歐李全生育期對N、P、K和水分的吸收規(guī)律

王 昊，馬文禮，靳 韋，陳永偉，楊 波，徐 燦，張 敏，孫 權

（1.寧夏回族自治區(qū)農(nóng)墾事業(yè)管理局 農(nóng)林牧技術推廣服務中心，寧夏 銀川 750001；2.寧夏大學 農(nóng)學院，寧夏 銀川 750021）

歐李Cerasus humilis，薔薇科Rosaceae 櫻桃屬Cerasus小灌木，是我國獨有的藥食兼用經(jīng)濟林樹種[1]，多分布在我國東北、華北和西北地區(qū)，由于其果實含鈣量較高，亦稱“鈣果”，是“天然鈣片”。歐李果實中還含有較多的黃烷醇、黃酮醇、花色苷、單寧等多酚物質，具有較強的抗氧化、抗衰老及抗病毒等功能，歐李果仁可榨油、可入藥，有鎮(zhèn)咳平喘、免疫調(diào)節(jié)、抗心腦血管疾病等多種功效，具有非常高的保健價值，因此其果實在食品加工、醫(yī)藥、保健等領域均有應用[2-3]。歐李還具有較強的防風固沙性能，對各生態(tài)脆弱區(qū)土壤均具有改良作用[4]?；谏鲜鰞?yōu)良特性，近年來歐李在西北地區(qū)發(fā)展較為迅速，種植面積逐年增加[5]。

施肥是促進經(jīng)濟林健康生長發(fā)育的必要措施，既可以促進植株的光合作用，增加樹木凈初級生產(chǎn)能力，又能培肥地力，促進林地地力提升。有研究結果表明，肥料對經(jīng)濟林生長的貢獻率可提高30%以上[6-8]。但是，肥料施用量高、利用率低，是我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中長期存在的問題。長期過量施肥不僅會導致產(chǎn)品品質和產(chǎn)量降低，還會對生態(tài)環(huán)境造成污染和破壞，甚至影響人體健康[9]。研究植株需肥規(guī)律，根據(jù)植株不同生育期對營養(yǎng)元素的需求進行精準施肥灌溉，可有效避免過量施肥，既可以節(jié)約成本，增加產(chǎn)量，又可以有效避免高肥條件下養(yǎng)分釋放速率與植株生長發(fā)育和養(yǎng)分吸收規(guī)律不匹配，養(yǎng)分流失，肥料利用率下降等問題[10]。

目前，對于歐李的研究主要集中在歐李果實開發(fā)及其食用、保健價值方面[11]，對于歐李集約化栽培關鍵技術的研究較為缺乏。高質量的種植成為大力發(fā)展歐李產(chǎn)業(yè)的關鍵，歐李集約化栽培的核心技術是水肥的精準供應。研究“植物營養(yǎng)三要素”氮、磷、鉀的分布和吸收規(guī)律，是平衡施肥的理論基礎[12]?，F(xiàn)階段針對歐李豐產(chǎn)樹水肥供應的研究報道較少，且受土壤類型限制，其研究結果利用價值有限[13-14]。因此，研究歐李樹體對養(yǎng)分和水分的需求規(guī)律，探索出一套適合不同地區(qū)、不同氣候類型的歐李集約化栽培精準水肥實施方案，對于歐李水肥精準、高效栽培至關重要。筆者以‘農(nóng)大4 號’歐李為試材，循環(huán)供應霍格蘭式配方營養(yǎng)液，確保歐李正常的水和礦質元素供應，生長發(fā)育不受脅迫，在此基礎上，研究了歐李全生育期各階段水和養(yǎng)分的吸收規(guī)律，以期為研究歐李精準水肥一體化技術提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗地位于銀川市西夏區(qū)平吉堡農(nóng)五隊寧夏農(nóng)墾平吉堡現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園區(qū)日光溫室內(nèi)。以3年生‘農(nóng)大4 號’歐李為試材，以不含游離態(tài)礦質元素且持水性好的珍珠巖為栽培基質，并根據(jù)霍格蘭式配方中N 元素含量設置3 個處理：N 60 mg/L（C1）、N 120 mg/L（C2）和N 180 mg/L（C3）。每行定植9 株，隨機排列，1 行為1 個小區(qū)，重復3 次。試驗過程中，使用監(jiān)測作物吸收水和養(yǎng)分的裝置[15]構建密閉的營養(yǎng)液循環(huán)供應系統(tǒng)，確保歐李根系整體水肥供給充足且不受營養(yǎng)元素脅迫。

