不同形態(tài)及濃度氮素對矮砧紅富士蘋果幼樹生長和氮素吸收、運轉(zhuǎn)的影響

時 怡，梁博文，胡俊峰，董玥琪，杜培華，李中勇，張學英，徐繼忠

(河北農(nóng)業(yè)大學 園藝學院，河北 保定 071001)

氮素作為植物生長發(fā)育過程中需求量最大的礦質(zhì)營養(yǎng)[1]，能夠參與蛋白質(zhì)、核酸、細胞壁組成及酶、激素和維生素等有機分子的合成，是參與植物次級代謝和信號傳導物質(zhì)的基本組成元素[2]。氮素的吸收、利用和分配直接或間接影響蘋果樹體的器官形成[3]。陳銘等[4]、秦嗣軍等[5]、孫敏紅等[6]、杜婭丹[7]、肖云華等[8]報道了不同形態(tài)的氮素對油茶、東北山櫻、枳橙、番茄、大青葉等植物生長發(fā)育的影響，不同氮素形態(tài)或濃度對蘋果幼樹生長的影響也有研究[9-11]，但大多研究是針對氮素形態(tài)、施氮時期及施氮水平等單一因子開展的，同時將多因子綜合研究的報道較少。冀砧2號是一種新的蘋果矮化砧木，做中間砧嫁接紅富士，親和性良好，可有效矮化樹體并具有較好的枝類轉(zhuǎn)換能力。目前關于冀砧2號做中間砧在氮素方面的研究還未見報道。鑒于此，以1年生紅富士蘋果幼樹(砧木：天紅2號/冀砧2號/八棱海棠)為試材，通過對幼樹施用不同形態(tài)和水平的氮素，研究不同氮素形態(tài)和濃度對蘋果幼樹生長發(fā)育及氮素吸收分配的影響，以期為生產(chǎn)中合理施用氮肥，提高氮肥利用率提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗在河北農(nóng)業(yè)大學農(nóng)科教學實習基地進行。試材為紅富士蘋果(砧木：1年生天紅2號/冀砧2號/八棱海棠)，采用盆栽砂培方法，所用塑料盆盆口和盆底直徑分別為30、20 cm，高22 cm。選取生長勢基本一致、無病蟲害的樹體 70 株用于試驗。

1.2 試驗處理

1.3 測定項目及方法

1.3.1 生長參數(shù) 側(cè)生分梢和中心干延長梢長度測定采用直尺法，莖粗測定采用游標卡尺法。生物量測定采用烘干法。將整株分為根系、基砧、中間砧、中心干、側(cè)生分梢、葉片6部分，依次均用自來水、0.1 mol/L HCl、去離子水(3遍)清洗干凈，擦干水分后用萬分之一天平測定各部分鮮質(zhì)量，然后105 ℃下殺青30 min，65 ℃下烘至恒質(zhì)量，再測定各部分干質(zhì)量。根據(jù)公式計算相對生長速率(RGR)，RGR=(LnDW2-LnDW1)/(T2-T1)[12]，其中，DW1為處理前總干質(zhì)量，DW2為處理后總干質(zhì)量，T2-T1為處理時間。

1.3.2 生理參數(shù) 葉綠素含量測定參照ARNON[13]的方法。凈光合速率用Li-6400 XT便攜式光合儀測定：在晴朗的天氣條件下，每處理選取5片完全暴露在光下且葉位相同的功能葉，在9:00—11:00進行測量。測定時采用2 cm×3 cm的葉室、6400-02B紅藍光源、光強1 000 μmol/(m2·s)、流速500 μmol/s、參比室的CO2濃度400 μmol/mol。

