库尔勒香梨叶片营养元素含量的年变化规律及相关性研究

位 杰，马建江，陈久红，姜 峰

(1.新疆生产建设兵团 第二师农业科学研究所，新疆 铁门关 841005;2.新疆生产建设兵团 第二师33团农业发展服务中心，新疆 铁门关 841005)

库尔勒香梨(PyrussinkiangensisYü)简称香梨，是新疆著名的优质特产林果产品，也是最具有影响力的库尔勒城市名片，以皮薄肉细、汁多渣少、酥脆爽口、清香怡人、极耐储藏等优点而备受消费者的喜爱。截至2016年，新疆香梨总面积达到7.30万hm2，产量104.6万t，其中核心区库尔勒市的香梨总面积为2.88万hm2，产量32.1万t[1]。库尔勒香梨在调整农业产业结构、促进农业增效和果农增收等方面发挥着重要作用。科学施肥是果树生产管理的重要环节，也是果树正常生长和优质果品生产的重要基础，盲目施肥或依靠经验施肥会造成果树生长过程中的营养失衡，进而导致果树树势和果实品质下降、产量变化幅度大。因此，加强果树树体营养的平衡供应是实现稳产、高产的基础。

矿质营养元素在果树的生长发育、产量形成和品质调控中起着重要的作用，缺失或过量都会在一定程度上影响果树的正常生理代谢、产量提升、品质改善和抗逆性的变化[2-7]。叶片不仅是植物进行光合作用、制造营养成分为果实生长发育提供营养基础的主要组织器官，还是植物体进行花芽分化所需营养的重要合成器官，同时也是树体积累和储藏养分的重要“源”器官[8-9]。因此，叶片中矿质营养元素含量的丰缺会直接影响叶片光合能力的强弱，进而影响果树生长发育、产量、果实品质[10]。前人在库尔勒香梨生长季果实和叶片矿质元素含量变化[11]、不同树龄香梨园土壤和叶片养分特征[10,12]、香梨园土壤养分与产量的关系[13]、不同产量香梨枝条的抗寒性评价[14]等方面已有一些研究，而关于不同产量园香梨叶片养分特征变化规律的报道还较少见。鉴于此，通过对不同产量园香梨叶片9种营养元素含量的测定，分析不同产量园库尔勒香梨叶片养分含量的年变化特征，探求不同产量园库尔勒香梨需肥规律的差异，为指导生产上库尔勒香梨合理施肥和促进香梨园的持续生产提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

试验地点位于新疆铁门关市29团。供试材料为生长健壮、树龄一致(20～25年生)的库尔勒香梨树。

1.2 试验设计

根据前2 a产量情况将果园分为高产园(大于22.5 t/hm2)、中产园(15.0～22.5 t/hm2)、低产园(小于15.0 t/hm2)3个水平。每个产量水平各选取3个果园，每个果园按对角线取样法选取5株生长健壮的香梨树，每株树为1个重复。试验共选取9个果园，45株香梨树。每株树按东、南、西、北4个方位选取当年生枝条中部生长正常、无病虫害的叶片20片，混合后作为一个待测样品。2017年5月11日开始第1次采样，以后每隔15 d采1次样，10月8日采样结束。采样时尽量避开打药、喷叶面肥。

果实成熟时统计每个果园5株树的产量，每个产量水平的3个果园的平均值作为高、中、低产园实际产量。

1.3 方法

将采集的叶片样品分组装入纸袋中，尽快带回实验室，先后用自来水、0.1%洗洁精溶液、自来水、0.2%盐酸、蒸馏水、去离子水依次洗涤，然后将叶片在105 ℃烘箱中进行30 min杀青处理，随后在80 ℃烘箱中烘至恒定质量，取出后去掉叶柄，分别用不锈钢粉碎机粉碎，粉碎后的样品经过1 mm孔径的筛子，然后将处理好的样品装入硫酸纸袋中密封，备测。

叶片N含量采用凯氏定氮法测定，P含量采用钼锑抗比色法测定，K含量采用火焰光度计法测定，Ca、Mg、Cu、Fe、Mn和Zn含量采用硝酸-高氯酸消解，原子吸收分光光度法测定[15-17]。

1.4 数据处理

试验数据采用Excel 2003、DPS v7.05软件进行方差分析、相关性分析和制图。

2 结果与分析

2.1 不同产量园香梨叶片大量元素含量的变化特征

由图1可知，随着叶片的生长发育，不同产量园香梨叶片中N含量总体上均呈下降的趋势。5月11日至6月10日，叶片中N含量下降幅度较大，高、中、低产香梨园分别下降8.04、10.08、11.84 g/kg，6月10日后叶片中N含量下降幅度减缓，7月10日后又有所增加，7月25日后又缓慢下降至基本稳定。从5月11日至10月8日，高、中、低产园香梨叶片中N含量的下降量分别为12.81、14.79、16.32 g/kg，下降幅度分别为43.30%、45.79%、47.48%。高、中、低产园香梨叶片中N含量的平均值分别为20.56、21.19、21.60 g/kg，低产园叶片中的N含量最高，中产园次之，高产园最低。

