九葉青花椒葉片礦質營養元素主要物候期動態變化特征

王 帥, 韓曉飛*, 王 洋, 王正銀

(1. 重慶市農業技術推廣總站, 重慶 401121; 2. 重慶市江津區農業技術推廣中心, 重慶 402260; 3. 西南大學資源環境學院, 重慶 400715)

【研究意義】花椒(Zanthoxylumbunge-anumMaxim)屬于蕓香科(Rutaceae)、花椒屬，是一種常做藥用、油料和香料的經濟樹種，一般為多年生的灌木或小喬木，環境適應性較強[1]。重慶市花椒習慣種植規模約7.8×104hm2，主要品種以九葉青花椒(ZanthoxylumarmatumV.novemfolius)為主，其中以江津區種植面積為最大，目前江津區已成為全國3大花椒種植基地(重慶江津、山東蓬萊、陜西韓城)之首，并獲得“中國花椒之鄉”榮譽稱號。目前重慶市花椒生產中施肥存在著較大的盲目性，主要原因是缺乏合理施肥的指導方法?；ń穼儆谀颈局参?，通常認為木本植物葉片礦質元素含量狀況既能反映樹體的營養狀況，又可以在一定程度上體現土壤的供肥能力，是果樹等木本植物養分管理的重要依據[2]?！厩叭搜芯窟M展】迄今國內外對木本植物如果樹葉片礦質營養診斷技術主要用于柑橘、蘋果、核桃等植物，重點研究作物葉片礦質營養元素變化規律與果實品質、產量以及果樹抗性和適應性的關系[3-6]。而針對九葉青花椒的研究尚無報道。近年來，眾多學者在花椒育苗、栽培、產品開發以及病蟲害防治方面做了較多研究[7-13]，對花椒葉片營養特性和不同生育期養分變化規律的研究甚少，尤其是針對西南丘陵山區氣候和土壤環境條件下九葉青花椒植株營養特性等方面的研究還較為薄弱，以致生產上難以準確的診斷出九葉青花椒營養虧缺狀況，在重慶九葉青花椒主產區花椒園施肥管理上表現出明顯的經驗性和主觀性?！颈狙芯壳腥朦c】本文運用植物營養學研究方法，以10年生九葉青花椒為研究對象，通過定期取樣、觀測，同時對其10種礦質元素含量進行分析測定，探討九葉青花椒主要物候期礦質營養元素動態變化規律?！緮M解決的關鍵問題】以期為九葉青花椒樹體營養診斷和科學施肥提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況及供試材料

試驗地位于重慶市江津區油溪鎮蜂崗村的花椒種植基地，海拔330 m，年平均氣溫18.2 ℃，年均降雨量1034.7 mm。土壤類型為侏羅紀遂寧組母質發育形成的紅棕紫泥，土壤發育程度較淺，所含礦質養分豐富，試驗區土壤的基本理化性狀為，pH 7.8，有機質17.5 g/kg，全氮1.5 g/kg，全磷0.85 g/kg，全鉀18.3 g/kg，堿解氮89.65 mg/kg，有效磷15.71 mg/kg，速效鉀133.24 mg/kg，交換性鈣6584.21 mg/kg，交換性鎂222.87 mg/kg，有效鐵3.15 mg/kg，有效錳4.81 mg/kg，有效銅0.45 mg/kg，有效鋅2.12 mg/kg，有效硼0.31 mg/kg。

以10年生九葉青花椒為試材，該品種為江津花椒主要種植品種，其結果能力和豐產效果都較好。根據相關資料和實地物候期，將九葉青花椒主要物候期按時間劃分為開花授粉期(4月5日至4月15日)、坐果期(4月20日至5月5日)、果實膨大期(5月10日至5月25日)、果實成熟期(6月5日至6月15日)。從4月5日開始每隔10 d取樣一次，每次采樣選取5株生長健壯且已進入營養生長結果期的九葉青花椒樹體，在樹冠中部外圍4個方向，混合采集代表整個樹冠層完整復葉約100片左右[14]，共重復采集5個混合樣，及時放入冰盒送回實驗室處理、測定。

