劉國鋒, 董星晨, 樊 亮, 海 龍, 邱慧珍,*, 楊 萍, 吳健君

1 甘肅農業(yè)大學資源與環(huán)境學院, 蘭州 730070 2 甘肅省干旱生境作物學重點實驗室, 蘭州 730070 3 隴東學院農林科技學院, 慶陽 745000

隴東紅富士果樹養(yǎng)分回流對土壤表層管理的響應

劉國鋒1,2, 董星晨1,2, 樊 亮1,2, 海 龍1,2, 邱慧珍1,2,*, 楊 萍1,2, 吳健君3

1 甘肅農業(yè)大學資源與環(huán)境學院, 蘭州 730070 2 甘肅省干旱生境作物學重點實驗室, 蘭州 730070 3 隴東學院農林科技學院, 慶陽 745000

地處隴東黃土高原的慶陽市蘋果園普遍缺乏有效的土壤表層管理措施，以盛果期的“紅富士”果樹為對象，研究不同土壤表層管理方式在養(yǎng)分回流期對蘋果樹體貯藏養(yǎng)分的動態(tài)變化。研究結果表明：優(yōu)化覆膜(T2)與優(yōu)化覆草(T3)一年生枝條葉片的葉綠素含量均顯著高于常規(guī)處理(T1)。T2和T3處理的一年生春梢、秋稍和封頂枝中的碳素貯藏物質(可溶性糖、淀粉)和氮素貯藏物質(總游離氨基酸、可溶性蛋白質)的含量均顯著高于T1，T3比T2處理對碳素貯藏物質含量的提升效果更為明顯。此外，相同枝條類型不同組織中的貯存養(yǎng)分含量不同，可溶性糖和可溶性蛋白質的含量表現為表皮積聚，韌皮部>木質部，淀粉與總游離氨基酸含量表現為主軸積聚，木質部>韌皮部。不同枝條類型中貯藏物質的含量整體表現為秋梢>封頂枝>春梢，秋梢在提升養(yǎng)分貯藏水平中起到了重要作用。

紅富士蘋果; 土壤表層管理; 養(yǎng)分回流

隨著國家蘋果種植優(yōu)勢區(qū)域由東向西轉移，地處隴東黃土高原的甘肅省慶陽市蘋果適栽區(qū)，憑借其光熱資源豐富、海拔較高、晝夜溫差大、空氣干燥、自然隔離條件好、土層深厚和土壤疏松等優(yōu)良的自然條件，成為全中國知名的蘋果適宜栽培區(qū)域[1]。然而，受到栽培習慣和和當地條件等因素的制約，該區(qū)的蘋果園土壤管理中，除了自然生草外，普遍缺乏有效的土壤表層管理措施，已有報道指出，在550—550mm降雨量的該區(qū)果園生草不利于土壤保水，且與果樹存在明顯的水分競爭[2]。因此實施果園地面覆蓋，減少地表水分蒸散，充分利用有限的降水資源成為挖掘果樹增產優(yōu)質潛力的一個重要方面[3]。覆蓋能夠提高果樹樹體營養(yǎng)[4- 6]，但覆蓋對蘋果樹養(yǎng)分回流的影響研究較少。養(yǎng)分回流使樹木實現了對養(yǎng)分的自我保持，這對土壤養(yǎng)分貧瘠地區(qū)的樹木生長具有非常重要的生態(tài)學意義[7]。為此，本研究在慶陽市西峰區(qū)選擇處于盛果園，對土壤表層管理措施進行優(yōu)化，研究不同土壤表層管理措施在養(yǎng)分回流期對樹體貯藏養(yǎng)分動態(tài)變化的影響，以期為紅富士蘋果園的土壤和養(yǎng)分管理提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗概述

試驗于2011年3—2011年12月在慶陽市西峰區(qū)溫泉鄉(xiāng)米家堡村農戶果園進行。該區(qū)位于107°38′E，35°44′N，海拔1421 m，年均太陽輻射563.1 kJ/cm2，日照時數2450 h，年均氣溫8.3 ℃，≥10 ℃積溫3450 ℃，無霜期167 d，年均降水量560 mm，年蒸發(fā)量1504.9 mm。土壤為典型的黑壚土，質地均勻，儲水性能較好，供試土壤基礎理化性狀為：有機質12.62 g/kg，全氮0.83 g/kg，堿解氮51.89 mg/kg，速效磷38.66 mg/kg，速效鉀217.10 mg/kg，pH(水土比5∶1)8.07。供試果樹為18年生富士，砧木山定子，南北行向栽種。試驗共設3個處理，3次重復，每個重復5棵樹。

