覆蓋對盛果期油茶樹體氮素養(yǎng)分分配的影響

王新新，左繼林，喻蘇琴，閆 夢，陳 乾，周增亮，秦 健，程 離，胡冬南

（1.江西農業(yè)大學 林學院 江西省森林培育重點實驗室，江西 南昌 330045；2.江西省林業(yè)科學院，江西 南昌 330045）

油茶Camellia oleifera作為我國南方紅壤區(qū)的主要經濟樹種，與油棕、油橄欖和椰子并稱為“世界上四大油料作物”[1-3]。油茶為較耐干旱的樹種，但在果實生長和油脂轉化時期對土壤水分十分敏感，油茶主產區(qū)長江流域，降水多集中在3—6月，而7—10月降水量少，只占全年總降水量的20%左右[4-5]。可見，油茶主產區(qū)少雨期與油茶生理需水旺盛期重疊，水分供給不足，嚴重影響油茶的高產穩(wěn)產[6]。覆蓋作為一種常見的油茶林水分調控方式，可有效地改善林地的水分條件，緩解水分供需矛盾。

滴灌是一種節(jié)水高效灌溉措施，在果蔬、棉花等高產值作物上得到了大范圍推廣[7-8]，而有關滴灌對經濟林樹體影響的研究報道則相對較少，特別是滴灌覆蓋對油茶樹體氮素養(yǎng)分分配的研究。早在20世紀七、八十年代，國內外學者就對果樹樹體內營養(yǎng)元素的分配和年周期變化特性進行了深入研究，表明礦質元素在各器官中的含量和變化規(guī)律因樹體生育期的不同而異[9-12]，但油茶樹體礦質營養(yǎng)分配和變化規(guī)律的研究則相對滯后。大量研究表明，氮素是植株生長發(fā)育所必需的大量營養(yǎng)元素之一[13-14]，而水分和養(yǎng)分對作物生長的作用不是孤立的，而是相互作用、相互影響的[15]。為了探明不同水分條件下油茶氮素養(yǎng)分的分配規(guī)律，本研究以‘長林4號’油茶為研究對象，在滴灌和非滴灌2種條件下，設置4種不同的覆蓋措施和不覆蓋對照，研究覆蓋對盛果期油茶樹體氮素養(yǎng)分分配的影響，旨在為油茶林地增濕保墑管理提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗地設在江西省宜春市袁州區(qū)江西星火農林公司的油茶基地，該基地屬典型亞熱帶季風氣候，年降水量為1 595.8 mm，年平均溫度為16.4 ℃，紅壤，緩坡，是油茶的適生區(qū)和主產區(qū)。試驗林于2010年種植，選取高產無性系‘長林4號’油茶為試材，行間距為2 m×3 m。

1.2 試驗設計

本試驗于2015年6月布設，根據油茶基地實際操作的可能性，分別在滴灌和非滴灌條件下，設置了4種不同的覆蓋措施和不覆蓋對照，即滴灌+花生稈+稻草（DHC）、滴灌+生態(tài)膜（DSM）、滴灌+油茶殼（DYK）、滴灌+黑地膜（DHM）、滴灌（DG）、花生稈+稻草（HC）、生態(tài)膜（SM）、油茶殼（YK）、黑地膜（HM）、不覆蓋不灌水（對照CK），共10個處理。每個處理15株，測定養(yǎng)分時，選取3株不相鄰的長勢均一、無病蟲害的植株采集樣品，即3個重復。各處理的其它管理措施一致。

1.3 測定項目與方法

于2016年4月（抽梢期）、7月（果實膨大期）、10月（果實成熟期）和2017年1月（休眠期）進行葉片、枝條、根以及花和果（7月和10月）取樣。每個處理在樣樹樹冠中上部4個方向，取其老葉、當年生新葉、枝條、花和果，帶回室內，烘干粉碎以待測；每個處理在樣樹的4個方向取其細小側根帶回室內，用清水沖洗干凈，烘干粉碎以待測。

