氮磷鉀配施對平歐雜種榛果實成熟期光合特性和產量品質的影響1)

王靈哲 宋鋒惠 羅達 史彥江 張偉 李嘉誠

(新疆農業大學，烏魯木齊，830052) (新疆林業科學院經濟林研究所) (新疆農業大學)

平歐雜種榛(Corylusheterophylla×C.avellana)屬于亞喬木樹種，易栽植、成活率高；抗寒抗旱性強，坐果率高。其果實大而美觀，殼薄、仁滿、味正、營養價值高；成熟早；耐儲存，是世界四大堅果之一[1]。新疆特殊的地理條件和氣候條件為平歐雜種榛的生長和發育提供了有利的條件，在新疆目前40多個縣市成功進行了引種栽培。氮(N)、磷(P)、鉀(K)不僅是植物生長過程中必需的礦物質元素[2-4]，還是提高果樹產量和品質的重要途徑之一。近年來，有關氮磷鉀配施對果樹的生長、產量和品質影響的研究取得了關鍵性的成果。如李永閑等[7-8]研究輪臺白杏(Amerniacavulgaris)發現，施肥量(S)S(N)∶S(P)∶S(K)=1.00∶0.56∶0.67時，果實的單果質量提高10.6%～35.9%，產量提高16.0%～21.26%；趙佐平等[9]研究發現，使用氮磷鉀混合肥使蘋果(MaluspumilaMill.)產量提高12.62%～48.57%；王曉彬[10]、潘鑫等[11]研究新溫185號核桃(Juglansregia‘Xinwen185’)得出，N、P、K肥施肥量分別為1.239 3、0.694 3、0.297 8 kg·株-1時能達到優產；徐葉挺等[12]研究發現，氮磷鉀復合肥可使‘葉爾羌’扁桃(AmygdaluscommunisL.)的坐果率達到54%。由此可見，氮磷鉀混合配施對果樹產量和品質的影響遠高于單施或不施[6]。為此，本研究以新疆9年生的平歐雜種榛為研究對象，探索氮、磷、鉀不同施肥配比對果實成熟期榛子光合特性與產量的影響。為新疆平歐雜種榛的科學施肥提供理論依據，也為提高優質高產的平歐雜種榛提供科學參考。

1 研究區概況

試驗地點位于新疆烏魯木齊縣安寧渠(地理坐標為86°37′33″～88°58′24″E，43°45′32″～44°8′N)，海拔935.3 m，地勢平坦，屬于中溫帶半干旱大陸性氣候，年均降水量286.1 mm，年均蒸發量2 164.2 mm，年均日照時間為2 775 h，年均無霜期137 d，光熱資源豐富[13]。

2 材料與方法

以平歐雜種榛豐產栽培示范園中平歐雜種榛的“新榛1號”為試驗材料。株行距為4.0 m×1.5 m，東西行向栽植，林相整齊，樹齡9 a，樹勢良好，健康無病蟲害，各樣株長勢基本一致。

為掌握試驗樣園土壤肥力狀況，2018年3月份在施肥試驗前采集樣園土壤樣品進行養分分析，研究表明，樣園土壤類型為土層深厚的沙土，0～40 cm土層土壤基本化學性質為有機質質量分數為0.914%、速效N質量分數為38.20 mg·kg-1、有效P質量分數為7.97 mg·kg-1、速效K質量分數為114.67 mg·kg-1。根據全國第2次土壤普查養分分級標準，試驗樣園土壤堿解N質量分數為五級、有效P質量分數為四級、速效K質量分數為三級，綜合土壤養分條件屬中等[14]。

采用“3414”肥料效應田間試驗(表1)，肥料因素為氮(N)、磷(P2O5)、鉀(K2O)，4個水平分別為0(不施肥)、1(常規施肥量的50%)、2(常規施肥量)、3(常規施肥量的150%)，共14個處理(記為Ti，i=1，2，3，…，14)，每個處理設3個重復小區，隨機排列，每一試驗小區5株樹，共計210樣株。對所選樣株平均株高、地徑、冠幅分別為(2.5±0.4)m、(5.3±0.2)cm、(2.0±0.3)m。根據2017年施肥試驗量每一樣株N、P2O5、K2O的常規施肥量(純量)分別為0.7、0.3和0.2 kg·株-1。N、P、K肥質量分數及來源詳見表2。N、P和K肥在2018年4月初榛子萌芽前一次性施入。施用方式為環狀溝施，位置在樹冠2/3處，施肥溝距樹體67 cm、開溝深度為30 cm。

