肥对核桃产量、品质及土壤肥力影响的相关研究较少。本试验以田间试验为基础，16 a生‘温185’核桃为研究对象，研究不同缓释肥施用量与常规管理，对核桃生长，土壤养分，根际土壤微生物，叶片养分吸收、光合生理、形态结构，树体产量及品质的影响，分析缓释肥较常规化肥管理对核桃树体生长及生物学特性影响的差异，探究缓释肥对核桃树体的应用效果，为实现 “减肥增效”目标提供理论依据与技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2022年4月在新疆生产建设兵团第一师三团进行。园地土壤为沙壤土，土壤理化性质为：碱解氮19.57 mg/kg，速效磷32.88 mg/kg，速效钾79.37 mg/kg，pH 7.88，电导率 684.04 μS/cm。试材为16 a生‘温185’核桃，株行距3 m×6 m。

供试缓释肥料：芭囤大颗粒树肥（根据核桃需肥规律，委托河南力浮科技有限公司制作的核桃专用缓释肥），单粒质量（40±2）g，释放周期为 90～150 d，养分含量N∶P2O5∶K2O∶CaO∶MgO∶Mn=10∶18∶18∶3∶1∶1。

常规施肥：尿素（含N≥46%）；磷酸二铵（含N：18%、含P2O5：46%）；硫酸钾（含K2O：50%），按照1∶2∶1混合沟施。

1.2 试验方法

试验设计缓释肥分别为：400 g/株（F1）、600 g/株（F2）、800 g/株（F3）、1 000 g/株（F4），以常规施肥1 720 g/株为对照（CK），共计5个处理。选取25棵树，采用单株小区设计，每个处理重复5次，小区完全随机设计，其他措施采取统一管理。

常规施肥于5月15日、7月3日施入；缓释肥于4月25日施入。缓释肥以树干为中心，距树干1～1.2 m的圆周上选6个点进行施肥，每个点均匀分布施肥深度为30～40 cm。

1.3 指标测定及方法

1.3.1 土壤养分的测定 采集核桃膨大期、硬壳期、油脂转化期、成熟期土样，在施肥区域，用土钻随机采集各处理小区（0～20 cm、20～40 cm、 40～60 cm）的土壤，每个处理选取5～6个点组成一个混合土样，如此采样重复3次，获得3个混合样品，用于土壤养分测定。

采用《土壤农化分析》方法进行指标测定。土壤碱解氮（AN）采用碱解扩散法测定；土壤有效磷（AP）采用NaHCO3法测定；速效钾（AK）采用NH4OAc浸提—火焰光度法测定。

1.3.2 核桃根际/非根际土壤微生物多样性测定 于缓释肥施用后的150 d（9月24日，采后）采集‘温185’核桃根际和非根际土壤样本（对照在同物候期采样）。每个处理设置3个采样点，对根际与非根际土壤分别进行采样，在样地内挖取具有完整根系的土体，先轻轻抖落大块不含根系的土壤，用软毛刷刷下黏附在根围的土（距离根围 0～2 mm），采集根际土，并收集根系附近土壤，作为非根际土壤。所有土壤样品置于冰盒中运回实验室，立即放在-80 ℃冰箱储存。采集土壤样品经预处理后，送往上海派森诺生物科技有限公司进行核桃树根际/非根际土壤样品DNA提取、DNA纯化及Illumina-MiSeq测序工作。

土壤细菌群落以通用引物338F（5′-ACTCCTACGGGAGGCAGCAG-3′）和806R（5′-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3′）对16S基因的V3～V4区域进行扩增，真菌通用引物ITS5（5′-GGAAGTAAAAGTCGTAACAAGG-3′）和ITS2（5′-GCTGCGTTCTTCATCGATGC-3′）对ITS基因的ITS1区域进行扩增。

在派森诺基因云进行微生物多样性分析。Alpha多样性是指局部均匀生境下的物种在丰富度（richness）、多样性（diversity）和均匀度（evenness）等方面的指标。非量度多维尺度分析（NMDS）是通过对样本距离矩阵作降维分解，简化数据结构，从而在特定距离尺度下描述样本的分布特征。物种组成的堆叠柱状图表征多样本物种组成，实现各样本在门、纲、目、科、属、种6个分类水平上的组成分布的可视化。

