• ISSN 1008-505X
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腐植酸分次施用明显提高富士苹果产量、品质和氮素利用率

陈倩 李秉毓 张鑫 葛顺峰 姜远茂

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腐植酸分次施用明显提高富士苹果产量、品质和氮素利用率

    作者简介: 陈倩 E-mail:chenqiansdau@163.com;
    通讯作者: 葛顺峰, E-mail:geshunfeng210@126.com ; 姜远茂, E-mail:ymjiang@sdau.edu.cn
  • 基金项目: 国家重点研发计划项目(2016YFD0201100);国家现代农业产业技术体系建设资金项目(CARS-28);山东省泰山学者工程专项经费。

Split application of humic acid significantly improves the yield, quality and nitrogen utilization efficiency of ‘Fuji’ apple

    Corresponding author: GE Shun-feng, E-mail:geshunfeng210@126.com ;JIANG Yuan-mao, E-mail:ymjiang@sdau.edu.cn
  • 摘要:   【目的】  研究腐植酸分次施用对富士苹果产量、品质和氮素吸收利用及损失的影响,为腐植酸在苹果生产中的应用提供理论和实践依据。  【方法】  以5年生烟富3/M26/平邑甜茶为试材,采用15N同位素示踪技术进行田间试验。试验设置不施腐植酸对照 (CK)、腐植酸 (1.5 kg/株) 分一次 (HA1)、两次 (HA2) 和三次 (HA3) 施用共4个处理。果实成熟期进行全株破坏性取样,测定各器官含氮量和15N丰度,以及单株产量和果实品质。采集0—120 cm土层土壤样品,测定其氮素含量和15N丰度。  【结果】  与CK相比,HA1、HA2和HA3处理的单果重分别显著提高了4.1%、8.8%、13.6%,单株产量提高了5.4%、11.9%、17.8%,果实硬度、可溶性固形物含量、可溶性糖含量和糖酸比也显著升高,3个处理之间差异也达显著水平,HA3处理效果优于HA2处理及HA1处理 (P < 0.05)。3个腐植酸处理 (HA1、HA2和HA3处理) 均显著提高了苹果各器官对氮素的吸收征调能力 (Ndff值),各器官的Ndff值均表现为HA3 > HA2 > HA1 > CK;而不同处理各器官的Ndff值均表现为果实最高,其次是叶片、一年生枝、细根、粗根和多年生枝,中心干最低。与CK处理相比,3个施用腐植酸处理15N利用率分别提高了5.08~13.34个百分点,而损失率分别降低了10.27~20.17个百分点,均以HA3处理效果最佳,HA3处理与其他处理间差异均达到显著水平。不同处理土壤15N残留量差异显著,3个施用腐植酸处理 0—60 cm土层15N残留量显著高于CK处理,而在60—120 cm土层显著低于CK,0—60 cm各土层15N残留量均表现为HA3 > HA2 > HA1 > CK。  【结论】  施用腐植酸能够提高富士苹果产量及品质,促进树体对15N-尿素的吸收,减少肥料氮向深层土壤的淋溶,腐植酸在3月底、6月中旬和8月中旬分3次施用效果最佳。
  • 表 1  不同腐植酸施用次数下果实产量和品质

    Table 1.  Fruit yield and quality affected by humic acid application times

    处理
    Treatment
    单果重
    Single fruit weight
    (g)
    单株产量
    Yield
    (kg/plant)
    果实硬度
    Fruit hardness
    (kg/cm2)
    可溶性固形物
    Soluble solid
    (%)
    可溶性糖
    Soluble sugar
    (%)
    可滴定酸
    Titratable acid
    (%)
    糖酸比
    Sugar/acid
    CK 209.58 ± 3.21 d17.05 ± 0.90 d7.08 ± 0.05 d12.52 ± 0.33 d11.15 ± 0.25 d0.4679 ± 0.002 c23.82 ± 0.46 d
    HA1218.24 ± 4.07 c17.97 ± 1.07 c7.28 ± 0.03 c13.69 ± 0.38 c12.14 ± 0.24 c0.4707 ± 0.002 c25.79 ± 0.61c
    HA2228.05 ± 5.39 b19.08 ± 1.39 b7.69 ± 0.08 b14.76 ± 0.58 b13.09 ± 0.36 b0.4757 ± 0.003 b27.52 ± 0.78 b
    HA3238.10 ± 6.56 a20.08 ± 1.72 a8.02 ± 0.11 a15.83 ± 0.47 a14.03 ± 0.30 a0.4801 ± 0.002 a29.23 ± 0.72 a
    注(Note):HA1, HA2 和 HA3 分别代表腐植酸一次性、分两次和分三次施用 HA1, HA2 and HA3 represent applying the same amount of humic acid in one, two and three times, respectively; 同列数据后不同小写字母表示处理间差异达显著水平 (P < 0.05) Values followed by different small letters in a column mean significant difference among treatments (P < 0.05).
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    表 2  不同腐植酸施用次数下苹果植株各器官Ndff (%)

