九叶青花椒叶片矿质营养元素主要物候期动态变化特征

王 帅, 韩晓飞*, 王 洋, 王正银

(1. 重庆市农业技术推广总站, 重庆 401121; 2. 重庆市江津区农业技术推广中心, 重庆 402260; 3. 西南大学资源环境学院, 重庆 400715)

【研究意义】花椒(Zanthoxylumbunge-anumMaxim)属于芸香科(Rutaceae)、花椒属，是一种常做药用、油料和香料的经济树种，一般为多年生的灌木或小乔木，环境适应性较强[1]。重庆市花椒习惯种植规模约7.8×104hm2，主要品种以九叶青花椒(ZanthoxylumarmatumV.novemfolius)为主，其中以江津区种植面积为最大，目前江津区已成为全国3大花椒种植基地(重庆江津、山东蓬莱、陕西韩城)之首，并获得“中国花椒之乡”荣誉称号。目前重庆市花椒生产中施肥存在着较大的盲目性，主要原因是缺乏合理施肥的指导方法。花椒属于木本植物，通常认为木本植物叶片矿质元素含量状况既能反映树体的营养状况，又可以在一定程度上体现土壤的供肥能力，是果树等木本植物养分管理的重要依据[2]。【前人研究进展】迄今国内外对木本植物如果树叶片矿质营养诊断技术主要用于柑橘、苹果、核桃等植物，重点研究作物叶片矿质营养元素变化规律与果实品质、产量以及果树抗性和适应性的关系[3-6]。而针对九叶青花椒的研究尚无报道。近年来，众多学者在花椒育苗、栽培、产品开发以及病虫害防治方面做了较多研究[7-13]，对花椒叶片营养特性和不同生育期养分变化规律的研究甚少，尤其是针对西南丘陵山区气候和土壤环境条件下九叶青花椒植株营养特性等方面的研究还较为薄弱，以致生产上难以准确的诊断出九叶青花椒营养亏缺状况，在重庆九叶青花椒主产区花椒园施肥管理上表现出明显的经验性和主观性。【本研究切入点】本文运用植物营养学研究方法，以10年生九叶青花椒为研究对象，通过定期取样、观测，同时对其10种矿质元素含量进行分析测定，探讨九叶青花椒主要物候期矿质营养元素动态变化规律。【拟解决的关键问题】以期为九叶青花椒树体营养诊断和科学施肥提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况及供试材料

试验地位于重庆市江津区油溪镇蜂岗村的花椒种植基地，海拔330 m，年平均气温18.2 ℃，年均降雨量1034.7 mm。土壤类型为侏罗纪遂宁组母质发育形成的红棕紫泥，土壤发育程度较浅，所含矿质养分丰富，试验区土壤的基本理化性状为，pH 7.8，有机质17.5 g/kg，全氮1.5 g/kg，全磷0.85 g/kg，全钾18.3 g/kg，碱解氮89.65 mg/kg，有效磷15.71 mg/kg，速效钾133.24 mg/kg，交换性钙6584.21 mg/kg，交换性镁222.87 mg/kg，有效铁3.15 mg/kg，有效锰4.81 mg/kg，有效铜0.45 mg/kg，有效锌2.12 mg/kg，有效硼0.31 mg/kg。

以10年生九叶青花椒为试材，该品种为江津花椒主要种植品种，其结果能力和丰产效果都较好。根据相关资料和实地物候期，将九叶青花椒主要物候期按时间划分为开花授粉期(4月5日至4月15日)、坐果期(4月20日至5月5日)、果实膨大期(5月10日至5月25日)、果实成熟期(6月5日至6月15日)。从4月5日开始每隔10 d取样一次，每次采样选取5株生长健壮且已进入营养生长结果期的九叶青花椒树体，在树冠中部外围4个方向，混合采集代表整个树冠层完整复叶约100片左右[14]，共重复采集5个混合样，及时放入冰盒送回实验室处理、测定。