1.2 測定方法

1.2.1 植株生長指標測定

每小區(qū)隨機選取3 株植株進行標記，每株標記3 個新梢。自植株萌芽后，每周測定1 次新梢長度、新梢直徑及葉片SPAD 的值。SPAD 值使用SPAD-502 PLUS 葉綠素計（Konica Minolta 公司生產(chǎn)）測定。

1.2.2 果實性狀及品質指標測定

每小區(qū)隨機選取3 株植株進行標記。果實成熟后，摘取全部果實，稱取并記錄單株果實質量。隨機選取20 粒果實，測定單果質量、糖酸含量。糖度值使用PAL-1 測糖計（日本愛拓公司生產(chǎn)）測定，酸度值使用PAL-79S 測酸計（日本愛拓公司生產(chǎn)）測定。

剩余果品放入冰盒中，帶回實驗室，保存在-20 ℃冰箱中，待測。使用原子吸收分光光度計測定果實中鈣、鎂的含量，采用原子吸收分光光度法測定維生素C 含量，采用高效液相色譜法測定維生素D 含量，采用紫外分光光度法測定原花青素含量。

1.2.3 營養(yǎng)液和植株中礦質元素含量測定

定期更換儲液箱中的營養(yǎng)液，并計量營養(yǎng)液減少體積，每7 d 采集50 mL 營養(yǎng)液，保存在-20 ℃冰箱中，待測。采用雙波長紫外分光光度法測定硝態(tài)氮含量，采用靛酚藍比色法測定銨態(tài)氮含量，采用鉬藍法測定磷含量，使用原子吸收分光光度計測定鉀含量。

在果實成熟期采集植株，并將根、莖、葉、花和果實進行分離，用自來水清洗干凈后再用去離子水沖洗，并用濾紙吸干水分，分別稱取其鮮質量。然后，在105 ℃下殺青30 min，在80 ℃下烘干至恒質量，粉碎，過30 目、0.5 mm 篩，將樣品粉末置干燥器中，保存在-20 ℃冰箱中，待測。各礦質元素含量的測定方法同營養(yǎng)液中各礦質元素含量的測定方法。

1.3 統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)使用Excel 2016、SPSS 22.0 等軟件進行統(tǒng)計分析。

式中：At表示栽培箱礦質元素吸收量；Vo表示營養(yǎng)液原體積；Co表示營養(yǎng)液原質量濃度；Vr表示剩余營養(yǎng)液體積；Cr表示剩余營養(yǎng)液質量濃度。

式中：Am表示單株礦質元素日吸收量；Ta表示吸收天數(shù)；N表示植株數(shù)量。

式中：Qm表示歐李全生育期各階段對礦質元素的需求量；Td表示生育期天數(shù)。

式中：Qw表示歐李全生育期各階段對水分的需求量；Aw表示生育期內(nèi)單株水分日吸收量。

2 結果與分析

2.1 營養(yǎng)液N 含量對歐李植株生長的影響

2.1.1 對枝條生長和SPAD 值的影響

不同N 含量營養(yǎng)液處理下歐李枝條長度、枝條直徑和SPAD 值如圖1所示。由圖1可以看出，在結果期后，隨著營養(yǎng)液N 含量的增大，歐李枝條長度逐漸增大，根據(jù)枝條長度由高到低排列各處理依次為C3、C2、C1。在枝條直徑方面，在轉色期前表現(xiàn)出與枝條長度相似的規(guī)律，但是在轉色期后，根據(jù)枝條直徑由高到低排列各處理依次為C2、C3、C1。SPAD 值與枝條直徑變化規(guī)律相同。說明營養(yǎng)液N 含量越高，越有利于促進歐李枝條長度和直徑的增加，SPAD 值也越高。說明高N含量的營養(yǎng)液促進了歐李枝條的伸長生長和SPAD值的升高，適宜N 含量的營養(yǎng)液會促進歐李枝條直徑的增加，有利于優(yōu)良枝條和花芽的培養(yǎng)。

