晚秋葉施尿素提高矮化蘋果翌春生長及果實品質(zhì)的效果

丁 寧，沙建川，豐艷廣，陳建明，張 民，姜遠茂*

（1 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；2 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，土肥資源高效利用國家工程實驗室，山東泰安 271018）

晚秋葉施尿素提高矮化蘋果翌春生長及果實品質(zhì)的效果

丁 寧1，沙建川1，豐艷廣1，陳建明1，張 民2，姜遠茂1*

（1 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；2 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，土肥資源高效利用國家工程實驗室，山東泰安 271018）

【目的】研究晚秋葉施高濃度尿素對矮化蘋果翌年春天氮素吸收、利用及成熟期果實品質(zhì)的影響，以期為矮化果園合理施肥、提高氮肥利用率提供科學(xué)依據(jù)。 【方法】以 5 年生煙富 3/M26/ 平邑甜茶蘋果為試材進行田間試驗。試驗設(shè) 3 個處理，每個處理 5 株樹，單株為 1 次重復(fù)。用15N–尿素 (豐度為 10.22%) 配成 N 1.50%，3.00% 和 4.50% 的水溶液，分別用毛筆涂抹蘋果全樹葉片的正反兩面，每株樹用量 60 mL。以同樣步驟，用普通尿素進行三個濃度的對照試驗。于翌年盛花期 (4 月 25 日) 進行局部取樣，春梢生長期 (6 月 15 日)進行整株破壞性取樣，測定個部位的含氮量和15N豐度，以及葉綠素含量及果實品質(zhì)，計算肥料氮對該部位氮素吸收的貢獻率。 【結(jié)果】晚秋矮化蘋果葉施不同濃度15N–尿素，葉片對葉面引入的氮素具有較高的吸收能力。不同葉施處理，植株翌年各器官的 Ndff 存在顯著差異，且均以 N 4.50% 處理的最大，N 3.00% 處理次之，N 1.50% 處理最小，在盛花期，不同處理植株各器官均以多年生枝的 Ndff 值最高，其次是葉片，花和根，在春梢生長期，不同處理植株各器官均以葉片的 Ndff 值最高，其次是果實、一年生枝、多年生枝、根，中心干的 Ndff值最小。在果實成熟期，不同處理蘋果植株葉片的葉面積、葉綠素含量和葉片全氮含量均存在差異顯著，且均以 N 4.50% 處理最高，其次 N 3.00% 和 N 1.50%處理，對照處理最?。徊煌幚碇仓甑钠骄鶈喂?，單株產(chǎn)量、可溶性固形物、硬度、可溶性糖和糖酸比均存在差異顯著，且均以 N 4.50%處理最高，其次 N 3.00% 和 N 1.50% 處理，對照處理最小。 【結(jié)論】晚秋對矮化蘋果葉施不同濃度尿素，均顯著增加了當(dāng)年的貯藏營養(yǎng)，有利于翌年春天的營養(yǎng)生長和花芽分化，而且改善了葉片質(zhì)量，不同程度的提高了蘋果產(chǎn)量和果實品質(zhì)。對于供試矮化蘋果，適宜的噴施濃度是 N 4.50%。

矮化蘋果；15N-尿素葉面噴施；氮吸收利用；果實品質(zhì)

貯藏營養(yǎng)是落葉果樹的重要特性[1]，氮素營養(yǎng)是植物體內(nèi)氨基酸、蛋白質(zhì)、核酸輔酶、葉綠素、激素、維生素、生物堿等主要有機含氮物的組成成分，因此貯藏氮素營養(yǎng)對果樹的生長發(fā)育具有重要作用。前人研究表明，落葉果樹休眠期體內(nèi)貯藏氮水平對早春的生長、開花、座果、產(chǎn)量品質(zhì)有重要作用[2–3]。果樹貯藏氮的來源除由根部吸收外，葉片內(nèi)的氮素大部分可在秋季回流進入樹體，春天可再度利用。秋季采果后葉面噴施氮肥，不僅可以增加葉片葉綠素含量，延緩葉片衰老，還可以增加養(yǎng)分回流量，提高樹體氮素的貯藏[4]，從而有利于翌年果樹的營養(yǎng)生長及花芽分化。

