不同氮磷鉀施肥量對平歐雜種榛光合性能及產量品質的影響

王靈哲，宋鋒惠，史彥江＊，羅 達，凌錦霞，左 琛

(1. 新疆農業大學林學與園藝學院，新疆 烏魯木齊 830052；2. 新疆林科院經濟林研究所，新疆 烏魯木齊 830063)

平歐雜種榛（Corylus heterophylla×Corylus avellana）是通過種間雜交培育出來的優良樹種，具有易栽植、成活率高、抗寒抗旱性強、坐果率高等優點；同時，其果實大而美觀，殼薄、仁滿、味正、營養價值高，與核桃、扁桃和腰果稱為世界四大堅果[1]。許多研究表明，氮（N）、磷（P）、鉀（K）對植物的品質有深遠影響，如李輝桃等[2]研究紅富士蘋果發現，N肥的增加使當年的新生枝條長度、葉厚、葉質量等增加，當N、P、K的施肥量為0.89、0.45、0.52 kg·株-1時會增加蘋果產量，超過該施肥量會引起減產；譚博等[3]研究全球紅葡萄（Vitis vinifera L. cv. Red Globe）時表明，N、P、K不但增強了葡萄光合作用的凈光合速率（Pn）、氣孔導度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）等，同時不同程度地提高了果實的可溶性固形物、總糖以及Vc的含量；孔芬等[4]研究山地核桃（Juglans regia L.）表明，N、P、K合理的配施增加產量，過多會抑制，適量范圍內施肥量增加會提高核桃耐高溫和強光的能力。由此可見，均衡N、P、K肥對改善作物產量與品質變得尤為重要。近年來，榛子成為新疆發展的新樹種，南北疆各地均已開始試種，通過試驗觀察，其生態適應性強、果實品質表現良好，具有很大的發展潛力，有望成為新疆新一代經濟樹種。由于榛子在新疆栽培時間短，缺乏適合在新疆自然條件下的生產技術，關于施肥對榛樹產量品質的影響尚不完善。因此，針對榛子生產中存在的問題開展了氮磷鉀施肥試驗。以新疆9 年生平歐雜種榛為研究對象，測定榛子光合和果實產量品質等指標，探明氮磷鉀不同施肥量對平歐雜種榛產量與品質的影響，提出適宜的施肥參數，為新疆榛子栽培技術中的施肥技術提供參考[5]。

1 研究區概況

新疆烏魯木齊縣安寧渠位于 86°37′33″～88°58′24″ E，43°45′32″～ 44°08′00″ 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，年均日照時數為2 775 h，光熱資源豐富[6]。

2 材料與方法

試驗地位于新疆烏魯木齊縣安寧渠農科院平歐雜種榛豐產栽培示范園，以9 a‘達維’（Dawei）為試驗材料。南北行向栽植，株行距4.0 m×1.5 m，林相整齊，樹勢健康無病蟲害、各樣株長勢基本一致。

2018年3月在施肥試驗前采集樣園土壤樣品進行養分分析，結果表明，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的堿解N、有效 P、速效K的含量分別為 38.20、7.97、114.67 mg·kg-1。根據全國第2次土壤普查養分分級標準，試驗樣園土壤有機質含量低，堿解N為5級,有效P為4級，速效K為3級，綜合土壤養分條件屬中等[7]。采用“3414”肥料效應田間試驗（表1），肥料因素為N、P、K，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，每試驗小區5株，共計210樣株。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。肥料選用尿素（含N 46%）、重過磷酸鈣（含P2O546%）、硫酸鉀（含K2O 51%）。根據2017年施肥試驗量，每樣株N、P2O5、K2O的常規施肥量（純量）分別為0.7、0.3、0.2 kg，于2018年4月榛子初萌芽前1次性施入，施肥方法為在樹冠2/3處采用環狀溝施，施肥溝距樹體67 cm、開溝深度為30 cm。

2.1 測定方法

2.1.1 葉綠素測定 試驗于7月中旬（果仁膨大期），晴朗無云下，用SPAD-502手持葉綠素儀對每一供試樣株的東南西北4個方向隨機選取30個樹冠外圍中部、健康、功能完全葉片測定。

2.1.2 葉綠素熒光參數測定 試驗于7月中旬（果仁膨大期），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的最大光能轉換效率（Fv/Fm）、初始熒光（Fo）、最大熒光（Fm）及可變熒光（Fv）數據。從8：00到20：00，每隔2 h測定1次，每次測定前將葉片暗適應30 min，每一供試樣株上測定5個葉片作為重復。

