供磷水平對蘋果砧木氮、磷吸收和利用特性的影響

季萌萌， 彭 玲， 文 炤， 姜 翰， 葛順峰， 姜遠茂

(山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院，作物生物學(xué)國家重點實驗室，山東泰安 271018)

供磷水平對蘋果砧木氮、磷吸收和利用特性的影響

季萌萌， 彭 玲， 文 炤， 姜 翰， 葛順峰， 姜遠茂*

(山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院，作物生物學(xué)國家重點實驗室，山東泰安 271018)

蘋果； 砧木； 磷； 氮； 吸收； 利用

1 材料與方法

1.1 供試材料與設(shè)計

試驗于2013年在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝試驗站進行。供試土壤為黏質(zhì)壤土，有機質(zhì)10.13 g/kg、 堿解氮76.63 mg/kg、 速效磷14.60 mg/kg、 速效鉀184.99 mg/kg、 pH 6.7 。以一年生八棱海棠(M.micromalusMakino)、平邑甜茶(MalushupehensisRehd.)和富平楸子[M.prunifolia(Willd)Borkh.]實生苗為試材，于2013年3月15日播種，維持正常田間管理，每種砧木選取長勢基本一致的植株15盆，每盆6株。試驗設(shè)置P2O50、50、100、150和200 kg/hm25個磷濃度，3次重復(fù)，折合磷酸氫二銨0、0.3、0.6、0.9和1.2 g，依次記為P0、P1、P2、P3、P4處理。同時按照氮(以N計)、鉀(以K2O計)100 kg/hm2的標(biāo)準(zhǔn)施入尿素和硫酸鉀，其中包括15N-尿素0.1 g，所用15N-尿素(上海化工研究院生產(chǎn))豐度為10.22%。

1.2 樣品處理與分析方法

于7月28日整株取樣測定。取樣后將植株分成根、莖和葉三部分，樣品于 105℃殺青30 min ，80℃烘干至恒重，用不銹鋼電磨粉碎，過 0.25 mm 篩后備測；各器官干物質(zhì)量用千分之一電子天平稱量；植株含磷量用H2SO4-H2O2消煮—釩鉬黃比色法測定；全氮用凱氏定氮法測定；15N豐度在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院原子能利用研究所用MAT-251質(zhì)譜儀測定；根系活力用氯化三苯基四氮唑(TTC)還原法測定，以單位鮮重根系還原的TTC量表示。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

Ndff(%)=(植物樣品中15N豐度%-自然豐度%)/(肥料中15N豐度%-自然豐度%)×100

氮肥利用率(%)=[Ndff×器官全氮量(g)]/施肥量(g)×100

氮肥分配率(%)=各器官從氮肥中吸收的15N氮量(g)/總吸收15N氮量(g)×100

植株磷吸收效率(mg/plant)=磷濃度(mg/g)×植株干物質(zhì)重(g/plant)

植株磷利用效率(g/mg)=植株干物質(zhì)重(g)/吸磷量(mg)

用Microsoft Excel 2007進行數(shù)據(jù)處理； 用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)單因素試驗統(tǒng)計分析方法進行顯著性和相關(guān)性分析； 多重比較采用LSD法。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同供磷水平下蘋果砧木磷吸收效率和磷利用效率的差異

植株磷吸收效率可以用單位植株干重的全磷含量(即吸磷量)表示，是指植物在一定介質(zhì)有效磷濃度下吸收的總磷量，它反映了植株對介質(zhì)中磷的吸收能力[8]；磷素利用效率是指植物吸收到體內(nèi)的單位磷素所形成的地上部干物質(zhì)量，是衡量作物利用磷素養(yǎng)分資源效率的重要指標(biāo)[9]。

3種蘋果砧木的磷吸收效率在低磷時隨著供磷水平的增加而升高，在P1水平下富平楸子、八棱海棠和平邑甜茶的磷吸收效率達到最大值，分別為23.75、18.11和13.56 g/plant；隨后磷吸收效率開始下降，至P2時富平楸子磷吸收效率最低，而八棱海棠和平邑甜茶的磷吸收效率在P3時最低(圖1)，且P3和P4處理的磷吸收效率顯著低于P1處理。不同供磷水平下平邑甜茶的磷利用效率均顯著高于八棱海棠和富平楸子，且不同砧木在不同磷水平下磷利用效率的變化不同；平邑甜茶的磷利用效率以P2和P3處理最高，P1處理最低；富平楸子的磷利用效率以P2處理最高，P1處理最低；八棱海棠的磷利用效率以P3處理最高，P1處理最低。

圖1 不同供磷水平下蘋果砧木的磷吸收效率和磷利用效率Fig.1 Phosphorus absorption and utilization efficiencies of apple rootstocks under different P levels[注(Note)： 圖中不同小寫字母表示差異達0.05顯著水平 Values followed by lowercases are significantly different at the 0.05 level.]

