不同滴灌量下玉露香梨密植園土壤氮素分布特性

摘要：為了探究滴灌量對玉露香梨密植園土壤氮素分布的影響，以黃土高原地區的玉露香梨密植園土壤為研究對象，設置高（900 m3/hm2）、中（660 m3/hm2）、低（540 m3/hm2）3 個滴灌量，對0～20、20～40、40～60、60～80 cm土層、不同月份的全氮、硝態氮、銨態氮含量以及梨樹生長狀況和產量進行測定分析。結果表明，高滴灌量下的梨樹植株生長指標胸徑、樹高、冠幅和產量最高；全氮含量隨著月份的增加呈先升高再降低的變化趨勢，高滴灌量下0～20 cm 土層的全氮含量為0.30～0.38 g/kg，隨著土層加深，全氮含量降低；硝態氮含量在果實膨大期較低，0～20、20～40、40～60、60～80 cm 土層的最低含量分別為15.99、13.30、14.58、12.74 μg/g；銨態氮含量在月份間有一定的波動，在果實旺盛生長期最低；隨著滴灌量的增加，全氮、硝態氮、銨態氮含量呈現逐漸降低的趨勢；全氮累積量在0～20、0～40、0～80 cm 土層中最高的為中滴灌量，分別為0.34、0.67、1.11 g/kg，在0～60 cm 土層，全氮積累量最高的為低滴灌量，達0.90 g/kg；硝態氮和銨態氮在各個土層的累積量均表現為低滴灌量gt;高滴灌量、中滴灌量。

關鍵詞：玉露香梨；滴灌量；全氮；硝態氮；銨態氮

中圖分類號：S661.2 文獻標識碼：A 文章編號：1002?2481（2024）04?0101?07

氮素是植物生長所需的最多養分元素之一，對植物的各種代謝和生長具有極其重要的作用[1]，作物吸收氮素的主要形式分為硝態氮和銨態氮2種[2]，不同的氮素形態能通過影響根系對氮的吸收和利用，進而影響地上部分枝葉的生長[3]。土壤的氮素分布呈現垂直分層的特性[4]，不同的生育期需要利用不同土層深度的硝態氮及銨態氮[5]。有研究表明，黃土高原地區土壤表層的養分含量最高，并且隨著土層的加深逐漸降低[6]。張哲等[7]研究了地下氧灌對土壤氮素分布的影響，結果表明，灌水量的增加顯著提高了0～20 cm 土層NO3--N 含量，水分的有效性影響著土壤中養分的有效性，進而作用于植物體內的生理生化過程，土壤水分和氮含量在不同生育期有不同的特征，水分和養分與果樹生長之間存在著相互促進和相互制約的動態平衡關系[8]。

玉露香梨是山西農業大學果樹研究所選育的優良中晚熟梨新品種，肉質細膩，果皮薄，可食率高，已逐漸成為梨樹產業布局和品種更新的重要品種[9]。山西省臨汾市隰縣地處黃土高原地區，栽培梨樹歷史悠久，是山西省四大梨產區之一，引入玉露香梨后，全縣已形成了產業化種植規模。環境和氣候是玉露香梨樹體生長和果實生長發育的重要條件，干旱地區水分缺乏會影響玉露香梨的產量和品質以及養分的吸收。但人們對玉露香梨的研究多集中在節水栽培和貯藏等方面[10-12]，關于灌水量對氮素分布特征的影響研究較少。

本研究以隰縣玉露香梨密植基地的梨樹為對象，探索不同滴灌量下梨樹根區不同深度土壤氮素的分布變化，并對比分析不同水分處理對果樹生長指標和果品品質指標的影響，旨在為玉露香梨果園土壤水分和肥效管理提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于山西省隰縣城南鄉上友村玉露香梨密植園（36°41'N，110°55'E）。該區域是典型的黃土丘陵區，為溫帶大陸性季風氣候，夏季溫熱多雨，平均氣溫21 ℃，平均降雨量303 mm；冬季寒冷干燥，平均氣溫3.5 ℃ ，平均降雨量75.6 mm；年均日照時數2 740.9 h，無霜期150～160 d。園內土地平整，土層深厚，土壤類型以褐土為主，中等肥力。

