九葉青花椒葉片礦質(zhì)營養(yǎng)元素主要物候期動態(tài)變化特征

王 帥, 韓曉飛*, 王 洋, 王正銀

(1. 重慶市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站, 重慶 401121; 2. 重慶市江津區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心, 重慶 402260; 3. 西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院, 重慶 400715)

【研究意義】花椒(Zanthoxylumbunge-anumMaxim)屬于蕓香科(Rutaceae)、花椒屬，是一種常做藥用、油料和香料的經(jīng)濟(jì)樹種，一般為多年生的灌木或小喬木，環(huán)境適應(yīng)性較強(qiáng)[1]。重慶市花椒習(xí)慣種植規(guī)模約7.8×104hm2，主要品種以九葉青花椒(ZanthoxylumarmatumV.novemfolius)為主，其中以江津區(qū)種植面積為最大，目前江津區(qū)已成為全國3大花椒種植基地(重慶江津、山東蓬萊、陜西韓城)之首，并獲得“中國花椒之鄉(xiāng)”榮譽(yù)稱號。目前重慶市花椒生產(chǎn)中施肥存在著較大的盲目性，主要原因是缺乏合理施肥的指導(dǎo)方法?；ń穼儆谀颈局参?，通常認(rèn)為木本植物葉片礦質(zhì)元素含量狀況既能反映樹體的營養(yǎng)狀況，又可以在一定程度上體現(xiàn)土壤的供肥能力，是果樹等木本植物養(yǎng)分管理的重要依據(jù)[2]。【前人研究進(jìn)展】迄今國內(nèi)外對木本植物如果樹葉片礦質(zhì)營養(yǎng)診斷技術(shù)主要用于柑橘、蘋果、核桃等植物，重點(diǎn)研究作物葉片礦質(zhì)營養(yǎng)元素變化規(guī)律與果實(shí)品質(zhì)、產(chǎn)量以及果樹抗性和適應(yīng)性的關(guān)系[3-6]。而針對九葉青花椒的研究尚無報(bào)道。近年來，眾多學(xué)者在花椒育苗、栽培、產(chǎn)品開發(fā)以及病蟲害防治方面做了較多研究[7-13]，對花椒葉片營養(yǎng)特性和不同生育期養(yǎng)分變化規(guī)律的研究甚少，尤其是針對西南丘陵山區(qū)氣候和土壤環(huán)境條件下九葉青花椒植株?duì)I養(yǎng)特性等方面的研究還較為薄弱，以致生產(chǎn)上難以準(zhǔn)確的診斷出九葉青花椒營養(yǎng)虧缺狀況，在重慶九葉青花椒主產(chǎn)區(qū)花椒園施肥管理上表現(xiàn)出明顯的經(jīng)驗(yàn)性和主觀性?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】本文運(yùn)用植物營養(yǎng)學(xué)研究方法，以10年生九葉青花椒為研究對象，通過定期取樣、觀測，同時(shí)對其10種礦質(zhì)元素含量進(jìn)行分析測定，探討九葉青花椒主要物候期礦質(zhì)營養(yǎng)元素動態(tài)變化規(guī)律?！緮M解決的關(guān)鍵問題】以期為九葉青花椒樹體營養(yǎng)診斷和科學(xué)施肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況及供試材料

試驗(yàn)地位于重慶市江津區(qū)油溪鎮(zhèn)蜂崗村的花椒種植基地，海拔330 m，年平均氣溫18.2 ℃，年均降雨量1034.7 mm。土壤類型為侏羅紀(jì)遂寧組母質(zhì)發(fā)育形成的紅棕紫泥，土壤發(fā)育程度較淺，所含礦質(zhì)養(yǎng)分豐富，試驗(yàn)區(qū)土壤的基本理化性狀為，pH 7.8，有機(jī)質(zhì)17.5 g/kg，全氮1.5 g/kg，全磷0.85 g/kg，全鉀18.3 g/kg，堿解氮89.65 mg/kg，有效磷15.71 mg/kg，速效鉀133.24 mg/kg，交換性鈣6584.21 mg/kg，交換性鎂222.87 mg/kg，有效鐵3.15 mg/kg，有效錳4.81 mg/kg，有效銅0.45 mg/kg，有效鋅2.12 mg/kg，有效硼0.31 mg/kg。