葉片、枝條、根、花和果中全氮含量的測定[16]：用硫酸-過氧化氫消煮，消煮液堿化后用蒸餾定氮法測定全氮的含量。

1.4 數據處理

采用Excel軟件、SPSS17.0軟件和SigmaPlot 10.0進行數據處理分析和繪制圖表。

2 結果與分析

2.1 覆蓋對盛果期油茶老葉全氮養(yǎng)分含量年動態(tài)的影響

葉片是營養(yǎng)反應最敏感的器官，其全氮養(yǎng)分含量可直接反映出油茶植株體內N的供應狀況[17]。而氮含量又是滿足油茶葉片生長發(fā)育的必要條件[18]，為了解覆蓋措施對油茶葉片氮養(yǎng)分含量的影響，先后于抽梢期、果實膨大期、果實成熟期和休眠期4個養(yǎng)分生長時期對油茶老葉的全氮含量進行了測定，結果見圖1。

從圖1可以看出，無論是滴灌還是非滴灌條件下，各處理老葉中全氮含量隨著其生長發(fā)育進程的推進基本上都是呈“U”型弧線波動性變化，但不同覆蓋處理間的趨勢明顯度不同，滴灌和非滴灌條件下的變化也存在一定的差別。無論是滴灌還是非滴灌條件下，各覆蓋處理在整個年發(fā)育周期中均顯著高于對照處理。另外，比較滴灌和非滴灌條件下各處理的老葉全氮含量，發(fā)現滴灌比非滴灌條件下各處理老葉全氮含量變化幅度小。果實膨大期至果實成熟期，非滴灌條件下各處理老葉全氮含量較低，原因可能是7—8月是江西干旱少雨期，滴灌可有效地改善林地的水分條件，增加作物可利用水分，從而促進老葉氮素的積累。由此說明滴灌條件能有效促進老葉氮素養(yǎng)分的穩(wěn)定和積累。

圖1 覆蓋對油茶老葉全氮養(yǎng)分含量的影響Fig.1 Effects of mulching on total N content in old leaves of Camellia oleifera

各覆蓋處理油茶老葉全氮養(yǎng)分含量在各時期均存在顯著差異（P＜0.05)。抽梢期，滴灌+花生稈+稻草處理顯著較高，對照處理顯著較低；果實膨大期至果實成熟期，花生稈+稻草處理均顯著較高，而對照處理則下降至全年最低水平（6.94 g/kg）；休眠期，滴灌+生態(tài)膜處理均顯著高于其他處理，生態(tài)膜和對照處理均較低。

多重比較結果顯示：抽梢期，對照處理與滴灌+花生稈+稻草、滴灌、滴灌+生態(tài)膜處理間均存在顯著差異，與其他處理間不存在顯著差異；果實膨大期至果實成熟期，對照處理與花生稈+稻草處理差異顯著；休眠期，滴灌+生態(tài)膜與生態(tài)膜處理間差異顯著，其他各處理間差異均不顯著。

2.2 覆蓋對盛果期油茶當年生新葉全氮養(yǎng)分含量年動態(tài)的影響

由圖2可得，隨著油茶生長發(fā)育進程的推進，無論在滴灌和非滴灌條件下，各處理新葉中全氮含量基本上都是呈“L”型變化趨勢。比較滴灌與非滴灌條件下各處理的新葉全氮可知：抽梢期，新葉全氮含量最高，原因可能是隨著新葉的生長，葉幕增大，有助于新葉中氮素的積累；在抽梢期至果實膨大期，全氮含量均呈下降趨勢；果實膨大期至休眠期，滴灌條件下各處理間的新葉全氮含量相對穩(wěn)定且高于非滴灌。結果說明滴灌條件更有助于當年生新葉氮素的累積。

圖2 覆蓋對油茶當年生新葉全氮養(yǎng)分含量的影響Fig.2 Effects of mulching on total N content in leaves of Camellia oleifera

分析可得，果實膨大期和休眠期各處理間油茶新葉全氮養(yǎng)分含量均存在顯著差異（P＜0.05），抽梢期和果實成熟期各處理間差異未達到顯著水平（P＞0.05）。抽梢期至果實膨大期，滴灌+生態(tài)膜處理的全氮養(yǎng)分含量較高；果實成熟期，滴灌+花生稈+稻草、黑地膜和花生稈+稻草處理均高于其他處理，是對照處理的1.1倍。休眠期，滴灌+花生稈+稻草處理顯著較高。