    Table 2.  Ndff of organs affected by humic acid application times

    处理
    Treatment
    一年生枝
    Biennial branch
    叶片
    Leaf
    多年生枝
    Perennial branch
    中心干
    Trunk
    果实
    Fruit
    粗根
    Large root
    细根
    Fine root
    CK 2.18 ± 0.03 c2.26 ± 0.04 c0.94 ± 0.04 c0.85 ± 0.03 c2.69 ± 0.03 c1.45 ± 0.05 b1.81 ± 0.04 c
    HA1 2.29 ± 0.06 bc2.43 ± 0.07 b1.06 ± 0.07 b1.00 ± 0.01 b2.81 ± 0.06 b1.64 ± 0.06 a1.95 ± 0.09 b
    HA2 2.36 ± 0.03 ab 2.52 ± 0.03 ab 1.14 ± 0.02 ab 1.08 ± 0.02 ab 2.90 ± 0.02 ab1.71 ± 0.03 a 2.08 ± 0.08 ab
    HA32.46 ± 0.11 a2.59 ± 0.08 a1.24 ± 0.09 a1.10 ± 0.08 a2.97 ± 0.10 a1.78 ± 0.13 a2.20 ± 0.13 a
    注(Note):HA1, HA2 和 HA3 分别代表腐植酸一次性、分两次和分三次施用 HA1, HA2 and HA3 represent applying the same amount of humic acid in one, two and three times, respectively; 同列数据后不同小写字母表示处理间差异达显著水平 (P < 0.05) Values followed by different small letters in a column mean significant difference among treatments (P < 0.05).
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    表 3  不同腐植酸施用次数下各土层15N残留量 (g)

    Table 3.  Residual amounts of 15N in different soil layers affected by humic acid application times

    处理
    Treatment
    土层 Soli layer (cm)总计
    Total
    0—2020—4040—6060—8080—100100—120
    CK 0.12 ± 0.01 d0.23 ± 0.01 d0.34 ± 0.00 d0.30 ± 0.01 a0.21 ± 0.01 a0.16 ± 0.01 a1.34 ± 0.02 c
    HA10.31 ± 0.01 c0.44 ± 0.01 c0.41 ± 0.01 c0.25 ± 0.02 b0.16 ± 0.01 b0.13 ± 0.01 b1.70 ± 0.05 b
    HA20.34 ± 0.01 b0.48 ± 0.01 b0.46 ± 0.01 b0.22 ± 0.02 c0.14 ± 0.01 c0.11 ± 0.01 c 1.75 ± 0.03 ab
    HA30.38 ± 0.01 a0.55 ± 0.01 a0.50 ± 0.01 a0.21 ± 0.01 c0.095 ± 0.01 d 0.071 ± 0.00 d 1.81 ± 0.02 a
    注(Note):HA1, HA2 和 HA3 分别代表腐植酸一次性、分两次和分三次施用 HA1, HA2 and HA3 represent applying the same amount of humic acid in one, two and three times, respectively; 同列数据后不同小写字母表示处理间差异达显著水平 (P < 0.05) Values followed by different small letters in a column mean significant difference among treatments (P < 0.05).
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    表 4  不同腐植酸施用次数下氮素的吸收、残留和损失