近 30 多年來，世界蘋果栽培制度發(fā)生了深刻變化，蘋果矮砧密植栽培已經(jīng)成為世界蘋果栽培發(fā)展的方向[5–6]。矮砧蘋果具有形成花芽多，開花結(jié)果早等優(yōu)點，因此對休眠期氮素的貯藏要求更高，但矮砧蘋果根系分布較淺，對肥水要求較高，不僅要求養(yǎng)分和水分供應(yīng)充足，更要求供應(yīng)均勻，而我國的蘋果園主要分布在山地、丘陵等土壤貧瘠地帶，有機質(zhì)含量低[7]，同時果園春季一次性施肥和大量施肥并存現(xiàn)象嚴(yán)重，隨著雨季降水和灌溉水淋入土壤深層，或經(jīng)氨揮發(fā)、反硝化作用而造成氮肥的大量損失[8]，致使果園生育后期經(jīng)常發(fā)生“脫肥”的現(xiàn)象，易造成生長后期樹體早衰，因此，通過晚秋根外追施氮肥對延緩矮化蘋果葉片早衰，提高氮素的貯藏具有重要意義。迄今為止，曾驤[9]在喬化蘋果上、郝中寧[10]在棗上、管長志[11]在葡萄上均證實晚秋葉面施氮可以提高樹體貯藏營養(yǎng)水平，有利于翌春果樹的生長，而有關(guān)晚秋葉施氮肥對矮化蘋果翌年春天氮素的吸收、利用特性以及對成熟期果實品質(zhì)影響等方面的研究還未見報道。為此，本試驗利用15N 示蹤技術(shù)，通過連續(xù) 2 年試驗研究晚秋葉施高濃度尿素對矮化蘋果翌年春天氮素吸收、利用特性及對成熟期果實品質(zhì)的影響，以期為矮化蘋果栽培管理和施肥提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

試驗于 2012 年 11 月～2014 年 10 月連續(xù) 2 年在山東煙臺市萊山鎮(zhèn)官莊村果園進行。試材為壟栽 5年生煙富 3/M26/ 平邑甜茶蘋果，株行距為 1 m × 4 m。果園土壤有機碳 7.84 g/kg、硝態(tài)氮 25.14 mg/kg、銨態(tài)氮 56.34 mg/kg、速效磷 34.12 mg/kg、速效鉀221.30 mg/kg。

于 2012 年和 2013 年落葉期 (11 月 1 日) 各選取生長勢基本一致，無病蟲害的植株 15 株。試驗設(shè) 3個處理，每個處理 5 株樹，單株為一次重復(fù)。用15N–尿素 (上?；ぱ芯吭荷a(chǎn)，豐度為 10.22%) 配成 N 1.50%、3.00% 和 4.50% 的水溶液，分別用毛筆涂抹蘋果全樹葉片的正反兩面，每株樹用量 60 mL，分別于翌年盛花期 (4 月 25 日) 進行局部取樣分析，并在春梢生長期 (6 月 15 日) 對整株植株進行破壞性取樣。同時，于 2012 年和 2013 年落葉期另選生長勢基本一致，無病蟲害的植株 40 株，另設(shè) 4 個處理，每個處理 10 株樹，單株為一次重復(fù)，將普通尿素溶于自來水中，配成 N 0(CK)、1.50%、3.00% 和4.50% 的水溶液，每個處理 10 株樹，分別用毛筆涂抹蘋果全樹葉片的正反兩面，每株樹用量 60 mL (CK為自來水)，于翌年果實成熟期 (10 月 15 日) 測定各處理葉片葉綠素含量和果實品質(zhì)。

1.2 測定方法及計算公式

1.2.1 葉綠素和果實品質(zhì)測定方法 于 2013 年和2014 年果實成熟期 (10 月 15 日)，在樹體周圍均勻采 20 片葉，測定各處理植株的葉面積 (YMJ-B 葉面積儀 (Konica Minolta, Tokyo, Japan) 測定) 和葉綠素含量 (SPAD-502 葉綠素計 (Konica Minolta, Tokyo, Japan) 測定)，同時，每株樹采 5 個果實測定果實品質(zhì)，可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定[12]，可滴定酸含量參照高俊風(fēng)的方法[13]，可溶性固形物含量用糖量計測定，硬度用 HP-230 型硬度儀測定。

1.2.2 植株解析樣品測定方法 盛花期局部取樣分為花、葉片、多年生枝和根，新梢生長期整株解析分為果實、葉片、一年生枝、多年生枝、中心干和根。樣品按清水→洗滌劑→清水→1% 鹽酸→3 次去離子水順序沖洗后，105℃ 下殺青 30 min，隨后在 80℃下烘干至恒重，電磨粉碎后過 60 目篩，混勻后裝袋備用。土樣取回后自然風(fēng)干、研磨、過篩、裝袋待測。

樣品全氮用凱氏定氮法測定[14]，15N 豐度用 ZHT-03 (北京分析儀器廠) 質(zhì)譜計 (中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所) 測定。

