李 晶, 姜遠(yuǎn)茂, 魏 靖, 崔艷秋, 魏紹沖, 任怡華,彭 玲, 季萌萌, 徐海港
(1 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院,國家蘋果工程技術(shù)研究中心,山東泰安 271018;2 山東省濟(jì)寧市蔬菜工作指導(dǎo)站,山東濟(jì)寧 272019)
不同氮水平下不同中間砧蘋果幼樹的生長(zhǎng)及氮吸收、利用、分配特性
李 晶1,2, 姜遠(yuǎn)茂1*, 魏 靖2, 崔艷秋2, 魏紹沖1, 任怡華1,彭 玲1, 季萌萌1, 徐海港1
(1 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院,國家蘋果工程技術(shù)研究中心,山東泰安 271018;2 山東省濟(jì)寧市蔬菜工作指導(dǎo)站,山東濟(jì)寧 272019)
【目的】蘋果矮砧密植栽培是蘋果產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向,目前我國矮化蘋果栽培仍套用喬砧蘋果管理技術(shù),偏施氮肥,施肥不足和超量并存,易造成矮砧蘋果樹體早衰或過旺生長(zhǎng)。因此急需研究不同類型中間砧蘋果在不同施氮量下樹體生長(zhǎng)及氮素吸收、利用、分配規(guī)律,為蘋果矮化中間砧高產(chǎn)高效栽培配套技術(shù)提供理論依據(jù)?!痉椒ā坎捎门柙苑椒?,以1年生宮藤富士不同中間砧(SH28、SH38、CG24)幼樹為試材,利用穩(wěn)定性同位素15N標(biāo)記技術(shù)研究了不施氮肥(N0)、適宜施氮肥(N100)和過量施氮肥(N200)三個(gè)氮素水平下幼樹的生長(zhǎng)差異及氮吸收、利用和分配特性?!窘Y(jié)果】不同類型中間砧幼樹在不同施氮水平下樹體生物量和氮利用率差異顯著,在不施氮肥(N0)、適宜施氮肥(N100)和過量施氮肥(N200)三個(gè)氮素水平下,矮化效果最弱的SH28中間砧幼樹在高量氮時(shí),樹體生物量和15N利用率顯著增加;矮化效果明顯的SH38和CG24中間砧幼樹在適宜供氮條件下生物量和15N利用率最大,高氮素供應(yīng)反而不利于樹體生長(zhǎng)和15N利用率的提高。在不同供氮水平下,15N在不同類型中間砧各部位的分配差異顯著。SH28中間砧在高氮量供應(yīng)時(shí),15N更多分配到地上部;CG24在不施氮肥和適宜施氮條件下更多15N分配到地上部,高量施氮條件下更多分配到根系;SH38在適宜施氮條件下15N較多地分配到根系,不施氮和高量施氮條件下更多的分配到地上部?!窘Y(jié)論】中間砧品種、施氮水平及其交互作用均對(duì)樹體生長(zhǎng)和15N利用產(chǎn)生顯著影響,其影響顯著程度由高到低分別為:中間砧品種>施氮水平>施氮水平和中間砧品種的交互作用。施氮水平和中間砧品種的交互作用對(duì)根冠比和氮分配的影響較施氮水平和中間砧品種更為顯著。隨著中間砧矮化程度的增強(qiáng),氮對(duì)樹體生長(zhǎng)的促進(jìn)作用減小,樹體對(duì)氮的響應(yīng)度和響應(yīng)速率也相應(yīng)減弱。
蘋果; 中間砧; 生長(zhǎng); 氮; 吸收; 利用; 分配
我國蘋果的栽培面積、產(chǎn)量均居世界首位[1,2]。隨著對(duì)蘋果矮化密植集約化栽培可以早果豐產(chǎn), 能從有限的土地上獲得高產(chǎn)量和高品質(zhì)果實(shí)[3], 便于機(jī)械化管理[4],蘋果矮化密植集約化栽培的的重要性日益顯現(xiàn),已成為我國現(xiàn)代蘋果產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向。我國65%的果樹種植在丘陵薄地,土壤有機(jī)質(zhì)普遍較低,短期內(nèi)全面提高較困難[5-6],成為精品果生產(chǎn)的限制因素[7]。矮化中間砧是我國矮砧蘋果密植栽培的主要利用方式之一,目前有關(guān)矮化中間砧蘋果栽培技術(shù)研究滯后于生產(chǎn),水肥管理技術(shù)仍多套用喬砧蘋果管理技術(shù),造成中間砧蘋果過旺生長(zhǎng)與早衰現(xiàn)象共存[8]。我國蘋果正處于大規(guī)模更新?lián)Q代的關(guān)鍵時(shí)期,在新建果園推廣蘋果矮砧集約高效栽培技術(shù)模式,可逐步實(shí)現(xiàn)我國矮砧蘋果的高效標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn),改變我國蘋果產(chǎn)業(yè)單產(chǎn)低、果品總體產(chǎn)量較差的現(xiàn)狀[2]。因此生產(chǎn)上急需通過研究不同中間砧蘋果在不同施氮量下樹體生長(zhǎng)及氮素吸收、利用、分配規(guī)律以明確不同中間砧蘋果的氮營(yíng)養(yǎng)特性,為蘋果矮化中間砧高產(chǎn)高效栽培配套技術(shù)提供理論依據(jù)。
