錐栗葉片和土壤養(yǎng)分含量年周期變化規(guī)律的研究

熊 歡，劉智強，鄒 鋒，袁德義

(中南林業(yè)科技大學(xué)經(jīng)濟林培育與保護教育部重點實驗室，湖南 長沙 410004)

【研究意義】錐栗[Castaneahenryi(Skan) Rehder &E.H. Wilson]為殼斗科(Fagaceae)栗屬植物，是我國南方主要的木本糧食樹種，對于建設(shè)美麗鄉(xiāng)村、實施山區(qū)精準扶貧、促進區(qū)域經(jīng)濟綠色增長具有重要的意義[1-2]。栗果酥脆可口，糯而香甜，其營養(yǎng)成分和風味均優(yōu)于板栗，深受廣大消費者喜愛[3]。錐栗主要分布在我國浙江、福建、湖南、四川和貴州等丘陵地區(qū)[4]。錐栗現(xiàn)有種植面積約100萬hm2，年產(chǎn)量達數(shù)十萬噸，實現(xiàn)年產(chǎn)值數(shù)十億元[5]。因此，錐栗生產(chǎn)現(xiàn)已成為我國南方丘陵山區(qū)農(nóng)民收入的主要經(jīng)濟來源?！厩叭搜芯窟M展】目前，錐栗產(chǎn)量及其對養(yǎng)分的吸收與土壤肥力水平和施肥關(guān)系密切，然而在實際生產(chǎn)中，大部分丘陵山區(qū)還不能做到因地制宜合理施肥，存在盲目施肥的現(xiàn)象，這影響了錐栗的產(chǎn)量和品質(zhì)。葉片和土壤養(yǎng)分含量既能反映錐栗樹體的營養(yǎng)狀況，又能體現(xiàn)栗園土壤的供肥能力，是錐栗生產(chǎn)上科學(xué)施肥管理的重要依據(jù)[6]。有關(guān)栗葉片和土壤礦質(zhì)營養(yǎng)的研究，多集中在歐洲栗[7-9]、日本栗[10]和中國板栗[11-17]研究上，對錐栗的研究僅見范曉明等[3]報道種仁發(fā)育期葉片和果實礦質(zhì)元素含量的變化，【本研究切入點】而關(guān)于錐栗不同物候期結(jié)果枝葉片養(yǎng)分和土壤肥力的動態(tài)變化還未見報道。因此，錐栗生產(chǎn)上的施肥工作還存在一定的盲目性?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本研究以錐栗‘華栗2號’為試材，應(yīng)用全自動化學(xué)間斷分析儀和原子吸收法對盛果期錐栗不同物候期結(jié)果枝葉片和不同土層主要養(yǎng)分含量進行了測定與分析，以期探明結(jié)果期錐栗的養(yǎng)分需求規(guī)律，為錐栗生產(chǎn)實踐科學(xué)施肥提供理論依據(jù)。

表1 錐栗‘華栗2號’的物候期

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2015-2016年在湖南省郴州市汝城縣中南林業(yè)科技大學(xué)試驗示范基地(25°33′43″N, 113°45′08″E)進行。以‘華栗2號’為試材，根據(jù)實地調(diào)查，‘華栗2號’物候期的時間劃分見表1。該品種6年生平均樹高4.2 m，冠幅4.5 m×4.0 m，胸徑13.1 cm，株行距3.5 m×4.0 m，長勢良好，均處于盛果期，土壤為紅壤，常規(guī)管理。選取‘華栗2號’樹勢和生長發(fā)育情況相對一致的5株樹，5株一小區(qū)，共3小區(qū)。在每株樹的東、西、南、北4個方向中上部長勢中庸的結(jié)果枝枝條，取每個枝條中部的健康葉片，每個月采集葉樣1次；同時在每棵樹冠外圍垂直向下的地面，用取土器分別取0～20、20～40和40～60 cm 3個層次的土樣，用于土壤分析。

1.2 方法

葉片采集后，用自來水和去離子水分別沖洗3次，于通風處陰干，在105 ℃殺青30 min，置于60 ℃烘箱中烘干至恒重。采用不銹鋼植物組織粉碎機粉碎葉片，過0.250 mm的篩子，過篩的樣品保存于硅膠的干燥器皿中備用。稱取樣品0.200 g(準確值0.001 g)，樣品處理方法參考鄒鋒等[18]，采用全自動間斷化學(xué)分析儀和原子吸收分光光度計分別測定葉片中全氮、全磷含量和全鉀含量。