1.3.3 核桃光合生理及叶绿素测定 光合参数[（净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）、和胞间二氧化碳浓度（Ci）]测定采用Li-6400XT便携式光合系统分析仪（Li-cor，美国），在核桃膨大期、硬壳期、油脂转化期、成熟期，各小区随机选东南西北6个叶片测定光合速率，测定时间 12：00—14：00。

在核桃膨大期、硬壳期、油脂转化期、成熟期，活体条件下用叶绿素仪（SPAD-502）测定叶片叶绿素含量SPAD值，重复5次。

1.3.4 核桃叶片矿质养分测定 每个处理采集100片叶（顶叶下的第一小叶），按清水与 3 次去离子水的顺序清洗样品。所采叶片用蒸馏水清洗，洗净后的叶片于 105 ℃下杀青 30 min，80 ℃下烘干至恒量，用不锈钢粉碎机粉碎后，密封于自封袋中，寄送新疆大学理化测试中心测定叶片矿质元素（氮、钾、磷、钙、镁、铁、锌、铜、锰）。

1.3.5 核桃果实品质测定 外观品质：于2022年9月采摘果实，在树冠外围东、南、西、北4个方向随机选取成熟果实用于指标测定。多点混合采样，每个处理共取100个，剥青皮，阴干，保存于-20 ℃冰箱。用电子天平称量果实单果质量、仁质量，游标卡尺测量果实纵横径、核壳厚度。计算出仁率和果形指数，并估算产量。

内在品质：可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝法测定[11]；总糖、还原糖含量采用蒽酮比色还原法测定[11]；纤维素采取酸解法测定[11]；脂肪含量使用主动式全自动脂肪测定仪（SAE-D6济南阿尔瓦）测定WJ/vI2Gbkk5WCwzDwyxUtA==；总酚采用行业标准T/AHFIA 005-2018 植物提取物及其制品中总多酚含量的测 定-分光光度法测定；单宁采用NY_T1600-2008水果、蔬菜及其制品中单宁含量的测定-分光光度法测定。

1.3.6 净收益 净收益=产值-肥料成本-劳动力成本。核桃、肥料和工人工价按当地2022年平均价格计算，核桃13.5元/kg。尿素2 600 元/t，磷酸二铵4 300元/t，硫酸钾4 700元/t，缓释肥5 500元/t。工人工价200元/d，其他（水费、农药、农机，施肥，人工等）投入共计15 000 元/hm2。

1.4 数据处理

采用 Microsoft excel 2021对数据进行计算，用SPSS 26.0 软件对数据进行统计分析，土壤微生物群落多样性分析在派森诺基因云进行分析与做图。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对核桃园土壤养分含量的 影响

2.1.1 对土壤碱解氮含量的影响 不同缓释肥梯度较常规化肥处理对土壤养分有不同程度的影响（表1）。土层不同、时期不同土壤碱解氮含量与变化趋势不同。0～20 cm土层碱解氮含量变化呈单峰型，油脂转化期各处理碱解氮含量最高，其中F3和F4处理与CK差异达显著水平，较CK高出43.93%、49.70%。成熟期CK碱解氮含量显著低于F3、F4处理，分别低32.74%、 23.07%。20～40 cm土层中，CK呈先降后升趋势，F1～F4处理呈单峰曲线，CK在油脂转化期有最大值，为50.26 mg/kg，显著高于F1～F4处理。40～60 cm土层中，CK自膨大期后碱解氮含量均高于缓释肥处理，硬壳期、油脂转化期达差异达显著水平，显著高于缓释肥处理，油脂转化期CK碱解氮为93.48 mg/kg，是缓释肥处理平均值的6.32倍，成熟期CK碱解氮含量显著高于F1处理，为F1处理的3.16倍。说明相比常规化肥施用，缓释肥缓释作用可以维持0～40 cm土层土壤养分平衡，降低40～60 cm土层土壤养分含量，减少养分下渗，提高肥料利用率。2.1.2 对土壤速效磷含量影响 比较核桃不同生育期发现，CK 3个土层速效磷含量呈现降低-升高-降低趋势（表2）。0～20 cm土层，膨大期CK土壤速效磷含量是F1、F2处理2.72倍与 1.83倍，但较F4处理低15.75%。硬壳期CK土壤速效磷含量相比F1、F2、F3、F4下降46.25%、36.14%、56.09%、66.14%。20～40 cm土层，硬壳期F2、F3、F4处理速效磷含量与CK速效磷含量差异显著，分别是CK的2.22倍、2.27倍、 4.15倍、3.98倍。油脂转化期速效磷含量最大，为CK的61.56 mg/kg，同时期显著高于F1～F4处理。40～60 cm土层，CK变化幅度最大，膨大期到硬壳期降幅为80.85%，硬壳期至油脂转化期速效磷含量增加，成熟期降为2.92 mg/kg，为全时期最低点，与F3、F4处理差异显著，较F3、F4处理低39.67%、50.26%。说明相比常规化肥的速效性造成的土壤速效磷含量变化较大，而缓释控释养分特点可很好地调控土壤速效磷含量，减少肥料损失，提高肥料利用率。

