核桃樹體生物量構(gòu)成及礦質(zhì)營養(yǎng)元素累積特性研究

摘 要: 為了給核桃合理施肥提供科學(xué)依據(jù)，以5 a生溫185早實核桃樹為試材，采用徹底刨根、分解取樣的方法，研究了生物量的構(gòu)成特點、各器官礦質(zhì)元素含量和累積分配特性。結(jié)果表明，核桃樹總干質(zhì)量為32 814 g ·plant-1，其中當(dāng)年新生營養(yǎng)器官占16.36%，果實占13.59%，老營養(yǎng)器官占70.05%。N含量以種仁最高，葉片次之；P含量以葉柄最高，青皮次之； K含量以青皮最高，葉片、葉柄次之。核桃樹N、P、K、Ca、Mg總累積量為366.67、48.92、247.37、440.19和62.32 g ·plant-1，其中，N主要分配到種仁、葉片、多年生枝和主根，P主要分配到主根、種仁、多年生枝、葉片和青皮，K主要分配到青皮和葉片。每生產(chǎn)1 000 kg干商品核桃需吸收N 77.05 kg、P 9.70 kg、K 62.24 kg、Ca 75.41 kg、Mg 13.35 kg。核桃樹對N、K、Ca的需求較多，對P、Mg的需求較少；營養(yǎng)器官累積N、Ca較多，累積 P、K、Mg較少；生殖器官累積N、K較多，累積P、Ca、Mg較少。

關(guān)鍵詞: 核桃； 生物量； 器官； 礦質(zhì)元素； 累積特性

中圖分類號：Ｓ６６4．1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａ 文章編號：１００９－９９８０?穴２０12?雪０1－0139－０4

Compositional analysis of biomass and accumulation properties of mineral elements in Walnut

LIANG Zhi， ZHOU Bo， ZOU Yao-xiang

（Institute of Soil and Fertilizer and Agricultural Saving Water， Xinjiang Academy of Agricultural Sciences，Urumqi，Xinjiang 830091 China）

Abstract： The aim of this study was to investigate the properties of accumulation and distribution of mineral elements in Walnut （Juglans regia L.） and to establish a reasonable fertilization protocol. Field experiments were conducted to analyze the character of biomass composition， mineral element content and its accumulation in different parts of Walnut trees which were about 5 years old. The total dry biomass of walnut was 32814 g·plant-1 in which new vegetative organs of the year accounted for 16.36%， fruits for 13.59% and old vegetative organs for 70.05%， respectively. The nitrogen （N） content was the highest in the kernel （36.4 g·kg-1）， 30.2 g·kg-1 in the leaf and the lowest in the shell （2.4 g·kg-1）. The phosphorus （P） content was the highest in the petiole （7.2 g·kg-1） ， 3.7 g ·kg-1 in the shuck and lowest in the shell （0.17 g·kg-1）. The potassium （K） content was the highest in the shuck （75.3 g·kg-1）， 15.4 g·kg-1in the leaf， 15.4 g ·kg-1 in the petiole and 11.0 g·kg-1 in the new branch . The calcium （Ca） content was the highest in the Petiole （44.9 g·kg-1）， 29.9 g·kg-1 in the leaf and the lowest in the kernel （0.62 g·kg-1）. The magnesium （Mg） content was the highest in the petiole （6.4 g·kg-1）， 6.2 g·kg-1 in the leaf and 5.1 g·kg-1 in the shuck. Total N， P， K， Ca and Mg amount in Walnut tree were 366.67， 48.92， 247.37， 440.19 and 62.32 g·plant-1， respectively. Nitrogen was mainly distributed in the kernel， leaf， limb and taproot. Phosphorus was mainly distributed in the taproot， kernel， limb， leaf and shuck. Potassium was mainly distributed in the shuck and leaf. Calcium was mainly distributed in the leaf， limb， 3 years branch， 2 years branch and trunk. Magnesium was mainly distributed in the leaf， taproot， shuck and Limb. To obtain 1 000 kg dry matter of fruits， Walnut trees must uptake N 77.05 kg， P 9.70 kg， K 62.24 kg， Ca 75.41 kg and Mg 13.35 kg. Walnut tree absorbed more N， K， Ca than P， Mg . The vegetative organs accumulated more N， Ca than P， K， Mg . The reproductive organs accumulated more N， K than P， Ca， Mg.

