不同施鉀方式對桃樹營養(yǎng)及果實產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

鄭繼成，白 紅，石 佩，范崇輝，趙彩平 (西北農(nóng)林科技大學(xué) 園藝學(xué)院，陜西楊凌 712100)

桃(PrunuspersicaL.)是中國生產(chǎn)面積和產(chǎn)量僅次于蘋果、柑桔和梨的第四大水果[1]。近10 a 中國桃生產(chǎn)面積總體呈增長態(tài)勢，目前桃產(chǎn)業(yè)已進入專業(yè)化、集約化、規(guī)?；陌l(fā)展軌道，但是大多數(shù)桃園仍然沿用傳統(tǒng)的環(huán)狀開溝施肥方式，導(dǎo)致肥料利用率較低，是限制桃產(chǎn)業(yè)進一步發(fā)展的主要問題之一?！八蜀詈稀被颉肮喔仁┓省钡姆仕惑w化技術(shù)可顯著提高肥料的利用率[2-3]，尤其在旱作農(nóng)業(yè)中表現(xiàn)突出[4]。因此，研究旱區(qū)農(nóng)業(yè)條件下水鉀耦合對桃樹枝葉營養(yǎng)、果實品質(zhì)和產(chǎn)量的影響對制定桃園科學(xué)合理的肥水管理措施具有重要的理論意義和實際應(yīng)用價值。

鉀在果樹生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)形成中有重要作用[4-5]。桃樹為喜鉀樹種，對鉀素的吸收量是氮素的1.6 倍，尤其以果實的吸收量最大[6]。增施鉀肥可以顯著改善桃[7]、蘋果[8]、梨[9]、柑橘[10]等果樹葉片光合特性，促進光合作用產(chǎn)物(碳水化合物)在葉片中的積累和轉(zhuǎn)化。同時，施鉀在提高果實產(chǎn)量和品質(zhì)方面已有大量報道[11-17]。中國西北黃土高原地區(qū)干旱少雨，鉀肥利用率低。研究表明，在干旱時，增施鉀肥可明顯提高植物的水分利用率[18]，而水分也能促進作物對鉀肥的吸收[19]。因此，水鉀耦合可能在提高鉀肥利用率方面有重要作用。利用施肥槍注射施肥是一種設(shè)備簡單、成本低、易操作的施肥方式，適合在干旱地區(qū)利用。吳小賓等[20]和張林森等[21]研究表明，根際注射施氮能夠顯著提高果樹氮素利用率。白紅等[22]研究認為注射施肥既可加快分解土壤中礦化有機物質(zhì)和提高難溶性無機物的溶解性，又可以提高土壤酶活性和微生物數(shù)量，改善土壤微環(huán)境，從而提高桃樹根系對肥料的吸收和利用。在中國，大多數(shù)桃園采用條狀溝施的施肥方式，關(guān)于鉀肥的施用方式研究報道較少。本試驗通過對陜西關(guān)中地區(qū)‘阿部白’桃不同施鉀方式對比研究，旨在分析水鉀耦合對桃樹枝葉營養(yǎng)及果實品質(zhì)的影響，以期為西北黃土高原地區(qū)桃園鉀肥的高效利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在陜西省咸陽市乾縣大墻鄉(xiāng)鄧家村桃園進行。該地處關(guān)中平原中段北側(cè)，渭北高原南緣，氣候溫和，光照充足，屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫13.1℃，無霜期為224 d，年平均降雨量在573～590 mm。以11 a生中晚熟品種 ‘阿部白’桃為試材，株行距4.0 m×4.0 m，南北行向。土壤為砂壤土，pH 7.52。土壤基本理化性質(zhì)見表1。

表1 土壤的理化性質(zhì)

1.2 試驗設(shè)計

將18棵生長健壯、樹勢一致的桃樹隨機分為3組，每處理6棵桃樹。試驗設(shè)對照(不施鉀肥)、條狀溝施鉀(在距離樹干60 cm處，開兩條寬35 cm，深20 cm，長100 cm的施肥溝，2次開溝方向分別為南北和東西，施肥后立即灌水10 L)和注射施鉀(將所施肥用10 L水溶解后，利用施肥槍在距離樹干60 cm處的35 cm寬環(huán)帶區(qū)域均勻注射入土壤中，注射深度為20 cm)3種處理。于果實膨大期追施鉀肥，分別在2016-05-10和2016-06-28將鉀肥施入土壤中，每次單株施入鉀肥(K2SO4，其中K2O≥50%)0.35 kg。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 新梢和葉片中N、P、K、糖及可溶性淀粉質(zhì)量分數(shù)的測定 于7月下旬分別從東、南、西、北 4個方向，采集樹冠外圍中部新梢和新梢中部的成熟葉片。樣品采下后立即裝入冰盒中的自封袋中保存，盡快帶回實驗室。放入105 ℃烘箱中殺青30 min，然后在80 ℃烘箱中至少烘24 h后，用粉碎機粉碎后過1.0 mm篩，裝入樣品袋中備用。

