摘 要 為探究適用于南疆溫室沙地土壤條件下的氮肥增效措施，以3 a生‘突尼斯’軟籽石榴為試材，設(shè)置無果樹穴貯磚（CK）、施加果樹穴貯磚A（T1）和果樹穴貯磚B（T2）共3個處理，研究施加果樹穴貯磚對軟籽石榴光合特性及氮素吸收的影響。結(jié)果表明： T1、T2處理顯著增加了1個灌水周期內(nèi)第1 天的石榴葉片葉綠素指數(shù)及第3 天和第5 天的氮平衡指數(shù)，提高了葉片凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間二氧化碳濃度、蒸騰速率的日均值，總體上以T1處理較好；與CK相比，T1和T2處理的石榴莖、葉、根中的全氮、硝態(tài)氮含量均有顯著提升，同時莖和葉中的銨態(tài)氮含量也有顯著提升，總體表現(xiàn)為T1 gt;T2 gt;CK。綜上，施加果樹穴貯磚有助于提升南疆溫室沙地土壤條件下軟籽石榴植株光合性能以及氮素吸收，本研究以施加果樹穴貯磚A處理效果最佳。

關(guān)鍵詞 果樹穴貯磚；軟籽石榴；氮平衡指數(shù)；光合特性；氮素吸收

新疆南部地區(qū)光熱資源豐富、日照時數(shù)長，設(shè)施果樹栽培在近年來發(fā)展迅猛^［1］。‘突尼斯’軟籽石榴（Punica granatum L.）因具有軟籽可食、甜而無渣、抗旱、適應(yīng)性強等特點，已成為南疆石榴主產(chǎn)區(qū)引種栽培的主流品種^［2］。然而，南疆土地沙化嚴重，土質(zhì)松散、水肥易流失、肥料利用率低^［3］。氮素是參與植株光合作用各物質(zhì)組成和生物體結(jié)構(gòu)生長的首要元素，氮素不足會抑制植株氣孔開放和光合速率，葉片光合碳同化能力受限^［4-5］。因此，開發(fā)合理的氮肥增效措施對于促進南疆設(shè)施果樹栽培具有重要意義。

穴貯肥水技術(shù)是一項具有抗旱保肥效果的果樹栽培技術(shù)^［6］。穴貯肥水技術(shù)是通過提高局部土體的肥水供應(yīng)強度，對根系生長起著超強補償作用，從而促進整個植株的生長發(fā)育^［7］。但上述技術(shù)需對每株果樹單獨進行灌溉和施肥，單株差異大，不適合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)體系下的規(guī)模化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)^［8］。土壤調(diào)理劑常被用作改善土壤質(zhì)量，進而提高肥料利用率^［9］。Steiner等^［10］研究表明，將生物炭加入雞糞堆肥中可減少52%的氮損失。周紅梅等^［11］研究指出，施用蒙脫石、硅鈣礦、麥飯石和有機肥可改善酸性土壤理化性質(zhì)，其中蒙脫石和高量有機肥增產(chǎn)效果顯著。但目前對于土壤調(diào)理劑的研究大多集中于施用后土壤肥力、理化性質(zhì)等的變化特征上，對沙地土壤條件下的果樹光合利用及氮素吸收卻鮮有研究，并且復(fù)合型、多功能型土壤調(diào)理劑的研發(fā)與應(yīng)用也較為薄弱^［12］。因此，本研究針對南疆沙地土壤水肥易滲漏的特點，在傳統(tǒng)穴貯肥水技術(shù)啟發(fā)下，將有機肥和一些保水保肥性的土壤調(diào)理劑結(jié)合并制作成“果樹穴貯磚”，穴施于土壤植株根系附近，同時搭配地下滴灌技術(shù)對植株進行日常水肥供給，通過探討施加果樹穴貯磚對南疆溫室軟籽石榴光合特性及氮素吸收的影響，以期為西北沙漠邊緣地區(qū)促進果樹高效、可持續(xù)生產(chǎn)提供技術(shù)參考和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地與試驗材料

試驗于2021—2022年在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團農(nóng)十四師皮山農(nóng)場日光溫室內(nèi)進行，日光溫室日/夜平均溫度為38℃/13℃，皮山農(nóng)場地處昆侖山北麓，塔克拉瑪干大沙漠南緣（北緯37°46′，東經(jīng)78°30′）。試驗地0～40 cm土層土壤理化性質(zhì)：pH 9.52，有機質(zhì)1.51 g·kg^-1，全氮0.15 g·kg^-1，堿解氮9.54 mg·kg^-1，速效磷10.46 mg·kg^-1，速效鉀63.84 mg·kg^-1。

