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玉露香梨生長期內干物質和氮磷鉀元素積累規律分析

來源: 樹人論文網 發表時間:2020-11-19
摘要:為明確玉露香梨生長期內干物質及氮磷鉀元素變化規律以優化玉露香梨施肥方案,測定6年生玉露香梨樹萌芽期至成熟期內不同器官干物質及氮磷鉀元素的積累量。結果表明,生長
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  摘要:為明確玉露香梨生長期內干物質及氮磷鉀元素變化規律以優化玉露香梨施肥方案,測定6年生玉露香梨樹萌芽期至成熟期內不同器官干物質及氮磷鉀元素的積累量。結果表明,生長期內玉露香梨干物質、氮、磷和鉀的凈積累量分別為4083、34.24、3.09、10.06g/株,其中,萌芽期至坐果期內玉露香梨干物質、氮、磷和鉀的積累量均呈現降低趨勢,較萌芽期分別減少1381、2.69、11.07、2.40g/株;而在坐果期至成熟期大幅升高,較坐果期分別增加5465、36.93、14.16、12.45g/株,表明該階段是干物質和養分積累的關鍵時期。

山西農業科學

  本文源自山西農業科學,2020,48(11):1758-1762.《山西農業科學》(月刊)創刊于1961年,由山西省農業科學院主辦。主要刊載生物技術、遺傳育種、耕作栽培、生理生化、資源與環境、植物保護、貯藏加工、畜牧獸醫等學科的研究報告、學術論文及綜合述評等。

  玉露香梨是以雪花梨為父本、庫爾勒香梨為母本進行雜交培育而成的中熟梨新品種[1]。玉露香梨具有較小的果心、細脆的肉質、高可食率的果實等優良特性,已成為山西省調整品種結構的優選品種,并逐漸發展成為部分農村地區脫貧致富的重要產業。

  目前,玉露香梨生產中往往以盲目性較大的經驗施肥為主,存在施肥配比及施肥量不合理等現象。其不僅造成肥料的浪費和環境的污染,還導致果實營養缺乏造成的果樹減產和果實品種下降,嚴重阻礙玉露香梨生產的可持續發展[2,3]。研究認為,通過科學、合理的方法指導果樹施肥是維持樹體正常發育以及生產優質果品的重要手段[4,5,6]。當前,關于蘋果[7,8]、南果梨[9]、庫爾勒香梨[10]、彌猴桃[11]和梨棗[12]等果樹營養吸收積累以及優化施肥的研究較多,而對于玉露香梨的相關研究鮮見報道,嚴重制約玉露香梨的持續高效發展。因此,探究玉露香梨在生長期內干物質及營養元素的積累規律對指導其合理施肥以提高梨樹產量具有重要的理論和現實意義。

  本研究以梨園內正常生長的6a樹齡的玉露香梨樹體為研究對象,采用挖掘法對不同生長期玉露香梨生物量、氮、磷和鉀的積累變化進行動態研究,分析玉露香梨樹體從春季萌芽期至秋季成熟期內養分的吸收及變化規律,以期為玉露香梨合理施肥提供理論依據。

  1、材料和方法

  1.1 試驗地概況

  試驗在山西農業大學果樹研究所(東經120°32′,北緯37°23′)梨園內進行,試驗園海拔900m左右,屬暖溫帶半濕潤氣候,年平均降水量500mm左右,年平均氣溫10.6℃,日照時數達2300h。試驗地地勢平坦,土層深厚,土壤類型為砂壤土質,容重為1.27g/cm3,肥力中等。

  1.2 試驗方法

  試驗選取長勢一致、無病蟲害、正常結果、健壯的6年生玉露香梨樹掛牌標記,作為試材。玉露香梨的砧木為杜梨,株行距為3m×4m,東西行向,樹形為疏散分層形。

  每次取樣是以單株為單位,整株采樣,選取玉露香梨萌芽期、開花期、坐果期、膨大期和成熟期的根、主干、主枝、側枝等多年生器官,以及坐果期、膨大期和成熟期的葉片和果實等新生器官進行干物質和營養元素含量分析,重復3株。

  1.3 測定指標及方法

  1.3.1 干物質積累測定

  將根、主干、主枝、側枝、葉片和果實收集裝袋。裝袋后稱各器官鮮質量,之后將植株樣品剪碎,在100~105℃下殺青15min,再以80℃烘干至恒質量后稱干質量,粉碎過篩。