多重比較結果顯示：果實膨大期，滴灌+生態(tài)膜處理與滴灌+黑地膜、油茶殼、黑地膜、生態(tài)膜以及對照處理間均存在顯著差異，與其他處理間差異不顯著；休眠期，滴灌+花生稈+稻草處理與對照處理間差異顯著，與其他處理間差異不顯著。

2.3 覆蓋對盛果期油茶枝條全氮養(yǎng)分含量年動態(tài)的影響

從圖3中可以看出，無論是滴灌還是非滴灌條件下，隨著其生長發(fā)育進程的推進，各處理枝條中全氮含量呈下降趨勢，但滴灌與非滴灌條件下各處理間的變化存在差別。從抽梢期至果實膨大期，枝條全氮含量均極速下降，可能是因為春梢的生長需要消耗大量的氮素；由果實膨大期至休眠期，滴灌條件下各處理間枝條全氮含量變化波動小且顯著高于非滴灌，說明水分和養(yǎng)分是相互作用的，滴灌可以改善林地的水分條件，從而有助于養(yǎng)分的穩(wěn)定和積累。

圖3 覆蓋對油茶枝條全氮養(yǎng)分含量的影響Fig.3 Effects of mulching on total N content in branches of Camellia oleifera

果實膨大期至休眠期，各處理間油茶枝條全氮養(yǎng)分含量均存在顯著差異（P＜0.05）。抽梢期，滴灌+黑地膜和滴灌處理全氮含量較高，對照處理較低，比對照處理增加了10.8%、10.5%。果實膨大期至休眠期，滴灌、滴灌+花生稈+稻草以及花生稈+稻草處理均顯著較高，油茶殼、生態(tài)膜和對照處理均顯著較低。

經多重比較結果可得：果實膨大期，對照處理與滴灌處理間差異顯著，與其他處理間差異均不顯著；果實成熟期，對照處理與滴灌+花生稈+稻草、滴灌和花生稈+稻草處理間均存在顯著差異，與其他處理間差異不顯著；休眠期，花生稈+稻草處理與油茶殼處理均存在顯著差異，與其他處理間差異不顯著。

2.4 覆蓋對盛果期油茶根全氮養(yǎng)分含量年動態(tài)的影響

根系是連接土壤與作物的樞紐，是吸收養(yǎng)分和水分并與體內進行物質運輸、轉化的重要器官[19]，因此，研究滴灌條件下覆蓋對根的全氮養(yǎng)分含量動態(tài)具有非常重要的作用。

從圖4可以看出，隨著生長發(fā)育進程的推進，滴灌和非滴灌條件下各處理間的根全氮含量變化趨勢不一致。比較可得，滴灌條件下根全氮含量呈下降趨勢，僅滴灌+油茶殼處理呈上升趨勢；非滴灌條件下，根全氮養(yǎng)分含量呈“M”型波動性變化，僅花生稈+稻草和對照處理在果實成熟期至休眠期呈下降趨勢。

由各覆蓋處理間根全氮養(yǎng)分含量變化可得，各處理間根全氮養(yǎng)分含量均存在顯著差異（P＜0.05）。抽梢期，無論在滴灌和非滴灌條件下，黑地膜處理下，其全氮含量均顯著較高。果實膨大期至果實成熟期，黑地膜和花生稈+稻草處理全氮養(yǎng)分含量均顯著較高，油茶殼處理顯著最低。休眠期，黑地膜和滴灌+油茶殼處理均顯著高于其他處理，對照處理全氮養(yǎng)分含量達到最小值（5.65 g/kg），比對照處理增加了49.9%、44.1%。由抽梢期至休眠期，滴灌+油茶殼處理經歷了由全年低位顯著上升的過程。

圖4 覆蓋對油茶根全氮養(yǎng)分含量的影響Fig.4 Effects of mulching on total N content in roots of Camellia oleifera

由多重比較結果顯示：抽梢期，滴灌+黑地膜處理與滴灌+油茶殼、生態(tài)膜以及對照處理間均存在顯著差異，與其他處理間差異不明顯；果實膨大期至果實成熟期，黑地膜處理與油茶殼處理間均存在顯著差異；休眠期，對照處理與滴灌+花生稈+稻草、滴灌+油茶殼、花生稈+稻草、生態(tài)膜以及黑地膜處理間均存在顯著差異，與其他處理間差異不顯著。

