王靈哲，史彥江，宋鋒惠，吳正保，胡珍珠

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與園藝學(xué)院，烏魯木齊 830052；2.新疆林科院經(jīng)濟林研究所，烏魯木齊 830000)

0 引 言

【研究意義】榛子為榛科(Corylaceae)榛屬(CorylusL.)落葉灌木，是我國北方地區(qū)重要的堅果樹種[1]，是世界四大堅果之一。平歐雜種榛(Corylusheterophylla×Corylusavellanay)目前是新疆推廣栽培的主要品種，它具有營養(yǎng)價值高、抗旱抗寒性強的平榛特點和果大、豐產(chǎn)、出仁率高的歐洲榛優(yōu)點[2]。由于新疆特殊的氣候和土壤條件，導(dǎo)致平歐雜種榛的產(chǎn)量無法提高，致使榛子產(chǎn)業(yè)發(fā)展受到限制[3-4]。影響果樹生長發(fā)育的主要礦質(zhì)營養(yǎng)元素氮(N)、磷(P)、鉀(K)，其不同的配比、施肥量等因素會對光合和果樹的產(chǎn)量造成影響。調(diào)控作物生長的基本方法和提高光合速率及增加產(chǎn)量的主要方式是施肥[5]。研究不同施肥處理對平歐雜種榛光合參數(shù)、葉綠素含量及產(chǎn)量的影響，對提高榛子產(chǎn)量和擴大種植面積具有重要的指導(dǎo)意義?！厩叭搜芯窟M展】目前，關(guān)于氮、磷、鉀合理施肥在農(nóng)業(yè)和林業(yè)上都有很多杰出的成果。如郭志超等[6]、柴仲平等[7]、張往祥等[8]，對白杏、紅棗、銀杏研究發(fā)現(xiàn)在一定施肥范圍內(nèi)隨著氮、磷、鉀的增加，光合速率增加；黃婷等[9]對盆景枸杞葉綠素含量研究發(fā)現(xiàn)適量的施肥會增加葉綠素含量和根系的活力；沈有信等[10]對甘蔗、鄧小強等[11]對雜交玉米研究發(fā)現(xiàn)，合理的施肥量能增加產(chǎn)量?！颈狙芯壳腥朦c】氮、磷、鉀不同施肥處理對榛子的光合特性、葉綠素含量及產(chǎn)量的影響研究少之又少。以8年生平歐雜種榛為研究對象，研究缺少氮、磷、鉀及常規(guī)施肥的不同施肥處理對平歐雜種榛光合特性和產(chǎn)量的影響?！緮M解決的關(guān)鍵問題】以種植在新疆的平歐雜種榛為研究對象，研究5種不同處理對榛子光合特性及產(chǎn)量的影響。為平歐雜種榛的營養(yǎng)診斷和配方施肥提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

新疆烏魯木齊縣安寧渠農(nóng)科院試驗場平歐雜種榛豐產(chǎn)栽培示范園作為試驗地，地理坐標在E86°37'33"～88°58'24"，N43°45'32"～44°08'00"，海拔935.3 m，地勢平坦，屬于中溫帶半干旱大陸性氣候，年均降水量286.1 mm，年均蒸發(fā)量2 164.2 mm，年均日照時數(shù)為2 775 h，年均無霜期105～168 d，光熱資源豐富。

2016年，以新疆栽培8年生平歐雜種榛的新榛1號為試驗材料。株行距為1.5 m×4.0 m，樹勢良好，各個試驗株長勢基本一致。施肥試驗前采集的土壤樣品分析，土壤類型為土層深厚的沙土，施肥前其0～40 cm土層土壤基本化學(xué)性質(zhì)為：有機質(zhì)0.914%、速效N 38.20mg/kg、有效P 7.97 mg/kg、速效K 114.67 mg/kg。根據(jù)全國第2次土壤普查養(yǎng)分分級標準[12]，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)分條件屬中等。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設(shè)計

采用單因素隨機組試驗，肥料因素為缺氮(N)、缺磷(P)、缺鉀(K)、常規(guī)(NPK)施肥及對照(不施肥)等5個處理，每個處理設(shè)3個重復(fù)，共15個試驗小區(qū)(記為Tij：i=1，2，……，5；j=1，2，3)，隨機排列。每一試驗小區(qū)5株樹。供試樣株備選群體中典型選取5株樹(基徑、樹高、冠幅)大小一致的榛子樹編號，作為試驗樣株。每一樣株N、P、K的常規(guī)施肥量(純量)分別為150、120和100 g。N肥用新疆塔里木油田石化分公司生產(chǎn)含N46%的尿素(CO(NH2)2)，P肥用云南云天化國際化工有限公司生產(chǎn)含P2O546%的重過磷酸鈣(Ca(H2PO4)2)，K肥用國投新疆羅布泊鉀鹽有限責(zé)任公司生產(chǎn)含K2O51%的硫酸鉀(K2SO4)。不同施肥處理是在榛子萌芽前根施肥。施用方式為在樹冠2/3處，施肥深度30 cm的環(huán)狀溝施。表1

