徐葉挺,龔鵬,楊磊,代培紅,楊波,鄭博文
(1.新疆農業科學院園藝作物研究所,烏魯木齊 830091;2.新疆農業大學農學院,烏魯木齊 830091)
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扁桃葉片礦質元素在不同生長時期的含量變化及相關性分析
徐葉挺1,龔鵬1,楊磊1,代培紅2,楊波1,鄭博文2
(1.新疆農業科學院園藝作物研究所,烏魯木齊 830091;2.新疆農業大學農學院,烏魯木齊 830091)
【目的】研究扁桃葉片礦質元素在不同生長時期的含量變化,并進行相關性分析,為不同扁桃生長時期營養診斷及合理施肥提供理論依據。【方法】以扁桃 ‘葉爾羌’品種為試材,研究葉片生長發育期間的N、P、K、B、Fe、Mn、Zn、Cu、Mg、Ca元素的含量。【結果】隨著葉片生長發育,扁桃葉片中N、P、K、Mn、Zn、Cu元素含量呈下降趨勢,Fe、Mg、Ca元素含量呈上升趨勢,B元素含量呈鋸齒狀趨勢。同時,扁桃各個生長時期的元素之間的相關性,展葉期時有3組,膨大期有7組,硬核期有4組,成熟期有6組,各個生長時期的礦質元素間相關均有不同。【結論】根據扁桃不同生長時期礦質元素間促進與拮抗,進行合理平衡施肥,才能滿足樹體對營養的需要。
扁桃;礦質元素;相關性
【研究意義】扁桃(AmygdaluscommunisL)[1, 2]是新疆主要的經濟林作物,種植面積6×104hm2以上。多年來莎車扁桃產量不穩定,除去氣候原因外植株營養的攝取也是決定產量的重要因素[3]。葉片是植物進行光合作用的場所,葉片營養供給的水平將決定植物光合產物多少。研究葉片生長發育期間礦質營養元素含量的變化,對了解葉片對礦質營養元素的吸收及利用特性、調節果樹的營養需求分配有著重要意義[4]。【前人研究進展】目前,在扁桃葉片、果皮中研究發現Cu、Ca 2種元素含量呈升高趨勢,Zn、Mn、Fe 3種元素含量呈下降趨勢[4]。在香梨果皮發現的 N、Ca、Mg、B 含量較果肉高,而 N/Ca和K/Ca則較果肉低[5]。核桃樹體對N、K、Ca的需求較多,對P、Mg的需求較少[6]。山楂研究發現Ca、Fe、K與果皮花青素有乘冪函數曲線負相關性[7]、荔枝環剝后對鉀和鎂影響微弱,而氮、磷、鈣、鐵、錳、銅、鋅等礦質營養含量發生不同程度降低,其中微量元素鐵、銅、錳的含量下降較為明顯[8]。【本研究切入點】扁桃葉片的各個生長發育階段的營養需求特點并不清楚,不同生長發育階段養分元素之間的拮抗與促進也不明確。通過葉片營養元素含量定量與動態分析,探討不同生長發育階段各營養元素含量的變化規律。研究樹木葉片營養元素含量的季節性變化,指出葉片不同發育階段礦質元素間的拮抗與促進。【擬解決的關鍵問題】研究扁桃生長發育階段礦質元素的動態變化與積累規律,明確扁桃葉片營養診斷時期及生長期間不同元素之間關系,為扁桃施肥和營養元素選擇搭配及葉片營養診斷提供科學依據。
1.1 材 料
以莎車縣英吾斯塘鄉9村種植‘葉爾羌’扁桃為取樣對象,葉片樣品于2013年4月16日(展葉期)、5月17日(膨大期)、6月10日(硬核期)、7月30日(成熟期)采集。果園土壤狀況為:pH 8.4、有機質 11.1 g/kg、堿解氮 50 mg/kg、有效磷 11.9 mg/kg、速效鉀 102 mg/kg(來源于2008年莎車縣農技推廣中心測得土壤數據)。株行距為(6×7) m,扁桃園產量>1 200 kg/ hm2,樹齡16 a,且每株施0.5 kg油渣。在展葉期時選取扁桃園典型樹體42株,以1~14數字順序編號,重復兩次完成編號。
1.2 方 法
1.2.1 試驗設計
采集扁桃葉樣方法,以樹冠中部東、西、南、北方,距地1.5 m左右,隨機采集1年生枝條上生長完全無缺陷的成熟葉片,每株樹4個方向各10片,以相同編號的扁桃葉片組成1~14個混合葉樣,用蒸餾水沖洗干凈后,晾干后105℃烘10 min,后80℃烘4 h,收集粉碎后裝入密封袋備用。
1.2.2 葉樣測定
稱取1 g粉碎葉樣,加入硫酸雙氧水消煮,混合液消煮至澄清液后,靜置,用澄清液測 N養分含量(凱氏定氮法測 N);稱取1 g粉碎葉樣,(用原子吸收法按照LY/T 1270-1999標準測定Zn、Fe、Mg、Cu、Mn、Ca、k,鉬銻抗法測 P,甲亞胺法測B)。
1.3 數據統計
采用SPSS13.0對扁桃葉片礦質元素數據進行平均值、標準差及相關性統計,OriginPro8.0對葉片中N、P、K、Ca、Mg、Fe、Cu、Zn、Mn、B元素含量進行制圖。
2.1 扁桃葉片生長發育過程中N元素含量變化