1.2 試驗材料

玉露香梨的樹齡為7 a，株行距1.0 m×3.5 m，東西行向，樹體生長狀況良好，無明顯病蟲害。

1.3 試驗方法

試驗于2021 年進行，采用玉露香梨密植園現有的成熟滴灌系統，滴灌帶在距地面1.2 m 處布設，單個出水口的流量為8 L/h。試驗設置高滴灌量（900 m3/hm2，HI）、中滴灌量（660 m3/hm2，MI）、低滴灌量（540 m3/hm2，LI）3 個試驗片區，每個試驗區15 株梨樹，面積為52.5 m2，分3 次進行（3 月、5 月中旬、7 月）滴灌，每次滴灌量相同，隨水施肥。其中，3 月施入尿素（N 46%）作為基肥；5 月中旬施入磷酸二氫銨（P2O5 46%，N 18%）、7 月施入復合肥料（K2O 20%，N 13%，P2O5 10%）作為追肥。3 次肥料用量均為2 500 kg/hm2。3 個試驗片區除灌水量有差異外，其余栽培管理措施保持一致。

1.4 測定項目及方法

室內分析測試在山西農業大學水土保持科學研究所和山西師范大學實驗室進行。

1.4.1 土壤氮素含量的測定

5—10 月每月的月初采集土壤樣品，選擇每行樹兩側、距樹徑1 m 處布置一個取土點，每個試驗區共設5 個取土點。使用土鉆垂直向下分層取土，分別采集0～20、20～40、40～60、60～80 cm 深度土壤，每層3 個重復，將每個試驗地塊同深度土壤樣品等量充分混合。最后將所有土壤樣品帶回實驗室，經風干過篩后，測定全氮（TN）、硝態氮（NO3--N）、銨態氮（NH4+-N）含量。其中，TN 采用H2SO4混合催化劑消煮，凱式定氮法測定；NO3--N 和NH4+-N 采用KCl 浸提，連續流動分析儀進行測定。

1.4.2 梨樹生長狀況及產量的測定

2021 年9 月上旬進行生長指標測定，梨樹胸徑采用游標卡尺測定，樹高、冠幅采用卷尺測定。9 月下旬梨成熟后以每棵樹為單位采收果實，用SE602F 電子天平進行稱量，并計算不同滴灌處理下的產量及平均單果質量。

1.5 數據處理

采用Excel 2007 和SPSS 22.0 軟件對試驗數據進行統計分析和作圖，用LSD 法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同滴灌量對玉露香梨生長和產量的影響

從表1 可以看出，不同滴灌量下梨樹生長指標和產量存在一定差異，高滴灌量下梨樹胸徑為16.03 cm，中滴灌量胸徑為14.53 cm，低滴灌量胸徑最小，為13.77 cm；高滴灌量梨樹樹高最高，為2.90 m，中滴灌量為2.77 m，低滴灌量為2.50 m；高滴灌量冠幅最大，為2.80 m，中、低滴灌量分別為2.63、2.60 m；高滴灌量單果質量為0.28 kg，中、低滴灌量分別為0.25、0.23 kg；產量也是高滴灌量最大，達20 300 kg/hm2，中滴灌量次之，低滴灌量最小，為15 200 kg/hm2。綜上，高滴灌量梨樹的植株生長指標和產量均大于中、低滴灌量，并且隨著灌水量的增大，各個指標呈現逐漸增大的趨勢。

