玉露香梨生長期內(nèi)干物質和氮磷鉀元素積累規(guī)律分析

　　摘要：為明確玉露香梨生長期內(nèi)干物質及氮磷鉀元素變化規(guī)律以優(yōu)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(nèi)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(nèi)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(nèi)玉露香梨干物質、氮、磷和鉀的積累量均呈現(xiàn)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(yǎng)分積累的關鍵時期。

　　本文源自山西農(nóng)業(yè)科學,2020,48(11):1758-1762.《山西農(nóng)業(yè)科學》(月刊)創(chuàng)刊于1961年，由山西省農(nóng)業(yè)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(huán)境、植物保護、貯藏加工、畜牧獸醫(yī)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(yōu)良特性，已成為山西省調(diào)整品種結構的優(yōu)選品種，并逐漸發(fā)展成為部分農(nóng)村地區(qū)脫貧致富的重要產(chǎn)業(yè)。

　　目前，玉露香梨生產(chǎn)中往往以盲目性較大的經(jīng)驗施肥為主，存在施肥配比及施肥量不合理等現(xiàn)象。其不僅造成肥料的浪費和環(huán)境的污染，還導致果實營養(yǎng)缺乏造成的果樹減產(chǎn)和果實品種下降，嚴重阻礙玉露香梨生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)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(fā)育以及生產(chǎn)優(yōu)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(yǎng)吸收積累以及優(yōu)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(xù)高效發(fā)展。因此，探究玉露香梨在生長期內(nèi)干物質及營養(yǎng)元素的積累規(guī)律對指導其合理施肥以提高梨樹產(chǎn)量具有重要的理論和現(xiàn)實意義。

　　本研究以梨園內(nèi)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(tài)研究，分析玉露香梨樹體從春季萌芽期至秋季成熟期內(nèi)養(yǎng)分的吸收及變化規(guī)律，以期為玉露香梨合理施肥提供理論依據(jù)。

　　1、材料和方法

　　1.1 試驗地概況

　　試驗在山西農(nóng)業(yè)大學果樹研究所(東經(jīng)120°32′，北緯37°23′)梨園內(nèi)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(shù)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(yǎng)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(yǎng)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(shù)據(jù)處理

　　用MicrosoftExcel對試驗數(shù)據(jù)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(tài)變化

　　從圖1可以看出，玉露香梨在萌芽期至成熟期內(nèi)，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(nèi)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(nèi)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(nèi)氮積累量及動態(tài)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(nèi)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(nèi)，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(nèi)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(nèi)磷積累量及動態(tài)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(wěn)，萌芽期僅為0.20g/株，隨著樹體的發(fā)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(nèi)鉀積累量及動態(tài)變化

　　由圖4可知，玉露香梨樹體在萌芽期至成熟期內(nèi)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(guī)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(nèi)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(fā)育內(nèi)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(nèi)，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(fā)育，無法利用光能進行光合作用產(chǎn)生碳水化合物等營養(yǎng)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(nèi)貯藏的營養(yǎng)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(nèi)營養(yǎng)物質蓄積，確保開花期間養(yǎng)分的持續(xù)供應。李燕等[7]在富士蘋果樹的結果發(fā)現(xiàn)，處于萌芽期內(nèi)的富士蘋果樹體內(nèi)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(fā)現(xiàn)，萌芽期至坐果期內(nèi)樹體內(nèi)干物質呈現(xiàn)升高趨勢。生長環(huán)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(qū)，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(xiàn)的累積高峰主要是從坐果期開始延續(xù)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(chǎn)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(guī)律與玉露香梨略有差別。柴仲平等[10]研究發(fā)現(xiàn)，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(huán)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(fā)育過程中，氮、磷和鉀等是維持玉露香梨生長發(fā)育所必需的營養(yǎng)元素，參與樹體內(nèi)的多種生理過程。研究發(fā)現(xiàn)，氮元素缺乏可誘導葉片內(nèi)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(diào)控葉片氣孔導度、抑制葉片和環(huán)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(yǎng)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(fā)揮重要作用[22,23,24]。玉露香梨萌芽期至成熟期內(nèi)，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(nèi)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(wěn)，隨著樹體的發(fā)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(tài)存在于植物細胞內(nèi)，對多種酶發(fā)揮活化作用以促進葉片生長發(fā)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(nèi)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(guī)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(nèi)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(fā)育內(nèi)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(nèi)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(nèi)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(chǎn)量。成熟期后可適當追施以補充樹體的營養(yǎng)，確保樹體多年生器官中貯藏足夠營養(yǎng)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(chǎn)量等因素，在實際生產(chǎn)中應結合實際情況制定施肥措施。

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