    Table 4.  Fate of 15N affected by humic acid application times

    处理
    Treatment
    苹果15N吸收 Apple 15N uptake土壤15N残留 Soil 15N residue15N损失 15N loss
    (g/plant)(%)(g)(%)(g)(%)
    CK 1.09 ± 0.01 d15.72 ± 0.08 d1.34 ± 0.02 c19.38 ± 0.35 c4.48 ± 0.03 a64.90 ± 0.42 a
    HA11.44 ± 0.10 c20.80 ± 1.48 c1.70 ± 0.05 b24.57 ± 0.75 b3.78 ± 0.07 b54.63 ± 1.03 b
    HA21.75 ± 0.03 b25.33 ± 0.47 b 1.75 ± 0.03 ab 25.30 ± 0.47 ab3.41 ± 0.00 c49.37 ± 0.01 c
    HA32.01 ± 0.09 a29.06 ± 1.27 a1.81 ± 0.02 a26.21 ± 0.27 a3.09 ± 0.10 d44.73 ± 1.43 d
    注(Note):HA1, HA2 和 HA3 分别代表腐植酸一次性、分两次和分三次施用 HA1, HA2 and HA3 represent applying the same amount of humic acid in one, two and three time, respectively; 同列数据后不同小写字母表示处理间差异达显著水平 (P < 0.05) Values followed by different small letters in a column mean significant difference among treatments (P < 0.05).
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-06-10
  • 网络出版日期:  2020-05-29
  • 刊出日期:  2020-04-01

腐植酸分次施用明显提高富士苹果产量、品质和氮素利用率

  • 基金项目: 国家重点研发计划项目(2016YFD0201100);国家现代农业产业技术体系建设资金项目(CARS-28);山东省泰山学者工程专项经费。
  • 摘要:   【目的】  研究腐植酸分次施用对富士苹果产量、品质和氮素吸收利用及损失的影响,为腐植酸在苹果生产中的应用提供理论和实践依据。  【方法】  以5年生烟富3/M26/平邑甜茶为试材,采用15N同位素示踪技术进行田间试验。试验设置不施腐植酸对照 (CK)、腐植酸 (1.5 kg/株) 分一次 (HA1)、两次 (HA2) 和三次 (HA3) 施用共4个处理。果实成熟期进行全株破坏性取样,测定各器官含氮量和15N丰度,以及单株产量和果实品质。采集0—120 cm土层土壤样品,测定其氮素含量和15N丰度。  【结果】  与CK相比,HA1、HA2和HA3处理的单果重分别显著提高了4.1%、8.8%、13.6%,单株产量提高了5.4%、11.9%、17.8%,果实硬度、可溶性固形物含量、可溶性糖含量和糖酸比也显著升高,3个处理之间差异也达显著水平,HA3处理效果优于HA2处理及HA1处理 (P < 0.05)。3个腐植酸处理 (HA1、HA2和HA3处理) 均显著提高了苹果各器官对氮素的吸收征调能力 (Ndff值),各器官的Ndff值均表现为HA3 > HA2 > HA1 > CK;而不同处理各器官的Ndff值均表现为果实最高,其次是叶片、一年生枝、细根、粗根和多年生枝,中心干最低。与CK处理相比,3个施用腐植酸处理15N利用率分别提高了5.08~13.34个百分点,而损失率分别降低了10.27~20.17个百分点,均以HA3处理效果最佳,HA3处理与其他处理间差异均达到显著水平。不同处理土壤15N残留量差异显著,3个施用腐植酸处理 0—60 cm土层15N残留量显著高于CK处理,而在60—120 cm土层显著低于CK,0—60 cm各土层15N残留量均表现为HA3 > HA2 > HA1 > CK。  【结论】  施用腐植酸能够提高富士苹果产量及品质,促进树体对15N-尿素的吸收,减少肥料氮向深层土壤的淋溶,腐植酸在3月底、6月中旬和8月中旬分3次施用效果最佳。

    English Abstract

    • 我国是世界上最大的苹果生产国,苹果产业已经成为果区农民增收的重要支柱产业。然而我国的老苹果园立地条件普遍较差,土壤养分贫瘠[1],化肥在苹果增产过程中发挥了重要作用。近年来,苹果生产中化肥用量持续高速增长[2-3],又因为果园土壤条件差、保肥能力低,不仅使肥料损失严重、利用率低,还导致土壤质量不断下降以及一系列生态环境问题[4-7]。因此,提高苹果园土壤质量、增强土壤保肥能力,进而提高氮肥利用效率,对于减少氮肥用量和保护生态环境具有重要意义。腐植酸 (humic acids) 是一类具有良好生物活性和化学活性的天然有机高分子物质[8-9],广泛存在于褐煤、风化煤、泥炭中,易提取,成本低[10]。腐植酸是土壤腐殖质的主要成分,能够作为土壤调理剂改善土壤理化性质,增强土壤保蓄养分离子的能力[11-13]。张水勤等[14]指出,腐植酸能够通过与氮素、磷素和钾素的结合效应,与磷酸盐的竞争效应和对钾离子的吸附作用固持与活化肥料中的养分,提高肥料的缓释性和有效性,从而提高肥料利用率。大量研究表明,施用腐植酸能够提高植物抗逆性[15],增加光合色素含量、提高光合作用[16],影响植物新陈代谢,从而促进作物生长[17-18]。在玉米、生姜等作物上的研究结果表明,腐植酸能够促进作物生长及对氮素的吸收和利用,有利于提高作物产量和品质[19-21],在农业生产中具有巨大的应用价值。