2.1.3 对土壤速效钾含量影响 生育期内（表3），土壤速效钾含量随取土深度的增加大致表现为减少趋势，土壤速效钾含量随施肥量增加而上升。0～20 cm土层中，CK、F1、F2、F3处理均呈先上升后下降趋势，F4处理呈下降-升高-下降趋势；膨大期、硬壳期、油脂转化期CK速效钾含量均最高，且显著高于F1、F2、F3和F4。成熟期速效钾含量CK与F2、F3、F4处理差异达显著水平，相比F2、F3和F4降低9.07%、20.22%、 17.21%。在20～40 cm土层中，成熟期CK显著低于F3、F4处理8.68%、14.37%。速效钾含量为39.13 ～107.15 mg/kg，其中以油脂转化期CK的107.15 mg/kg最高，成熟期F1处理的39.13 mg/kg最低。40～60 cm土层中，CK速效钾含量生育期内均最高，F1处理最低，膨大期至成熟期CK分别较F1处理差异最显著，成熟期F3、F4处理与CK无显著差异。结果表明，缓释肥对土壤速效钾含量的影响效果小于常规施肥，养分缓慢释放特点使成熟期土壤速效钾含量高于常规施肥。

2.2 不同施肥处理对土壤微生物多样性的影响

2.2.1 土壤细菌和真菌群落Alpha多样性分析 各处理样本中根际和非根际土壤细菌、真菌群落覆盖率均达到99%以上，可以反映样本中微生物群落真实情况（表4和表5）。由表4可知，缓释肥对非根际土壤细菌群落多样性影响高于根际土，F2和F4处理非根际土Chaol指数、Shannon指数、Simpson指数均显著高于CK，但在根际土中二者与CK均无显著差异。可见，相比常规化肥施用，缓释肥施用对非根际土壤细菌多样性影响较大，可提高非根际土壤细菌群落多样性，但对根际土影响较小。

不同施肥处理对土壤真菌群落的影响与细菌群落相同（表5）。在根际土中，F2处理Chao1指数显著低于CK。在非根际土中，F2、F3处理Chao1指数显著高于CK，F1、F2、F4处理Shannon指数均显著高于CK，但在根际土中Shannon指数与Simpson指数各处理差异均未达显著水平。综上，缓释肥施用提高了非根际土壤中真菌群落丰富度，对根际土壤真菌群落多样性影响较低。

2.2.2 土壤细菌和真菌群落Beta多样性分析 通过距离分析的NMDS分析可知（图1），对于细菌群落，在非根际土CK分别均沿第1坐标、第2坐标与F1 、F2、F3和F4处理分开，且各缓释肥处理相互分离。根际土与非根际土相似，说明不同施肥处理对根际、非根际土壤细菌群落改变具有较大影响。

对于真菌群落，在根际土壤中，CK与F2、F4处理完全重叠，与F1、F3处理分离，说明缓释肥处理对非根际土壤真菌群落结构有一定影响，但并未完全改变真菌群落结构。在非根际土壤中，与根际土不同，CK与F1、F3、F4处理分离，与F2处理相重合。总体来看，缓释肥施用，可以改变土壤微生物结构，且对细菌群落结构的作用更突出。