1.2 試驗設計與方法

實驗共分為3個處理，其中T1處理即常規(guī)處理采用當地常規(guī)施肥及地表管理措施，不起壟，地表種植小冠花；1年施用3次化肥，全年施氮470 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O=1∶0.54∶0.95，其中春季(3月27日)施氮鉀肥(尿素+8% K2O硅鎂鉀復合肥)，夏季(6月25日)施鉀肥(硫酸鉀)，秋季(10月10日)施氮磷鉀肥(13- 17- 15復合肥)，有機肥采用當地的油渣，于10月10日一次性施用，施用量3450 kg/hm2。T2處理采用起壟+覆膜+施肥優(yōu)化+微生物有機肥的方式，3月25日沿樹行向樹盤起壟，壟面以樹干為中線，壟面中央高15 cm，兩側高10 cm。然后將將黑色塑料地膜直接覆蓋在壟面上，覆膜寬度180 cm，膜厚0.008 mm；1年施用3次化肥，全年施氮525 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O=1∶0.6∶1，其中春季(3月27日)施氮鉀肥(尿素+硫酸鉀)，分別占全年總量的50%和30%，夏季(6月25日)施氮磷鉀肥(尿素+二銨+硫酸鉀)，分別占全年總量的10%、30%和40%，秋季(10月10日)施氮磷鉀肥(尿素+二銨+硫酸鉀)，分別占全年總量的40%、70%和30%；有機肥采用江蘇新天地生物肥料工程中心有限公司生產的微生物有機肥(爸愛我BIO，有效活菌數≥0.5億/g，有機質≥25%，N+P2O5+K2O≥8%全年施用量3600 kg/hm2，春季(3月27日)與秋季(10月10日)各施入50%。T3處理采用起壟+覆草+施肥優(yōu)化+微生物有機肥的方式，其中起壟方式、化肥施用和有機肥施用都與T2處理相同，覆草方式為將玉米收獲后剩余的秸稈直接覆蓋在壟面上，覆蓋寬度180 cm，覆蓋厚度15 cm。

1.3 樣品的采集方法

于10月20日—11月24日間每隔7 d進行取樣。采樣時，從每株果樹東、西、南、北四個方向距離地面約2m處的樹冠外圍位置隨機采集當年生春梢、秋梢和封頂枝各2個，同類型枝條混合，摘去葉片并用小刀將枝條分解為韌皮部和木質部，立即將葉片、韌皮部和木質部組織放入干燥箱，105 ℃下殺青30 min，80 ℃下烘干，粉碎待用。同時在每株采樣樹東、西、南、北四個方位固定1個枝條，選取枝條中部葉(第8—12片或第9—13片)用以葉綠素含量的測定。

1.4 分析項目和測定方法

測定不同枝類、不同組織的碳素貯藏物質(可溶性糖、淀粉)和氮素貯藏物質(可溶性蛋白質和總游離氨基酸)的質量分數?？扇苄蕴遣捎幂焱壬?，淀粉采用碘比色法，總游離氨基酸采用茚三酮比色法，可溶性蛋白質采用考馬斯亮藍G- 250染色法[8]。葉綠素含量采用SPAD- 502型葉綠素測定儀(Konica Minolta, Japan)，各葉避開葉脈測定。各指標均重復3次。

1.5 數據整理

采用Microsoft Office Excel 2010對數據進行處理并繪圖，IBM SPSS Statistics 21對數據進行方差分析和顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同土壤表層管理措施對1年生枝條葉片葉綠素含量的影響

葉綠素含量是植物光合作用的重要特性，是評價葉片質量的一個重要指標，它直接參與碳水化合物的合成，同時也能反映植株氮素營養(yǎng)水平和的衰老程度。作為評價植株的衰老過程的指標之一，葉綠素的降解量和降解速率可作為植株的長勢的參考因素之一[9]。