1.1 試材與處理
試驗(yàn)于2011年在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝實(shí)驗(yàn)站完成。供試土壤為黏質(zhì)壤土,有機(jī)質(zhì)10.13 g/kg、 堿解氮76.63 mg/kg、 速效磷27.28 mg/kg、 速效鉀184.99 mg/kg、 硝態(tài)氮37.95 mg/kg、 銨態(tài)氮16.17 mg/kg、 pH 6.7。試材為1年生的宮藤富士中間砧幼樹(M.hupehensisRehd.),矮化中間砧為SH28、SH38、CG24,基砧為平邑甜茶,中間砧長(zhǎng)度為20 cm,每砧穗組合選取9株生長(zhǎng)勢(shì)一致、無病蟲害的植株,設(shè)置施氮水平分別為0、100和200 kg/hm2(以下簡(jiǎn)稱N0,N100,N200),以46%尿素為氮源,于2011年6月1日每品種設(shè)置3個(gè)處理,各處理均取3株,單株重復(fù),重復(fù)3次。每株各施入1 g15N-尿素(上?;ぱ芯吭荷a(chǎn),豐度10.22%)。施肥后立即澆水,進(jìn)行常規(guī)管理,各處理生長(zhǎng)條件和其他栽培管理保持一致。于2011年9月8日破壞性采樣。各處理均取3株,單株重復(fù),重復(fù)3次。
1.2 計(jì)算及統(tǒng)計(jì)方法
15N計(jì)算公式:
Ndff% =[樣品中的15N豐度%-自然豐度(0.365%)]/[肥料中15N的豐度%-自然豐度(0.365%)]×100;
總氮量(g)=干物重(g)×N%;
15N吸收量(mg)=總氮量(g)×Ndff%×1000;
氮肥分配率(%)=各器官從15N吸收氮量(mg)/15N總吸收氮量(mg)×100;
氮肥利用率(%)=15N吸收量(g)/施氮量(g)×100;
所有數(shù)據(jù)均采用DPS7.05軟件進(jìn)行單因素方差法分析,LSD法進(jìn)行差異顯著性比較,應(yīng)用Microsoft Excel 2003進(jìn)行圖表繪制。
2.1 施氮水平對(duì)不同中間砧蘋果幼樹生長(zhǎng)的影響
中間砧品種和施氮水平對(duì)樹體生長(zhǎng)均存在顯著影響(表1)。不施氮肥N0條件下,SH28中間砧樹體生物量是CG24的138.60%;氮供應(yīng)適宜的N100條件下,SH28中間砧樹體生物量是CG24的163.20%;高氮N200條件下,SH28中間砧樹體生物量是CG24的235.96%,表明中間砧品種對(duì)樹體生長(zhǎng)影響顯著。不同氮水平下不同中間砧幼樹生物量均表現(xiàn)為SH28>SH38>CG24,表明中間砧矮化效果由強(qiáng)到弱分別為:CG24>SH38>SH28。從N0到N100,SH28中間砧樹體生物量升高至其N0處理的149.16%;從N100到N200,SH28中間砧樹體生物量繼續(xù)增高至其N100處理生物量的134.96%,表明施氮水平對(duì)不同中間砧樹體生長(zhǎng)的影響存在顯著差異。除SH28中間砧幼樹隨著施氮量增加樹體生物量顯著增加,SH38和CG24蘋果幼樹均表現(xiàn)為在適宜供氮條件下生物量最大,繼續(xù)增加氮素供應(yīng)反而不利于生長(zhǎng),表明單純通過增加氮肥用量不能促進(jìn)矮化效果較強(qiáng)中間砧蘋果的生長(zhǎng),適宜氮條件下才能促進(jìn)生長(zhǎng)。
表1 不同施氮水平樹體的生物量(g,F(xiàn)W)Table 1 Biomass of dwarfed interstock combination trees under different N application levels
注(Note):n=3. 不同小、大寫字母表示品種間、同一品種不同氮水平間差異達(dá)5%顯著水平Different small letters mean significant difference among cultivars, capital letters mean significant difference among different N rates at the 5% level.