      腐植酸在大田作物上普遍以基肥形式于播种前一次性施用,在果树生产中,普遍采用基施和在关键物候期追施,一般施用两次。苹果、葡萄、火龙果等果树上均有施用单一腐植酸对果树生长和产量品质效果的报道[22-24],但是,施用腐植酸对果树氮素吸收利用的影响及其作用机理缺乏深层次的分析。因此,本试验运用15N同位素示踪技术,研究分析了腐植酸对富士苹果产量、品质和氮肥去向的影响,提供腐植酸在苹果生产中应用的理论和实践依据。

      • 试验于2017年3—10月在山东省烟台市莱山镇官庄村果园进行,该地属于温带大陆性半湿润季风气候区,年均气温为12.91℃,年无霜期约196天,降水主要集中在6—9月,6—9月平均降水量66.55 mm。果园土壤为壤土,土壤有机碳8.0 g/kg、硝态氮27.2 mg/kg、铵态氮19.4 mg/kg、有效磷33.3 mg/kg、速效钾221 mg/kg;0—20、20—40、40—60、60—80、80—100、100—120 cm土层的土壤容重分别为1.13、1.28、1.37、1.41、1.43、1.43 g/cm3

        供试苹果为5年生烟富3/M26/平邑甜茶,株距1.5 m、行距4 m。供试腐植酸由山东农业大学土壤与肥料高效实验室提供,总腐植酸含量为34.73%,水溶性腐植酸含量为28.26%,碳和氮元素含量分别为38.95%和0.94%,氮磷钾肥分别为普通尿素、磷酸氢二铵和硫酸钾。15N-尿素由上海化工研究院生产,丰度为10.14%。

      • 选取生长势基本一致、无病虫害的果树12株。设4个处理,单株为一个重复,重复3次。对照处理 (CK):不施腐植酸,只施氮磷钾化肥,分别于3月底、6月中旬和8月中旬进行,3月底施40%的氮磷钾化肥,同时每株施15N-尿素6 g进行标记,6月中旬和8月中旬分别追施30%的氮磷钾化肥,同时每次每株追施15N-尿素4.5 g。腐植酸一次性施用处理 (HA1):3月底每株一次性施用腐植酸1.5 kg,氮磷钾化肥施肥方法和15N-尿素标记方法同对照。腐植酸分两次施用处理 (HA2):分别于3月底和6月中旬施用腐植酸,用量为每次每株0.75 kg,氮磷钾化肥施肥方法和15N-尿素标记方法同处理HA1。腐植酸分3次施用处理 (HA3):分别于3月底、6月中旬和8月中旬施用腐植酸,用量为每次每株0.5 kg,氮磷钾化肥施肥方法和15N-尿素标记方法同处理HA1。各处理间设有2株隔离树。氮肥用量为N 300 kg/hm2,磷肥用量为P2O5 150 kg/hm2,钾肥用量为K2O 300 kg/hm2。施肥方法为沟施,在距中心干30 cm处挖深和宽均为20 cm左右的环状沟进行施肥,施肥后每株立即浇水4 L。

      • 果实成熟期 (10月中旬) 分别在植株4个不同方位随机采取中部外围果实6个,每处理24个果,测定平均单果重和果实品质,同时测定单株产量。可溶性固形物含量用糖量计测定,硬度用HP-230型硬度仪测定,可溶性糖和可滴定酸含量分别采用蒽酮比色法[25]和指示剂滴定法测定[26]