2.2 不同滴灌量對玉露香梨園土壤氮素變化的影響

2.2.1 不同滴灌量對玉露香梨園土壤全氮含量的影響

由圖1 可知，高滴灌量下，5—10 月0～20 cm土層的全氮含量呈現出先升高后降低再升高的變化趨勢，7 月全氮含量最大，達0.38 g/kg，8 月全氮含量最小，為0.30 g/kg；20～40 cm 土層的月份間變化趨勢與0～20 cm 土層大致相同，其最高含量出現在6 月，5 月的全氮含量最低；40～60、60～80 cm土層月份間呈先升高后降低的變化趨勢，最高含量也均出現在7 月，分別為0.32、0.26 g/kg。不同的土層之間，全氮含量隨土層加深呈逐漸降低趨勢，5、7 月40～60 cm 的全氮含量略大于20～40 cm。

中滴灌量下全氮含量均呈先升高后降低再升高的變化趨勢，0～20、20～40 cm 土層全氮含量最高值均出現在7 月，分別為0.41、0.35 g/kg，0～20 cm土層的最低值出現在8 月，而20～40 cm 土層的最低值出現在9 月；40～60、60～80 cm 土層的最高值分別出現在7 月和6 月，最低值均出現在9 月；在不同的土層間，中滴灌量的全氮含量呈現出隨著土層加深逐漸降低的趨勢，但40～60、60～80 cm 土層間的差異不大。

低滴灌量下，0～20 cm 土層的全氮含量最高，不同月份間最大值為0.40 g/kg，最小值為0.31 g/kg；20～40 cm 土層全氮含量的最高值出現在5 月，10 月最低，為0.27 g/kg；40～60 cm 土層的變化趨勢呈先升高后降低再升高的變化趨勢，最大值出現在7 月，為0.27 g/kg，9 月最低，為0.20 g/kg；60～80 cm 土層的變化趨勢呈先升高后降低，最大值為0.26 g/kg，出現在7 月，最小值為0.16 g/kg，出現在9、10 月。

2.2.2 不同滴灌量對玉露香梨園土壤硝態氮含量的影響

從圖2 可以看出，高滴灌量下，各個土層的硝態氮含量整體呈現先降低再升高的趨勢，0～20 cm 土層的硝態氮含量在5—10 月間呈現先降低后升高的趨勢，5 月最高，達31.52 μg/g，8 月最低，為15.99 μg/g，9、10 月稍高于8 月；20～40 cm土層的硝態氮含量變化趨勢與0～20 cm 土層相似，最低值出現在9 月，為13.30 μg/g；40～60 cm土層和60～80 cm 土層的硝態氮含量隨時間的變化趨勢為先降低后升高，到8 月達到最低值，分別為14.58、12.74 μg/g，9、10 月稍有升高，但9 月高于10 月；同一月份，不同土層之間，隨著深度的增加，硝態氮含量基本呈現出逐漸降低的趨勢。

中滴灌量下，0～20 cm 土層硝態氮含量5 月最高，達40.84 μg/g，8 月硝態氮含量最低，9、10 月略高于7 月和8 月；20～40 cm 土層的硝態氮含量最低值在9 月，為21.91 μg/g，與當月的最高值相差13.73 μg/g，40～60 cm 土層和60～80 cm 土層硝態氮含量在5 月最大，7 月最低，40～60 cm 土層在8—10 月先升高后降低，60～80 cm 土層硝態氮含量則是8—10 月逐漸降低；不同的土層之間，隨著土層深度的增加，大部分逐漸降低，8 月60～80 cm 土層硝態氮含量高于40～60 cm 土層，9 月40～60 cm 土層和60～80 cm 土層均高于20～40 cm 土層。整體看，5、6 月含量較高，7—10 月上下浮動，但差異不大。

低滴灌量下，0～20 cm 土層硝態氮含量隨著時間的推移變化趨勢呈先降低后升高再略降低，5 月硝態氮含量最高，達42.53 μg/g，8 月硝態氮含量最低，為21.30 μg/g；20～40、60～80 cm 土層硝態氮的變化趨勢與0～20 cm 相同，最低值出現在8 月，分別為19.23～15.49 μg/g，與最高值分別相差23.56、24.49 μg/g；40～60 cm 土層8、9 月含量較低，10 月稍升高，與7 月接近；不同土層之間，5、6 月各個土層的硝態氮含量相差不大，7 月60～80 cm土層較小，為17.71 μg/g，與5 月相差6.7 μg/g，9 月40～60 cm 土層含量最低，為17.61 μg/g，其余硝態氮含量均隨著深度的增加逐漸降低。