2.2 施氮水平對(duì)不同中間砧蘋果幼樹根系生長(zhǎng)和根冠比的影響
表2表明,不施氮肥(N0)條件下,SH28中間砧樹體生物量與SH38無顯著差異,但SH28中間砧樹體的根系生物量為SH38中間砧樹體的121.06%,根冠比為SH38中間砧樹體的123.81%,表明在低氮條件下SH28對(duì)根系生長(zhǎng)的促進(jìn)作用較SH38更為顯著。CG24較低的根系鮮重和根冠比表明低氮條件下CG24樹體根系的生長(zhǎng)相對(duì)于SH28和SH38較弱。從N0到N100,SH28中間砧樹體根冠比降低至其N0處理的80.77%,但根系生物量顯著升高至N0處理的128.83%,表明N100處理對(duì)地上部生長(zhǎng)的促進(jìn)作用較根系更為顯著;SH38中間砧樹體根系生物量升高至其N0處理的160.44%,根冠比升高至其N0處理的123.81%,表明N100條件下對(duì)其根系生長(zhǎng)的促進(jìn)作用較地上部更為顯著。從N100到N200,SH28和SH38中間砧樹體均表現(xiàn)為根冠比顯著降低,表明N200高氮條件下對(duì)地上部生長(zhǎng)的促進(jìn)作用較根系更為顯著;而CG24對(duì)根系生長(zhǎng)的促進(jìn)作用較地上部更為顯著。
表2 不同氮水平中間砧樹體根系生長(zhǎng)和根冠比Table 2 Root growth and root shoot ratio of dwarfed interstocks under different N application levels
注(Note):n=3. 不同小、大寫字母表示品種間、同一品種不同氮水平間差異達(dá)5%顯著水平Different small letters mean significant difference among cultivars, capital letters mean significant difference among different N rates at the 5% level.
2.3 施氮水平對(duì)不同中間砧蘋果幼樹15N利用率的影響
巨曉棠等[9]和鐘茜等[10]對(duì)一年生作物的研究結(jié)果表明氮肥利用率隨著氮肥施用量的增加而降低,本次試驗(yàn)結(jié)果與其差異顯著。圖1表明,不同中間砧幼樹N100處理15N利用率均高于N0處理,SH28中間砧樹體15N利用率隨施氮水平的增加而升高, CG24和SH38處理在N200高氮水平利用率最低,對(duì)矮化效果最弱的SH28樹體在不同施氮水平15N利用率均顯著高于CG24和SH38。
圖1 施氮水平對(duì)不同矮化中間砧15N利用率的影響Fig.1 Effects of N application levels on15N utilization rate of different dwarfed interstocks[注(Note): n=3. 不同小、大寫字母表示品種間、同一品種不同氮水平間差異達(dá)5%顯著水平Different small letters mean significant difference among cultivars, capital letters mean significant difference among different N rates at the 5% level.]
