不同水肥配比對核桃生長的影響

王 評，馬丙堯，馬風云，王 霞，黃雅麗,，馬江燕

（1.德州市自然資源局，山東 德州 ；2.山東省林業科學研究院，山東 濟南 250014；3.山東農業大學林學院，山東 泰安 270018；4.濰坊職業學院，山東 濰坊 262737）

核桃（Juglans regia L）作為重要的堅果和木本油料樹種之一，在世界五大洲的50多個國家和地區多有分布和栽培。核桃為喜光樹種，其葉片光合作用的大小可以間接地反映核桃樹的生理狀態[1]。張志華[2]等研究發現，水分是影響果樹光合特性和籽粒產量的重要因素，在后期植物物質的積累和分配過程中起到非常重要的作用，不同土壤水分條件下核桃生理生態特性也存在顯著差異。張娜[3]等研究表明，不同發育階段及物候期的核桃在對水分的需求均有一定不同，研究發現，土壤含水量的大小對植株開花期和硬核期影響較小，但在果實膨大期影響最顯著。

水分和養分在植物生長發育過程中扮演著非常重要的角色[4]，水肥一體化是將水分和養分合理融合并利用灌溉壓力系統進行施灌的新技術。水分能夠有利于肥效的發揮，肥料能夠促進水分利用率提高，因此合理的灌溉施肥集成的水肥一體化技術已成為當今農業的熱門技術[5,6]。多項研究表明[7－10]，依托水肥一體化系統進行科學的灌溉和施肥，不僅減少水肥投入、降低肥料損失，而且利于促進核桃根系正常生長發育，增強果樹對養分的吸收，進而明顯提升果品生產效益。

1 材料與方法

1.1 試驗區域概況

2017年3月-10月在萊蕪市萊城區苗山鎮北苗山村的牛旺泉北山安排核桃的水肥試驗，供試樹種為4年生香玲核桃。該地區地處暖溫帶半濕潤季風氣候，冬季寒冷干燥，夏季炎熱多雨，年平均氣溫13.0℃，平均降水量695.1 mm，降水時空分布不均勻，70%主要集中在夏季，年平均相對濕度為63%。該地區為典型的青石山，土壤堿解氮、速效磷和速效鉀的含量分別為 70.29 mg·kg-1、10.00 mg·kg-1和260 mg·kg-1，pH 為 7.99，有機質含量為 0.68%，田間持水量為32.54%。

1.2 試驗設計與方法

選擇株行距為2x3m，樹齡3年，長勢一致的香玲核桃樹，為供試材料。試驗地為山地梯田，地勢較為平坦，前一年秋季已施底肥8kg/株的土雜肥和150g/株的魯西復合肥 （45%）。追肥為尿素和魯西16-5-30的大量元素水溶肥（簡稱魯），試驗主要為灌水量、施肥量兩因素三水平設計，以穴灌及常規穴施追肥為對照（CK），穴灌澆水量每次為20 l/株，總施肥量（3次）為500 g/株。灌水定額設定3個梯度（10 l/株，15 l/株，20 l/株），分別以 L1、L2 和 L3 表示；施肥（3次追肥總量）設定3個水平：40%穴施追肥（200 g/株）、70%穴施追肥（350 g/株）、100%穴施追肥（500 g/株），分別以 T1、T2、T3 表示。各處理分別設3次重復，隨機排列。整個試驗（CK除外）進行滴灌施肥。滴灌方式采用壓力補償式噴頭設施，滴頭距樹干基部為20cm，滴頭流量為12 l/h，每行一條滴管。試驗設計詳見表1、表2。

表1 不同處理灌水試驗設計

表2 不同處理施肥試驗設計

1.3 試驗測定項目

1.3.1 葉綠素的測定

每個水肥處理隨機選定長勢一致的3株核桃樹，分別在樹體的東西南北4個方向上分別選取2片植株冶煉，利用SPAD-502葉綠素儀對其葉綠素相對含量進行測定，每個處理重復3次。

1.3.2 葉面積指數（LAI）的測定

利用帶有魚眼鏡頭的單反相機，在植株的東西南北4個方向拍攝其冠層圖片，并通過Hemiview2.1軟件對拍攝的圖片進行分析，獲得LAI值[11]。

1.3.3 凈光合速率（Pn）的測定

各處理間隨機抽取5棵核桃植株，在樹冠的外圍上部枝條上選取3片成熟的葉片，在自然光下，于每天10:00-18:00采用英國產的CIRAS—3便攜式光合作用測定系統進行測定光合指標值大氣CO2濃度、大氣溫度（Ta）、光合有效輻射（PAR）和大氣濕度等環境因子的測定，并利用Ls=(1-Ci)/Ca公式進行氣孔限制值（Ls）的計算。測定時間間隔2小時。

