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        氮肥與甲哌耦合對主干形核桃品質(zhì)及土壤氮素的影響

        2019-03-22 12:57:06秦江南郭永翠孫浩洋武鵬宇
        江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2019年24期
        關(guān)鍵詞:含氮氮肥核桃

        秦江南,郭永翠,王 博,孫浩洋,武鵬宇,張 銳

        (1.新疆阿克區(qū)地區(qū)林業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心,新疆阿克蘇 843000;2.塔里木大學(xué)植物科學(xué)學(xué)院,新疆阿拉爾 843300;3.新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團塔里木盆地生物資源保護利用重點實驗室,新疆阿拉爾 843300;4.南疆特色果樹高效優(yōu)質(zhì)栽培與深加工技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實驗室,新疆阿拉爾 843300;5.塔里木大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,新疆阿拉爾 843300)

        核桃(Juglans regia L.)是核桃科胡桃屬木本油料,又稱胡桃,其堅果果仁含有豐富的黃酮、維生素E和不飽和脂肪酸,具有防治血栓、降血壓和抗衰老的特殊功效。我國是核桃生產(chǎn)大國,有著2 000多年的栽培歷史,國內(nèi)核桃種植分布廣泛且品種資源豐富[1-5]。近年來,核桃主干形因其豐產(chǎn)早、成形快、整枝簡單、便于機械化等優(yōu)點逐漸成為研究熱點[6]。然而主干形核桃由于見效快、結(jié)果早、產(chǎn)量高等特點,易造成樹體養(yǎng)分消耗過大,加之生產(chǎn)中普遍存在果農(nóng)對核桃需肥規(guī)律不明確,易出現(xiàn)施氮不足或施氮過量的2個極端,造成樹體營養(yǎng)生長過慢或過旺,導(dǎo)致核桃產(chǎn)量和品質(zhì)急劇下降[7]。甲哌(1,1-dimethyl-piperidinium chloride,簡稱DPC)[8]作為一種可以阻斷植株體內(nèi)赤霉素的合成,從而控制植株徒長,促進植株根系活力和產(chǎn)量器官發(fā)育的植物生長延緩劑[9]。前人多以紅棗、香梨、蘋果為研究對象比較甲哌不同施用方式、噴施濃度對果樹整形、產(chǎn)量的影響[10-12],而關(guān)于甲哌對核桃的品質(zhì)和控制徒長上的研究較少。因此,本試驗以主干形核桃果實品質(zhì)和土壤氮素含量為研究對象,分析比較能提高核桃產(chǎn)量和品質(zhì)的最佳氮肥施入量和最適甲哌噴施濃度,為核桃的科學(xué)管理、提質(zhì)增效提供重要理論參考。

        1 材料與方法

        1.1 試驗地概況

        試驗地位于新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團第一師三團核桃高新生產(chǎn)示范園內(nèi)(40°23′N、80°03′E),地處塔克拉瑪干沙漠邊緣,光熱資源豐富,晝夜溫差大,年平均氣溫11℃,最高氣溫43.9℃,最低氣溫-27.1℃,無霜期平均207 d,≥0℃年積溫4 620.8℃,全年太陽總輻射量142 kcal/cm2,年平均日照2 793.4 h,年平均降水量65 mm,年平均蒸發(fā)量2 337.5 mm,氣候干燥適宜干果生產(chǎn)。

        1.2 材料與方法

        1.2.1 試驗材料 供試材料為8年生主干形新溫185核桃,南北行向,株距4 m×行距1.5 m。供試植物生長延緩劑為98%甲哌可溶性粉劑。供試肥料:氮肥(尿素,N≥46.4%);磷肥(磷酸一銨,N-P2O5-K2O為12% -60% -0);鉀肥(水白金,N-P2O5-K2O為10%-16%-26%)。

        1.2.2 試驗方法 試驗于2017年核桃生育期開展,選取生長相近的主干形新溫185核桃,單株小區(qū),試驗小區(qū)采取灌水量與大田生產(chǎn)相同。氮肥設(shè)置4個梯度,分別用A1、A2、A3、A4表示(表1);DPC設(shè)置4個濃度,分別為0、600、800、1 000 mg/L(分別用B1、B2、B3、B4表示),A1B1處理為對照(CK),均采用單株葉面噴布處理,噴施時間為當(dāng)天10:30—13:00,天氣晴朗無云,藥品均為現(xiàn)配現(xiàn)用。甲哌共噴施4次,分別于新梢長至25~35 cm(4月18日)、二次枝長為5~10 cm(5月28日)、二次枝長為35~50 cm(6月22日)、三次枝長為5~10 cm(7月28日),按照不同的生長調(diào)節(jié)劑濃度進行均勻噴布。本試驗采用裂區(qū)試驗設(shè)計,設(shè)置16個處理,4次重復(fù),共64個試驗小區(qū)。