表1 田間試驗設計

注：N、P、K下角標數字中“0”為不施肥;“1”為常規施肥量的50%；“2”常規施肥量；“3”常規施肥量的150%。

表2 肥料來源

純量元素名稱施肥元素名稱純量元素質量分數/%出產公司名稱N尿素(CO(NH2)2)46新疆塔里木油田石化分公司生產P重鈣(Ca(H2PO4)2)46云南云天化國際化工有限公司生產K硫酸鉀(K2SO4)51國投新疆羅布泊鉀鹽有限責任公司生產

光合參數測定：試驗于8月中下旬(果實成熟期)，在晴朗天氣、自然光照條件下測定。測定時間為08：00—20：00(北京時間)。測定方法為采用CIRAS-2(英國，PP-Systems)便攜式光合儀對每株平歐雜種榛的樹冠中部向南，選取5個健康功能完全葉片，每隔2 h對活體標記葉片測定1次，測定凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導度(Gs)、胞間CO2摩爾分數(Ci)、光合有效輻射(PA，R)、氣溫(Ta)等生理生態參數值，并計算水分利用效率(WU，E)、氣孔限制值(Ls)等指標。每個葉片重復記錄3次數據，取平均值進行分析。水分利用效率(WU，E)采用公式WU，E=Pn/Tr、氣孔限制值(Ls)采用公式Ls=1-(Ci/Ca)進行計算[15]。將日變化測定的葉片凈光合速率和蒸騰速率作累積處理，分別得到日光合累積值(PD)和日蒸騰累積值(TD)，并由此計算得出日水分利用效率累積量(WU，E，L，D)，即WU，E，L，D=PD/TD[16]，

式中：P(n,i)與P(n,i+1)分別為相鄰兩個處理測定的凈光合速率；Δt為測定時間間隔(h),這里為2 h。

式中：T(n,i)與T(n,i+1)分別為相鄰兩個處理測定的蒸騰速率;Δt為測定時間間隔(h),這里為2 h。

葉綠素熒光參數測定：試驗于8月中下旬(果實成熟期)，在晴朗天氣、自然光照條件下，采用FMS-2型(英國，Hansatech)便攜調制式葉綠素熒光儀測葉綠素熒光參數最大光能轉換效率(Fv/Fm)。從08：00—20：00，每隔2 h測定1次，每一供試樣株上測定5個葉片作為重復。

果實測定：8月20日果苞基部變黃、果殼硬化呈黃褐色，分別調查試驗株結果數量，然后將不同處理采收的15株樹果實混合裝入網袋，帶回實驗室、脫苞。自然晾干25 d，對不同處理隨機選取100粒果實進行考種，包括單果質量、縱橫徑、果殼厚度、果仁質量等技術指標。

出仁率=(果仁質量/單果質量)×100%；

單株產量=單果質量×單株結果數量。

數據統計：不同施肥配比對產量及品質差異顯著性影響的研究采用單因素方差分析(one-way ANOVA)的Duncan法對其進行檢驗(α=0.05)。

數據分析軟件Excel 2007和spss19.0，采用Origin9.0軟件作圖。

3 結果與分析

3.1 不同施肥配比對平歐雜種榛光合特性的影響

3.1.1 對凈光合速率日變化和光合日累計量的影響

不同施肥配比對果熟期葉片凈光合速率日變化以及光合日累積量存在顯著差異。由圖1所示，隨溫度和光強的增加，Pn呈現出單峰和雙峰兩種日變化。其中，T2、T4、T5、T6、T12和T13的Pn呈單峰曲線變化。在10：00達到了凈光合速率最大值，T11配比的凈光合速率值最大，為7.05 μmol·m-2·d-1；T13次之，為6.50 μmol·m-2·d-1，說明適量的磷肥使榛樹有較強適應高溫強光的能力，沒有出現光合“午休”的現象。T1、T3、T7、T8、T9、T10、T11和T14的Pn呈雙峰曲線變化。在雙峰曲線變化中T3、T9、T10和T14的日變化中兩次高峰值的時間是10：00和16：00，T3在16：00達到最大值，為5.00 μmol·m-2·d-1；T1、T7、T8和T13在凈光合速率日變化中的兩次峰值在10：00和18：00；雙峰曲線的施肥方式的凈光合速率值差異不是很大，說明適量的氮磷肥在12：00—14：00“午休”過后光合作用有一定程度的恢復。如表3所示，不同氮磷鉀配施日凈光合速率累積量在24.65～42.00 μmol·m-2·d-1。其中，T4、T5、T10、T11和T14的Pn低于T1，說明少量N肥和P肥或過量K肥會減少光合的合成。光合日累積量較大的有T2、T3、T13，分別比T1提高了22.99%、13.03%和16.54%。