      • 将所有处理的植株进行整株破坏性取样,分解为果实、叶片、一年生枝、多年生枝、中心干、细根 (直径 ≤ 0.2 cm) 和粗根 (直径 > 0.2 cm),各部分分别进行称重和取样。样品按清水、洗涤剂、清水、1%盐酸、3次去离子水顺序冲洗后,105℃下杀青30 min,随后在80℃下烘干至恒重,电磨粉碎后过60目筛,混匀后装袋备测。

        植株解析的同时进行土层取样,取样方法是在单株所占树冠投影面积内均匀布12个采样点,避开施肥沟,以20 cm为一个土层取样,取至120 cm,随后将每层12点土样均匀混合,按四分法留取样品。土样取回后自然风干、研磨、过筛、装袋待测。

        样品全氮采用凯氏定氮法测定[26]15N丰度用ZHT-03 (北京分析仪器厂) 质谱计测定。土壤容重采用环刀法测定。

      • Ndff (%) = (植物样品中15N丰度 − 15N自然丰度)/(肥料中15N丰度 − 15N自然丰度) × 100

        氮肥利用率 (%) = (Ndff × 器官氮吸收量)/施肥量 × 100

        氮肥残留率 (%) = [Ndff × 土层厚度 (cm) × 土壤容重 (g/cm3) × 土层全氮量 (g)]/施肥量 (g) × 100

        土壤损失率 (%) = 100% – 氮肥利用率 – 氮肥残留率

        采用Microsoft Excel 2003软件对数据进行计算和绘图;应用DPS 7.05软件进行单因素方差分析;LSD法进行差异显著性比较。

      • 表1可知,果实成熟期不同处理单果重、单株产量差异显著,均以HA3处理最高 (238.10 g和20.08 kg),其次为HA2处理 (228.05 g和19.08 kg) 和HA1处理 (218.24 g和17.97 kg),CK处理 (209.58 g和17.05 kg) 最低。3个施用腐植酸处理 (HA1、HA2和HA3处理) 的单果重和单株产量分别比CK处理提高了4.1%、8.8%、13.6%和5.4%、11.9%、17.8%。

        表 1  不同腐植酸施用次数下果实产量和品质

        Table 1.  Fruit yield and quality affected by humic acid application times

        处理
        Treatment
        单果重
        Single fruit weight
        (g)
        单株产量
        Yield
        (kg/plant)
        果实硬度
        Fruit hardness
        (kg/cm2)
        可溶性固形物
        Soluble solid
        (%)
        可溶性糖
        Soluble sugar
        (%)
        可滴定酸
        Titratable acid
        (%)
        糖酸比
        Sugar/acid
        CK 209.58 ± 3.21 d17.05 ± 0.90 d7.08 ± 0.05 d12.52 ± 0.33 d11.15 ± 0.25 d0.4679 ± 0.002 c23.82 ± 0.46 d
        HA1218.24 ± 4.07 c17.97 ± 1.07 c7.28 ± 0.03 c13.69 ± 0.38 c12.14 ± 0.24 c0.4707 ± 0.002 c25.79 ± 0.61c
        HA2228.05 ± 5.39 b19.08 ± 1.39 b7.69 ± 0.08 b14.76 ± 0.58 b13.09 ± 0.36 b0.4757 ± 0.003 b27.52 ± 0.78 b
        HA3238.10 ± 6.56 a20.08 ± 1.72 a8.02 ± 0.11 a15.83 ± 0.47 a14.03 ± 0.30 a0.4801 ± 0.002 a29.23 ± 0.72 a
        注(Note):HA1, HA2 和 HA3 分别代表腐植酸一次性、分两次和分三次施用 HA1, HA2 and HA3 represent applying the same amount of humic acid in one, two and three times, respectively; 同列数据后不同小写字母表示处理间差异达显著水平 (P < 0.05) Values followed by different small letters in a column mean significant difference among treatments (P < 0.05).