以10年生九葉青花椒為試材，該品種為江津花椒主要種植品種，其結(jié)果能力和豐產(chǎn)效果都較好。根據(jù)相關(guān)資料和實(shí)地物候期，將九葉青花椒主要物候期按時(shí)間劃分為開花授粉期(4月5日至4月15日)、坐果期(4月20日至5月5日)、果實(shí)膨大期(5月10日至5月25日)、果實(shí)成熟期(6月5日至6月15日)。從4月5日開始每隔10 d取樣一次，每次采樣選取5株生長健壯且已進(jìn)入營養(yǎng)生長結(jié)果期的九葉青花椒樹體，在樹冠中部外圍4個(gè)方向，混合采集代表整個(gè)樹冠層完整復(fù)葉約100片左右[14]，共重復(fù)采集5個(gè)混合樣，及時(shí)放入冰盒送回實(shí)驗(yàn)室處理、測定。

1.2 樣品測定及分析處理方法

將采集回來的葉片及時(shí)取出，依次用自來水、RO純水和去離子水清洗干凈，然后置于烤箱內(nèi)以105 ℃高溫殺青30 min，然后將溫度調(diào)至65 ℃烘干至恒重，粉碎過60目篩，混勻后裝入密閉自封袋中，備測。葉片中氮、磷、鉀測定按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(NY/T 2017-2011)，全氮采用凱氏定氮儀法，全磷采用鉬銻抗分光光度法，全鉀采用火焰原子吸收分光光度法，鈣、鎂、鐵、銅、鋅、錳采用AAS法[15]，硼采用姜黃素比色法。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，各處理均值多重比較采用LSD法，顯著性水平0.05，繪圖采用Microsoft excel 2010和SigmaPlot12.0軟件進(jìn)行處理。其中表中數(shù)據(jù)表示平均值(AVE)±標(biāo)準(zhǔn)差(SD)。

2 結(jié)果與分析

2.1 九葉青花椒不同物候期植株葉片營養(yǎng)元素動態(tài)變化特征

從圖1(A)可以看出，在花椒的整個(gè)生育時(shí)期內(nèi)，葉片中氮、磷的含量隨生育進(jìn)程呈現(xiàn)明顯的降低趨勢，其中在4月5日(開花授粉期)葉片中氮、磷含量分別為3.14 %和0.31 %，并于6月15日(果實(shí)成熟期)達(dá)到最低，分別為1.45 %和0.11 %，說明九葉青花椒在整個(gè)生育期內(nèi)氮、磷消耗量都較大。葉片中鉀含量呈現(xiàn)先下降后上升的變化趨勢，在4月5日最高(2.01 %)，5月15日(果實(shí)膨大期)最低(1.64 %)，在6月5日出現(xiàn)一個(gè)小高峰，表明九葉青花椒在坐果期和果實(shí)膨大期對鉀的需求量較大，但是在果實(shí)成熟期對鉀的需求量相對較少。葉片中鈣含量在花椒整個(gè)生育期呈現(xiàn)平穩(wěn)上升趨勢，從4月5日的1.57 %上升到最高2.68 %，增幅達(dá)70.7 %，葉片中鈣含量隨著葉齡的增長逐漸遞增。從圖1(A)可以看出，葉片中鎂元素含量呈現(xiàn)先上升后波動下降的趨勢，其中最高值(0.47 %)出現(xiàn)在4月25日(坐果期)。

圖1 九葉青花椒葉片中大、中量(A)及微量元素含量動態(tài)變化(B)Fig.1 The dynamic changes of macro-element(left)and micro-element(right)in Zanthoxylum armatum V. novemfolius

