馮啟科,王芳,孫妍,高晰宇,趙書崗,安秀紅,王紅霞,張志華

(1 河北農(nóng)業(yè)大學 園藝學院,河北 保定 071001;2 河北農(nóng)業(yè)大學山區(qū)研究所,河北省山區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新中心,國家北方山區(qū)農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心,河北 保定 071001;3 中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院試驗場,海南 儋州 571737;4 河北農(nóng)業(yè)大學 生命科學學院,河北 保定 071001)

核桃(Juglansregia),又名胡桃,胡桃科落葉喬木,是我國重要的果樹和經(jīng)濟林樹種。核桃因其營養(yǎng)豐富、口感美味,與腰果、榛子、扁桃并稱為世界“四大堅果”。施肥是促進果樹生長發(fā)育和提高樹體營養(yǎng)水平的有效途徑,使樹體保持良好的營養(yǎng)條件,達到高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)的目的[1-2]。合理的肥料配比不僅能促進核桃的營養(yǎng)生長和生殖生長,而且能夠節(jié)約成本、保護土壤環(huán)境。劉利民等研究表明,施用有機肥對果樹新梢長度、干周、百葉重、果實可溶性固形物含量、坐果率以及產(chǎn)量均有一定的促進作用[3]。陳虹等提出氮肥可促進早實核桃樹高、枝條生長;磷、鉀肥影響核桃鮮重、干重及種仁重[4]。劉瑋等研究表明,樹體中鉀肥含量高可增強樹體的抗寒性和抗旱性[5]。適量的氮肥可以提高葉片的光合速率、增加葉面積;氮元素過量則導致樹體營養(yǎng)生長過旺[6-8]。程福厚試驗表明,河北一帶灌水量在975 m3/hm2、灌溉 2 次、補充氮肥量30 g/m2、補充鉀肥量5 g/m2組合的樹體干周增長量達到最大[9]。馬宗桓等研究表明,N、P、K比例為1.3∶1∶1時能夠促進果樹葉面積的增長,增加葉片干物質(zhì)、礦質(zhì)元素含量的積累[10]。

目前,有關(guān)核桃水肥的研究大多集中在提高樹體營養(yǎng)水平、增加產(chǎn)量方面,對提質(zhì)增產(chǎn)的同時節(jié)水節(jié)肥的研究鮮見報道。因此,利用不同的肥料組合,分析不同施肥處理對樹體生長量,葉片內(nèi)含物的影響,篩選出最佳肥料配比,旨在保證樹體和葉片營養(yǎng)供應(yīng)的前提下達到節(jié)約肥料、降低成本的目的、對山區(qū)核桃產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要影響。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗在武安市智壽源林牧有限公司進行,全年平均氣溫約為12.5 ℃,年平均降水560 mm,年均日照時數(shù)為2 297 h,年均無霜期為196 d。以“遼寧1號”早實核桃為試材,“遼寧1號”品種為2002年栽植,樹齡19年。株行距4 m×5 m,無作物間作。試驗樹的選取在避開道路及邊行等因素的影響下,采用隔行、隔株選取,選生長健壯、樹勢一致的“遼寧1號”核桃樹。

1.2 試驗設(shè)計

1.2.1 試驗處理 采用差減法設(shè)計,設(shè)3個施肥時期,8個不同的水肥處理(含對照)。由于氮肥對枝條生長影響較大,并且符合差減法的試驗設(shè)計,因此萌芽期只對核桃樹施氮肥。每棵樹全年追肥量為45 g,4月12日萌芽期施氮肥22.5 g,占追肥量的50%;果實膨大期施氮磷鉀肥共13.5 g,占追肥量的30%;硬殼期施氮磷鉀肥共9 g,占追肥量的20%。并以樹干為中心,采用環(huán)狀穴施,每棵樹每個施肥期澆水16 kg。氮肥為含氮量47%的尿素,磷肥為有效磷含量20%的過磷酸鈣,鉀肥為有效鉀含量52%的硫酸鉀。