2.2.3 不同施肥处理对土壤微生物群落门水平的影响 由图2-A可知，在细菌群落中，根际和非根际土壤中优势菌群分别为变形杆菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinomycetes）、绿弯菌门（Chloroflexi）、酸杆菌门（Acidobacteria）和芽单胞菌门（Gemmatimonadetes），丰度约占总体的90%。施用缓释肥增加了根际土中酸杆菌门（Acidobacteria）、己科河菌门（Rokubacteria）、疣微菌门（Verrucomicrobia）和匿杆菌门（Latescibacteria）相对丰度，在非根际土壤中增加了、绿弯菌门（Chloroflexi）、芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）、匿杆菌门（Latescibacteria）丰度。

由图2-B可知，在真菌门水平上，子囊菌门（Ascomycota）是各处理下相对丰度最高的优势菌群，相对丰度在52.43%～96.43%，其次为担子菌门（Basidiomycota）。壶菌门（Chytridiomycota）、捕虫霉亚门（Zoopagomycota）、罗兹菌门（Rozellomycota）、毛霉门（Mucoromycota）相对丰度较低。相比CK，施用缓释肥增加了核桃根际土壤真菌群落中被孢霉门（Mortierellomycota）、捕虫霉亚门（Zoopagomycota）、罗兹菌门（Rozellomycota）相对丰度，而担子菌门（Basidiomycota）和梳霉亚门（Kickxellomycotina）相对丰度有所降低。非根际土壤中，CK不具有捕虫霉亚门（Zoopagomycota）、壶菌门（Chytridiomycota）、罗兹菌门（Rozellomycota）等菌落。与缓释肥处理相比， CK非根际真菌菌群落other相对丰度占比33.22%，远高于F1、F2、F3和F4处理的5.06%、7.20%、 1.16%、12.46%。

2.3 不同施肥处理对核桃光合生理的影响

由表6可知，不同施肥处理显著影响核桃各生育期光合特性。叶片叶绿素含量在生育期内呈现下降-上升-下降趋势，油脂转化期F4处理最大。不同施肥处理对叶绿素的影响达显著水平，油脂转化期CK显著高于F1、F3处理，分别高出4.71%、10.83%。净光合速率（Pn）和蒸腾速率（Tr）均在硬壳期达峰值，以F4处理和CK最高，分别为18.61和8.57 μmol/（m2·s）。气孔导度（Gs）和胞间二氧化碳浓度（Ci）在油脂转化期达峰值，均以F2处理最高，为0.34 μmol/（m2·s）和304.05 mol/mol且蒸腾速率（Tr）与CK差异显著，较CK高出17.24%。膨大期缓释肥F4处理叶片净光合速率相比CK显著提升22.61%，油脂转化期和成熟期缓释肥F3处理叶片净光合速率相比CK显著提升16.62%、18.67%。成熟期Pn、Tr均以CK最低，F1、F2、F3处理与CK 的Pn差异达显著水平；缓释肥处理组与CK的Tr差异达显著水平。缓释肥施用量低，但能够满足核桃树体光合生理的作用。

2.4 不同施肥处理对核桃叶片矿质养分的影响

由表7可知，生育期内叶片氮含量呈下降趋势，各处理（CK、F1、 F2、 F3和F4）降幅分别为 33.07%、24.28%、33.42%、25.82%、34.89%，膨大期、油脂转化期、成熟期CK均显著低于F4处理，分别低6.38%、6.12%、3.77%。磷、钾元素含量在核桃生育期内呈现下降-上升趋势，在膨大期磷、钾含量均达最大值，为F4处理的2.38%与0.19%，且钾含量与CK差异达显著水平。钙、镁、锌、锰含量在核桃生育期累积，均在成熟期达峰值。成熟期CK钙、镁含量均与F4处理差异达显著水平，较F4处理低16.22%、35.66%。膨大期CK铁元素显著低于F2、F4处理，但成熟期显著低于F2、F4处理，分别低16.75%、35.66%。铜元素含量逐渐降低，在油脂转化期有最小值，CK的为3.86 mg/kg。结果表明，减量缓释肥较常规化肥施用可以在核桃果实形成期内保证叶片矿质养分需求且能够维持叶片养分在一定水平，保证核桃果实品质形成。