圖1 不同N 含量營養(yǎng)液處理下歐李的枝條長度、枝條直徑和SPAD 值Fig.1 Effects of different nutrient solution N contents on branch length,branch diameter and SPAD value of C.humilis

2.1.2 對植株質量的影響

不同N 含量營養(yǎng)液處理下歐李植株冠和根的質量見表1。由表1可以看出，根據(jù)植株冠鮮質量由大到小排序各處理依次為C3、C2、C1，說明高N 含量的營養(yǎng)液促進植株生長更健壯，植株長勢較旺，C3 處理的植株冠鮮質量最大。根據(jù)植株根系鮮質量由大到小排序各處理依次為C2、C3、C1，說明中等N 含量的營養(yǎng)液促進根系的發(fā)育，C2 處理的根鮮質量最大。說明較低N 含量（60 mg/L）的C1 處理營養(yǎng)液無法滿足歐李植株的生長發(fā)育，導致其產(chǎn)量較低，較高N 含量（180 mg/L）的C3處理營養(yǎng)液可以促進歐李植株地上部分的生長發(fā)育，中等N 含量（120 mg/L）的C2 營養(yǎng)液可以促進歐李植株根系生長發(fā)育。

表1 不同N 含量營養(yǎng)液處理下歐李植株冠和根的鮮質量?Table 1 Fresh mass of crown and root of C.humilis under different N content nutrient solution treatment

2.2 營養(yǎng)液N 含量對歐李果實大小、產(chǎn)量及其內(nèi)在品質的影響

2.2.1 對果實大小和產(chǎn)量的影響

不同N 含量營養(yǎng)液處理下歐李果實的大小和產(chǎn)量見表2。由表2可以看出，根據(jù)果實縱徑由大到小排序各處理依次為C2、C3、C1，根據(jù)果實橫徑由大到小排序各處理依次為C1、C2、C3，整體表現(xiàn)為C2 處理營養(yǎng)液N 含量較為適中，果形最好。根據(jù)單果質量由大到小排序，各處理依次為C2、C1、C3，分別為8.51、7.65、7.38 g，且C2 處理的單果質量顯著高于C3 和C1 處理，C3 與C1 處理間無顯著差異。根據(jù)單株產(chǎn)量由大到小排序，各處理依次為C2、C3、C1，分別為1 827.87、1 807.13、1 110.20 g，C2 處理的單株產(chǎn)量顯著高于C1 處理，但與C3 處理的差異不顯著，折合單位面積產(chǎn)量（12 000 株/hm2）表現(xiàn)出相同的規(guī)律，C2 產(chǎn)量最高，為21 934.35 kg/hm2。

表2 不同N 含量營養(yǎng)液處理下歐李果實的大小和產(chǎn)量?Table 2 Fruit size and yield of C.humilis under different N content nutrient solution treatments

2.2.2 對果實內(nèi)在品質的影響

不同N 含量營養(yǎng)液處理下歐李果實的各內(nèi)在品質指標見表3。由表3可以看出，根據(jù)糖和酸含量由大到小排序各處理依次均為C1、C2、C3，說明較低N 含量營養(yǎng)液處理條件下，果實風味較為濃郁。根據(jù)維生素C 和維生素D 含量由大到小排序各處理依次均為C2、C1、C3，根據(jù)原花青素含量由大到小排序各處理依次為C2、C3、C1，說明適宜N 含量的營養(yǎng)液能夠促進維生素C、維生素D 和原花青素的積累，促進果實的品質提高。根據(jù)果實鈣含量由大到小排序各處理依次為C1、C2、C3，根據(jù)果實鎂含量由大到小排序各處理依次為C2、C1、C3，說明較高N 含量的營養(yǎng)液可能會抑制果實中鈣的積累，適宜N 含量的營養(yǎng)液可以促進果實中鎂的積累。

表3 不同N 含量營養(yǎng)液處理下歐李果實的各內(nèi)在品質指標?Table 3 Internal quality indexes of C.humilis fruit treated with different N content nutrient solution