1.2.2 各處理水肥組合 分別對試驗樹進行編號:“遼寧1號”核桃試驗處理編號為L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8(CK)。L1為萌芽期施氮肥22.5 g;L2為萌芽期施氮肥22.5 g,果實膨大期施氮肥1.78 g、磷肥7.09 g、鉀肥4.63 g;L3為萌芽期施氮肥22.5 g,硬殼期施氮肥1.18 g、磷肥4.72 g、鉀肥3.09 g;L4為常規(guī)施肥,萌芽期施氮肥22.5 g,果實膨大期施氮肥1.78 g、磷肥7.09 g、鉀肥4.63 g,硬殼期施氮肥1.18 g、磷肥4.72 g、鉀肥3.09 g;L5為果實膨大期施氮肥1.78 g、磷肥7.09 g、鉀肥4.63 g;L6為果實膨大期施氮肥1.78 g、磷肥7.09 g、鉀肥4.63 g,硬殼期施氮肥1.18 g、磷肥4.72 g、鉀肥3.09 g;L7為硬殼期施氮肥1.18 g、磷肥4.72 g、鉀肥3.09 g;L8為3個時期都不施肥。每棵樹具體施肥量見表1。

表1 各試驗處理的肥料用量及施用時期

1.3 樣品采集

葉片采集時間為施肥1個月后,在各試驗小區(qū)每棵樹東南西北4個方位繞樹最外圍采集,于5、6、7、8、9月每月采集1次葉片,共采集5次,每棵樹采摘復葉前端3片小葉共45片。將采集的葉片清洗、殺青、烘干以備用。

1.4 檢測指標及方法

1.4.1 葉片全氮、全磷的測定 葉片全氮、全磷的測定,采用劉茂橋等的方法進行葉片的前期處理[11]。稱取0.2 g葉片于消煮管中,加入1 mL超純水浸泡1 min,加入濃硫酸與高氯酸10∶1的混合液,蓋上漏斗于石墨消解儀上進行消煮,取出后冷卻定容到100 mL容量瓶中并過濾其到收納瓶內(nèi)以備后期氮、磷的測定。全氮測定采用流動分析儀法,全磷測定采用鉬銻抗比色法[12-13]。

1.4.2 葉片鉀元素含量的測定 將前期清洗干凈烘干并粉粹的葉片,稱量放入消煮管中,用HNO3-HCLO4法消煮,定容50 mL容量瓶并過濾到收納瓶內(nèi)待用,采用原子吸收儀測定K元素的含量[14]。

1.4.3 葉片可溶性糖含量的測定 將每月采回的葉片洗凈烘干粉碎,用蒽酮比色法測量葉片的可溶性糖含量[15]。

1.4.4 葉片葉綠素SPAD值的測定 從4月施肥前開始到9月收果后,每月12日用SPAD-502 PLUS型葉綠素儀對試驗小區(qū)的樹體東南西北4個方向測定葉片SPAD值,共12片復葉。

1.4.5 核桃樹體生長指標的測定 核桃樹體生長量的變化共包含結(jié)果枝條長度與粗度、營養(yǎng)枝條長度與粗度、干周5個測定指標。以上測定指標皆于4月12日(第1次試驗處理前)進行統(tǒng)一的測量,于9月12日采果后再次測量。用卷尺(精確度±0.1 cm)測量結(jié)果枝條與營養(yǎng)枝條的長度,用游標卡尺(精確度0.1 mm)測量枝條的粗度;在距地面30 cm處用卷尺測量干莖周長。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2019軟件對試驗數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)的分析與動態(tài)變化圖表的制作,并結(jié)合SPSS 25.0軟件對試驗數(shù)據(jù)進行單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水肥處理對葉片全氮含量動態(tài)變化的影響