2.2.3 不同滴灌量對玉露香梨園土壤銨態氮含量的影響

由圖3 可知，高滴灌量下，0～20 cm 土層10 月銨態氮含量最高，為20.31 μg/g，8 月最低，為16.07 μg/g；20～40 cm 土層銨態氮含量8月最低，為11.97 μg/g，9 月最高，為19.03 μg/g；40～60 cm 土層6 月銨態氮含量最高，為19.38 μg/g，7 月最低，為11.41 μg/g；60～80 cm 土層銨態氮含量最低值也出現在8 月，為11.51 μg/g，最高值出現在6 月，為17.18 μg/g；不同的土層之間，0～20 cm 土層的銨態氮含量略高于其他土層。

中滴灌量下，不同土層銨態氮含量月份間變化較平穩，0～20 cm 土層5—7 月銨態氮含量先升高后降低，為19.16～19.74 μg/g，8 月最低，后逐漸升高，10 月高于6 月；20～40 cm 和40～60 cm 土層銨態氮含量與0～20 cm 土層的變化趨勢一致，最高值出現在10 月，分別為16.24、14.39 μg/g，最低值分別為13.41、12.02 μg/g；60～80 cm 土層銨態氮含量6 月最高，8 月最低；整體來看，0～20 cm 土層銨態氮含量高于其他土層，其他3 個土層的差異不大。

低滴灌量下，0～20 cm 土層銨態氮含量5—7 月較高，為32.51～33.04 μg/g，8 月最低，為25.50 μg/g；20～40 cm 土層月份間變化趨勢與0～20 cm 土層一致，7月最高，為28.68 μg/g，8月最低，為20.19 μg/g；40～60 cm 土層銨態氮含量5—7 月較高，8—10 月較低，為21.18～25.50 μg/g；60～80 cm 土層月份間變化趨勢與0～20 cm 土層一致，最高值出現在6 月，達36.82 μg/g，最低值出現在8 月，為16.17 μg/g。

2.3 不同滴灌量對玉露香梨園土壤氮素垂直分布的影響

由表2 可知，高滴灌量在0～20 cm 土層TN、NO3--N、NH4+-N 含量最高，分別為0.34 g/kg 和22.52、18.37 μg/g，在60～80 cm 處最低，分別為0.21 g/kg 和16.35、14.18 μg/g，不同土層間隨著土層深度的增加呈現逐漸降低的趨勢；中滴灌量的TN 含量在0～20 cm 土層最高，40～60 cm 最低，NO3--N 和NH4+-N 含量最高的為0～20 cm 土層，60～80 cm 土層最低；低滴灌量的TN、NO3--N、NH4+-N 含量最高的也為0～20 cm 土層，60～80 cm土層的不同形態氮元素含量最低。整體來看，低滴灌量的TN、NO3--N、NH4+-N 含量高于中滴灌量和高滴灌量，0～20 cm 土層低滴灌量的NH4+-N 含量為30.48 μg/g，分別是中滴灌量和高滴灌量的1.64 倍和1.66 倍，隨著滴灌量的增加各個形態的氮元素含量呈現逐漸降低的趨勢。

2.4 不同滴灌量對玉露香梨園土壤氮素累積量的影響

由表3 可知，不同滴灌量下，0～20、0～40 cm 土層全氮累積量最高的為中滴灌量，為0.38 g/kg，其次為低滴灌量，高滴灌量的最低；0～60 cm 土層全氮累積量最高的為低滴灌量，高滴灌量最低；中滴灌量在0～80 cm 土層的全氮累積量最高，為1.11 g/kg，低滴灌量和高滴灌量分別為1.10、1.08 g/kg，3 個處理間差異不大。低滴灌量的硝態氮含量在4 個土層均高于中滴灌量和高滴灌量，0～20 cm 土層為31.00 μg/g，0～80 cm 土層為114.47 μg/g。低滴灌量的銨態氮含量在各個土層的累積量明顯高于中滴灌量和高滴灌量，0～80 cm 土層低滴灌量的銨態氮含量為111.69 μg/g，而中滴灌量和高滴灌量的累積量分別僅為59.96、63.04 μg/g。

