硅对红富士苹果植株15N-尿素吸收和分配特性的影响

公艳,魏绍冲,姜远茂,刘建才

摘要：以15年生红富士/八棱海棠为试材，运用同位素示踪技术研究了施用硅肥对苹果植株15N-尿素吸收、利用与分配特性及果实品质的影响。结果表明，施硅处理可以提高苹果植株果实等器官中15N的含量及植株对15N利用率，同时施用硅肥能够明显提高果实单果质量、可溶性固形物含量和硬度。在一定范围，随着硅肥施入量的增加，硅对果实品质的提高越有效。

关键词：硅肥；苹果；15N-尿素；吸收；分配

中图分类号：TQ441.41文献标识码：ADOI编码：10.3969/j.issn.1006－6500.2012.02.004

Effect of Silicon Application on Absorption and Distribution of 15N-urea in Fuji Apple

GONG Yan, WEI Shao-chong, JIANG Yuan-mao, LIU Jian-cai

（State Key Laboratory of Crop Biology, College of Horticulture Science and Engineering of Shandong Agricultural University , Taian, Shandong 271018, China）

Ａｂｓｔｒａｃｔ: Fifteen-year-old Fuji/Malus robusta Rehd trees were used to study the effects of silicon on fruit quality and 15N absorption，utilization and allocation by 15N trace technique. The results indicated that Si could significantly increase fruit weight，soluble solid content and fruit hardness. Silicon application could also increase 15N contents in fruits and the 15N utilization rate. As a whole, with the increase of the amount of the silicon fertilizer applied, the improvement of fruit quality was more effective in a certain range.

Key words: Si fertilizer; apple; 15N-urea; absorption; allocation;

氮是植物正常生长发育必需的大量元素之一，对果实产量和品质影响明显。我国是世界上氮肥用量最多的国家之一，单位面积的用量也高于世界水平[1]。高产、优质、高效是我国农业发展的方向，肥料是推进其产业化进程的重要保障之一。合理施用氮肥不仅能提高果树叶片的光合速率，增加光合叶面积，还能促进花芽分化，提高坐果率，增加单果质量，从而提高产量[2]。但是，施用氮肥不当会导致果实品质下降和树体旺长等不良后果[3]。硅被公认为植物的有益元素之一，能减轻各种生物胁迫，也能减轻各种非生物胁迫包括盐害、重金属离子毒害和干旱等[4-5]。有关硅对氮及其它矿质元素之间关系的研究仅在水稻等单子叶植物中有相关报道[6-7]，而在果树中则鲜有报道。本试验研究了施用硅肥对红富士苹果果实品质及对15N-尿素吸收、利用与分配的影响，以期为果树生产中合理施肥提高产量和品质提供科学依据。

1材料和方法

1.1试验设计

试验在山东烟台蓬莱红富士苹果园进行，试材为15年生红富士/八棱海棠，株行距为4 m×4 m，供试土壤为壤土。试验地土壤有机质12.37 g·kg-1，全氮0.721 g·kg-1，碱解氮86.60 mg·kg-1，速效磷69.69 mg·kg-1，速效钾236.4 mg·kg-1，有效硅480.4 mg·kg-1。选取生长势基本一致、无病虫害的植株12株，于2010年3月21日进行各种处理。

试验设4个处理，每种处理单株小区，3次重复，于距中心干约60 cm处土壤挖深和宽均为30 cm的放射沟2条，每株一次性施入普通尿素1 100 g，硫酸钾735.27 g，磷酸氢二铵326.49 g，同时施入硅肥（五水偏硅酸钠，青岛大润化工有限公司），处理1、处理2和处理3用量分别为2，4，6 kg。其中对照和处理2每株分别施15N-尿素20 g（上海化工研究院生产，丰度为10.25%），普通尿素

1 080 g，对照株施硫酸钠平衡钠离子作用。将各种肥料和适量土混合均匀后施入，果园其它管理措施一致。

1.2测定方法及计算公式

于果实成熟期对植株进行整株采样分析，整株解析样品分为细根(d≤0.2 cm)、粗根(d>0.2 cm)、中心干、多年生枝、当年生枝、叶片、果实，中心干分木质部和韧皮部。样品按清水→洗涤剂→清水→0.1%盐酸→3次去离子水顺序冲洗后，于105 ℃下杀青30 min，随后在80 ℃下烘干至恒质量，电磨粉碎后过0.25 mm筛，混匀后装袋备用。于果实成熟期，随机采集每株4个方向的外围果实各2个，共8个，分别测定果实可溶性固形物、硬度和单果质量等品质相关指标。

凯氏定氮法测定全氮[8]，MAT-251 质谱仪测定15N 丰度。样品送往中国农业科学院原子能所测试。计算公式为：

Ndff% =(植物样品中15N丰度%－15N自然丰度%)/(肥料中15N丰度%－15N自然丰度)×100；

氮肥分配率=各器官从氮肥中吸收的氮量(g)/总吸收氮量(g)×100%；

氮肥利用率=[Ndff×器官全氮量(g)]/施肥量(g)×100%。

1.3数据处理

应用Microsoft Excel 2003软件进行图表绘制，应用DPS 7.05软件进行数据的统计分析，采用单因素方差分析和差异性分析。

2结果与分析

2.1不同处理对苹果果实品质的影响

由表1可看出，果实单果质量和可溶性固形物含量随着硅肥施用量的增加具有明显升高趋势，均以处理3最高，分别比对照高22.7%和0.8个百分点。果实硬度随硅肥施用量的增加也有升高趋势，处理2和处理3明显高于对照，分别比对照高5.9%和17.2%，处理1效果不显著。这表明在一定范围内，随硅肥施用量的增加，果实品质改善的效果越明显。

