田 歌，李慧峰，朱占玲，陳 倩，任飴華，葛順峰，姜遠(yuǎn)茂

（1 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院，作物生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，泰安271018）（2 山東省果樹研究所）

氮素是組成植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)物質(zhì)，也是能量代謝的物質(zhì)基礎(chǔ)，果樹對(duì)氮素的需求高于其他任何一種營養(yǎng)元素[1]。氮素的適量供應(yīng)能增加蘋果光合產(chǎn)物的積累[2]，促進(jìn)新生器官生長，提高產(chǎn)量[3]，對(duì)蘋果品質(zhì)的形成有非常重要的作用[4]。然而，我國蘋果園的氮素施入已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了樹體所需[5]。氮肥的過量施用不僅導(dǎo)致樹體旺長，影響果實(shí)品質(zhì)[6-7]，還間接導(dǎo)致了水體富營養(yǎng)化、溫室氣體排放、病蟲害加劇等嚴(yán)重危害的發(fā)生[10]。因此，如何促進(jìn)氮素的減施增效，是我國蘋果生產(chǎn)上急需解決的重要問題。

滴灌施肥是水肥一體化的一種模式，指肥料隨同灌溉水一起進(jìn)入果園的過程，能夠在節(jié)水節(jié)肥的基礎(chǔ)上，保證作物生產(chǎn)的高產(chǎn)高效[11-12]，在果樹的關(guān)鍵物候期，適時(shí)適量地供給果樹水分與養(yǎng)分，高效實(shí)現(xiàn)水分和養(yǎng)分的時(shí)空匹配[13]，并在一定程度上維持土壤的水分和養(yǎng)分含量[14]，既可改善果樹栽培過程中水肥供應(yīng)不協(xié)調(diào)和耦合效應(yīng)差的弊端，又能及時(shí)滿足作物對(duì)養(yǎng)分的需求，從而提高養(yǎng)分利用率。相關(guān)研究表明，水肥一體化可以促進(jìn)‘富士’蘋果枝條生長及開花[15]，增加灰棗的產(chǎn)量[16]，提高西瓜的品質(zhì)[17]，還可以有效提高蘋果[18]和黃瓜[19]等作物的肥料利用率。當(dāng)前，蘋果生產(chǎn)上的水肥一體化主要以地表滴灌為主，相關(guān)的研究也大多集中在滴灌施肥對(duì)作物產(chǎn)量、品質(zhì)以及養(yǎng)分的利用等斱面，而對(duì)于滴灌施肥具體位置的研究相對(duì)較少，因此，本試驗(yàn)設(shè)置了不同的滴灌施肥位置，并借助15N 同位素示蹤技術(shù)，研究其對(duì)蘋果氮素吸收利用特性的影響，以期從氮肥減施增效的角度上為進(jìn)一步完善水肥一體化技術(shù)提供支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2017 年3 月10 日至10 月20 日在山東省煙臺(tái)市萊山鎮(zhèn)官莊村果園中進(jìn)行。供試材料為6年生煙富3/M26/平邑甜茶，行株距4.0 m×1.5 m。試驗(yàn)園土壤有機(jī)碳含量7.85 g/kg、硝態(tài)氮含量24.15 mg/kg、銨態(tài)氮含量15.17 mg/kg、有效磷含量27.93 mg/kg、速效鉀含量221.24 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選取無病蟲害、生長勢基本一致的6 株樹，鋪設(shè)水肥一體化的環(huán)狀滴灌設(shè)施，滴頭位置設(shè)置2 種，在樹干底部和1/2 樹冝投影處，每處理3 次重復(fù)，1次重復(fù)1 株。每株樹共施入100 g 尿素和10 g15N-尿素（上?；ぱ芯吭荷a(chǎn)，豐度10.16%），分別于3 月20 日、4 月20 日、5 月20 日與水混合通過滴灌設(shè)施施入，滴頭流速6 L/h，各次供水量保持一致。在果實(shí)成熟期（10 月20 日）對(duì)處理植株進(jìn)行整株破壞性取樣。同時(shí)在距樹干1/4 樹冝投影處取土，分為0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm，每株樹取4 鉆，將同一土層混合，風(fēng)干并過60 目篩備用。

1.3 測定方法和計(jì)算公式

葉面積指數(shù)和葉綠素含量：每株樹在4 個(gè)斱位隨機(jī)選取新梢中部葉片10 片，測定葉綠素含量和葉面積指數(shù)。葉面積用Taxin-1241 葉面積儀測定，葉綠素用浙江托普SPAD-502P LUS 日本葉綠素測定儀測定。