不同土壤表層管理措施對蘋果葉片葉綠素含量的影響如圖 1所示。圖 1的結果表明，3處理葉片葉綠素含量均表現為下降的趨勢，10月27日后下降幅度增大，以T1處理最為明顯。優(yōu)化處理T2和T3葉片葉綠素含量均高于T1處理，其中T2處理較T1處理葉綠素含量平均增加5.53%，并于11月3日和11月10日達到顯著水平，T3處理較T1葉綠素含量平均增加8.00%，養(yǎng)分回流期均達顯著水平。兩優(yōu)化處理皆增強了葉片的功能，提高了葉片制造光合養(yǎng)分的能力。

對數據進一步計算得知(圖 2)，T1處理葉片測定期間葉綠素降解速率為0.38 SPAD/d，T2處理為0.25 SPAD/d，T3處理為0.24 SPAD/d，T2和T3處理下顯著降低了葉片葉綠素的降解速率，說明兩種優(yōu)化表層土壤管理方式延緩了葉片的衰老速度，使葉片有更長的光合養(yǎng)分制造時間。優(yōu)化處理間比較，T3處理葉片葉綠素降解速率略小于T2處理，差異未達顯著水平。

圖1 不同土壤表層管理措施對蘋果葉片葉綠素含量的影響

圖2 不同土壤表層管理措施下蘋果葉片葉綠素變化速率

2.2 一年生枝條各部位碳素貯藏物質的動態(tài)變化

樹體不同枝類及葉片碳素營養(yǎng)的多少直接影響著果樹的生長發(fā)育，對果樹產量和果實品質也有著顯著的影響[10]。樹體內碳素營養(yǎng)貯藏物質的主要形式是糖和淀粉。作為植物抗逆性的重要代謝產物，可溶性糖與淀粉一直被認為是植物體內最重要的能量與物質來源，是植物在寒冷條件下積累的重要化合物，是植物重要的能量與物質來源[11- 12]。葉片是主要的碳素營養(yǎng)物質的生產部位，其產生、運輸及同化能力不僅影響自身的發(fā)育狀況，同時也影響著營養(yǎng)向樹體的分配，進而影響樹體的碳素貯藏養(yǎng)分[13]。

2.2.1 一年生枝條各部位可溶性糖質量分數動態(tài)變化

一年生枝條各部位可溶性糖含量如圖 3所示。由圖 3可以看出，一年生枝條葉片可溶性糖含量呈先下降后上升的變化，其中，春梢部位葉片可溶性糖含量初始時與木質部相當，在秋梢和封頂枝初始含量高于韌皮部，說明此時可溶性糖還主要貯藏與葉片中。在11月10日葉片脫落前，葉片與韌皮部可溶性糖的變化總體一致。葉片脫落后，韌皮部可溶性糖含量開始出現下降，于11月17日到達最低值，這可能是因為葉片脫落后可溶性糖轉移的路徑被切斷所致，11月24日可溶性糖含量又上升，可能是由于同部位淀粉水解為糖類的補充所致。木質部可溶性糖含量除11月24日外，其余時間含量均小于葉片和韌皮部，說明可溶性糖在前期并未從葉片轉移至木質部中，11月24日除春梢外，秋梢和封頂枝木質部含量迅速上升，并且超過韌皮部，說明此時可溶性糖已進入枝條的中心部位轉移階段。

圖3 一年生枝條各部位可溶性糖含量

不同枝條類型同一部位比較，葉片可溶性糖含量在養(yǎng)分回流初期表現為封頂枝>秋梢>春梢，末期表現為秋梢及封頂枝均略大于春梢；韌皮部養(yǎng)分回流初期表現為封頂枝>秋梢>春梢，末期含量基本一致；木質部養(yǎng)分回流初期表現為春梢>秋梢>封頂枝，末期表現為秋梢>封頂枝>春梢。11月17日后，枝條部位可溶性糖含量均有較大幅度增長，說明糖類已經完成了從葉片到枝條的轉移。優(yōu)化處理T2和T3處理葉片及枝條組織中可溶性糖含量均高于T1，其中以T3處理最高。

