不同产量库尔勒香梨叶片矿质元素含量年动态变化研究

朱海峰，马建江，刘艳，赵娟娟，王刚，鲁晓燕

(1.石河子大学农学院/特色果蔬栽培生理与种质资源利用兵团重点实验室，新疆石河子 832000；2.新疆兵团第二师农科所，新疆铁门关 841005)

不同产量库尔勒香梨叶片矿质元素含量年动态变化研究

朱海峰1，马建江2，刘艳2，赵娟娟1，王刚2，鲁晓燕1

(1.石河子大学农学院/特色果蔬栽培生理与种质资源利用兵团重点实验室，新疆石河子 832000；2.新疆兵团第二师农科所，新疆铁门关 841005)

【目的】研究库尔勒香梨叶片中矿质营养元素含量的变化规律，为梨园施肥提供参考。【方法】根据产量不同，将18个库尔勒香梨园平均分为高、中、低产园，从2015年4月28日～9月23日，每隔15 d采样一次。叶分析法检测年生长周期内不同产量园库尔勒香梨叶片中N、P、K、Ca、Mg的含量。【结果】4月28日～9月23日，高、中、低产园库尔勒香梨叶片中的N、P、K含量整体呈下降趋势，Ca、Mg含量整体呈上升趋势，各产园在相同元素上表现出的变化趋势基本一致。库尔勒香梨叶片中的N含量和P含量，分别以5月28日和6月12日为分界线，前期急速下降，后期缓慢下降； K含量以6月12日为分界线，前期缓慢上升，后期急速下降； Ca含量以7月28日为分界线，前期急速上升，后期缓慢下降； Mg含量以6月12日和8月27日为分界线，前期缓慢上升，中期缓慢起伏变化，后期缓慢下降。高产园叶片中K含量的年平均值较中、低产园高；中产园叶片中N、P、Ca含量的年平均值比其他两个产园高；低产园叶片中Mg含量的年平均值高于其他两个产园。9月10日库尔勒香梨叶片中的P含量、Ca含量均与产量呈极显著正相关，Mg含量在5月14日、6月27日、9月23日均与产量呈极显著负相关，其余均未达到显著水平。【结论】库尔勒地区，高、中、低产园库尔勒香梨叶片中的N含量和P含量分别以5月28日、6月12日为分界线，前期消耗量较大；K含量和Ca含量分别以6月12日、7月28日为分界线，后期消耗量较大；Mg含量在8月27日以后消耗量较大。在生产中根据香梨对各矿质元素在不同时期需求的变化规律，结合元素与产量园的相关性合理施肥，达到丰产优质栽培的目的。