從九葉青花椒葉片微量元素含量動態(tài)變化(圖1B)可以看出，鐵元素含量隨生育期呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢，其含量在4月5日(開花授粉期)為121.32 mg/kg，于5月中旬(果實(shí)膨大期)開始下降，在6月上中旬(果實(shí)成熟期)將至最低98.10 mg/kg，之后又上升至112.83 mg/kg。硼元素從4月5日(萌芽展葉期)42.50 mg/kg波動變化到6月5日的最高值90.33 mg/kg，之后有所回落。葉片中鋅元素含量隨生育期動態(tài)變化和銅元素較為相似，都基本呈逐漸降低趨勢，但是鋅含量波幅較大，先從4月5日含量最高值38.60 mg/kg下降至4月25日的20.90 mg/kg，隨后又升至5月5日的含量次高值34.70 mg/kg，之后逐漸下降并在25 mg/kg附近保持平衡。葉片中銅含量4月5日最高值為16.49 mg/kg，在隨后1個(gè)月時(shí)間內(nèi)(花期與坐果期交接時(shí)期)下降到9.31 mg/kg，而后又迅速上升至含量次高值13.29 mg/kg，最后又緩慢下降至8.50 mg/kg，說明在開花授粉期九葉青花椒對鋅、銅的需求量也較大。葉片中錳含量小幅度波動，在生育期內(nèi)整體呈逐步上升趨勢。從以上結(jié)果還可以看出，葉片各營養(yǎng)元素變化的拐點(diǎn)基本在4月底到5月初，即果實(shí)生長緩慢轉(zhuǎn)向果實(shí)迅速膨大期間，該階段是花椒樹體對各種礦質(zhì)營養(yǎng)元素含量需求發(fā)生轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵時(shí)期。但是各營養(yǎng)元素含量隨生育期其變化幅度不盡相同，其中氮、鉀、鈣、鐵、鋅、硼等元素含量波動較大。

2.2 九葉青花椒不同物候期葉片營養(yǎng)元素差異特性

九葉青花椒生長發(fā)育的4個(gè)關(guān)鍵物候期葉片中的10種營養(yǎng)元素含量平均值和年平均值如表1所示。從表中可以對比得出同一種營養(yǎng)元素在不同關(guān)鍵物候期含量差異和同一關(guān)鍵物候期不同營養(yǎng)元素含量之間的差異。

表1 九葉青花椒4個(gè)主要物候期葉片中10種營養(yǎng)元素含量的多重比較

表2 九葉青花椒4個(gè)主要物候期葉片中10種營養(yǎng)元素含量的變異系數(shù)

從5株樹開花授粉期、坐果期、果實(shí)膨大期和果實(shí)成熟期等4個(gè)主要物候期和全年平均值來看，九葉青花椒葉片中大中量元素含量順序均為N>Ca>K>Mg>P，微量元素含量順序?yàn)镕e>Mn>B>Zn>Cu。再者，九葉青花椒不同物候期葉片中各種礦質(zhì)營養(yǎng)元素差異顯著性亦不相同。青花椒葉片中氮元素含量在整個(gè)生育期基本呈現(xiàn)逐步降低的趨勢，在前3個(gè)主要物候期之間均存在顯著性差異，而果實(shí)膨大期和果實(shí)成熟期間葉片中氮元素含量差異不顯著。其中從盛花期到坐果期，植株葉片氮元素含量降幅較大，表明開花后九葉青花椒生殖生長成為生長中心，氮元素分配隨著生長中心轉(zhuǎn)移而轉(zhuǎn)移，此時(shí)，氮元素分配到花和果實(shí)中所占的比例逐步增加，漿果生長后期到果實(shí)成熟，植株葉片中氮含量變化很小，養(yǎng)分含量趨于平衡。葉片中磷元素含量基本也隨著生育期呈逐漸降低趨勢，后3個(gè)主要物候期之間差異不顯著。鉀元素變化為開花授粉期和果實(shí)成熟期含量較高，坐果期和果實(shí)膨大期含量較低，但是果實(shí)成熟期和坐果期間無顯著性差異。鈣元素含量在開花授粉期最低，之后逐步升高，其中開花授粉期葉片中鈣元素含量顯著低于其余3個(gè)物候期。鎂元素在整個(gè)生育期波動變化不大，最高值出現(xiàn)在坐果期，其余3個(gè)物候期間差異不顯著。鐵元素含量最高值出現(xiàn)在開花授粉期，但是其與坐果期之間差異不顯著，并顯著高于其余物候期。錳元素最高值出現(xiàn)在果實(shí)成熟期，且各物候期之間差異顯著。銅和鋅的含量最高值都出現(xiàn)在開花授粉期，并顯著高于其他物候期。硼元素在4個(gè)物候期中呈上升趨勢，其中開花授粉期到坐果期上升不明顯，果實(shí)膨大到成熟期間上升顯著。