Key words: Walnut； Biomass； Organs； Mineral elements； Accumulation properties

核桃（Juglans regia L.）是我國的名優(yōu)特產(chǎn)，具有很高的營養(yǎng)保健價值。近年來，新疆南疆地區(qū)核桃種植面積迅速擴(kuò)大，據(jù)2010年統(tǒng)計種植面積已達(dá)20萬hm2，核桃生產(chǎn)已成為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民增收的支柱產(chǎn)業(yè)。核桃樹體大，養(yǎng)分需求多，為了保證核桃的正常發(fā)育、優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，獲取更高的經(jīng)濟(jì)價值，合理施肥就成為關(guān)鍵技術(shù)措施。而要進(jìn)行合理的施肥，就必須對核桃樹生物量構(gòu)成特點和營養(yǎng)特性有充分了解。

樊紅柱等[1-3]曾對蘋果樹生物量構(gòu)成及氮、磷、鉀等養(yǎng)分吸收累積作過研究，王建等[4]對獼猴桃樹、梁智等[5]對棗樹、陳菁等[6]對荔枝樹的生物量構(gòu)成特點和營養(yǎng)特性進(jìn)行過研究。在核桃營養(yǎng)研究方面主要集中在葉片礦質(zhì)營養(yǎng)含量動態(tài)，營養(yǎng)診斷等方面[7-9]；對核桃生物量構(gòu)成及營養(yǎng)特性的研究，特別是在新疆南疆干旱氣候條件下，關(guān)于核桃各器官生物量構(gòu)成和營養(yǎng)累積特性的研究鮮見報道[10-11]。為此，我們在南疆的阿克蘇地區(qū)，選擇有代表性的核桃園，測定核桃樹各器官生物量和養(yǎng)分含量，以了解生物量的構(gòu)成特點，揭示養(yǎng)分的累積分配規(guī)律，為制定合理的施肥制度提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

試驗于2009年在新疆阿克蘇地區(qū)的溫宿縣進(jìn)行。試驗地土壤為灌耕棕漠土，質(zhì)地為砂壤土。土壤有機(jī)質(zhì)含量7.8 g·kg-1，全氮0.236 g·kg-1，速效氮、磷、鉀分別為33.8、20.8、91 mg·kg-1，交換態(tài)鈣、鎂含量分別為 52.1、3.8 g·kg-1，有效鋅、錳、鐵、硼含量分別為0.47、3.58、8.43、0.67 mg·kg-1。供試核桃（Juglan regia L.）樹品種為5 a樹齡的溫185，砧木為鐵核桃，株行距為3.0 m×5.0 m。試驗前在園中選取樹干粗度相同，無病蟲害，結(jié)果正常的核桃樹3株，當(dāng)年核桃產(chǎn)量為2.2 t·hm-2。每株施基肥（9月25日）N、P2O5、K2O分別為0.115、0.230、0.125 kg，施肥深度為50 cm，施肥方式為條狀溝施；展葉期（4月9日）每株追施N、P2O5、K2O分別為0.276、0.092、0.100 kg，幼果期（5月30日）每株追施N、P2O5、K2O分別為0.276、0.368、0.400 kg，硬核期（7月15日）每株追施N、P2O5、K2O分別為0.092、0.184、0.200 kg，全園管理方式相同。

試驗于果實成熟期（9月10日）取樣，采用徹底刨根、分解取樣的方法。即: 把每株樹分解為葉片、葉柄、新梢、2 a生枝、3 a生枝、多年生枝、主干、細(xì)根（直徑≤0.2 cm）、粗根（直徑＞0.2 cm）、主根、種仁、硬殼、青皮等13個部位，在70 ℃下烘干，稱其質(zhì)量，粉碎裝入密閉袋備用。取20 g在70 ℃溫度下烘干的樣品在105 ℃下烘8 h，稱質(zhì)量，測其水分系數(shù)并計算各器官干質(zhì)量。樣品用H2SO4-H2O2消解，以凱氏定氮儀測定氮含量，鉬銻抗比色法測定磷含量，火焰分光光度法測定鉀含量；以HNO3-HClO4消解，等離子光譜儀測定鈣、鎂含量[12]。

