矮密栽培紅棗樹生物量及養分積累動態研究

王澤，盛建東*，陳波浪，李建貴

(1新疆農業大學草業與環境科學學院，新疆烏魯木齊830052;2新疆農業大學林學與園藝學院，新疆烏魯木齊830052)

紅棗(Zizyphus jujube)又稱中華大棗、棗、華棗，為鼠李科(Rhamnaceae)棗屬植物—棗樹(ZizyphusjujubeMill．)的成熟果實，與桃、杏、李、栗一起并稱為我國的“五果”［1］。棗樹是我國特有的經濟樹種，具有易于栽培、適應性強、結果早、收益快、市場前景好的特點。新疆南疆地區具有獨厚的水土光熱資源，晝夜溫差大，光照時間長，為紅棗的增產豐收提供了有利條件。根據新疆林果業戰略發展規劃，在塔里木盆地建成67萬hm2以上的林果基地，提出到2020年新疆特色林果面積達100萬hm2，年產果品2000×104t以上，使林果業成為新疆農村經濟的支柱產業［2］。

目前有關紅棗樹施肥的研究主要集中在提高產量和品質等方面，如常興秋等［3］研究，每株棗樹全年施肥 N 1.2 kg、P2O50.7 kg、K2O 0.95 kg，較常規施肥平均增產3.36 kg/plant;據鄒耀湘等［4］研究得出，12年生紅棗樹施用配方肥后，總酸變化范圍在3.47%～4.10%之間，可溶性還原糖變化范圍在59.93% ～67.71%之間，維生素C含量變化范圍在79.7～103.8 mg/kg。在新疆綠洲灌溉條件下，有關施肥配比對紅棗樹體養分積累的研究報道不多，尤其是對矮密栽培模式下紅棗樹養分積累方面還缺乏研究。

本文以矮密栽培模式下5年樹齡紅棗樹為研究對象，進行紅棗樹生物量及養分吸收規律研究，為指導紅棗樹科學合理施肥、提高肥料利用率、增加農民收益提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗于2010年在新疆阿克蘇地區新和縣渭干鄉哈尼克哈塔木村 2 組(41°31'40″N，82°28'15″E)棗園進行，海拔1025.9 m。地處亞歐大陸腹地的塔里木河畔附近，受塔克拉瑪干沙漠的影響，屬典型的大陸性極端干旱荒漠氣候類型，光照充足、熱量豐富，平均年降水量43.8 mm左右，年蒸發量2118.6 mm，相對空氣濕度53%，年均總輻射9652 MJ/m2，年均氣溫10.8℃，≥10℃活動積溫約為4126.3℃，極端最低氣溫－29.5℃，無霜期約為208 d。供試土壤質地為砂壤，土壤pH值為8.5，容重1.20 g/cm3，有機質7.23 g/kg，全氮 0.52 g/kg，全磷 1.41 g/kg，全鉀6.12 g/kg，堿解氮21.48 mg/kg，速效磷10.50 mg/kg，速效鉀 144.5 mg/kg。

供試紅棗(Zizvphus jujube)品種為5年樹齡的駿棗，砧木為酸棗，株行距為 0.25 m×4 m，8880株/hm2。采用隨機區組設計，重復3次，小區面積40 m2。試驗選取主干粗度、枝條數、枝條粗度相對一致、無病蟲害、結果正常的15株紅棗樹掛牌標記，作為試材。施肥方式為輻射狀溝施，施肥深度為40 cm;每株基施(3月15日)純 N、P2O5、K2O分別為0.023、0.046、0.011 kg，開花期(5 月 15 日)追施純N 0.017 kg/plant，果實膨大期(8月5日)追施純N 0.017 kg/plant，全園管理方式相同。