表1 田間試驗設(shè)計Table1 field trial design

1.2.2 項目測定

1.2.2.1 光合參數(shù)測定

試驗于7月中旬(果實膨大期)晴朗天氣，在自然光照條件下測定。測定時間為08:00～20:00，每隔2 h測定1次活體標記葉片。測定方法：選取每株平歐雜種榛的樹冠中部向南5個健康功能完全的葉片，采用PP-Systems公司生產(chǎn)的CIRAS-2便攜式光合儀測定凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、胞間CO2摩爾分數(shù)(Ci)、并計算水分利用效率(WUE)光合有效輻射(PAR)、氣溫(Ta)等生理生態(tài)參數(shù)值。每個葉片重復(fù)記錄3次數(shù)據(jù)，取平均值進行分析。水分利用效率(WUE)采用公式WUE=Pn/Tr進行計算。將日變化測定的葉片凈光合速率和蒸騰速率作累積處理，分別得到日光合累積值(PD)和日蒸騰累積值(TD)，并由此計算得出日均水分利用效率(WUELD)，即：

WUELD=PD/TD[4].

1.2.2.2 葉綠素含量(SPAD值)

試驗于7月中旬(果仁膨大期)，晴朗無云下，用SPAD-502手持葉綠素儀從每處理的東南西北4個方向隨機選取30個樹冠外圍中部健康功能完全葉片測定。

1.2.2.3 產(chǎn)量測定

于8月下旬(果實成熟期)，對試驗的坐果數(shù)量進行全株統(tǒng)計，計算其單株產(chǎn)量。堅果單果重(W，g)測定：試驗小區(qū)榛子堅果產(chǎn)量/堅果數(shù)量。產(chǎn)量的計算，產(chǎn)量=単株果實數(shù)量×平均單果重×株數(shù)/667 m2。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗所有數(shù)據(jù)用Excel和SPSS19.0單因素方差分析及Duncan法進行差異顯著性檢驗(α=0.05)數(shù)據(jù)處理，用Origin9.0制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對光合特性的影響

2.1.1 氣象因子日變化特征

平歐雜種榛光合作用日變化規(guī)律測定期間天氣晴朗，平均大氣溫度(Ta)為32.1℃、大氣CO2濃度(Ca)為407.88 μmol/mol、葉片氣溫為33.92℃、光合有效輻射1 578.212 μmol/(m2·s)。光合有效輻射(PAR)與葉片氣溫(TL)的日變化曲線類型基本一致。而大氣溫度(Ta)與大氣CO2濃度(Ca)呈現(xiàn)相反的日變化趨勢，隨之大氣溫度的逐漸升高，大氣CO2濃度(Ca)逐漸下降。測定期間最高光強在16:00出現(xiàn)(2 452.60 μmol/(m2·s))，在17:00急劇下降，在20:00降至最低(75.20 μmol/(m2·s))；最高大氣溫度(Ta)36.01℃出現(xiàn)在18:00，測定期間溫度和光照等生態(tài)條件良好，有利于光合速率測定。圖1，圖2

圖1 葉片氣溫和光合有效輻射
Fig.1 Leaf temperature and photosynthetically active radiation

圖2 大氣溫度和大氣CO2濃度日變化Fig.2 The diurnal variation of atmospheric temperature and atmospheric CO2 concentration