2.4 施氮水平對(duì)不同中間砧蘋果幼樹15N分配率的影響
表3表明,不同氮水平下不同中間砧樹體的氮素營(yíng)養(yǎng)在各器官分配規(guī)律差異顯著,且主要體現(xiàn)在地上部和根系上。從N0到N100處理,SH28中間砧樹體地上部15N分配率顯著升高,根系15N分配率顯著降低,與前人研究認(rèn)為低氮脅迫條件下植株會(huì)將更大比例的同化氮分配到根部[12],促進(jìn)根系生長(zhǎng)以增加氮吸收量促進(jìn)樹體生長(zhǎng),施加氮肥或土壤速效氮含量高時(shí)植物根/莖比下降[13-14]的研究結(jié)果一致。SH38幼樹N100處理地上部15N分配率顯著降低,根系15N分配率顯著增高,這與前人研究認(rèn)為氮脅迫條件下,樹木根/莖比增加[15]的結(jié)論相反,但與Agren等[14]和Aphalo等[16]的研究結(jié)果一致。從N100到N200,CG24幼樹根系15N分配率顯著升高,地上部15N分配率顯著降低,表明高氮水平下其對(duì)其根系生長(zhǎng)的促進(jìn)作用增強(qiáng),更多的氮素營(yíng)養(yǎng)分配根系;SH38和SH28幼樹隨著施氮水平的升高,對(duì)地上部生長(zhǎng)促進(jìn)作用的逐漸增強(qiáng),更多的氮素營(yíng)養(yǎng)運(yùn)輸至地上部用于葉片和新梢生長(zhǎng),根系15N分配率顯著降低,地上部15N分配率顯著提高,與吳楚等[13]和Gower等[15]的研究結(jié)論一致。
表3 施氮水平對(duì)不同中間砧樹體各器官15N分配率的影響(%)Table 3 Effects of different N rates on ratio of 15N-urea partition of different organs
注(Note):n=3. 不同大、小寫字母表示品種間、同一品種不同氮水平間差異達(dá)5%顯著水平Different capital letters mean significant difference among cultivars, small letters mean significant difference among different N rates at the 5% level.
中間砧幼樹生長(zhǎng)受多因素影響,進(jìn)行施氮水平和中間砧品種雙因素方差分析(表4),比較F值大小可知中間砧品種對(duì)樹體生長(zhǎng)和15N利用率的影響最顯著,其次為施氮水平,施氮水平和中間砧品種的交互作用對(duì)樹體生長(zhǎng)的影響最小,對(duì)根冠比和15N分配的影響較施氮水平和中間砧品種更為顯著。
表4 施氮水平和中間砧品種對(duì)樹體生長(zhǎng)和氮利用、分配影響的雙因素方差值Table 4 Two-factor analysis on the variance of growth and absorption, allocation and utilization of nitrogen affected by nitrogen levels and interstocks
注(Note): **表示相關(guān)性達(dá)0.01極顯著水平Significance at 0.01 level; * 表示相關(guān)性達(dá)0.05顯著水平Significance at 0.05 level.
中間砧致矮機(jī)理研究認(rèn)為,矮化中間砧莖皮中IAA轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白pin1基因表達(dá)量顯著降低,可能造成IAA轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白載體含量減少,IAA運(yùn)輸能力下降,IAA在中間砧段莖皮中降解,運(yùn)輸至根系的IAA量減少,在限制根系生長(zhǎng),降低根系中的IPT3基因表達(dá)和細(xì)胞分裂素合成能力,導(dǎo)致運(yùn)輸?shù)降厣喜康腃TK量減少[17-18],減弱地上部生長(zhǎng)的同時(shí)也會(huì)降低細(xì)根活力和生長(zhǎng),影響氮素的吸收、利用,即中間砧品種對(duì)樹體生物量和15N利用率均存在顯著影響的主要原因。氮素信號(hào)促進(jìn)生長(zhǎng)的途徑和植物激素之間的互作研究發(fā)現(xiàn),促進(jìn)生長(zhǎng)的氮素(硝酸鹽)信號(hào)中的非特異性信號(hào)是由細(xì)胞分裂素介導(dǎo)[19],硝酸鹽通過快速誘導(dǎo)根中細(xì)胞分裂素合成酶基因IPT3的表達(dá),促進(jìn)細(xì)胞分裂素合成[20],并經(jīng)木質(zhì)部導(dǎo)管向地上部轉(zhuǎn)導(dǎo)[19]。根際/根內(nèi)氮狀況信號(hào)以及地上部植株氮營(yíng)養(yǎng)狀況信號(hào)是通過細(xì)胞分裂素途徑和生長(zhǎng)素信號(hào)途徑傳導(dǎo),二者互相作用進(jìn)而控制根的發(fā)育與氮吸收系統(tǒng)[21]。