研究表明,扁桃葉片中的N元素含量在不同生長發育階段是呈下降趨勢的,在扁桃葉片的展葉期N元素平均含量及標準差為3.44%與0.266 8,膨大期為2.5%與0.129 2,硬核期為2.38%與0.160 5,收獲期為1.98%與0.106 6。且這四個時期葉片中的N含量是有明顯差異(P<0.05),其中以成熟期(7月30日)N含量數據與平均值差異較小(標準差小)。因此在診斷N元素豐缺時,不僅需考慮其生長發育階段的含量的變化,而且也應考量含量數據的離散度較小(標準差小),綜合考量確定營養診斷采集葉片的時間。圖1
2.2 扁桃葉片生長發育過程中P元素含量變化
研究表明,扁桃葉片中的P元素含量在不同生長發育階段是呈下降趨勢的,在扁桃葉片的展葉期P元素平均含量及標準差為3.32 mg/g與0.560 1,膨大期為1.89 mg/g與0.400 1,硬核期為1.58 mg/g與0.179 8,收獲期為1.42 mg/g與0.097 8。展葉期、膨大期與硬核期葉片中P元素含量有明顯差異(P<0.05),硬核期與收獲期P元素含量沒有明顯差異(P<0.05)。其中以成熟期(7月30日)P含量數據與平均值差異較小(標準差小)。因此營養診斷以數據的穩定的角度來說,應以成熟期采集葉樣;但硬核期與成熟期P元素含量未見明顯差異,單以P元素為例則在硬核期采集葉樣也可。圖1
2.3 扁桃葉片生長發育過程中K元素含量變化
研究表明,扁桃葉片中的K元素含量在不同生長發育階段是呈下降趨勢的,在扁桃葉片的展葉期K含量平均含量及標準差為22.9 mg/g與2.801 9,膨大期為22.43 mg/g與3.622 5,硬核期為20.24 mg/g與2.801 6,收獲期為18.37 mg/g與2.331 5。展葉期與成熟期葉片中K元素含量有明顯差異(P<0.05),其他生長時期K元素含量倆倆無明顯差異。其中以成熟期(7月30日)K含量數據與平均值差異較小(標準差小)。因此營養診斷采集葉樣應以成熟期采集為宜。但是K元素四個生長時期的標準差數值均較大,只是成熟期標準差值相對其他三個時期較小,可能是扁桃樹體對K元素需求大,而造成數據離散性較大(標準差較大)。 圖1
2.4 扁桃葉片生長發育過程中B元素含量變化
研究表明,扁桃葉片中的B元素含量在不同生長發育階段是呈鋸齒形的,無明顯趨勢。在扁桃葉片的展葉期B平均含量及標準差為30.34 μg/g與5.150 6,膨大期為34.51 μg/g與11.075 2,硬核期為25.54 μg/g與6.935 7,收獲期為30.32 μg/g與3.272 5。扁桃葉片中的B元素在各生長發育時期含量兩兩無明顯差異(P<0.05)。其中以成熟期(7月30日)B含量數據與平均值差異較小(標準差小)。因此扁桃葉片中B元素營養診斷時以成熟期的葉片為宜。圖1

圖1 扁桃N、P、K、B礦質元素不同生長時期含量趨勢
Fig.1 N, P, K, B elements content trend of different growth period of almond leaf
2.5 扁桃葉片生長發育過程中金屬元素的含量變化
研究表明,扁桃葉片中的Fe、Mg與Ca元素含量在不同生長發育階段是呈上升趨勢的。其中Fe元素生長的各個時期的數據標準差差異不大,即Fe元素在扁桃生長發育各個階段含量變異幅度都較為穩定。Mg元素在扁桃膨大期時葉片含量標準差最大,硬核期時標準差相對較小,即Mg元素在扁桃 膨大期時需求Mg元素可能較多,在硬核期時可能需求Mg元素相對較小。Ca元素生長的各個時期的數據標準差差異不大,即Ca元素在扁桃生長發育各個階段含量變異幅度都較為穩定。
Mn、Zn與Cu元素含量在不同生長發育階段是呈下降趨勢的。Mn元素在扁桃膨大期時葉片含量標準差最大,硬核期時標準差相對較小,即Mn元素在扁桃膨大期時需求Mn元素可能較多,在硬核期時可能需求Mn元素相對較小。Zn元素在扁桃展葉期是葉片含量標準差最大,成熟期最小,可能是扁桃在展葉期時對Zn元素需求較多,在扁桃成熟期Zn含量最為穩定。Cu元素在扁桃膨大期是葉片含量標準差最大,成熟期最小,可能是扁桃在膨大期時對Cu元素需求相對較多,在扁桃成熟期Cu含量最為穩定。圖2
2.6 扁桃展葉期葉片中礦質元素間的相關性
研究表明,扁桃展葉期葉片中礦質元素間兩兩相關有3組,其中在顯著相關的有2組(5%水平上顯著相關),極顯著相關的1組(1%水平上顯著相關)。2組顯著相關中有一組是負相關,1組正相關;極顯著相關的1組中6組是正相關。在有相關性有3組中涉及到的礦質元素有4種,具體為r(Ca,Mn)為-0.558 8*、r(Ca,Mg)為0.564 4*、r(Ca,Fe)為0.845 8**。Fe、Ca、Mg三種元素在扁桃葉片中的含量,是隨生長發育呈上升趨勢,而Mn元素趨勢相反,可能是扁桃樹體需要Fe、Ca、Mg等元素破除休眠。加之樹體剛解除休眠,且根系尚未完全恢復活力吸收養分的效率較低,扁桃展葉期樹體形態建成利用的礦質元素主要以樹體儲藏為主,因此吸收礦質元素在葉片中的礦質元素相關未表現出來。表1