1.2 樣品采集與測定

植株采樣時間分別為萌芽前期(3月20日)、開花期(5月22日)、幼果期(7月7日)、果實膨大期(8月9日)和果實成熟期(10月15日)。每次取樣是以單株為單位，整株采樣，重復3次，采完后用不銹鋼刀分離，再按根、莖(主干和枝條)、葉和果實收集裝袋。根系分層收集，即土壤剖面0—10 cm、10—20 cm、＞20 cm三層，收集裝袋后稱各器官鮮重，之后將植株樣品剪碎，在100～105℃下殺青15 min，再以80℃烘干至恒重后稱干重，粉碎過篩。

土壤pH值用水浸提(水土比為1∶1)電位法測定，用環刀法測定土壤容重，用硫酸重鉻酸鉀外加熱法測定有機質，土壤全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀的測定方法均參照《土壤農業化學常規分析方法》［5］進行，

植株用H2SO4－H2O2進行消解后，用凱氏定氮儀測定植株全氮含量，用釩鉬黃比色法測定植株全磷含量，用火焰光度計法測定植株全鉀含量［5］。

1.3 數據處理

試驗所得數據均為3次重復的平均值。數據用SPSS 17.0(SPSS institute 2005)進行方差分析，所有的差異顯著性分析均采用新復極差法(SSR)在P＜0.05水平上進行檢驗。

2 結果與分析

2.1 紅棗樹干物質積累動態變化

2.1.1 紅棗樹干物質積累量 由表1可知，紅棗樹各器官干物質積累量及植株總生物量均隨生育期的推進而增加，年周期內紅棗樹生物量凈增加2090.1 g。果實成熟期是紅棗樹生物量積累最大的時期，整株生物量增加了735.3 g，占全年凈增生物量的35.2%。成熟期各器官的干物質積累量最大，分別占總生物量的13.3%、26.1%、14.6%、46.0%。不同生育期各器官干物質積累量表現不一致，果實成熟期根中干物質積累量較萌芽前期增加了155.6%，差異顯著;莖的干物質積累有利于營養物質的運輸，除了開花期外，各生育期莖的干物質積累量差異顯著，原因是棗樹具有花芽多次分化、花期長、花量大的特點，花期要不斷地消耗養分，致使干物質積累量低。果實成熟期莖中干物質積累量較萌芽前期增加了98.6%;果實成熟期葉中干物質積累量較開花期增加了1倍之多，差異顯著;對果樹來說，果實是當年生物量增加的主要來源，成熟期果實干物質量增加了1177.2 g，占全年凈增生物量的56.3%。

表1 紅棗樹生長期各器官的干物質積累(g/plant)Table 1 Dry matter accumulation in each organ of Zizvphus jujube tree at different growth stages

2.1.2 紅棗樹生長期各器官干物質積累速率 由(圖1)可知，紅棗樹生長期根、莖、果實的干物質積累速率均呈單峰曲線變化，最大干物質積累速率均出現在果實膨大期，最大干物質積累速率分別為1.67、2.66、15.32 g/d。而葉的干物質積累速率呈雙峰曲線變化，最大干物質積累速率出現在開花期，為2.88 g/d。整株生物量的積累速率呈單峰曲線變化，最大干物質積累速率出現在果實膨大期，其積累速率為21.80 g/d。可見，果實膨大期是紅棗生長的關鍵時期，為了不影響這一時期棗樹的正常生長，果實膨大的前期加大肥料的投入量，滿足紅棗樹果品生長需求。

2.2 紅棗樹生長期各器官氮、磷、鉀含量及動態變化

圖1 紅棗樹生長期各器官干物質積累速率Fig．1 Dry matter accumulation rate in each organ of Zizyphus jujube tree at different growth stages