2.2.2 一年生枝條各部位淀粉含量動態(tài)變化

一年生枝條各部位淀粉含量如圖 4所示。從圖 4中可看出，一年生枝條葉片淀粉含量始終低于韌皮部和木質部，整個養(yǎng)分回流過程平穩(wěn)，未有明顯變化。韌皮部淀粉含量在落葉前變化平穩(wěn)，落葉后含量迅速上升，并在11月17日達到最大值，并在11月24日含量又下降，可能是此前大量產生的淀粉水解為糖，作為果樹越冬時期更為直接的能源物質所貯藏，這與落也后可溶性糖含量的變化規(guī)律相對應。木質部淀粉含量各枝條類型雖變化趨勢一致，但各枝條類型變化幅度不同，其中以春梢變化平穩(wěn)，秋梢變化最為劇烈，

圖4 一年生枝條各部位淀粉含量

11月3日后，淀粉含量開始上升，至11月17日時含量達到最大值，秋梢和封頂枝3個處理此時平均含量分別為8.89%、8.13%，遠高于春梢5.05%的含量水平，同韌皮部一樣，11月24日木質部淀粉含量也出現下降，說明木質部淀粉含量受韌皮部的影響，二者變化大體保持一致，最終木質部淀粉含量要高于韌皮部，淀粉在果樹枝條內表現為中心積聚。

不同枝條類型同一部位比較，葉片淀粉含量各枝類未有顯著差異，質量分數均在1%左右；韌皮部淀粉含量落葉前各枝類含量相當，落葉后封頂枝含量略大于春梢與秋梢；除春梢外，秋梢及封頂枝木質部淀粉含量顯著高于葉片及韌皮部(11月24日除外)，養(yǎng)分回流期表現為秋梢>封頂枝>春梢。與可溶性糖含量相似，T2和T3處理葉片及枝條組織中淀粉含量也高于T1，其中以T3處理最高。

2.3 一年生枝條各部位氮素貯藏物質動態(tài)變化

果樹對樹體中的氮素貯藏氮素營養(yǎng)物質有著較長時間重復利用的特性[14]。對于果樹來說，秋后從葉片回撤到樹體中氮素營養(yǎng)的高低對來年器官的分化、果樹的豐產穩(wěn)產有著重要的作用[15]。氮素化合物的積累與樹體的抗寒性有關[16]，且氮素化合物的存在能夠對碳素貯藏物進行調節(jié)，同時，其也是衡量樹體營養(yǎng)水平的指標之一[17]。作為主要的氮素貯藏形式，氨基酸與蛋白質之間不斷地進行相互轉化。

2.3.1 一年生枝條各部位總游離氨基酸質量分數動態(tài)變化

一年生枝條各部位總游離氨基酸含量如圖 5所示。在圖 5中，各枝條類型葉片總游離氨基酸含量變化規(guī)律總體一致，均表現為“下降—上升—再下降”的特點，但不同枝條類型含量變化幅度不同，以春梢變化幅度最大，封頂枝次之，秋梢較為平穩(wěn)。春梢韌皮部總游離氨基酸含量在落葉前期經歷了“下降-穩(wěn)定-上升”的變化，落葉時含量恢復到回流初期的水平，落葉后輕微下降，秋梢和封頂枝韌皮部在落葉前期變化規(guī)律與春梢相同，但變幅不同，落葉后含量總體呈上升趨勢。木質部總游離氨基酸含量在落葉前期各處理表現不一，落葉后春梢呈現總體上升的趨勢，而秋梢和封頂枝含量先急劇升高，在11月17日達到最大值，之后又急劇下降，表明此時氨基酸已完成葉片向枝條的轉移過程，后期韌皮部與木質部含量的下降可能是由于游離氨基酸開始向主干回流及部分氨基酸合成蛋白質所致。

不同枝條類型同一部位比較，葉片總游離氨基酸含量表現為封頂枝>秋梢>春梢；韌皮部養(yǎng)分回流前期各枝類總游離氨基酸質量分數相當，后期表現為秋梢與封頂枝相當，略大于春梢；木質部總游離氨基酸質量分數落葉前T2與T3處理相當，封頂枝最小，而T1處理秋梢略大于春梢，且春梢各處理間含量差異較秋梢大，落葉后，11月17日含量表現為秋梢>封頂枝>春梢，末期表現為春梢>秋梢>封頂枝。整個變化過程中，T2和T3處理葉片及枝條組織中總游離氨基酸含量高于T1，但不同優(yōu)化處理間對總游離氨基酸含量的提升程度表現不一，未見明顯規(guī)律。