1.2 樣品測定及分析處理方法

將采集回來的葉片及時取出，依次用自來水、RO純水和去離子水清洗干凈，然后置于烤箱內以105 ℃高溫殺青30 min，然后將溫度調至65 ℃烘干至恒重，粉碎過60目篩，混勻后裝入密閉自封袋中，備測。葉片中氮、磷、鉀測定按照行業標準(NY/T 2017-2011)，全氮采用凱氏定氮儀法，全磷采用鉬銻抗分光光度法，全鉀采用火焰原子吸收分光光度法，鈣、鎂、鐵、銅、鋅、錳采用AAS法[15]，硼采用姜黃素比色法。

試驗數據采用SPSS 19.0軟件進行統計分析，各處理均值多重比較采用LSD法，顯著性水平0.05，繪圖采用Microsoft excel 2010和SigmaPlot12.0軟件進行處理。其中表中數據表示平均值(AVE)±標準差(SD)。

2 結果與分析

2.1 九葉青花椒不同物候期植株葉片營養元素動態變化特征

從圖1(A)可以看出，在花椒的整個生育時期內，葉片中氮、磷的含量隨生育進程呈現明顯的降低趨勢，其中在4月5日(開花授粉期)葉片中氮、磷含量分別為3.14 %和0.31 %，并于6月15日(果實成熟期)達到最低，分別為1.45 %和0.11 %，說明九葉青花椒在整個生育期內氮、磷消耗量都較大。葉片中鉀含量呈現先下降后上升的變化趨勢，在4月5日最高(2.01 %)，5月15日(果實膨大期)最低(1.64 %)，在6月5日出現一個小高峰，表明九葉青花椒在坐果期和果實膨大期對鉀的需求量較大，但是在果實成熟期對鉀的需求量相對較少。葉片中鈣含量在花椒整個生育期呈現平穩上升趨勢，從4月5日的1.57 %上升到最高2.68 %，增幅達70.7 %，葉片中鈣含量隨著葉齡的增長逐漸遞增。從圖1(A)可以看出，葉片中鎂元素含量呈現先上升后波動下降的趨勢，其中最高值(0.47 %)出現在4月25日(坐果期)。

圖1 九葉青花椒葉片中大、中量(A)及微量元素含量動態變化(B)Fig.1 The dynamic changes of macro-element(left)and micro-element(right)in Zanthoxylum armatum V. novemfolius

從九葉青花椒葉片微量元素含量動態變化(圖1B)可以看出，鐵元素含量隨生育期呈現先下降后上升的趨勢，其含量在4月5日(開花授粉期)為121.32 mg/kg，于5月中旬(果實膨大期)開始下降，在6月上中旬(果實成熟期)將至最低98.10 mg/kg，之后又上升至112.83 mg/kg。硼元素從4月5日(萌芽展葉期)42.50 mg/kg波動變化到6月5日的最高值90.33 mg/kg，之后有所回落。葉片中鋅元素含量隨生育期動態變化和銅元素較為相似，都基本呈逐漸降低趨勢，但是鋅含量波幅較大，先從4月5日含量最高值38.60 mg/kg下降至4月25日的20.90 mg/kg，隨后又升至5月5日的含量次高值34.70 mg/kg，之后逐漸下降并在25 mg/kg附近保持平衡。葉片中銅含量4月5日最高值為16.49 mg/kg，在隨后1個月時間內(花期與坐果期交接時期)下降到9.31 mg/kg，而后又迅速上升至含量次高值13.29 mg/kg，最后又緩慢下降至8.50 mg/kg，說明在開花授粉期九葉青花椒對鋅、銅的需求量也較大。葉片中錳含量小幅度波動，在生育期內整體呈逐步上升趨勢。從以上結果還可以看出，葉片各營養元素變化的拐點基本在4月底到5月初，即果實生長緩慢轉向果實迅速膨大期間，該階段是花椒樹體對各種礦質營養元素含量需求發生轉變的關鍵時期。但是各營養元素含量隨生育期其變化幅度不盡相同，其中氮、鉀、鈣、鐵、鋅、硼等元素含量波動較大。

2.2 九葉青花椒不同物候期葉片營養元素差異特性

九葉青花椒生長發育的4個關鍵物候期葉片中的10種營養元素含量平均值和年平均值如表1所示。從表中可以對比得出同一種營養元素在不同關鍵物候期含量差異和同一關鍵物候期不同營養元素含量之間的差異。

