苹果摘叶及枝干喷施尿素对春季土施15N-尿素吸收利用的影响

2019-06-28于波何流葛顺峰姜远茂

山东农业大学学报（自然科学版） 2019年3期

于波,何流,葛顺峰,姜远茂

于波,何流,葛顺峰*,姜远茂*

山东农业大学园艺科学与工程学院,作物生物学国家重点实验室, 山东泰安 271018

以6年生‘烟富3’/SH6/平邑甜茶为试材，利用15N同位素标记，研究LP+NU（2015年落叶前摘叶+2016年萌芽前枝干不喷施尿素）、LP+U（2015年落叶前摘叶+2016年萌芽前枝干喷施尿素）、NLP+NU（2015年落叶前不摘叶+2016年萌芽前枝干不喷施尿素）、NLP+U（2015年落叶前不摘叶+2016年萌芽前枝干喷施尿素）处理对苹果春季土施15N-尿素吸收、分配及利用特性的影响。结果表明：不同处理苹果根部贮藏营养水平差异显著，其中NLP+U处理苹果根系淀粉、可溶性总糖、蛋白质、游离氨基酸含量分别为39.71 mg/g、11.28 mg/g、25.74 mg/g、0.31 mg/g，高于LP+NU、LP+U、NLP+NU处理；NLP+U（2015年不摘叶+2016年枝干喷施尿素）处理对苹果根系生长促进作用显著，其根长、根表面积、根尖数、表面积密度、根长密度等根系形态指标及根系生物量由高到低分别为NLP+U＞NLP+NU＞LP+U＞LP+NU处理，且新梢旺长期苹果植株体内全氮含量由高到低顺序为NLP+U＞NLP+NU＞LP+U＞LP+NU；不同处理间苹果各器官Ndff值存在明显差异，且均以根的Ndff最高，各器官的Ndff值均以NLP+U处理最高，LP+NU处理最低。NLP+U处理显著提高了苹果植株氮素利用率。

苹果; 摘叶及枝干喷施;15N; 吸收; 利用

研究表明，在苹果年生长周期中，苹果肥料利用分为3个阶段，分别是大量需氮期、氮素稳定供应期以及营养贮备期[1]。春季苹果处于大量需氮期，果农在生产上普遍重视春季施肥[2]。春季施肥可以促进苹果生长发育，增加花芽饱满度[3]，但由于早春地表温度低且干旱，根系吸收能力较弱，使得早春土施肥料吸收利用率较低且效果不一[4]，而根系作为苹果氮素和水分的主要吸收器官，果树通过根系形态与生理学反应来适应土壤环境的变化[5]，在生长前期较强的根系生长对于快速建立起较大的根系以及提高氮素吸收利用效率具有重要作用[6,7]，另外有研究表明，早春根系第一次生长高峰期间，根系生长所需的营养物质主要来源于树体贮藏营养[8,23]，迄今为止，有关苹果春季施肥的研究已有诸多报道，而关于提高树体贮藏营养水平对春季根系的发生以及春季施肥效果的影响尚未见报道，因此本试验采用15N示踪技术[9]，研究树体贮藏营养水平对苹果树春季根系的发生以及对春季土施15N-尿素吸收利用的影响，以期为果园早春管理提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与设计

试验于2015年11月份在山东省烟台市苹果试验园中进行，试验地0~60 cm土层的基本理化性状如表1，试材为6年生烟富3/SH6/平邑甜茶苹果，株行距为4 m×1 m。随机选取长势一致、无病虫害的苹果树20棵，试验设4个处理，每个处理5株。试验一：LP+NU，于2015年11月1日进行摘叶处理+2016年2月25日进行枝干不喷施尿素处理(尿素浓度为3％)，处理二：LP+U，2015年落叶前摘叶+2016年枝干喷施尿素；处理三：NLP+NU，2015年落叶前不摘叶+2016年枝干不喷施尿素；处理四：NLP+U，2015年不摘叶+2016年喷施尿素。并于2016年3月初进行春季施肥，施肥方法是距果树中心干30 cm的区域内挖环状沟，沟长、宽均为20 cm，同时在沟内每株撒施丰度10.1%的15N-尿素10 g，随后每株施入普通尿素150 g、硫酸钾280 g、磷酸氢二铵260 g，施肥后每棵立即浇水4 L。于4月15日进行苹果根系取样，于5月20日进行整株解析取样，进行土层取样。