氮含量和15N 豐度：整株解析樣品分為果實(shí)（花）、葉片、1 年生枝、多年生枝、中心干和根。樣品按清水→洗滌劑→清水→1%鹽酸→3 次去離子水順序沖洗后，105 ℃下殺青30 min，隨后在80 ℃下烘干至恒量，電磨粉碎后過60 目篩，混勻后裝袋備用。植株與土壤樣品的全氮含量用凱氏定氮法測定，植株和土壤的15N 豐度用ZHT-03（北京分析儀器廠）質(zhì)譜計(jì)（河北省農(nóng)林科學(xué)院遺傳生理研究所）測定。

產(chǎn)量和品質(zhì)：在果實(shí)成熟期（10 月20 日）每株樹在4個(gè)斱位隨機(jī)采取果實(shí)30 個(gè)，用于平均單果重、可溶性固形物含量、可滴定酸含量、硬度等指標(biāo)的測定。單果重用百分之一電子天平稱量，可溶性固形物采用手持折光儀測定，可滴定酸含量采用酸堿中和滴定法測定，采用GY-1 型手持硬度計(jì)檢測果實(shí)硬度，產(chǎn)量用電子秤稱量。

植株器官從肥料中吸收的15N量占該器官全氮量的比率（Ndffp，%）＝［（樣品中15N豐度-15N 自然豐度）/（肥料中15N豐度-15N自然豐度）］×100

15N 利用率（%）=［（各器官Ndffp×各器官全氮量）/15N施用量］×100

15N 分配率=（各器官15N 吸收量/總15N 吸收量）×100

15N 殘留率（%）=［（Ndffs×土層體積×土壤容重×土層全氮量）/15N 施入量］×100

15N 損失率（%）=1-15N 利用率-15N 殘留率

1.4 數(shù)據(jù)處理

用Microsoft Excel 2007 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，用SPSS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)單因素試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析斱法進(jìn)行顯著性分析。顯著性水平設(shè)定為P＜0.05，圖中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同位置滴灌施氮對(duì)葉片葉面積、葉綠素及氮含量的影響

由表1 可知，不同位置滴灌施氮顯著影響了葉片葉綠素含量、葉面積及氮含量。樹干底部處理的葉面積、葉綠素和氮含量顯著高于1/2 樹冠投影處處理，分別是其1.12、1.07 和1.19 倍?？梢?，樹干底部滴灌施氮有效促進(jìn)了葉片生長發(fā)育與氮含量的提升，有利于樹體生長，促進(jìn)了光合作用。

表1 不同位置滴灌施氮處理葉片葉面積、葉綠素、氮含量

2.2 不同位置滴灌施氮對(duì)15N吸收量及利用率的影響

不同位置滴灌施氮，植株的15N 吸收量以及15N利用率顯著不同（表2）。樹干底部的15N 吸收量及利用率較高，分別為1.07 g/株和22.11%，1/2 樹冠投影處的15N 利用率僅是樹干底部的72.9%。樹干底部滴灌施氮更有利于蘋果對(duì)氮素的吸收利用。

表2 不同位置滴灌施氮處理果實(shí)成熟期蘋果植株15N 吸收量和15N 利用率

2.3 不同位置滴灌施氮對(duì)各器官15N 分配率的影響

圖1 不同位置滴灌施氮果實(shí)成熟期各器官15N 分配率

從圖1 可以看出，不同位置滴灌施氮蘋果樹各器官15N 分配率有所不同。樹干底部滴灌施氮處理的植株15N 分配率表現(xiàn)為生殖器官（果實(shí)）＞貯藏器官（多年生枝、中心干和根系）＞營養(yǎng)器官（新梢和葉片），且差異達(dá)到顯著水平。1/2 樹冠投影處滴灌施氮的植株15N 分配率分布較均衡，以生殖器官最小，營養(yǎng)器官和貯藏器官之間的15N 分配率差異不顯著。

2.4 不同位置滴灌施氮對(duì)15N 的利用、殘留及損失的影響

由表3 可知，樹干底部滴灌施氮處理15N 殘留率略大于1/2 樹冠投影處滴灌施氮處理，但差異顯著；而樹干底部處理15N 損失率顯著低于1/2 樹冠投影處處理，為39.76%，僅為1/2 樹冠投影處處理的83.93%，這是由于樹干底部滴灌施氮15N 利用率較高。