2.2施硅对苹果植株各器官Ndff值的影响

Ndff指植株器官从肥料中吸收分配到的15N量对该器官全氮量的贡献率，它反映了植株不同器官对肥料15N的吸收征调能力[9]。

果实成熟期，对照和处理2的各种器官相比较，均以果实Ndff值最高，表明果实作为重要的库，对15N的竞争能力在树体各种器官中最强。处理2和对照果实的Ndff值差异显著，两者分别为1.77%和1.13%；加硅处理地上部各器官，尤其是新生器官Ndff值明显高于不加硅处理，根的Ndff变化不明显，表明加硅处理有利于提高苹果植株地上部器官对15N的征调能力，促进地下部氮素的吸收及向地上部器官的运转（表2）。

2.3施硅对苹果植株各器官15N分配率的影响

器官中15N占全株15N总量的百分率反映了肥料在树体内的分布及在各器官中迁移的规律[10]。由表3可看出，无论对照还是处理2，果实15N分配率显著高于其它各种器官，这与作为生殖器官的果实对15N的竞争力强有关及果树当年产量高有关。处理2果实的15N分配率高于对照，二者分别为52.97%和46.15%，处理2较对照高6.82个百分点，差异显著。处理2叶片的15N分配率比对照低2.53个百分点，当年生枝、多年生枝和中心干也是处理2高于对照，但粗根中15N分配率处理明显低于对照，细根中也表现出相同趋势，但差异不显著。由此可见，加硅处理可促进氮素向果实等地上部器官中的运转，有利于果树产量和品质的提高。

2.4施硅对苹果植株15N尿素利用率的影响

由表4看出，处理2植株总氮量、吸收的15N量和15N利用率均为最大，分别为487.7 g、4.75 g和23.73%；不加硅处理分别为303.4 g、2.10 g和10.48%。表明，加硅处理显著提高植株对15N的吸收利用率，从而有利于植株生长及果实产量与品质的提高。

3讨论

氮素是果树必需矿质元素中的核心元素，氮素供应的充足与否直接关系到器官分化质量以及树体结构的形成，同时还明显影响果实的产量和品质[11]。施硅可增强植株根系对氨的同化能力，促进植株对氮的吸收，进而促进植株的生长[12]。而植株生长量增加则反过来会促进植株对磷、钾和硅等元素的吸收，因此，氮和硅配合施用对果树养分吸收有明显的改良作用，有利于植株内生理代谢活动的正常进行。本试验中植株对氮肥利用率提高可能与供试土壤偏酸性有关，施用硅肥可以改良土壤微环境，从而影响与土壤脲酶相关微生物活动及果树根系的生长；此外，施入硅肥后的苹果植株叶片大、厚实、挺直、平展，可以充分地进行光合作用，以提供给果实生长所需充足的碳水化合物。施用硅肥后植株氮素和碳素营养供应的改善应是果实单果质量增加及品质改善的主要原因。

本试验结果表明，合理施用硅肥，可提高果实单果质量和可溶性固形物含量，且随硅肥施用量的增加效果越好。随着硅肥施用量的增加，果实硬度也显著提高，这与硅是细胞壁的主要组成部分有关，若在生产中配合施用适量钙肥，则效果可能会更好。施用硅肥可促进植株对氮素的吸收，提高氮肥利用率。

参考文献：

[1] Razafimbelo T M, Albrecht A, Oliver R, et al. Aggregate associated-C and physical protection in a tropical clayey soil under Malagasy conventional and no-tillage systems[J]. Soil ＆Tillage Research,2008,98(2):140-149.

[2] 彭福田,姜远茂,顾曼如，等.落叶果树氮素营养研究进展[J].果树学报,2003,20(1):54-58.

[3] 彭福田,姜远茂,顾曼如，等.不同负荷水平下氮素对苹果果实生长发育的影响[J].中国农业科学,2002,35(6):690-694.

[4] Ma J,Yamaji N.Silicon uptake and accumulation in higher plants[J].Trends in Plant Science,2006,11(8):392-397.

[5] 田福平, 陈子萱, 张自和，等.硅对植物抗逆性作用的研究[J].中国土壤与肥料,2007(3):10-14.

[6] 陆福勇,江立庚,秦华东，等.不同氮、硅用量对水稻产量和品质的影响[J].植物营养与肥料学报,2005,11(6):846-850.

[7] 郭彬,娄运生,梁永超，等.氮硅肥配施对水稻生长、产量及土壤肥力的影响[J].生态学杂志,2004,23(6):33-36.

[8] 鲍士旦.土壤农化分析[M] .北京:中国农业出版社,2000:263-268.

[9] 顾曼如.15N在苹果氮素营养研究中的应用[J].中国果树,1990(2): 46-48.

[10] 徐季娥,林裕益,吕瑞江,等.鸭梨秋施15N -尿素的吸收与分配[J].园艺学报,1993,20: 145-149.

[11] 顾曼如,张若抒,束怀瑞，等.苹果氮素营养研究初报-植株中氮素营养的年周期变化特性[J].园艺学报,1981,8(4):21-28.

[12] 李卫国,任永玲.氮、磷、钾、硅肥配施对水稻产量及其构成因素的影响[J].山西农业科学,2001,29(1):53-58.