T1.N0P0K0；T2.N0P2K2；T3.N1P2K2；T4.N2P0K2；T5.N2P1K2；T6.N2P2K2；T7.N2P3K2；T8.N2P2K0；T9.N2P2K1；T10.N2P2K3；T11.N3P2K2；T12.N1P1K2；T13.N1P2K1；T14.N2P1K1。

圖1經不同氮磷鉀配比處理的平歐雜種榛的凈光合速率日變化

表3 光合特性日累積量分析

注：表中數據為平均值±標準差。

3.1.2 對蒸騰速率日變化和蒸騰日累計量的影響

由圖2所示，不同施肥配比的蒸騰速率(Tr)也出現了“單峰”和“雙峰”的兩種曲線方式。T1、T2、T5、T10、T12和T14的Tr呈單峰曲線。T1、T12、T14的Tr出現了到達了高峰后緩慢降低，日變化的最大值都出現在10：00，分別為2.91、2.83、3.68 μmol·m-2·d-1；經T5、T10處理的Tr一天中的最大值出現在16：00，分別是4.27、2.74 μmol·m-2·d-1。T3、T4、T6、T7、T8、T9、T11和T13的Tr呈雙峰曲線。其中，T7、T9和T13的蒸騰速率一天中最大值出現在10：00，分別為2.51、3.10、2.83 μmol·m-2·d-1，隨后急劇降低，到16：00達到了一天中第二次最大值，分別為1.66、2.11、2.27 μmol·m-2·d-1。如表3所示，不同施肥處理的蒸騰日變化的累積量在20.89～29.09 μmol·m-2·d-1。其中，T10的Tr比經T1處理的低，說明過量的K肥降低蒸騰速率。蒸騰日累積量較大的有T3、T5、T6，比T1的分別提高了32.11%、34.61%、28.89%。

T1.N0P0K0；T2.N0P2K2；T3.N1P2K2；T4.N2P0K2；T5.N2P1K2；T6.N2P2K2；T7.N2P3K2；T8.N2P2K0；T9.N2P2K1；T10.N2P2K3；T11.N3P2K2；T12.N1P1K2；T13.N1P2K1；T14.N2P1K1。

圖2經不同氮磷鉀配比處理的平歐雜種榛的蒸騰速率日變化

3.1.3 對水分利用效率日變化的影響

由圖3所示，不同施肥處理對平歐雜種榛的水分利用效率日變化同樣呈現單峰和雙峰曲線。T1、T2、T3、T4、T5、T6、T13和T14的水分利用效率呈單峰曲線，水分利用效率在10：00達到了一天中的最大值，然后隨著溫度和光照的逐漸增加，水分利用效率逐漸降低。T7、T8、T9、T10、T11和T12的水分利用效率呈雙峰曲線，在10：00達到水分利用效率的最大值時逐漸降低，到18：00逐漸上升后急速下降。如表3所示，各處理的水分利用效率的日累計值變化在0.85～1.92 μmol·mmol-1。其中，T4、T5、T12和T14的水分利用效率比T1的低，說明少量的P肥會降低水分利用效率。水分效率日累積量較大的有T2、T3、T13，比T1分別提高了53.63%、74.54%、68.18%。

T1.N0P0K0；T2.N0P2K2；T3.N1P2K2；T4.N2P0K2；T5.N2P1K2；T6.N2P2K2；T7.N2P3K2；T8.N2P2K0；T9.N2P2K1；T10.N2P2K3；T11.N3P2K2；T12.N1P1K2；T13.N1P2K1；T14.N2P1K1。