1.3.4 果實產量與品質測定

在收獲期，各處理間隨機抽取3棵核桃樹，數其單株果樹上的核桃數量，作為植物的單株個數；各處理間隨機選取50個核桃，分別測定去掉青皮后的單果質量[12]出仁率，并估算各處理的核桃產量。采用考馬斯亮藍G250染色法測定核桃蛋白質[13]；采用索氏提取法測定脂肪含量[14]。

1.4 數據處理

應用Excel 2007和SPSS 22.0軟件進行數據的整理與統計分析，應用Origin軟件對圖像進行處理。

2 結果與分析

2.1 不同水肥處理對核桃葉綠素含量的影響

葉綠素作為植物光合作用的重要指標之一，其含量的高低代表植物光合作用的強弱。如圖1所示，各處理間核桃樹葉綠素變化均呈現先上升后下降的趨勢。通過LSD分析顯示，不同灌溉施肥處理對核桃不同發育期的葉片葉綠素含量均無顯著影響，這說明在合理的灌水和施肥范圍內，不同的水分和肥料的使用量對核桃葉綠素含量影響不大。其中，W1F1的植物葉綠素含量最低，其次為處理CK，其他各灌溉施肥處理的植物葉綠素含量均高于處理CK。而從整體來看，當施肥量相同時，處理W2的植物葉綠素含量均高于處理W1與W3；當灌水量相同時，處理T3的葉綠素含量最高，較處理T2增加了0.9%，較處理T1增加了2.2%，這說明肥料用量對植物葉綠素的含量影響顯著。綜合分析得出，處理W2T3能最大的提高核桃的葉綠素含量。

圖1 不同水肥處理下的核桃樹葉綠素含量

2.2 不同水肥配比對核桃葉面積指數的影響

不同水肥處理對各生長期核桃植株葉面積均產生一定影響，由圖2分析顯示，在核桃生育期內，各處理間核桃植株的葉面積變化均呈現先升高后下降的趨勢，且在7-8月之間其葉面積指數均達到最高值，這說明生育期內，該時間段核桃的光合作用最強，最有利于植物物質的積累，隨后植物進入成熟期，光合速率下降，導致葉片成熟脫落。而從整體來看，當施肥量相同時，植物的葉面積指數隨著灌水量的增大而增大，當為處理W3時，植物的葉面積指數達最高值，分別較處理W2與W1增加了2.31%和50%，且差異顯著；當灌水量相同時，處理T1的植株的葉面積指數最低，顯著低于其他處理，這說明施肥過低時，不利于植物片葉片的生長發育。綜合分析顯示，處理W2T2的植株葉片指數最高，顯著高于其他各處理。這說明，合理的水肥施用對植物葉片指數有顯著影響。

圖2 不同水肥處理下的核桃葉面積變化

2.3 不同水肥處理對核桃凈光合速率的日變化的影響

凈光合速率Pn是指植物光合作用積累的有機物，它反映了光合作用的強度。不同水肥處理對核桃凈光合速率的影響見圖3，由圖中可以看出，核桃樹的凈光合速率變化趨勢既有“單峰型”又有“雙峰型”，灌水量最低和最高的W1和W3處理的凈光合速率變化趨勢為“雙峰型”，從10:00開始迅速上升，在12:00第一次到達波峰，隨后逐步下降至波谷，而后又逐步上升在16:00第二次到達波峰；灌水適量的W2處理的凈光合速率變化趨勢為 “單峰型”，從10:00開始迅速上升，在14:00達到波峰，隨后緩慢下降，與處理W1和W3相比較，其峰值推遲約2h，分析認為適度灌水可有效減緩核桃樹的光合 “午休”現象[15]。各試驗處理中，凈光合速率最大值出現在 W3T3 處理，約為 12.7μmol·m-2·s-1，最小值出現在 W1T1 處理，約為 2.3μmol·m-2·s-1。在等量灌水處理水平下，樹體的凈光合速率隨肥料施入量的增加而增大，這說明加大肥料施入量可增強核桃樹的光合作用；在等量肥料處理水平下，樹體的凈光合速率也隨灌水量的增加而增大，說明在肥料施入一定的前提下，增加灌水量可促進核桃樹的光合作用。

