施氮深度對(duì)成齡梨樹生長及氮素營養(yǎng)狀況的影響

孫明德, 武陽, 姜春光,趙艷艷, 田海青, 劉軍, 劉松忠

(1. 北京市林業(yè)果樹科學(xué)研究院/北京市落葉果樹工程技術(shù)研究中心/農(nóng)業(yè)部華北地區(qū)園藝作物生物學(xué)與種質(zhì)創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100093; 2. 北京市農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測站,北京 100029)

施氮深度對(duì)成齡梨樹生長及氮素營養(yǎng)狀況的影響

孫明德1, 武陽1, 姜春光2,趙艷艷1, 田海青1, 劉軍1, 劉松忠1

(1. 北京市林業(yè)果樹科學(xué)研究院/北京市落葉果樹工程技術(shù)研究中心/農(nóng)業(yè)部華北地區(qū)園藝作物生物學(xué)與種質(zhì)創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100093; 2. 北京市農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測站,北京 100029)

以7年生黃金梨為材料，研究了不同施氮深度(0、20、40 cm)對(duì)梨樹各器官的生長狀況及氮素營養(yǎng)狀況的影響。結(jié)果表明，不同施氮深度處理下，梨樹各器官生物量無顯著差異；中長梢葉、短梢、二年生枝、細(xì)根、粗根的氮含量均在20 cm施氮深度下最大，表面施氮處理次之，40 cm處理最??；20 cm施氮深度處理短梢、中長梢、細(xì)根、粗根和果實(shí)的總氮量最高，表面施氮處理次之，40 cm處理最低；營養(yǎng)器官、貯藏器官和生殖器官的總氮量均表現(xiàn)為20 cm處理最高。因此，本試驗(yàn)中20 cm深度施氮能提高梨樹各器官的氮素營養(yǎng)水平，過深或過淺施氮不利于成齡梨樹對(duì)氮素養(yǎng)分的吸收和積累。

施氮深度；梨樹；生物量；氮含量；總氮量

我國是世界梨生產(chǎn)第一大國，2014年栽培面積和產(chǎn)量分別為111.3×104hm2和1 796.4×104t，分別占世界總栽培面積和產(chǎn)量的70.7%和69.6%[1]，已經(jīng)成為產(chǎn)區(qū)農(nóng)民增收致富的主要來源之一。由于立地條件、栽培方式及有機(jī)肥源缺乏等原因，我國梨園土壤有機(jī)質(zhì)含量普遍不足，因此，較高的產(chǎn)量更多依靠化學(xué)肥料尤其是氮肥投入獲得。由于缺少科學(xué)指導(dǎo)，果農(nóng)在氮肥施用過程中存在施用量與施用方式不合理，經(jīng)驗(yàn)施肥現(xiàn)象嚴(yán)重等突出問題。這對(duì)梨樹生長與果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)形成造成嚴(yán)重影響，并帶來環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。近年來，圍繞梨樹氮素管理問題，許多學(xué)者進(jìn)行了調(diào)查[2-5]，并對(duì)不同施肥時(shí)期、不同配比及不同施肥量對(duì)梨樹生長及營養(yǎng)狀況的影響等方面進(jìn)行了研究[6-10]。然而，關(guān)于不同施肥深度對(duì)梨樹生長及營養(yǎng)狀況影響的研究尚少見報(bào)道。前人研究認(rèn)為，梨樹根系伸展較大，粗度在1 mm以下的根系主要分布在樹冠下10～50 cm土層內(nèi)[11]；由于淺層根系對(duì)形成花芽和果品質(zhì)量起決定作用，因此肥料需要淺施[12]。筆者于2014年在對(duì)京郊梨園的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，果農(nóng)在施肥深度方面存在較大差異，這可能影響梨樹樹體的氮素營養(yǎng)水平。因此，本試驗(yàn)研究了不同施氮深度對(duì)成齡梨樹生長及各器官氮營養(yǎng)狀況的影響，以期探討氮肥的適宜施用深度，為梨園氮素養(yǎng)分管理提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況及材料