元素累積量=器官生物量×元素含量。

試驗數(shù)據(jù)為3株樹的平均值，采用Excel軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 核桃樹不同器官礦質(zhì)元素含量

N含量以種仁最高為36.4 g·kg-1，其次是葉片為30.2 g ·kg-1，硬殼N含量最低為2.4 g·kg-1，青皮、細(xì)根、粗根的N含量在10.8～13.5 g·kg-1，其他器官的含N量為5.8～9.9 g ·kg-1。P含量以葉柄最高為7.2 g·kg-1，其次是青皮為3.7 g·kg-1，硬殼P含量最低僅為0.17 g·kg-1，葉片、新梢、種仁的P含量在2.2～2.92 g·kg-1，其他器官P含量范圍為0.74～1.8 g ·kg-1。K含量以青皮最高為75.3 g·kg-1，其次是葉片、葉柄和新梢分別為15.4、15.4和11.0 g·kg-1，其他器官K含量為2.47～5.36 g·kg-1。Ca含量以葉柄、葉片較高分別為44.9和29.9 g·kg-1，其次是新梢、粗根、2年生枝、3 a生枝、青皮和細(xì)根含量為14.8～19.0 g ·kg-1，多年生枝、主干、主根的Ca含量在9.1～10.8 g ·kg-1，硬殼Ca含量為4.0 g·kg-1，種仁Ca含量最低僅為0.62 g·kg-1。Mg含量以葉柄、葉片、青皮較高分別為6.4、6.2和5.1 g·kg-1，其他器官Mg含量為0.8～2.4 g·kg-1。

2.2 核桃樹體生物量構(gòu)成特點

表1看出，5年生核桃樹的總干質(zhì)量為3 2814 g ·plant-1，其中葉片占7.82%，葉柄占1.41%，新梢占4.48%，2 a生枝占8.84%，3 a生枝占9.08%，多年生枝占22.55%，主干占12.49%，細(xì)根占2.65%，粗根占4.59%，主根占12.49%，種仁占6.56%，青皮占3.93%，硬殼占3.10%；多年生枝所占比例最大，主干和主根次之，葉柄最小。葉干物質(zhì)（葉片、葉柄）與果實干物質(zhì)（種仁、硬殼、青皮）的比值為1∶1.47。地上部干物質(zhì)質(zhì)量占整株核桃樹體干物質(zhì)質(zhì)量的80.27%。對核桃樹生物量構(gòu)成進(jìn)行分類歸并可知，當(dāng)年新生營養(yǎng)器官（葉片、葉柄、新梢、細(xì)根）分配率為16.36%，老營養(yǎng)器官（2 a生枝、3 a生枝、多年生枝、主干、粗根、主根）分配率為70.04%，果實（種仁、硬殼、青皮）分配率為13.59%。對5 a生核桃樹體而言，老營養(yǎng)器官是干質(zhì)量分配的主體。

2.3 核桃樹礦質(zhì)元素累積分配特性

從表2看出，核桃樹每株平均累積吸收N 366.67、P 48.92、K 247.37、Ca 440.19、Mg 62.32 g ·plant-1。在各種元素中鈣吸收累積最多，其次是氮素，再次是鉀素，磷和鎂吸收累積最少，這與其他果樹礦質(zhì)元素累積特性類似[1-5]。氮、磷、鉀、鈣、鎂 吸收累積比例為7.5∶1∶5.1∶9.0∶1.3。氮主要分配到種仁、葉片、多年生枝和主根，分別占總吸收累積量的21.36%、21.13%、11.71%和9.84%；磷主要分配到主根、種仁、多年生枝、葉片和青皮，分別占總吸收累積量的13.41%、12.84%、12.10%、11.53%和9.75%；鉀主要分配到青皮和葉片，分別占總吸收累積量的39.21%和15.97%。鈣主要分配到葉片、多年生枝、3 a生枝、2 a生枝和主干，分別占總吸收累積量的17.42%、16.81%、10.7%、10.28%和10.06%；鎂主要分配到葉片、主根、青皮和多年生枝，分別占總吸收累積量的25.51%、12.50%、10.54%和9.5%。經(jīng)計算5 a生核桃樹新生營養(yǎng)器官（葉片、葉柄、新梢、細(xì)根）N、P、K、Ca、Mg的吸收量為108.35、13.64、66.53、138.33和23.44 g ·plant-1，比例為1: 0.126: 0.614: 1.28: 0.216；果實（種仁、硬殼、青皮）N、P、K、Ca、Mg的吸收量為94.68、11.22、111.98、25.62和12.05 g ·plant-1，比例為1∶ 0.119∶1.183∶0.271∶0.127。若以葉片、葉柄、新梢、細(xì)根、種仁、硬殼、青皮等新生器官的累積吸收量及2年生枝累積量的1/2、3年生枝累積量的1/3和多年生器官（多年生枝、主干、主根、粗根）累積量的1/5來估算核桃樹當(dāng)年吸收的養(yǎng)分，則5 a生核桃樹當(dāng)年每株平均吸收N 244.24、P 30.76、K 197.29、Ca 239.04、Mg 42.33 g，折合每生產(chǎn)1 000 kg干果實商品核桃需吸收N 77.05、P 9.70、K 62.24、Ca 75.41、Mg 13.35 kg；N、P、K、Ca、Mg吸收比例為1∶0.126∶0.808∶ 0.978∶0.173。