2.5 不同施肥处理对核桃果实外观品质的影响

由表8可知，不同施肥处理对核桃外观品bc284e297e8680aa3abada3ec86000eeff11a493d124691d6b6ac034090029b8质都有不同程度的影响。F1、F4处理单果质量与CK差异显著，单果质量分别减少0.75 g、1.88 g。CK仁质量最高，与F1、F4处理差异显著，分别较F1、F4处理高出0.70 g、0.99 g。F4处理出仁率较处理CK、F1、F2、F3分别高出2.49%、4.07%、5.21%、5.94%，差异达显著水平。F4处理核壳厚度最小，与CK差异显著，较CK减少0.06 mm。产量大小为F3＞F4＞CK＞F2＞F1，F3处理产量最高，为7.49 kg/株，与F1、F2处理差异达显著水平，产量提高6.54%、4.46%，与CK和F4处理差异未达显著水平。缓释肥施用量F3、F4较F1～F2出仁率提升2.95%，单株产量提高50%，较CK单株产量提高1.5%，F3、F4处理施肥量较对照减少53.49、41.86%，较常规施肥相比，可以满足果实外观品质与产量的形成。

2.6 不同施肥处理对核桃果实内在品质的影响

由表9可知，施用缓释肥有利于提高可溶性糖、可溶性蛋白、粗脂肪含量，并在一定程度上降低单宁含量。F3处理可溶性糖、粗脂肪、可溶性蛋白较CK提高16.67%、3.69%、25.93%。不同施肥处理对核桃还原糖与纤维素均有不同程度的影响，F4处理还原糖含量最高，为0.54%，显著高于CK，是CK的1.32倍，F1处理纤维素含量最高，为0.23%，是CK的1.53倍。缓释肥施用量F3～F4较F1～F2，脂肪含量提高3.61%，较CK提高2.8%，蛋白质含量提高1.8%。缓释肥施肥量低于对照，但在可以稳定核桃果实品质。

2.7 不同施肥处理下经济效益差异分析

不同施肥处理下核桃每公顷经济效益大小为F3＞F4＞F2＞F1＞CK（表10）。缓释肥管理模式对核桃园的生产经济效益的影响达显著水平，与CK相比， F1、F2、 F3和 F4果园每公顷可减少2 723.55、2 113.05、1 502.55、892.05元的肥料投入与6 000元的人工投入，每公顷效益增加为6516.9、6916.5、8614.8、7499.25元。缓

释肥施用在同等管理水平下，缓释肥管理模式可提高核桃每公顷经济效益、减少肥料施用量的投入，增加种植者的收入。

2.8 不同施肥处理核桃生产效益和经济效益的综合评价

将核桃树体单株产量、果实品质与果园每公顷经济效益进行主成分分析，得到结果如表11所示，主成分1、主成分2和主成分3的贡献率分别为40.590%、32.145%和15.632%，累计贡献率达88.367%，保留了前3个主成分（以“y”表示）可基本反映11指标所提供的信息，能代表核桃树体单株产量、果实品质与果园每公顷经济效益，可用这3个主成分对核桃果实品质和经济效益进行比较研究和综合评价。

由表11可以看出，y1中，单果质量、仁质量、出仁率、还原糖、可溶性蛋白和总酚含量6个指标的载荷值（系数）较高。y2中载荷值最大的指标是脂肪含量，其次是产量、可溶性糖含量。y3中载荷值较大的为经济效益，其次为仁质量。

以所得的主成分（y1、y2、y3）的数值进行隶属函数分析，求主成分的隶属函数值（表12）。对主成分y1而言，F4处理的Y（y1）最大，在这y1主成分值的隶属函数关系最强，F1处理隶属关系最差。y2中以F3的Y（y2）最大，F4处理最小。在y3中CK的Y（y3）最大，F1处理最小。结合各主成分权重和隶属函数值得到不同施肥处理对核桃果实品质与经济效益综合评价值（X），最后根据X值进行排序，为F4＞F3＞CK＞F2＞F1。表明F4处理施肥量较CK减少41.86%，但对核桃果实品质与经济效益的综合评价最高，其次是F3施肥量较CK减少53.49%，F1处理施肥量最少，不能满足果实品质的形成与经济效益提升。