因此,施氮和中間砧對(duì)樹體生長(zhǎng)的影響均是通過改變?cè)诘厣喜考案甸g細(xì)胞分裂素途徑和生長(zhǎng)素信號(hào)途徑傳導(dǎo)的互相作用而實(shí)現(xiàn),氮肥施用后產(chǎn)生的調(diào)節(jié)作物生長(zhǎng)的氮素信號(hào)隨著中間砧致矮能力的增強(qiáng)而減弱,可能是本次試驗(yàn)中施氮水平和中間砧品種的交互作用對(duì)中間砧幼樹生長(zhǎng)也存在顯著影響(表4)的主要原因。隨著中間砧矮化效果的增強(qiáng),氮對(duì)樹體生長(zhǎng)的促進(jìn)作用減弱,即從N0到N100處理,矮化效果最明顯的CG24中間砧幼樹生物量升高幅度最小,而SH28中間砧幼樹生物量升高幅度最大(表1)。中間砧品種對(duì)地上部及根系間細(xì)胞分裂素途徑和生長(zhǎng)素信號(hào)途徑的影響較施氮水平更為顯著,可能是中間砧品種對(duì)樹體生長(zhǎng)和15N利用率的影響較施氮水平及其交互作用更為顯著的主要原因。
本次試驗(yàn)中,矮化效果最弱的SH28中間砧蘋果幼樹隨著施氮量增加樹體生物量和15N利用率顯著增加,可能是由于氮素供應(yīng)充足的條件下樹體地上部生長(zhǎng)勢(shì)(庫)的大小才是決定氮素累積能力的最終因素[22]。而矮化效果明顯的中間砧蘋果幼樹表現(xiàn)出在適宜供氮條件下生物量和15N利用率最大,繼續(xù)增加氮素供應(yīng)反而不利于生長(zhǎng)和15N利用率的提高,與煙富3/M26/平邑甜茶幼樹不同氮水平下的年周期生長(zhǎng)及氮利用特性[23]的研究結(jié)果一致。根冠比變化被認(rèn)為是作物氮吸收系統(tǒng)對(duì)施氮水平的主要適應(yīng)性響應(yīng)[24],供氮不足條件下作物會(huì)通過促進(jìn)根系生長(zhǎng)[25],增加根系總根長(zhǎng)和根表面積,提高氮吸收能力;隨著氮素水平的提高,對(duì)地上部生長(zhǎng)勢(shì)的促進(jìn)作用較根系更為顯著[26],根冠比呈減小的趨勢(shì)。煙富3/M26/平邑甜茶幼樹的研究[23]還表明,施氮對(duì)矮化效果明顯的中間砧蘋果幼樹生長(zhǎng)的影響具有一定滯后性,首先通過根系中Zr的大量合成,將更多的氮分配到根部,促進(jìn)根系快速生長(zhǎng)和根冠比升高,隨著氮吸收能力的增強(qiáng)和生長(zhǎng)期的延長(zhǎng),地上部旺長(zhǎng),根冠比逐漸降低。而本次試驗(yàn)中,矮化效果最弱SH28中間砧幼樹在不施氮肥N0條件下根冠比和根系15N分配率顯著升高,SH38中間砧幼樹在N100氮水平,矮化效果最強(qiáng)的CG24在N200高氮水平下分別表現(xiàn)為根冠比和根系15N分配率的顯著升高,不僅是由于SH28中間砧幼樹在氮濃度較低的條件下可更為快速誘導(dǎo)根中生長(zhǎng)素含量增高,通過一氧化氮介導(dǎo)的信號(hào)途徑刺激根的生長(zhǎng)[27],促使樹體將更多的同化氮分配到根部(表3),用于促進(jìn)根系生長(zhǎng)[12]和氮素吸收,還可能是隨著中間砧致矮程度的增強(qiáng),在地上部及根系間傳導(dǎo)調(diào)節(jié)作物生長(zhǎng)的細(xì)胞分裂素和生長(zhǎng)素[19-21]信號(hào)途徑的減弱不僅降低氮對(duì)樹體生長(zhǎng)促進(jìn)幅度,而且減弱樹體對(duì)氮的響應(yīng)度和響應(yīng)速率。
因此在生產(chǎn)栽培中,針對(duì)SH28等矮化效果較弱的中間砧樹體氮響應(yīng)度高、響應(yīng)速率快的特性,可適當(dāng)降低氮肥施用量避免過旺生長(zhǎng),在其具有一定生物量的同時(shí)采用摘心、拉枝、環(huán)剝等減弱營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的措施以適時(shí)促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)的轉(zhuǎn)化。針對(duì)CG24等矮化效果強(qiáng),低氮條件下樹勢(shì)低、對(duì)氮響應(yīng)度低且響應(yīng)速率遲緩的特性,單純通過增加氮肥施用量、大量肥料一次性施用的傳統(tǒng)施肥方法容易形成前期高氮環(huán)境而后期脫肥,難以保持樹體穩(wěn)健生長(zhǎng),樹體易早衰,需采用控釋肥、水肥一體化等少量多次施肥原則,確保全生育期保持適宜氮濃度,以維持健壯樹勢(shì)。
[1] 陳學(xué)森, 韓明玉, 蘇桂林, 等. 當(dāng)今世界蘋果產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)及我國蘋果產(chǎn)業(yè)優(yōu)質(zhì)高效發(fā)展意見[J]. 果樹學(xué)報(bào), 2010, 27(4): 598-604. Chen X S, Han M Y, Su G Letal. Discussion on today’s world apple industry trends and the suggestions on sustainable and efficient development of apple industry in China[J]. Journal of Fruit Science, 2010, 27(4): 598-604.