圖3 不同水肥處理對核桃樹凈光合速率Pn的影響

2.4 不同水肥處理對核桃產量的影響

表3 不同水肥處理下的核桃干重、個數和產量

表3顯示了不同水肥梯度水平下核桃干重、個數和產量的統計數據。在各處理間，處理W1T2、W2T2、W2T3、W3T2的核桃干重均高于處理 CK，而其他不同處理的核桃干重均小于處理CK，其中W1T2處理的核桃干重最大，為12.37 g/個，顯著高于其他各處理，而處理W3T3的核桃干重最低，僅為11.57 g/個。在同一灌溉水平下，隨施肥量的增加和同一施肥水平下，隨灌溉水量的增加，核桃單株個數均呈現增加趨勢，其中最大值出現在W3T3處理為60個，最小值出現在W1T1處理為36個；各處理間，核桃整體產量最多的是處理W3T3，達572.72 kg/hm2，較處理CK顯著增加57.8%，產量最少的是W1T1處理，僅為352.54kg/hm2，為處理CK的97.13%。在W1和W3水平下，隨施肥量的增加核桃產量均呈增加趨勢，但W2水平下，隨施肥量的增加產量先增加后降低；在T1和T3水平下，隨灌溉量的增加核桃產量均呈增加趨勢，但T2水平下，隨灌溉量的增加產量先增加后降低，且W2T2的產量與W3T3相比無顯著性差異。由此可見，水和肥對產量的影響有一個界限值，如果超過界限，則核桃的增產效應就不明顯。綜上所述，同時考慮節水、節肥的原則，分析得出W2T2產量最優，較CK產量增加57.5%。

2.5 不同水肥處理對核桃果實品質的影響

圖4 不同水肥處理對核桃果實蛋白質的影響

圖5 不同水肥處理對核桃果實脂肪的影響

由圖4、圖5可見，除W1T1處理外，其他處理的蛋白質及脂肪含量均高于CK，其中處理W2T2的蛋白質和脂肪含量最大，分別為20.9%、66.6%，W1T1處理的蛋白質和脂肪含量最小，分別為18.7%、64.7%。由圖4分析得出，在等量灌水處理水平下，隨著施肥量的增加，W1和W3處理核桃果實蛋白質含量呈現增大的變化趨勢，而W2處理下核桃果實蛋白質含量呈現先增大后減小的變化趨勢；在同一施肥處理水平下，核桃果實蛋白質含量隨灌水量的增大而增大。脂肪含量變化趨勢跟蛋白質含量變化基本一致。核桃堅果質量分級標準中規定化學指標上脂肪含量＞65%，蛋白質含量＞14%的核桃堅果為特級果[16]，除W1T1處理外，各處理核桃堅果均達到此要求。由此可見，土壤水分過低或過高、施肥量過少或過多都會影響核桃果實的品質，從而不利于提升核桃果實的商品率。核桃果實的綜合品質在一定的范圍內隨著水肥供應量的增加而提升，一旦超過界限值，品質效應會降低或不再變化。

3 討論與結論

（1）生育期內隨時間的推移各處理葉綠素含量均呈現先升高后下降的變化趨勢，這說明灌水和施肥均對葉綠素均有一定的影響，合理適量的水肥供應有利于促進核桃樹體光合作用的進行。

（2）各處理核桃植株的葉面積指數均呈現先升高后下降的變化趨勢，其中處理W2T2的植株葉面積指數最大，最有利于提高樹體的光合速率和增加養分積累量，從而大幅提高果實產量。

（3）在同等的灌水條件下，凈光合速率隨施肥量的增加而增大；在施肥量一致的情況下，凈光合速率隨灌水量的增加而增大。

（4）隨著灌水量的增加，核桃的單果重呈逐漸降低趨勢，但單株個數及產量均呈現上升趨勢；當施肥量增加時，核桃果實的單株個數及產量均逐漸增加，當施肥達到一定量 (灌水定額W2、施肥量T2)，增長趨勢趨于平緩。而植株單果重呈現先增大后減小的趨勢，這說明在一定范圍內，合理的水肥施用有利于核桃果實產量的提高。

（5）隨灌水施肥量的增加，核桃果實的蛋白質及脂肪含量均呈現先增加后下降的趨勢，其中處理W2T2的核桃果實品質最優。有研究表明[17]，穩定的水分和養分供應是實現種植業節水節肥及果實高產優質的主要原因。因此，滴灌施肥的實施可以調節不同時期的核桃植株水肥供應狀況，穩定植物生長土壤水肥平衡，繼而滿足對核桃不同生長時期水分和養分的供給，從而改善核桃果實品質，提高果實蛋白質含量和脂肪含量。

綜上所述，灌溉水量、施肥量過高過低都不利于核桃樹體生長、果實產量及品質提升，考慮節水、節肥的原則，結合試驗處理統計數據，研究得出W2T2處理為提高核桃產量、品質以及水肥利用率的最佳水肥配比模式。