王 評，馬丙堯，馬風(fēng)云，王 霞，黃雅麗,，馬江燕

（1.德州市自然資源局，山東 德州 ；2.山東省林業(yè)科學(xué)研究院，山東 濟南 250014；3.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，山東 泰安 270018；4.濰坊職業(yè)學(xué)院，山東 濰坊 262737）

核桃（Juglans regia L）作為重要的堅果和木本油料樹種之一，在世界五大洲的50多個國家和地區(qū)多有分布和栽培。核桃為喜光樹種，其葉片光合作用的大小可以間接地反映核桃樹的生理狀態(tài)[1]。張志華[2]等研究發(fā)現(xiàn)，水分是影響果樹光合特性和籽粒產(chǎn)量的重要因素，在后期植物物質(zhì)的積累和分配過程中起到非常重要的作用，不同土壤水分條件下核桃生理生態(tài)特性也存在顯著差異。張娜[3]等研究表明，不同發(fā)育階段及物候期的核桃在對水分的需求均有一定不同，研究發(fā)現(xiàn)，土壤含水量的大小對植株開花期和硬核期影響較小，但在果實膨大期影響最顯著。

水分和養(yǎng)分在植物生長發(fā)育過程中扮演著非常重要的角色[4]，水肥一體化是將水分和養(yǎng)分合理融合并利用灌溉壓力系統(tǒng)進行施灌的新技術(shù)。水分能夠有利于肥效的發(fā)揮，肥料能夠促進水分利用率提高，因此合理的灌溉施肥集成的水肥一體化技術(shù)已成為當(dāng)今農(nóng)業(yè)的熱門技術(shù)[5,6]。多項研究表明[7－10]，依托水肥一體化系統(tǒng)進行科學(xué)的灌溉和施肥，不僅減少水肥投入、降低肥料損失，而且利于促進核桃根系正常生長發(fā)育，增強果樹對養(yǎng)分的吸收，進而明顯提升果品生產(chǎn)效益。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)域概況

2017年3月-10月在萊蕪市萊城區(qū)苗山鎮(zhèn)北苗山村的牛旺泉北山安排核桃的水肥試驗，供試樹種為4年生香玲核桃。該地區(qū)地處暖溫帶半濕潤季風(fēng)氣候，冬季寒冷干燥，夏季炎熱多雨，年平均氣溫13.0℃，平均降水量695.1 mm，降水時空分布不均勻，70%主要集中在夏季，年平均相對濕度為63%。該地區(qū)為典型的青石山，土壤堿解氮、速效磷和速效鉀的含量分別為 70.29 mg·kg-1、10.00 mg·kg-1和260 mg·kg-1，pH 為 7.99，有機質(zhì)含量為 0.68%，田間持水量為32.54%。

1.2 試驗設(shè)計與方法

選擇株行距為2x3m，樹齡3年，長勢一致的香玲核桃樹，為供試材料。試驗地為山地梯田，地勢較為平坦，前一年秋季已施底肥8kg/株的土雜肥和150g/株的魯西復(fù)合肥 （45%）。追肥為尿素和魯西16-5-30的大量元素水溶肥（簡稱魯），試驗主要為灌水量、施肥量兩因素三水平設(shè)計，以穴灌及常規(guī)穴施追肥為對照（CK），穴灌澆水量每次為20 l/株，總施肥量（3次）為500 g/株。灌水定額設(shè)定3個梯度（10 l/株，15 l/株，20 l/株），分別以 L1、L2 和 L3 表示；施肥（3次追肥總量）設(shè)定3個水平：40%穴施追肥（200 g/株）、70%穴施追肥（350 g/株）、100%穴施追肥（500 g/株），分別以 T1、T2、T3 表示。各處理分別設(shè)3次重復(fù)，隨機排列。整個試驗（CK除外）進行滴灌施肥。滴灌方式采用壓力補償式噴頭設(shè)施，滴頭距樹干基部為20cm，滴頭流量為12 l/h，每行一條滴管。試驗設(shè)計詳見表1、表2。