        3个施用腐植酸处理 (HA1、HA2和HA3处理) 均显著提高了果实硬度,与CK处理相比,HA1、HA2和HA3处理的果实硬度分别提高了2.8%、8.6%和13.3%。果实可溶性固形物、可溶性糖和可滴定酸含量以及糖酸比均以HA3处理最高,其次是HA2和HA1处理,CK处理最低。可溶性固形物、可溶性糖含量和糖酸比在各处理间的差异均达到显著水平;HA3和HA2处理的可滴定酸含量显著高于HA1和CK处理,但HA1与CK处理间差异未达到显著水平。结果表明施用腐植酸能够提高果实产量,改善果实品质,且以腐植酸分3次施用的效果最为显著。

      • Ndff反映了植株器官对肥料15N的吸收征调能力[27]。由表2可以看出,在果实成熟期各处理均以果实的Ndff值最高,其次是叶片、一年生枝、细根、粗跟和多年生枝,中心干的Ndff值最低。与CK处理相比,施用腐植酸提高了植株各器官的Ndff值,但3个施用腐植酸处理对不同器官的影响效果不同。一年生枝的Ndff值表现为HA3 > HA2 > HA1 > CK,HA3处理与HA2处理间的差异不显著,而与HA1、CK处理间差异均达到显著水平;叶片、多年生枝、中心干、果实和细根的Ndff值均与一年生枝呈相同趋势,HA3处理与HA1、CK处理间差异均达到了显著水平;粗根的Ndff值在3个施用腐植酸处理 (HA1、HA2和HA3处理) 间无显著差异,但均显著高于CK处理。由此可见,施用腐植酸提高了植株各器官对氮素的征调能力,从而促进了植株对15N的吸收利用,并且腐植酸分3次施用的效果优于分两次施用及腐植酸一次性施用的效果。

        表 2  不同腐植酸施用次数下苹果植株各器官Ndff (%)

        Table 2.  Ndff of organs affected by humic acid application times

        处理
        Treatment
        一年生枝
        Biennial branch
        叶片
        Leaf
        多年生枝
        Perennial branch
        中心干
        Trunk
        果实
        Fruit
        粗根
        Large root
        细根
        Fine root
        CK 2.18 ± 0.03 c2.26 ± 0.04 c0.94 ± 0.04 c0.85 ± 0.03 c2.69 ± 0.03 c1.45 ± 0.05 b1.81 ± 0.04 c
        HA1 2.29 ± 0.06 bc2.43 ± 0.07 b1.06 ± 0.07 b1.00 ± 0.01 b2.81 ± 0.06 b1.64 ± 0.06 a1.95 ± 0.09 b
        HA2 2.36 ± 0.03 ab 2.52 ± 0.03 ab 1.14 ± 0.02 ab 1.08 ± 0.02 ab 2.90 ± 0.02 ab1.71 ± 0.03 a 2.08 ± 0.08 ab
        HA32.46 ± 0.11 a2.59 ± 0.08 a1.24 ± 0.09 a1.10 ± 0.08 a2.97 ± 0.10 a1.78 ± 0.13 a2.20 ± 0.13 a
        注(Note):HA1, HA2 和 HA3 分别代表腐植酸一次性、分两次和分三次施用 HA1, HA2 and HA3 represent applying the same amount of humic acid in one, two and three times, respectively; 同列数据后不同小写字母表示处理间差异达显著水平 (P < 0.05) Values followed by different small letters in a column mean significant difference among treatments (P < 0.05).
      • 表3可知,施用腐植酸提高了0—120 cm土层15N总残留量,HA1、HA2和HA3处理0—120 cm土层15N总残留量分别是CK处理的1.27、1.31和1.35倍,HA3处理与HA2处理间的差异不显著,但与HA1、CK处理间的差异均达到显著水平。3个施用腐植酸处理 (HA1、HA2和HA3处理) 残留的15N主要累积在0—60 cm土层,15N残留量分别占0—120 cm土层15N总残留量的68.2%、73.1%和79.0%,均高于CK处理的51.5%。0—60 cm各土层15N残留量均表现为HA3 > HA2 > HA1 > CK,而在60—120 cm各土层15N残留量则表现出与0—60 cm土层相反的趋势,说明施用腐植酸增强了土壤对氮素的吸附能力,减少了肥料氮向深层土壤的淋溶损失,起到了一定的保肥作用,且以腐植酸分3次施用的保肥效果最好。

        表 3  不同腐植酸施用次数下各土层15N残留量 (g)

        Table 3.  Residual amounts of 15N in different soil layers affected by humic acid application times