試驗(yàn)在北京市密云縣北莊鎮(zhèn)朱家灣梨園(40°30′N，117°08′E)進(jìn)行，果園管理水平中上，無灌溉條件。土壤為壤土，0～40 cm土層有機(jī)質(zhì)含量11.6 g/kg、堿解氮80.3 mg/kg、有效磷39. 9 mg/kg、速效鉀118.0 mg/kg、pH值6.7。供試?yán)嫫贩N為7年生黃金梨(Pyruspyrifoliacv. Hwangkumbae)，株行距3 m×4 m，選取長勢(shì)基本一致、無病蟲害的植株作為試驗(yàn)材料。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共分為3個(gè)施氮深度處理：① 0 cm，表面施氮；②20 cm；③ 40 cm。每處理3株，單株重復(fù)，隨機(jī)排列。2015年3月24日，按照各處理施肥深度，采用放射狀施肥，即在距樹中心干50 cm 處向東南西北四個(gè)方向各挖1條1 m長的條形溝，然后將氮肥施入并與土混勻后埋土(0 cm施肥處理也按此方法施入，但不挖施肥溝)。每株施肥量為尿素400 g。施肥后立即澆水，整個(gè)試驗(yàn)期間不再施用其它肥料，其它按果園正常生產(chǎn)進(jìn)行管理。

1.3樣品采集與測定

2015年9月1日，果實(shí)商熟期，將各處理果實(shí)采集、測產(chǎn)后，將植株解析。其中，根系解析為細(xì)根(直徑<0.2 cm)和粗根(直徑≥0.2 cm)，地上部解析為果實(shí)、中長梢葉、短梢葉、中長梢(長度≥15 cm)、短梢(長度<15 cm)、二年生枝、多年生枝、中心干木質(zhì)部和中心干韌皮部并分別稱重、取樣。樣品稱重后按清水、洗滌劑、清水、1%鹽酸、去離子水順序沖洗后，置于烘箱中105℃殺青30 min，70℃烘干，稱重，粉碎并過0.25 mm篩后，置于干燥瓶中待測。

樣品全氮由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所采用凱氏定氮法進(jìn)行測定。

各器官生物量=樣品干重×各器官鮮重/樣品鮮重；各器官總氮量=各器官生物量×氮含量。

1.4數(shù)據(jù)分析

所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Microsoft Excel 2010軟件進(jìn)行處理，用SAS(Version 9.2)分析軟件進(jìn)行差異性比較。

2 結(jié)果與分析

2.1不同施氮深度對(duì)梨樹各器官生物量的影響

2.1.1 樹體各器官生物量 成齡梨樹各器官生物量及樹體總生物量如表1所示，不同施氮深度處理下，梨樹各器官生物量和樹體總生物量均無顯著差異。這表明對(duì)成齡梨樹而言，施肥深度對(duì)成齡樹體各器官生物量影響較小。

表1 不同施氮深度單株梨樹各器官生物量 (kg)

注：表中同行數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示各處理在0.05水平上差異顯著，下同。

2.1.2 樹體營養(yǎng)、生殖與貯藏器官生物量 果實(shí)成熟期，各處理梨樹營養(yǎng)器官(細(xì)根、新梢和葉片)、貯藏器官(粗根、二年生枝、多年生枝、中心干木質(zhì)部和中心干韌皮部)與生殖器官(果實(shí))的生物量如圖1所示。貯藏器官的總生物量顯著高于營養(yǎng)器官和生殖器官。對(duì)于當(dāng)年生器官，包括營養(yǎng)器官(葉片、新梢和細(xì)根)和生殖器官(果實(shí))而言，各個(gè)施氮深度處理間差異不顯著，表明春季一次性施氮時(shí)，不同施氮深度對(duì)新生器官生長沒有顯著影響。

圖1 不同施氮深度樹體營養(yǎng)、貯藏與生殖器官生物量

2.2不同施氮深度對(duì)梨樹各器官氮含量的影響

由表2看出，不同施氮深度處理對(duì)梨各器官氮素含量有顯著影響。除短梢葉、中長梢、中心干木質(zhì)部和多年生枝外，20 cm施氮深度處理梨樹各器官氮含量均顯著高于其他處理。其中，中長梢葉、短梢、二年生枝、細(xì)根、粗根的氮含量均以20 cm施氮深度最大，表面施氮處理次之，40 cm處理最小。表明20 cm施氮深度能夠顯著促進(jìn)根系吸收，提高根系中的氮含量，進(jìn)而促進(jìn)樹體其它器官對(duì)氮素的吸收與利用。