表1 九葉青花椒4個主要物候期葉片中10種營養元素含量的多重比較

表2 九葉青花椒4個主要物候期葉片中10種營養元素含量的變異系數

從5株樹開花授粉期、坐果期、果實膨大期和果實成熟期等4個主要物候期和全年平均值來看，九葉青花椒葉片中大中量元素含量順序均為N>Ca>K>Mg>P，微量元素含量順序為Fe>Mn>B>Zn>Cu。再者，九葉青花椒不同物候期葉片中各種礦質營養元素差異顯著性亦不相同。青花椒葉片中氮元素含量在整個生育期基本呈現逐步降低的趨勢，在前3個主要物候期之間均存在顯著性差異，而果實膨大期和果實成熟期間葉片中氮元素含量差異不顯著。其中從盛花期到坐果期，植株葉片氮元素含量降幅較大，表明開花后九葉青花椒生殖生長成為生長中心，氮元素分配隨著生長中心轉移而轉移，此時，氮元素分配到花和果實中所占的比例逐步增加，漿果生長后期到果實成熟，植株葉片中氮含量變化很小，養分含量趨于平衡。葉片中磷元素含量基本也隨著生育期呈逐漸降低趨勢，后3個主要物候期之間差異不顯著。鉀元素變化為開花授粉期和果實成熟期含量較高，坐果期和果實膨大期含量較低，但是果實成熟期和坐果期間無顯著性差異。鈣元素含量在開花授粉期最低，之后逐步升高，其中開花授粉期葉片中鈣元素含量顯著低于其余3個物候期。鎂元素在整個生育期波動變化不大，最高值出現在坐果期，其余3個物候期間差異不顯著。鐵元素含量最高值出現在開花授粉期，但是其與坐果期之間差異不顯著，并顯著高于其余物候期。錳元素最高值出現在果實成熟期，且各物候期之間差異顯著。銅和鋅的含量最高值都出現在開花授粉期，并顯著高于其他物候期。硼元素在4個物候期中呈上升趨勢，其中開花授粉期到坐果期上升不明顯，果實膨大到成熟期間上升顯著。

此外，九葉青花椒不同物候期葉片中礦質營養元素含量變異系數如表2所示，在同一個物候期，葉片中不同元素含量的變異系數差異顯著，且微量元素變異程度要大于大中量元素變異，其中鐵元素變異最大，平均值達到了35.01 %。同一種元素在不同生育期變異系數也各不相同，其中葉片中氮、磷、鈣、鎂、錳和鋅在開花授粉期變異系數較大，說明受生長中心的不同這些元素在植株體內運轉頻繁，因此受此影響其波幅較大，而磷、鉀、鈣、鎂、鋅在坐果期變異系數較小，說明在該物候期內這些元素在九葉青花椒植株體內流動性不高，從而導致其含量波動幅度不大。

2.3 九葉青花椒葉片中礦質營養元素間相關分析

九葉青花椒葉片中礦質營養元素間相關系數如表3所示，從中可以看出，葉片中大、中量元素氮和磷、鉀之間均呈極顯著的正相關關系(P<0.01)，鈣和氮、磷之間均呈極顯著的負相關關系(P<0.01)。磷和鉀之間呈顯著的正相關關系(P<0.05)，表明氮對磷、鉀的吸收具有促進作用，氮、磷對鈣的吸收具有抑制作用。葉片中微量元素銅和鋅之間呈極顯著正相關關系(P<0.01)。鐵和錳，硼和錳間呈顯著正相關(P<0.05)。鐵和銅，硼和銅、鋅間呈顯著負相關關系(P<0.05)。其它各元素間均未達到顯著水平。從大、中量元素與微量元素間相關關系可以看出，其中氮與銅、鋅間達到了極顯著正相關，鎂與銅、鋅間達到了極顯著負相關(P<0.01)。大、中量元素氮、磷和鎂與微量元素吸收間關系較為密切。以上結果表明，九葉青花椒植株體內各營養元素間存在不同程度的協同和拮抗作用，尤其氮和磷會顯著促進或抑制植株對其他營養元素的吸收和積累。通過對九葉青花椒葉片內各營養元素間進行相關性分析，有助于了解各元素之間存在的相互作用和影響，這對于協調九葉青花椒養分間平衡關系具有重要意義。

表3 九葉青花椒葉片中10種營養元素間相關性分析

注：*代表顯著相關(P<0.05)，**代表極顯著相關(P<0.01)。

Note：* means significant correlation(P<0.05), ** means highly significant correlation(P<0.01).