表1 供试土壤基本理化性状

1.2 测定项目

1.2.1 苹果根部贮藏营养水平的测定将待测根系于105 ℃下杀青30 min，之后70~80 ℃下烘干后称重、研磨，过0.25 mm筛，并装于自封袋中待测。淀粉、可溶性糖含量测定采用蒽酮比色法[19]；可溶性蛋白质含量采用考马斯亮兰G-250法[19]；游离氨基酸含量测定采用水合茚酸酮比色法[19]。

1.2.2 苹果根系形态指标测定于4月15日，每个处理随机选取3棵进行根样局部取样，在树干外围枝同一方向，挖45cm*45cm的土壤剖面，收集其中根样，带回实验室测定。样品经清水冲洗后用WinRHIZO（2007）根系分析软件进行分析。扫描分析后根系样品分别称其鲜重，然后置于80 ℃烘箱中烘干至恒量，并称其干重。

1.2.3 植株解析及各器官全氮和15N丰度的测定于2016年5月20日（新梢旺长期）对整个植株进行解析，植株的解析方法按照丁宁[12]的方法进行，样品全氮用凯氏定氮法测定[22]。15N丰度用ZHT-03（北京分析仪器厂）质谱仪测定[9]。

1.3 计算公式

1.4 数据处理

应用 Microsoft Excel 2007 软件对数据进行处理和绘图，应用SPSS Statistics 17.0软件进行数据的统计分析(单因素方差分析)，差异显著性检验用LSD法，显著性水平=0.05

2 结果与分析

2.1 不同处理对果树根部贮藏营养水平的影响

由表2可知，摘叶（LP+NU、LP+U）处理根部贮藏营养水平与不摘叶处理（NLP+NU、NLP+U）相比均有明显下降；其中LP+NU、LP+U处理相比，根部淀粉含量与可溶性总糖含量变化差异不显著，而LP+U处理根部蛋白质含量与游离氨基酸含量均明显高于LP+NU处理，NLP+NU、NLP+U处理相比根部淀粉含量及可溶性糖含量变化不显著，其中NLP+U处理根部蛋白质含量与游离氨基酸含量均明显高于NLP+NU处理；不同处理下，LP+NU处理果树根部贮藏营养各组分水平最低，仅为NLP+NU处理（CK）的0.33倍、0.67倍、0.68倍、0.56倍；NLP+U处理果树根部贮藏营养各组分水平最高，为NLP+NU处理（CK）的1.07倍、1.04倍、1.27倍、1.24倍。

表 2 不同处理对果树根部贮藏营养水平的影响

注：同一列小写字母表示差异达0.05显著水平。下同。Note: Values followed by a lowercase within the same column are significantly different at the 0.05 level. The same below.

2.2 不同处理对果树根系生长及根系生物量的影响

研究表明根系生物量、根系长度、根系表面积与果树吸收养分和水分能力的强弱密切相关[11]。由表2所示，不同处理苹果粗、细根的根系长度、根系总表面积、条数及根系生物量的差异明显，其中NLP+U（不摘叶+喷施尿素）处理，苹果粗、细根的根系长度、根系总表面积、条数及根系生物量均为最高，其次为NLP+NU（不摘叶+不喷施尿素）处理、LP+U（摘叶+喷施尿素）处理，LP+NU（摘叶+不喷施尿素）处理最低。