1.2 样品测定及分析处理方法

将采集回来的叶片及时取出，依次用自来水、RO纯水和去离子水清洗干净，然后置于烤箱内以105 ℃高温杀青30 min，然后将温度调至65 ℃烘干至恒重，粉碎过60目筛，混匀后装入密闭自封袋中，备测。叶片中氮、磷、钾测定按照行业标准(NY/T 2017-2011)，全氮采用凯氏定氮仪法，全磷采用钼锑抗分光光度法，全钾采用火焰原子吸收分光光度法，钙、镁、铁、铜、锌、锰采用AAS法[15]，硼采用姜黄素比色法。

试验数据采用SPSS 19.0软件进行统计分析，各处理均值多重比较采用LSD法，显著性水平0.05，绘图采用Microsoft excel 2010和SigmaPlot12.0软件进行处理。其中表中数据表示平均值(AVE)±标准差(SD)。

2 结果与分析

2.1 九叶青花椒不同物候期植株叶片营养元素动态变化特征

从图1(A)可以看出，在花椒的整个生育时期内，叶片中氮、磷的含量随生育进程呈现明显的降低趋势，其中在4月5日(开花授粉期)叶片中氮、磷含量分别为3.14 %和0.31 %，并于6月15日(果实成熟期)达到最低，分别为1.45 %和0.11 %，说明九叶青花椒在整个生育期内氮、磷消耗量都较大。叶片中钾含量呈现先下降后上升的变化趋势，在4月5日最高(2.01 %)，5月15日(果实膨大期)最低(1.64 %)，在6月5日出现一个小高峰，表明九叶青花椒在坐果期和果实膨大期对钾的需求量较大，但是在果实成熟期对钾的需求量相对较少。叶片中钙含量在花椒整个生育期呈现平稳上升趋势，从4月5日的1.57 %上升到最高2.68 %，增幅达70.7 %，叶片中钙含量随着叶龄的增长逐渐递增。从图1(A)可以看出，叶片中镁元素含量呈现先上升后波动下降的趋势，其中最高值(0.47 %)出现在4月25日(坐果期)。

图1 九叶青花椒叶片中大、中量(A)及微量元素含量动态变化(B)Fig.1 The dynamic changes of macro-element(left)and micro-element(right)in Zanthoxylum armatum V. novemfolius

从九叶青花椒叶片微量元素含量动态变化(图1B)可以看出，铁元素含量随生育期呈现先下降后上升的趋势，其含量在4月5日(开花授粉期)为121.32 mg/kg，于5月中旬(果实膨大期)开始下降，在6月上中旬(果实成熟期)将至最低98.10 mg/kg，之后又上升至112.83 mg/kg。硼元素从4月5日(萌芽展叶期)42.50 mg/kg波动变化到6月5日的最高值90.33 mg/kg，之后有所回落。叶片中锌元素含量随生育期动态变化和铜元素较为相似，都基本呈逐渐降低趋势，但是锌含量波幅较大，先从4月5日含量最高值38.60 mg/kg下降至4月25日的20.90 mg/kg，随后又升至5月5日的含量次高值34.70 mg/kg，之后逐渐下降并在25 mg/kg附近保持平衡。叶片中铜含量4月5日最高值为16.49 mg/kg，在随后1个月时间内(花期与坐果期交接时期)下降到9.31 mg/kg，而后又迅速上升至含量次高值13.29 mg/kg，最后又缓慢下降至8.50 mg/kg，说明在开花授粉期九叶青花椒对锌、铜的需求量也较大。叶片中锰含量小幅度波动，在生育期内整体呈逐步上升趋势。从以上结果还可以看出，叶片各营养元素变化的拐点基本在4月底到5月初，即果实生长缓慢转向果实迅速膨大期间，该阶段是花椒树体对各种矿质营养元素含量需求发生转变的关键时期。但是各营养元素含量随生育期其变化幅度不尽相同，其中氮、钾、钙、铁、锌、硼等元素含量波动较大。

2.2 九叶青花椒不同物候期叶片营养元素差异特性

九叶青花椒生长发育的4个关键物候期叶片中的10种营养元素含量平均值和年平均值如表1所示。从表中可以对比得出同一种营养元素在不同关键物候期含量差异和同一关键物候期不同营养元素含量之间的差异。