此外，九葉青花椒不同物候期葉片中礦質(zhì)營養(yǎng)元素含量變異系數(shù)如表2所示，在同一個(gè)物候期，葉片中不同元素含量的變異系數(shù)差異顯著，且微量元素變異程度要大于大中量元素變異，其中鐵元素變異最大，平均值達(dá)到了35.01 %。同一種元素在不同生育期變異系數(shù)也各不相同，其中葉片中氮、磷、鈣、鎂、錳和鋅在開花授粉期變異系數(shù)較大，說明受生長中心的不同這些元素在植株體內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)頻繁，因此受此影響其波幅較大，而磷、鉀、鈣、鎂、鋅在坐果期變異系數(shù)較小，說明在該物候期內(nèi)這些元素在九葉青花椒植株體內(nèi)流動性不高，從而導(dǎo)致其含量波動幅度不大。

2.3 九葉青花椒葉片中礦質(zhì)營養(yǎng)元素間相關(guān)分析

九葉青花椒葉片中礦質(zhì)營養(yǎng)元素間相關(guān)系數(shù)如表3所示，從中可以看出，葉片中大、中量元素氮和磷、鉀之間均呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系(P<0.01)，鈣和氮、磷之間均呈極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.01)。磷和鉀之間呈顯著的正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)，表明氮對磷、鉀的吸收具有促進(jìn)作用，氮、磷對鈣的吸收具有抑制作用。葉片中微量元素銅和鋅之間呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01)。鐵和錳，硼和錳間呈顯著正相關(guān)(P<0.05)。鐵和銅，硼和銅、鋅間呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.05)。其它各元素間均未達(dá)到顯著水平。從大、中量元素與微量元素間相關(guān)關(guān)系可以看出，其中氮與銅、鋅間達(dá)到了極顯著正相關(guān)，鎂與銅、鋅間達(dá)到了極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)。大、中量元素氮、磷和鎂與微量元素吸收間關(guān)系較為密切。以上結(jié)果表明，九葉青花椒植株體內(nèi)各營養(yǎng)元素間存在不同程度的協(xié)同和拮抗作用，尤其氮和磷會顯著促進(jìn)或抑制植株對其他營養(yǎng)元素的吸收和積累。通過對九葉青花椒葉片內(nèi)各營養(yǎng)元素間進(jìn)行相關(guān)性分析，有助于了解各元素之間存在的相互作用和影響，這對于協(xié)調(diào)九葉青花椒養(yǎng)分間平衡關(guān)系具有重要意義。

表3 九葉青花椒葉片中10種營養(yǎng)元素間相關(guān)性分析

注：*代表顯著相關(guān)(P<0.05)，**代表極顯著相關(guān)(P<0.01)。

Note：* means significant correlation(P<0.05), ** means highly significant correlation(P<0.01).

3 討 論

葉片為果實(shí)的生長發(fā)育提供必要的營養(yǎng)元素，同時(shí)也會將土壤所提供的礦質(zhì)養(yǎng)分貯藏起來，其營養(yǎng)元素含量狀況直接反映了土壤養(yǎng)分供給能力，根據(jù)葉片中同化物分配特點(diǎn)可知，距離果實(shí)最近的健康葉片與果實(shí)間存在較強(qiáng)的源-庫關(guān)系。本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，九葉青花椒在主要物候期，氮、磷在植株葉片中含量隨著物候期進(jìn)程呈現(xiàn)逐步降低趨勢，不同物候期降幅不同。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，九葉青花椒主要物候期內(nèi)葉片中大、中量礦質(zhì)營養(yǎng)元素含量順序?yàn)镹>Ca>K>Mg>P，N、P元素含量最大值均出現(xiàn)在開花授粉期，隨后逐漸降低，因?yàn)榇藭r(shí)樹體葉幕已經(jīng)建成，葉片已經(jīng)發(fā)育成熟，花椒植株主要進(jìn)行雌花花芽分化和雄花花序發(fā)育，此過程需要消耗大量的營養(yǎng)物質(zhì)[16]，且還會有部分營養(yǎng)物質(zhì)會隨著雄花花序的脫落而減少[17]。九葉青花椒在坐果期對氮、磷、鉀的需求依然較大，5月中旬果實(shí)發(fā)育進(jìn)入膨大期之后，干物質(zhì)大量積累，大量光合作用產(chǎn)物由花椒葉片轉(zhuǎn)運(yùn)到果實(shí)中，導(dǎo)致葉片中氮、磷元素含量急劇下降，特別是氮元素尤其明顯。因此，此段時(shí)間就要保證樹體中充足的氮、磷、鉀營養(yǎng)元素的供應(yīng)，可以采取葉面噴施的方式進(jìn)行追肥。鈣是構(gòu)成果膠質(zhì)鈣，保證植株生長健壯和果實(shí)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的重要元素，其在植株體內(nèi)是不可移動元素，同時(shí)花椒喜鈣，鈣元素在葉片中含量隨葉齡的增長而逐漸增加。鎂元素是葉綠體的重要組成部分，對植株的光合作用起著重要的作用，九葉青花椒葉片中鎂元素呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，前期可能是因?yàn)榛ń?葉面積擴(kuò)張，導(dǎo)致葉綠素含量升高有關(guān)，之后植株中又有新葉形成，導(dǎo)致易移動的鎂元素從老葉向新葉轉(zhuǎn)移而下降。