表 3 不同处理对果树根系及根系生物量的影响

2.3 不同处理对苹果翌年生长初期各器官Ndff(%)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，反映了植株器官对肥料15N的吸收征调能力[12]。由表4可见，在盛花期不同处理间均以根的Ndff最高，且各处理间差异显著，花、叶等新生器官Ndff最低，这是由于早春果树根系吸收的氮素先运转到根，而后再向地上部运输。在此期间，地上部新生器官所需的氮素主要来源于树体贮藏营养[22]。与盛花期相比，新梢旺长期果树各器官的Ndff均有所升高，且地上部新生器官对15N的吸收征调能力逐渐变强。这是由于在此时期，果树地上部新生器官对养分需求强烈，此时根系吸收的15N主要供应给地上部新生器官进行形态建成。不同处理，各测定时期苹果各器官的Ndff值均以NLP+U（不摘叶+喷施尿素）处理最高。

表 4 不同处理对苹果翌年生长初期各器官Ndff(%)的影响

2.4 不同处理对苹果植株15N-尿素吸收及15N利用率的影响

由表6可知，不同处理下苹果植株、15N吸收量及15N-尿素利用率差异明显，NLP+U处理下苹果植株15N吸收量显著高于其它3个处理，而且NLP+U处理下15N肥料利用率分别为LP+NU处理、LP+U处理和NLP+NU处理的4.17、2.25和1.56倍。

表 6 不同处理对苹果植株15N-尿素吸收及15N利用率的影响

3 讨论

研究表明苹果落叶时，叶片中氮素约有一半随叶片凋落而损失，其余则在养分回流期间回撤到树体内，被树体贮藏起来供果树翌年生长发育[13,14]，本研究表明落叶前进行摘叶处理使得氮素在养分回流期不能有效地回撤到果树体内，被树体贮藏起来，从而使得苹果根系蛋白质与氨基酸含量较不摘叶处理下降明显，与此同时，苹果根系可溶性糖与淀粉含量也较不摘叶处理下降明显，这说明落叶前摘叶在阻碍叶片中氮素回流的同时，使得叶片光合作用所需的相关酶的合成受阻[15]，进而影响了叶片的光合作用，叶片光合作用产物合成受到限制，从而导致苹果根系可溶性糖与淀粉含量降低。枝干喷施尿素，尿素可被果树迅速吸收[16,24]，这一点已在樱桃[17]、葡萄[18]等果树栽培管理中得到了证实。萌芽前苹果枝条喷施尿素，尿素被苹果迅速吸收，在一定程度上缓解了由于摘叶处理导致的贮藏氮素不足的问题，本试验结果表明：枝干喷施尿素处理较不喷施处理，苹果根系蛋白质、氨基酸含量有明显增加，但可溶性糖、淀粉含量变化不显著，这是由于喷施尿素只是补充了氮素营养，而碳素贮藏营养却未能获得补充。

果树贮藏营养水平与根系的生长分布、生理活性关系紧密，果树春天自芽萌动到新梢旺长初期，所需营养物质主要来源于贮藏营养[16]。生物量、根系长度、根系表面积可以直观反映果树吸收养分和水分能力的强弱[20,21]。由于粗、细根的根长和生物量的不对称关系，才使得细根和粗根在吸收养分和水分功能上效率不同，因此根系的动态主要是细根的动态，细根根量占总根量比例的大小则是反应根系生长发育最有效的指标[9]。本试验结果表明，NLP+U（不摘叶+喷施尿素）处理细根的数量、生物量、根长、根长密度、根系表面积及表面积密度最大，这表明较高的根部贮藏营养水平对根系生长有明显的促进作用，这与前人[17]的研究结论一致。本研究还发现LP+U（摘叶+喷施尿素）处理较LP+NU（摘叶+不喷施尿素）处理；NLP+U（不摘叶+喷施尿素）处理较对照NLP+NU（不摘叶+不喷施尿素）处理，细根所占根系比例均有明显提高，由此可以说明枝干喷施尿素可以有效的促进根系尤其是细根的生长。