圖3經不同氮磷鉀配比處理的平歐雜種榛的水分利用效率日變化

3.1.4對胞間CO2摩爾分數和氣孔限制值日變化的影響

胞間CO2摩爾分數既是光合作用的主要原料之一，也是反映葉片進行光合作用的過程[17]。由圖4(A)所示，Ci的日變化隨著溫度和光強變化而變化，當溫度和光強增大時，Ci降低；當溫度和光強降低時，Ci逐漸回升。08：00開始降低，12：00達到最低值，最低值為206 μmol·mol-1，出現在T2，此時凈光合速率升高，CO2同化加快。Ls的日變化曲線與Ci呈現相反的曲線，當Ci上升時Ls降低(圖4(B))。隨著氮、磷、鉀的不同施入量，Ci從08：00—20：00的值都呈現先減小后增大的趨勢，而Ls在各個時間點上的值都呈現先增大后減小的趨勢，T14的Ls在12：00出現最大值，為0.49；T13的Ls在16：00出現最大值，為0.50。胞間CO2摩爾分數對光的響應隨光強的增加而降低，氣孔限制值隨光強的增加而降低，說明限制榛樹葉片光合作用的主要因素是非氣孔限制[17]。

T1.N0P0K0；T2.N0P2K2；T3.N1P2K2；T4.N2P0K2；T5.N2P1K2；T6.N2P2K2；T7.N2P3K2；T8.N2P2K0；T9.N2P2K1；T10.N2P2K3；T11.N3P2K2；T12.N1P1K2；T13.N1P2K1；T14.N2P1K1。

圖4經不同氮磷鉀配比處理的平歐雜種榛葉片胞間CO2摩爾分數(A)和氣孔限制值(B)日變化

3.2 不同施肥配比對葉綠素熒光參數Fv/Fm日變化的影響

Fv/Fm是反應葉綠體將光能轉化為化學能多少的重要指標，為光合碳同化提供充足能量[18]。如圖5所示，Fv/Fm日變化隨著時間點的太陽輻射、溫度的增加和相對濕度的降低呈現逐漸降低的趨勢，到14：00之后增減趨勢較緩慢。各處理的Fv/Fm達到波谷的時間存在差異，14：00時T3、T5、T10、T14的Fv/Fm達到最大值，分別為0.979、0.654、0.655、0.668；16：00時T3的Fv/Fm達到最大值，為0.851，其次是經T14，為0.726；18:00—20：00各處理變化不大?？傮w來看，T3與其他處理相比一直處于較高的水平，具有相對較強的抗高光照、高溫和低空氣濕度的能力，說明適量氮磷鉀肥與抗高光和高溫呈正效應。

3.3 不同施肥配比對榛果產量、品質的影響

由表4所示，不同施肥配比榛子的單株結果數量、單果質量、果仁質量及單株產量有顯著差異(P<0.05)。不同施肥配比的單株結果數的變幅為487.60～609.40個，結果數最大是T13，最小是T11，且兩者之間差異顯著。在單株結果數中T13、T10、T3與T1相比分別提高了14.12%、13.51%、13.48%，說明適量磷肥和少量施氮鉀肥能增加單株的結果數。不同施肥配比的單果質量變幅在1.69～2.32 g，單果質量最大值為T2，最小值為T10，且兩者之間差異顯著。不同施肥配比的單果質量，T2、T3和T14較T1分別提高了21.47%、10.47%、13.09%，說明適量的鉀肥能增加榛子的單果質量。不同施肥配比的果仁質量變幅在0.65～0.88 g，果仁質量最大的是T2，最小的是T10。果仁質量，T2、T3和T14比T1的分別提高了11.39%、2.53%和1.27%，說明磷鉀適量時會提高榛子的果仁質量。不同施肥配比的出仁率差異不顯著，為36%～39%。不同施肥配比的單株產量變幅為0.83～1.34 kg，單株產量中T2和T3較T1分別提高了31.37%、18.63%，說明適量的磷鉀肥能提高產量。

T1.N0P0K0；T2.N0P2K2；T3.N1P2K2；T4.N2P0K2；T5.N2P1K2；T6.N2P2K2；T7.N2P3K2；T8.N2P2K0；T9.N2P2K1；T10.N2P2K3；T11.N3P2K2；T12.N1P1K2；T13.N1P2K1；T14.N2P1K1。

