氮素形态对早实核桃叶片光合特性和果实品质的影响

朱 超，冀爱青，宁婵娟，杨燕君，刘晓华，吴国良

(1．河南农业大学园艺学院，河南 郑 州450002;2．山西农业大学园艺学院，山西太谷030801;3．晋中学院植物科学与技术系，山西晋中030600)

早实核桃是中国重要的核桃品种资源，具有壳薄易食用、早果丰产、早期经济效益高等优点，近年来在核桃生产中备受追捧，发展面积在不断扩大［1］．但是，早实核桃生物学特性表现为喜肥水，对立地条件要求较高，尤其是相比于晚实核桃，易成花、易坐果，树体要求的养分较高，存在有树体适应性差、易感病等缺点，若管理不善其结实年限缩短，易出现树体早衰、影响核桃的产量与质量［2］．因此，研究如何使早实核桃连年丰产，延长早实核桃结果年限尤为必要．氮素是果树必需矿质元素中的核心元素，是影响果树生长发育、产量和品质的重要营养元素之一［3，4］．不同形态氮素对果树生理代谢、形态建成以及阶段发育有着很大影响．有关果树植株生长发育、氮代谢等对不同氮素的生理响应研究已有较多报道．蒋立平［5］在柑橘上的研究发现硝态氮源下柑橘根系生长量明显大于铵态氮源．然而全硝态氮营养时，NO-3-N浓度过高，消耗根系能量大［6］，反而会抑制了 NO-3的还原和运输，减少植株地上部对氮素的吸收和积累［7］．DIRR［8］研究结果就显示铵态氮比硝态氮更能促进苹果植株生长良好．此外，硝态氮和铵态氮对果树混施时效应往往高于单一氮素形态处理．NICODEMUSA等［9］认为，NH4NO3相对于单一形式氮素肥料更有助于黑核桃生理代谢和促进其生长发育．樊卫国等［10］刺梨沙培试验结果表明，用硝态氮与铵态氮配合作氮源，植株生长量大于单一用硝态氮、铵态氮或尿素．不同氮素形态在施肥效应上能不同程度地提高叶片含氮化合物的含量．葡萄幼苗叶片中的氮浓度和总氮量以全硝态氮营养最大，全铵态氮营养最低，后者仅是全硝态氮营养的61．8%和19．46%［7］．高东升等［11］研究认为，硝态氮和铵态氮对同一苹果品种叶氮含量提高幅度不同，硝态氮比铵态氮提高的幅度大．但有关果树叶片光合系统对不同氮素的响应及氮素形态对核桃生长发育及果实品质特征的影响还鲜有报道．本研究拟通过研究不同形态氮素水平对早实核桃叶片光合特性和果实品质的影响，为生产实践中早实核桃的合理施用氮肥，进而改善光合性能，提高果实产量与品质提供理论依据．

1 材料与方法

1．1 材料与处理

试验在河南省济源市克井镇白涧村国家级核桃生产示范园进行．该园土壤条件为硝态氮23．29 mg·kg-1，氨态氮 3．97 mg·kg-1，速效磷 39．31 mg·kg-1，速效钾 266．8 mg·kg-1，pH 值 6．5．试验于2010-12—2011-10进行，选取树体生长良好，树势基本一致的4 a生早实核桃品种‘中林1号’27株作为试验材料(经提前测定冬季树体间韧皮部总氮含量差异不显著)．

试验采用尿素(含氮量46．3%)，碳酸氢铵(含氮量 17．1%)和硝酸钙(含 N量11%，CaO量23%)3种肥料．全年施纯氮总量设3个水平350，700，1 050 g·株-1，依低、中、高水平标记尿素处理为 T1，T2，T3，碳铵(铵态氮)处理为 T4，T5，T6，硝酸钙(硝态氮)处理为T7，T8，T9，单株小区，重复3次．分3个阶段以放射沟方式土施．2011-03-31施展叶肥，施氮肥量占全年总施氮肥量的50%;2011-04-30施果实膨大肥，施氮肥量占全年总施氮肥量的30%;2011-06-09施果实硬核肥，施氮肥量占全年总施氮肥量的20%，另外在施膨大肥和硬核肥的同时追施硫酸钾(含K2O量50%)150 g·株-1，过磷酸钙(含 P2O5量 12%)625 g·株-1．

1．2 测定方法

1．2．1 叶绿素含量测定 分别于2011-04-30，2011-06-09，2011-08-27采集树围四周核桃成熟叶片(顶叶下第1对叶)20片，用冰壶带回实验室，擦洗干净后-20℃保存．叶绿素含量测定参照 Aron 浸提法［12］．

1．2．2 光合效率测定 用CID-340便携式光合仪，于2011-07-25测定核桃树全天光合速率变化，6:00～18:30每90 min测定1次．测试指标包括净光合速率(Pn/μmol·m-2·s-1)、蒸腾速率(Tr/mmol·m-2·s-1)．每次测3～4片叶，每片叶记录5～6组数据，取平均值．