库尔勒香梨；叶片分析；氮；磷；钾；钙；镁

0 引 言

【研究意义】库尔勒香梨属新疆梨种(PyrusbrestschneideriRehd.)。原产于新疆南疆巴音郭楞蒙古自治州、阿克苏等地，至今已有1 400年的栽培历史，为古老地方优良品种[1]。作为我国水果出口的重要水果，近年来，库尔勒香梨的生产却面临着单产下降、品质下降等问题[2]。矿质营养是果树生长发育和产量形成，以及品质提高的物质基础[3]。果树营养诊断是以果树矿质营养原理为基础，以叶片分析、土壤分析、生理生化指标测定以及外部症状鉴定为主要手段，对树体营养状况进行判断。其中叶分析是当前较成熟的简单易行的果树营养诊断方法，能最大程度上体现树体营养状况[4]。通过叶分析营养诊断，了解库尔勒香梨对矿质营养元素的吸收和利用特性，掌握香梨叶片中矿质元素含量的年周期变化规律，调节果树的营养需求分配，对科学施肥具有重要意义。【前人研究进展】林敏娟等[5]的研究表明，黄金梨叶片内N、P、K含量随着叶龄增长而降低；樊卫国等[6]的研究表明，刺梨叶片中N、P、K、Mg、Zn、Cu的含量随叶龄的增大而降低，Ca的含量随叶龄的增大而逐渐增加；龚云池等[7]的研究表明，鸭梨叶片中的Ca素含量年周期变化表现为从展叶至落叶前不断增加的形式;果实中的Ca素含量，从坐果至采收其百分浓度表现为降低趋势，尤以盛花后10～30 d内降低速度最快；姜喜等[8]的研究表明，随着库尔勒香梨果实生长发育，叶片中P、K、Ca含量呈下降趋势，Mg含量呈上升趋势；马建江[9]的研究表明，库尔勒香梨园20～50 cm土层Mg、碱解N、速效K、有效Cu、有效Fe含量与香梨高产呈显著正相关，Ca含量与高产无显著差异，有效Mn含量与高产呈显著负相关。【本研究切入点】目前，前人对于库尔勒香梨叶片中矿质元素含量的研究主要集中在不同发育时期的变化上，对不同产量园库尔勒香梨矿质元素含量的研究还只在土壤方面有报道，关于高、中、低产园库尔勒香梨叶片中的矿质元素含量的年周期变化研究却鲜有报道。研究不同产量库尔勒香梨叶片矿质元素含量年动态变化。【拟解决的关键问题】根据香梨园的产量不同，划分高、中、低产园。通过叶分析法测定高、中、低产园库尔勒香梨叶片中N、P、K、Ca、Mg的含量，研究不同产量园库尔勒香梨树体矿质营养元素含量的变化规律，为库尔勒香梨科学施肥提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验在新疆生产建设兵团第二师库尔勒垦区的29团和塔里木垦区的33团进行，试验地所处地区属典型温带大陆性干旱荒漠气候。年均气温为10.7～11.2℃，年均降水量为50～55 mm。年蒸发最大量为2 788.2 mm，无霜期为170～227 d，日照时数为2 762.1～3 168.3 h，年平均湿度为45.0%～50.3%。

供试样本园为20～25年生盛果期库尔勒香梨园，砧木为杜梨(PyrusbetulifoliaBunge.)。按照前三年平均产量，选择高、中、低3种产量水平的库尔勒香梨园各6个，划分标准为高产园(≥30 t/hm2)、中产园(18～30 t/hm2)、低产园(≤18 t/hm2)，每个团场选取3个高产园、3个中产园、3个低产园，共计18个梨园，每个梨园面积1 hm2以上。每个梨园按“对角线法”选取5株有代表性的库尔勒香梨树作为样本树，高、中、低产园的样本株树均为30株。

2015年4月28日～9月23日，15 d采样一次，共采样11次。在树冠外围东、南、西、北四个方向1.5～2 m上下高度的新梢中部分别取5片健康无损的叶片，鲜叶采后置于尼龙纱网袋中于4 h内运回室内处理，先用自来水和蒸馏水冲洗干净后再用去离子水冲洗，用滤纸吸干后，在105℃条件下杀青15～20 min，然后在70～80℃条件下烘干，用研钵研碎混匀，过0.5 mm筛，混合后装袋保存。

1.2 方 法

1.2.1 样品消化

称取0.10～0.30 g样品放入消化管中，采用浓H2SO4-H2O2消化法在红外线消煮炉上进行样品消化[10]。消化结束后，将消化液转移到100 mL容量瓶中定容，再转移到200 mL大塑料瓶中室温条件下保存备用。

1.2.2 指标测定

吸取10～20 mL样品消化液放入蒸馏管中，全自动凯氏定氮仪(Hanon K1100，山东)测N。将样品消化液稀释10倍，采用磷钒钼黄比色法，用紫外分光光度计(V-5100，广东)测P。将未经稀释的待测样品消化液直接在火焰光度计(FP640，上海)上测全K[11]，用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)(Thermo Scientific ICAP 6000 Series，Boston，USA)测定Ca、Mg。

1.3 数据处理

采用Microsoft excel 2010软件进行数据处理和作图，SPSS19.0软件进行Spearman相关性分析。

2 结果与分析

2.1 不同产量库尔勒香梨叶片中N含量变化

研究表明，4月28日～9月23日，11次采样结果显示，高、中、低产园库尔勒香梨叶片中的N含量总体呈下降趋势，年下降量分别为20.830 8、20.272 8和15.7442 g/kg，年下降幅度分别为47.6%、46.8%、39.4%。

以5月28日为分界线，5月28日之前的各产园叶片中的N含量剧烈变化，呈现急速下降趋势，高、中、低产园叶片中的N含量分别从4月28日的43.721 2、43.320 8和40.002 5 g/kg下降到5月28日的26.803 0、27.884 0和26.278 8 g/kg，下降幅度分别为38.7%、35.6%、34.3%，高产园降幅最大。