不同水肥處理葉片全氮含量的動態(tài)變化,見表2。

表2 不同水肥處理葉片全氮含量的動態(tài)變化

由表2可知,施肥處理期間葉片含氮量呈現(xiàn)“下降—上升—下降”的趨勢,7月份葉片全氮含量最高。方差分析結(jié)果顯示,果實膨大期(5月12日)和硬殼期(6月12日)的L1～L4處理葉片含氮量顯著高于其他處理,并且各處理含氮量均顯著高于對照(L8),可能與4月份L1～L4處理進行了追肥而L5～L8處理沒有進行追肥有關(guān)。從7月12日到9月12日,各處理葉片整體含氮量開始下降,氮素營養(yǎng)轉(zhuǎn)給了果實供其生長。3次施肥(L4)處理的葉片含氮量最高,顯著高于其他處理;8月份和9月份的3次施肥與2次施肥葉片含氮量差異不顯著,但顯著高于1次施肥和對照,說明減施1次肥料仍能保證葉片中氮元素的積累。

2.2 不同施肥處理對葉片全磷含量動態(tài)變化的影響

不同施肥處理的葉片全磷含量動態(tài)變化,見表3。

表3 不同水肥處理葉片全磷含量的動態(tài)變化

由表3可知,生長季葉片磷元素含量整體處理間表現(xiàn)為先急劇下降再緩慢上升又緩慢下降的趨勢,9月份葉片磷元素含量最低。經(jīng)方差分析,5月份L1～L4葉片全磷含量均高于L5～L8處理,可能是4月份追施氮肥促進了葉片中磷元素的吸收。6月份的L4～L6處理葉片磷元素含量顯著高于其他處理,可能與5月份追施磷肥有關(guān)。7月份的L2～L6處理葉片磷元素含量顯著高于L1和對照,可能與L1和對照整個生長季未施用磷肥有關(guān)。9月份的L4(3次施肥)與L6(2次施肥)處理的葉片磷元素含量差異不明顯,但顯著高于其他處理和對照,各處理葉片含磷量較對照L8處理分別提升了33.33%、33.33%、45.83%、62.50%、34.38%、53.13%、35.42%。

2.3 不同水肥處理對葉片全鉀含量動態(tài)變化的影響

不同水肥處理的葉片全鉀含量動態(tài)變化,見表4。

表4 不同水肥處理葉片全鉀含量的動態(tài)變化

由表4可知,葉片鉀元素含量保持先上升后下降的趨勢。5月12日L3處理葉片含鉀量顯著高于其他處理和對照,6月12日葉片含鉀量最高,此時期L4處理的葉片鉀含量與L3處理差異不顯著,但顯著高于對照和其他處理,可能與5月份L4處理施用鉀肥有關(guān);與L3處理差異不顯著可能是該處理所選試材本身鉀含量高。7月份的L3、L4和L6處理的葉片鉀元素含量顯著高于其他處理和對照,可能與6月份L3、L4和L6處理施用鉀肥有關(guān)。8月份和9月份L3、L4和L6處理的葉片鉀元素含量顯著高于其他處理,但L4處理(3次施肥)與L3、L6處理(2次施肥)差異不顯著,說明減施1次肥料對葉片全鉀含量的影響不顯著。9月份各處理均顯著高于對照,分別較對照葉片含鉀量分別提高了10.97%、21.17%、32.91%、34.31%、13.65%、33.55%、12.37%。