圖2 扁桃Fe、Mn、Zn、Cu、Mg、Ca礦質元素不同生長時期含量趨勢
Fig.2 Fe, Mn, Zn, Cu, Mg, Ca elements content of different growth period of almond leaf
表1 扁桃展葉期葉片中礦質元素含量間的相關性
Table 1 The correlation between different mineral element content in leaves of almond leaf stage

元素Element銅Cu錳Mn鎂Mg鐵Fe磷P鋅Zn鉀K鈣Ca硼B錳Mn00240鎂Mg04855-04905鐵Fe-00233-0486604875磷P0297201957-00561-04591鋅Zn0030503513015820002503176鉀K-00105000100251100576-0485702041鈣Ca-00851-05588?05644?08458??-038480115303079硼B-041650215700581-00090-04822023360522501649氮N0263801729025430121604128053230260402406-02387
注:*表示5%水平上顯著相關;**表示1%水平上顯著相關,下同
Note:*Correlation is significant at the 0.01 level (2-tailed);**Correlation is significant at the 0.05 level (2-tailed), the same as below
2.7 扁桃膨大期葉片中礦質元素間的相關性
研究表明,扁桃膨大期葉片中礦質元素間兩兩相關有7組,其中極顯著相關的就有7組(1%水平上顯著相關)。極顯著相關中有5組是正相關,2組是負相關。5組正相關分別為r(Cu,K)為0.667 2**、r(Mn,Fe)為0.925 4**、r(Mn,B)為0.857 7**、r(Mg,P)為0.857 7**、r(Fe,B)為0.875 1**;2組負相關分別為r(Mg,Ca)為-0.730 9**、r(P,Ca) 為-0.806 3**。正相關表明在扁桃膨大期時元素間存在相互促進的元素,負相關表明元素間有拮抗作用。表2
表2 扁桃膨大期葉片中礦質元素含量間的相關性
Table 2 The correlation between different mineral element content in leaves of almond expansion stage

元素Element銅Cu錳Mn鎂Mg鐵Fe磷P鋅Zn鉀K鈣Ca硼B錳Mn02479鎂Mg0485801513鐵Fe0026909254??-00631磷P04234-0053908872??-02431鋅Zn-00558042050178504553-00108鉀K06672??03602004770246300844-02498鈣Ca-02646-01423-07309??00009-08063??-00851-00826硼B0073808577??-0046908751??-018500403904926-00367氮N037530087303152-00245040480022703123-03805-00778
2.8 扁桃硬核期葉片中礦質元素間的相關性
研究表明,扁桃硬核期葉片中礦質元素間兩兩相關有4組,其中顯著相關的有4組(5%水平上顯著相關)。顯著相關中有3組是正相關,1組是負相關。3組正相關分別為r(Mg,Fe)為0.549 3*、r(K,Fe)為0.558 0*、r(Ca,Fe)為0.540 2*;1組負相關分別為r(N,K)為-0.647 1*。由此表明:扁桃硬核期Mg、K、Ca三種元素與Fe元素相互間均有促進作用,而此階段N與K元素則相互拮抗。因此,扁桃硬核期此階段應施用Fe肥促進其它元素的吸收,減少N肥施用減少對K肥的拮抗。表3
表3 扁桃硬核期葉片中礦質元素含量間的相關性
Table 3 The correlation between different mineral element content in leaves of almond hard stone stage

元素Element銅Cu錳Mn鎂Mg鐵Fe磷P鋅Zn鉀K鈣Ca硼B錳Mn02887鎂Mg0347204172鐵Fe000250292705493?磷P-00095-00934-0102101729鋅Zn-00002024930363303196-01616鉀K0131701920-0037805580?02291-02209鈣Ca-00900034710308005402?020700115902207硼B0474403029-00682-0017100212036170143501481氮N-03454-02738-04229-05086-0010900540-06471?-00791-00459