N、P、K質(zhì)量分數(shù)測定： N質(zhì)量分數(shù)采用凱氏定氮法測定；P質(zhì)量分數(shù)采用鉬銻抗比色法；K質(zhì)量分數(shù)采用火焰光度法。參照鮑士旦[23]的試驗方法進行。

可溶性總糖、可溶性還原糖以及淀粉質(zhì)量分數(shù)的測定：可溶性總糖和淀粉質(zhì)量分數(shù)用蒽酮比色法測定；還原糖質(zhì)量分數(shù)采用3，5-二硝基水楊酸法測定。參照李合生[24]的試驗方法進行。

1.3.2 葉片凈光合速率的測定 7月下旬，選擇晴朗無風(fēng)日9：00-11：00，利用LI-6400氣體交換系統(tǒng)測定樹冠東、南、西、北4個方向外圍新梢中部葉片的凈光合速率(Pn)。每個處理重復(fù)測定2次，取其平均值。

1.3.3 果實品質(zhì)及產(chǎn)量的測定 果實于成熟期(8月16日)采收，分別從樹冠東、南、西、北 4個方向外圍采摘果實，每個處理隨機選取30 個果進行果實品質(zhì)測定，同時計算單株產(chǎn)量。單果質(zhì)量用百分之一天平測定。單株產(chǎn)量用平均單果質(zhì)量乘以每株總果個數(shù)計算。電子數(shù)顯游標卡尺測果徑?？扇苄怨绦挝镔|(zhì)量分數(shù)用數(shù)顯糖度計測定。果實含酸量用數(shù)顯酸度計測定。果實硬度用硬度計測定。果實維生素C質(zhì)量分數(shù)用2-6二氯靛酚法測定[24]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 13.0對數(shù)據(jù)進行單因素分析和LSD’S多重比較，采用Excel 2010繪圖。數(shù)據(jù)以“平均值±標準差”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施鉀方式對‘阿部白’桃葉片、新梢和果實中N、P、K質(zhì)量分數(shù)的影響

如圖1所示，與對照相比，2種施鉀方式均可顯著提高‘阿部白’桃葉片中的K、N、P質(zhì)量分數(shù)。施肥槍注射的水鉀耦合處理的桃樹葉片中的K、N質(zhì)量分數(shù)均顯著高于傳統(tǒng)的條狀開溝施肥處理，而葉片P質(zhì)量分數(shù)在2施鉀處理間無顯著差異(圖1)。

不同施鉀方式對‘阿部白’桃枝條中K和N質(zhì)量分數(shù)的影響同葉片，均為施肥槍施鉀處理顯著高于條狀開溝施肥處理，且與對照相比，2種施鉀方式均可顯著提高枝條的K、N質(zhì)量分數(shù)。施肥槍注射施肥的水鉀耦合處理后，‘阿部白’桃枝條中的P質(zhì)量分數(shù)顯著高于對照，而與傳統(tǒng)的條狀開溝施鉀處理間則無顯著差異(圖2)。枝條中N、P、K的質(zhì)量分數(shù)均明顯低于葉片。

不同小寫字母表示處理間在0.05水平達顯著差異，下同

Different lowercase letters mean significance among treatments at 0.05 level，the same below

圖1不同施鉀方式對‘阿部白’桃葉片N、P、K質(zhì)量分數(shù)的影響

Fig.1EffectsofdifferentfertilizationmethodsonN,P,Kmassfractionin‘Abubai’peachleaves

圖2 不同施鉀方式對‘阿部白’桃枝條N、P、K質(zhì)量分數(shù)的影響

如圖3所示，與對照相比，2種施鉀方式均可顯著提高‘阿部白’桃果實中的K、N、P質(zhì)量分數(shù)。施肥槍注射的水鉀耦合處理桃樹葉片中的K、N、P質(zhì)量分數(shù)均顯著高于傳統(tǒng)條狀開溝施肥處理，且存在顯著差異(圖3)。

