氮锌互作对库尔勒香梨土壤养分及果树全氮、全锌含量的影响

目录TOC\o"1-3"\h\u27828摘要 氮锌互作对库尔勒香梨土壤养分及果实全氮、全锌含量的影响摘要：【目的】认识氮锌对库尔勒香梨栽培土壤养分特征及果实中全氮、全锌含量的影响。【方法】采用田间试验的方法认识氮、锌双施对作物的综合效应。试验设置6个处理，N3水平，N0(N0，0N)、N150(N150，150kg／hm²)、N300(N300，300kg／hm²)；Zn0(Zn0，0Zn)。对比N、Zn不同配比对作物的效应，综合认识对土壤养分以及果实中全氮、全锌含量的效应。【结果】N300表层土壤碱解N、速效磷及速效钾含量最高，分别是63mg／kg、93.12mg／kg、139.5mg／kg，氮锌合理施用能增加土壤的养分。氮锌互作对库尔勒香梨果实的品质指标存在显著的影响，其对全氮和全锌影响效果最显著，就影响效果来看，以N300Zn0.3处理中果核的全氮含量最大9.69g/kg，果皮的全锌显著提高，为29.4g/kg，氮锌平衡适宜的氮锌处理更能促进库尔勒香梨对氮和锌元素的吸收，有利于库尔勒香梨果实品质的提高。关键词：库尔勒香梨；氮锌互作；土壤养分；全氮；全锌EffectsofNitrogen-ZincInteractiononSoilNutrientsandTotalNitrogenandZincContentsinFruitsofKorlaFragrantPearAbstract：Thepurposeofthisstudyistofindouttheimpactofnitrogenandzinconthenutrientsandnutrientsinthesoilandonthenitrogenandzinccontentinthefruitsoffragrantpears.Intheexperiments,theamountofnitrogenandzincwaschangedatdifferentratios,andthenutrientcontentofthesoilwasobserved;thesoilcontentofN,P,Kandalkalinesolublenitrogeninthesoil,andtheamountofZn,andthenutrientcompositionofthesoilwerealsoanalyzed,theresultsshowedthattheamountofN,P,KinthesoilwasgreatestatN300,thezincamountwasthehighestatZn0,andtheamountofZninthefruitwashighestatN300.Amongthetreatments,theN300-Zn.030combinationproducedthehighestnitrogencontentinthecoresofthefruits(9.69g/l)andsignificantlyincreasedthezinccontentinthepeelsto29.4g/l.TheN-Zninteractioninfluencedthequalityofthefruit,especiallythenitrogenandzinccontent.ThisstudyprovidedtheoreticalandempiricalsupportfortheprecisefertilizationofKorlasweetpearorchards,aimingtoachievehigh-qualityfruitproduction.TheN:Znratiowasfoundtobethebestforpromotingtheuptakeandaccumulationofthesenutrientsinfruits,andthereforeforimprovingfruitquality.—Theconclusionsofthestudymayberegardedasapracticalonefortherationaluseofzincfertilizer,withtheaimofenhancingthenutritionalvalueofthefruits.Keywords:Korlafragrantpear；Nitrogen-zincinteraction；Soilnutrients；Soilnutrients；Totalzincinfruits