3 討 論

葉片為果實的生長發育提供必要的營養元素，同時也會將土壤所提供的礦質養分貯藏起來，其營養元素含量狀況直接反映了土壤養分供給能力，根據葉片中同化物分配特點可知，距離果實最近的健康葉片與果實間存在較強的源-庫關系。本試驗研究發現，九葉青花椒在主要物候期，氮、磷在植株葉片中含量隨著物候期進程呈現逐步降低趨勢，不同物候期降幅不同。同時發現，九葉青花椒主要物候期內葉片中大、中量礦質營養元素含量順序為N>Ca>K>Mg>P，N、P元素含量最大值均出現在開花授粉期，隨后逐漸降低，因為此時樹體葉幕已經建成，葉片已經發育成熟，花椒植株主要進行雌花花芽分化和雄花花序發育，此過程需要消耗大量的營養物質[16]，且還會有部分營養物質會隨著雄花花序的脫落而減少[17]。九葉青花椒在坐果期對氮、磷、鉀的需求依然較大，5月中旬果實發育進入膨大期之后，干物質大量積累，大量光合作用產物由花椒葉片轉運到果實中，導致葉片中氮、磷元素含量急劇下降，特別是氮元素尤其明顯。因此，此段時間就要保證樹體中充足的氮、磷、鉀營養元素的供應，可以采取葉面噴施的方式進行追肥。鈣是構成果膠質鈣，保證植株生長健壯和果實高產優質的重要元素，其在植株體內是不可移動元素，同時花椒喜鈣，鈣元素在葉片中含量隨葉齡的增長而逐漸增加。鎂元素是葉綠體的重要組成部分，對植株的光合作用起著重要的作用，九葉青花椒葉片中鎂元素呈現先增加后降低的趨勢，前期可能是因為花椒 葉面積擴張，導致葉綠素含量升高有關，之后植株中又有新葉形成，導致易移動的鎂元素從老葉向新葉轉移而下降。

九葉青花椒主要物候期內葉片中微量元素含量順序為Fe>Mn>B>Zn>Cu。葉片中鐵元素的含量最高，鐵元素在果實膨大期下降較為迅速，因為此時是葉綠體迅速形成的時期，鐵元素作為葉綠素前體形成的重要元素，由于葉片為果實提供大量的鐵元素而導致其含量下降明顯。葉片中銅含量較低，其中開花授粉期到坐果期間下降較為明顯，因為銅具有促進花器官分化左右，可能與銅大量轉移到花器官上有關。錳與鈣元素一樣是不易移動元素，錳含量在主要物候期呈逐漸上升趨勢，與袁紫倩等對薄殼山核桃葉片營養元素研究的結果一致[5]。分析采樣地土壤中有效硼，結果發現大部分土壤都處于缺硼狀態，但是葉片中硼元素呈上升趨勢，這可能與不同元素間吸收存在促進作用有關，同時在生產上要注意補充硼肥。劉茂橋等[6]和王衍安等[18]研究表明，缺鋅會導致鐵核桃單葉面積顯著減小和新梢生長量減少。從本試驗結果看出，九葉青花椒在開花結果初期鋅元素含量波動較大，因此鋅肥可以隨基肥一起施用，滿足植株前期對其需要。試驗結果發現，微量元素鋅和大量元素鈣呈顯著負相關關系(相關系數0.619)，與此文一致，與張彤彤等[19]在梨棗葉片研究的元素鋅、鈣之間呈顯著正相關相反，其原因可能是不同樹種對營養元素需求你不同從而導致養分元素間相互作用存在差異。

4 結 論

九葉青花椒作為一種喜肥樹種，養分元素的供應對其生長發育至關重要。通過定期采集植株葉片，測定其礦質營養元素含量，分析其主要物候期元素變化特征，是準確診斷九葉青花椒樹體營養狀況的關鍵。本試驗研究結果表明，4月底到5月初，各種礦質營養元素特別是氮、磷、鉀養分處于一個相對穩定、波動平穩的時期，此段時間可以作為九葉青花椒營養診斷采樣的適宜時期。

在九葉青花椒的生產栽培上，建議以氮、鉀、鈣、磷肥為主，鎂、硼、鋅肥為輔。在花椒開花授粉和坐果期要適當補充追肥。同時，注意在花椒采摘前施肥，此時樹體處于養分積累期，充足的肥料供應可以促進新梢正常生長。冬季補充深施有機肥，可以為次年花椒生長儲備更豐富的營養物質。