表 1 田間試驗設計Table 1 Field trial design

2.1.3 果實測定 8月25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粒果實測定單果質量、縱橫徑、果殼厚度、果仁質量等指標，計算出仁率、單株產量。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。

2.2 數據統計

不同施肥配比對產量及品質差異顯著性的影響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 不同氮磷鉀施肥量對葉綠素相對含量的影響

圖1表明：隨著氮、磷、鉀不同施肥量的施入，葉綠素含量出現了較大幅度的變化。在磷、鉀同一施肥量下，不施氮肥（N0P2K2）與施高氮肥量（N3P2K2）的葉綠素含量差異顯著，說明施高氮肥量對榛樹葉片影響顯著。在氮、鉀同一施肥量下，常規施磷肥量（N2P2K2）與施高磷肥量（N2P3K2）差異顯著，說明施高磷肥量降低榛葉的葉綠素含量。在氮、磷同一施肥量下，不施鉀肥（N2P2K0）與常規施鉀肥量（N2P2K2）差異顯著，說明不施鉀肥降低榛葉的葉綠素含量。

圖 1 不同氮磷鉀施肥量對榛葉綠素相對含量的影響Fig. 1 Effect of different NPK fertilization amount on relative chlorophyll content of hazelnut leaf

3.2 不同氮磷鉀施肥量對葉綠素熒光參數的影響

3.2.1 不同氮磷鉀施肥量對Fv/Fm日變化的影響

圖2A表明：在磷、鉀同一施肥量下，施高氮肥（N3P2K2）的Fv/Fm波谷出現在14:00，不施氮（N0P2K2）和常規施氮量（N2P2K2）的Fv/Fm波谷出現在 16:00，同時施低氮肥（N1P2K2）的Fv/Fm日變化水平一直高于其他處理，說明低氮可以增加榛樹抗高光、高溫的能力。圖2B表明：在氮、鉀同一施肥量下，不同施磷肥的Fv/Fm日變化呈V型曲線，不施磷（N2P0K2）的Fv/Fm波谷出現在16:00，施常規施磷量（N2P2K2）的Fv/Fm日變化平穩高于其他處理，說明常規施磷肥量促進光能捕捉效率。圖2C表明：在氮、磷同一施肥量下，不同施鉀肥的Fv/Fm日變化也呈V型曲線，波谷均出現在14:00；在“午休”過后，Fv/Fm隨著鉀肥的增加而變高（N2P2K2除外），說明鉀肥的增加能夠減少平歐雜種榛的光抑制，提高其光能捕捉效率。

3.2.2 熒光參數日均值的比較 由表2看出：不同施肥處理對Fo、Fm、Fv影響顯著；不同施肥量下，Fo值為237.29～294.14，其中，最大值出現在T5，最小值出現在T6，且T5與大部分處理差異顯著。不同施肥量下，Fm值為1 059.26～1 453.86，其中，最大值出現在T5，其次是T13，T5和T13差異不顯著，分別比T1高26.7%和26.4%。不同施肥量下，Fv值為785.48～1 164.57，其中，最大值出現在T13，其次是T5，最小值出現在T14，T13與T5之間差異不顯著。通過對熒光參數均值變化的比較，氮磷鉀對榛樹熒光參數影響的順序為N＞K＞P，少量或過量施肥會抑制葉綠素對光能吸收、轉化等過程，從而使榛樹光合作用下降。

圖 2 不同氮磷鉀施肥量對平歐雜種榛Fv/Fm的影響Fig. 2 Effect of different NPK fertilization amount on chlorophyll content of hazelnut leaf

表 2 果仁膨大期不同施肥處理間平歐雜種榛Fo、Fm、Fv日均值的比較Table 2 Comparison of daily mean values of Fo, Fm and Fv in hazelnut between different fertilization treatments during fruiting