2.3 營養(yǎng)液N 含量對歐李吸收礦質元素的影響

2.3.1 對植株整體礦質元素吸收量的影響

不同N 含量營養(yǎng)液處理下歐李植株對N 元素的吸收量如圖2所示。由圖2可以看出，隨著植株的生長，歐李對于N 的吸收量增加，在5月27日果實膨大期達到最大值，并一直持續(xù)，隨著果實轉色期的到來，歐李對N 的吸收量下降，對N的吸收量整體表現(xiàn)出先升高、后降低的特點。根據(jù)整體上對N 的吸收量由大到小排序各處理依次為C3、C2、C1。說明進入生長發(fā)育高峰后，歐李植株對N 的需求量增加，并伴隨歐李的全生育期，而且營養(yǎng)液N 含量越高，植株對N 元素的吸收量越大，不同N 含量營養(yǎng)液處理下在各個生育期植株對N 元素的吸收規(guī)律相似。

圖2 不同N 含量營養(yǎng)液處理下歐李植株對N 元素的吸收量Fig.2 Absorption of N in C.humilis under different N nutrient solution treatments

不同N 含量營養(yǎng)液處理下歐李植株對P 元素的吸收量如圖3所示。由圖3可以看出，隨著花期的到來，歐李植株對P 的吸收量出現(xiàn)了1 個高峰，坐果期后呈現(xiàn)下降趨勢，在轉色期又出現(xiàn)1個高峰，然后迅速下降。不同N 含量營養(yǎng)液處理下，植株對P 元素的吸收量均表現(xiàn)出了相似的規(guī)律，但是C3 處理的波動幅度較C1 和C2 處理大。根據(jù)整體上對P 的吸收量由大到小排序各處理依次為C3、C2、C1。說明在花期和轉色期歐李對P 的需求量較大，營養(yǎng)液N 含量越高，植株對P 元素的吸收量越大，而且其吸收量的波動越大。

圖3 不同N 含量營養(yǎng)液處理下歐李植株對P 元素的吸收量Fig.3 Absorption of P in C.humilis under different N nutrient solution treatments

不同N 含量營養(yǎng)液處理下歐李植株對K 元素的吸收量如圖4所示。由圖4可以看出，隨著花期和坐果期的到來，歐李植株對K 的吸收量出現(xiàn)1 個高峰，在果實轉色期也有1 個吸收高峰，并在轉色期后逐漸下降。對K 吸收量的變化與對N 和P 吸收量的變化類似。根據(jù)整體上對K 的吸收量由大到小排序各處理依次為C3、C2、C1。說明在花期和轉色期歐李對K 的需求量也較大。

圖4 不同N 含量營養(yǎng)液處理下歐李植株對K 元素的吸收量Fig.4 Absorption of K in C.humilis under different N nutrient solution treatments

2.3.2 對植株各部位礦質元素積累量的影響

不同N 含量營養(yǎng)液處理下歐李植株不同部位礦質元素的積累量如圖5所示。由圖5可以看出，在歐李根、莖、葉中N 的積累量始終是最高的，在莖、葉和果實中K 的積累量較高，尤其是果實中K 的積累量超過了N 和P 的積累量，但根系中K 的積累量小于P 的積累量。根據(jù)根系中N 的積累量由大到小排序各處理依次為C3、C2、C1，根系中P 的累積量表現(xiàn)出相似的規(guī)律，根據(jù)根系中K 的積累量由大到小排序各處理依次為C1、C2、C3。根據(jù)在莖、葉和果實中N、P、K 的積累量由大到小排序各處理依次均為C2、C3、C1，分別為120、180、60 mg/L，說明C2 處理可以促進歐李植株各部位礦質元素的積累。

圖5 不同N 含量營養(yǎng)液處理下歐李植株不同部位礦質元素的積累量Fig.5 Accumulation amount of mineral elements in different parts of C.humilis under different N content nutrient solution treatment