  1.3.2 營養元素含量測定

  植株用H2SO4-H2O2進行消解后,N元素濃度采用凱氏定氮儀在堿性條件(NaOH)下進行蒸餾、吸收(硼酸)和滴定(0.01mol/L硫酸);P元素濃度采用NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法定量測定;K元素濃度采用NH4OAc浸提-火焰光度計法定量測定。

  1.4 數據處理

  用MicrosoftExcel對試驗數據進行處理與分析。

  2、結果與分析

  2.1 玉露香梨不同生長期干物質積累的動態變化

  從圖1可以看出,玉露香梨在萌芽期至成熟期內,干物質凈積累量為4084g/株。在萌芽期至坐果期干物質積累量減少1381g/株;在該階段,玉露香梨多年生器官根、主干和主枝中干物質的積累量均呈下降趨勢,干物質積累量大幅減少1405g/株,降幅達31%,是導致玉露香梨整株干物質累積總量下降的重要原因。坐果期至成熟期,玉露香梨整株干物質積累量由3134g/株上升至8600g/株,干物質凈積累量達5465g/株;從膨大期到成熟期樹體干物質凈積累量較高、積累速率最快,凈積累量為3248g/株,占比為60%;坐果期至成熟期內根、主干和主枝等多年生器官的干物質凈積累量為3640g/株,占比為67%;坐果期至成熟期內葉片和果實等當年生器官的干物質凈積累量達1824g/株,果實和葉片干物質凈積累量分別占總凈積累量的16%和17%。

  2.2 玉露香梨生長期內氮積累量及動態變化

  從圖2可以看出,玉露香梨樹體氮積累在萌芽期僅為21.72g/株,隨著生長期的延長,樹體氮積累總量逐漸增加,至成熟期達55.96g/株,凈積累量為33.48g/株,增幅達157%。玉露香梨新生器官果實和葉片氮總積累量自坐果期大幅增多,由坐果期的0.76g/株升至到膨大期的19.32g/株,成熟期小幅降至17.67g/株,生長期內占樹體總氮積累量的50.5%;根、主干、主枝和側枝等多年生器官氮總積累量從萌芽期的21.72g/株降至開花期的12.58g/株,之后逐漸升高,至成熟期達到最多,為38.29g/株,占樹體總氮積累量略少于新生器官,約為49.5%。

  玉露香梨新生器官中,葉片中氮凈積累量較高,果實次之。坐果期葉片氮積累量僅為0.16g/株,之后葉片氮的積累量迅速上升,膨大期葉片氮的積累最高,達18.09g/株,隨后開始減少,至成熟期為15.02g/株;果實中氮積累量從坐果期后逐漸上升,到成熟期最高。玉露香梨生長期內,多年生器官中主干氮凈積累量最高,其次分別為主枝、側枝和根。主干和側枝的氮積累量在整個生長期內變化趨勢較為一致,均為自萌芽期開始逐漸升高,至成熟期達到最高值,分別為15.79、2.31g/株。而主枝和根的氮積累量則在萌芽期后開始減少,至開花期氮積累量最低,之后開始波動式上升,到膨大期達到最高,分別為10.78、13.30g/株。

  2.3 玉露香梨生長期內磷積累量及動態變化

  由圖3可知,玉露香梨萌芽期至成熟期樹體磷凈積累量僅為3.09g/株,增幅約為17.50%。其中,萌芽期至坐果期磷積累量大幅減少,由17.67g/株降低至6.60g/株,之后隨著樹體生長期的延后,磷積累量逐漸增多,成熟期升至最高,達20.77g/株。

  玉露香梨新生器官磷凈積累量為3.16g/株,其中,葉片中磷的凈積累量為2.06g/株,其次是果實的1.10g/株。葉片中磷積累量變化趨勢與氮類似,均為自坐果期開始大幅增多,膨大期達最高值,之后磷含量呈下降趨勢。果實中磷積累量在坐果期為0.07g/株,隨后逐漸增多,至成熟期達最高值1.16g/株。玉露香梨多年生器官中,主干中磷凈積累量最高達7.84g/株,其次為側枝、主枝和根,分別為0.65、-3.23、-5.42g/株。根、主干和主枝的變化幅度較大,均自萌芽期開始磷積累量呈降低趨勢,至坐果期或膨大期達最低值,分別為3.30、0.86、1.73g/株,之后磷積累量逐漸升高。側枝中磷積累量變化較為平穩,萌芽期僅為0.20g/株,隨著樹體的發育磷積累量逐漸增多,至成熟期達0.85g/株。