[2] 王金政, 薛曉敏, 路超. 我國蘋果生產(chǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展對(duì)策[J]. 山東農(nóng)業(yè)科學(xué), 2010(6): 117-119. Wang J Z, Xue X M, Lu C. Current production status and developing countermeasures in China.[J]. Shandong Agricultural Sciences, 2010(6): 117-119.
[3] 汪景彥. 蘋果矮化密植[M]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)科技出版社, 1988. Wang J Y. Apple dwarf and close planting[M]. Beijing: China Agricultural Science and Technology Press, 1988.
[4] 王金政. 果樹優(yōu)質(zhì)高效安全生產(chǎn)十大關(guān)鍵技術(shù)[M]. 濟(jì)南: 山東科學(xué)技術(shù)出版社, 2008. Wang J Z. Ten key technology of efficient, high quality and safe production of fruit[M]. Jinan: Shandong Science and Technology Press, 2008.
[5] 姜遠(yuǎn)茂, 張宏彥, 張福鎖. 北方落葉果樹養(yǎng)分資源綜合管理理論與實(shí)踐[M]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社, 2007. Jiang Y M, Zhang H Y, Zhang F S. Concepts & practice of integrate nutrient resource management in northern deciduous fruit[M]. Beijing: China Agricultural Press, 2007.
[6] 姜遠(yuǎn)茂, 彭福田, 張宏彥. 山東省蘋果園土壤有機(jī)質(zhì)及養(yǎng)分狀況研究[J]. 土壤通報(bào), 2001, 32(4): 167-169. Jiang Y M, Peng F T, Zhang H Y. Status of organic matter and nutrients in Shandong orchard soils[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2001, 32(4): 167-169.
[7] 束懷瑞. 蘋果學(xué)[M]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社, 1999. Shu H R. Apple science[M]. Beijing: China Agriculture Press, 1999.
[8] 花蕾, 王永熙, 劉炳輝, 等. 提高渭北蘋果品質(zhì)的生產(chǎn)技術(shù)研究[A].“九五”國家科技攻關(guān)計(jì)劃農(nóng)業(yè)領(lǐng)域優(yōu)秀論文集[C]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社, 2001. Hua L, Wang Y X, Liu B Hetal. Research on improving the production technology of Weibei apple quality[A]. “Ninth Five” national science and technology plan of symposium in agriculture sector[C]. Beijing: China Agriculture Press, 2001.
[9] 巨曉棠, 潘家榮, 劉學(xué)軍, 張福鎖. 北京郊區(qū)冬小麥/夏玉米輪作體系中氮肥去向研究[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2003, 9(3): 264-270. Ju X T, Pan J R, Liu X J, Zhang F S. Study on the fate of nitrogen fertilizer in winter wheat/summer maize rotation system in Beijing suburban[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2003, 9(3): 264-270.
[10] 鐘茜, 巨曉堂, 張福鎖. 華北平原冬小麥/夏玉米輪作體系對(duì)氮素環(huán)境承受力分析[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2006, 12(3): 285-293. Zhong Q, Ju X T, Zhang F S. Analysis of environmental endurance of winter wheat/summer maize rotation system to nitrogen in North China Plain[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2006, 12(3): 285-293.