库尔勒香梨是新疆地区主栽水果之一，隶属于蔷薇科梨属，库尔勒香梨皮薄肉脆、汁多味甜、耐储藏，是新疆地区的重要特产[1]。库尔勒香梨是新疆地区农业的重要代表，也是区域经济发展的支撑力量。库尔勒香梨生长需要氮、锌元素，其中氮素能够直接影响库尔勒香梨的营养生长、光合作用和果实的发育与品质的形塑；而锌是植物体内多种酶的组成成分和代谢的必需成分，对库尔勒香梨的生长、生殖、抗逆性等具有重要影响[2]。然而，大量果农为了追求高产，对库尔勒香梨盲目进行追肥，导致土壤养分结构严重失调，直接影响库尔勒香梨的生长、果实品质和果实的耐寒性。因此，探明氮、锌对库尔勒香梨土壤养分与果实养分积累的影响，对于指导库尔勒香梨合理施肥，提高库尔勒香梨果实品质，具有一定理论意义[1,2]。氮素是植物正常生长发育中需要的一种重要矿质元素，在生理活动中氮素是基础物质，是核酸和蛋白质、植物激素组分之一[5]。氮素是土壤的主要氮素提供者，也是农作物增产的主要来源。氮素是核酸、蛋白质的组分，氮素参与磷脂、绿素和植物激素的合成，控制植物体的细胞分裂、光合作用、呼吸作用等。果树对于氮素的需求量，从某种程度上可以促进植物生长、增加果量[5]。锌在植物体的正常生长发育过程中是一种不可或缺的微量元素，基本的生理功能是维持细胞膜的正常稳定性，保持细胞的活力[6]。锌与酶的活性密切相关，参与蛋白质代谢，影响光合作用，参与糖代谢、合成生长素，对于基因的表达和抗逆性方面也具有重要作用[6]。有研究表明缺锌的植株矮小、叶片褪绿、分蘖迟、开花不正常、籽粒不饱满，从而导致产量下降，所以合理利用锌肥能够促进植物的生长发育、增加产量、提高籽粒锌营养水平[7-9]。土壤元素中氮素比较活跃，氮元素供应有利于果树新梢生长及叶部发育和光合作用，为果实提供充足的光合产物[10]。而施氮肥过量会导致生产成本增加、土壤污染、果实品质变差。锌是植株生长必需的微量元素，锌参与植物体内多种酶的活性，对植株的光合作用、呼吸作用、蛋白质和激素的合成等起重要作用[11,12]。果园缺锌常常导致植株生长不良、叶片黄化、果实品质变差。氮锌肥合理搭配对提高氮肥利用率、保护环境、提高锌供应等具有重要意义[11,12]。库尔勒香梨产区目前氮素偏高，忽视微量元素补充等不合理施肥现象普遍存在，土壤各种元素养分失调严重，不利于植株生长、果实的产量和品质都受到不良的影响。研究氮、锌互作对库尔勒香梨土壤肥力以及果实全氮、全锌含量的影响，对合理使用肥料，改良土壤，提高品质具有一定的指导作用。为此，本试验通过研究氮锌互作对库尔勒香梨土壤养分动态变化规律和土壤全氮、全锌变化规律，明确氮锌最佳配比方案，以期为库尔勒香梨优质高效生产提供技术支撑。1材料与方法1.1试验区概括本研究于2023年选择在新疆巴音郭楞蒙古自治州库尔勒市和什力克乡十队（41°72′78″N、85°95′46″E,海拔855.3米）进行实地调查。该研究区域坐落于新疆中部地理单元，其位置恰好在天山山脉南麓与塔里木盆地东北侧的交界地带，北靠天山支脉的庇护，南朝全球第二大沙漠——塔克拉玛干沙漠。该区域气候类型为暖温带大陆性气候体系，特征为显著的昼夜温幅差异和充沛的光照资源，年均日照时数达2990小时，年平均气温维持14至15摄氏度的水平，年降水量区间为50至58毫米，年最大蒸发强度高达2788.2毫米，盛行东北方向的风向。在地表属性方面，该地区发育典型的黄潮土土壤，以香梨园为例，其土壤理化参数具体表现为：pH值为8.57、电导率测定为518μm/cm、有机质含量为14.2g/kg、碱解氮指标30.2mg/kg、速效磷含量为23.3mg/kg、速效钾含量为160.6mg/kg、以及有效锌含量0.44mg/kg。1.2试验设计选取以6a树龄库尔勒香梨为研究对象。