植株器官從肥料中吸收分配到的15N 量對該器官全氮量的貢獻率 (Ndff，%)，反映了植株器官對肥料15N 的吸收征調(diào)能力[15]。Ndff = (器官15N 豐度 –15N 自然豐度)/(肥料15N 豐度 –15N 自然豐度) × 100%；

氮肥利用率 = (Ndff × 器官全氮量)/施肥量 × 100%；

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

應(yīng)用 Microsoft Excel 2003 軟件進行圖表繪制，應(yīng)用 DPS 7.05 軟件進行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，采用單因素方差分析和差異性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 晚秋葉施不同濃度15N–尿素葉片氮的吸收和利用

由表 1 可知，晚秋葉片涂抹15N–尿素，葉片對15N–尿素具有較高的吸收能力，2012 年利用率在76.98%～87.63%，2013 年利用率在 73.98%～88.88%，表明葉片涂抹15N–尿素可以顯著提高植株貯藏氮素水平。3 個葉施15N–尿素處理植株的15N 利用率存在顯著差異，1.50% 處理最大，3.00% 處理次之，4.50% 處理最小，15N 損失率則相反。

表1 晚秋葉施不同濃度15N–尿素果樹葉片翌年氮的吸收利用率Table 1 N absorption and utilization of leaves affected by foliar application of15N-urea in late autumn

2.2 晚秋葉施不同濃度15N–尿素對翌年生長初期蘋果各器官 Ndff(%) 的影響

由表 2 可知，在 2013、2014 年盛花期，不同處理植株各器官的 Ndff 值均以多年生枝的最高，其次是葉片，花和根，表明晚秋葉施15N–尿素葉片吸收的氮主要貯藏在多年生枝，而且從新生器官中檢測到不同豐度的15N，表明樹體前一年貯藏的氮素營養(yǎng)在翌年生長季可迅速轉(zhuǎn)移到新生器官中。在春梢生長期，不同施肥處理各器官的 Ndff 值均以葉片的最高，其次是果實、一年生枝、多年生枝、根，中心干的 Ndff 最小。從盛花期到春梢生長期地上部新生器官及根的 Ndff 逐漸增大，而多年生枝的 Ndff 逐漸減小，表明樹體前一年貯藏在多年生枝的氮素營養(yǎng)不僅向地上部新生器官分配，而且也向根系分配，從而促進根系的生長。

表2 晚秋葉施不同濃度15N–尿素翌年生長初期蘋果各器官 Ndff(%)Table 2 Ndff in organs of apple tree in the next early spring affected by foliar application of15N-urea in late autumn

3 個葉施15N–尿素處理，盛花期和新梢生長期各器官的 Ndff 值均以 N 4.50% 處理最高，其次是 N 3.00%處理，N 1.50% 處理最小，且各處理之間差異顯著，表明在適宜濃度范圍內(nèi)，各器官的 Ndff 隨涂抹濃度的增加而增大。

2.3 晚秋葉施不同濃度尿素對翌年果實成熟期葉片葉綠素和全氮量的影響

由表 3 可知，在 2013、2014 年果實成熟期，蘋果植株葉片的葉面積、葉綠素含量和葉片全氮含量均以 N 4.50%處理最高，其次 N 3.00% 和 N 1.50%處理，對照處理最小，而且各處理之間差異顯著，表明晚秋葉施高濃度尿素有利于改善翌年蘋果植株的葉片質(zhì)量，從而提高了光合作用，且 N 4.50%處理效果最好。

2.4 晚秋葉施不同濃度尿素對翌年果實成熟期產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

由表 4 可知，翌年果實成熟期，晚秋葉施高濃度尿素處理植株的平均單果重，單株產(chǎn)量差異顯著，均以 N 4.50% 處理最高，其次 N 3.00% 和 N 1.50%處理，對照處理最小。反映蘋果內(nèi)在品質(zhì)的主要指標(biāo)有可溶性固形物、硬度、可溶性糖和可滴定酸等，蘋果中可溶性固形物其主要成分是可溶性糖類等物質(zhì)，硬度是果實耐儲藏性的一項重要指標(biāo)，可溶性糖和可滴定酸含量是蘋果品質(zhì)的重要指標(biāo)，當(dāng)蘋果中可溶性糖含量增加，可滴定酸含量降低時，糖酸比提高，果實的口感風(fēng)味提高[16]。由表 4 可知，晚秋葉片涂抹不同濃度氮素處理植株果實的可溶性固形物、硬度、可溶性糖含量差異顯著，均以 N 4.50% 處理最高，其次 N 3.00% 和 N 1.50% 處理，對照處理最小，各處理之間可滴定酸沒有顯著差異。蘋果的風(fēng)味除取決于糖、酸含量外，還取決于糖酸比，本試驗不同處理之間糖酸比存在顯著差異，N 4.50%處理最大，對照處理最小，表明晚秋葉施高濃度尿素有效的改善了翌年成熟期的果實品質(zhì)。