2.9 扁桃成熟期葉片中礦質元素間的相關性
研究表明,扁桃成熟期葉片中礦質元素間兩兩相關有6組,其中顯著相關的有3組(5%水平上顯著相關),極顯著相關的有3組(1%水平上顯著相關)。顯著相關中有3組均是正相關;極顯著相關中1組為正相關,2組為負相關。顯著相關3組正相關分別為r(K,Cu)為0.547 3*、r(K,Mg)為0.595 6*、r(Ca,Mg)為0.603 0*;極顯著中1組正相關為r(K,Ca)為0.665 6**,2組負相關分別為r(Zn,Mg)為-0.674 8**、r(Zn,Ca)為-0.667 5**。扁桃成熟期的葉片中礦質元素的相關與其它三個時期的元素相關又有不同,由此得出扁桃不同時期對礦質元素的需求不同。因此在扁桃實際生產中應根據不同時期礦質元素促進與拮抗,而選擇性的對扁桃進行補充營養。表4
表4 扁桃成熟期葉片中礦質元素含量間的相關性
Table 4 The correlation between different mineral element content in leaves of almond mature stage

元素Element銅Cu錳Mn鎂Mg鐵Fe磷P鋅Zn鉀K鈣Ca硼B錳Mn-02610鎂Mg02485-03145鐵Fe-0122903258-00161磷P03636-0213302856-01221鋅Zn-0011302943-06748??0377000461鉀K05473?-0043705956?-0135400371-03740鈣Ca02857-0234306030?-03235-00354-06675??06656??硼B-0009804896-0217304276-013410255000976-00332氮N0342802330-0429301095-001170415203083-0198502185
3.1 營養診斷是植物精準施肥的依據,可根據施肥后葉片中的礦質元素的含量來判斷所施肥料是否達到果樹營養需求[9, 10]。同時,果樹的營養診斷一般是采用葉片來作為營養診斷的載體,但是采集葉片多是以葉片中礦質元素變異幅度最小的時期為準,從果樹營養需求規律來看,不同時期果樹對營養元素的需求各有側重點,傳統認為7月成熟葉片中礦質元素含量穩定,變異幅度不大,適宜作為果樹營養診斷采集時期,研究中大多數礦質元素變異幅度與傳統認為一致,但是各種礦質元素含量隨著時間變化呈現上升或者下降,實際生產中用7月礦質元素來指導全年的果樹生產尚有不足,應當以不同果樹關鍵時期進行營養診斷,得其標準值為果樹施肥做到精準定量施肥提供理論依據。
3.2 植物的營養水平取決于其體內元素的種類和比例,處于最佳營養狀態的植物具有最強的抗病力,同時也具有了最佳的生產能力[11]。氮、磷、鉀是植物必需的大量元素,高氮增加了植物質外體和葉表面的氨基酸和酰胺濃度。磷是植物體細胞核的重要組分,可促進植物體內糖和蛋白質的正常代謝。鉀有多項生理功能(提高光合作用,增厚細胞壁,刺激產生木質素、纖維素等)[11]。鈣可增強植物抗病性,鈣在胞間層可形成多聚半乳糖醛酸鈣,提高細胞壁的穩定性,鈣是細胞膜透性增加,促進低分子化合物(糖、氨基酸等)從原生質體進入質外體,給菌絲的繁殖和侵染提供營養[12]。鐵、錳、銅、鋅等微量元素可作為植物中多種酶的組分,這些元素的變化可影響多種酶系的活性,如鐵、銅、鋅可影響植物體內IAA氧化酶和酚酶活性,調控木質素、生長素和類生長素的產生,從而影響植物的抗病性。適量增加硼含量可提高細胞壁的穩定性[13]。礦質元素作用機理還不清楚,如酶活性變化、代謝過程變化等研究較少。對元素間的互作關系研究不夠,單從營養研究元素間互作已有相關報道,但從營養對病蟲害影響角度研究互作工作還不系統。得到扁桃各種礦質元素之間元素不同生長期內元素相關性不同,因此對待果樹施肥時,不應單施一種肥料,也不應只以土壤施肥為主,應該多次土壤與葉面施肥相互配合,才能滿足樹體對營養的需求。總之,平衡植物營養可提高植物的抗逆力。
隨著葉片生長發育,扁桃葉片中N、P、K、Mn、Zn、Cu元素含量呈下降趨勢,Fe、Mg、Ca元素含量呈上升趨勢,B元素含量呈鋸齒狀趨勢。同時,扁桃各個生長時期的元素之間的相關性,展葉期時有3組,膨大期有7組,硬核期有4組,成熟期有6組,各個生長時期的礦質元素間相關均有不同。因此,除了滿足N、P、K肥料需求外,在扁桃展葉期葉面噴施Zn、Cu肥,隨后在扁桃膨大期至收獲需葉面噴施Fe、Ca肥。
