氮磷鉀配施對平歐雜交種榛果實發(fā)育時期光合特性和產(chǎn)量的影響

盧明艷，宋鋒惠，史彥江，王靈哲，羅 達，張 晉

(1新疆林業(yè)科學院，烏魯木齊 830063；2.新疆農(nóng)業(yè)大學林學與園藝學院，烏魯木齊 830052)

0 引 言

【研究意義】平歐雜種榛(Corylusheterophylla×Corylusavellana)是由我國野生平榛和引進的歐洲榛種間遠緣雜交培育出來的優(yōu)良栽培種，果大、殼薄、豐產(chǎn)的特點，且耐寒性、適應性強[1]。中國新疆特殊的地理氣候條件為平歐雜種榛的生長發(fā)育提供了有利的條件，目前在新疆阿勒泰、伊犁河谷、喀什、昌吉、阿克蘇等地40多個縣市引種栽培成功[2]，具有良好的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益，面積已達666.67 hm2(1萬余畝)。太陽輻射是果樹生長發(fā)育的主要能源，構(gòu)成植物地上部分和地下部分的干物質(zhì)90%以上來源于葉子的光合物質(zhì)積累[3]，光合作用決定果樹生產(chǎn)力的高低[4]。N、P、K作為營養(yǎng)元素為果樹進行光合作用提供必要物質(zhì)條件，還參與葉綠體結(jié)構(gòu)建構(gòu)以及三大營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)換[5-6]。凈光合速率(Pn)是植物光合作用的指針[7]。Pn不只受植物自身影響，還受諸多外部環(huán)境因素影響?！厩叭搜芯窟M展】目前，關(guān)于配方施肥對植物光合特性的影響研究方面很多。柴仲平[8]、張曉偉[9]采用氮磷鉀肥配施對香梨葉綠素含量及光合特性的影響進行研究，發(fā)現(xiàn)合理施用氮、磷、鉀肥可有效提高香梨的凈光合速率及其產(chǎn)量。高度不同施肥量與新榛1號不同榛果發(fā)育時期Pn和產(chǎn)量的關(guān)系?！颈狙芯壳腥朦c】張銀榮等[10]制定出滴灌栽培1年生龍腦香樟幼林的優(yōu)化施肥制度，但在平歐雜種榛上研究較少[11-12]。分析以新疆8a的新榛1號為研究對象，基于“3414”正交施肥試驗，應用多元線性逐步回歸技術(shù)?！緮M解決的關(guān)鍵問題】驗證根施N、P、K肥與新榛1號葉片的Pn和單株產(chǎn)量之間的效應，提高平歐雜種榛的光合效率，為其提高產(chǎn)量、改善品質(zhì)提供科學參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗在烏魯木齊縣安寧渠鎮(zhèn)新疆農(nóng)科院試驗場的平歐雜種榛栽培示范園中進行，試驗樣園面積5 002.5 m2(7.5畝)，主栽品種新榛1號，授粉品種新榛2號，樹齡8 a，株行距1.5 m×4 m。土壤為沙土，施肥前測定土壤有機質(zhì)0.914%、速效氮38.20 mg/kg、有效磷7.97 mg/kg、速效鉀114.67 mg/kg。參照分級標準[13]，試驗樣園土壤堿解N為五級、有效P為四級、速效K為三級，綜合土壤養(yǎng)分情況居于中等。

試驗采用“3414”正交施肥試驗[14]，即：肥料為氮(N)、磷(P)、鉀(K)三個因素，各因素設(shè)4個施肥梯度，共14個處理，每處理3次重復，隨機排列，每一試驗小區(qū)5株榛樹，合計210樣株。對所選樣株地徑、樹勢基本一致。榛樹N、P、K常規(guī)施肥量(純量)分別為0.70、0.30和0.20 kg，供試肥料為含N 46%的尿素、含P2O546%的重過磷酸鈣、含K2O 51%的硫酸鉀。于2017年4月上旬在榛子萌芽前采用環(huán)狀溝施的方式將每一處理N、P、K肥在樹冠2/3處的環(huán)狀溝內(nèi)均勻撒入，施肥深度為30 cm。表1

1.2 方 法

凈光合速率(Pn)測定采用CIRAS-2光合儀，分別在新榛1號(5月25日)、速生生長期(6月28日)、脂化期(7月25日)、成熟期(8月30日)4個果實發(fā)育時期，在自然光照情況下采集供試樣株的凈光合速率數(shù)據(jù)。采集時選擇冠層外側(cè)1.3 m左右高度正常葉片，采集時間節(jié)點為08：00～20：00，每間隔2 h采集1次，每供試榛樹上采集4個葉片作為重復，并計算每一試驗小區(qū)榛樹葉片Pn日均值(M)。

產(chǎn)量測定于8月底新榛1號榛果成熟后，分別采收安寧渠榛園210株供試榛樹果實，晾干至恒重后稱重，對每一試驗小區(qū)求平均單株榛果產(chǎn)量(G)。