2.1.2 凈光合速率日變化和光合日累計比較

5種施肥處理對平歐雜種榛葉片凈光合速率以及光合日累積量存在明顯的差異。研究表明，不同施肥處理在10:00時都達到了一天凈光合速率的最大值。其中，處理1和處理2的日變化呈雙峰變化曲線，在08:00～10:00時，隨著氣溫的升高和光照的增加，凈光合速率是快速上升的趨勢。處理1從10:00～12:00時間內(nèi)凈光合速率呈下降趨勢，至12:00左右達到最低值，之后凈光合速率回升至16:00再次出現(xiàn)了高峰值，但此時處理1的凈光合速率值明顯低于10:00；處理2從10:00～12:00凈光合速率呈緩慢下降趨勢，之后凈光合速率呈迅速下降趨勢，低谷值在14:00左右達到，之后快速回升至16:00再次出現(xiàn)了高峰值；處理3的凈光合速率值與10:00差異不是很大，兩種不同施肥處理在10:00受到光抑制，平歐雜種榛在“午休”過后光合作用有一定程度的恢復(fù)。而對照、處理3以及處理4的凈光合速率日變化過程為單峰曲線，峰值出現(xiàn)在10:00左右1次，之后緩慢降低，降至最低是20:00時，這3種施肥處理對高溫強光有較強的適應(yīng)能力，未出現(xiàn)光合午休的現(xiàn)象。處理2凈光合速率值最大，為15.35 μmol/(m2·d)，處理1凈光合速率值次之，為11.65 μmol/(m2·d)，處理3和處理4凈光合速率最小，分別為13.05 μmol/(m2·d)和9.75 μmol/(m2·d)。

處理2光合日累計值最大(121.50 μmol/(m2·d))顯著高于其他施肥處理，處理1次之(101.70 μmol/(m2·d))，處理3(92.73 μmol/(m2·d))和處理4(84.60 μmol/(m2·d))的最小。說明施一定量的磷鉀肥能提高植物光合速率。圖3

注：1.處理1；2.處理2；3.處理3；4.處理4；5.對照
Note: 1.Treatment 1; 2.Treatment 2; 3.Treatment 3; 4.Treatment 4; 5.CK

圖3 5種施肥處理對平歐雜種榛的凈光合速率日變化(左A)和光合日累計值(右B)
Fig.3 Daily diurnal changes of net photosynthetic rate (left A) and photosynthetic daily accumulated value (right B) of five hybrids with different fertilizers

2.1.3 蒸騰速率日變化和蒸騰日累計比較

研究表明，出現(xiàn)了“單峰”和“雙峰”的兩種曲線方式。處理1和處理2出現(xiàn)了雙峰曲線，處理2在12:00出現(xiàn)了第一次高峰，隨后急速下降，在16:00時的蒸騰速率達到了一天當中的最大值，值為6.93 μmol/(m2·d)。處理1在10:00出現(xiàn)了第一個高峰，隨后緩慢降低又緩慢上升在16:00時的蒸騰速率達到了一天當中的最大值，值為5.97 μmol/(m2·d)。對照、處理3和處理4為單峰曲線，對照試驗的高峰出現(xiàn)在12:00，值為5.58 μmol/(m2·d)；處理3的高峰出現(xiàn)在16:00，值為5.85 μmol/(m2·d)；處理4的高峰出現(xiàn)在14:00，值為5.85 μmol/(m2·d)。

比較不同施肥量間的蒸騰日累積差異，處理2的蒸騰日累積量最大，處理4的蒸騰日累積量最小，對照試驗、處理1和處理3之間沒有顯著性差異。圖4

2.1.4 水分利用效率日變化和日均值比較

研究表明，5種不同施肥處理對平歐雜種榛的水分利用效率日變化呈單峰曲線，對照、處理2、處理3在10:00達到了水分利用效率的最大值；處理1和處理4在12:00達到了水分利用效率的最大值，但隨著溫度和光照的增強，不同施肥量的平歐雜種榛的水分利用效率逐漸降低，在20:00時達到一天中的最小值。

各處理見的水分利用效率日均值為1.68～1.96 μmol/mmol，對照試驗與個處理間存在顯著差異，除處理3外，處理1、處理2、處理4水分利用效率日均值分別比對照試驗高出0.2、0.2、0.12 μmol/mmol，分別提高11.36%、11.36%、6.82%。說明施肥對平歐雜種榛的水分利用效率有顯著影響。圖5

注：1.處理1；2.處理2；3.處理3；4.處理4；5.對照
Note: 1.Treatment 1; 2.Treatment 2; 3.Treatment 3; 4.Treatment 4; 5.CK

圖4 5種不同施肥處理的平歐雜種榛的蒸騰速率日變化和蒸騰日累計比較
Fig.4 Comparison of diurnal changes of transpiration rate and transpiration day of five hybrid fertilizers

注：1.處理1；2.處理2；3.處理3；4.處理4；5.對照
Note: 1.Treatment 1; 2.Treatment 2; 3.Treatment 3; 4.Treatment 4; 5.CK

圖5 5種不同施肥處理的平歐雜種榛的水分利用效率日變化和水分利用效率日均值
Fig.5 Daily diurnal variation of water use efficiency and daily average of water use efficiency of five hybrids with different fertilization rates