2.4 不同水肥處理對葉片中可溶性糖動態(tài)變化的影響

不同水肥處理的葉片可溶性糖動態(tài)變化,見表5。

表5 不同水肥處理可溶性糖含量的動態(tài)變化

由表5可知,葉片可溶性糖含量呈現(xiàn)“增長-下降-增長”的趨勢,其中5月12日可溶性糖含量 L1～L4 處理含量顯著高于其他幾個處理,分別為243.30、241.08、243.90、246.28 g/kg,可能與4月份L1～L4 處理施肥有關(guān)。5月12日到6月12日葉片可溶性糖含量增長較緩慢,6月12日L2、L3和L4處理(已施肥2次)顯著高于其他處理和對照。之后葉片可溶性糖含量呈下降趨勢,此時期為果實養(yǎng)分積累和轉(zhuǎn)化的時期,大部分營養(yǎng)供應(yīng)給了果實,造成葉片可溶性糖含量的下降。8月份 L3、L4和L6處理的葉片可溶性糖含量顯著高于其他處理和對照,但L4處理(3次施肥)與L3、L6處理(2次施肥)差異不顯著,說明減施1次肥料對葉片的可溶性糖含量的影響不顯著。9月份L4處理的可溶性糖含量最高,但與L2、L3、L6和L7處理差異不顯著。9月12日各處理可溶性糖含量較對照L8處理分別提高了21.80%、24.21%、28.47%、32.61%、16.14%、24.45%、25.82%。

2.5 不同水肥處理對葉片葉綠素SPAD值動態(tài)變化的影響

不同水肥處理的葉片葉綠素SPAD值動態(tài)變化,見表6。

表6 不同水肥處理葉綠素含量的動態(tài)變化

葉綠素含量的高低直接影響作物光合能力及光合產(chǎn)物的積累,也是反映作物氮素營養(yǎng)狀況的重要指示器[13-14]。不同水肥處理也會影響核桃葉片的葉綠素SPAD值。由表6可知,從4月12日到9月12日,各處理的葉綠素SPAD值呈持續(xù)增長的趨勢。4月12日葉片較嫩,葉綠素均處于較低水平,葉綠素SPAD值集中在20.08～24.05 SPAD之間。4月13日到5月12日,葉綠素SPAD值增長迅速,L1～L4處理的葉片葉綠素SPAD值顯著高于其他處理和對照,可能與L1～L4處理4月份分別進行了施肥有關(guān)。5月13日到6月12日,葉綠素SPAD值緩慢增長,其中L2～L4處理的葉片SPAD值較高,顯著高于其他處理和對照,可能與L2～L4處理施用了2次肥有關(guān)。7月份 L3、L4和L6處理的葉片SPAD值顯著高于其他處理和對照,但L4處理(3次施肥)與L3、L6處理(2次施肥)差異不顯著,說明減施1次肥料對葉片SPAD值的影響不大。

2.6 不同水肥處理對樹體發(fā)育量的影響

不同水肥處理對“遼寧1號”核桃樹體發(fā)育的影響,見表7。

表7 不同水肥處理對“遼寧1號”核桃樹體發(fā)育的影響

水肥處理直接影響樹體的發(fā)育,在4月12日到9月12日期間,干周增長量,及當年營養(yǎng)枝、結(jié)果枝的長度與粗度均受到了影響,水肥的合理施加對樹體發(fā)育產(chǎn)生了重要作用。由表7可知,L4處理的干周增長量最大,為4.02 cm,顯著高于其他處理;除L7處理與對照不顯著外,各處理增長量顯著高于對照L8處理。L4處理的營養(yǎng)枝最長,粗度最大,顯著高于其他處理,各處理均顯著高于對照。L4處理結(jié)果枝長度與L1和L3處理差異不顯著,但顯著高于其他處理,除L1、L3、L4處理外,其他處理的結(jié)果枝長度與對照差異不顯著。L4處理的結(jié)果枝粗度最大,顯著高于其他處理,除L5與對照無顯著差異外,其他處理的結(jié)果枝粗度均顯著高于對照。

3 討論

核桃作為國家經(jīng)濟林樹種之一,無論在經(jīng)濟還是生態(tài)方面均發(fā)揮重要作用[16]。氮磷鉀是核桃生長過程中必不可少的營養(yǎng)元素,它直接影響樹體的生長發(fā)育。作為基礎(chǔ)元素肥料的氮肥、磷肥、鉀肥,樹體內(nèi)營養(yǎng)若缺失任何1種,將會導致樹體營養(yǎng)不平衡,出現(xiàn)缺素癥狀。但生產(chǎn)中盲目和過量施肥會造成土壤板結(jié)、結(jié)構(gòu)破壞,影響樹體正常生長。結(jié)合生產(chǎn)實際,在核桃發(fā)育的關(guān)鍵時期追施水肥可避免人力物力的浪費,從而提高樹體營養(yǎng)水平,增加樹體生長量,增加葉片內(nèi)含物的含量,最終實現(xiàn)減肥增效的目標。