氮素質(zhì)量分數(shù)的測定：用磨樣機將植物根系、基砧、中間砧、中心干、側(cè)生分梢、葉片6部分烘干樣磨成粉末，稱取各組織粉末0.3 g，置于100 mL消煮管中，加1 mL去離子水潤濕，再加入8 mL濃硫酸/高氯酸(質(zhì)量比10∶1)的混合液，輕輕搖勻后靜止。采用H2SO4-H2O2法在 280 ℃左右進行消煮，直至溶液呈無色或清亮，冷卻后用去離子水將消煮液定容至100 mL，使用流動分析儀對根、莖、葉消煮液中的氮素質(zhì)量分數(shù)進行測定[14]。

氮素吸收量的計算[15]：

TN=RGR×DW×C

Jupt=TL+TLS+TCS+TIS+TRS+TR

其中，TN為各組織氮素吸收量，RGR為相對生長率，DW為干質(zhì)量，C為各組織氮素質(zhì)量分數(shù)，Jupt為氮素的吸收總量，L為葉、LS為側(cè)生分梢、CS為中心干、IS為中間砧、RS為基砧、R為根。

氮素轉(zhuǎn)移量的計算[16]：轉(zhuǎn)移量=(M2-M1) × (LnW2-LnW1)/(W2-W1)/(T2-T1)，其中M為氮素總含量，W為根干質(zhì)量，T為處理時間。

氮素分配量的計算：各部位氮素分配量為各部位的干質(zhì)量與元素質(zhì)量分數(shù)的乘積。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)用SPSS 20.0軟件進行單因素方差分析，多重比較選用Tukey’s檢驗，采用Microsoft Excel軟件制圖表。

2 結果與分析

2.1 不同形態(tài)氮素對蘋果幼樹生長的影響

由圖1可知，處理90 d內(nèi)同一氮素水平下硝態(tài)氮處理和銨態(tài)氮處理側(cè)生分梢長度無顯著差異，處理120 d二者差異達顯著水平，硝態(tài)對照處理效果最好，側(cè)生分梢長度為29.83 cm，相對于銨態(tài)對照增長25.71%。同一氮形態(tài)不同濃度對側(cè)生分梢長度的影響在處理30 d后即出現(xiàn)顯著差異，較高濃度氮素處理效果顯著優(yōu)于低濃度氮素處理。

同一時間不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)，下同

由圖2可知，不同形態(tài)氮素處理對蘋果幼樹中心干延長梢生長影響較大。在處理期間，蘋果幼樹的中心干延長梢長度表現(xiàn)為硝態(tài)對照>銨態(tài)對照>硝態(tài)低氮>銨態(tài)低氮。氮素濃度較低時，2種形態(tài)氮素處理后的中心干延長梢長度總體上無顯著差異。處理60 d后，硝態(tài)對照處理下的中心干延長梢長度高于其他處理。處理120 d時，硝態(tài)對照處理的中心干延長梢長度相對0 d增長27.27 cm，銨態(tài)對照處理增長23.05 cm，硝態(tài)低氮和銨態(tài)低氮處理分別增長19.85 cm和15.77 cm。中心干延長梢長度存在差異，表明樹高也存在差異。

圖2 不同形態(tài)氮素對蘋果幼樹中心干延長梢長度的影響Fig.2 Effects of different forms of nitrogen on the growth

由圖3可知，處理120 d，硝態(tài)對照處理后蘋果幼樹的莖粗顯著高于其他處理，銨態(tài)低氮處理后的莖粗顯著低于其他處理，相對于硝態(tài)對照、銨態(tài)對照、硝態(tài)低氮處理分別降低9.01%、4.35%、3.97%。銨態(tài)低氮、銨態(tài)對照、硝態(tài)低氮處理30～90 d內(nèi)無顯著差異。

圖3 不同形態(tài)氮素對蘋果幼樹莖粗生長的影響Fig.3 Effects of different forms of nitrogen on the

由表1可知，硝態(tài)對照處理后蘋果幼樹的總干質(zhì)量和相對生長速率顯著高于其他處理。氮素濃度相同時，銨態(tài)對照與硝態(tài)對照相比，總干質(zhì)量、相對生長速率分別降低5.83%、9.32%；銨態(tài)低氮與硝態(tài)低氮相比，總干質(zhì)量、相對生長速率分別降低4.05%、9.45%。