3 結論與討論

水分是植物體生長發育及各種理化反應的基礎，也是土壤養分溶解和遷移的介質[13]。本研究中，玉露香梨的樹體生長狀況和產量隨著灌水量的增大而呈現逐漸增高的趨勢，這與夏騰霄[14]在馬鈴薯上的研究結果一致。葛歡歡[15]研究表明，胡楊樹的光合作用和光呼吸速率均隨著灌水量的增加而增大，說明水分通過影響植株的光合作用，從而影響植株的生長和產量。張文靜[16]研究了4 個灌溉量對甜瓜的光合作用和產量品質的影響，結果表明，適合的灌水量可以更好地促進甜瓜的生長和坐果。本研究中，梨樹的生長指標和產量與灌水量呈正相關，高滴灌量下，梨樹的產量和生長指標并沒有出現降低，說明試驗設置的高滴灌量沒有影響玉露香梨樹的生長發育。

梨樹不同生長階段對氮素的需求量不同[17]。孟凡旭等[18]研究表明，不同管理模式下土壤中的氮素在果樹開花期含量最高。本試驗從梨樹開花期后的新梢生長期和幼果生長期開始，隨著枝條和果實的不斷發育，到8 月梨樹果實的膨大期，不同灌溉量的全氮和硝態氮、銨態氮含量均出現了明顯的降低趨勢，說明在此時期，樹體對氮素的需求較高，這與陳旭等[19]在小麥上的研究結果相似。9—10 月為梨樹果實的成熟期，大部分土層的全氮含量出現了不同程度的升高，說明該時間段玉露香梨樹體對氮素的需求較少。本研究只對黃土丘陵地區玉露香梨樹體1 年生長期內5—10 月的氮素含量進行了分析，關于梨園土壤的氮素隨時間遷移的變化規律還需進一步探究。

氮素在土壤中運動的載體是水分[20]，只有合適的土壤水分，才能促進養分的吸收，增加氮肥的利用效率[21]，水分也是土壤銨態氮、硝態氮發生變化的主要原因[22]。本研究中，低滴灌量全氮、硝態氮、銨態氮的含量高于中滴灌量和高滴灌量，且隨著滴灌量的增加，各個形態的氮元素含量呈現逐漸降低的趨勢；0～20、0～40、0～80 cm 土層全氮累積量最高的為中滴灌量，0～60 cm 土層全氮累積量最高的為低滴灌量，硝態氮和銨態氮的累積量為低滴灌量大于高滴灌量和中滴灌量，說明硝態氮和銨態氮會隨著水分逐漸向下層淋溶，因此，在梨園的栽培管理中，應注意氮肥的合理施用，以免造成浪費。不同的土層之間，各個滴灌量下0～20 cm 土層全氮、銨態氮和硝態氮含量均高于其他土層，各個形態氮素含量隨著土層加深逐漸降低，表現出上高下低，這與趙經華等[23]在小麥上的研究結果一致。有研究表明，硝態氮是總氮的主要成分[24]，在水分較高時容易發生反硝化作用，使其含量減少，因此，有學者認為，灌水越多則硝態氮淋失越多[25]。本研究中，高滴灌量和中滴灌量在0～80 cm 土層的硝態氮和銨態氮累積量均小于低滴灌量，與前人在玉米上的研究結果[26]不符，可能是由于不同作物根系深度不同且對氮素的吸收利用效率不同。在以后的研究中，可以采用水分和氮肥耦合試驗來進一步探究玉露香梨園土壤氮素與滴灌量的關系。

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基金項目：山西省黃河流域水土保持生態工程研究中心建設項目；山西省水利科學技術研究與推廣項目（2019BZ010）