2.4 歐李不同生育期對水分和礦質元素的需求量

上述研究結果表明，在C2（N 含量120 mg/L）處理條件下，歐李生長發(fā)育狀況中庸，植株對于營養(yǎng)元素的吸收量最高，果實性狀、內(nèi)在品質及產(chǎn)量最佳。根據(jù)N 含量120 mg/L 的營養(yǎng)液處理條件下歐李對養(yǎng)分和水分的吸收規(guī)律，計算歐李全生育期各階段對養(yǎng)分和水分的需求量，結果見表4。由表4可以看出，定植12 000 株/hm2的歐李園，歐李全生育期對N、P、K 的需求量分別為266.10、165.45、398.25 kg/hm2，全生育期總需水量為1 907.55 m3/hm2。

表4 各生育期歐李對養(yǎng)分和水分需求量Table 4 The amount of minerals and water absorbed by C.humilis at various developmental stages

3 結論與討論

試驗結果表明，當營養(yǎng)液N 含量為120 mg/L時，歐李生長發(fā)育狀況中庸，果實品質最佳，植株養(yǎng)分積累量最多，產(chǎn)量最高。以此營養(yǎng)液N 含量條件下植株對礦質元素的吸收規(guī)律進行推算，定植12 000 株/hm2的歐李園，歐李全生育期對N、P、K 的需求量分別為266.10、165.45、398.25 kg，對水分的需求量為1 907.55 m3。

研究植株對養(yǎng)分和水分的吸收規(guī)律是開展作物平衡施肥、測土配方施肥和水肥一體化的基礎[16]，也是目前作物栽培研究中重要的領域。王永忠等[17]根據(jù)中國知網(wǎng)的相關文獻，經(jīng)統(tǒng)計分析得出了桉樹的施肥量。閆鵬科等[18]對蘋果、馬蕾[19]對葡萄在不同生育期進行全株取樣，分析植株各器官的干物質累積規(guī)律及養(yǎng)分動態(tài)變化，探究各生育時期植株的需肥規(guī)律。曹昌林等[20]采用“311-A”二次回歸最優(yōu)設計，使用尿素、磷肥、鉀肥3 種肥料開展試驗，建立了高粱的施肥模型。吳思政等[21]采用“3414”完全試驗方案研究了藍莓的施肥模型，并提出了測土配方施肥方案。研究人員對于植株需肥需水規(guī)律的研究方法各異，其研究結果也不盡相同，這主要是因為植株的吸肥規(guī)律是土壤、品種、氣候綜合作用的結果，且各礦質元素間存在較為復雜的互作效應。采用常規(guī)方法僅根據(jù)土壤來研究植株的需水需肥規(guī)律，不一定能準確反映植株本身對養(yǎng)分和水分的需求。劉愛玲等[22]采用循環(huán)供給營養(yǎng)液的方法研究‘峰后’葡萄養(yǎng)分和水分吸收規(guī)律，基本不受外界環(huán)境條件的影響，研究結果具有合理性和可靠性。研究在各生育期植株本身的水分和養(yǎng)分吸收規(guī)律，依據(jù)該需肥需水規(guī)律，可以因地制宜地高效應用測土配方施肥技術。目前，對于歐李水肥需求的研究大多采用經(jīng)驗值或傳統(tǒng)方法進行，由于土壤質地和結構的不同，試驗結果難以廣泛利用[23-24]。本試驗中采用循環(huán)供給營養(yǎng)液的方法研究歐李養(yǎng)分和水分吸收規(guī)律，試驗結果顯示，N 含量120 mg/L 的營養(yǎng)液處理條件下，12 000 株/hm2的歐李園產(chǎn)量可以達到21 934.35 kg，高于王有信等[1]報道的歐李產(chǎn)量。同時，歐李植株各部位對N、P、K 的積累量與植株的吸收量保持一致，果實富含大量K 元素。

低濃度營養(yǎng)液供應條件下，養(yǎng)分不能滿足植株生長發(fā)育的需要，而高濃度營養(yǎng)液會使植株生長過旺，導致果實品質下降，影響花芽分化，過量施肥會造成樹體養(yǎng)分失衡，也可能對根系造成離子脅迫[25]，影響根系對水和礦質元素的吸收，同時元素間可能產(chǎn)生拮抗作用[26]，不利于根系對養(yǎng)分的吸收，進而影響產(chǎn)量。試驗結果顯示，歐李在N 含量120 mg/L 的營養(yǎng)液處理條件下，植株根系質量最好，礦質元素積累量最高，產(chǎn)量和果實品質表現(xiàn)最佳。