2.5 覆蓋對盛果期油茶花全氮養(yǎng)分含量年動態(tài)的影響

從圖5可知，無論是滴灌和非滴灌條件下，各處理花中全氮含量在果實膨大期至果實成熟期都是呈上升趨勢，但滴灌和非滴灌條件下各處理間的趨勢明顯度不同。果實成熟期，滴灌條件下各處理花的全氮含量變化波動小，且顯著高于非滴灌處理。說明滴灌條件對花全氮含量的累積具有促進作用。

分析可得，果實膨大期和果實成熟期各處理間油茶花全氮養(yǎng)分含量均存在顯著差異（P＜0.05）。果實膨大期，滴灌處理顯著高于其他處理，比對照處理增加了20.1%；果實成熟期，滴灌+生態(tài)膜、滴灌+油茶殼處理均顯著高于其他處理，生態(tài)膜處理顯著最低。

多重比較結果顯示：果實膨大期，滴灌處理與滴灌+油茶殼、油茶殼處理、對照處理間差異顯著，與其他處理間差異均不顯著；果實成熟期，滴灌+生態(tài)膜、滴灌+油茶殼處理與生態(tài)膜處理間差異顯著，與其他處理間均不存在顯著差異。

2.6 覆蓋對盛果期油茶果全氮養(yǎng)分含量年動態(tài)的影響

由圖6可知，無論是滴灌和非滴灌條件下，各處理果中全氮含量與花變化趨勢一致，呈上升趨勢，但滴灌和非滴灌條件下各處理間的變化存在一定的差別。比較可得，滴灌條件下果全氮含量顯著高于非滴灌處理，說明滴灌條件更有利于果全氮養(yǎng)分的積累。

圖6 覆蓋對油茶果全氮養(yǎng)分含量的影響Fig.6 Effects of mulching on total N content in fruits of Camellia oleifera

由果全氮養(yǎng)分含量方差分析結果可得，果實膨大期和果實成熟期各處理間油茶果全氮養(yǎng)分含量均存在顯著差異（P＜0.05）。果實膨大期，滴灌+花生稈+稻草和滴灌處理顯著高于其他處理，滴灌+生態(tài)膜處理顯著最低；果實成熟期，滴灌處理顯著高于其他處理，生態(tài)膜處理顯著最低。

多重比較結果可得：果實膨大期，滴灌+花生稈+稻草、滴灌與滴灌+生態(tài)膜和生態(tài)膜處理間差異顯著，與其他處理間差異不顯著；果實成熟期，滴灌與生態(tài)膜處理差異顯著，與其他處理間差異不顯著。

2.7 覆蓋對盛果期油茶樹體氮素養(yǎng)分分配的影響

油茶體內營養(yǎng)元素的分布特征可以反映自身的生理特性，了解氮素養(yǎng)分在樹體中的分配情況，可以為油茶管理提供科學指導。

由圖7可知，覆蓋對油茶樹體氮素養(yǎng)分分配存在一定的規(guī)律性，其中，新葉的全氮相對含量最高，且表現為隨時間推移，老葉、新葉、枝條和根氮素相對含量呈“V”型變化趨勢，其中果實膨大期至果實成熟期，氮素含量下降，說明營養(yǎng)器官中氮素含量向生殖器官轉移；花中氮素相對含量呈上升趨勢，果實中含量較為穩(wěn)定。

分析可得，抽梢期，氮素養(yǎng)分在各器官中的分配分別為新葉＞枝條＞老葉＞根。滴灌+花生稈+稻草處理的老葉全氮相對含量最高；生態(tài)膜和油茶殼處理的新葉、枝條全氮相對含量均較高；滴灌+黑地膜的根全氮相對含量達到最大值（19.51%）。

果實膨大期，植株各器官的分配規(guī)律表現為新葉＞老葉＞根＞枝條＞花＞果。滴灌+黑地膜處理的老葉全氮相對含量最高，占18.80%；滴灌+油茶殼處理，新葉全氮相對含量最高；滴灌+生態(tài)膜處理枝條全氮相對含量達到最大值（16.77%）；黑地膜處理的根全氮相對含量最高，占19.38%；滴灌處理花全氮相對含量以及滴灌+花生稈+稻草處理果的相對含量均較高。