2.2 不同供磷水平下蘋果砧木各器官Ndff的差異

2.3 不同供磷水平下蘋果砧木總吸氮量和氮肥利用率的差異

圖2 不同供磷水平下蘋果砧木各器官Ndff值Fig.2 Ndff values of apple rootstocks under different P levels表1 不同供磷水平蘋果砧木的總吸氮量(g)Table 1 Total nitrogen absorption of apple rootstocks under different P2O5 levels

砧木RootstockP0P1P2P3P4富平楸子M.prunifolia(Willd)Borkh.0.17±0.01d0.29±0.01a0.23±0.01c0.15±0.01e0.24±0.01b八棱海棠M.micromalusMakino0.18±0.01c0.19±0.01c0.20±0.01b0.22±0.01a0.23±0.01a平邑甜茶MalushupehensisRehd.0.15±0.01c0.21±0.01a0.22±0.01a0.18±0.01b0.17±0.01b

注(Note): 同行數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示差異達0.05顯著水平Values followed by lowercases are significantly different among cultivars at the 0.05 level.

2.4 不同供磷水平下蘋果砧木根系生物量及根系活力的差異

表2表明，富平楸子的根系生物量在P1處理最大，P0處理最小，而根系活力在P1處理最大，P2處理最??；八棱海棠的根系生物量和根系活力整體變幅較小，其中生物量在P3處理最大，而根系活力在P0處理最高；平邑甜茶的根系生物量在P1處理最大，P0和P3處理最低，而根系活力在P3處理最高，P4處理最低。

相關(guān)性分析表明，蘋果砧木的氮肥利用率與根系生物量和根系活力呈顯著正相關(guān)關(guān)系(R2=0.69**，R2=0.61*)，其磷吸收效率與根系生物量和根系活力的相關(guān)性也較顯著(R2=0.57*，R2=0.60*)，這表明，蘋果砧木是通過根系對供磷水平的響應(yīng)來影響植株對氮、磷的吸收和利用。

3 討論

植物中的氮素吸收與磷營養(yǎng)密切相關(guān)，缺磷大

表2 不同供磷水平蘋果砧木的根系生物量及根系活力Table 2 Root biomass and root activity of apple rootstocks under different P levels

注(Note): 數(shù)值后不同小寫字母表示品種間差異達0.05顯著水平Values followed by lowercases are significantly different among cultivars at the 0.05 level.

本研究中，富平楸子的氮肥利用率在低磷時最高，與富平楸子原產(chǎn)于土壤含磷量較低的陜北高原有關(guān)，從磷素利用角度富平楸子可作為該地區(qū)蘋果砧木的重要參考；八棱海棠在高磷條件下氮肥利用率處于較高水平，可作為環(huán)渤海灣產(chǎn)區(qū)高磷蘋果園砧木的重要參考；平邑甜茶在中等磷水平時氮肥利用率最高，前人研究[17]也表明平邑甜茶具有較強的抗耐性和嫁接親和力，因此平邑甜茶可在磷素較為充足的山丘地新建蘋果園采用。

[1] 廖紅, 嚴(yán)小龍. 高級植物營養(yǎng)學(xué)[M].北京: 科學(xué)出版社,2003. 149-152. Liao H, Yan X L. Advanced plant nutrition[M]. Beijing: Science Press, 2003. 149-152.

[2] 丁寧, 姜遠茂, 陳倩, 彭福田. 不同供磷水平對平邑甜茶生長及15N-尿素吸收和利用的影響[J]. 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2012, 43(2): 223-226. Ding N, Jiang Y M, Chen Q, Peng F T. Effect of phosphorus on growth and15N absorption and utilization ofMalushupehensis[J]. Journal of Shandong Agricultural University (Natural Science), 2012, 43(2): 223-226.

[3] 李紹長, 胡昌浩, 龔江, 楊管印. 供磷水平對不同磷效率玉米氮、鉀素吸收和分配的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報, 2004,10(3): 237-240. Li S C, Hu C H, Gong J, Yang G Y. Effects of phosphorus supply on nitrogen and potassium absorption and distribution of maize with different phosphorus efficiency[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizer, 2004, 10(3): 237-240.

[4] 閻秀蘭, 段海燕, 王運華. 甘藍型油菜不同基因型幼苗磷營養(yǎng)差異的研究[J]. 中國油料作物學(xué)報, 2002, 24(2): 47-49. Yan X L, Duan H Y, Wang Y H. Phosphorus efficiency of different rape (BrassicanapusL.) genotypes[J]. Chinese Journal of Oil Crop Science, 2002, 24(2): 47-49.