圖5經不同氮磷鉀配比處理的平歐雜種榛Fv/Fm日變化

表4 不同施肥處理對榛果產量、品質的影響

注：表中數據為平均值±標準差；同列數據后不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

4 結論與討論

植物光合作用特性受生態環境和生理因子的影響。不同氮磷鉀配比對平歐雜種榛光合特性造成不同程度的影響[19]。張燕林等[20]研究發現，寧夏紅棗的Pn日變化是雙峰曲線，出現“午休”現象。本研究中發現，不同施肥配比對榛子Pn日變化產生了“單峰”和“雙峰”的變化。榛子產生了“午休”現象是光照強烈，葉片光合產生了抑制[21]。張蕙琪等[22]研究表明，經過適當氮磷鉀肥使谷子葉片生長快，有更大面積進行光合作用，同時提高谷子的產量。本研究發現，適當施肥會增加榛子的光合日累計量和產量，如T3和T5，可分別提高光合日累積值32.11%和34.61%，分別提高產量31.37%和15.69%。植物體內水分以氣體狀態向外界散失的過程為蒸騰作用。反映植物蒸騰作用的一個重要指標是蒸騰速率，它能調節植物體的生理機制，使植物適應環境變化[23]。本研究發現，蒸騰速率日變化與凈光合速率日變化呈正相關，如T3和T8的凈光合速率和蒸騰速率呈“雙峰”曲線變化，且光合日累積值與蒸騰日累積值均高于T1，說明在磷肥適量的情況下，會提高榛樹進行光合作用的速率。如柴仲平等[24]研究表明，在氮磷鉀適度的組合中，能很好地降低棗樹葉片的蒸騰速率，從而減少土壤水分的消耗。水分是植物體內各項生理活動的基礎物質，植物體內水分的虧缺直接影響著植物體生長發育。本研究發現，T3的水分利用日累積量較T1提高了74.54%，說明少量的氮肥會提高榛樹的水分利用率，這與梁錦秀等[25]觀點一致。

葉綠素熒光動力學技術在測定葉片光合作用及光系統對光能的吸收、傳遞、耗散、分配等方面具有獨特作用，葉綠素熒光參數具有反應植物光合能力的作用。王剛等[26]研究表明，在駿棗成熟期配施能提高Fv/Fo和Fv/Fm的值，同時在駿棗不同的生育期，合理的追施氮磷鉀肥，有利于光合碳同化中以蛋白質為主題的各種酶及多種電子傳遞等成分的合成，能有效改善葉片的光合功能，提高CO2同化速率。張雷明等[27]研究發現，施氮可以顯著提高葉綠素熒光轉換的效率。本試驗中發現，在14：00—16：00，T3和T5的Fv/Fm值和產量高于其他處理，說明適量的鉀肥能使PSⅡ活性和其光化學效率提高，有利于光合色素將所捕獲的光能以更高的速度和效率轉化為化學能，從而使光合速率提高和產量增加。

合理氮磷鉀的配施能有效提高榛子的結果數、出仁率、產量、單果質量等。有研究表明，N肥可提高核桃的出仁率[28]，周錄英等[29]通過N、P、K肥不同用量對花生光合性能及產量、品質的影響試驗得出，P、K肥配合施用，主要表現為提高了果質量和出仁率。本研究中T3和T5，對榛子的結果數、產量、單果質量及出仁率等方面有很大的提高，說明適量鉀肥配比會大大提高榛子的產量和品質。

新疆果樹種類多，人工栽種面積大，但是對氮磷鉀配施缺少深入研究，導致果樹產量低、果品品質不高等問題普遍存在。通過合理施肥能有效滿足果樹不同生長和發育時期所需養分、提高果樹產量、堅果品質和防治生理病害發生[30]。本研究以平歐雜種榛為研究對象，探討了不同施肥處理對光合特性、葉綠素熒光及產量品質的影響。結果表明，從光合特性研究發現，N、P、K肥的施肥(純量)參數為N肥0.35 kg·株-1、P肥0.30 kg·株-1、K肥0.20 kg·株-1配比和N肥0.70 kg·株-1、P肥0.15 kg·株-1、K肥0.20 kg·株-1配比能增加凈光合、蒸騰以及水分利用效率的日累積值，同時能提高光能轉化為化學能的效率及植物的抗強光的能力。從榛子結實特性中發現，N、P、K肥的施肥(純量)參數為N肥0.35 kg·株-1、P肥0.30 kg·株-1、K肥0.20 kg·株-1配比和N肥0 kg·株-1、P肥0.30 kg·株-1、K肥0.20 kg·株-1配比能有效的提高出仁率、單株產量、單株結果數等。綜合以上分析，N、P2O5、K2O施肥(純量)參數分別為0.35、0.30、0.20 kg·株-1時能夠提高平歐雜種榛成熟期的光合特性、產量及品質。