表3 晚秋葉施不同濃度15N–尿素翌年果實成熟期葉片葉綠素和全氮量Table 3 Leaf SPAD and N content at fruit maturity stage next year affected by foliar application of15N-urea in late autumn

表4 晚秋葉施不同濃度15N–尿素翌年果實產(chǎn)量及品質(zhì)Table 4 Yield and quality of fruit in the next year affected by foliar application of15N-urea in late autumn

3 討論

秋季果樹葉片脫落前，葉片內(nèi)氮素有兩個去向，一是向樹體回流，二是隨落葉損失[17–18]。本試驗連續(xù) 2 年15N 示蹤結(jié)果表明，秋季蘋果葉片施用尿素的 11.12%～26.02% 保留在葉內(nèi)，隨落葉脫離樹體，其余被貯藏利用，并向樹體各部分轉(zhuǎn)運，從而增加樹體氮素水平。貯藏氮有明顯較長時期的再分配、再利用特性，其運轉(zhuǎn)方向基本隨生長中心的轉(zhuǎn)移而轉(zhuǎn)移[19]。顧曼如[20]在對喬化蘋果貯藏15N 的運轉(zhuǎn)分配特性研究后認為，貯藏15N 主要在大量需氮的萌芽至新梢旺長期起作用。本試驗研究表明：晚秋葉施不同濃度15N–尿素，葉片吸收的氮素休眠期主要貯藏在多年生枝，盛花期從新生器官中可檢測到不同豐度的15N，表明樹體前一年貯藏的氮素營養(yǎng)在翌年生長季可轉(zhuǎn)移到新生器官中，在新梢生長期，地上部新生器官及根的 Ndff 逐漸增大，多年生枝的 Ndff 逐漸減小，表明樹體前一年貯藏在多年生枝的氮素營養(yǎng)不僅向地上部新生器官分配，而且也向根系分配，從而促進根系的生長，緩解早春土壤溫度低，根系吸收氮素能力弱導(dǎo)致的生長較慢的問題。

葉片是進行光和作用生產(chǎn)干物質(zhì)的主要器官，生長后期葉面積的增大，有利于提高光和作用，延緩葉片衰老，葉綠素是重要的含氮化合物，其含量降低是葉片衰老的主要標(biāo)志[21]。楊興洪等[22]萌芽前對蘋果枝條涂抹15N-尿素的結(jié)果也證明，增施氮肥能夠改善葉片質(zhì)量，提高光合強度。本試驗連續(xù) 2 年的研究也表明晚秋葉片涂抹尿素有利于改善翌年蘋果植株的葉片質(zhì)量，緩解營養(yǎng)生長和生殖生長對養(yǎng)分的競爭，有利于增強新生幼葉的功能，使幼葉較快地由異養(yǎng)轉(zhuǎn)向自養(yǎng)，起到“以氮增碳”的作用[23]，而且生長后期葉片葉綠素和全氮含量的增大，有利于提高光和作用，延緩葉片衰老。3 個涂抹氮素濃度植株葉面積、葉綠素含量和葉片全氮含量均顯著高于對照處理，且均以 N 4.50% 處理最大。

秋季葉面追肥不僅對早春生長有影響，而且不同程度地提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)[24]。本研究中，涂抹尿素 N 1.50%、3.00% 和 4.50% 后，平均單果重分別比涂抹清水 (CK) 提高了 6.71%～7.92%、11.70%～12.0%、15.30%～16.86%，單株產(chǎn)量分別提高了3.66%～4.04%、12.88%～13.85%、19.80%～21.24%。果實的可溶性固形物、硬度、可溶性糖含量和糖酸比也均顯著高于對照，表明晚秋葉面追施氮肥還可顯著的改善果實品質(zhì)。

晚秋葉面施氮可以提高喬化蘋果樹體貯藏營養(yǎng)水平，促進翌春果樹的生長，該技術(shù)已在生產(chǎn)上得到了廣泛的應(yīng)用[9]。相比喬化蘋果，矮化蘋果具有形成花芽多，開花結(jié)果早等優(yōu)點，因此對休眠期氮素的貯藏要求更高。本試驗研究表明：矮化蘋果晚秋葉施氮素不僅顯著增加樹體貯藏氮素水平，而且解決了蘋果生育后期根系活力差，幾乎停止了對養(yǎng)分的吸收能力等問題，因此，生產(chǎn)上矮化蘋果栽培更需要在秋季落葉時進行葉面噴施尿素。