[5] 何鵬, 吳敏, 韋家少, 等. 不同磷水平對橡膠樹幼苗氮鉀吸收、分配與利用的影響[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報, 2011, 27(16): 1-6. He P, Wu M, Wei J Setal. Influence of different phosphorus levels on absorption, utilization and partition of N, K onHeveabrasiliensisseedlings[J].Chinese Agricultural Science Bulletin, 2011, 27(16): 1-6.

[6] Henning H J, Jan K.S, Soussana J F. The influence of phosphorus deficiency on growth and nitrogen fixation of white clover plants[J]. Annals of Botany, 2002, 90: 745-753.

[7] 王樹起, 韓曉增, 嚴(yán)君, 等. 缺磷脅迫對大豆根系形態(tài)和氮磷吸收積累的影響[J]. 土壤通報, 2010, 41(3): 644-650. Wang S Q, Han X Z, Yan Jetal. Impact of phosphorus deficiency stress on root morphology, nitrogen Concentration and phosphorus accumulation of soybean (GlycinemaxL.)[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2010, 41(3): 644-650.

[8] 嚴(yán)小龍, 張福鎖. 植物營養(yǎng)遺傳學(xué)[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社, 1997. Yan X L, Zhang F S. Genetics of plant nutrition[M]. Beijing: China Agriculture Press,1997.

[9] 喬振江, 蔡昆爭, 駱世明. 低磷和干旱脅迫對大豆植株干物質(zhì)積累及磷效率的影響[J]. 生態(tài)學(xué)報, 2011, 31 (19): 5578-5587. Qiao Z J, Cai K Z, Luo S M. Interactive effects of low phosphorus and drought stress on dry matter accumulation and phosphorus efficiency of soybean plants[J]. Acta Ecologica Sinica, 2011, 31 (19): 5578-5587.

[10] 顧曼如.15N在蘋果氮素營養(yǎng)研究上的應(yīng)用[J]. 中國果樹, 1990, (2): 46- 48. Gu M R. The application of15N in the study of nitrogen nutrition on apples[J]. China Fruits, 1990, (2): 46-48.

[11] 印莉萍, 黃勤妮, 吳平. 植物營養(yǎng)分子生物學(xué)及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 2006. Yin L P, Huang Q N, Wu P. Molecular biology and signal transduction in plant nutrition[M]. Beijing: Science Press, 2006.

[12] 季萌萌, 許海港, 彭玲, 等. 低磷脅迫下五種蘋果砧木的磷吸收、利用特性研究[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報, 2014, 20 (4): 974-980. Ji M M, Xu H G, Peng Letal. Studies on phosphorus acquisition and utilization characteristics of five apple rootstocks under the condition of phosphorus stress[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizer, 2014 Vol. 20 (4): 974-980.

[13] 王見月, 劉慶花, 李俊良, 等. 膠東果園土壤酸度特征及酸化原因分析[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報, 2010, 26(16): 164-169. Wang J Y, Liu Q H, Li J Letal. Analysis on the characteristic and cause of orchard soil acidification in the area of Shandong Peninsula[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2010, 26(16): 164-169.

[14] Lyons J B, G?rres J H, Amador J A. Spatial and temporal variability of phosphorus retention in a riparian forest soil[J]. Journal of Environment Quality, 1998, 27: 895-903.

[15] 魯如坤. 土壤磷素水平和水體環(huán)境保護[J]. 磷肥與復(fù)肥, 2003, 18(1): 4-8. Lu R K. The phosphorus level of soil and environment protection of water body[J].Phosphate & Compound Fertilizer, 2003, 18(1): 4-8.

[16] 高陽俊, 張乃明. 施用磷肥對環(huán)境的影響探討[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報, 2003, 19(6): 162-165. Gao Y J, Zhang N M. Studying on the influence of phosphorus fertilizer on environment[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2003, 19(6): 162-165.

[17] 趙曉光. 平邑甜茶在蘋果砧木育種及栽培中的價值[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2005, 33(2): 265. Zhao X G. Values ofMalushupehensisRehd. on breeding and cultivation in apple rootstocks[J]. Journal of Anhui Agricultural Science, 2005, 33(2): 265.

Nitrogen and phosphorus absorption and utilization characteristics of apple rootstocks under different phosphorus levels

JI Meng-meng, PENG Ling, WEN Zhao, JIANG Han, GE Shun-feng, JIANG Yuan-mao*

(StateKeyLaboratoryofCropBiology，CollegeofHorticultureScienceandEngineering，ShandongAgriculturalUniversity，Tai’an，Shandong271018，China)

apple; rootstock; phosphorus; nitrogen; acquisition; utilization

2014-03-01 接受日期：2014-09-14

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項資金(CARS-28)；公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項資金(201103003)資助。

季萌萌(1990—)，女，山東棗莊人，碩士，主要從事蘋果土壤營養(yǎng)研究。E-mail: melodyji2011@163.com * 通信作者 E-mail: ymjiang@sdau.edu.cn

S661.1；S606.2

A

1008-505X(2015)04-1016-06