3 讨 论

缓释专用配方肥的肥效以其同作物生长发育进程相对匹配的特点，不仅促进作物发挥生长潜力，也使肥料利用率有较大的提高，弥补了少施或不施有机肥对化肥养分大量损失的影响，对降低农业化肥污染，响应国家的节肥高效生产开辟了新路径[12]。本研究表明常规施肥N、P、K下渗速率显著高于缓释肥处理，缓释肥可以控制养分流失，提高肥料利用率[13-14]；常规施肥在短期内提高了农民的经济效益，但也导致了土壤板结和养分过量积累， 而缓释肥可以减少土壤速效氮磷钾含量的过量积累和土壤板结的程度[15-16]。缓释肥的施用不仅利于提升肥料利用率，同时使得根区土壤养分含量变化较小[17]。缓释肥释放特征为近S曲线，即养分释放量逐渐增大、养分加速释放、养分释放减小3个阶段[18]，王晋鹏[19]研究认为延缓养分释放和提高作物产量方面具有巨大优势，这与本次研究结果相符。应用缓释肥施可以减肥增效、控制氮磷钾肥用量，实现养分的持续供应，增加养分利用率，提高施肥水平。

土壤微生物是土壤中物质主要的分解与转化者，在土壤微环境循环中起着重要作用。本试验中发现，缓释肥施用对核桃根际和非根际土壤真菌群落相对丰度影响较大[20-22]，可能原因是核桃根系分泌物中含有大量酚类物质或者新疆土壤pH偏高等导致土壤微生物环境变化导致真菌的丰度差异。施用缓释肥后，放线菌（Actinomycetes）、变形杆菌（Proteobacteria）为核桃土壤中主要优势菌门，任宏芳等[23]研究中也有此结论，并表示变形杆菌门（Proteobacteria）对土壤固氮起重要作用。缓释肥可以优化土壤中的固氮微生物，从而减少土壤中养分的流失。本研究中缓释肥施用的土壤细菌中放线菌（Actinomycetes）、变形杆菌（Proteobacteria）、匿杆菌（Latescibacteria）相对丰度有所降低，真菌中被孢霉门（Mortierellomycota）有所降低。由于其缓慢释放，降低了有效磷、钾、硝酸盐等的含量，担子菌（Basidiomycota）、放线菌（Actinomycetes）等微生物相对丰度有所降低[24]。缓释肥对真菌群落门中子囊菌门相对丰度有明显促进作用[25-27]。刘丽丽等[28]在研究中发现，核桃根际土壤细菌和真菌序列比非根际土壤细菌和真菌序列多；鲍佳书等[29]研究表明土壤细菌在土壤中占有明显数量级分布优势，这都与本研究结果一致。缓释肥处理核桃土壤真菌微生物群落结构多样性低于土壤细菌微生物群落结构多样性，核桃非根际土壤微生物群落结构多样性低于根际土壤微生物群落结构多样性，对真菌群落相对丰度有显著影响。

叶绿素是植物进行光合作用的重要影响因子，叶绿素含量的多少将很大程度地影响植物光合能力的强弱。张富鑫等[30]研究发现，用缓释肥替代化肥配施适量有机肥可增加叶绿素含量。缓释肥一次性施用较尿素多次分施管理方式更有利于维持小麦叶片SPAD值在更高的范围[31]。本试验中，缓释肥处理与常规施肥相比，并未显著增加叶片叶绿素含量，可能原因是缓释肥的长肥效、养分释放缓慢等特点，使得植物可持续得到养分的供应，从而满足叶片营养需求，但不能使其显著增加。叶绿素是影响光合特性的重要因素，光合特性是促进核桃生长发育和提高产量的生理基础之一。有关研究发现核桃叶片净光合速率表现为先升高后下降的趋势，且在硬壳期达到峰值[32]。研究说明缓释肥可以稳定并改善作物光合特性，提高产量[33-34]；缓释肥的长肥效特点保证了植物叶片在后期有充足的养分供应，进而提高叶绿素含量的累积与净光合速率[35-36]。缓释肥处理可以提高叶片的光合参数与叶绿素含量，李通[37]、海建平等[38]在研究中也得出相同结论。缓释肥通过提高叶片活力，而使树体长势增强。有研究发现缓释肥处理可以促进树体生长发育[39-40]。这也间接证明缓释肥对提高叶片的光合参数与叶绿素含量是有效的。本试验结果表明，在核桃生育期中，施用缓释肥的核桃光合特性显著优于常规施肥，这可能是由于缓释肥有效养分含量高于单施化肥，使核桃功能叶中有效含氮量增加，提高了核桃各时期的光合速率。