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Fund project:Natural Science Foundation of Xinjiang Uygur Autonomous Region(2015211B020)
Almond Leaf Mineral and Trace Element Content Changes and Correlation Analysis at Different Growth Stages
XU Ye-ting1, GONG Peng1, YANG Lei1, DAI Pei-hong2, YANG Bo1, ZHENG BO-wen2
(1. Research Institute of Horticulture Crops, Xinjiang Academy of Agricultural Sciences,Urumqi830091,China; 2.CollegeofAgonomy,XinjiangAgriculturalUniversity,Urumqi830091,China)
【Objective】 Almond Leaf Mineral and Trace Element Content Changes and Correlation Analysis at Different Growth Stages. This paper's goal is to provide a theoretical basis for nutrition diagnosis and rational fertilization during the different growth stages.【Method】The almond 'Yerqiang' varieties were taken as test materials and the content changes of N, P, K, B, Fe, Mn, Zn, Cu, Mg, and Ca elements in the leaves during the growth periods as the study subjects.【Result】The results showed that during the leaf development, the content of mineral elements N, P, K, Mn, Zn and Cu showed a downward trend and meanwhile Fe, Mg, Ca demonstrated a rising trend, and the B element content was in a zigzag trend. At the same time, there were correlations between the various elements of the growth period. Three groups in the leaf expansion period, seven groups in expanding period, four groups during the period of hard core and six groups in the mature period, their correlation of mineral elements in different growth stages was different.【Conclusion】Therefore, according to the mineral elements at different growth stages of almond, only the rational balance of fertilization can meet the nutritional needs of the tree body.
almond; mineral and trace elements; correlation
10.6048/j.issn.1001-4330.2016.11.007
2016-05-15
新疆維吾爾自治區自然科學基金(2015211B020)
徐葉挺(1981-),男,新疆伊犁人,副研究員,研究方向為果樹栽培與生理,(E-mail)cherishhave@qq.com
龔鵬(1963-),男,新疆喀什人,研究員,研究方向為果樹栽培與生理生化,(E-mail)gongpeng0923@163.com
S662.9
A
1001-4330(2016)11-2015-08