  2.4 玉露香梨生長期內鉀積累量及動態變化

  由圖4可知,玉露香梨樹體在萌芽期至成熟期內的鉀凈積累量為10.06g/株,增幅為186%,介于氮和磷之間,即低于氮的積累但高于磷的積累。果實和葉片等新生器官的鉀凈積累量為7.92g/株,占樹體鉀總凈積累量的79%,而根和主干等多年生器官鉀凈積累量僅為1.67g/株。

  玉露香梨樹體新生器官中鉀的變化規律與氮和磷類似。從坐果期開始,葉片和果實中鉀積累量迅速增多,其中至膨大期葉片鉀積累量達7.01g/株后逐漸減少,而果實內鉀積累量仍然升高,至成熟期達最高值6.42g/株。多年生器官中,主干鉀凈積累量最高,側枝和主枝次之,根積累量最低。主干、主枝和根鉀積累量的變化趨勢與磷類似,自萌芽期開始逐漸減少呈下降趨勢,坐果期降至最低值,分別為0.07、0.64、1.76g/株,隨后逐漸升高,到成熟期增至最多。發育內側枝中的鉀積累量總體呈小幅上升趨勢,從0.09g/株升至0.52g/株。

  3、結論與討論

  在玉露香梨生長期內,樹體干物質積累量由萌芽期的4516g/株上升至成熟期的8600g/株,凈積累量為4084g/株,增幅為90%。從萌芽期至坐果期玉露香梨根、主干和主枝等多年生器官干物質積累量均逐漸減少,干物質積累量大幅減少1405g/株,導致玉露香梨單株干物質總積累量呈下降趨勢。從萌芽期至坐果期,玉露香梨樹體葉片尚未完全發育,無法利用光能進行光合作用產生碳水化合物等營養物質。為確保春季萌芽、開花及樹體其他生理過程,樹體根和主干等器官內貯藏的營養物質被大量消耗,這是引起該階段干物質積累減少的重要原因[13,14]。在該階段可適當施肥促進根系和主干內營養物質蓄積,確保開花期間養分的持續供應。李燕等[7]在富士蘋果樹的結果發現,處于萌芽期內的富士蘋果樹體內的糖類物質積累量顯著減少。而劉秀春等[9]和柴仲平等[10]在南果梨和庫爾勒香梨的研究中發現,萌芽期至坐果期內樹體內干物質呈現升高趨勢。生長環境的不同可能是導致這種差異的重要因素[15],其中,劉秀春等[9]和柴仲平等[10]的試驗地點分別位于遼寧海城市和新疆庫爾勒市等高緯度地區,而本研究則選擇低緯度的山西晉中為試驗地。隨著生長期的推移,玉露香梨樹側枝、葉片及果實的生長加速,樹體干物質累積速率在整個生長期中出現的累積高峰主要是從坐果期開始延續至成熟期,樹體干物質總積累量和積累速率顯著上升,凈積累量達5465g/株,表明坐果期至成熟期是玉露香梨施肥的關鍵時期,加大施肥量對促進玉露香梨生長和提高產量具有重要意義。樹體多年生器官的干物質累積速率與樹體總累積速率基本趨同,其中,樹體主干、果實和葉的干物質積累量和積累速率均顯著高于其他器官。其他梨品種干物質積累量及規律與玉露香梨略有差別。柴仲平等[10]研究發現,6年生庫爾勒香梨萌芽期至成熟期干物質凈積累量達5805g/株,隨生育期的推進呈增長趨勢,且在膨果期的積累量和積累速率較大;而劉秀春等[9]在南果梨周年干物質積累的研究顯示,單株樹體當年凈積累量為18.4kg,花期至幼果膨大期和果實轉色期到落葉前是干物質積累的2個關鍵時期。3種梨品種干物質積累結果的差異除與品種、生長環境和樹齡等因素密切相關外,生長期的選擇尤為重要。南果梨樹干物質積累分析到落葉休眠前,而本研究及庫爾勒香梨干物質積累僅分析萌芽期至成熟期。