[11] Cooper H D, Clarkson D T. Cycling of amino-nitrogen and other nutrients between shoots and roots in cereals—a possible mechanism integrating shoot and root in the regulation of nutrient uptake[J]. Journal of Experimental Botany, 1989, 40(7): 753-762.
[12] 李燕婷, 米國華, 陳范駿, 等. 玉米幼苗地上部/根間氮的循環(huán)及其基因差異[J].植物生理學(xué)報(bào), 2001, 27(3): 226-230. Li Y T, Mi G H, Chen F Jetal. Genotypic difference of nitrogen recycling between root and shoot of maize seedlings[J]. Plant Physiology Journal, 2001, 27(3): 226-230.
[13] 吳楚, 王政權(quán), 范志強(qiáng), 孫海龍. 氮脅迫對(duì)水曲柳幼苗養(yǎng)分吸收、利用和生物量分配的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2004, 15(11): 2034-2038. Wu C, Wang Z Q, Fan Z Q, Sun H L. Effects of nitrogen stress on nutrient uptake byFraxinusmandshuricaseedlings and their biomass distribution[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2004, 15(11): 2034-2038
[14] Agren G I, Ingestad T. Root-shoot ratio as balance between nitrogen productivity and photosynthesis[J]. Plant Cell Environment, 1987(10): 579-586
[15] Gower S T, Vogt K A, Grier C C. Carbon dynamics of Rocky Mountain Douglas-fir: Influence of water and nutrient availability[J]. Ecological Monographs, 1992, 62: 43-65
[16] Aphalo P J, Leto T. Effects of light quality on growth and N accumulation in birch seedlings[J]. Tree Physiology, 1997(17): 125-132
[17] 于遲, 張鶴, 李鴻莉, 等. 蘋果矮化中間砧 SH40 激素含量及生長(zhǎng)素轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因pinl表達(dá)[J]. 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2012, 17(2): 80-84. Yu C, Zhang H, Li H Letal. The content of hormone and auxin transport genepin1 of SH40 as the interstock of apple[J]. Journal of China Agricultural University, 2012, 17(002): 80-84.
[18] Li H L, Zhang H, Yu Cetal. Possible roles of auxin and zeatin for initiating the dwarfing effect of M9 used as apple rootstock or interstock[J]. Acta Physiologiae Plantarum, 2012(34): 235-244
[19] Sakakibara H. Nitrate-specific and cytokinin-mediated nitrogen signaling pathways in plant[J]. Journal of Plant Research, 2003, 116(3): 253-257.
[20] Takei K, Sakakibara H, Sugiyama T. Identification of genes encoding adenylate isopentenyltransferase, a cytokinin biosynthesis enzyme, in Arabidopsis thaliana[J]. The Journal of Biological Chemistry, 2001, 276(28): 26405-26410.
[21] Kiba T, Kudo T, Kojima M, Sakakibara H. Hormonal control of nitrogen acquisition: roles of auxin, abscisic acid, and cytokinin[J]. Journal of Experimental Botany, 2011, 62(4): 1399-1409.
[22] Cooper H D, Clarkson D T. Cycling of amino-nitrogen and other nutrients between shoots and roots in cereals-a possible mechanism integrating shoot and root in the regulation of nutrient uptake[J]. Journal of Experimental Botany, 1989, 40(7): 753-762.
[23] 李 晶, 姜遠(yuǎn)茂, 魏紹沖, 等. 不同施氮水平對(duì)煙富3/M26/平邑甜茶幼樹當(dāng)年及翌年氮素吸收、利用、分配的影響[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2014, 20(2): 407-413. Li J, Jiang Y M, Wei S Cetal. Effects of different N rates on the absorption, allocation and utilization of urea-15N in M.hupehensisRehd.(Yan Fu3/M26) in the current year and next year[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizer, 2014, 20(2): 407-413.
[24] 米國華, 陳范駿, 張福鎖. 作物養(yǎng)分高效的生理基礎(chǔ)與遺傳改良[M]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社, 2012. Mi G H, Chen F J, Zhang F S. Physiological basis and genetic improvement of nutrient use efficiency in crops[M]. Beijing: China Agricultural University Press, 2012.