2.2.1 紅棗樹生長期各器官氮素含量及動態變化

植物生長過程中各器官所起的作用不同，因而對營養元素的需要量也不同，使得各器官營養元素的含量存在著明顯差異。氮是植物體內幾種重要有機化合物與細胞的重要成分［6］。由表2可知，從萌芽前期至果實成熟期，土壤剖面0—10 cm層根系的主、側根氮素含量最高均出現在幼果期，分別為12.34和 8.52 g/kg，較萌芽前期高 38.8%和27.4%，差異顯著;土壤剖面10—20 cm層根系的主、側根氮素含量最高均出現在果實成熟期，分別為13.81和10.20 g/kg，較開花期高80.1%和80.9%，差異顯著;土壤剖面20 cm以下根系中主根氮素含量最高出現在萌芽前期，為10.10 g/kg，而側根氮素含量變最高出現在幼果期為9.42 g/kg。整個根系中10—20 cm層根系氮素含量普遍高于其他層次根系。各層根系的主、側根氮素含量不一，這與施肥深度，以及主、側根的生理特性有關。

各生育期莖中氮素含量變化不明顯，僅在開花期(達最大值16.99 g/kg)和幼果期(最小11.92 g/kg)兩者之間差異顯著。從葉片氮素含量的變化中發現，在物候期重疊較多的花期和幼果發育前期，葉片中全氮的含量較低，為16.46 g/kg，這是由于氮分配的不均衡性所引起的。在此期間，花果與葉片之間存在著激烈的氮競爭，競爭結果是氮優先滿足花果的需要。由此可見，此期正是棗樹的大量需氮期，若此期的氮供應不足，則會造成大量的落花、落果。各時期果實中氮素含量呈不斷增加趨勢，果實成熟期氮素含量最高為21.03 g/kg，果實成熟期各器官中氮素含量大小順序為：果實＞葉＞莖＞根。

表2 紅棗樹生長期各器官中氮素含量(g/kg)Table 2 The nitrogen content in each organ of Zizyphus jujube tree

2.2.2 紅棗樹生長期各器官磷素含量及動態變化

表3的結果顯示，從萌芽前期至果實成熟期，土壤剖面0—10 cm土層根系的主、側根磷素最大含量均出現在果實膨大期，分別為6.42和5.54 g/kg，是萌芽前期的1.8倍和1.7倍，差異顯著。土壤剖面10—20 cm土層根系的主、側根磷素最大含量也出現在果實膨大期，分別為6.41和4.91 g/kg，較萌芽前期高72.8%和50.6%，差異顯著。土壤剖面20 cm以下根系主、側根磷素最大含量也出現在果實膨大期，分別為6.87和5.15 g/kg?？傮w來看各層中主根的含量明顯高于側根，表明根系中主根是磷素積累的主要部位。從萌芽前期至果實成熟期，莖中磷素含量在果實膨大期時含量最高，為7.94 g/kg，與果實成熟期和萌芽前期相比差異顯著。各生育期葉中磷素含量差異不明顯，這可能與葉對磷素的吸收、利用有關。幼果期含量最高，為16.15 g/kg。果實中磷素含量變化隨生育期的推進呈降低趨勢，成熟期磷素含量最低，為8.60 g/kg，較幼果期降低了35.9%，差異顯著。各器官中磷素含量的大小順序為：葉＞果實＞莖＞根。

表3 紅棗樹生長期各器官中磷素含量(g/kg)Table 3 The phosphorus content in each organ of Zizyphus jujube tree

2.2.3 紅棗樹生長期各器官鉀素含量及動態變化

表4結果顯示，不同層次根系中鉀素含量在各生育期的差異不明顯，原因可能與土壤中鉀的有效性有關。土壤剖面0—10 cm層根系、10—20 cm層根系、20 cm以下根系的主根最大含量均出現在萌芽前期，分別為10.11、11.6和13.23 g/kg;各層側根最大含量也出現在萌芽前期，分別為13.49、12.90和11.64 g/kg。莖中鉀素含量在萌芽前期最高，為20.93 g/kg，與其他時期相比差異顯著。葉中鉀素含量在果實膨大期最高，為23.90 g/kg，與其他時期相比差異顯著。成熟期果實中鉀素含量最高，為31.92 g/kg，較幼果期高93.8%，差異顯著。各器官中鉀素含量的大小順序為：果實＞葉＞莖＞根。