由图2可知，随着叶片的生长发育，不同产量园香梨叶片中P含量随季节变化波动较大，但总体上均呈下降的趋势。5月11日至10月8日，高、中、低产园香梨叶片中P含量的下降量分别为1.36、2.89、1.66 g/kg，下降幅度分别为21.97%、40.41%、23.21%。高、中、低产园香梨叶片中P含量的平均值分别为4.95、5.04、5.36 g/kg，低产园叶片中的P含量最高，中产园次之，高产园最低。

图1 库尔勒香梨叶片N含量的年变化Fig.1 The annual change of leaf nitrogen content of Korla fragrant pear

图2 库尔勒香梨叶片P含量的年变化Fig.2 The annual change of leaf phosphorus content of Korla fragrant pear

由图3可知，随着叶片的生长发育，不同产量园香梨叶片中K含量总体上均呈先上升后下降的变化趋势。5月11日至6月25日，不同产量香梨园叶片中K含量逐渐增加，随后下降，7月10日又迅速增加，之后迅速下降至平稳。高产园、低产园香梨叶片中K含量在6月25日达最大值，中产园香梨叶片中K含量在7月25日达最大值。5月11日至10月8日，高产园香梨叶片中K含量增加0.16 g/kg，增加幅度为0.96%，中、低产园香梨叶片中K含量分别下降1.01、1.93 g/kg，下降幅度分别为5.89%、10.63%。高、中、低产园香梨叶片中K含量的平均值分别为19.04、18.92、19.72 g/kg，低产园叶片中的K含量最高，高产园次之，中产园最低。

图3 库尔勒香梨叶片K含量的年变化Fig.3 The annual change of leaf potassium content of Korla fragrant pear

2.2 不同产量园香梨叶片中量元素含量的变化特征

由图4可知，随着叶片的生长发育，不同产量园香梨叶片中Ca含量总体上均呈先上升后下降的变化趋势。5月11日至8月9日，高、中、低产园香梨叶片中Ca含量总体上逐渐增加，其中高产园和低产园香梨叶片中Ca含量在7月25日出现一定程度的下降，各产量园香梨叶片中Ca含量均在8月9日达到最大值，分别为22.94、22.72、25.08 g/kg。8月24日至9月8日，各产量园香梨叶片中Ca含量迅速下降，之后较为稳定。5月11日至10月8日，高、中、低产园香梨叶片中Ca含量分别增加2.97、2.38、3.80 g/kg，增加幅度分别为45.59%、37.73%、62.82%。高、中、低产园香梨叶片中Ca含量的平均值分别为14.18、14.41、15.94 g/kg，低产园叶片中的Ca含量最高，中产园次之，高产园最低。

图4 库尔勒香梨叶片Ca含量的年变化Fig.4 The annual change of leaf calcium content of Korla fragrant pear

由图5可知，随着叶片的生长发育，不同产量园香梨叶片中Mg含量总体上均呈逐渐上升的变化趋势。5月11日至8月24日，不同产量园香梨叶片中Mg含量总体上缓慢增加，之后迅速增加，9月8日达到最大值，分别为6.97、7.47、8.31 g/kg，随后平稳下降。5月11日至10月8日，高、中、低产园香梨叶片中Mg含量分别增加4.44、5.01、5.16 g/kg，增加幅度分别为203.88%、222.15%、204.39%。高、中、低产园香梨叶片中Mg含量的平均值分别为4.02、4.51、4.88 g/kg，低产园叶片中的Mg含量最高，中产园次之，高产园最低。

图5 库尔勒香梨叶片Mg含量的年变化Fig.5 The annual change of leaf magnesium content of Korla fragrant pear

2.3 不同产量园香梨叶片微量元素含量的变化特征

由图6可知，随着叶片的生长发育，不同产量园香梨叶片中Cu含量总体上均呈先上升后下降的变化趋势。不同产量园香梨叶片中Cu含量在前期出现一定程度的下降，随后逐渐上升，9月8日达到最大值，分别为21.49、19.38、22.20 mg/kg，然后又迅速下降。5月11日至10月8日，高、中、低产园香梨叶片中Cu含量分别增加7.23、2.37、4.39 mg/kg，增加幅度分别为77.16%、22.26%、31.42%。高、中、低产园香梨叶片中Cu含量的平均值分别为13.51、13.54、16.42 mg/kg，低产园叶片中的Cu含量最高，中产园次之，高产园最低。