表2 不同施氮深度梨樹各器官氮含量 (%)

2.3不同施氮深度對(duì)梨樹各器官總氮量的影響

2.3.1 樹體各器官總氮量 由表3可知，不同施氮深度對(duì)成齡梨樹總氮量有顯著影響，其中，20 cm施氮深度處理總氮量最高，表面施氮處理次之，40 cm處理最小，且三個(gè)處理間差異顯著。就樹體各部位而言，葉片總氮量在表面施肥和20 cm深度處理下顯著高于40 cm處理；二年生枝和中心干的總氮量在20 cm深度處理顯著高于表面施氮和40 cm處理；多年生枝在各處理中差異不顯著；短梢、中長梢、細(xì)根、粗根和果實(shí)的總氮量在不同施氮深度處理下差異顯著，且與樹體總氮量有著相同的變化趨勢(shì)。這表明20 cm施氮深度更有利于發(fā)揮肥效，滿足梨樹樹體對(duì)氮素養(yǎng)分的需求。

表3 不同施氮深度梨樹各器官總氮量 (g/株)

2.3.2 樹體營養(yǎng)、生殖與貯藏器官總氮量 由圖2看出，各個(gè)施氮深度處理總氮量均以貯藏器官最高，這是由于成齡梨樹多年養(yǎng)分累積的結(jié)果，而新生器官(營養(yǎng)器官和果實(shí))總氮量相對(duì)較低。就不同施氮處理而言，營養(yǎng)器官中表面施氮和20 cm施氮深度處理間總氮量差異不顯著，但均顯著高于40 cm處理；貯藏器官中20 cm施氮深度處理總氮量顯著高于表面施氮和40 cm處理，且表面施氮處理也顯著高于40 cm處理；生殖器官中各處理總氮量與貯藏器官變化趨勢(shì)一致。這表明施氮深度對(duì)營養(yǎng)器官、貯藏器官和生殖器官總氮量的影響均較大，20 cm施氮深度處理較表面施氮和40 cm處理更有利于樹體對(duì)氮素的吸收以滿足樹體生長發(fā)育的需要。

圖2 不同施氮深度樹體營養(yǎng)、貯藏與生殖器官總氮量

3 討論與結(jié)論

氮素是作物養(yǎng)分管理的核心元素，而氮素施用深度影響果樹的生長發(fā)育及其對(duì)氮素和其它養(yǎng)分的吸收利用。已有研究證實(shí)，氮肥適當(dāng)深施可以提高產(chǎn)量，增加深層吸收根所占比例[13]，延緩根系衰老[14]，并促進(jìn)對(duì)土壤中N、K的吸收[15]。本研究中，不同施氮深度處理對(duì)樹體各個(gè)器官的生長均沒有明顯影響，這可能是由于成齡梨樹樹體相對(duì)較大，且前期的貯藏營養(yǎng)為新梢生長提供了一定營養(yǎng)。也與早春根系吸收能力弱，施入的氮肥未能及時(shí)發(fā)揮肥效有關(guān)。但是，本研究中，不同氮素施用深度對(duì)樹體各器官含氮量及總吸氮量有著顯著影響。其中，20 cm施氮深度處理較表面施氮和40 cm處理提高了樹體的含氮量和總氮量，表明適宜的施氮深度能夠促進(jìn)新梢、葉片和果實(shí)等當(dāng)年生營養(yǎng)器官和生殖器官對(duì)氮素的征調(diào)能力，這與前人在葡萄[16]、櫻桃[17]和蘋果[18]上的研究結(jié)果相似。同時(shí)，20 cm施氮深度也顯著提高了二年和多年生器官的氮素營養(yǎng)水平，從而為梨樹來年的生長發(fā)育提供了氮素營養(yǎng)儲(chǔ)備。