表1 不同處理灌水試驗設(shè)計

表2 不同處理施肥試驗設(shè)計

1.3 試驗測定項目

1.3.1 葉綠素的測定

每個水肥處理隨機選定長勢一致的3株核桃樹，分別在樹體的東西南北4個方向上分別選取2片植株冶煉，利用SPAD-502葉綠素儀對其葉綠素相對含量進行測定，每個處理重復(fù)3次。

1.3.2 葉面積指數(shù)（LAI）的測定

利用帶有魚眼鏡頭的單反相機，在植株的東西南北4個方向拍攝其冠層圖片，并通過Hemiview2.1軟件對拍攝的圖片進行分析，獲得LAI值[11]。

1.3.3 凈光合速率（Pn）的測定

各處理間隨機抽取5棵核桃植株，在樹冠的外圍上部枝條上選取3片成熟的葉片，在自然光下，于每天10:00-18:00采用英國產(chǎn)的CIRAS—3便攜式光合作用測定系統(tǒng)進行測定光合指標(biāo)值大氣CO2濃度、大氣溫度（Ta）、光合有效輻射（PAR）和大氣濕度等環(huán)境因子的測定，并利用Ls=(1-Ci)/Ca公式進行氣孔限制值（Ls）的計算。測定時間間隔2小時。

1.3.4 果實產(chǎn)量與品質(zhì)測定

在收獲期，各處理間隨機抽取3棵核桃樹，數(shù)其單株果樹上的核桃數(shù)量，作為植物的單株個數(shù)；各處理間隨機選取50個核桃，分別測定去掉青皮后的單果質(zhì)量[12]出仁率，并估算各處理的核桃產(chǎn)量。采用考馬斯亮藍(lán)G250染色法測定核桃蛋白質(zhì)[13]；采用索氏提取法測定脂肪含量[14]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用Excel 2007和SPSS 22.0軟件進行數(shù)據(jù)的整理與統(tǒng)計分析，應(yīng)用Origin軟件對圖像進行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水肥處理對核桃葉綠素含量的影響

葉綠素作為植物光合作用的重要指標(biāo)之一，其含量的高低代表植物光合作用的強弱。如圖1所示，各處理間核桃樹葉綠素變化均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。通過LSD分析顯示，不同灌溉施肥處理對核桃不同發(fā)育期的葉片葉綠素含量均無顯著影響，這說明在合理的灌水和施肥范圍內(nèi)，不同的水分和肥料的使用量對核桃葉綠素含量影響不大。其中，W1F1的植物葉綠素含量最低，其次為處理CK，其他各灌溉施肥處理的植物葉綠素含量均高于處理CK。而從整體來看，當(dāng)施肥量相同時，處理W2的植物葉綠素含量均高于處理W1與W3；當(dāng)灌水量相同時，處理T3的葉綠素含量最高，較處理T2增加了0.9%，較處理T1增加了2.2%，這說明肥料用量對植物葉綠素的含量影響顯著。綜合分析得出，處理W2T3能最大的提高核桃的葉綠素含量。

圖1 不同水肥處理下的核桃樹葉綠素含量

2.2 不同水肥配比對核桃葉面積指數(shù)的影響

不同水肥處理對各生長期核桃植株葉面積均產(chǎn)生一定影響，由圖2分析顯示，在核桃生育期內(nèi)，各處理間核桃植株的葉面積變化均呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢，且在7-8月之間其葉面積指數(shù)均達到最高值，這說明生育期內(nèi)，該時間段核桃的光合作用最強，最有利于植物物質(zhì)的積累，隨后植物進入成熟期，光合速率下降，導(dǎo)致葉片成熟脫落。而從整體來看，當(dāng)施肥量相同時，植物的葉面積指數(shù)隨著灌水量的增大而增大，當(dāng)為處理W3時，植物的葉面積指數(shù)達最高值，分別較處理W2與W1增加了2.31%和50%，且差異顯著；當(dāng)灌水量相同時，處理T1的植株的葉面積指數(shù)最低，顯著低于其他處理，這說明施肥過低時，不利于植物片葉片的生長發(fā)育。綜合分析顯示，處理W2T2的植株葉片指數(shù)最高，顯著高于其他各處理。這說明，合理的水肥施用對植物葉片指數(shù)有顯著影響。