5月28日之后的高、中、低产量园叶片中的N含量缓慢下降，分别从5月28日的26.803 0、27.884 0和26.278 8 g/kg下降到9月23日的22.890 3、23.048 0和24.258 3 g/kg，下降幅度分别为14.6%、17.3%、7.7%，中产园下降幅度最大。

高、中、低产园叶片中的N含量年平均值分别为26.960 5、27.445 0 和26.778 7 g/kg，中产园叶片中的N含量最高，比高、低产园香梨叶片中的N含量分别高1.8%、2.5%；高产园次之；低产园最小。图1

图1 不同产量园库尔勒香梨叶片中氮含量年变化
Fig.1 Annual variation of nitrogen content in different yield orchard Korla pear in the leaves

2.2 不同产量库尔勒香梨叶片中P含量变化

研究表明，4月28日到9月23日，一个生长季内，高、中、低产园叶片中的P含量总体呈下降趋势。年下降量分别为2.436 6、2.849 9和2.436 6 g/kg，年下降幅度分别为52.2%、55.3%、54.4%。

以6月12日为分界线，4月28日～6月12日，叶片中的P含量总体急速下降，高、中、低园叶片中的P含量分别从4月28日的4.670 7、5.152 3和4.873 3 g/kg下降到6月12日的2.732 1、3.040 2和2.473 9 g/kg，下降幅度分别为41.5%、41.0%、49.2%，低产园降幅最大。

6月12日～9月23日，叶片中的P含量总体呈现为缓慢下降，高、中、低产量园叶片中的P含量分别从6月12日的2.732 1、3.040 2和2.473 9 g/kg下降到9月23日的2.234 1、2.302 3和2.221 0 g/kg，下降幅度分别为18.2%、24.3%、10.2%，中产园降幅最大。高、中、低产园叶片中P含量的最小值分别出现在8月27日，9月10日、9月10日，分别为2.210 5、2.213 3和2.087 9 g/kg，低产园最小。

高、中、低产园叶片中的P含量年平均值分别为2.842 1、3.012 9和2.747 0 g/kg，中产园叶片中的P含量最高，比高、低产园叶片中的P含量分别高6.0%、9.7%；高产园次之，低产园最小。图2

图2 不同产量园库尔勒香梨叶片中磷含量年变化
Fig.2 Annual variation of phosphorus content in different yield orchard Korla pear in the leaves

2.3 不同产量库尔勒香梨叶片中K含量变化

研究表明，4月28日～9月23日，一个生长季内，高、中、低产量园叶片中K含量总体呈现先上升后下降的趋势，年下降量分别为5.687 1、5.590 3和5.420 7 g/kg，年下降幅度分别为29.3%、29.2%、28.1%。

以6月12日为分界线，4月28日～6月12日，高、中、低产园叶片中的K含量总体不断上升，均在6月12日出现最大值，分别为23.285 7、21.631 6和21.157 6 g/kg，与4月28日的K含量相比，上升幅度分别为20.2%、13.2%、9.6%，高产园上升幅度最大。

6月12日～9月23日，高、中、低产园叶片中K含量总体呈下降走势，分别从6月12日的23.285 7、21.631 6和21.157 6 g/kg下降到9月23日的13.691 5、13.527 0和13.885 1 g/kg，下降幅度分别为41.2%、37.5%、34.4%，高产园下降幅度最大。高、中低产园叶片中的K含量均在9月10日出现最小值，分别为13.391 4、12.921 2和12.170 6 g/kg。

在一个生长季，高产园叶片中的K含量年平均值最大，为18.397 9 g/kg，比中、低产园分别高5.90%、 3.94 %；低产园次之，为17.700 2 g/kg；中产园最小，为17.372 8 g/kg。图3

图3 不同产量园库尔勒香梨叶片中钾含量年变化
Fig.3 Annual variation of potassium content in different yield orchard Korla pear in the leaves

2.4 不同产量库尔勒香梨叶片中Ca含量变化

研究表明，4月28日到9月23日，高、中、低产量园叶片中的Ca含量总体呈先上升后下降趋势，年上升量分别4.601 5、5.476 3和5.277 1 g/kg，年上升幅度分别为93.4%、110.5%、118.3%。