        处理
        Treatment
        土层 Soli layer (cm)总计
        Total
        0—2020—4040—6060—8080—100100—120
        CK 0.12 ± 0.01 d0.23 ± 0.01 d0.34 ± 0.00 d0.30 ± 0.01 a0.21 ± 0.01 a0.16 ± 0.01 a1.34 ± 0.02 c
        HA10.31 ± 0.01 c0.44 ± 0.01 c0.41 ± 0.01 c0.25 ± 0.02 b0.16 ± 0.01 b0.13 ± 0.01 b1.70 ± 0.05 b
        HA20.34 ± 0.01 b0.48 ± 0.01 b0.46 ± 0.01 b0.22 ± 0.02 c0.14 ± 0.01 c0.11 ± 0.01 c 1.75 ± 0.03 ab
        HA30.38 ± 0.01 a0.55 ± 0.01 a0.50 ± 0.01 a0.21 ± 0.01 c0.095 ± 0.01 d 0.071 ± 0.00 d 1.81 ± 0.02 a
        注(Note):HA1, HA2 和 HA3 分别代表腐植酸一次性、分两次和分三次施用 HA1, HA2 and HA3 represent applying the same amount of humic acid in one, two and three times, respectively; 同列数据后不同小写字母表示处理间差异达显著水平 (P < 0.05) Values followed by different small letters in a column mean significant difference among treatments (P < 0.05).
      • 表4可知,CK处理施入的15N-尿素只有15.72%被树体吸收,同时有19.38%残留在土壤中,而64.90%则通过不同途径损失掉。3个施用腐植酸处理 (HA1、HA2和HA3处理) 显著提高了树体对15N-尿素的吸收利用以及在土壤中的残留,降低了15N-尿素的损失。从15N利用率来看,HA1、HA2和HA3处理的15N利用率分别比CK处理提高了5.08、9.61和13.34个百分点,各处理间差异均达到显著水平。HA1、HA2和HA3处理0—120 cm土层15N残留率分别比CK处理提高了5.19、5.92和6.83个百分点,HA3处理与HA2处理间的差异不显著,但与HA1、CK处理间的差异均达到显著水平;HA1、HA2和HA3处理15N损失率分别比CK处理降低了10.27、15.53和20.17个百分点,各处理间差异均达到显著水平。可见,施用腐植酸能够促进苹果对肥料氮的吸收利用,提高肥料氮在土壤中的残留,减少肥料氮的损失,并且腐植酸分3次施用的效果优于分两次施用及腐植酸一次性施用的效果。

        表 4  不同腐植酸施用次数下氮素的吸收、残留和损失

        Table 4.  Fate of 15N affected by humic acid application times

        处理
        Treatment
        苹果15N吸收 Apple 15N uptake土壤15N残留 Soil 15N residue15N损失 15N loss
        (g/plant)(%)(g)(%)(g)(%)
        CK 1.09 ± 0.01 d15.72 ± 0.08 d1.34 ± 0.02 c19.38 ± 0.35 c4.48 ± 0.03 a64.90 ± 0.42 a
        HA11.44 ± 0.10 c20.80 ± 1.48 c1.70 ± 0.05 b24.57 ± 0.75 b3.78 ± 0.07 b54.63 ± 1.03 b
        HA21.75 ± 0.03 b25.33 ± 0.47 b 1.75 ± 0.03 ab 25.30 ± 0.47 ab3.41 ± 0.00 c49.37 ± 0.01 c
        HA32.01 ± 0.09 a29.06 ± 1.27 a1.81 ± 0.02 a26.21 ± 0.27 a3.09 ± 0.10 d44.73 ± 1.43 d
        注(Note):HA1, HA2 和 HA3 分别代表腐植酸一次性、分两次和分三次施用 HA1, HA2 and HA3 represent applying the same amount of humic acid in one, two and three time, respectively; 同列数据后不同小写字母表示处理间差异达显著水平 (P < 0.05) Values followed by different small letters in a column mean significant difference among treatments (P < 0.05).
      • 研究表明,腐植酸含有细胞激肽酶类等生物刺激素,能够促进植物蛋白的合成和细胞的生长,从而促进植物根系生长以及产量的增加[28-29]。本试验中,3个施用腐植酸处理显著提高了富士苹果的单果重和单株产量,并且腐植酸分三次施用的效果优于腐植酸分两次施用及腐植酸一次性施用。3个施用腐植酸处理还显著提高了果实的硬度。硬度是果实耐储藏性的一项重要指标,前人[30-31]研究发现,果实硬度与果实Ca含量成正相关。施用腐植酸显著提高果实硬度的原因可能是腐植酸能促进根系生长、提高根系活性[32],从而提高了树体对Ca的吸收[33]。果实中可溶性糖含量增加,可滴定酸含量降低,糖酸比升高可改善果实的口感风味,贾定贤等[34]研究表明,风味优良的果实糖酸比多为20~60,偏高者风味趋甜,偏低者风味偏酸。李宝江等[35]指出,糖酸比为30~35的果实酸甜适宜,风味浓郁,鲜食品质好。本试验中,3个施用腐植酸处理果实可溶性固形物和可溶性糖含量以及糖酸比均显著高于单施化肥处理,果实品质和风味明显提升,这与彭玲等[36]在苹果、刘继培等[37]在草莓上的研究结果一致,而且腐植酸分3次施用提升果实品质和风味的效果优于腐植酸分两次施用及腐植酸一次性施用。15N示踪结果表明,3个施用腐植酸处理提高了植株根系及地上部各器官对氮素的吸收征调能力,这可能与腐植酸能够促进植物根系中与硝酸盐吸收同化相关的基因的表达有关[38],并且腐植酸还可以调节植物根系环境及植株的新陈代谢,刺激植物根系对氮素的吸收,促进氮素在植株体内的转移,进而提高各器官对氮素的吸收利用[39-40]。另外,腐植酸的施用改善了土壤理化性质,为根系生长和保蓄养分提供了良好的土壤环境[41];腐植酸具有的丰富羧基和酚羟基,能够与尿素的酰胺基作用生成络合物,延缓尿素的释放[42],从而优化了苹果的生长环境,保证了苹果生长发育过程中氮素的持续供应,并且根系吸收的氮素能够较快地向地上部运送,保证了各器官正常功能对养分的需求,从而促进了树体生长及果实发育。