九葉青花椒主要物候期內(nèi)葉片中微量元素含量順序?yàn)镕e>Mn>B>Zn>Cu。葉片中鐵元素的含量最高，鐵元素在果實(shí)膨大期下降較為迅速，因?yàn)榇藭r(shí)是葉綠體迅速形成的時(shí)期，鐵元素作為葉綠素前體形成的重要元素，由于葉片為果實(shí)提供大量的鐵元素而導(dǎo)致其含量下降明顯。葉片中銅含量較低，其中開花授粉期到坐果期間下降較為明顯，因?yàn)殂~具有促進(jìn)花器官分化左右，可能與銅大量轉(zhuǎn)移到花器官上有關(guān)。錳與鈣元素一樣是不易移動元素，錳含量在主要物候期呈逐漸上升趨勢，與袁紫倩等對薄殼山核桃葉片營養(yǎng)元素研究的結(jié)果一致[5]。分析采樣地土壤中有效硼，結(jié)果發(fā)現(xiàn)大部分土壤都處于缺硼狀態(tài)，但是葉片中硼元素呈上升趨勢，這可能與不同元素間吸收存在促進(jìn)作用有關(guān)，同時(shí)在生產(chǎn)上要注意補(bǔ)充硼肥。劉茂橋等[6]和王衍安等[18]研究表明，缺鋅會導(dǎo)致鐵核桃單葉面積顯著減小和新梢生長量減少。從本試驗(yàn)結(jié)果看出，九葉青花椒在開花結(jié)果初期鋅元素含量波動較大，因此鋅肥可以隨基肥一起施用，滿足植株前期對其需要。試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，微量元素鋅和大量元素鈣呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(相關(guān)系數(shù)0.619)，與此文一致，與張彤彤等[19]在梨棗葉片研究的元素鋅、鈣之間呈顯著正相關(guān)相反，其原因可能是不同樹種對營養(yǎng)元素需求你不同從而導(dǎo)致養(yǎng)分元素間相互作用存在差異。

4 結(jié) 論

九葉青花椒作為一種喜肥樹種，養(yǎng)分元素的供應(yīng)對其生長發(fā)育至關(guān)重要。通過定期采集植株葉片，測定其礦質(zhì)營養(yǎng)元素含量，分析其主要物候期元素變化特征，是準(zhǔn)確診斷九葉青花椒樹體營養(yǎng)狀況的關(guān)鍵。本試驗(yàn)研究結(jié)果表明，4月底到5月初，各種礦質(zhì)營養(yǎng)元素特別是氮、磷、鉀養(yǎng)分處于一個(gè)相對穩(wěn)定、波動平穩(wěn)的時(shí)期，此段時(shí)間可以作為九葉青花椒營養(yǎng)診斷采樣的適宜時(shí)期。

在九葉青花椒的生產(chǎn)栽培上，建議以氮、鉀、鈣、磷肥為主，鎂、硼、鋅肥為輔。在花椒開花授粉和坐果期要適當(dāng)補(bǔ)充追肥。同時(shí)，注意在花椒采摘前施肥，此時(shí)樹體處于養(yǎng)分積累期，充足的肥料供應(yīng)可以促進(jìn)新梢正常生長。冬季補(bǔ)充深施有機(jī)肥，可以為次年花椒生長儲備更豐富的營養(yǎng)物質(zhì)。