图6 库尔勒香梨叶片Cu含量的年变化Fig.6 The annual change of leaf copper content of Korla fragrant pear

由图7可知，随着叶片的生长发育，不同产量香梨园香梨叶片中Fe含量总体上均呈先上升后下降的变化趋势。5月11日至8月9日，各产量园香梨叶片中Fe含量随季节变化波动较大，总体上缓慢上升。高产园香梨叶片中Fe含量8月9日开始迅速增加，中产园和低产园香梨叶片中Fe含量从8月24日开始迅速增加，均在9月8日达到最大值，分别为188.31、167.56、175.72 mg/kg，随后又迅速下降。5月11日至10月8日，高、中、低产园香梨叶片中Fe含量分别增加123.96、101.21、100.20 mg/kg，增加幅度分别为355.35%、324.80%、369.59%。高、中、低产园香梨叶片中Fe含量的平均值分别为92.54、78.72、72.29 mg/kg，高产园叶片中的Fe含量最高，中产园次之，低产园最低。

由图8可知，随着叶片的生长发育，不同产量香梨园香梨叶片中Mn含量总体上均呈上升趋势。5月11日至7月10日，各产量园香梨叶片中Mn含量呈现快速上升趋势，7月10日至7月25日出现一定程度的下降，随后又快速上升。5月11日至10月8日，高、中、低产园香梨叶片中Mn含量分别增加41.84、63.62、66.19 mg/kg，增加幅度分别为119.87%、223.32%、193.69%。高、中、低产园香梨叶片中Mn含量的平均值分别为54.98、63.77、73.24 mg/kg，低产园叶片中的Mn含量最高，中产园次之，高产园最低。

图7 库尔勒香梨叶片Fe含量的年变化Fig.7 The annual change of leaf iron content of Korla fragrant pear

图8 库尔勒香梨叶片Mn含量的年变化Fig.8 The annual change of leaf manganese content of Korla fragrant pear

由图9可知，随着叶片的生长发育，不同产量香梨园香梨叶片中Zn含量随季节变化波动较大，但总体上均呈先上升后下降的趋势。6月10日前，各产量园香梨叶片中Zn含量快速上升，随后下降，7月10日各产量园香梨叶片中Zn含量再次快速上升，随后又急剧下降，8月9日后缓慢起伏变化，变化趋势较为平稳。5月11日至10月8日，高、中、低产园香梨叶片中Zn含量分别下降28.63、26.73、17.22 mg/kg，下降幅度分别为82.02%、93.82%、50.40%。高、中、低产园香梨叶片中Zn含量的平均值分别为51.71、39.64、38.68 mg/kg，高产园叶片中的Zn含量最高，中产园次之，低产园最低。

图9 库尔勒香梨叶片Zn含量的年变化Fig.9 The annual change of leaf zinc content of Korla fragrant pear

2.4 香梨叶片中营养元素含量与产量的相关性

由表1可知，香梨叶片中营养元素含量的年平均值与产量存在一定的相关性，其中，N、Mg、Mn的平均值与产量呈极显著负相关，P含量的平均值与产量呈显著负相关，Fe含量的平均值与产量呈显著正相关，其余均未达到显著水平。

由表2可知，各营养元素含量的年平均值之间也存在一定的相关性，其中N含量与Fe含量呈极显著负相关，与Mg含量呈极显著正相关，与Mn含量呈显著正相关；P含量与Ca含量呈极显著正相关，与Cu含量呈显著正相关；K含量与Ca、Cu含量呈显著正相关；Ca含量与Cu含量呈极显著正相关；Mg含量与Fe含量呈极显著负相关，与Mn含量呈极显著正相关；Fe含量与Mn含量呈显著负相关，与Zn含量呈显著正相关；其余均未达到显著水平。

由此可见，香梨园产量的形成是受各种矿质营养元素协同作用的结果。

表1 香梨叶片营养元素含量平均值与产量的相关性Tab.1 Correlation between annual average of mineral elements contents and yield in Korla fragrant pear

注：* 和 **分别表示相关性达0.05、0.01水平，下同。
Note:* and ** mean significant at 0.05 and 0.01 level,respectively,the same below.