        表1 核桃施肥試驗設(shè)計方案

        1.3 測定項目

        1.3.1 生長量的調(diào)查 2017年5—9月生長調(diào)節(jié)劑噴施20 d后,選取長勢相近的4棵植株,每棵植株選定樹冠中部外圍1年生的5個結(jié)果枝第2個節(jié)間掛牌進行調(diào)查,利用于卷尺測量新梢節(jié)間長,精確至0.1 m,使用游標(biāo)卡尺測量新梢粗度,精確至0.01 mm。

        1.3.2 土壤氮素含量的測定 土樣于核桃果實膨大期、硬核期、油脂轉(zhuǎn)化期、成熟期施肥噴藥20 d后,選取4棵植株(長勢相近)進行采集。采樣點距樣樹1.00 m處取土(取80 cm深,每20 cm 1層)進行土樣收集,并帶回實驗處理進行速效氮含量的測定[13]。

        1.3.3 核桃品質(zhì)的測定 堅果品質(zhì)測定參閱相關(guān)文獻,測定的外觀指標(biāo)包括橫徑、縱徑、側(cè)徑、核殼厚度、單果質(zhì)量、果仁質(zhì)量、出仁率[14]。測定的內(nèi)在指標(biāo)分別為還原糖含量、纖維素含量、總糖含量、蛋白質(zhì)含量、脂肪含量、單寧含量、總酚含量[15]。

        1.4 數(shù)據(jù)與分析

        試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2010進行繪圖和數(shù)據(jù)處理,DPS7.05統(tǒng)計軟件進行方差分析。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 不同生育期核桃生長量的變化

        2.1.1 不同生育期核桃節(jié)間增長長度的變化 從圖1可以看出,隨著核桃生育期的延長,核桃結(jié)果枝節(jié)間增長長度大致呈現(xiàn)緩慢上升的變化趨勢,即果實膨大期最低,隨后曲線逐漸上升至成熟期。在同等肥力條件下,不同DPC處理對節(jié)間增長長度呈“下降—上升”的變化趨勢,不同DPC處理下節(jié)間增長長度峰值大都出現(xiàn)在成熟期。在成熟期A2B2處理下核桃節(jié)間增長長度出現(xiàn)最高值,達1.89 cm,較同期最低值A(chǔ)2B3處理0.43 cm長1.46 cm。對其他組合處理下的節(jié)間增長長度進行分析,在施氮量下調(diào)情況下,整個生育期核桃節(jié)間增長長度隨著DPC濃度增加先降低后上升,說明適當(dāng)控制氮肥的施入和適當(dāng)DPC濃度噴施,可有效控制核桃節(jié)間生長,從而有效控制樹體長勢。

        2.1.2 不同時期核桃節(jié)間增粗的變化 從圖2可以看出,不同耦合處理下核桃整個生育期節(jié)間增粗呈“下降—上升”的變化趨勢,即膨大期節(jié)間增粗最高,油脂轉(zhuǎn)化期最低。膨大期A3B4處理下節(jié)間增粗最高,達3.42 mm,油脂轉(zhuǎn)化期A2B3處理下節(jié)間增粗最低,為0.06 mm。硬核期在A3施氮量下DPC各濃度處理均與對照差異達顯著水平,且A1B3處理下節(jié)間增粗較CK增71.96%。

        2.2 不同耦合處理對核桃土壤含氮量的影響

        2.2.1 核桃膨大期土壤含氮量的變化 膨大期果實體積和質(zhì)量迅速增加,胚囊不斷擴大,核殼逐漸形成。從圖3可以看出,隨著土層的深入,土壤中含氮量呈明顯的下降變化趨勢。在同一土層深度,土壤含氮量隨施氮量的增加而增加。在DPC噴施濃度為B3時,0~20 cm土層深度A2、A3、A4施氮處理均低于同期CK處理,說明B3處理的DPC可有效促進根系生長并對無機氮的吸收利用。在20~40 cm土層,A4處理土壤含量達最高值,為44.30 mg/kg較 A1 處理13.06 mg/kg高31.24 mg/kg;且在A3施氮處理下,B2、B3和B4處理土壤含氮量較B1處理高43.84%、1.57%、25.60%。

        2.2.2 核桃硬核期土壤含氮量的變化 硬核期核殼自頂端向基部逐漸硬化,種核內(nèi)隔膜和褶壁的彈性及硬度逐漸增加。從圖4可以看出,隨著土層深度的增加,硬核期含氮量的變化趨勢與膨大期相同,但該期不同土層處理下土壤含氮量明顯低于膨大期各處理。在0~20 cm土層,A2處理下土壤含氮量大小依次是B1<B2<B3<B4。在>20~40 cm土層深度下,A2處理下B2、B3、B4處理分別較B1處理低5.74%、4.05%、11.36%,處理間差異極顯著。