表1 九叶青花椒4个主要物候期叶片中10种营养元素含量的多重比较

表2 九叶青花椒4个主要物候期叶片中10种营养元素含量的变异系数

从5株树开花授粉期、坐果期、果实膨大期和果实成熟期等4个主要物候期和全年平均值来看，九叶青花椒叶片中大中量元素含量顺序均为N>Ca>K>Mg>P，微量元素含量顺序为Fe>Mn>B>Zn>Cu。再者，九叶青花椒不同物候期叶片中各种矿质营养元素差异显著性亦不相同。青花椒叶片中氮元素含量在整个生育期基本呈现逐步降低的趋势，在前3个主要物候期之间均存在显著性差异，而果实膨大期和果实成熟期间叶片中氮元素含量差异不显著。其中从盛花期到坐果期，植株叶片氮元素含量降幅较大，表明开花后九叶青花椒生殖生长成为生长中心，氮元素分配随着生长中心转移而转移，此时，氮元素分配到花和果实中所占的比例逐步增加，浆果生长后期到果实成熟，植株叶片中氮含量变化很小，养分含量趋于平衡。叶片中磷元素含量基本也随着生育期呈逐渐降低趋势，后3个主要物候期之间差异不显著。钾元素变化为开花授粉期和果实成熟期含量较高，坐果期和果实膨大期含量较低，但是果实成熟期和坐果期间无显著性差异。钙元素含量在开花授粉期最低，之后逐步升高，其中开花授粉期叶片中钙元素含量显著低于其余3个物候期。镁元素在整个生育期波动变化不大，最高值出现在坐果期，其余3个物候期间差异不显著。铁元素含量最高值出现在开花授粉期，但是其与坐果期之间差异不显著，并显著高于其余物候期。锰元素最高值出现在果实成熟期，且各物候期之间差异显著。铜和锌的含量最高值都出现在开花授粉期，并显著高于其他物候期。硼元素在4个物候期中呈上升趋势，其中开花授粉期到坐果期上升不明显，果实膨大到成熟期间上升显著。

此外，九叶青花椒不同物候期叶片中矿质营养元素含量变异系数如表2所示，在同一个物候期，叶片中不同元素含量的变异系数差异显著，且微量元素变异程度要大于大中量元素变异，其中铁元素变异最大，平均值达到了35.01 %。同一种元素在不同生育期变异系数也各不相同，其中叶片中氮、磷、钙、镁、锰和锌在开花授粉期变异系数较大，说明受生长中心的不同这些元素在植株体内运转频繁，因此受此影响其波幅较大，而磷、钾、钙、镁、锌在坐果期变异系数较小，说明在该物候期内这些元素在九叶青花椒植株体内流动性不高，从而导致其含量波动幅度不大。

2.3 九叶青花椒叶片中矿质营养元素间相关分析

九叶青花椒叶片中矿质营养元素间相关系数如表3所示，从中可以看出，叶片中大、中量元素氮和磷、钾之间均呈极显著的正相关关系(P<0.01)，钙和氮、磷之间均呈极显著的负相关关系(P<0.01)。磷和钾之间呈显著的正相关关系(P<0.05)，表明氮对磷、钾的吸收具有促进作用，氮、磷对钙的吸收具有抑制作用。叶片中微量元素铜和锌之间呈极显著正相关关系(P<0.01)。铁和锰，硼和锰间呈显著正相关(P<0.05)。铁和铜，硼和铜、锌间呈显著负相关关系(P<0.05)。其它各元素间均未达到显著水平。从大、中量元素与微量元素间相关关系可以看出，其中氮与铜、锌间达到了极显著正相关，镁与铜、锌间达到了极显著负相关(P<0.01)。大、中量元素氮、磷和镁与微量元素吸收间关系较为密切。以上结果表明，九叶青花椒植株体内各营养元素间存在不同程度的协同和拮抗作用，尤其氮和磷会显著促进或抑制植株对其他营养元素的吸收和积累。通过对九叶青花椒叶片内各营养元素间进行相关性分析，有助于了解各元素之间存在的相互作用和影响，这对于协调九叶青花椒养分间平衡关系具有重要意义。

表3 九叶青花椒叶片中10种营养元素间相关性分析

注：*代表显著相关(P<0.05)，**代表极显著相关(P<0.01)。

Note：* means significant correlation(P<0.05), ** means highly significant correlation(P<0.01).