        作物吸收、土壤残留和损失是氮肥进入土壤后的3个基本去向。15N示踪结果表明,3个施用腐植酸处理15N利用率和残留率分别比单施化肥处理提高了5.08~13.34和5.19~6.83个百分点,而损失率降低了10.27~20.17个百分点。可见,施用腐植酸能够促进苹果对肥料氮的吸收利用,提高肥料氮在土壤中的残留,降低肥料氮的损失。究其原因,一方面是由于腐植酸能与尿素形成较稳定的络合物,延缓了尿素的分解;另一方面是因为腐植酸能够在加入初期抑制脲酶活性而在加入后期稳定脲酶活性,使尿素以相对稳定的速度转化成氨[43],不仅使氮素的稳定供应与苹果生长及需氮规律相吻合,更有利于植株的吸收利用,还能有效减少尿素的氨挥发以及淋溶损失。本试验还发现,3个施用腐植酸处理土壤残留的15N-尿素多分布在0—60 cm土层,尤其以20—40 cm土层残留最多,肥料氮向深层淋溶损失较少,这与张水勤等[44]研究腐植酸尿素能够减少肥料氮向下层土壤淋溶的结果一致。此外,15N-尿素在0—60 cm土层尤其是20—40 cm土层残留较多,与苹果根系分布及需肥特性相符合,从而更有利于养分吸收及植株生长,这也在一定程度上解释了施用腐植酸促进红富士苹果氮素吸收及提高其产量的原因,但同时土层中残留的较多氮素也进一步加剧了淋溶损失的风险。

        已有研究结果表明,与春季一次性施氮相比,关键物候期分次追施氮肥不仅能够提高苹果产量、改善果实品质,还能有效提高氮肥的利用率,减少氮素损失[45-46]。本试验中,腐植酸分三次施用对富士苹果产量形成及品质改善的促进作用显著高于腐植酸分两次施用及腐植酸一次性施用。一方面是由于腐植酸分三次施用植株各器官尤其是细根及地上部新生器官对氮素的吸收征调能力显著高于其他两个腐植酸处理,有效促进了植株对氮素的吸收利用;另一方面腐植酸分三次施用处理20—40 cm土层残留15N-尿素也显著高于其他两个腐植酸处理,氮素的分布更有利于养分吸收及植株生长。

      • 施用腐植酸可显著提高富士苹果产量和品质以及树体对15N-尿素的吸收利用,减少氮素损失,并且腐植酸在3月底、6月中旬和8月中旬分三次施用的效果优于分两次及腐植酸一次性施用的效果。

    参考文献 (46)

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