以7月28日为分界线，4月28日～7月28日，香梨叶片中的Ca含量总体呈现急速上升趋势，高、中、低产量园叶片中的Ca含量分别从4月28日的4.927 4、4.954 8和4.460 6 g/kg上升到7月28日的10.748 5、12.038 8和10.529 4 g/kg，上升幅度分别为318.1%、343.0%、336.1%，中产园上升幅度最大。

7月28日之后的高、中、低产量园叶片中的Ca含量总体呈现缓慢下降趋势，分别从7月28日的10.748 5、12.038 8和10.529 4 g/kg下降到9月23日的9.528 9、10.431 1和、9.737 7 g/kg，下降幅度分别为11.3%、13.4%、7.5%，中产园下降幅度最大。高、中、低产园的最大值分别出现在8月12日、7月28日、7月13日，分别为11.325 1、12.038 8和10.782 6 g/kg。

在一个生长季，高、中、低产园叶片中的Ca含量年平均值分别为9.185 6、9.635 7和8.871 6 g/kg，以中产园作比较，高、低产园分别比中产园低4.7%、7.9%。图4

图4 不同产量园库尔勒香梨叶片中钙含量年变化
Fig.4 Annual variation of calcium content in different yield orchard Korla pear in the leaves

2.5 不同产量库尔勒香梨叶片中Mg含量变化

研究表明，4月28日～9月23日，高、中、低产园叶片中的Mg含量总体呈先缓慢上升，再平稳起伏，最后缓慢下降趋势，年上升量分别0.227 9、0.288 8和0.379 6 g/kg，年上升幅度分别为12.7%、16.2%、19.5%。

分别以6月12日和8月27日为分界线，4月28日～6月12日，叶片中的Mg含量总体呈现上升趋势，高、中、低产量园叶片中的Mg含量分别从4月28日的1.788 8、1.779 4和1.951 3 g/kg上升到6月12日的2.402 5、2.446 5和2.265 5 g/kg，上升幅度分别为34.3%、37.5%、16.1%，中产园上升幅度最大。

6月12日～8月27日，共有6次采样，高、中、低产园叶片中的Mg含量总体呈现为缓慢起伏期，分别从6月12日的2.402 5、2.446 5和2.265 5 g/kg变化到8月27日的2.307 2、2.328 0和2.481 0 g/kg，高、中产园的下降幅度分别为4%、4.9%，低产园的上升幅度为9.5%。

8月27日～9月23日，叶片中的Mg含量总体呈现为缓慢下降趋势，高、中、低产园叶片中的Mg含量分别从8月27日的2.307 2、2.328 0和2.481 0 g/kg下降到9月23日的2.016 8、2.068 2和2.330 8 g/kg，下降幅度分别为12.6%、11.2%、6.1%，高产园下降幅度最大。

在一个生长季，高、中、低产园叶片中的Mg含量年平均值分别为2.242 7、2.247 1和2.379 0 g/kg，以低产园作比较，高、中产园分别比低产园低5.8 %、5.5%。 图5

图5 不同产量园库尔勒香梨叶片中镁含量年变化
Fig.5 Annual variation of magnesium content in different yield orchard Korla pear in the leaves

2.6 不同时期叶片矿物质含量与产量相关性

研究表明，9月10日叶片中的P和Ca含量与产量呈极显著正相关， 5月14日、6月27日、9月23日叶片中的Mg含量均与产量呈极显著负相关，其余均未达到显著水平。N含量在4月28日与产量的相关性最大，为0.217，K含量在6月27日与产量的相关性最大，为0.408。6月12日与7月13日叶片中的养分含量与产量的相关性较其他月份高。表1

表1 不同时期库尔勒香梨叶片矿物质含量与产量相关性
Table 1 Relativity between nutrients contents in leaves during different periods and yield of Korla pear