圖5 一年生枝條各部位總游離氨基酸含量

2.3.2 一年生枝條各部位可溶性蛋白質質量分數動態(tài)變化

一年生枝條各部位可溶性蛋白質含量如圖 6所示。從圖 6中可以看出，葉片可溶性蛋白質含量在養(yǎng)分回流過程中表現為持續(xù)升高的變化，落葉時達到最高，這與葉片氨基酸含量后期下降呈對應關系，表明此時葉片中氨基酸一部分已經合成為蛋白質。春梢韌皮部蛋白質含量養(yǎng)分回流初期高于葉片，此后含量呈下降的趨勢并，葉片脫落后，蛋白質含量下降幅度增大，特別是春梢，各枝類韌皮部蛋白質含量在11月17日達到最低，之后又迅速上升，上升幅度表現為春梢>封頂枝>秋梢。木質部可溶性蛋白質含量養(yǎng)分回流初期維持在一個很低的水平，此后變化趨勢與韌皮部剛好相反，說明該過程中，枝條蛋白質從韌皮部向木質部轉移，11月17日是，木質部與韌皮部蛋白質含量出現交叉，此時木質部蛋白質含量也達到最大值，此后木質部蛋白質含量又出現下降，這可能是由于后期部分蛋白質向主干和韌皮部轉移的結果。

不同枝條類型同一部位比較，葉片可溶性蛋白質含量表現為春梢最大，秋梢與封頂枝含量相當；韌皮部養(yǎng)分回流前期各枝類可溶性蛋白質質量分數基本保持一致，落葉后表現為春梢>封頂枝>秋梢；木質部可溶性蛋白質質量分數落葉前含量基本一致，后期表現為秋梢>春梢>封頂枝。與總游離氨基酸含量相同，T2和T3處理葉片及枝條組織中可溶性蛋白質含量也高于T1，T3處理可溶性蛋白質含量在春梢各器官和組織中含量要大于T2才處理，但于秋梢和封頂枝間兩處理間并未有明顯的規(guī)律。

圖6 一年生枝條各部位可溶性蛋白質含量

3 討論和結論

樹木攝取的各種所需養(yǎng)分，在體內不同器官中積累和重新分配后參與各種生命代謝過程后一部分養(yǎng)分隨葉、花、果、枝條等器官的凋落，另一部分養(yǎng)分則隨樹木的生長發(fā)育，由衰老器官不斷向幼嫩器官交換和轉移，進入養(yǎng)分的生物化學循環(huán)，實現了養(yǎng)分的最大程度利用[18]。養(yǎng)分回流是北方落葉果樹落葉前將葉片及稍端部分養(yǎng)分轉移到樹體貯藏組織中的過程，在減少養(yǎng)分損失的同時為來年果樹生長發(fā)育儲備必需的營養(yǎng)物質。養(yǎng)分回流使落葉果樹實現了對養(yǎng)分的自我循環(huán)代謝，對土壤養(yǎng)分貧瘠地區(qū)的果樹生長具有非常重要的生態(tài)學意義[19]。蘋果樹體的養(yǎng)分回流受不同土壤表層管理制度的影響[20]，而良好的果園土壤表層管理不僅是現代蘋果產業(yè)的重要技術特征，也是果樹綜合管理的基礎，其目的是通過適宜的耕作制度和技術措施，為果樹根系生長發(fā)育提供良好的土壤生態(tài)環(huán)境，實現果品的優(yōu)質高產。