  玉露香梨生長發育過程中,氮、磷和鉀等是維持玉露香梨生長發育所必需的營養元素,參與樹體內的多種生理過程。研究發現,氮元素缺乏可誘導葉片內蛋白質降解,導致組織衰老和光合效率降低,施用氮肥后可顯著提升光合速率,并促進胞間CO2的固定[16,17,18]。此外,氮元素還具有抑制植物蒸騰、調控葉片氣孔導度、抑制葉片和環境間水蒸氣的交換等作用[19,20,21]。玉露香梨樹體氮積累量由萌芽期的21.72g/株上升至成熟期的55.96g/株,增幅為157%。其中,坐果期至膨大期玉露香梨氮凈積累量為30.29g/株,占樹體總氮積累量的88%,表明坐果期至膨大期是玉露香梨樹體氮素營養積累的關鍵時期。磷元素不僅是參與葉綠素合成不可缺少的重要元素,還在ATP的磷酸化過程中發揮重要作用[22,23,24]。玉露香梨萌芽期至成熟期內,樹體從土壤中凈吸收磷總量為3.09g/株,其中坐果期至成熟期磷積累量高達14.16g/株,表明該階段是玉露香梨樹體需磷的重要時期。此外,不同器官在不同生長期內磷積累量差異顯著。玉露香梨多年生器官中磷凈積累量為-0.16g/株,其中,主干中磷凈積累量最高,為7.84g/株,其后依次為側枝(0.65g/株)、主枝(-3.23g/株)和根(-5.42g/株)。根、主干和主枝的變化幅度較大,均自萌芽期開始磷含量呈降低趨勢,至坐果期或膨大期達最低值,之后逐漸升高。側枝中磷積累量變化較為平穩,隨著樹體的發育磷積累量呈逐漸增多的趨勢。而玉露香梨新生器官磷凈積累量達3.16g/株,其中葉片和果實中磷凈積累量分別為2.06、1.10g/株,分別占凈總積累量的65%和35%;葉片和果實中磷積累量均為自坐果期增多,膨大期或成熟期達最高值。鉀元素以離子狀態存在于植物細胞內,對多種酶發揮活化作用以促進葉片生長發育,增強樹體葉片對光的利用率,強化光合作用促進碳水化合物的合成代謝[25,26,27]。玉露香梨單株樹體在生長期內鉀凈積累量為10.06g/株,增幅為186%;其中果實和葉片等新生器官凈積累量為7.92g/株,占樹體鉀總凈積累量的79%,而根和主干等多年生器官鉀凈積累量僅為1.67g/株。玉露香梨樹體新生器官中鉀的變化規律類似于氮和磷。坐果期開始,葉片和果實中鉀積累量迅速增多,至膨大期葉片鉀積累量達7.01g/株后逐漸減少,而果實內鉀積累量仍然升高,至成熟期達最高值6.42g/株。多年生器官中,主干鉀凈積累量最高,側枝和主枝次之,根積累量最低。主干、主枝和根鉀積累量的變化趨勢與磷類似,自萌芽期開始逐漸減少呈下降趨勢,至坐果期降至最低值,分別為0.07、0.64、1.76g/株,隨后逐漸升高,到成熟期增至最多。發育內側枝中的鉀積累量總體呈小幅上升趨勢,從0.09g/株升至0.52g/株。

  玉露香梨樹體內氮、磷、鉀不同時期的配比萌芽期為1∶0.81∶0.25,開花期為1∶1.30∶0.34,坐果期為1∶0.35∶0.16,膨大期為1∶0.31∶0.30,成熟期為1∶0.37∶0.28,表明應注重玉露香梨不同生長期內氮、磷、鉀肥的施用量及配比。萌芽期要均衡施用氮、磷、鉀肥,開花期要適當提高磷肥比例,坐果期要提高施肥量,且提高氮肥比例以確保坐果率,進入膨大期后可適當減少鉀肥用量,但要追施氮肥和磷肥以提高果實產量。成熟期后可適當追施以補充樹體的營養,確保樹體多年生器官中貯藏足夠營養越冬及下一年春季樹體的萌芽和開花。此外,玉露香梨施肥量的確定還需參考樹齡、梨園土壤肥力、管理措施、產量等因素,在實際生產中應結合實際情況制定施肥措施。

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