元素Element采样日期Date/月-日Month-Day4月28日5月14日5月28日6月12日6月27日7月13日7月28日8月12日8月27日9月10日9月23日N0.2170.0390.0590.141-0.1240.1130.169-0.164-0.192-0.060-0.197P-0.1960.12-0.0170.1970.3390.4080.3210.014-0.1810.620**-0.030K0.0240.2240.0540.3390.4080.3210.0160.014-0.1810.206-0.030Ca0.1740.0250.080-0.143-0.1780.0140.0690.1440.3090.609**-0.065Mg-0.446-0.650**-0.2610.145-0.591**0.129-0.436-0.310-0.2720.003-0.592**

注：*表示5%显著水平，**表示1%显著水平

Note：*means significant at 0.05 level;**means significant at 0.01 level

3 讨 论

叶片是植物制造养分的主要器官，也是为当年果实生长发育和花芽分化提供和积累贮藏养分的重要“源”器官[12]。因此，果树叶片的矿质元素含量变化规律在一定程度上表现出了果树的营养特性。研究显示，在一年中的各不同生长时期，库尔勒香梨叶片中的N、P含量总体呈现随着叶龄的增加而降低的趋势，Ca含量总体上呈现为缓慢上升趋势，Mg含量总体上呈现为前期上升、中期缓慢起伏、后期下降的趋势，这与 黄金梨[5]、刺梨[6]、华山梨[13]、砀山酥梨[14]的研究结果基本一致，说明不同品种梨树的树体营养年动态变化规律存在一定的相似性。

库尔勒香梨高产园植株叶片表现出较高的全N和全K与较低的全P含量，高、中、低库尔勒香梨园叶片中的N含量相差微小，变化趋势总体趋于一致，这与渭北旱塬红富士苹果[15]在不同产量果园上的研究略有差异。渭北旱塬红富士苹果的高产量水平果园叶片中N含量呈先降低后升高趋势，研究结果为库尔勒香梨高产园果树叶片中N含量呈逐渐降低趋势。

研究表明，中产园叶片中的N、P、Ca含量年平均值均高于高产园，刘小勇等[16]的研究结果表明，7月上旬，元帅系高产苹果园叶片全N、全P、Mg含量明显高于中、低产园，这与研究结果不同。这可能与实验对象、研究区的环境因素、采样时间、树体的营养状况，施肥的时间、种类、施肥量存在差异有关。

一年中的11次采样结果显示，高产园库尔勒香梨叶片中的Mg含量总体平均值均小于中、低产园叶片中的Mg含量。马海洋等[15]研究表明，八月红富士苹果高产园叶片中的Mg含量显著小于低产园，这与研究结果类似。植物体内不同元素间的离子存在协同或拮抗作用，姜喜等[8]的研究结果表明，香梨叶片中的P与Mg元素呈极显著负相关，即存在拮抗作用。研究结果显示，高产园库尔勒香梨叶片中的P含量高于低产园，这可能影响了高、低产园叶片中的镁含量分布。

相关性分析结果表明，大多数叶片单项养分含量与产量的关系不密切。因此不能仅用单养分含量评价养分与产量的关系[17]，这有一定的局限性。在以后的相关研究中，可以在多种养分与产量的关系方面进行更全面、深入的研究。

在为果树健康均衡施肥提供参考方面，通过叶分析法对库尔勒香梨进行树体矿质营养变化规律的研究，同测土施肥法比较，虽然更科学、更能体现果树在养分需求方面的需要[18]，但是可能也存在局限性，不同的土壤类型、土壤中化肥残留积累水平可能对叶分析法的研究结果有影响，这需要进一步的研究。如果将叶片分析、土壤分析、生理生化指标测定以及外部症状鉴定结合起来，对树体营养状况进行判断，可以更全面的了解果园的营养状况，为果园科学施肥提供参考依据，在以后的研究进一步完善。

4 结 论

4.1 库尔勒香梨叶片中N、P、K含量全年总体下降，Ca和Mg含量全年总体上升，具体的年变化趋势为：N、P含量分别以5月28日、6月12日为分界线，总体呈“急速下降—缓慢下降”趋势，K含量和Ca含量分别以6月12日、7月28日为分界线，呈‘上升—下降’趋势；Mg含量以6月12日、8月27日为分界线，呈‘上升—平稳—下降’趋势。各元素含量年平均值的大小：N、P、Ca含量均为中产园>高产园>低产园，K含量为高产园>低产园>中产园，Mg含量为低产园>中产园>高产园。