表4 紅棗樹生長期各器官中鉀素含量(g/kg)Table 4 The potassium content in each organ of Zizyphus jujube tree

2.3 紅棗樹生長期各器官氮、磷、鉀積累動態

植物生長發育過程中要連續不斷地從外界吸收養分，以滿足生命活動的需要。棗樹氮素、磷素、鉀素的總積累量均呈遞增趨勢，氮素由萌芽前期的6.76 g/plant累積到果實成熟期的47.66 g/plant，平均增加了40.90 g/plant。磷素由萌芽前期的1.99 g/plant累積到果實成熟期的19.54 g/plant，增加了8.8倍。鉀素由萌芽前期的8.44 g/plant累加到果實成熟期的61.17 g/plant，增加了6倍。原因可能與所施肥料的種類、數量和比例有關。

由紅棗樹根系養分積累動態變化曲線(圖2)可知，從萌芽前期至果實成熟期，根中氮素、鉀素積累量均呈先增加后降低再增加趨勢，最大積累量均出現在成熟期。不同的是根中氮素從萌芽前期的1.15 g/plant增加到幼果期的2.73 g/plant，再降低到果實膨大期的2.43 g/plant，最后又增加到果實成熟期的3.65 g/plant，鉀素是從萌芽前期的1.39 g/plant增加到開花期的1.92 g/plant，再降低到幼果期的1.53 g/plant，最后又增加到果實成熟期的3.09 g/plant。而根中磷素積累量卻呈先增加后降低的趨勢變化，從萌芽前期的0.43 g/plant增加到果實膨大期達到最大值1.71 g/plant，最后降低到成熟期的1.61 g/plant。出現上述情況，原因可能是成熟期棗樹的其他器官，特別是果實對磷素的吸收量增加，致使成熟期根中的磷素積累量降低。

由圖2可知，莖中氮素、磷素、鉀素積累量變化趨勢與根相似。氮素從萌芽前期的5.61 g/plant增加到開花期的7.09 g/plant，之后降低到幼果期的5.81 g/plant，最后又增加到成熟期的 10.73 g/plant，積累量在成熟期達最大值。磷素積累從萌芽前期的1.55 g/plant增加到果實膨大期的4.66 g/plant，最后降低到成熟期的4.15 g/plant，積累量在果實膨大期達最大值，為4.66 g/plant。鉀素從萌芽前期的7.05 g/plant降低到開花期的5.78 g/plant，最后又增加到果實成熟期的12.05 g/plant，積累量在成熟期達最大值。

圖2 紅棗樹不同器官養分積累動態Fig．2 Dynamics of N、P and K accumulation in different organs of Zizvphus jujube trees

圖2顯示，葉中氮素積累量變化呈遞增趨勢，從開花期的4.23 g/plant增加到成熟期達最大值8.50 g/plant。磷素、鉀素積累量均呈先增加后降低趨勢，磷素從開花期的1.70 g/plant增加到果實膨大期的5.21 g/plant，之后降低到果實成熟期的 3.67 g/plant。鉀素從開花期的3.22 g/plant增加到果實膨大期的9.83 g/plant，之后降低到果實成熟期的8.44 g/plant，二者的積累量均在果實膨大期達最大值，分別為5.21和9.83 g/plant。

果實中氮素、磷素、鉀素積累量變化均呈遞增趨勢(圖2)，均在果實成熟期達最大值。分別從幼果期的 2.23、1.73、2.16 g/plant增加到成熟期的24.78、10.11、37.58 g/plant。從萌芽前期至果實成熟期，各器官中氮素、磷素、鉀素積累量大小順序均為：果實＞莖＞葉＞根。整株棗樹在各時期氮素、磷素、鉀素積累量大小順序為：果實成熟期＞果實膨大期＞幼果期＞開花期＞萌芽前期。