3 討 論

本研究顯示，核桃樹各器官中氮含量的分布規(guī)律是以種仁含量最高，葉片次之；磷含量的分布規(guī)律是以葉柄含量最高，青皮次之；鉀含量的分布規(guī)律是以青皮含量最高，葉片次之，青皮鉀含量高達(dá)75.3 g ·kg-1，是葉片鉀含量的5倍。張志華等[7]測定，核桃果實成熟期間青皮中鉀的平均含量為68.1 g·kg-1，最高達(dá)92.5 g·kg-1，而種仁及硬殼中鉀的含量很低，種仁中鉀含量約為青皮的1/16，硬殼中鉀含量約為青皮的1/13。本研究結(jié)果與其分布規(guī)律是一致的，這說明青皮是核桃樹鉀素的分配中心。

葉片是果樹的光合器官、也是營養(yǎng)物質(zhì)的消耗器官，而果實是光合產(chǎn)物的分配器官，葉片干物質(zhì)與果實干物質(zhì)的比值是果樹修剪的重要參數(shù)。研究表明核桃葉干物質(zhì)與果實干物質(zhì)的比值為1∶1.47。樊紅柱等[1-3]研究了蘋果樹的葉片干物質(zhì)與果實干物質(zhì)的比值是1∶2.63，王建等[4]研究了獼猴桃樹的葉片干物質(zhì)與果實干物質(zhì)的比值為1∶5.48，梁智等[5]研究了棗樹的葉片干物質(zhì)與果實干物質(zhì)的比值為1∶2.4～4.2。這表明不同的果樹適宜的葉果比不同。

礦質(zhì)元素累積分配特性是指導(dǎo)果樹合理施肥的重要參數(shù)。本研究表明，核桃樹氮、磷、鉀、鈣、鎂 吸收累積比例為7.5∶1∶5.1∶9.0∶1.3，這與其他果樹礦質(zhì)元素累積特性類似[1-5]，氮和鈣吸收累積最多，鉀素次之，磷和鎂吸收累積較少。核桃樹吸收累積的氮約22%、磷約13%、鉀約6%被商品核桃（種仁、硬殼）攜走，而棗樹吸收累積的氮約30%、磷約50%、鉀約60%被紅棗果實攜走[6]，與棗樹相比，核桃樹隨商品核桃攜走的磷素和鉀素較少，因此在核桃園磷、鉀素管理中，更應(yīng)重視果園內(nèi)的養(yǎng)分循環(huán)。

4 結(jié) 論

核桃樹每生產(chǎn)1 000 kg干商品核桃大約需吸收N 77.05 kg、P 9.70 kg、K 62.24 kg、Ca 75.41 kg、Mg 13.35 kg，對N、K、Ca的需求較多，對P、Mg的需求較少。核桃營養(yǎng)器官累積N、Ca較多，累積P、K、Mg較少；核桃生殖器官累積N、K較多，累積P、Ca、Mg較少；建議營養(yǎng)生長期和果實生長期二個階段平均分配所需的氮肥和磷肥，而鉀肥的30%～40%應(yīng)在營養(yǎng)生長期施用、60%～70%應(yīng)在果實生長期施用。

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