本研究中，試驗(yàn)果園屬于山地果園，土層相對(duì)較薄，梨樹根系主要分布在20～40 cm土層。因此，20 cm施氮深度較表面施氮和40 cm施氮深度更有利于成齡梨樹對(duì)氮素的吸收，這與葛順峰等[19]在蘋果上的研究一致。氮肥促進(jìn)根系發(fā)育的同時(shí)，也促進(jìn)了根系對(duì)氮素的吸收[20，21]。表面施氮處理易導(dǎo)致氮素?fù)]發(fā)或隨降水徑流損失[22]，施氮深度為40 cm時(shí)，吸收根系分布較少，肥料易滲漏并導(dǎo)致環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)[23]。

因此，本研究中，20 cm施氮深度能提高梨樹各器官的氮素營養(yǎng)水平，過深或過淺施氮不利于成齡梨樹對(duì)氮素養(yǎng)分的吸收和積累。但本試驗(yàn)僅研究了單一品種、單一立地條件在春季一次性施氮條件下的梨樹樹體生長和氮素營養(yǎng)狀況，有關(guān)不同品種、氮素施用時(shí)期及施用量優(yōu)化等還有待于進(jìn)一步研究與探討。

[1] FAOSTAT. Production yield quantities of pears in China,Wainlahd[EB/OL].http://www.fao.org/faostat/zh/#data/QC/visualize.2014.

[2] 董彩霞, 姜海波, 趙靜文,等. 我國主要梨園施肥現(xiàn)狀分析[J]. 土壤, 2012, 44(5):754-761.

[3] 魏樹偉, 王宏偉, 張勇, 等. 山東中西部梨主產(chǎn)區(qū)施肥狀況調(diào)查與分析[J]. 山東農(nóng)業(yè)科學(xué), 2012, 44(5): 75-78.

[4] 田瑞, 胡紅菊, 陳啟亮, 等. 湖北省砂梨5個(gè)主產(chǎn)縣梨園土壤養(yǎng)分狀況調(diào)查與分析[J]. 長江大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2013, 10(29): 7-12.

[5] 謝凱, 李元軍, 樂文全, 等. 環(huán)渤海灣地區(qū)主要梨園土壤養(yǎng)分狀況及養(yǎng)分投入研究[J]. 土壤通報(bào), 2013, 44(1): 132-137.

[6] 劉松忠, 劉軍, 張強(qiáng), 等. 不同肥料種類對(duì)黃金梨果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)及風(fēng)味的影響[J]. 果樹學(xué)報(bào), 2012, 29(1): 6-10.

[7] 劉松忠, 劉軍, 朱青青,等. 肥料種類對(duì)不同采收期‘黃金梨’糖酸含量和風(fēng)味的影響[J]. 果樹學(xué)報(bào), 2012, 29(5): 804-808.

[8] 劉艷, 高遐虹, 姚允聰. 不同植物源有機(jī)肥對(duì)沙質(zhì)土壤黃金梨幼樹營養(yǎng)效應(yīng)的研究[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2008, 41(8): 2546-2553.

[9] 謝凱, 宋曉暉, 董彩霞, 等. 不同有機(jī)肥處理對(duì)黃冠梨生長及果園土壤性狀的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2013, 19(1): 214-222.

[10] 高曉燕. 幾種有機(jī)肥對(duì)梨樹生長、果實(shí)品質(zhì)及土壤性狀的影響[D]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)大學(xué), 2007.

[11] 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: 119-120.

[12] 李振凱，張玉芳. 我國果園土壤管理制度改革方向[J].河北果樹, 2007(6): 36-37.

[13] 李向民，許春霞，蘇陜民. 旱作果園深溝施肥對(duì)蘋果樹根系分布的影響[J]. 西北植物學(xué)報(bào), 1998, 18(4): 590-594.

[14] 石巖，位俊東，于振文，等. 施肥深度對(duì)旱地小麥花后根系衰老的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2001, 12(4): 573-575.

[15] 鄭克寬，攀明壽. 根帶深度和養(yǎng)分供給對(duì)春小麥生育的影響[J]. 華北農(nóng)學(xué)報(bào), 1994, 9(3): 86-91.