表3 不同位置滴灌施氮蘋果樹15N 的利用、殘留及損失

不同位置滴灌施氮處理各土層的15N 殘留率有差異（圖2），樹干底部處理0～60 cm 土層的15N 殘留率為28.82%，而60～100 cm 土層的15N 殘留率僅為9.31%，表明在樹干底部滴灌施氮，氮肥主要分布于上層土壤，更利于根系的吸收。而1/2 樹冠投影處處理的15N殘留率在各個(gè)土層的分布比較均勻，其中0～60 cm 的15N 殘留率要低于樹干底部處理，為23.42%，是樹干底部處理0～60 cm 土層的81.26%；60～100 cm 的15N 殘留率較高，為13.09%，是樹干底部處理同土層的1.41 倍，表明1/2 樹冠投影處滴灌施氮更容易向深層土壤淋溶。

圖2 不同位置滴灌施氮土壤15N 殘留率

2.5 不同位置滴灌施氮對(duì)蘋果產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

不同位置滴灌施氮顯著影響了蘋果的單果重和產(chǎn)量，樹干底部處理的單果重和單株產(chǎn)量較高，均高于1/2 樹冠投影處處理。不同處理的果實(shí)硬度及可滴定酸含量差異顯著；可溶性固形物含量、可溶性糖含量和糖酸比均以樹干底部處理最高，顯著高于1/2 樹冠投影處處理（表4）。

表4 不同位置滴灌施氮蘋果品質(zhì)及產(chǎn)量

3 討論與結(jié)論

優(yōu)良的營養(yǎng)器官是果樹生長發(fā)育的關(guān)鍵，其中葉片的生長狀況尤為重要，葉綠素含量和葉面積指數(shù)可反映出葉片的生長狀況以及合成有機(jī)物質(zhì)的能力。前人的研究表明，在適宜的位置施氮能顯著增加葡萄葉片氮含量[20]，提高小麥葉面積[21]，提升蘋果葉片葉綠素含量[22]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，樹干底部滴灌施氮處理的蘋果葉片葉面積、葉綠素含量以及氮含量顯著高于1/2 樹冠投影處，說明樹干底部滴灌施氮有利于改善葉片質(zhì)量，從而有利于光合作用。

朱兆良[23]總結(jié)發(fā)現(xiàn)，國外土壤15N 殘留率一般為12%～44%，國內(nèi)當(dāng)季作物的肥料氮?dú)埩袈室话銥?5%～30%。本試驗(yàn)中2 個(gè)處理的15N 殘留率為36.51%和38.13%，其中，樹干底部滴灌施氮0～60 cm 土層的15N 殘留率（28.82%）顯著高于同土層的1/2 樹冠投影處滴灌（23.42%），表明樹干底部滴灌施氮，殘留主要集中于0～60 cm 土層，而1/2 樹冠投影處滴灌施氮的氮肥更容易向深層土壤淋溶。

不同作物最佳施肥位置存在差異的根本原因在于根系分布的差異，楊洪強(qiáng)等[24]發(fā)現(xiàn)，蘋果根系分布層主要集中在10～40 cm，認(rèn)為此區(qū)間具有合適的生態(tài)條件，從而有利于根系生長，李慧峰等[25]研究表明，蘋果根系具有淺層分布的特點(diǎn)，地表以下15～40 cm 為根系密集層，因此，樹干底部滴灌施氮，一方面氮素直接作用于蘋果樹體根層，更有利于根系的吸收；另一方面樹冠對(duì)雨水有一定的遮蔽作用，減輕了雨水對(duì)氮素向深層土壤的淋溶作用，使氮素在蘋果根層的分布更為持久，根系與氮素的接觸面積和接觸時(shí)間都增加了，從而提高了氮素的利用效率，樹干底部滴灌施氮15N 利用率是1/2樹冠投影處滴灌施氮的1.37 倍。樹干底部滴灌施氮不僅提高了15N 利用率，還增加了15N 向生殖器官的分配，這可能是因?yàn)楦鶎虞^高的氮素濃度促進(jìn)了根系的生長發(fā)育，提高了細(xì)根密度，在增加氮素吸收的同時(shí)，細(xì)根合成的細(xì)胞分裂素也進(jìn)一步促進(jìn)地上部生殖器官的生長與氮素分配[26]。

適宜的供氮水平、水平供氮位置及深度均能顯著影響蘋果的產(chǎn)量和品質(zhì)[7，27-28]。本試驗(yàn)中樹干底部滴灌施氮處理顯著提高了葉片功能和優(yōu)化了氮素分配，進(jìn)而提高了蘋果產(chǎn)量和品質(zhì)，尤其是可溶性固形物含量、可溶性糖含量及糖酸比。因此，對(duì)于根系分布較淺且集中的矮化砧木蘋果園，建議將滴灌管鋪設(shè)在靠近樹干底部，以利于提高氮肥利用效率以及產(chǎn)量和品質(zhì)。