圖3 不同施鉀方式對‘阿部白’桃果實N、P、K質(zhì)量分數(shù)的影響

2.2 不同施鉀方式對‘阿部白’桃葉片、新梢中糖、淀粉質(zhì)量分數(shù)以及凈光合速率的影響

植株器官中可溶性糖、還原性糖質(zhì)量分數(shù)和淀粉不僅反映植株營養(yǎng)狀況，還是植株抗逆能力的重要體現(xiàn)。圖4和圖5顯示，與對照相比， 2種施鉀肥處理方式均顯著增加葉片和新梢中可溶性總糖、還原性糖和淀粉質(zhì)量分數(shù)。葉片和新梢中的還原糖、淀粉質(zhì)量分數(shù)在2種施鉀方式也存在顯著差異，均表現(xiàn)出施肥槍注射的施鉀處理顯著高于傳統(tǒng)的條狀開溝施鉀處理；且可溶性總糖質(zhì)量分數(shù)差異表現(xiàn)尤為明顯，施肥槍注射的水鉀耦合處理葉片和新梢中的可溶性總糖分別為43.70 mg/g和36.19 mg/g，較傳統(tǒng)的條狀開溝施鉀處理分別高13.33%和22.06%。而葉片和新梢中的淀粉質(zhì)量分數(shù)則在二施鉀處理間無顯著差異。此外，試驗結(jié)果顯示，葉片中的可溶性總糖質(zhì)量分數(shù)明顯高于新梢，而還原性糖和淀粉質(zhì)量分數(shù)則顯著低于新梢。如表2所示，不同施鉀方式對‘阿部白’桃葉片凈光合速率也有一定影響。葉片凈光合速率表現(xiàn)出注射施鉀處理 > 條狀溝施鉀處理 > 對照，且各處理間均達到顯著差異。

圖4 不同施鉀方式對‘阿布白’桃葉片糖及淀粉質(zhì)量分數(shù)的影響

圖5 不同施鉀方式對‘阿部白’桃枝條中糖、淀粉質(zhì)量分數(shù)的影響

表2 不同施鉀方式對‘阿布白’桃葉片凈光合速率的影響

注：不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。下同。

Note：Different letters represent significant difference(P<0.05).The same below.

2.4 不同施鉀方式對‘阿部白’桃果實產(chǎn)量和品質(zhì)形成的影響

鉀元素在果實品質(zhì)形成中起重要作用。如表3所示，本研究結(jié)果顯示，桃園施鉀及不同的施鉀方式對果實品質(zhì)、產(chǎn)量和礦質(zhì)元素質(zhì)量分數(shù)都有一定的影響。在果實采收期‘阿部白’桃果實的單果質(zhì)量、可溶性固形物質(zhì)量分數(shù)、固酸比和平均單株產(chǎn)量均表現(xiàn)出注射施鉀處理 > 條狀溝施鉀處理 > 不施鉀處理，且不同處理間差異均達到顯著水平。2種施鉀處理果實中維生素C顯著高于對照，而2種不同的施鉀方式處理間則無顯著差異。此外，注射施鉀的水鉀耦合處理在果實采收期的硬度最大，為8.23 kg/cm2，顯著高于傳統(tǒng)施鉀處理和對照。果實的酸質(zhì)量分數(shù)則表現(xiàn)出對照果實顯著高于注射施鉀處理，而其他處理間無顯著差異。

表3 不同施肥方式對‘阿部白’桃果實品質(zhì)和產(chǎn)量的影響

3 討 論

3.1 不同施鉀方式對樹體N、K、P質(zhì)量分數(shù)的影響

鉀是植物生長的重要元素，是植物和土壤系統(tǒng)中極其活躍的離子，許多植物生理學(xué)家認為鉀對植物生理方面的重要性僅次于氮。在植物的不同組織器官中，鉀的含量也僅次于氮[25]。本試驗結(jié)果表明，增施鉀肥不但可以顯著提高葉片、新梢和果實中的K質(zhì)量分數(shù)，并增加這些器官中的N、P質(zhì)量分數(shù)，這與郭雯等[8]和諶琛等[14]以蘋果為試材的研究結(jié)果一致。鉀在植物體內(nèi)通過木質(zhì)部運輸水和營養(yǎng)物質(zhì)方面起重要作用，當(dāng)鉀供應(yīng)減少時，硝酸鹽、磷酸鹽、鈣、鎂的轉(zhuǎn)移被抑制[25]。因此，增施鉀肥不但提高樹體各器官的K質(zhì)量分數(shù)，也可能促進N、P等營養(yǎng)元素的吸收與利用。試驗結(jié)果還表明，注射施鉀的水鉀耦合處理效果要優(yōu)于傳統(tǒng)的條狀溝施鉀，其原因可能是由于注射施鉀提高了鉀肥的利用效率。張林森等[21]利用同位素15N示蹤技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)根際注射施肥技術(shù)可有效提高蘋果樹體氮素的利用率，降低土壤中的氮素殘留。