果實成熟期，氮素在植株各器官的分配規(guī)律與果實膨大期不一致，表現為新葉＞花＞老葉＞根＞枝條＞果?；ㄉ?稻草處理老葉、枝條全氮相對含量均較高；生態(tài)膜處理的新葉全氮相對含量達到最大值（26.05%）；滴灌+生態(tài)膜處理的根全氮相對含量最高，占16.56%；滴灌+油茶殼處理的花相對含量和滴灌處理的果相對含量均最高。

休眠期，氮素在各器官的分配規(guī)律表現為新葉＞老葉＞根＞枝條。滴灌+油茶殼和滴灌+黑地膜處理的老葉全氮相對含量均較高，分別占28.18%、27.08%；油茶殼處理的新葉全氮相對含量最高；花生稈+稻草處理的枝條全氮相對含量最高，占19.05%；黑地膜處理的根全氮相對含量最高，老葉、新葉、枝條、根中氮的相對含量比例為1.5∶1.9∶1∶1.3。

圖7 覆蓋對油茶樹體氮素養(yǎng)分分配的影響Fig.7 Effects of mulching on nitrogen distribution in Camellia oleifera

3 結論與討論

覆蓋對盛果期油茶樹體氮素養(yǎng)分的反應情況各異。本研究結果表明，在滴灌條件下，可有效促進老葉、新葉、枝條、花和果中氮素養(yǎng)分的穩(wěn)定和積累，對根中全氮養(yǎng)分含量也存在一定的影響。其中，滴灌條件下，抽梢期老葉、果實膨大期至休眠期的新葉枝條、果實成熟期的根以及果實膨大期至果實成熟期的花果的全氮養(yǎng)分含量均顯著高于非滴灌處理。隨著其生長發(fā)育進程的推進，無論在滴灌和非滴灌條件下，各處理老葉中全氮含量均呈“U”型弧線波動性變化；新葉和枝條均呈“L”型變化趨勢，滴灌條件下根全氮養(yǎng)分含量呈下降趨勢；非滴灌條件下，呈“M”型波動性變化；花和果均表現出上升趨勢。

研究結果表明，不同覆蓋處理對老葉，果實膨大期和果實成熟期的新葉，果實膨大期、果實成熟期和休眠期的枝條，根以及花果的全氮養(yǎng)分含量差異均達到顯著水平（P＜0.05）。抽梢期，老葉、新葉氮素含量顯著下降，這與嚴江勤等[20]對老葉、新葉氮含量的研究不一致，可能是因為本試驗采用滴灌覆蓋措施，且水分與養(yǎng)分是相互作用、相互影響的。

由氮素養(yǎng)分分配規(guī)律可知，老葉、新葉、枝條和根氮素相對含量隨時間推移都是呈“V”型變化趨勢；花呈上升趨勢，果較為穩(wěn)定。抽梢期，氮素養(yǎng)分相對含量高低順序為新葉＞枝條＞老葉＞根，可能是由于春梢生長發(fā)育時，枝、葉迅速生長，有助于氮素積累；果實膨大期為新葉＞老葉＞根＞枝條＞花＞果，原因可能是覆蓋會使氮素在花果中累積的時間推后，所以營養(yǎng)器官向花果的轉移速度會相對較慢，導致花果相對含量較低[21]；果實成熟期為新葉＞花＞老葉＞根＞枝條＞果；休眠期為新葉＞老葉＞根＞枝條。

綜上所述，花生稈+稻草覆蓋、黑地膜覆蓋和生態(tài)膜覆蓋與滴灌結合更有利于養(yǎng)分的積累，考慮到覆蓋黑地膜、生態(tài)膜需要增加一定的成本，且黑地膜、生態(tài)膜容易造成環(huán)境污染，因此建議，在生產實踐中宜采用滴灌+花生稈+稻草覆蓋的方式對油茶林地進行覆蓋。

林地滴灌覆蓋作為一種常見的保水措施，對油茶樹體養(yǎng)分含量產生了重要的影響，本文只考慮了不同材料覆蓋與樹體氮素養(yǎng)分分配之間的關系，關于覆蓋引起的養(yǎng)分分配差異對油茶產量的影響還需要進一步的研究。另外，由于考慮到覆蓋對油茶樹體氮素養(yǎng)分分配的影響會受到氣候年度差異和大小年現象的影響，因此本研究還需要更長時間的觀測與數據分析。