圖2 不同水肥處理下的核桃葉面積變化

2.3 不同水肥處理對核桃凈光合速率的日變化的影響

凈光合速率Pn是指植物光合作用積累的有機物，它反映了光合作用的強度。不同水肥處理對核桃凈光合速率的影響見圖3，由圖中可以看出，核桃樹的凈光合速率變化趨勢既有“單峰型”又有“雙峰型”，灌水量最低和最高的W1和W3處理的凈光合速率變化趨勢為“雙峰型”，從10:00開始迅速上升，在12:00第一次到達波峰，隨后逐步下降至波谷，而后又逐步上升在16:00第二次到達波峰；灌水適量的W2處理的凈光合速率變化趨勢為 “單峰型”，從10:00開始迅速上升，在14:00達到波峰，隨后緩慢下降，與處理W1和W3相比較，其峰值推遲約2h，分析認(rèn)為適度灌水可有效減緩核桃樹的光合 “午休”現(xiàn)象[15]。各試驗處理中，凈光合速率最大值出現(xiàn)在 W3T3 處理，約為 12.7μmol·m-2·s-1，最小值出現(xiàn)在 W1T1 處理，約為 2.3μmol·m-2·s-1。在等量灌水處理水平下，樹體的凈光合速率隨肥料施入量的增加而增大，這說明加大肥料施入量可增強核桃樹的光合作用；在等量肥料處理水平下，樹體的凈光合速率也隨灌水量的增加而增大，說明在肥料施入一定的前提下，增加灌水量可促進核桃樹的光合作用。

圖3 不同水肥處理對核桃樹凈光合速率Pn的影響

2.4 不同水肥處理對核桃產(chǎn)量的影響

表3 不同水肥處理下的核桃干重、個數(shù)和產(chǎn)量

表3顯示了不同水肥梯度水平下核桃干重、個數(shù)和產(chǎn)量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。在各處理間，處理W1T2、W2T2、W2T3、W3T2的核桃干重均高于處理 CK，而其他不同處理的核桃干重均小于處理CK，其中W1T2處理的核桃干重最大，為12.37 g/個，顯著高于其他各處理，而處理W3T3的核桃干重最低，僅為11.57 g/個。在同一灌溉水平下，隨施肥量的增加和同一施肥水平下，隨灌溉水量的增加，核桃單株個數(shù)均呈現(xiàn)增加趨勢，其中最大值出現(xiàn)在W3T3處理為60個，最小值出現(xiàn)在W1T1處理為36個；各處理間，核桃整體產(chǎn)量最多的是處理W3T3，達572.72 kg/hm2，較處理CK顯著增加57.8%，產(chǎn)量最少的是W1T1處理，僅為352.54kg/hm2，為處理CK的97.13%。在W1和W3水平下，隨施肥量的增加核桃產(chǎn)量均呈增加趨勢，但W2水平下，隨施肥量的增加產(chǎn)量先增加后降低；在T1和T3水平下，隨灌溉量的增加核桃產(chǎn)量均呈增加趨勢，但T2水平下，隨灌溉量的增加產(chǎn)量先增加后降低，且W2T2的產(chǎn)量與W3T3相比無顯著性差異。由此可見，水和肥對產(chǎn)量的影響有一個界限值，如果超過界限，則核桃的增產(chǎn)效應(yīng)就不明顯。綜上所述，同時考慮節(jié)水、節(jié)肥的原則，分析得出W2T2產(chǎn)量最優(yōu)，較CK產(chǎn)量增加57.5%。