        2.2.3 核桃油脂轉(zhuǎn)化期土壤含氮量的變化 油脂轉(zhuǎn)化期為核仁不斷充實飽滿、脂肪迅速增加、質(zhì)量不斷增加的關(guān)鍵時期。從圖5可以看出,隨著土層深度的增加其土壤含氮量呈緩慢下降的變化趨勢。在>20~40 cm土層深度,A1、A2、A3處理B2、B3、B4處理土壤含氮量均顯著低于B1處理。土壤含氮量最高值出現(xiàn)在>20~40 cm土層A4B3處理,為34.03 mg/kg;最低值>60~80 cm土層A1B1處理,為13.27 mg/kg。

        2.2.4 核桃成熟期土壤含氮量的變化 成熟期核桃青果皮由綠變黃,出現(xiàn)裂口,堅果易脫出。從圖6可以看出,核桃成熟期各個土層含氮量變化與油脂轉(zhuǎn)化期變化相似,即含氮量隨土層的加深逐漸下降。最高值出現(xiàn)在>20~40 cm土層A4B1處理,達24.70 mg/kg,較該土層最低值A(chǔ)4B3處理19.09 mg/kg高5.61 mg/kg(增29.39%),處理間差異極顯著。在0~20 cm和20~40 cm土層深度,B3處理下各施氮量處理下土壤含氮量均低于B1(CK)處理,說明DPC在B3濃度處理下能明顯促進核桃根系對土壤中氮素的吸收利用。

        2.3 不同耦合處理對核桃品質(zhì)的影響

        2.3.1 不同處理對核桃外觀品質(zhì)的差異性分析 不同耦合處理核桃果實外觀指標(biāo)差異見表2,耦合處理下的核桃果實橫徑、縱徑和側(cè)徑均高于對照,A1B4、A2B3、A4B4各耦合處理下的果實橫徑、縱徑和側(cè)徑最大,達36.24、40.46、38.69 mm,較A1B1處理下的果實三徑32.97、36.85、35.39 mm高9.92%、9.80%、9.32%。且果實縱徑在A1、A2氮肥處理和果實橫徑A 2氮肥處理下,B2、B3和B4與B1處理達極顯著差異,側(cè)徑在A1、A2處理下的B2、B3和B4均與B1處理達極顯著差異。在A2氮肥處理下,B2、B3、B4處理下的核殼厚度較B1處理1.39 mm 高2.88%、8.63%、2.16%。在A2氮肥處理下,B2、B3和B4單果質(zhì)量和果仁質(zhì)量均與B1處理達極顯著差異,且大小順序依次均為B2>B3>B4>B1。在A2B2耦合處理下單果質(zhì)量出現(xiàn)最高值,為14.76 g,較最低值A(chǔ)3B3處理10.85 g高36.04%。在A2氮肥處理下,B2、B3和B4核桃果實出仁率均較B1處理63.45%高3.17%、1.51和0.84%。在A2B3耦合處理下核桃單株產(chǎn)量出現(xiàn)最高值,達1.93 kg/株,較最低值A(chǔ)3B2處理高1.39 kg/株,果實三徑、單果質(zhì)量、果仁質(zhì)量和出仁率均在組內(nèi)和組間均達極顯著差異。

        表2 不同處理對核桃外觀品質(zhì)的差異性分析

        2.3.2 不同處理對核桃內(nèi)在品質(zhì)的差異性分析 氮肥與DPC耦合的處理方式對核桃種仁養(yǎng)分有一定的影響。從表3可以看出,在A2氮肥處理下,B2、B3和B4還原糖含量均較B1處理4.09%高65.28%、11.25%和12.71%,且B2處理與B1(CK)處理達顯著差異,與B3達極顯著差異。在A4氮肥處理下,B2、B3和B4核桃果實內(nèi)的纖維素含量與B1(CK)達到極顯著差異,且大小依次是B1>B2>B4>B3。在A1、A2和A3氮肥處理下,核桃果實總糖B2、B3和B4均與B1處理達極顯著差異,且在A4氮肥處理下B2、B3和B4處理均較B1處理高25.30%、26.50%、18.11%。在A1氮肥處理下,B2、B3和B4蛋白質(zhì)和脂肪含量與B1處理達極顯著差異,且在A2B4和A2B3處理下達較高值,為5.07%和0.75%,在A4B2、A3B2處理存在較低值,為0.31%和0.54%。在A1B4耦合處理下核桃果實內(nèi)單寧含量最高,為1.59%,且與A1B1處理存在極顯著差異。在A3氮肥處理下,核桃總酚含量大小依次是B4>B1>B3>B2。