表1 田間正交施肥試驗方案Table 1 Field orthogonal fertilization experiment scheme

1.3 數(shù)據(jù)處理

對平歐雜種榛Pn日均值(M)以10為底的常用對數(shù)(log10M)與回歸方程估計值(log10M)的殘差eij=(1，2，3，……，14；=1，2，3)進行一階自相關(guān)、正態(tài)和齊性檢驗。DW檢驗可知各殘差相互獨立；χ2檢驗顯示殘差eij服從正態(tài)分布；由W檢驗可知，殘差表現(xiàn)為方差齊性。殘差最大絕對值<3倍標準差，可知“3414”正交施肥試驗新榛1號Pn日均值無奇異值。

對采集到的Pn和單株產(chǎn)量數(shù)據(jù)實施對數(shù)轉(zhuǎn)換。運用多元線性逐步回歸技術(shù)建立新榛1號根部施肥效應回歸方程(選取變量α≤0.05，剔去變量α≥0.1)。數(shù)據(jù)分析軟件Microsoft Excel 2016和SPSS 17.0。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮磷鉀施肥量對葉片凈光合速率的效應

研究表明,依據(jù)“3414”正交施肥試驗所得平歐雜種榛的凈光合速率值，分別以新榛1號果實坐果期、速生生長期、脂化期、成熟期4個生育期的凈光合速率(Pn)日均值(M)的常用對數(shù)log10M為因變量，以N、P、K三元二次多項式的非常數(shù)項為自變量進行多元線性逐步回歸分析，所得方程。表2，表3

根據(jù)方程新榛1號果實坐果期Pn日均值(M)的常用對數(shù)log10M與N、N×P、N2之間呈現(xiàn)線性關(guān)系；果實速生生長期與N、K、N×P、N×K、N2、K2之間呈現(xiàn)線性關(guān)系；果實脂化期與N、P、N×P、N×K、N2、P2之間呈現(xiàn)線性關(guān)系；榛果成熟期與N、P、N×P、P×K、N2之間呈現(xiàn)線性相關(guān)。表2

表2 榛果不同發(fā)育時期Pn測量值Table 2 Value of Pn at hazelnut different development periods

由新榛1號根施N、P、K肥的果實坐果期Pn效應回歸方程得到，在中等土壤養(yǎng)分條件下，當 N 肥施用量(純量)小于0.71、0.95、0.89和0.66 kg/株時，分別對新榛1號果實坐果期、速生生長期、脂化期和成熟期的凈光合速率存在正相關(guān)，反之則會降低。K肥施用量(純量)小于0.25 kg/株時，對新榛1號果實速生生長期的凈光合速率存在正相關(guān)，反之則會降低。P肥施用量(純量)小于0.29 kg/株時，對新榛1號果實脂化期的凈光合速率存在正相關(guān)，反之則會降低。同時由回歸方程反映出N肥與P肥的交互作用可以提高果實速生生長期的凈光合速率，但會降低新榛1號果實坐果期、脂化期、成熟期的凈光合速率；N肥與K肥的交互作用會降低果實速生生長期、脂化期的凈光合速率；P肥與K肥的交互作用會降低果實成熟期的凈光合速率。表3

目標函數(shù) Max：

Z=2.724+0.177N-0.030 3 P+0.234K-0.185N×P-0.134N×K-0.106P×K-0.114N2-0.052P2-0.475K2.

約束條件：0.66

規(guī)劃求解得：N=0.78；P=0.29；K=0.25.

2.2 氮磷鉀施肥量與單株榛果產(chǎn)量的關(guān)系

研究表明,不同的氮磷鉀配施處理下，平歐雜種榛的平均單株產(chǎn)量在1.54～2.06 kg，N2P2K3的產(chǎn)量最高，為2.06 kg，N2P1K1的產(chǎn)量最低，為1.54 kg；單株產(chǎn)量的N1P2K2、N2P2K2、N2P2K3、N2P0K2、N3P2K2比N0P0K0提高了25.63%、28.13%、28.75%、21.25%和21.25%，適量的氮肥和鉀肥能增加產(chǎn)量。表4

表4 氮磷鉀施肥量的單株榛果產(chǎn)量Table 4 Average hazelnut yield calculation result

研究表明,在土壤中等條件下，當 N 肥施用量(純量)小于0.81 kg/株，K 肥施用量(純量)小于0.19 kg/株，P肥施肥量(純量)小于0.23 kg/株時，對產(chǎn)量存在正相關(guān)，反之則會降低，這是N、P、K肥施用量臨界值，施多則會降低產(chǎn)量。此外，回歸方程還反映了氮肥與磷肥、磷肥和鉀肥的相互作用，N肥與P肥的交互作用可以提高平歐雜種榛單株榛果產(chǎn)量，但P肥與K肥的交互作用會降低其產(chǎn)量。