作为吸收养分和水分的主要器官，果树根系从土壤中吸收水分和养分的同时，还可以起到支持固定果树的作用[24]。本试验15N示踪结果表明，NLP+U（不摘叶+喷施尿素）处理15N利用率最高为12.15%，分别是NLP+NU处理（7.74%）、LP+U处理（6.65%）、LP+NU处理（5.05%）的1.56倍、1.82倍、2.41倍。这是因为NLP+U处理下根的Ndff高于其它处理，根系对氮的吸收能力较强；与此同时本试验结果表明，NLP+U（不摘叶+喷施尿素）处理在新梢旺长期的利用率为12.15%，较对照NLP+NU（不摘叶+不喷施尿素）处理有明显提高，表明枝干喷施尿素可以显著提高春季施肥的效果，这与前人的研究结论一致[20]。

本试验在早春萌芽前进行枝干喷施尿素处理，对果园早春管理具有一定的指导意义，然而该实验只研究了氮素贮藏营养对春季施肥效应的关系，而碳素贮藏营养对果树春季施肥效应的影响却尚未涉及，因此关于树体贮藏营养对苹果春季施肥的影响还有待进一步研究。

4 结论

大田试验条件下，NLP+U（不摘叶+喷施尿素）处理下果树根系贮藏营养水平最高，且该处理细根的数量、生物量、根长、根长密度、根系表面积及表面积密度明显高于其它处理；同时该处理下，15N-尿素利用率最高。

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Effects of Apple Leaf Picking and Spraying Urea over Branches on Absorption and Utilization of15N- urea Fertilized in Soil in Spring

YU Bo, HE Liu, GE Shun-feng*, JIANG Yuan-mao*

271018,

Six-year-old ‘Yanfu3’/SH6/Rehd. and15N trace technique were used to explore the effects of LP+NU (leaves were removed before defoliation in 2015, and no urea was sprayed on stems before 2016), LP+U(leaves were removed before defoliation in 2015, spraying urea in stems before 2016), NLP+NU(In 2015, leaves were not picked before defoliation, and no urea was sprayed on stems before 2016) , NLP+U (Leaves were not picked before 2015, and urea was sprayed on branches before germination in 2016) on15N-urea absorption, utilization and loss of Fuji apple. The main results were as follow: The nutrition level of Apple roots was significantly different under different treatments, The contents of starch, total soluble sugar, protein and free amino acid in Apple roots under NLP+U treatment were 39.71 mg/g, 11.28 mg/g, 25.74 mg/g and 0.31 mg/g respectively, higher than those of LP+NU, LP+U and NLP+NU treatments; The effects of NLP+U (Leaves were not picked before 2015, and urea was sprayed on branches before germination in 2016) treatment on apple root growth was significant，root length, root surface area, root tip number, surface area density, root length density and other root morphological indexes and root biomass from high to low were NLP+U > NLP+NU > LP+U > LP+NU treatment the order of total nitrogen content in new shoot growing from high to low was NLP+U > NLP+NU > LP+U > LP+NU, the Ndff values of apple organs in different treatments were significantly different, and the Ndff of roots was the highest, the Ndff values of all organs were the highest in NLP+U treatment, and lowest in LP+NU treatment. At the same time, NLP+U treatment significantly increased the nitrogen use efficiency of apple plants.

Apple; leaf picking and branch spraying;15N; utilization

S661.1

1000-2324(2019)03-0377-05

10.3969/j.issn.1000-2324.2019.03.005

2018-03-29

2018-09-27

国家重点研发计划(2016YFD0201100;2017YFD0200200/08);国家自然科学基金(31501713);国家现代农业产业技术体系建设资金项目(CARS-27)

于波(1993-),男,硕士研究生,研究方向:苹果氮素营养. E-mail:2678320667@qq.com

Author for correspondence. E-mail:geshunfeng210@126.com; ymjiang@sdau.edu.cn