2.5 不同水肥處理對核桃果實品質(zhì)的影響

圖4 不同水肥處理對核桃果實蛋白質(zhì)的影響

圖5 不同水肥處理對核桃果實脂肪的影響

由圖4、圖5可見，除W1T1處理外，其他處理的蛋白質(zhì)及脂肪含量均高于CK，其中處理W2T2的蛋白質(zhì)和脂肪含量最大，分別為20.9%、66.6%，W1T1處理的蛋白質(zhì)和脂肪含量最小，分別為18.7%、64.7%。由圖4分析得出，在等量灌水處理水平下，隨著施肥量的增加，W1和W3處理核桃果實蛋白質(zhì)含量呈現(xiàn)增大的變化趨勢，而W2處理下核桃果實蛋白質(zhì)含量呈現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢；在同一施肥處理水平下，核桃果實蛋白質(zhì)含量隨灌水量的增大而增大。脂肪含量變化趨勢跟蛋白質(zhì)含量變化基本一致。核桃堅果質(zhì)量分級標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定化學(xué)指標(biāo)上脂肪含量＞65%，蛋白質(zhì)含量＞14%的核桃堅果為特級果[16]，除W1T1處理外，各處理核桃堅果均達到此要求。由此可見，土壤水分過低或過高、施肥量過少或過多都會影響核桃果實的品質(zhì)，從而不利于提升核桃果實的商品率。核桃果實的綜合品質(zhì)在一定的范圍內(nèi)隨著水肥供應(yīng)量的增加而提升，一旦超過界限值，品質(zhì)效應(yīng)會降低或不再變化。

3 討論與結(jié)論

（1）生育期內(nèi)隨時間的推移各處理葉綠素含量均呈現(xiàn)先升高后下降的變化趨勢，這說明灌水和施肥均對葉綠素均有一定的影響，合理適量的水肥供應(yīng)有利于促進核桃樹體光合作用的進行。

（2）各處理核桃植株的葉面積指數(shù)均呈現(xiàn)先升高后下降的變化趨勢，其中處理W2T2的植株葉面積指數(shù)最大，最有利于提高樹體的光合速率和增加養(yǎng)分積累量，從而大幅提高果實產(chǎn)量。

（3）在同等的灌水條件下，凈光合速率隨施肥量的增加而增大；在施肥量一致的情況下，凈光合速率隨灌水量的增加而增大。

（4）隨著灌水量的增加，核桃的單果重呈逐漸降低趨勢，但單株個數(shù)及產(chǎn)量均呈現(xiàn)上升趨勢；當(dāng)施肥量增加時，核桃果實的單株個數(shù)及產(chǎn)量均逐漸增加，當(dāng)施肥達到一定量 (灌水定額W2、施肥量T2)，增長趨勢趨于平緩。而植株單果重呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，這說明在一定范圍內(nèi)，合理的水肥施用有利于核桃果實產(chǎn)量的提高。

（5）隨灌水施肥量的增加，核桃果實的蛋白質(zhì)及脂肪含量均呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢，其中處理W2T2的核桃果實品質(zhì)最優(yōu)。有研究表明[17]，穩(wěn)定的水分和養(yǎng)分供應(yīng)是實現(xiàn)種植業(yè)節(jié)水節(jié)肥及果實高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的主要原因。因此，滴灌施肥的實施可以調(diào)節(jié)不同時期的核桃植株水肥供應(yīng)狀況，穩(wěn)定植物生長土壤水肥平衡，繼而滿足對核桃不同生長時期水分和養(yǎng)分的供給，從而改善核桃果實品質(zhì)，提高果實蛋白質(zhì)含量和脂肪含量。

綜上所述，灌溉水量、施肥量過高過低都不利于核桃樹體生長、果實產(chǎn)量及品質(zhì)提升，考慮節(jié)水、節(jié)肥的原則，結(jié)合試驗處理統(tǒng)計數(shù)據(jù)，研究得出W2T2處理為提高核桃產(chǎn)量、品質(zhì)以及水肥利用率的最佳水肥配比模式。