[25] 王 艷, 米國華, 張福鎖. 氮對(duì)不同基因型玉米根系形態(tài)變化的影響研究[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2003, 11(3): 69-71. Wang Y, Mi G H, Zhang F S. Effect of nitrate levels on dynamic changes of root morphology in different maize inbred lines[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2003, 11(3): 69-71.
[26] 姜琳琳, 韓立思, 韓曉日, 等. 氮素對(duì)玉米幼苗生長(zhǎng)、根系形態(tài)及氮素吸收利用效率的影響[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2011, 17(1): 247-253. Jiang L L, Han L S, Han X Retal. Effects of nitrogen on growth, root morphological traits, nitrogen uptake and utilization efficiency of maize seedlings[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2011, 17(1): 247-253.
[27] Zhao D Y, Tian Q Y, Li L H, Zhang W H. Nitric oxide is involved in nitrate-induced inhibition of root elongation inZeamaysL[J]. Annals of Botany, 2007, 100(3): 497-503.
Effects of different N rates on growth and absorption, allocation and utilization of urea-15N of young apple trees with different interstocks
LI Jing1, 2, JIANG Yuan-mao1*, WEI Jing2, CUI Yan-qiu2, WEI Shao-chong1, REN Yi-hua1,PENG Ling1, JI Meng-meng1, XU Hai-gang1
(1CollegeofHorticultureScienceandEngineeringofShandongAgriculturalUniversity/NationalEngineeringResearhCenterforApple,Tai’an,Shandong271018,China; 2VegetableWorkstationofJining,Jining,Shandong272019,China)
【Objectives】 Efficient and intensive dwarf and dense planting are the popular trend of apple industry, however, the matching fertilization technology specific for different stocks and scions with different growth characteristics is absent in China. In efficient or over fertilization of nitrogen often leads to premature senescence and excessive vegetative growth, stunting the extension of the dwarf and dense planting tachnology. So there is urgent need to identify the relationship between the apple tree growth and the absorption, allocation and utilization of nitrogen. 【Methods】 Pot experiment was carried out and one-year old interstock apple trees,M.hupehensisRehd.(Gongteng Fuji/SH28, Gongteng Fuji/SH38and Gongteng Fuji/CG24) were used as materials. Three levels of15N stable isotopes: no nitrogen(N0), proper nitrogen(N100)and over-dose nitrogen(N200), were designed to test the growth and absorption, allocation and utilization of the stocks. 【Results】 There were significant differences in biomass and15N utilization rates of young apple trees among the N treatments. The highest biomass and15N utilization were obtained in the over-N input level(N200) for SH28, which are less dwarfed, those were in proper N treatment(N100) for SH38and CG24, which are fully dwarfed, and the negative effect in over-dose nitrogen treatment. Significant differences of15N distribution could be seen among different types of interstocks of apple trees under different N treatments. For less dwarfed SH28, the15N was partitioned more to the aboveground part in over-N input treatment, for fully dwarfed SH38, more15N was partitioned to aboveground part in no N and proper N input levels, and more to the roots in over N input treatment. For CG24, more15N was partitioned to roots in the proper N treatment, which is significantly higher than in no N and over N treatments. 【Conclusions】 All the interstock morphology, N input levels and their interaction significantly affects the growth and15N utilization of young apple trees. The effect degrees are found in order of interstock morphology>N application level>interaction of the two factors. The effects of interaction of interstock varieties and N levels on the root-shoot ratio and15N distribution are significantly higher than those of interstock varieties and N application levels. With the increase of the dwarfing potential, the promoting effect to the growth, the response rate and time of nitrogen are all decreased.
apple tree; interstock; growth; nitrogen; absorption; utilization; distribution
2014-03-24 接受日期: 2014-10-16 網(wǎng)絡(luò)出版日期: 2015-04-21基金項(xiàng)目: 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)(CARS-28); 公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(201103003); 山東省農(nóng)業(yè)重大應(yīng)用創(chuàng)新課題(201009) 資助。
李晶(1983—),女,山東濟(jì)寧人,博士,主要從事果樹營(yíng)養(yǎng)生理研究。E-mail: heavenlyking1010@163.com * 通信作者 Tel: 0538-8249778, E-mail:ymjiang@sdau.edu.cn
S661.1.06
A
1008-505X(2015)04-1088-07