表1 不同形態(tài)氮素處理120 d蘋果幼樹的總干質(zhì)量和相對生長速率Tab.1 Comparison of total dry weight and relative growth rate in young apple trees after different nitrogen treatment for 120 days

2.2 不同形態(tài)氮素對蘋果幼樹葉綠素含量及凈光合速率的影響

2.2.1 對葉綠素含量的影響 由表2可知，不同氮素形態(tài)處理對葉綠素含量影響較大。比較4個處理的葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素含量，結果均表現(xiàn)為硝態(tài)對照>銨態(tài)對照>硝態(tài)低氮>銨態(tài)低氮。其中，硝態(tài)對照處理表現(xiàn)最好，與銨態(tài)低氮、銨態(tài)對照、硝態(tài)低氮相比，總?cè)~綠素含量升高41.04%、9.42%、26.42%。

表2 不同形態(tài)氮素處理120 d蘋果幼樹的葉綠素含量Tab.2 Comparison of chlorophyll content in young apple trees after different nitrogen treatment for 120 days mg/g

2.2.2 對凈光合速率的影響 由圖4可知，在整個處理階段，硝態(tài)對照處理的蘋果幼樹凈光合速率高于其他3個處理。處理90 d，銨態(tài)低氮處理下的凈光合速率低于其他3個處理。處理120 d，4個處理的凈光合速率有顯著差異，表現(xiàn)為：硝態(tài)對照>銨態(tài)對照>硝態(tài)低氮>銨態(tài)低氮。氮濃度相同時，硝態(tài)對照處理的凈光合速率相對于銨態(tài)對照升高26.87%，硝態(tài)低氮處理的凈光合速率相對于銨態(tài)低氮處理升高21.98%。

圖4 不同形態(tài)氮素對蘋果幼樹凈光合速率的影響Fig.4 Effects of different forms of nitrogen on the net photosynthetic rate in young apple trees

2.3 不同形態(tài)氮素對蘋果幼樹各器官氮素質(zhì)量分數(shù)及氮吸收量的影響

2.3.1 對氮素質(zhì)量分數(shù)的影響 由表3可知，與硝態(tài)氮處理相比，銨態(tài)氮處理的蘋果幼樹各器官氮素質(zhì)量分數(shù)呈下降趨勢。銨態(tài)低氮處理與硝態(tài)低氮處理相比，葉片、側(cè)生分梢、中心干、中間砧、基砧、根氮素質(zhì)量分數(shù)分別降低21.96%、27.37%、11.62%、16.67%、12.60%、7.43%；銨態(tài)對照與硝態(tài)對照相比，葉片、側(cè)生分梢、中心干、中間砧、基砧、根氮素質(zhì)量分數(shù)分別降低24.48%、20.69%、31.54%、14.45%、16.28%、28.97%。

2.3.2 對氮素吸收量的影響 由表4可知，不同形態(tài)氮素影響了蘋果幼樹各器官對氮素的吸收。4個處理下，根對氮素的吸收量最高，側(cè)生分梢的吸收量最少。硝態(tài)對照處理下各器官吸收量表現(xiàn)為根>葉片>中心干>中間砧>基砧>側(cè)生分梢；銨態(tài)對照處理下各器官吸收量表現(xiàn)為根>葉片>中間砧>中心干>基砧>側(cè)生分梢；硝態(tài)低氮和銨態(tài)低氮處理下各器官分配量表現(xiàn)相同根>中心干>中間砧>葉片>基砧>側(cè)生分梢。硝態(tài)對照處理蘋果幼樹各器官對氮素的吸收量顯著高于其他處理。氮濃度相同時，各器官對氮素的吸收量表現(xiàn)為硝態(tài)氮>銨態(tài)氮。對照濃度下，硝態(tài)氮處理單株氮素吸收量相對于銨態(tài)氮處理增加63.70%；低濃度下，硝態(tài)氮處理后的單株氮素吸收量相對于銨態(tài)氮處理增加34.35%。