叶片作为植物重要的“源”器官，对当年树体光合能力、果实生长发育、品质形成有着重要的作用，树体叶片营养元素含量变化规律能够在一定程度上反应树体营养状况，矿质养分的累积是科学合理施肥研究的重要基础[41]。本试验中，大量元素均满足美国《核桃生产手册》与宫峥嵘等[42]文章中核桃叶片元素适宜量；微量元素中铁、锌、锰元素均达到宫峥嵘等[42]文章需求量，叶片铜元素含量缓释肥处理组与对照CK均未达到适宜水平。各处理叶片养分元素含量值较前人[43-47]研究结果相比，除铜元素含量未达适宜水平，其他大微量元素均达适宜水平。造成这一结果可能是由于土壤pH较高，使得土壤铜离子在土壤中的吸附作用受阻，致使果树根系吸收铜离子困难，导致果园核桃叶片铜元素含量普遍较低。试验结果表明，减量施肥下的缓释肥管理在核桃叶片营养层面阐明了其可行性，较常规化肥管理相比也可保证核桃树体正常生长，满足树体营养需求。

不同的施肥管理方式影响核桃树体的生长和发育，从而影响树体自身的养分累积、树体产量和果实品质的形成[48]。果实品质的优劣在很大程度上决定其在市场的销售价格，常规施肥管理模式也增加了生产资料和人工成本，二者共同影响果园的经济效益。赵呈明等[49]在超级稻的研究中也得出缓释肥可较常规化肥施用增产2.68%，减少了施肥次数、节约劳动力、减少肥料面源污染，同时增加了经济效益。与常规施肥相比，缓释肥处理可提升核桃产量，减少了人工和肥料成本的投入，显著增加果园的经济效益[50-52]。缓释肥养分释放周期长、减少化肥施用量，提高了肥料利用率。研究结果显示，缓释肥在能够保证果树对养分需求的同时提高了产量与品质，在缓释肥对蔬菜、作物的田间试验中得出了相同结论[53-55]。本研究结果显示，缓释肥800～1 000 g/株处理核仁内脂肪、蛋白质、产量明显高于CK。本试验结果表明，缓释肥较常规施肥施肥量减少41.86%和53.49%，但均可保证核桃产量，一定程度上改善核桃的果实品质，显著增加果园的经济效益。

4 结 论

在本试验条件下，缓释肥不仅可控制肥料的下渗，减少肥料损失，提高肥料利用率，节本增效，还可增加土壤细菌群落多样性，降低土壤真菌群落的复杂性与特异性，稳定核桃叶片光合特性、养分水平，在保证树体单株产量的前提下，核桃果实的品质并未下降，得到了较好的营养品质与较高的经济效益。试验结果表明，核桃在缓释肥施用量800～1 000 g/株效果较优。

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Application of Slow-release Fertilizer in Walnuts and Its Effects on Rhizosphere Microorganisms

MA Zhihao1，2，GUO Song1，2，WANG Yang1，2，LUO Lixin3，LU Bin4，LIU Xiaoyong5，ZHANG Rui1，2 and ZHANG Ze6

（1.Key Laboratory of Biological Resources Protection and Utilization of Tarim Basin，Xinjiang Production and ConstructionCorps，Alaer Xinjiang 843300， China；2.College of Horticulture and Forestry，Tarim University，Alaer Xinjiang 843300，China；3.Agricultural Development Center of the First Division and Third Regiment of Xinjiang Production and ConstructionCorps，Alaer Xinjiang 843300， China； 4.Yunnan Academy of Forestry and Grassland Sciences，Kunming 650300，China；5.Forest Fruit and Flower Research Institute of Gansu Academy of Agricultural Sciences，Lanzhou 730070，China；6.College of Agriculture，Shihezi University，Shihezi Xinjiang 832000， China）