以3 a生的‘突尼斯’軟籽石榴為試材。試驗所用果樹穴貯磚是由高溫殺菌和腐熟發(fā)酵好的有機肥和蛭石、蒙脫石、生物炭以及水按比例配制而成，其中穴貯磚A配料：300 g牛糞、300 g羊糞、100 g蛭石、50 g蒙脫石、10 g生物炭；穴貯磚B配料：300 g雞糞、300 g油渣、100 g蛭石、50 g蒙脫石、10 g生物炭。其制備過程是先把材料過40目篩，再按配方稱量各材料并加入攪拌機（每 1 520 g材料添加1 L水），充分攪拌均勻后分配到長23 cm、寬11 cm、高4 cm的特制模具中，采用保鮮膜包被2～3 d，固定成形后放置在室外自然風(fēng)干。試驗所用氮肥為尿素（氮含量 46.7%）。

1.2 試驗設(shè)計

試驗采取單因素隨機區(qū)組設(shè)計。設(shè)無穴貯磚為對照（CK）、穴貯磚A處理（T1）和穴貯磚B處理（T2）3個處理（圖1），每個處理設(shè)10 個重復(fù)，共計30個試驗小區(qū)。在軟籽石榴新梢生長與顯蕾期，于2022年5月16日，在距植株20 cm一側(cè)，距土面25 cm處挖穴施入果樹穴貯磚，處理后統(tǒng)一安裝滴灌帶，并統(tǒng)一將滴箭布置在果樹穴貯磚正上方距土面5 cm深處，統(tǒng)一滴灌對植株進行日常水肥供給，每9 d為1個灌水周期，其他田間栽培管理措施均保持一致。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 葉片葉綠素指數(shù)及氮平衡指數(shù)的測定 在軟籽石榴開花期，果樹穴貯磚處理80 d后，在同一灌水周期的第1、3、5、7、9 天，使用植物多 酚-葉綠素測量儀（Dualex Scientific+， Force-A， France）測定植株當(dāng)年生新梢葉片（基部向上第5片葉）的葉綠素指數(shù)、氮平衡指數(shù)。每個處理隨機選取5株（重復(fù)5次），每株測定3個葉片，每片葉測定3次取平均值。

1.3.2 光合參數(shù)的測定 在軟籽石榴開花期，果樹穴貯磚處理80 d后，以自然光為光源，選取每株生長狀況良好的新梢完全展開葉片（頂端向下第3片葉）為待測對象，使用Li-6400便攜式光合系統(tǒng)分析儀（美國LI-COR公司）分別測定凈光合速率（P_n）、氣孔導(dǎo)度（G_s）、胞間二氧化碳濃度（C_i）、蒸騰速率（T_r）。自10：00—20：00每間隔 2 h進行測定1次，每個處理隨機選取5個植株（重復(fù)5次），每株測定3個葉片，每個葉片重復(fù)測定3次，取平均值。

1.3.3 植株不同部位全氮、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮含量的測定 植株莖、葉、根取樣：在軟籽石榴果實成熟期，果樹穴貯磚處理2 00 d后，于2022年11月30日，每個處理隨機選取3株軟籽石榴植株（重復(fù)3次）進行莖、葉、根破壞性取樣，莖和葉（基部向上第5片葉）均取自當(dāng)年生新梢，根系選取位置選擇在施磚的一側(cè)，取樣距離為距樹干30 cm處，取樣深度為40 cm。將所取樣品過40目篩網(wǎng)，沖洗掉土壤，人工剔除直徑大于2 mm的粗根，獲取根系。

采用硫酸-雙氧水消煮-凱氏定氮法^［13］測定植株莖、葉、根全氮含量。植株莖、葉、根硝態(tài)氮和銨態(tài)氮的含量參考研磨浸提法^［14］測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 23.0對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，并通過單因素方差分析（ANOVA）和鄧肯檢驗（Duncan’s）確定平均值之間的顯著性差異（P＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 果樹穴貯磚耦合滴施氮肥對軟籽石榴葉片葉綠素指數(shù)及氮平衡指數(shù)的影響