表3 不同形態(tài)氮素處理120 d蘋果幼樹各器官(部分)的氮素質(zhì)量分數(shù)Tab.3 Comparison of nitrogen concentration in each organ(part) of young apple trees after different forms of nitrogen treatment for 120 days g/kg

表4 不同形態(tài)氮素處理120 d蘋果幼樹各器官(部分)的氮素吸收量 μg/(株·d)

2.4 不同形態(tài)氮素對蘋果幼樹各器官氮素轉(zhuǎn)移量及分配量的影響

2.4.1 對氮素轉(zhuǎn)移量的影響 由表5可知，氮素形態(tài)顯著影響了氮素向葉片、側(cè)生分梢、中心干、中間砧、基砧、根的轉(zhuǎn)移量。對于硝態(tài)氮處理的植株，氮素向各個器官的轉(zhuǎn)移量分別顯著高于銨態(tài)氮處理植株。銨態(tài)低氮處理與硝態(tài)低氮處理相比，葉片、側(cè)生分梢、中心干、中間砧、基砧、根的氮素轉(zhuǎn)移量分別降低99.53%、70.28%、20.25%、54.42%、30.07%、26.42%；銨態(tài)對照與硝態(tài)對照相比，葉片、側(cè)生分梢、中心干、中間砧、基砧、根的氮素轉(zhuǎn)移量分別降低43.42%、38.33%、49.46%、12.28%、52.88%、44.71%。

表5 不同形態(tài)氮素處理120 d蘋果幼樹各器官(部分)的氮素轉(zhuǎn)移量 μg/(株·d)

2.4.2 對氮素分配量的影響 由表6可知，不同形態(tài)氮素處理120 d，氮素在蘋果幼樹各器官的分配量也受到影響。硝態(tài)對照處理下各器官分配量表現(xiàn)為根>葉片>中心干>中間砧>基砧>側(cè)生分梢；銨態(tài)對照處理下各器官分配量表現(xiàn)為根>葉片>中間砧>中心干>基砧>側(cè)生分梢；硝態(tài)低氮和銨態(tài)低氮處理下各器官分配量表現(xiàn)相同：根>中間砧>中心干>葉片>基砧>側(cè)生分梢。硝態(tài)對照處理下的全株氮素分配量相對于銨態(tài)對照處理增加43.95%，硝態(tài)低氮處理下的全株氮素分配量相對于銨態(tài)低氮處理增加21.69%。硝態(tài)低氮處理與銨態(tài)低氮處理相比，葉片、側(cè)生分梢、中心干、中間砧、基砧、根的氮素分配量分別升高68.45%、145.75%、12.11%、20.09%、7.43%、9.68%。銨態(tài)對照與硝態(tài)對照相比，葉片、側(cè)生分梢、中心干、中間砧、基砧、根中氮素分配量分別升高47.02%、59.79%、54.46%、6.79%、56.97%、47.27%。

表6 不同形態(tài)氮素處理120 d蘋果幼樹各器官(部分)的氮素分配量 mg/株

3 結論與討論

綜上，在同一氮素水平下，硝態(tài)氮處理下的氮素吸收、轉(zhuǎn)運和分配量、葉綠素含量和凈光合速率較高，從而促進了蘋果幼樹生長，尤其是在對照濃度下蘋果幼樹各指標表現(xiàn)最佳或較好。硝態(tài)對照處理下的冀砧2號中間砧紅富士蘋果幼樹可有效提高中心干的氮素吸收分配速率，為新生器官的建造創(chuàng)造有利條件。