2.1.5 胞間CO2濃度和氣孔導(dǎo)度日變化比較

研究表明，不同處理的平歐雜種榛的胞間CO2濃度日變化差異較大，都是先降低再增加的趨勢，變幅在173～442 μmol/mol。對照、處理3、處理1、處理4這四個處理08:00開始逐漸降低，直至14:00后又開始回升，在16:00出現(xiàn)了最大值，處理1出現(xiàn)的峰值是所有處理中峰值最大的，值為442 μmol/mol；處理2是從08:00開始降低，12:00開始回升在14:00出現(xiàn)了一天當中的最大值。

不同施肥處理的平歐雜種榛的氣孔導(dǎo)度總體呈現(xiàn)下降的趨勢，處理1和處理2在隨著光照的升高在16:00有所回升；處理4在12:00后急速回升，后有降低。圖6

注：1.處理1；2.處理2；3.處理3；4.處理4；5.對照
Note: 1.Treatment 1; 2.Treatment 2; 3.Treatment 3; 4.Treatment 4; 5.CK

圖6 5種不同施肥量的平歐雜種榛的胞間CO2濃度日變化和氣孔導(dǎo)度日變化比較
Fig.6ComparisonofdiurnalvariationofintercellularCO2concentrationandstomatalconductanceoffivehybridfertilehazelnails

2.2 不同施肥處理對葉片葉綠素質(zhì)量分數(shù)和單株產(chǎn)量的影響

研究表明，不同施肥處理葉片的葉綠素質(zhì)量分數(shù)值與對照相比存在顯著差異性(P<0.05)。平歐雜種榛葉片的葉綠素質(zhì)量分數(shù)在不同施肥處理中，呈現(xiàn)較大的幅度的波動，其葉綠素質(zhì)量分數(shù)的范圍為38.83～45.96 mg/g，葉綠素質(zhì)量分數(shù)最大值為45.96 mg/g，出現(xiàn)在3種肥混施中(處理1)；最小值出現(xiàn)在處理3中，值為38.83 mg/g。處理1的葉片葉綠素質(zhì)量分數(shù)值較對照試驗增加了7.13 mg/g，相對提高了18.36%。在不同的施肥處理下，平歐雜種榛的單株產(chǎn)量在1.24～0.72 kg，處理1下的產(chǎn)量最高，產(chǎn)量達1.24 kg，處理3的產(chǎn)量最低，單株產(chǎn)量為0.72 kg。處理1的單株產(chǎn)量分別比對照、處理2、處理3、處理4的產(chǎn)量高出0.49、0.48、0.52、0.41 kg，增產(chǎn)幅度達到65.33%、63.16%、72.22%、49.39%，3種肥混施后能有效提高平歐雜種榛的產(chǎn)量。表2