在追求產(chǎn)量目標最大化的情況下，施肥量為N(純量)為0.81 kg/株，P(純量)為0.23 kg/株，K(純量)為0.19 kg/株。經(jīng)換算，尿素為1.75 kg/株、重過磷酸鈣為0.50 kg/株、硫酸鉀為0.37 kg/株。表5

表5 平均單株榛果產(chǎn)量的效應回歸方程及殘差檢驗Table 5 Regression equation and residual test for average hazelnut the yield per plant

3 討 論

N肥作為果樹所必需的大量礦質(zhì)營養(yǎng)元素，能夠增強植物光合能力，促進花芽形成，對果樹生長發(fā)育有著重要的作用。植物葉片的氮濃度與光合能力有很強的正相關(guān)性，可促進營養(yǎng)生長，延遲衰老，提高光和效能，增進品質(zhì)和提高產(chǎn)量。研究采用“3414”田間肥料效應試驗，測定不同施肥配比條件下果實發(fā)育時期榛子葉片的光合特性，研究表明,在中等土壤養(yǎng)分條件下，當 N 肥施用量(純量)小于0.71、0.95、0.89和0.66 kg/株時，分別對新榛1號果實坐果期、速生生長期、脂化期和成熟期的凈光合速率存在正相關(guān)，反之則會降低。這與配施適量的氮肥可以提高油用牡丹丹鳳盛花期的凈光合速率[15]和花生的生長發(fā)育期的光合特性[16]的研究結(jié)果一致。

Ye Z P[17]研究發(fā)現(xiàn)氮磷鉀配施處理對平歐雜種榛葉片的光合特性會造成不同程度的影響。王靈哲等[12]研究表明，氮、磷、鉀3 種肥料混施能明顯提高平歐雜種榛的光合特性并使其產(chǎn)量增加，速生生長期是榛果體積和重量增加量最快的階段[18]，果實體積與質(zhì)量的增大主要源于細胞的膨大與分裂，細胞的大小和數(shù)量對果實的最終質(zhì)量意義重大[19]。而樹體K元素濃度過高不利于植物光合作用進行[20]，而施用適量的K肥可以提高新榛1號果實速生生長期的凈光合速率，反之則會降低。

合理配施氮磷鉀肥可以使樹體達到養(yǎng)分均衡，進而實現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)高效的目標。N、P、K對黨黨參產(chǎn)量的影響大小依次為N>K>P，N肥增產(chǎn)效果居于首位[21]。施肥因子間存在一定的交互作用，氮磷和氮鉀對紅小豆的干物質(zhì)積累、產(chǎn)量和效益呈正交互作用[22]，研究以平歐雜種榛的平均單株產(chǎn)量和N、P、K肥建立多元線性回歸方程，分析得出，在中等土壤條件下，N肥與P肥的交互作用可以提高平歐雜種榛單株榛果產(chǎn)量，但P肥與K肥的交互作用會降低其產(chǎn)量，其原因有待進一步研究。對建立的回歸方程進行尋優(yōu)，得到氮磷鉀的最適施肥量：N(純量)為0.81 kg/株，P(純量)為0.23 kg/株，K(純量)為0.19kg/株。經(jīng)換算，尿素為1.75 kg/株、重過磷酸鈣為0.50 kg/株、硫酸鉀為0.37 kg/株,對提高平歐雜種榛的產(chǎn)量、改善品質(zhì)提供科學參考。

4 結(jié) 論

4.1 在土壤中等(有機質(zhì)0.914%、速效N 38.20 mg/kg、有效P 7.97 mg/kg、速效K 114.67 mg/kg)條件下，當 N 肥施用量(純量)小于0.71、0.95、0.89和0.66 kg/株時，分別對新榛1號果實坐果期、速生生長期、脂化期和成熟期的凈光合速率存在正相關(guān)，反之則會降低。K肥施用量(純量)小于0.25 kg/株時，對新榛1號果實速生生長期的凈光合速率存在正相關(guān)，反之則會降低。P肥施用量(純量)小于0.29 kg/株時，對新榛1號果實脂化期的凈光合速率存在正相關(guān)，反之則會降低。由回歸方程反映出N肥與P肥的交互作用可以提高果實速生生長期的凈光合速率，但會降低新榛1號果實坐果期、脂化期、成熟期的凈光合速率；N肥與K肥的交互作用會降低果實速生生長期、脂化期的凈光合速率；P肥與K肥的交互作用會降低果實成熟期的凈光合速率。

4.2 以榛果產(chǎn)量目標最大化為目標，平歐雜種榛果實發(fā)育時期N肥、P肥、K肥施肥(純量)分別為0.81、0.23和0.19 kg/株。經(jīng)換算，尿素、重過磷酸鈣、硫酸鉀施肥量分別為1.75、0.50和0.37 kg/株。