采集土壤后，除去植物殘留物、小石頭等雜物，經(jīng)室內(nèi)自然風干至恒重，研磨成粉末后過0.250 mm篩子，過篩土樣保存于硅膠干燥器皿中備用。稱取樣品2.000 g(準確值0.001 g),樣品處理方法參考張麗娜等[19]，采用全自動間斷化學(xué)分析儀和原子吸收分光光度計分別測定葉片中全氮、全磷含量和全鉀含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用Office Excel 2003和SPSS19.0軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，Origin 8.5軟件制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 錐栗葉片中氮磷鉀含量的動態(tài)變化規(guī)律

2.1.1 錐栗葉片中全氮含量的動態(tài)變化規(guī)律 如圖1所示，從4月到9月氮含量呈先降低后升高再降低的變化趨勢。從4月20日至5月20日，葉片氮含量顯著下降了5.97 %，這個時期錐栗抽生新的枝條，花序發(fā)育及開花消耗大量的氮元素；從5月20至6月20日，葉片氮含量總體下降0.90 mg·g-1，進入坐果期，雄花大量凋謝，葉片光合作用強，根系吸收養(yǎng)分，隨后葉片中的氮元素開始上升，為20.53 mg·g-1。7月20日后栗幼果開始生長發(fā)育、果實膨大，此時需要大量的蛋白質(zhì)供應(yīng)，葉片氮含量呈下降趨勢；8月20日至9月20日栗果進入成熟采收期，樹體活動減弱，養(yǎng)分回流，N元素含量下降到最低值。

圖1 不同物候期錐栗葉片全氮含量變化Fig.1 The change of N content of leaves in different phenophase for chinquapin

圖2 不同物候期錐栗葉片全磷含量變化Fig.2 The change of P content of leaves in different phenophase for chinquapin

2.1.2 錐栗葉片中全磷含量的動態(tài)變化規(guī)律 錐栗葉片中全磷的含量總體呈先下降后趨于平緩的變化趨勢(圖2)。4月20日至5月20日，葉片磷含量降幅最大，下降值為0.15 mg·g-1，顯著下降了14.15 %，這個階段樹體生長和開花都需要磷的參與，也是錐栗樹體整個生長過程中最需要磷的階段；從5月20日至6月20日，雄花已大量凋謝，葉片中磷的含量開始上升；6月20日至7月20日，幼果期需要磷的供應(yīng)，葉片磷含量下降了2.17 %；7月20日至9月20日，葉片中的磷含量變化不明顯，維持在一個較平穩(wěn)水平浮動。

2.1.3 錐栗葉片中全鉀含量的動態(tài)變化規(guī)律 錐栗葉片中全鉀的含量在4-9月期間變化顯著，變化趨勢為先下降后上升再下降(圖3)。從4月20日至5月20日，葉片中鉀含量略有下降，降幅為2.87 %，新梢的生長需要部分鉀的參與；5月20日至6月20日，坐果期需要消耗大量養(yǎng)分，養(yǎng)分供應(yīng)不足造成葉片中全鉀含量降低，降幅為11.82 %；6月20日至7月20日，幼果開始緩慢生長，幼果期果實干物質(zhì)積累少，此時營養(yǎng)生長與生殖生長的矛盾得到緩和，葉片營養(yǎng)狀況得到一定的恢復(fù)，葉片中鉀含量上升，為7.17 mg·g-1；7月20日至8月20日與8月20日至9月20日分別是果實膨大期與果實成熟期，此時干物質(zhì)的積累需要鉀的大量供給，葉片中的鉀含量顯著下降，降幅分別為19.67 %和10.24 %。

圖3 不同物候期錐栗葉片全鉀含量變化Fig.3 The change of K content of leaves in different phenophase for chinquapin

圖4 不同物候期不同土層全氮含量變化Fig.4 The changes of N contents in different soil layers during different phenophase

2.2 錐栗不同土層中氮磷鉀含量的動態(tài)變化規(guī)律

2.2.1 錐栗不同土層中全氮含量的動態(tài)變化規(guī)律 如圖4所示，3個不同深度土壤中全氮含量變化差異較大。0～20 cm的表土層中，氮含量起伏波動比較大，隨物候的變化具有極顯著的差異，氮含量從4月20日至7月20日均是呈下降的狀態(tài)，降幅為48.03 %，這個時間段需供應(yīng)錐栗樹體生長發(fā)育以及夏季雨水的沖刷使養(yǎng)分下滲；7月20日至9月20日，氮含量呈持續(xù)上升狀態(tài)。20～40 cm土層中，其變化與葉片中全氮含量的變化一致，也是呈先下降后上升再下降的趨勢。40～60 cm的土層較深，其氮的含量相對比較穩(wěn)定，隨物候的變化差異顯著。