3.2 不同施鉀方式對葉片凈光合速率和樹體糖、淀粉質(zhì)量分數(shù)的影響

鉀肥影響果樹光合特性已有較多報道，但研究結(jié)果存在一定差異。高清華等[7]研究認為，施鉀肥后桃葉片凈光合速率提高。郭雯等[8]試驗結(jié)果表明，對紅富士蘋果樹單株施鉀肥量達800 g 時, 光合速率顯著提高。Bernardi等[10]報道，適量施鉀可促進柑橘幼樹的光合作用。而Bosa等[9]的研究結(jié)果則顯示鉀肥施用量與梨樹的葉片光合效率間無相關(guān)性。本試驗結(jié)果顯示，與不施鉀相比，2種施鉀方式均顯著提高桃樹葉片的凈光合速率。不同的施鉀方式對凈光合速率的影響也表現(xiàn)出一定的差異。這說明施鉀對果樹凈光合速率的影響可能受鉀肥類型、施鉀時期、施鉀劑量和施用方式等多種因素的影響，導(dǎo)致不同的研究結(jié)果。鉀也是很多酶系統(tǒng)的激活劑，對糖類的運轉(zhuǎn)與貯存和淀粉的形成非常重要[26]。本研究中，與注射施鉀顯著促進葉片的凈光合作用相對應(yīng)，注射施鉀后葉片、新梢中的糖、淀粉等碳水化合物質(zhì)量分數(shù)也顯著增加，為后期果實品質(zhì)的提高奠定了基礎(chǔ)。

3.3 不同施鉀方式對果實品質(zhì)和產(chǎn)量的影響

鉀一直被譽為“品質(zhì)元素”，在促進果實品質(zhì)方面效果尤為突出。本研究結(jié)果也顯示，2種施鉀方式均可顯著提高‘阿部白’桃果實的單果質(zhì)量、可溶性固形物質(zhì)量分數(shù)、固酸比、維生素C質(zhì)量分數(shù)和平均單株產(chǎn)量，同時顯著降低果實酸質(zhì)量分數(shù)。這與曾朝輝等[27]、張紹陽等[11]和陳棟等[13]以桃為試材、Malik等[28]以甜椒為試材、武曉等[29]以梨為試材、孔佑涵等[15]以柑橘為試材的研究結(jié)果一致。同時關(guān)于鉀對果實硬度的影響，不同研究材料和不同研究者間的結(jié)果存在較大差異。Zhang等[30]研究發(fā)現(xiàn)施鉀可提高蘋果果實硬度。Botella等[17]以胡椒為試材的研究結(jié)果也表明，在一定鉀濃度范圍內(nèi)，果實硬度隨著營養(yǎng)液中鉀含量的增加而增加。而Fallahi等[31]研究則認為，鉀可以提高蘋果的大小、酸含量和色澤，但降低果實硬度。諶琛等[14]研究表明，施鉀與否對蘋果果實采收時的硬度無顯著影響。本研究結(jié)果顯示，注射施鉀的水鉀耦合處理在果實采收期的硬度顯著高于傳統(tǒng)施鉀處理和對照，而傳統(tǒng)施鉀與對照間的果實硬度無顯著差異。這說明施鉀后果實硬度的變化可能受到施鉀時期、濃度、方式等因素的影響，其具體機制還需進一步研究。其次試驗結(jié)果也表明，注射施鉀的水鉀耦合處理對改善桃果實品質(zhì)和提高產(chǎn)量方面效果更好。注射施鉀的水鉀耦合處理比傳統(tǒng)的條狀溝施鉀處理顯著提高桃果實的單果質(zhì)量、硬度和可溶性固形物含量等品質(zhì)指標，白紅等[22]研究表明在同一施肥量下，與傳統(tǒng)的放射溝施肥相比，注射施肥不僅加速分解土壤中礦化有機物質(zhì)和提高難溶性無機物的溶解性，顯著提高桃樹根際0～20 cm土層中的速效養(yǎng)分含量，而且通過提高土壤酶活性和微生物數(shù)量改善土壤微環(huán)境，提高了桃樹根系對肥料的吸收利用，從而有利于果實品質(zhì)的形成。張慧琴等[32]研究也表明，與傳統(tǒng)的施肥方式相比，肥水耦合在提高藍莓產(chǎn)量和改善品質(zhì)方面作用更明顯。吳小賓等[20]以桃為試材和張林森等[21]以蘋果為試材的研究均發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)的開放射狀溝撒施肥方式相比，施肥槍施肥能使氮素更快地被吸收和運輸?shù)礁餍律鞴?，顯著提高氮素當(dāng)季利用率。因此，利用施肥槍注射的水鉀耦合方式可能通過顯著提高新生器官中的鉀水平及鉀在樹體內(nèi)高效運輸，從而提高鉀肥的利用率。施肥槍注射的水鉀耦合方式使桃樹新梢、葉片和果實中的鉀含量顯著升高，一方面促進光合作用, 使碳水化合物數(shù)量增多；另一方面加速樹體內(nèi)同化產(chǎn)物和營養(yǎng)物質(zhì)運轉(zhuǎn)，從而有利于果實品質(zhì)的改善，但具體的作用機制還有待于進一步研究。

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