[16] 史祥賓，楊陽，翟衡，等. 不同施肥時(shí)期施用氮肥對(duì)巨峰葡萄氮素吸收、分配及利用的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2011, 17(6): 1444-1450.

[17] 張序，姜遠(yuǎn)茂，彭福田，等. ‘紅燈’甜櫻桃對(duì)秋季葉施15N-尿素的吸收、利用與分配特性[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2007, 13(4): 684-688.

[18] 趙林，姜遠(yuǎn)茂，彭福田，等.嘎拉蘋果對(duì)春施15N-尿素的吸收、利用與分配特性[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2009, 15(6): 1439-1443.

[19] 葛順峰，姜遠(yuǎn)茂，魏紹沖，等. 不同供氮水平下幼齡蘋果園氮素去向初探[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2011, 17(4):949-955.

[20] Chu H Y, Hosen Y, Yagi K, et al. Soil microbial biomass and activities in a Japanese Andisol as affected by controlled release and application depth of urea[J]. Biology and Fertility of Soils, 2005, 42: 89-96.

[21] 張國盛，張仁陟，黃高寶，等. 水分虧缺時(shí)氮磷營養(yǎng)對(duì)春小麥幼苗抗逆性的影響[J]. 應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào), 2003，9(6): 584-587.

[22] 李宗新，董樹亭，王空軍，等. 不同肥料運(yùn)籌對(duì)夏玉米田間土壤氮素淋溶與揮發(fā)影響的原位研究[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2007,13(6): 998-1005.

[23] 王桂華，王洪強(qiáng)，陳浪波. 果園施肥存在的問題及科學(xué)合理施肥[J]. 煙臺(tái)果樹, 2006(3): 14.

EffectsofNitrogenApplicationDepthonGrowthandNitrogenNutritionStatusofPearTrees

Sun Mingde1, Wu Yang1, Jiang Chunguang2, Zhao Yanyan1,Tian Haiqing1, Liu Jun1, Liu Songzhong1

(1.BeijingAcademyofForestryandPomologySciences/BeijingEngineeringResearchCenterforDeciduousFruitTrees/KeyLaboratoryofBiologyandGeneticImprovementofHorticulturalCrops(NorthChina),MinistryofAgriculture,Beijing100093,China; 2.BeijingMunicipalStationofAgro-EnvironmentalMonitoring,Beijing100029，China)

Seven-year-old pear trees(Pyruspyrifoliacv. Hwangkumbae) were treated to investigate the influences of nitrogen application depth (0, 20 and 40 cm) on the growth of pear tree organs and nitrogen nutrition status in field. The results indicated that the organ biomass among different treatments had no significant differences. The nitrogen contents in middle and long shoot leaves, short shoots, two-year-old branches, fine and coarse roots and the total nitrogen contents in short shoots, middle and long shoots, fine and coarse roots and fruits were the highest in the 20-cm depth treatment, followed by 0-cm depth treatment, and were the lowest in the 40-cm depth treatment. The total nitrogen contents in vegetative, storage and reproductive organs of 20-cm depth treatment were the highest. Therefore, 20-cm nitrogen application depth could effectively improve the nitrogen nutrition status in organs of pear trees; too shallow or too deep would not be conductive to the nitrogen absorption and accumulation of mature pear trees.

Nitrogen application depth; Pear tree; Biomass; Nitrogen content; Total nitrogen content

S661.206+.2

A

1001-4942(2017)10-0060-05

10.14083/j.issn.1001-4942.2017.10.013

2017-05-03

國家科技支撐計(jì)劃子課題(2014BAD16B03-3)；北京市科委重大項(xiàng)目(D161100000716002)；北京市農(nóng)林科學(xué)院科技創(chuàng)新專項(xiàng)(KJCX20151405、KJCX20170111)

孫明德(1967—)，男，碩士，副研究員，研究方向?yàn)槔骛B(yǎng)分高效利用。E-mail: 13521361007@163.com

劉松忠(1978—)，男，博士，副研究員，研究方向?yàn)槔娣仕咝Ю?。E-mail: szliu1978@163.com