2.2.2 錐栗不同土層中全磷含量的動態(tài)變化規(guī)律 3個不同深度土壤中的錐栗全磷含量均比較低，變化趨勢基本一致(圖4)。0～20 cm的表土層中，磷含量動態(tài)變化差異顯著，從4月20日至8月20日均是呈下降的狀態(tài)，降幅為26.09 %，錐栗開花坐果、果實發(fā)育需要磷的參與；8月20日后，果實成熟進入采收，果實生長發(fā)育停止，樹體養(yǎng)分回流，土壤磷含量呈上升趨勢。20～40 cm土層中，其全磷含量低下，變化趨勢起伏不大，磷含量隨物候的變化差異性不顯著，呈先下降后上升的趨勢，4月20日至7月20日土壤磷含量一直降低，降幅為10.81 %，錐栗開花結(jié)實需要磷的供應(yīng)，土壤養(yǎng)分被根部吸收；此后樹體需磷量減少，土壤全磷含量上升。40～60 cm深度的土層中全磷含量隨物候的變化差異顯著，變化趨勢與0～20 cm土層磷含量一樣，呈先降低后升高的規(guī)律。

圖5 不同物候期不同土層全磷含量變化Fig.5 The changes of P contents in different soil layers during different phenophase

2.2.3 錐栗不同土層中全鉀含量的動態(tài)變化規(guī)律 如圖5所示，3個不同深度的土壤中的全鉀含量相近，但變化趨勢明顯。0～20 cm表土層中，鉀含量隨物候的變化呈現(xiàn)顯著差異，趨勢為先降低后升高再降低后升高，4月20日至5月20日土壤鉀含量呈下降的狀態(tài)，降幅為3.81 %；6月20日至8月20日，錐栗果實幼果發(fā)育、果實膨大消耗鉀元素，降幅為7.33 %；此后錐栗果實成熟，停止生長，樹體養(yǎng)分開始回流，土壤鉀含量升高。20～40 cm的土層中，鉀含量隨物候的變化呈先下降后上升的趨勢，但差異性不顯著， 4月20日至5月20日為錐栗開花授粉期，樹體需要大量的養(yǎng)分，致使根系吸收土壤養(yǎng)分，土壤鉀元素降低，降幅為5.00 %；此后土壤中鉀含量一直升高。40～60 cm深度土層中的鉀含量隨物候的變化差異顯著，呈先降低后升高的趨勢，4月20日至6月20日鉀含量下降，降幅為11.58 %；6月20日至9月20日鉀含量均呈上升趨勢，幅度為11.68 %。

圖6 不同物候期不同土層全鉀含量變化Fig.6 The changes of K contents in different soil layers during different phenophase

2.3 錐栗葉片養(yǎng)分含量與不同土層養(yǎng)分含量的相關(guān)性分析

由表2可知，葉片氮元素含量變化與40～60 cm土層中氮元素含量呈顯著正相關(guān)，相關(guān)值達到0.842；葉片中磷元素含量變化與40～60 cm土層中磷元素含量呈顯著正相關(guān)，相關(guān)值為0.813；葉片中鉀元素含量與20～40 cm土層氮元素含量變化和40～60 cm土層中氮元素含量變化的相關(guān)值分別為0.641和0.601，而與20～40 cm土層和40～60 cm的土層中鉀元素含量變化呈負相關(guān)。0～20 cm土層磷含量變化與鉀含量的變化呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.888；土層20～40 cm磷含量變化與40～60 cm土層鉀含量的變化呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)0.893；土壤40～60 cm磷含量變化與0～20 cm土層氮和磷含量的變化呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.828和0.960。

表2 不同物候期葉片的養(yǎng)分含量與不同土層的養(yǎng)分含量相關(guān)性分析

注:**表示差異顯著性達到0.01水平,*表示差異顯著性達到0.05水平。

3 討 論

(1)氮元素是合成蛋白質(zhì)、核酸等維持樹體正常生長發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)[16-17]；磷對植物的營養(yǎng)生長與生殖生長具有重要的調(diào)控作用[18]；鉀對促進果實發(fā)育，使其膨大與成熟，提高果實產(chǎn)量與品質(zhì)具有重要意義[3,16]。根據(jù)庫—源關(guān)系原理，結(jié)果枝葉片養(yǎng)分含量的變化在一定程度上表征了果實對礦質(zhì)營養(yǎng)的需求特征[6]，其養(yǎng)分含量水平不僅能反映錐栗樹體的營養(yǎng)狀況，而且也是指導(dǎo)栗園科學(xué)施肥的重要依據(jù)[12,17]。本研究表明，郴州地區(qū)的錐栗在4月下旬至9月下旬這段時期內(nèi)葉片氮磷鉀養(yǎng)分的含量隨物候的變化均呈顯著性差異。4月20日至5月20日，由于錐栗樹體抽枝及開花消耗大量營養(yǎng)，葉片N、P、K 3元素的含量皆呈下降趨勢，此時應(yīng)及早追施N、P、K復(fù)合肥。7月下旬至9月下旬，這個時期果實迅速膨大，干物質(zhì)不斷積累，糖分及淀粉不斷合成[3]，致使錐栗結(jié)果枝葉內(nèi)N、P、K養(yǎng)分轉(zhuǎn)運到果實，導(dǎo)致其含量下降。所以，在果實膨大期追施N、P、K復(fù)合肥，滿足樹體對氮磷鉀養(yǎng)分的需求，對增加錐栗單粒重，提高當年產(chǎn)量具有重要意義[11-13]。