葉片的養(yǎng)分含量作為植物施肥與營養(yǎng)診斷的理論基礎(chǔ),與植物的生長量及產(chǎn)量關(guān)系密切[17-19]。氮磷鉀肥對于山區(qū)土壤肥力有重要作用,丁平海等研究得出,土壤中堿解氮、有效磷、鉀的缺乏會影響果樹吸收、導致樹體中相應(yīng)元素缺乏[20]。山區(qū)土壤肥力較貧瘠,加上粗獷的管理模式,不能供給樹體足夠的營養(yǎng),合理適量的肥料通過作用于土壤,直接供給樹體吸收,為樹體生長帶來保障。孫釗等指出果樹的營養(yǎng)狀況是土壤養(yǎng)分和施肥等外界條件長期作用的結(jié)果[21]。在各個肥料配方施肥后,樹體的營養(yǎng)生長較對照發(fā)生明顯增長,其中葉面積增長幅度較對照大,同時樹高、干周、1年生枝長等在水肥處理的1年中表現(xiàn)出不同量的增長,均較對照顯著。肥料促進樹體營養(yǎng)生長,對于盛果期的果樹,除了營養(yǎng)生長外還伴隨著生殖生長,生殖生長需要足夠的養(yǎng)分做保障。張美勇等以3年生“香玲”核桃為試材于春天施肥處理,試驗結(jié)果表明尿素能促進核桃生長,同時配施復合肥顯著促進干周生長并提升了枝條充實度[22]。衛(wèi)星杓等人對無患子進行不同施肥處理中發(fā)現(xiàn),配方施肥顯著提高了無患子葉片養(yǎng)分含量及產(chǎn)量,可通過配方施肥對無患子的生長進行調(diào)控,這與本研究結(jié)果一致,說明施肥對葉片養(yǎng)分及產(chǎn)量均存在一定的影響[23]。本研究結(jié)果表明,樹體在萌芽期、果實膨大期、硬殼期針對性的施加肥料是必要的,3次施肥處理與2次施肥處理效果差異不顯著,2次施肥可以選擇萌芽期和硬殼期或者果實膨大期和硬殼期,所有指標均顯示減少1次施肥對樹體各個指標的影響不顯著,不同園區(qū)可以根據(jù)自身條件調(diào)整水肥次數(shù)。

4 結(jié)論

水肥配施對山地成齡核桃園有顯著提質(zhì)、增產(chǎn)、壯樹的作用。本試驗中,葉片的全氮含量從5月12日到9月12日呈現(xiàn)先下降后上升然后下降的趨勢;全磷含量從5月12日到9月12日呈現(xiàn)先下降再上升然后下降的趨勢;全鉀含量從5月12日到9月12日呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢;葉片中的可溶性糖含量從5月12日到9月12日呈現(xiàn)先上升后下降然后上升的趨勢;樹體的生長發(fā)育量L4處理的最好。3次施肥(L4)處理在葉片內(nèi)含物及樹體發(fā)育方面表現(xiàn)較好,但葉片的全氮、全磷、全鉀、可溶性糖含量、SPAD值和樹體發(fā)育量等多項指標與2次施肥(L2、L3、L6)處理差異不顯著,1次施肥(L1、L5、L7)與2次施肥(L2、L3、L6)在多數(shù)指標上差異不顯著但顯著低于3次施肥(L4)。因此,傳統(tǒng)的施肥次數(shù)可以適當減少,在滿足樹體生長和保證效益的情況下,減少施肥次數(shù)可以降低成本,節(jié)約勞動力,起到減施增效的效果。2次追肥最好選擇在萌芽期和硬殼期,或果實膨大期和硬殼期進行施肥。