        表3 不同處理對核桃內(nèi)在品質(zhì)的差異性分析

        3 討論與結(jié)論

        枝條節(jié)間長度和粗度是常用來判斷樹形是否緊湊、是否有利于密植的關(guān)鍵指標(biāo)[16]。植物生長延緩劑能使莖間細(xì)胞生長減緩、莖內(nèi)維管束數(shù)目增多、機械組織厚度增加,新梢長度受到抑制而新梢粗度增加,導(dǎo)致節(jié)間縮短[17]。本試驗發(fā)現(xiàn),在核桃果實膨大期噴施不同濃度DPC,在各氮肥處理下均能有效地抑制枝條節(jié)間縱向生長,抑制效果也隨DPC濃度的增加逐漸增強,同時對新梢橫向生長也起到促進作用,這與周偉權(quán)等在庫爾勒香梨[18]、時朝等在桂樹上的研究結(jié)果[19]一致。

        合理的施氮量有利于植株高產(chǎn),而盲目施氮不但對植株的生長發(fā)育不利,還將導(dǎo)致資源的浪費和環(huán)境污染[20]。灌水量是引起土壤中氮素遷移的主要因素,本試驗表明,核桃4個生育期在甲哌與氮肥耦合的各處理中,土層>60~80 cm處堿解氮含量均高于10 mg/kg,這是由試驗地滴灌時間較長導(dǎo)致氮素隨水分下遷造成的。在核桃油脂轉(zhuǎn)化期 >20~40 cm土層深度不同施氮處理下土壤含氮量隨DPC噴施濃度的增加反而降低,說明核桃植株地上部分受到不同濃度DPC的噴施,導(dǎo)致植株地上部分葉片光合作用效率增強,進而促進植株根系對土壤中氮等無機鹽離子吸收利用,從而減少土壤中的氮含量,這與謝志玉等在文冠果研究結(jié)果[21]一致。

        不同耦合處理對核桃生長量、土壤含氮量都產(chǎn)生了不同程度的影響,進而影響植株體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的積累與果實品質(zhì)。早實密植核桃園雖具有結(jié)果早、產(chǎn)量高、便于機械化管理等優(yōu)點,但卻存在著核桃樹體養(yǎng)分消耗大,進而影響核桃果實產(chǎn)量和品質(zhì)[15]。前人多以高肥高水可促進核桃產(chǎn)量品質(zhì)的提升相關(guān)研究較多[22],但關(guān)于DPC與氮肥耦合對核桃產(chǎn)量品質(zhì)的影響研究較少。果實品質(zhì)直接影響果實價值,DPC的噴施可顯著增加植株葉片光合作用效率,促進有機物的形成,進而為果實的生長發(fā)育提供原料[23]。汪景彥等研究指出,在蘋果膨大期噴施2次適宜濃度延緩劑可顯著提高蘋果單果質(zhì)量[24]。本研究結(jié)果表明,在A2氮肥處理下核桃果實殼厚度、總糖含量、蛋白質(zhì)含量等指標(biāo)均隨DPC噴施濃度的增加而增大,說明適宜濃度延緩劑的使用可有效提升核桃內(nèi)在品質(zhì),這與孟健柱等在噴施適宜濃度延緩劑可顯著提升柑橘品質(zhì)研究結(jié)果[25]一致。核桃果實的單果質(zhì)量直接影響產(chǎn)量,本研究結(jié)果顯示,隨著氮肥施入量的增加,核桃果實單果質(zhì)量呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢,說明適宜的氮肥施入量可促進核桃植株養(yǎng)分向果實中轉(zhuǎn)移,促進植株從營養(yǎng)生長向生殖生長轉(zhuǎn)化[26],這與趙佐平等在蘋果上施入適當(dāng)無機氮肥增加產(chǎn)量的研究結(jié)果[27]一致。因此,主干形核桃的提質(zhì)增效一方面應(yīng)增加氮肥的投入,為增強樹勢、營養(yǎng)生長打好基礎(chǔ),從而提高產(chǎn)量,另一方面應(yīng)重視延緩劑的噴施,構(gòu)建合理樹形促進光合效率的提升,為核桃果實發(fā)育提供充足的原料,從而提高品質(zhì)。

        綜合分析,DPC與氮肥耦合處理對核桃土壤和品質(zhì)影響很大,DPC的噴施濃度為800 mg/L,氮肥施入水平在3 271.73 kg/hm2時可顯著提高核桃對土壤氮素的吸收及利用并提升了核桃品質(zhì),為解決主干形核桃在密植中出現(xiàn)的樹形構(gòu)建困難、樹體養(yǎng)分消耗大、品質(zhì)下降等問題奠定了重要理論依據(jù)。

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