施氮深度对成龄梨树生长及氮素营养状况的影响

孙明德, 武阳, 姜春光,赵艳艳, 田海青, 刘军, 刘松忠

(1. 北京市林业果树科学研究院/北京市落叶果树工程技术研究中心/农业部华北地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室，北京 100093; 2. 北京市农业环境监测站,北京 100029)

施氮深度对成龄梨树生长及氮素营养状况的影响

孙明德1, 武阳1, 姜春光2,赵艳艳1, 田海青1, 刘军1, 刘松忠1

(1. 北京市林业果树科学研究院/北京市落叶果树工程技术研究中心/农业部华北地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室，北京 100093; 2. 北京市农业环境监测站,北京 100029)

以7年生黄金梨为材料，研究了不同施氮深度(0、20、40 cm)对梨树各器官的生长状况及氮素营养状况的影响。结果表明，不同施氮深度处理下，梨树各器官生物量无显著差异；中长梢叶、短梢、二年生枝、细根、粗根的氮含量均在20 cm施氮深度下最大，表面施氮处理次之，40 cm处理最小；20 cm施氮深度处理短梢、中长梢、细根、粗根和果实的总氮量最高，表面施氮处理次之，40 cm处理最低；营养器官、贮藏器官和生殖器官的总氮量均表现为20 cm处理最高。因此，本试验中20 cm深度施氮能提高梨树各器官的氮素营养水平，过深或过浅施氮不利于成龄梨树对氮素养分的吸收和积累。

施氮深度；梨树；生物量；氮含量；总氮量

我国是世界梨生产第一大国，2014年栽培面积和产量分别为111.3×104hm2和1 796.4×104t，分别占世界总栽培面积和产量的70.7%和69.6%[1]，已经成为产区农民增收致富的主要来源之一。由于立地条件、栽培方式及有机肥源缺乏等原因，我国梨园土壤有机质含量普遍不足，因此，较高的产量更多依靠化学肥料尤其是氮肥投入获得。由于缺少科学指导，果农在氮肥施用过程中存在施用量与施用方式不合理，经验施肥现象严重等突出问题。这对梨树生长与果实产量和品质形成造成严重影响，并带来环境风险。近年来，围绕梨树氮素管理问题，许多学者进行了调查[2-5]，并对不同施肥时期、不同配比及不同施肥量对梨树生长及营养状况的影响等方面进行了研究[6-10]。然而，关于不同施肥深度对梨树生长及营养状况影响的研究尚少见报道。前人研究认为，梨树根系伸展较大，粗度在1 mm以下的根系主要分布在树冠下10～50 cm土层内[11]；由于浅层根系对形成花芽和果品质量起决定作用，因此肥料需要浅施[12]。笔者于2014年在对京郊梨园的调查发现，果农在施肥深度方面存在较大差异，这可能影响梨树树体的氮素营养水平。因此，本试验研究了不同施氮深度对成龄梨树生长及各器官氮营养状况的影响，以期探讨氮肥的适宜施用深度，为梨园氮素养分管理提供依据。

1 材料与方法

1.1试验地概况及材料

试验在北京市密云县北庄镇朱家湾梨园(40°30′N，117°08′E)进行，果园管理水平中上，无灌溉条件。土壤为壤土，0～40 cm土层有机质含量11.6 g/kg、碱解氮80.3 mg/kg、有效磷39. 9 mg/kg、速效钾118.0 mg/kg、pH值6.7。供试梨品种为7年生黄金梨(Pyruspyrifoliacv. Hwangkumbae)，株行距3 m×4 m，选取长势基本一致、无病虫害的植株作为试验材料。

1.2试验设计

试验共分为3个施氮深度处理：① 0 cm，表面施氮；②20 cm；③ 40 cm。每处理3株，单株重复，随机排列。2015年3月24日，按照各处理施肥深度，采用放射状施肥，即在距树中心干50 cm 处向东南西北四个方向各挖1条1 m长的条形沟，然后将氮肥施入并与土混匀后埋土(0 cm施肥处理也按此方法施入，但不挖施肥沟)。每株施肥量为尿素400 g。施肥后立即浇水，整个试验期间不再施用其它肥料，其它按果园正常生产进行管理。

1.3样品采集与测定

2015年9月1日，果实商熟期，将各处理果实采集、测产后，将植株解析。其中，根系解析为细根(直径<0.2 cm)和粗根(直径≥0.2 cm)，地上部解析为果实、中长梢叶、短梢叶、中长梢(长度≥15 cm)、短梢(长度<15 cm)、二年生枝、多年生枝、中心干木质部和中心干韧皮部并分别称重、取样。样品称重后按清水、洗涤剂、清水、1%盐酸、去离子水顺序冲洗后，置于烘箱中105℃杀青30 min，70℃烘干，称重，粉碎并过0.25 mm筛后，置于干燥瓶中待测。

样品全氮由中国农业科学院农产品加工研究所采用凯氏定氮法进行测定。

各器官生物量=样品干重×各器官鲜重/样品鲜重；各器官总氮量=各器官生物量×氮含量。

1.4数据分析

所有试验数据用Microsoft Excel 2010软件进行处理，用SAS(Version 9.2)分析软件进行差异性比较。

2 结果与分析

2.1不同施氮深度对梨树各器官生物量的影响

2.1.1 树体各器官生物量 成龄梨树各器官生物量及树体总生物量如表1所示，不同施氮深度处理下，梨树各器官生物量和树体总生物量均无显著差异。这表明对成龄梨树而言，施肥深度对成龄树体各器官生物量影响较小。

表1 不同施氮深度单株梨树各器官生物量 (kg)