由圖2可知，1個灌水周期內(nèi)的軟籽石榴葉片葉綠素指數(shù)和氮平衡指數(shù)呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。從圖2-A知，在1個灌水周期內(nèi)的第1 天，T1、T2處理的葉綠素指數(shù)分別較CK顯著增加26.26%、14.32%，在第3、5、7、9 天均表現(xiàn)為T1處理顯著高于CK，分別高出13.21%、12.54%、30.06%、28.81%。從圖2-B知，在1個灌水周期內(nèi)的第3 天和第5 天，T1、T2處理的氮平衡指數(shù)分別較CK顯著增加25.27%、12.20%和 28.12%、15.90%，在第7 天和第9 天 均表現(xiàn)為T1處理顯著高于T2和CK，分別增加了 18.93%、22.39%和24.97%、23.09%。由此說明施加果樹穴貯磚可有效促進軟籽石榴葉片葉綠素合成及氮素營養(yǎng)水平的提高，其中果樹穴貯磚A處理效果較好。

2.2 果樹穴貯磚耦合滴施氮肥對軟籽石榴凈光合速率和氣孔導(dǎo)度日變化的影響

如圖3-A所示，各處理下的軟籽石榴葉片凈光合速率日變化均呈“雙峰型”曲線變化趨勢，峰值分別出現(xiàn)在12：00和16：00，并在14：00有光合“午休”現(xiàn)象，從10：00到18：00之間各處理的凈光合速率均表現(xiàn)為T1gt;T2gt;CK。從日均P_n值分析，T1、T2處理的凈光合速率分別較CK提高37.75%、22.82%（表1）。

如圖3-B所示，各處理下的軟籽石榴葉片氣孔導(dǎo)度日變化為逐漸下降的趨勢，其中在10：00到12：00之間變化幅度最大，從10：00到18：00之間T1、T2處理的氣孔導(dǎo)度均高于CK。從日均G_s值分析，T1、T2分別較CK高出55.56%、44.44%（表1）。

綜上所述，施加果樹穴貯磚可促進軟籽石榴葉片凈光合速率和氣孔導(dǎo)度，其中果樹穴貯磚A處理效果較好。

2.3 果樹穴貯磚耦合滴施氮肥對軟籽石榴葉片胞間二氧化碳濃度和蒸騰速率日變化的影響

由圖4-A可知，不同處理下的軟籽石榴葉片胞間二氧化碳濃度日變化呈先減后增的趨勢，從10：00到20：00之間各處理間均表現(xiàn)為T1gt; T2gt;CK（18：00除外）。從日均C_i值分析，T1、T2處理的胞間二氧化碳濃度分別較CK提高 11.09%、1.88%（表1）。

由圖4-B可知，各處理下的軟籽石榴葉片蒸騰速率表現(xiàn)為先上升后下降趨勢，從10：00到20：00之間T1、T2處理的蒸騰速率均高于CK。從日均T_r值分析，T1、T2處理的蒸騰速率分別較CK高出24.94%、26.22%（表1）。

綜上所述，施加果樹穴貯磚可促進軟籽石榴葉片胞間二氧化碳濃度、蒸騰速率，其中果樹穴貯磚A更有利于提升胞間二氧化碳濃度，果樹穴貯磚B更有利于提升蒸騰速率。

2.4 果樹穴貯磚耦合滴施氮肥對軟籽石榴植株不同部位全氮含量的影響

如表2可知，T1、T2處理均顯著提升了軟籽石榴莖、葉、根中的全氮含量，其中莖中分別提升87.22%、21.67%，葉中分別提升18.31%、16.37%，根中分別提升4.59%、3.52%。在根中T1與T2處理間差異不顯著，在莖和葉中均為T1顯著高于T2，由此說明施加果樹穴貯磚可促進軟籽石榴植株不同部位對氮素的吸收，其中以果樹穴貯磚A處理效果較好。

2.5 果樹穴貯磚耦合滴施氮肥對軟籽石榴植株不同部位硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量的影響

由圖5-A所示，T1、T2處理的軟籽石榴植株莖、葉、根中硝態(tài)氮含量均顯著高于CK。其中在葉中以T1處理的硝態(tài)氮含量最高，分別比T2、CK顯著高出21.16%、47.74%，而在莖和根中各處理表現(xiàn)為T2gt;T1gt;CK。由圖5-B所示，T1、T2處理下的軟籽石榴莖和葉中銨態(tài)氮含量均顯著高于CK，分別提高85.71%、57.14%和 37.03%、29.63%，其中T1均顯著高于T2，而在根中各處理間無顯著差異。由此說明施加果樹穴貯磚可促進軟籽石榴植株不同部位對硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量的吸收，特別是銨態(tài)氮從根系向地上部分的運輸。