4.2 9月10日，叶片中的P和Ca含量与产量呈极显著正相关，5月14日、6月27日、9月23日叶片中的Mg含量均与产量呈极显著负相关，其余均未达到显著水平。

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Supported by: Xinjiang Production and Construction Corps Science and Technology Xinjiang project "Korla pear close planting high-efficiency cultivation of new technology research and demonstration" (2014AB003，2014-2016)；Xinjiang Production and Construction Corps Science and Technology Project "Korla Pear Germplasm Resources Utilization and New Variety Breeding (Regional Innovation Team)"(2013CC06)

LU Xiao-yan(1970-), female, professor, doctor, research interests: physiology and cultivation of fruit treess

Annual Variation Study of Mineral Nutrient Contents in the Leaves of Korla Pear

ZHU Hai-feng1, MA Jian-jiang2, LIU Yan2, ZHAO Juan-juan1, WANG Gang2, LU Xiao-yan1

(1.CollegeofAgronomy，ShiheziUniversity/KeyLaboratoryofFeaturedFruitsandVegetablesCultivationPhysiologyandGermplasmResourcesUtilizationofXPCC,ShiheziXinjiang832000China; 3.AgriculturalScientificInstituteoftheSecondAgriculturalDivision,XinjiangProductionandConstructionCorps,TiemenguanXinjiang841005,China)

【Objective】 The objective of this experiment is to measure temporal variations in the leaf mineral nutrient contents of Korla pear in order to make fertilizer recommendations in the region. 【Method】Eighteen Korla pear orchards were divided into three groups based on yield: (i) low-yielding orchards, (ii) medium-yielding orchards, and (iii) high-yielding orchards. The leaf samples were collected every 15 d between April 28 and Sept 23 in 2015. The contents of N, P, K, Ca, Mg were detected during the annual growth cycle of different yield Korla pear orchard using leaf analysis method. 【Result】Contents of N, P and K leaf declined from April 28 to September 23 in low-yielding, medium yielding and high-yielding orchard, and contents of Ca, Mg leaf increased. N content and P content, respectively, in May 28 and June 12 as the dividing line, during the early stage, it declined rapidly and declined slowly later; K content in June 12 as the dividing line, rose slowly during the early stage and declined rapidly in the latter period; Leaf K contents rose slowly until June 12 and then declined rapidly. Leaf Ca contents rose rapidly until July 18 and then declined slowly. Leaf Mg contents rose slowly until June 12 and then rose and declined slowly, and then declined slowly during the rest of the growing season. The annual mean value of K content in the leaves of high yield orchard was higher than that in medium and low yield orchards; the annual mean values of N, P and Ca contents in the leaves of the medium yield orchard were higher than those of the other twos; the annual mean value of Mg content in the leaves of low yield orchard was higher than that of the other twos. The results of correlation analysis showed that the pear leaf P contents, leaf Ca contents were both positively correlated with yield in September 10. Mg content in May 14, June 27, September 23 average daily and yield was extremely negatively correlated. 【Conclusion】In Korla area, the content of N and P in the leaves of Korla pear planted in high, medium and low yield orchards were respectively on May 28 and June 12 as the dividing line, and the early consumption was larger; K and Ca contents were respectively on June 12, July 28 as the dividing line, and the later consumption was larger; the consumption of Mg was greater after August 27. In the actual production, according to the change rule of the requirement of each mineral element in different periods, combined with the correlation between the element and the yield garden, the fertilization is reasonable, and the purpose of high yield and high quality cultivation has been achieved.

Korla pear; leaf analysis; nitrogen; phosphorus; potassium; calcium; magnesium

10.6048/j.issn.1001-4330.2017.03.009

2017-01-07

新疆生产建设兵团科技支疆计划项目“库尔勒香梨密植高效栽培新技术研究与示范”(2014AB003，2014-2016)；新疆生产建设兵团科技计划项目“库尔勒香梨种质资源利用及新品种选育(区域创新团队)”(2013CC006)

朱海峰(1991-)，男，陕西人，硕士研究生，研究方向为果树栽培与生理，(E-mail)1198896996@qq.com

鲁晓燕(1970-)，新疆人，教授，博士，研究方向为果树栽培与生理，(E-mail)lxyshz@126.com

S661.2；S606

A

1001-4330(2017)03-0452-08