1．2．3 果实产量和品质测定 果实采收后测定核桃平均单果鲜质量，烘干后测定平均单果干质量及出仁率，用残余法［13］测定核桃仁粗脂肪含量．

1．3 数据分析

试验数据用Microsoft Excel 2003进行处理和图表生成，用DPS数据处理软件进行方差分析，用新复极差法进行平均数的显著检验．

2 结果与分析

2．1 不同施氮处理下早实核桃叶片叶绿素含量变化

早实核桃生长季内，对其叶片叶绿素含量影响最好的是中等水平铵态氮处理(T5)，结果如图1．展叶期，氮素形态对早实核桃叶片叶绿素含量影响差异较小．幼果膨大期，不同形态的氮肥对叶片叶绿素含量的影响差异达到了极显著性水平(P＜0．01)，其中以中等水平铵态氮处理(T5)效果最佳，叶绿素含量达4．217 mg·g-1，极显著高于其他处理;3个水平硝态氮处理下的叶绿素含量均极显著低于其他两种形态的氮素处理．在果实硬核期，硝态氮肥对叶片叶绿素的影响效果较另外两种形态的氮肥效果差;中等水平铵态氮处理(T5)下的核桃叶片叶绿素含量最高(3．64 mg·g-1)，极显著高于其他处理，其次为低水平铵态氮处理(T4)、低水平尿素处理(T1)和硝态氮处理(T8)(叶绿素含量均达3．0 mg·g-1以上)．

图1 氮素形态对早实核桃叶片叶绿素含量的影响Fig．1 The effects of nitrogen forms on chlorophyll content of walnut leaves

2．2 不同施氮处理对早实核桃果实硬核期日净光合速率的影响

所有处理中效果最佳的为高水平用量铵态氮肥处理(T6)结果如图2所示．上午10:30各处理均出现光合速率最高峰，各峰值大小顺序为T6＞T9＞T5＞T3＞T2＞T4＞T1＞T8＞T7，最高值T6为22．78 μmol·m-2·s-1．T6，T5，T4 均为铵态氮处理，说明铵态氮肥对提高核桃光合峰值效果较好．各处理全天光合速率平均值大小顺序为T6＞T1＞T2＞T5＞T3＞T9＞T4＞T8＞T7，T9，T8，T7为硝态氮处理，表明尿素和铵态氮对提高光合速率日均值效果优于硝态氮．由此推断，铵态氮对核桃光合作用效果最优，其次为尿素、硝态氮．

图2 不同氮肥处理下早实核桃叶片的日光合速率变化Fig．2 The photosynthetic variation of different nitrogen treatments

2．3 不同施氮处理对早实核桃果实硬核期蒸腾速率的影响

结果显示，增施氮肥会在一定程度上降低核桃植株的蒸腾速率，尿素处理尤为明显．从尿素处理的整个日变化来看，规律为低水平用量(T1)＞中等水平用量(T2)＞高水平用量(T3)，说明过量施用尿素会抑制核桃树体的蒸腾速率．硝酸钙处理下的叶片蒸腾速率低于尿素和铵态氮，蒸腾速率高峰峰值仅为 4．25 mmol·m-2·s-1，说明根施硝态氮肥抑制核桃植株的蒸腾速率．

图3 不同氮肥处理下早实核桃叶片日蒸腾速率变化Fig．3 The transpiration variation in leaves of earlyfruiting walnut of different nitrogen treatments

2．4 不同施氮处理对早实核桃果实部分性状和品质的影响

由表1知，在核桃单果鲜质量方面，高硝态氮(T9)处理结果平均为59．41 g，为最佳处理;干果质量方面，硝态氮处理的干果质量均达13 g以上，显著高于其他处理;出仁率最高为中等铵态氮处理(T5)，达56．16%，与其他处理间差异极显著;中等硝态氮处理(T8)下核桃粗脂肪含量最高，为678．4 g·kg-1，其次为高硝态氮(T9)、中铵态氮(T5)、高尿素(T3)、中尿素(T2)．据此推断，硝态氮肥和尿素对核桃产量有明显增加作用;铵态氮肥和尿素可提高核桃干果出仁率;增施氮肥会增加核桃果仁粗脂肪含量．

表1 不同形态的氮素对核桃果实部分性状和品质的影响Table 1 The effects of different forms’fertilizers on nuts’characters and quantity

3 讨论

硝态氮、铵态氮和酰胺态氮都是植物吸收利用的主要氮素形态，也是生产中常用的氮肥形态．果树对不同形态氮素的吸收和同化机制截然不同，因此其相应的生理代谢活动会受到氮素形态影响．

本试验结果显示，硝态氮肥较另外两种形式的氮肥对于提高核桃整个生长期内叶片的叶绿素含量的效果不明显;在整个核桃生长期内对叶绿素影响较好的是中等水平(700 g·株-1)铵态氮处理．叶片中叶绿素含量一般与叶片净光合速率应呈正比例关系［14］，但在本试验中，硬核期核桃叶片叶绿素含量表现为T5＞T4=T1＞T8＞T6＞T3＞T2=T7＞T9，这与果实硬核期的叶片日净光合速率规律不一致．可能是因为测定不同核桃叶片光合速率的时期差异及叶片的叶龄和其在植株上的位置差异所致．本试验中，铵态氮肥对核桃光合作用效果最优，其次为尿素、硝态氮．这与张俊佩等［15］研究显示普通核桃净光合速率日变化在一定范围内与蒸腾速率显著正相关相吻合．

试验结果表明，硝态氮肥和尿素对核桃产量有明显增加作用，铵态氮肥和尿素可提高核桃干果出仁率，增施氮肥能够增加核桃仁粗脂肪含量．另外，在早实核桃生长期内对其叶片叶绿素含量影响最好的是700 g·株-1铵态氮处理，1 050 g·株-1铵态氮处理对其叶片日光合作用效果最优，且铵态氮肥对早实核桃叶片日光合作用的影响优于尿素氮肥和硝态氮肥．

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