矮化中間砧不僅對氮素營養(yǎng)運轉(zhuǎn)有一定的阻礙作用，也阻礙著碳素營養(yǎng)物質(zhì)及時地向根系輸送。地上部對根系碳水化合物供應(yīng)的減少，改變了地上部碳水化合物與含氮物質(zhì)間的比例，加大碳氮比，抑制地上部的營養(yǎng)生長，導(dǎo)致樹體矮化[25]。晚秋葉施高濃度尿素可以顯著增加氮素回流量，貯藏營養(yǎng)增加，但氮素濃度過高可能造成矮化蘋果翌年樹體地上部過旺生長，不利于生殖生長，導(dǎo)致樹體矮化變喬化，而且高濃度氮素也可能破壞葉片的結(jié)構(gòu)，不利于氮素的吸收，氮肥利用率降低[26]。本試驗結(jié)果表明，在供試矮化蘋果品種和管理水平下，晚秋葉面噴施含 N 4.5% 的尿素溶液，不僅顯著增加了當(dāng)年的貯藏營養(yǎng)，有利于翌年春天的營養(yǎng)生長和花芽分化，而且改善了葉片質(zhì)量，不同程度的提高了蘋果產(chǎn)量和果實品質(zhì)。

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Foliage application of urea in late autumn will improve growth in the following spring and fruit quality of dwarfed apple

DING Ning1, SHA Jian-chuan1, FENG Yan-guang1, CHEN Jian-ming1, ZHANG Min2, JIANG Yuan-mao1*
( 1 College of Horticulture Science and Engineering, Shandong Agricultural University/State Key Laboratory of Crop Biology, Taian, Shandong 271018, China; 2 College of Resources and Environment, Shandong Agricultural University/National Engineering Laboratory of Efficient Utilization of Soil and Fertilizer Resource, Taian, Shandong 271018, China )

【Objectives】In this paper, we studied the effects of urea foliar application in late autumn on the nitrogen absorption, utilization of apple trees in the following spring and the fruits quality at the fruit maturation period of dwarfed apple, hoping to provide scientific basis for appropriate fertilization on dwarfed apple orchards and improve the nitrogen efficiency. 【Methods】 A field experiment was conducted uing five-year-old 'Fuji' 3/M26/M. hupehensis Rehd. seedlings as the experimental material. The seedlings were divided into three groups and each had 5 ones. The15N-urea (abundance 10.22%) was diluted into aqueous solution of N 1.50%, 3.00% and 4.50%, and 60 mL of the solutions were smeared onto both sides of the whole plant leaves. Common urea controlof three N concentrations were made the same as the treatments. In the next year, the leaves, branches and roots samples were collected at the full-bloom stage (April 25th), and the whole plants were destructively sampled at the spring shoot growing stage (June 15th). The N contents and15N aboundance were determined, the chlorophyll contents and fruit quality were investigated, and the Ndff values were calculated. 【Results】There were significant differences in Ndff in different organs, and the highest one was in tretment of N 4.50%, followed by treatment N 3.00%, and the lowest in the N 1.50% treatment. At the full-bloom stage, the Ndff in perennial branches was the highest, then in leaves, flowers and roots in turn, indicating that the nitrogen absorbed by leaves was primarily stored in perennial branches. At the spring shoot growth stage, the Ndff in leaves was the highest, followed by annual branches, perennial branches, roots and stems in turn. The plant leaf area, SPAD and the total N contents of leaves were found significantly different amongst the treatments at the fruit maturity stage. The highest values was in N 4.50% treatment, then was in N 3.00% and 1.50% treatments, and the lowest value was in the control, which was consistent with the presentation of the physiological indicators, such as mean fruit weight, yield per plant, soluble solid, fruit firmness, soluble sugar content and sugar-acid ratio. 【Conclusions】Foliar application of urea on dwarfed apple trees in late autumn could improve the nutrient storage of the current year, enhance the vegetative growth and flower bud differentiation, improve the leaf area, and increase the yield and fruit quality of apples as a result. The appropriate foliar application concentration of urea is N 4.50% for the experimental apples cultivars.

dwarfed apple;15N-urea foliar application; N absorption; fruit quality

S661.1; S606+.2

A

1008–505X(2016)06–1665–07

2015–12–04 接受日期：2016–02–22

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

丁寧（1986—），男， 山東泰安人，博士研究生，主要從事果樹氮素營養(yǎng)研究。E-mail：dingningsd@163.com

* 通信作者 E-mail：ymjiang@sdau.edu.cn