3 討 論

光合作用是植物生理過程中重要的部分[13-14]，但是由于限于植物內(nèi)部與外部等因素的影響，植物不能有效率進行光合作用。除溫度、濕度、光照、CO2等外部環(huán)境因子外，礦質(zhì)營養(yǎng)元素也是影響光合作用一個不可缺少的重要因素[5]。植物光合作用中礦物質(zhì)營養(yǎng)能進行提供物質(zhì)基礎(chǔ)，還參與葉綠體結(jié)構(gòu)組成、光合生化反應(yīng)和能量轉(zhuǎn)換[15-17]。鄭丕堯[18]將植物的晴天Pn日變化分為單峰型、雙峰型2種類型。在晴天時喜樹Pn日變化為雙峰曲線,屬嚴重型,具有典型的“午休”特征。陰天時則為單峰型[19]。張燕林等[20]研究顯示寧夏紅棗凈光合速率日變化趨勢為雙峰型曲線。研究結(jié)果表明，處理1和處理2的平歐雜種榛的凈光合速率為“午休型”雙峰曲線，而其他三種處理為單峰曲線，近似為“一睡不醒型”。李新國等[21]在銀杏葉片光合作用對強光的響應(yīng)中認為“一睡不醒型”比“嚴重午休型”的午休類型對植物的影響更大。水分在土壤—植物—大氣連續(xù)體(SPAC)運移的驅(qū)動力是蒸騰作用，是植物水分消耗的最主要途徑，其能直接影響植物的水分吸收效率和光合產(chǎn)物的積累[22]。蒸騰速率極高的棗樹能提高棗樹的同化能力，達到高產(chǎn)[23]，研究中發(fā)現(xiàn)處理1與處理2的蒸騰速率日變化與凈光合速率日變化基本同步，其中處理1的產(chǎn)量高于其他處理。在光合日累計量和蒸騰日累積量中發(fā)現(xiàn)處理2的光合日累積量和蒸騰日累積量大于處理3的光合日累積量和蒸騰日累積量，說明P在施肥量中起到重要的作用。有研究表明植物葉片中P元素濃度與光合速率多為極顯著正相關(guān)[24]，增施P能夠顯著提高葉片的葉綠素(Chl)和(光合速率)Pn，并且延長光合峰值持續(xù)時間。植物消耗單位水量所產(chǎn)出的同化產(chǎn)物量是水分利用效率,它反映植物生產(chǎn)過程中的能量轉(zhuǎn)化效率,也是評價水分虧缺條件下植物生長適宜程度的一個綜合生理生態(tài)指標[25]。研究發(fā)現(xiàn)處理1的水分利用日累積量與其他處理有顯著性差異，并且處理1的產(chǎn)量最高，其水分利用效率日均值分別比對照高出0.2 μmol/mmol，提高11.36%。李建玲[25]也在研究發(fā)現(xiàn)水分利用效率高能提高馬鈴薯的產(chǎn)量。胞間CO2濃度(Ci)是光合生理生態(tài)研究中經(jīng)常用到的一個參數(shù)[26]。研究中發(fā)現(xiàn)處理1的胞間CO2濃度與凈光合速率成正比，其產(chǎn)量也是最大的。綠色植物進行光合作用的基礎(chǔ)物質(zhì)是葉綠素，關(guān)于葉片葉綠素含量與產(chǎn)量性狀的關(guān)系已有很多相關(guān)的研究報道[27-28]。如何麗香等[29]研究發(fā)現(xiàn)，小麥灌漿期的葉綠素含量與產(chǎn)量呈正相關(guān)；研究中也發(fā)現(xiàn)3種肥混施的葉綠素含量與其他處理有顯著性差異，其中葉綠素含量比其他處理要高，同時產(chǎn)量也是最高的。處理1的單株產(chǎn)量高于對照的0.49 kg，增產(chǎn)幅度達到65.33%。

光合作用是植物體內(nèi)重要的過程，成為植物研究的重要內(nèi)容之一。但是果樹的生長發(fā)育結(jié)實以及提高經(jīng)濟價值都離不開合理的施肥[30]。氮(N)、磷(P)、鉀(K)對于果樹的生長、結(jié)實、產(chǎn)量和品質(zhì)都有重要的作用。適量的N促進營養(yǎng)生長和果實生長，可增強光合作用，有利于制造更多的光合產(chǎn)物，在本試驗中發(fā)現(xiàn)處理1的單株產(chǎn)量比處理2的單株產(chǎn)量高出0.48 kg，增產(chǎn)幅度達到63.16%。這可能是處理2中沒施氮肥，使其耗了儲存的含氮有機化合物，植株矮小、早衰等造成產(chǎn)量低的原因。適量的磷肥能促進花芽分化、果實種子的成熟改以及善果實的品質(zhì)[24]；在試驗中發(fā)現(xiàn)處理1的單株產(chǎn)量比處理3的單株產(chǎn)量高出0.52 kg，增產(chǎn)幅度達到72.22%，這可能是處理3沒有施磷肥造成分生組織的無法正?；顒樱舆t果樹展葉和開花、降低枝條萌發(fā)率等現(xiàn)象，使其產(chǎn)量降低和品質(zhì)不高[24]。鉀充足時能促進枝條加粗，使機械組織發(fā)達，同時使果實增大，改善果實品質(zhì)、提高耐貯性，增加含糖量等；在試驗中也發(fā)現(xiàn)處理1的單株產(chǎn)量比處理4的產(chǎn)量高出0.41 kg，增產(chǎn)幅度高達49.39%，說明鉀不足時，中部葉片的葉緣焦枯，葉片皺縮卷曲，光合速率等下降[29～31]。

4 結(jié) 論

通過氮、磷、鉀五種不同施肥處理對平歐雜種榛的光合速率、蒸騰速率、水分利用效率、胞間CO2濃度、葉綠素及產(chǎn)量的研究，試驗處理1的合理混施使平歐雜種榛的凈光合速率、蒸騰速率、水分利用效率、胞間CO2濃度、葉綠素及產(chǎn)量比對照都有顯著增加。處理2、處理3、處理4相對于對照在各個方面表現(xiàn)均有差異，或多或少的有所增加，任何一種肥料的缺失都會引起平歐雜種榛光合指標及產(chǎn)量的變化。