3.3 不同氮磷鉀施肥量對平歐雜種榛外在品質的影響

從表3看出：不同氮磷鉀施肥量對榛子的縱徑、橫徑、側徑、單果質量、果仁質量和出仁率有不同程度的影響，其中，對單果質量、果仁質量和出仁率影響顯著。不同氮磷鉀施肥量下榛子的縱徑變幅為18.97～20.98 mm，最大縱徑出現在T9，為20.98 mm，比 T1提高 9.96%；其次是 T13，為20.57 mm，比 T1提高 7.81%。橫徑的變幅為16.17～17.75 mm，最大橫徑出現在T9，為17.75 mm，比T1提高 9.77%；其次是T2，為17.65 mm，比T1提高 9.15%。側徑的變幅為 14.68～16.44 mm，最大側徑出現在 T9，為 16.44 mm，比 T1提高11.99%；其次是 T2，為 16.23 mm，比 T1提高10.56%。說明適量的磷肥會提高榛子的果實大小。不同氮磷鉀施肥量榛子的單果質量變幅為1.69～2.52 g，最大單果質量出現在T9，為2.52 g，比T1提高 31.94%；其次是T2，為2.32 g，比T1提高 21.47%。果仁質量的變幅為 0.65～0.88 g，最大果仁質量出現在T2，為0.88 g，比T1提高11.39%；其次是T9，為0.87 g，比T1提高10.13%。不同氮磷鉀施肥量下榛子的出仁率變化不大，集中在36%～39%。

表 3 不同氮磷鉀施肥量對榛子外在品質的影響Table 3 Effect of different N, P and K fertilization rates on the external quality of hazelnut

3.4 不同氮磷鉀施肥量對平歐雜種榛粗脂肪、粗蛋白的影響

粗脂肪、粗蛋白是衡量堅果營養價值的重要指標，其含量的高低決定了堅果營養價值和口感，從而影響堅果的商品價值。由表4看出：不同的氮磷鉀施肥量對平歐雜種榛的粗脂肪、粗蛋白影響顯著。最大粗脂肪含量出現在T11，為53.23%，其次是T9，為52.41%；最小含量出現在T13，為41.04%。說明當N肥不充足時會影響榛子中粗脂肪的含量。最大粗蛋白含量出現在T12，為4.81%，其次是T13，為4.30%；最小含量出現在T10，為3.06%，且處理間差異顯著。說明少量的氮肥會增加榛仁中蛋白質的含量，而過量的鉀肥會降低榛仁中粗蛋白的含量。通過對平歐雜種榛粗脂肪、粗蛋白的單因素分析，表明氮、磷、鉀在一定范圍內表現出正效應，當施肥量超過一定的范圍時表現出負效應，說明氮、磷、鉀的施肥量保持一定的量才能獲得高品質的榛果。

表 4 不同氮磷鉀施肥量對榛子粗脂肪、粗蛋白的影響Table 4 Effects of Different N, P,K Fertilizer Application Rates on Crude Fat and Crude Protein of hazelnut

3.5 不同氮磷鉀施肥量對平歐雜種榛產量與肥料方程效應的響應

目前，氮磷鉀對植物的肥料效應模型大多采用多元回歸方程，即不同氮磷鉀施肥量為自變量，以產量為因變量建立回歸模型，通過計算機模擬，提出不同產量水平下氮磷鉀的最佳組合。本研究分別以平均單株榛果產量（G）以10為底的常用對數（log10G）為因變量，N、P、K三元二次多項式的非常數項為自變量進行多元線性回歸逐步分析，得關系式：

（R=0.618，F=7.596，顯著水平p=0.009，剩余標準差S=0.040 7，調整后的相關系數Ra=0.124）。

通過模型分析得出：以平歐雜種榛平均單株產量為經濟目標時，施N為1 205.6 kg·hm-2，施P2O5為 485.00 kg·hm-2，施 K2O 為 329.3 kg·hm-2時單株產量可以達到1.98 kg。氮磷鉀對平歐雜種榛平均單株產量的作用順序為：N＞P＞K，氮肥與鉀肥之間具有協同作用，氮肥與磷肥，磷肥與鉀肥之間的交互作用不明顯。

4 討論

有研究發現，適量的氮肥會提高葉片中葉綠素的含量，提高作物粗蛋白、粗脂肪、可溶性糖以及Vc的含量，同時表明，少氮會降低植物進行光合作用[8]。磷肥參與植物體內脂肪、蛋白質等的合成，有研究發現，適量的磷肥會提高植物體內的RuBP羧化酶活性和葉片光合速率，從而影響植物干物質的積累[9]；適量的鉀肥能提高作物可溶性糖含量和產量[10]。氮、磷、鉀肥的協同作用會提高葉綠素的相對含量（SPAD），促進植物進行光合作用，合成光合產物。本試驗結果表明，平歐雜種榛的SPAD值隨著氮肥的增加而增加，說明氮肥會促進榛葉合成葉綠素；過量的磷或不施鉀肥會抑制葉綠素的合成，說明適量的磷肥和鉀肥有助于合成葉綠素。