3 討 論

3.1 果樹穴貯磚耦合滴施氮肥對軟籽石榴光合特性的影響

葉綠素是光合作用中捕獲光的主要色素，直接影響植物的光合作用效能^［15］，氮平衡指數(shù)能快速檢測作物氮肥的盈虧狀況^［16］。本研究中，與CK相比，施加果樹穴貯磚的T1、T2處理對1個灌水周期內(nèi)的軟籽石榴葉片葉綠素指數(shù)和氮平衡指數(shù)有著不同幅度提升，其原因可能是果樹穴貯磚表面豐富的孔隙結(jié)構(gòu)提供了較多的吸附位點，在日常滴灌施肥過程中固持了肥料中的養(yǎng)分離子，減少了土壤養(yǎng)分的淋溶和揮發(fā)損失，從而改善了植株葉片生理特性。這與閆玉靜等^［17］所提出的“埋磚蓄水”技術(shù)實現(xiàn)節(jié)水、節(jié)肥和保葉、養(yǎng)根壯樹研究結(jié)果類似。光合作用是植物生長和一切代謝活動的生理基礎(chǔ)，光合能力的強弱決定作物生產(chǎn)力的高低^［18］。吳巍等^［19］研究表明，植物的光合速率隨植物體內(nèi)氮素水平的提高而提高，氮同化通過影響碳同化過程中關(guān)鍵酶活性而影響碳同化的速率。通過本試驗可以看出，施加果樹穴貯磚的T1、T2處理能不同程度地提高軟籽石榴葉片凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間二氧化碳濃度、蒸騰速率的日均值，其中T1分別提升37.75%、55.56%、11.09%、24.94%，T2分別提升 22.82%、44.44%、1.88%、26.22%。這與彭輝輝等^［20］施用生物炭、有機肥與化肥配施對春玉米光合特性的研究結(jié)果類似。綜合兩種果樹穴貯磚處理下的光合性能發(fā)現(xiàn)T1處理優(yōu)于T2處理，這與T1處理葉中的全氮含量均顯著高于T2有關(guān)，Reich等^［21］發(fā)現(xiàn)，葉片氮含量與葉片凈光合速率存在正相關(guān)關(guān)系。郭潔蕓等^［22］研究也表明，植株氮素含量的升高能夠增加葉片葉綠素含量和最大光量子產(chǎn)量，提高植物葉片光合能力，促進植物生物量積累與生長。

3.2 果樹穴貯磚耦合滴施氮肥對軟籽石榴氮素吸收的影響

氮素是植物生長和產(chǎn)量形成的首要營養(yǎng)元素^［23］。尿素的施入能夠在短時間內(nèi)使土壤氮素含量迅速升高，但同時也伴隨著揮發(fā)淋失的風(fēng)險^［24］。本研究中，施加兩種果樹穴貯磚的T1、T2處理對軟籽石榴莖、葉、根中的全氮含量均有顯著提高，說明施加果樹穴貯磚可促進軟籽石榴植株不同部位對氮素的吸收，其原因一方面果樹穴貯磚中的有機肥含有豐富的營養(yǎng)與活性物質(zhì)，因此可直接或間接促進根系對養(yǎng)分的吸收^［25］；另一方面，果樹穴貯磚中的蛭石、蒙脫石以及生物炭材料均具有較大的比表面積，可通過陽離子交換、吸附等方式將部分氮素固定在土壤中，降低氮素的淋洗和損失，從而促進了植株對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收及轉(zhuǎn)運^［26］，另外不同材料之間的協(xié)同作用也有可能提高土壤團聚體的穩(wěn)定性，更好地將養(yǎng)分固定在土壤中，但具體調(diào)控機理還需進一步研究。本研究中T1處理的莖和葉中的全氮含量均顯著高于T2，這與兩種果樹穴貯磚中的不同有機肥材料有關(guān)。周博等^［27］對牛糞和雞糞的碳、氮殘留率進行比較，結(jié)果表明在等量施氮和同等礦化條件下，牛糞培肥效果要好于雞糞，這與本研究結(jié)果類似。

硝態(tài)氮和銨態(tài)氮是植物吸收的主要氮源^［28］。楊治平等^［29］研究表明，無機氮（銨態(tài)氮和硝態(tài)氮）淋溶和氨揮發(fā)為土壤氮素主要的損失途徑。Shi等^［30］和吳嘉楠等^［31］發(fā)現(xiàn)，生物炭因其特殊的結(jié)構(gòu)及較高的負電荷和電荷密度可吸附持留土壤中的銨態(tài)氮、硝態(tài)氮含量，提升氮素的緩釋能力。本研究中，與CK相比，施加果樹穴貯磚的T1、T2處理顯著提升了軟籽石榴植株莖、葉、根中硝態(tài)氮的含量，同時莖和葉中的銨態(tài)氮含量也有顯著提升，而根中的銨態(tài)氮含量各處理間無顯著差異，說明施加果樹穴貯磚有效提升了植株不同部位對銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的吸收量的同時還促進了銨態(tài)氮從根系到地上部分的運輸。Zhou等^［32］和徐曉鵬等^［33］研究表明，土壤中同時含有植物可吸收利用的硝態(tài)氮和銨態(tài)氮時，硝態(tài)氮的同化由于耗能較多，并且硝態(tài)氮需要經(jīng)過硝酸還原酶和亞硝酸還原酶將其還原成銨態(tài)氮才能進一步被植物同化并利用，所以植株對銨態(tài)氮表現(xiàn)出明顯的偏好性。