3.1 不同土壤表層管理方式下養(yǎng)分回流的特性

提高果樹的貯藏營養(yǎng)水平，減少越冬期果樹樹體養(yǎng)分的無效消耗是提高果樹產量、提升果品品質的重要技術原則和主攻方向之一，貯藏營養(yǎng)不僅能夠增強果樹自身對冬季低溫脅迫的適應和忍耐能力，也能夠保證來年下一個周期的物質和能量供應[21]。而果園覆膜和果園覆草作為兩大果園土壤表層管理方式，可以為果樹的生長發(fā)育提供良好的地下環(huán)境，改善土壤的生態(tài)肥力，增強根系對養(yǎng)分的吸收，提高樹體代謝機能，延長葉片光合作用時間，為果樹提供更多光合養(yǎng)分用于貯藏，用以提高來年春季果樹根系對養(yǎng)分的吸收，促進地上部花、葉和新梢等器官的形成和發(fā)育。有研究認為覆草雖增強了葉片和枝條的功能，但由于樹體活力和養(yǎng)分累積量的消耗大于不覆蓋的果樹，從而造成元素含量測定值偏小，但Neilsen等[22]認為這并不表明覆蓋會使樹體養(yǎng)分流失。本研究結果表明，果樹當年枝條秋季養(yǎng)分回流過程中養(yǎng)分的運輸和轉化受到了不同土壤表層管理方式的影響， T3處理與T2處理相比，枝條組織中碳素貯藏養(yǎng)分略高，而氮素貯藏物質T2和T3處理相當，因此在本研究條件下，覆草處理的總體效果要優(yōu)于覆膜處理。本試驗研究了不同土壤表層管理方式下果樹碳素及氮素養(yǎng)分的回流過程及規(guī)律，但與之代謝相關的酶類和激素等還有待做進一步的研究，試圖找出回流期間各個因素的相關性，同時，鑒于本試驗僅進行1a，不同覆蓋方式雖較常規(guī)增加了樹體貯藏養(yǎng)分的水平，但處理之間的效應并未明顯顯現，長期土壤優(yōu)化條件下對樹體貯藏養(yǎng)分水平和變化規(guī)律的影響也有待進一步地探究。

3.2 不同器官和組織中養(yǎng)分回流規(guī)律

養(yǎng)分在一年生各枝類中的含量有所不同，各枝類組織中養(yǎng)分回流的變化也不同。束懷瑞的研究表明，果樹樹體可溶性糖在落葉前主要存在于枝條及樹干中，而落葉后則主要在根系中貯存，淀粉則表現為根系>枝條木質部>枝條韌皮部的結果[23]。氮素養(yǎng)分的主要貯藏部位是細枝和樹干的皮層，在秋冬季，根系中貯藏的氮與地上部具有同等重要的作用[24]。本研究發(fā)現，可溶性糖和可溶性蛋白質含量后期表現為韌皮部>木質部，表現為表皮積聚的特征，初步判斷這可能與樹體對寒冷的適應性有關，此類養(yǎng)分在枝條韌皮部的積累，可以第一時間對抗低溫對果樹造成的傷害。而淀粉與總游離氨基酸含量后期木質部含量>韌皮部，表現為中心積聚。這與上述研究結果基本一致。本研究也發(fā)現，淀粉與總游離氨基酸含量養(yǎng)分回流后期含量出現下降，甚至小于回流初期，可能是養(yǎng)分繼續(xù)向主干和根系回流的結果。

3.3 不同枝條類型對養(yǎng)分回流的影響

一年生不同枝條類型營養(yǎng)物質的變化規(guī)律也不一致。一般來說，長枝能夠反映出果樹當前的營養(yǎng)狀況，而對春秋稍生長的調控則是影響根系、成花及營養(yǎng)物質交換能力的關鍵。本研究結果表明，果樹營養(yǎng)回流過程中可溶性糖、淀粉、總游離氨基酸、可溶性蛋白質含量總體表現為秋梢>封頂枝>春梢，這與趙德英[25]的研究結果相似。潘增光的研究結果表明，秋梢生長過旺，形成較多較大的葉片，會消耗大量的碳水化合物，使得樹體內該類養(yǎng)分始終處于較低的水平，而穩(wěn)定型的秋梢后期生長量小，并且能夠及時停長，避免了后期對養(yǎng)分的過多消耗，且其上的葉片有著較強的光合功能，能夠產生更多營養(yǎng)物質在樹體貯藏[24]。因此，從果樹生產上來說，在調控以抑制過旺生長的秋梢的同時，要注意適當保留生長穩(wěn)定、有節(jié)奏的秋梢，以利于秋冬季樹體營養(yǎng)物質的積累。

致謝：本文實驗過程中得到王興社的幫助，特此致謝。

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Response of nutrient backflux dynamics within Fuji trees to soil groundcover management approaches in East Gansu Province

LIU Guofeng1,2, DONG Xingchen1,2, FAN Liang1,2, HAI Long1,2, QIU Huizhen1,2,*, YANG Ping1,2, WU Jianjun3

1CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GansuAgriculturalUniversity,Lanzhou730070,China2GansuProvincialKeyLabofAridlandCropScience,Lanzhou730070,China3CollegeofAgricultureandForestry,LongdongUniversity,Qingyang745000,China

Poor and insufficient groundcover-management approaches have been a big problem for apple production on Loess Plateau, Qingyang City, East Gansu Province. Soil groundcover management is a widely used soil-surface management measure. Soil groundcover management approaches can improve fruit tree nutrition, and nutrient backflux ensures that the trees efficiently use their nutrients, which is important for trees grown in an area with depleted soil nutrients. There are few reports about the effects of soil groundcover management approaches on nutrient backflux in apple trees. Therefore, we studied the effects of two different types of optimized soil groundcover management approaches on the dynamics of storage nutrients in Red Fuji apple trees in a fruit orchard during nutrient backflux and compared the results with those obtained using the local conventional management approach. The following three treatments were used: T1, the local conventional management measure; T2, optimized film mulching measure; and T3, optimized maize-straw mulching measure. We obtained the following results: Compared to the T1 treatment, both T2 and T3 treatments increased chlorophyll content, and this result was significant after T3 treatment. The chlorophyll content after T2 and T3 treatments was 5.53% and 7.94%, respectively. The two optimized treatments significantly increased the contents of both carbon storage substances (e.g., soluble sugar and starch) and nitrogen storage substances (total free amino acids and soluble proteins) in 1-year-old branches—spring shoots, autumn shoots, and top-cutting shoots; higher increments were observed in branches that received T3 treatment. Soluble sugars in spring shoots, autumn shoots, and top-cutting shoots increased by 8.94%, 8.16%, and 12.45%, respectively, after T2 treatment, and by 13.59%, 13.07%, and 15.10%, respectively, after T3 treatment. Starch in spring shoots, autumn shoots, and top-cutting shoots increased by 13.45%, 13.02%, and 9.63%, respectively, after T2 treatment, and by 20.73%, 22.32%, and 14.07%, respectively, after T3 treatment. Total free amino acids in spring shoots, autumn shoots, and top-cutting shoots increased by 34.43%, 26.81%, and 23.50%, respectively, after T2 treatment, and by 56.46%, 44.13%, 30.30%, respectively, after T3 treatment, Soluble protein in spring shoots, autumn shoots, and top-cutting shoots increased by 14.23%,7.17%, and 1.45%, respectively, after T2 treatment, and by 20%, 7.27%, and 1.27%, respectively, after T3 treatment. Different accumulating characteristics were observed for storage nutrients within different tissues in the same branch type. Overall, soluble sugars and soluble proteins exhibited obvious epidermal accumulation, and their levels were higher in the phloem than in the xylem; the contents of soluble sugar and soluble protein in the phloem were 54.52% and 152.64%, respectively. Starch and total free amino acids exhibited obvious central accumulation, and their levels were higher in the xylem than in the phloem; the contents of starch and total free amino acids in the xylem were 76.87% and 89.26%, respectively. The three branch types showed different levels of storage nutrients in the following order: autumn shoots > top-cutting shoots > spring shoots. Autumn shoots played an important role in improving the level of storage nutrients. Storage nutrient levels in autumn shoots and top-cutting shoots were higher (24.76% and 12.68%, respectively) than those in spring shoots.

Red Fuji apple;soil groundcover management; nutrient backflux

甘肅省蘋果產業(yè)科技攻關項目(GPCK2010- 4); 江蘇省固體有機廢棄物資源化高技術研究重點實驗室開放課題(BM200720303); 慶陽市星火計劃

2013- 09- 24;

2014- 08- 22

10.5846/stxb201309242352

*通訊作者Corresponding author.E-mail: hzqiu@gsau.edu.cn

劉國鋒, 董星晨, 樊亮, 海龍, 邱慧珍, 楊萍, 吳健君.隴東紅富士果樹養(yǎng)分回流對土壤表層管理的響應.生態(tài)學報,2015,35(11):3862- 3870.

Liu G F, Dong X C, Fan L, Hai L, Qiu H Z, Yang P, Wu J J.Response of nutrient backflux dynamics within Fuji trees to soil groundcover management approaches in East Gansu Province.Acta Ecologica Sinica,2015,35(11):3862- 3870.