提高Fv/Fm有利于葉綠體更快、更有效地將捕獲的光能轉化為化學能，為光合碳同化提供更多的能量。Fv/Fm越高光利用率越高，適應弱光環境的能力越強[11]。本研究結果表明：在磷、鉀同一施肥下，Fv/Fm日變化中，施少量氮肥（N1P2K2）或常規氮肥（N2P2K2）高于其他施肥量。說明施氮肥會提高PSII活性和光化學效率，使光合色素所捕獲的光能更快速、更高效地轉化為化學能，為碳化提供充足的能量，從而提高了光合速率。有研究表明，施適量氮顯著提高Fv/Fm和Fv/Fo，有利于光合同化中各種蛋白質酶合成和電子傳遞等，從而改善葉片的光合作用，提高CO2的同化速率[12]；同時，氮素供應量不足或過大時，影響光合產物的轉化和輸出[13]。通過電荷在反應中心分離引起的初原能量轉換是光合作用最基本的反應。葉綠素熒光參數能充分反映植物葉片對光能的吸收、傳遞、分配以及消耗的效率[14]。本試驗結果表明：14個施肥處理對葉綠素熒光參數有不同差異，其中T5（N2P1K2）對Fo、Fv和Fm有顯著調控作用，表明適量的氮肥和鉀肥會使葉綠素光合機構受損的程度降低，光合特性越好，這與王剛等[15]的研究結果相吻合。

本試驗條件下，不同氮、磷、鉀施肥處理對榛子的外在和內在品質的影響差異顯著，與其他處理相比，T9（N2P2K1）榛果的縱徑、橫徑、側徑、單果質量、果仁質量和出仁率比T1（N0P0K0）分別增加了9.96%、9.77%、11.99%、31.94%、10.13%和5.56%，粗脂肪和粗蛋白比T1增加了11.56%和16.67%。T10（N2P2K3）榛果的縱徑、單果質量、果仁質量、粗蛋白以及粗脂肪均比T1低，說明過量的鉀肥會抑制礦物質元素的吸收以及蛋白質合成的運輸,這與前人研究結果基本一致[16-17]。如陳虹等[16-18]對6 年生和8年生的核桃進行了“3414”最優回歸設計，研究表明，氮肥影響核桃樹高、枝長，磷、鉀肥影響核桃鮮質量、干果質量以及核仁質量，且過量的鉀肥會降低核桃粗脂肪和粗蛋白的含量。

科學合理的作物肥料需求是保證作物優質高產和農業生產可持續發展的必要條件，同時在不破壞土壤生產力和不破壞生態環境的前提下提高肥料的利用率。氮、磷、鉀作為果樹生長和發育所必需的大量礦質營養元素，對果樹及其果實的生長發育有深遠影響。彭少兵等[19]研究表明，缺肥或少肥對核桃的產量影響很大，同時采用三元二次效應方程擬合出最高和最佳產量分別為8.373、1.227 6 kg·株-1時 的 施 肥 量 是 N為 0.987 5 kg·株-1、P2O5為0.164 8 kg·株-1、K2O 為 1.226 0 kg·株-1。柴仲平等[20]研究表明，414.9、280.2、33.6 kg的氮、磷、鉀肥在1 hm2且滴灌水量為5 250 m3下，可提高灰棗的單果質量和產量；過量施肥不僅使灰棗產量和品質下降，還會降低肥料利用率，土壤鹽漬化加重，給生態環境造成污染。

5 結論

本試驗結果表明，隨著N肥的增加，榛葉的葉綠素相對含量日變化值逐漸增大，過量的磷和缺失鉀不利于榛樹進行光合作用；T9的榛果縱橫、側徑、單果質量、果仁質量、出仁率、粗蛋白和粗脂肪含量均呈較高水平，而T10過量的鉀肥會使榛果品質降低。因此，在本實驗條件下，以2018年的產量為目標，N、P2O5、K2O施肥純量分別為1 205.6、485.00、329.3 kg·hm-2時，榛果達到了優質高產，有利于提高新疆平歐雜種榛的經濟效益。