注：表中同行数据后不同小写字母表示各处理在0.05水平上差异显著，下同。

2.1.2 树体营养、生殖与贮藏器官生物量 果实成熟期，各处理梨树营养器官(细根、新梢和叶片)、贮藏器官(粗根、二年生枝、多年生枝、中心干木质部和中心干韧皮部)与生殖器官(果实)的生物量如图1所示。贮藏器官的总生物量显著高于营养器官和生殖器官。对于当年生器官，包括营养器官(叶片、新梢和细根)和生殖器官(果实)而言，各个施氮深度处理间差异不显著，表明春季一次性施氮时，不同施氮深度对新生器官生长没有显著影响。

图1 不同施氮深度树体营养、贮藏与生殖器官生物量

2.2不同施氮深度对梨树各器官氮含量的影响

由表2看出，不同施氮深度处理对梨各器官氮素含量有显著影响。除短梢叶、中长梢、中心干木质部和多年生枝外，20 cm施氮深度处理梨树各器官氮含量均显著高于其他处理。其中，中长梢叶、短梢、二年生枝、细根、粗根的氮含量均以20 cm施氮深度最大，表面施氮处理次之，40 cm处理最小。表明20 cm施氮深度能够显著促进根系吸收，提高根系中的氮含量，进而促进树体其它器官对氮素的吸收与利用。

表2 不同施氮深度梨树各器官氮含量 (%)

2.3不同施氮深度对梨树各器官总氮量的影响

2.3.1 树体各器官总氮量 由表3可知，不同施氮深度对成龄梨树总氮量有显著影响，其中，20 cm施氮深度处理总氮量最高，表面施氮处理次之，40 cm处理最小，且三个处理间差异显著。就树体各部位而言，叶片总氮量在表面施肥和20 cm深度处理下显著高于40 cm处理；二年生枝和中心干的总氮量在20 cm深度处理显著高于表面施氮和40 cm处理；多年生枝在各处理中差异不显著；短梢、中长梢、细根、粗根和果实的总氮量在不同施氮深度处理下差异显著，且与树体总氮量有着相同的变化趋势。这表明20 cm施氮深度更有利于发挥肥效，满足梨树树体对氮素养分的需求。

表3 不同施氮深度梨树各器官总氮量 (g/株)

2.3.2 树体营养、生殖与贮藏器官总氮量 由图2看出，各个施氮深度处理总氮量均以贮藏器官最高，这是由于成龄梨树多年养分累积的结果，而新生器官(营养器官和果实)总氮量相对较低。就不同施氮处理而言，营养器官中表面施氮和20 cm施氮深度处理间总氮量差异不显著，但均显著高于40 cm处理；贮藏器官中20 cm施氮深度处理总氮量显著高于表面施氮和40 cm处理，且表面施氮处理也显著高于40 cm处理；生殖器官中各处理总氮量与贮藏器官变化趋势一致。这表明施氮深度对营养器官、贮藏器官和生殖器官总氮量的影响均较大，20 cm施氮深度处理较表面施氮和40 cm处理更有利于树体对氮素的吸收以满足树体生长发育的需要。

图2 不同施氮深度树体营养、贮藏与生殖器官总氮量

3 讨论与结论

氮素是作物养分管理的核心元素，而氮素施用深度影响果树的生长发育及其对氮素和其它养分的吸收利用。已有研究证实，氮肥适当深施可以提高产量，增加深层吸收根所占比例[13]，延缓根系衰老[14]，并促进对土壤中N、K的吸收[15]。本研究中，不同施氮深度处理对树体各个器官的生长均没有明显影响，这可能是由于成龄梨树树体相对较大，且前期的贮藏营养为新梢生长提供了一定营养。也与早春根系吸收能力弱，施入的氮肥未能及时发挥肥效有关。但是，本研究中，不同氮素施用深度对树体各器官含氮量及总吸氮量有着显著影响。其中，20 cm施氮深度处理较表面施氮和40 cm处理提高了树体的含氮量和总氮量，表明适宜的施氮深度能够促进新梢、叶片和果实等当年生营养器官和生殖器官对氮素的征调能力，这与前人在葡萄[16]、樱桃[17]和苹果[18]上的研究结果相似。同时，20 cm施氮深度也显著提高了二年和多年生器官的氮素营养水平，从而为梨树来年的生长发育提供了氮素营养储备。

本研究中，试验果园属于山地果园，土层相对较薄，梨树根系主要分布在20～40 cm土层。因此，20 cm施氮深度较表面施氮和40 cm施氮深度更有利于成龄梨树对氮素的吸收，这与葛顺峰等[19]在苹果上的研究一致。氮肥促进根系发育的同时，也促进了根系对氮素的吸收[20，21]。表面施氮处理易导致氮素挥发或随降水径流损失[22]，施氮深度为40 cm时，吸收根系分布较少，肥料易渗漏并导致环境风险[23]。

因此，本研究中，20 cm施氮深度能提高梨树各器官的氮素营养水平，过深或过浅施氮不利于成龄梨树对氮素养分的吸收和积累。但本试验仅研究了单一品种、单一立地条件在春季一次性施氮条件下的梨树树体生长和氮素营养状况，有关不同品种、氮素施用时期及施用量优化等还有待于进一步研究与探讨。

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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

国家科技支撑计划子课题(2014BAD16B03-3)；北京市科委重大项目(D161100000716002)；北京市农林科学院科技创新专项(KJCX20151405、KJCX20170111)

孙明德(1967—)，男，硕士，副研究员，研究方向为梨养分高效利用。E-mail: 13521361007@163.com

刘松忠(1978—)，男，博士，副研究员，研究方向为梨肥水高效利用。E-mail: szliu1978@163.com