4 結(jié) 論

施加果樹穴貯磚耦合滴施氮肥可促進南疆溫室軟籽石榴葉片葉綠素合成、凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間二氧化碳濃度和蒸騰速率的提高，有效提升了軟籽石榴植株不同部位對全氮、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮含量的吸收，特別是銨態(tài)氮從根系向地上部分的運輸。本研究以施加果樹穴貯磚A更有利于軟籽石榴植株光合作用及氮素吸收，這為今后西北沙漠邊緣地區(qū)果樹栽培提供了有益技術(shù)參考。

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Effect of Fruit Tree Hole Water Storage Bricks on Photosynthetic Characteristics and Nitrogen Uptake in Greenhouse Soft-seeded Pomegranates in Southern Xinjiang

LIANG Tianqiang¹， CAO Gaohui²， WANG Xiangbing¹， XI Jinshan¹， ZHANG Guangxin¹， ZHANG Huanhuan¹， ZHAO Fengyun¹， DIAO Ming¹， BAI Ru¹， TANG Cheng¹ and YU Kun¹

（1.Agricultural College of Shihezi University，Shihezi Xinjiang 832003， China; 2.Forestry Work Management Station of the Ninth Division of Xinjiang Production and Construction Corps， Tacheng Xinjiang 834601，China）

Abstract This study aims to identify measures for enhancing fertilizer nitrogen efficiency suitable for sandy soils in southern Xinjiang greenhouses， using ‘Tunisia’ soft-seeded pomegranates with a three years growth period as material. Three treatments were set up;no fruit tree hole water storage brick （CK）， application of fruit tree hole water storage brick A （T1）， and application of fruit tree hole water storage brick B （T2）. The objective is to investigate the effects of applying fruit tree hole water storage bricks on the photosynthetic characteristics and nitrogen uptake in soft-seeded pomegranates. The results indicated that both T1 and T2 treatments significantly increased the chlorophyll index on the first day of the irrigation cycle， as well as the nitrogen balance index on the third and fifth days. They also enhanced the daily average values of leaf net photosynthesis rate， stomatal conductance， intercellular carbon dioxide concentration， and transpiration rate， with T1 showing better overall performance compared to CK， T1 and T2 treatments significantly increased the total nitrogen and nitrate nitrogen content in pomegranate stems， leaves， and roots. Furthermore， there was a notable increase in ammonium nitrogen content in stems and leaves. Therefore， the overall performance ranking of the three interventions was T1 gt; T2 gt; CK. In conclusion， the application of fruit tree hole water storage bricks contributes to improved photosynthetic performance and nitrogen uptake of soft-seeded pomegranates in the sandy soil conditions of southern Xinjiang greenhouses. Among the treatments， the application of fruit tree hole water storage brick A yields the best results.

Key words Fruit tree hole water storage brick; Soft-seeded pomegranate; Nitrogen balance index; Photosynthetic characteristics; Nitrogen uptake

Received 2024-01-23

Returned 2024-02-14

Foundation item Introduction of Excellent Variety Resources of Soft-seeded Pomegranates and Key Techniques for Cultivation Integration and Demonstration （No.2021AB015）;Youth and Middle-aged Scientific and Technological Innovation Talents Program of the Eighth Division of Xinjiang Production and Construction Corps in Shihezi City （No.2022RC01）; “Strong Youth” Science and Technology Innovation Backbone Talent Program of Xinjiang Production and Construction Corps （No.2023CB008-05）.

First author LIANG Tianqiang， male， master student.Research area： physiology and ecology of fruit tree cultivation. E-mail： 2551659588@qq.com

Corresponding author YU Kun， male， Ph.D， associate professor， master supervisor.Rearech area： physiology and ecology of fruit tree cultivation. E-mail： yukun410@163.com

（責(zé)任編輯：史亞歌 Responsible editor：SHI Yage）