(2)土壤養(yǎng)分也是影響錐栗產(chǎn)量和品質(zhì)提高的重要因素之一[19]。通過3個不同土層養(yǎng)分分析，不同深度的土層氮磷鉀含量不同，隨物候期的變化呈現(xiàn)不同的差異性。0～20 cm主要為草本植物等的根系分布范圍，此層存在較多枯枝落葉及栗苞，有機質(zhì)含量較為豐富，氮磷鉀含量相對較高，通過雨水的淋溶作用可為下層土壤提供養(yǎng)分。20～40和40～60 cm土壤深度是錐栗根系分布較多的范圍，4月20日至5月20日這兩個土層中氮磷鉀的含量均下降，樹體的生長及開花受精致使錐栗根系迅速吸收土壤養(yǎng)分，此時應(yīng)在土壤20 cm處迅速增施氮磷鉀速效肥，及時補充土壤及樹體的營養(yǎng)。20～40和40～60 cm土壤中氮含量從7月20日至9月20日一直下降，果實膨大至成熟階段一直消耗大量的氮元素；20～40和40～60 cm土壤中磷含量從5月20日至7月20日持續(xù)下降，但差異性不顯著，可能因為當?shù)赝寥罏樗嵝约t壤，磷的含量較低[20]，根系能吸收的有效磷較少，所以春季應(yīng)注重補充磷肥，冬季多施磷含量高的農(nóng)家肥，提高土壤磷含量；20～40和40～60 cm土壤中鉀含量波動多，但幅度不大。4月20日至5月20日新梢生長期及開花授粉期消耗大量的鉀元素，鉀含量下降，之后皆有上升的趨勢，這可能是當?shù)睾涊^為豐富，與錐栗根系從深層土壤中吸收鉀有關(guān)[15]。

(3)對錐栗葉片養(yǎng)分含量變化與不同土層養(yǎng)分含量變化進行相關(guān)性分析后，得出葉片中的氮含量與40～60 cm的氮含量變化呈顯著正相關(guān)，葉片磷含量變化與40～60 cm土層中磷含量變化呈顯著正相關(guān)；葉片中的鉀含量變化與葉片中氮元素含量變化、20～40 cm土層氮元素含量變化和40～60 cm的土層中氮元素含量變化呈正相關(guān)，而與20～40 cm土層和40～60 cm的土層中鉀元素含量變化呈負相關(guān)。

綜合錐栗不同物候期葉片中的氮磷鉀需求情況與土壤中不同時期的氮磷鉀含量變化特征，并與全國第二次土壤普查數(shù)據(jù)相比較[19]，表明郴州汝城錐栗試驗園區(qū)土壤中全氮含量處于正常范圍，全磷含量嚴重不足，全鉀含量豐富。建議汝城盛果期錐栗園區(qū)在新梢生長期(4月上旬)及時補充氮磷鉀復(fù)合速效肥，控制氮鉀肥的用量，適量多施磷肥；于果實膨大期(7月下旬)第二次追施氮磷鉀復(fù)合速效肥，控制磷鉀肥的施用，適量多施氮肥；施肥的深度應(yīng)為20～40 cm之間為宜，隨雨水的淋溶能充分補充40～60 cm土層的養(yǎng)分含量，可增加肥料的利用率。本文研究了錐栗不同物候期對養(yǎng)分的需求特征，為錐栗科學(xué)施肥時期、施肥類型及施肥深度提供了參考依據(jù)，但針對錐栗營養(yǎng)盈缺狀況如何進行氮磷鉀最佳配比及施肥量還需進一步研究。

4 結(jié) 論

綜上所述，盛果期的錐栗在新梢生長期(4月上旬)和果實膨大期(7月下旬)對N、P、K的需求量較大，生產(chǎn)上此時應(yīng)追施氮磷鉀復(fù)合速效肥，適當增加氮、磷肥；施肥的深度應(yīng)為20～40 cm之間為宜。