表2 香梨叶片营养元素含量年平均值之间的相关性Tab.2 Correlation of annual average of mineral elements contents in Korla fragrant pear

3 结论与讨论

矿质营养是梨生长发育、产量与果实品质形成的物质基础[18]。根据果树对矿质营养元素需求量的多少，可将其分为N、P、K大量元素，Ca、Mg中量元素和Fe、Mn、Cu、Zn微量元素[10]。叶片作为植物制造、积累、贮藏、提供养分的“源”器官，其体内养分变化水平在一定程度上可以反映出果树树体的营养状况和产量水平。贾兵等[9]对砀山酥梨叶片矿质元素含量的年变化研究发现，N、P、K、Cu含量年变化总体上呈逐渐下降趋势，Ca、Mn则呈逐渐上升趋势，Mg含量年变化不大，Zn含量呈先下降后上升的趋势,Fe含量的变化波动性较大。林敏娟等[19]对华山梨叶片矿质元素含量年变化的研究表明，叶片内N、P、Cu含量随叶龄的增加而降低，Ca、Mg、Mn含量随叶龄的增加而升高。姜喜等[11]的研究表明，随着果实的生长发育，香梨叶片中P、K、Ca含量呈下降趋势，Mg含量呈上升趋势，N含量波动程度较大。朱海峰等[20]的研究发现，1 a内香梨叶片中N、P、K含量整体呈下降趋势，Ca、Mg含量整体呈上升趋势。本研究显示，随着香梨的生长发育，香梨叶片中的N、P含量总体上呈现下降趋势，Mg、Mn含量总体上呈现上升趋势，K、Ca、Cu、Fe、Zn含量总体上呈现先上升后下降的趋势，这与前人的研究结果基本一致又不尽相同，可能与品种、树龄、采样时期、环境条件、栽培管理状况、树体生育状况等的差异有关。

不同产量园香梨叶片内同一种营养元素含量的变化趋势基本一致，表明不同产量香梨树体对各种营养元素的吸收利用规律较一致。香梨生长发育期叶片内各矿质营养元素含量的平均值表现为N>K>Ca>P>Mg>Fe>Mn>Zn>Cu，N、P、Ca、Mg、Cu、Mn含量的平均值表现为低产园>中产园>高产园，K含量的平均值表现为低产园>高产园>中产园，Fe、Zn含量的平均值表现为高产园>中产园>低产园。高、中、低产园香梨树叶片中的N、P、K、Ca、Mg含量相差微小，Fe、Mn、Cu、Zn含量相差较为明显。果树内各营养元素的含量以及适当比例对果树产量有重要影响，各营养元素必须达到一定的浓度平衡比例关系，才能发挥其在植物体中应有的生理功能[21]，陆宏等[22]也认为，养分不平衡是限制黄花梨园优质、高产的重要因素。本研究表明，高、中、低产园在生长发育期内大量元素和中量元素含量上的差异并不明显，微量元素仅在个别时期出现一定差异，表明低产园各矿质营养元素含量的比例失衡是造成低产园产量低的主要原因。

姜喜等[11]认为，多年生果树树体叶片内各种营养元素不是孤立存在的，一种元素含量的变化必然会引起其他元素含量的一系列的次级变化。魏雪梅等[21]的研究也表明，梨叶片各营养元素之间存在着拮抗或增效作用。贾兵等[9]研究发现，砀山酥梨叶片中N与P、K、Cu含量呈极显著正相关，与Mg、Fe含量呈显著正相关，与Ca、Mn含量呈极显著负相关。林敏娟等[23]对黄金梨叶片中矿质元素的年动态研究发现，叶片中N与P、Cu含量呈极显著正相关，与Ca、Mg、Mn含量呈极显著负相关；P与Ca、Mg含量呈显著负相关，与Cu含量呈显著正相关；Mg与Mn、Zn含量呈极显著正相关，与Cu含量呈极显著负相关。罗洮峰等[24]研究表明，高产香梨园产量与叶片中Mg、Fe含量呈显著负相关，低产香梨园产量与叶片中Ca、Mn含量呈显著负相关。本研究显示，库尔勒香梨叶片中N、Mg、Mn含量的平均值与产量呈极显著负相关，P含量的平均值与产量呈显著负相关，Fe含量的平均值与产量呈显著正相关；N与Mg、P与Ca、Ca与Cu、Mg与Mn含量呈极显著正相关，N与Mn，P与Cu，Fe与Zn，K与Ca、Cu含量呈显著正相关，N与Fe、Mg与Fe含量呈极显著负相关，Fe与Mn含量呈显著负相关，说明库尔勒香梨叶片中各营养元素间存在一定的协同性与拮抗性，既相互制约又相互促进。根据本研究结果，生产实践中要在继续稳定香梨N、P、K、Ca、Mg含量的基础上，进一步提高微量元素Fe、Zn、Cu、Mn肥料的施用，以调节香梨叶片中各种营养元素的比例，平衡树体营养，提高肥料利用率，实现香梨稳产、高产的目标。