Abstract The application effect of slow release fertilizer on walnut was explored with the aim of reducing fertilizer consumption，increasing efficiency and the transformation of fertilization method in walnut production.In a field experiment，the 16-year-old ‘Wen185’ walnut trees were selected as the study subjects.Compared to conventional chemical fertilizer application of 1 720 g/plant applied with four slow-release fertilizer treatments were used：400 g/plant （F1），600 g/plant （F2），800 g/plant （F3） and 1 000 g/plant （F4），respectively.Growth physiology，yield，quality，rhizosphere soil microorganisms and other related indexes were measured，and significance analysis，principal component analysis and biodiversity analysis were conducted to evaluate their differences.The results showed that the slow-release fertilizer maintained the soil nutrients level constantly and reduced nutrient loss and fixation.Alkali-hydrolytic nitrogen and available phosphorus contents in 20-40 cm soil layer of walnut treated with 1 000 g/slow-release fertilizer during the stage of hard shell were significantly higher than those of CK.The alkaline dissolved nitrogen of CK was 93.48 mg/kg in the 40-60 cm soil layer during the fat conversion period， which was 6.32 times higher than its average value compared to the slow-release fertilizer treatment， and the rate of nutrient infiltration was extremely higher than that of the slow-release fertilizer treatment. The Chao1 index and Shannon index of soil non-inter-root bacterial and fungal communities were higher than those of CK after the application of slow-release fertilizers. slow-release fertilizer application had a greater impact on the relative abundance of walnut inter-root and non-inter-root soil fungal communities.Compared with CK，the net photosynthetic rate of leaves treated with 1 000 g/plant of slow-release fertilizer was significantly increased by 22.61% at fruit expansion stage，and those treated with 800 g/plant of slow-release fertilizer at oil conversion stage and maturity stage significantly increased by 16.62% and 18.67%，respectively.Compared to CK，the fertilizer amount of slow-release fertilizer treatment decreased by 41.86%-76.74%，yet the yield and fruit quality of walnut per plant remained unaffected.Comparing treatments of 400-600 g/plant to 800-1 000 g/plant of slow-release fertilizer，the latter exhibited a 2.95% increase in yield，a 3.61% increase in fat content，a 5% increase in yield，a 2.8% increase in fat content，a 1.8% increase in protein content，and a 1.5% increase in yield，which lead to a significant increase in net yield per 667 m2.Under the condition of 800-1 000 g/plant，the pattern of slow-release fertilizer effectively improved fertilizer utilization rate，soil microbial abundance，and diversity，while simultaneously reducing soil nutrient loss.The slow-release fertilizer stabilized net yield，improve fruit quality and economic benefits，and ensured chlorophyll，photosynthesis and nutrients of walnut leaves at a certain level.The patterns of slow-release fertilizer outperformed conventional fertilization methods in terms of production benefits.

Key words Walnut ;Slow-release fertilizer ;Fruit quality ; Rhizosphere/non-rhizosphere soil microorganisms

Received 2023-09-24 Returned 2023-11-14

Foundation item Integration and Demonstration of High-quality，Light and Efficient Cultivation Technology of Walnut and Olive （No.2020YFD1000703）; Agricultural Technology Radiation Drive Project of Xinjiang Production and Construction Corps （No.MSSS201902）; Innovative Research Team Project （No.TDZKCX202101）.

First author MA Zhihao，male，master student.Research area：walnut cultivation and physiology. E-mail： 2622727353@qq.com

Corresponding author ZHANG Rui，female，Ph.D，professor.Research area：cultivation mechanism and molecular breeding of high yield walnut.E-mail：zhrgsh@163.com

ZHANG Ze，male，Ph.D， professor.Research area：crop phenotype accurate monitoring and smart agriculture.E-mail：zhangze1227@qq.com（责任编辑：史亚歌 Responsible editor：SHI Yage）

基金项目：核桃和油橄榄优质轻简高效栽培技术集成与示范（2020YFD1000703）；兵团惠民工程“农业技术辐射带动”项目（MSSS201902）；创新研究团队项目（TDZKCX202101）。

第一作者：马治浩，男，硕士研究生，研究方向为核桃栽培与生理。E-mail：2622727353@qq.com

通信作者：张 锐，女，博士，教授，研究方向为核桃高产栽培机理及分子育种。E-mail：zhrgsh@163.com

张 泽，男，博士，教授，研究方向为作物表型精准监测与智慧农业。E-mail：zhangze1227@qq.com