3 讨 论

叶片为果实的生长发育提供必要的营养元素，同时也会将土壤所提供的矿质养分贮藏起来，其营养元素含量状况直接反映了土壤养分供给能力，根据叶片中同化物分配特点可知，距离果实最近的健康叶片与果实间存在较强的源-库关系。本试验研究发现，九叶青花椒在主要物候期，氮、磷在植株叶片中含量随着物候期进程呈现逐步降低趋势，不同物候期降幅不同。同时发现，九叶青花椒主要物候期内叶片中大、中量矿质营养元素含量顺序为N>Ca>K>Mg>P，N、P元素含量最大值均出现在开花授粉期，随后逐渐降低，因为此时树体叶幕已经建成，叶片已经发育成熟，花椒植株主要进行雌花花芽分化和雄花花序发育，此过程需要消耗大量的营养物质[16]，且还会有部分营养物质会随着雄花花序的脱落而减少[17]。九叶青花椒在坐果期对氮、磷、钾的需求依然较大，5月中旬果实发育进入膨大期之后，干物质大量积累，大量光合作用产物由花椒叶片转运到果实中，导致叶片中氮、磷元素含量急剧下降，特别是氮元素尤其明显。因此，此段时间就要保证树体中充足的氮、磷、钾营养元素的供应，可以采取叶面喷施的方式进行追肥。钙是构成果胶质钙，保证植株生长健壮和果实高产优质的重要元素，其在植株体内是不可移动元素，同时花椒喜钙，钙元素在叶片中含量随叶龄的增长而逐渐增加。镁元素是叶绿体的重要组成部分，对植株的光合作用起着重要的作用，九叶青花椒叶片中镁元素呈现先增加后降低的趋势，前期可能是因为花椒 叶面积扩张，导致叶绿素含量升高有关，之后植株中又有新叶形成，导致易移动的镁元素从老叶向新叶转移而下降。

九叶青花椒主要物候期内叶片中微量元素含量顺序为Fe>Mn>B>Zn>Cu。叶片中铁元素的含量最高，铁元素在果实膨大期下降较为迅速，因为此时是叶绿体迅速形成的时期，铁元素作为叶绿素前体形成的重要元素，由于叶片为果实提供大量的铁元素而导致其含量下降明显。叶片中铜含量较低，其中开花授粉期到坐果期间下降较为明显，因为铜具有促进花器官分化左右，可能与铜大量转移到花器官上有关。锰与钙元素一样是不易移动元素，锰含量在主要物候期呈逐渐上升趋势，与袁紫倩等对薄壳山核桃叶片营养元素研究的结果一致[5]。分析采样地土壤中有效硼，结果发现大部分土壤都处于缺硼状态，但是叶片中硼元素呈上升趋势，这可能与不同元素间吸收存在促进作用有关，同时在生产上要注意补充硼肥。刘茂桥等[6]和王衍安等[18]研究表明，缺锌会导致铁核桃单叶面积显著减小和新梢生长量减少。从本试验结果看出，九叶青花椒在开花结果初期锌元素含量波动较大，因此锌肥可以随基肥一起施用，满足植株前期对其需要。试验结果发现，微量元素锌和大量元素钙呈显著负相关关系(相关系数0.619)，与此文一致，与张彤彤等[19]在梨枣叶片研究的元素锌、钙之间呈显著正相关相反，其原因可能是不同树种对营养元素需求你不同从而导致养分元素间相互作用存在差异。

4 结 论

九叶青花椒作为一种喜肥树种，养分元素的供应对其生长发育至关重要。通过定期采集植株叶片，测定其矿质营养元素含量，分析其主要物候期元素变化特征，是准确诊断九叶青花椒树体营养状况的关键。本试验研究结果表明，4月底到5月初，各种矿质营养元素特别是氮、磷、钾养分处于一个相对稳定、波动平稳的时期，此段时间可以作为九叶青花椒营养诊断采样的适宜时期。

在九叶青花椒的生产栽培上，建议以氮、钾、钙、磷肥为主，镁、硼、锌肥为辅。在花椒开花授粉和坐果期要适当补充追肥。同时，注意在花椒采摘前施肥，此时树体处于养分积累期，充足的肥料供应可以促进新梢正常生长。冬季补充深施有机肥，可以为次年花椒生长储备更丰富的营养物质。