3 討論與結論

植株干物質量是衡量植株生長狀況和內部代謝強弱的指標之一。據研究報道，增加施肥可促進作物干物質積累進程［7］。各時期植株干物質量既反映了植株生育狀況，又關系到經濟產量的高低。矮密栽培模式下，從萌芽前期至果實成熟期，棗樹生物量由469.0 g/plant累積到2559.1 g/plant，增幅達445.7%，與其它果樹生物量變化趨勢相似［8］。果實膨大期是整株生物量積累最快的時期，其各器官干物質日積累速率大小順序為：果實＞莖＞根＞葉。

從萌芽前期至果實成熟期，土壤剖面10—20 cm層根系氮素、磷素、鉀素含量最高的時期分別在果實成熟期、果實膨大期和萌芽前期，其最大值分別為12.00、5.66和12.26 g/kg。土壤剖面10—20 cm層根系氮、磷、鉀元素含量普遍高于其他層次，而且主根的含量顯著高于側根與前人研究棗樹根系的生長特性一致［9］，這可能與肥料主要施在土壤剖面10—20 cm層有關，另外主根中各時期的氮素含量明顯高于側根，說明主根是氮素積累的主要部位。莖中氮素含量開花期時達最大值為16.99 g/kg，幼果期最小為15.17 g/kg，相差不大，說明莖一年四季對氮的吸收都比較穩定。葉中氮素含量在果實膨大期含量最高，為24.94 g/kg，小于柴仲平等［10］的研究結果(最高含量35.55 g/kg)。從葉片氮素含量的變化中發現，在物候期重疊較嚴重的花期和幼果發育前期，葉片中全氮的含量較低，這是由于氮分配的不均衡性所引起的。果實中氮、磷、鉀素含量均在果實成熟期最大，分別為21.03、13.42、31.92 g/kg，且鉀素較其他元素含量高，這充分說明了紅棗樹果實中富含鉀元素［11－12］。

從萌芽前期至果實成熟期，棗樹氮、磷、鉀素總積累量均呈遞增趨勢，氮素由萌芽前期的6.76 g/plant累加到果實成熟期的47.66 g/plant，平均增加了40.90 g/plant，磷素由萌芽前期的1.99 g/plant累加到果實成熟期的19.54 g/plant，平均增加了17.55 g/plant，二者增幅均小于陳波浪等［13］在株行距為1.5 m×3.0 m的6年樹齡灰棗園中研究結果(增幅分別為70.5 g/plant和19.9 g/plant)，果實成熟期鉀素總積累量61.17 g/plant，也小于陳波浪等同時期研究結果(117.4 g/plant)。這些差異可能與品種、樹齡和矮密栽培模式有關，同時也表明了矮密栽培模式下樹體總體養分含量低于成型棗園，這就要求通過合理施肥來調控矮密栽培模式下樹體營養，達到增產的目的。對植株氮磷鉀總積累量進行分析，植株氮素、磷素、鉀素積累大小順序為鉀＞氮＞磷，每生產1000 kg紅棗果實，需要吸收氮、磷和鉀素分別為21.03 kg、8.60 kg和31.92 kg，此結果中氮素、鉀素的需求量高于高小軍［14］對山西紅棗的研究結果(16～20 kg、13～16 kg)，而磷素的需要量小于他的研究結果(9～12 kg)。

根據果樹合理施肥量=(果樹吸收量－土壤供應量)/肥料利用率，土壤供應量按吸收量的1/3計，氮、磷、鉀肥肥料利用率按50%、20%和60%計算［15］。在矮密栽培模式下，當目標產量為10 t/hm2時，推薦施純 N、P2O5、K2O 分別為 280、287 和 355 kg/hm2。同時在開花期(5月下旬)、果實膨大期(7月上中旬)要及時補充養分，緩解根系與地上部分的營養競爭，促進開花結實、提高產量和改善果實品質。

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