库尔勒香梨栽植密度660株·hm-2（3m×5m），不同氮肥水平下，库尔勒香梨全生长期(4-9月)沟施、叶喷锌肥与香梨互作施肥试验，氮肥N0（不施氮肥）、N150（施N150kg·hm-2）、N300（施N300kg·hm-2），锌肥Zn0（不施锌肥）、Zn0.3%（施锌肥浓度），6个处理，每处理9株作为对照试验，本试验施肥量按N46%的尿素，P2O546%的重过磷酸钙，K2O51%的硫酸钾，以及锌肥为ZnSO4·7H2O。尿素施肥分两次施肥，除N0外，其余的1/2施在萌芽期，剩下的1/2施在果实膨大期，磷、钾肥施在萌芽前。所有肥料均沟施，在树冠投影两翼开沟（沟面积为30cm×30cm），漫灌施用，6次水/整个生育期，定额3.0m3/hm2。N0不施氮肥，其余处理相同，采用同样的施加方法，在萌芽开花期开始，喷花后23d、38d、53d、68d，共4次，间隔15d。上午8:00时，采用手持喷雾器对所选苗木进行喷施，以叶片湿润有水滴滴下为止，其他田间管理与当地常规管理相同，不同处理施肥量如下表所示。表SEQ表\*ARABIC1-1不同处理施肥量处理Treatment养分用量kg/株Zn（浓度/株）NP2O5K2ON0Zn0000.6670.133N0Zn0.30.300.6670.133N150Zn000.3340.6670.133N150Zn0.30.30.3340.6670.133N300Zn000.6670.6670.133N300Zn0.30.30.6670.6670.1331.3采样与测定方法9月10日成熟期时，选取香梨树作为研究对象，开展果实采集工作。针对各项处理，随机选取3株香梨树，从每株的东南西北4个方位各采集4个香梨果实，构成每个处理的12个样本。采集后的果实经充分混合，随后对单果质量、果型指数、果实硬度、果实糖度及内在品质参数进行系统测定。土壤样品的采集：库尔勒香梨园土样采集时间为花期～成熟期0~60cm土层。植株样品及果实的采集：从库尔勒香梨园的萌芽开花期开始，每15d采集不同处理树冠东、西、南、北共4个方向上每个部位的叶片、新梢和果实，每处理3株，每株取叶片30个、新梢8个、果实4个。测定方法：土壤碱解氮测定方法为碱解扩散法；土壤速效磷测定用碳酸氢钠浸提—硫酸钼锑钪比色法；用乙酸铵浸提—火焰光度计法测定速效钾；土壤有机质测定用土壤重铬酸钾浓硫酸外加热法；铵态氮的测定方法为浸提-靛酚蓝比色法，硝态氮的测定用紫外分光光度计法。电子分析天平用于测定植株干重；植株、果实全氮的测定采用奈氏比色法；植株、果实全锌的测定采用原子吸收分光光度计法。计算公式：果形指数=纵径/横径；单株产量=单株果数×单果质量产量：1hm2产量由单株产量计算得出1.4数据处理用MicrosoftExcel2022进行数据整理，统计分析用IBMSPSSStatistics软件进行，采用Duncan法对试验数据进行方差分析和显著性检验，显著水平设置为p＜0.05，用Origin软件对数据进行绘制，探讨。2结果与分析2.1氮锌互作对土壤养分的影响2.1.1不同施氮处理对土壤碱解氮的影响从图2-1的数据分析来看，在0-10cm的表土层中，N300施肥处理的碱解氮含量达到最高值，实测为63mg/kg。在0-30cm的浅层土壤范围内，N300处理的试验小区碱解氮含量显著高于其他施肥组，说明该处理对浅层土壤碱解氮的积累有明显促进作用。而在40-60cm的深层土壤中，N150处理组的碱解氮含量表现最佳，不过各处理组间的差异较浅层土壤明显减小。这表明土壤碱解氮含量的变化并非受单一因素影响，而是土壤剖面深度与氮肥施用方式共同作用的结果。图2-1不同施氮处理对土壤碱解氮的影响2.1.2不同施氮处理对土壤速效磷的影响依据图2-2中数据揭示，N300处理使0-10cm土层中的速效磷含量达到峰值，测定结果为93.12mg/kg。这一现象表明，N300对速效磷的提升效果在浅层土壤0-10cm范围内最为突出，显著超越了其他试验处理的效果。在10-60cm五个的土层中，多数情况下N0处理的速效磷含量相对较高，表明在深层土壤中N0处理在提升速效磷含量上有一定优势。图SEQ图\*ARABIC2-2不同施氮处理对土壤速效磷的影响2.1.3不同施氮处理对土壤速效钾的影响图2-3清晰地展示了在0-10cm的土壤层中，速效钾含量在N300处理条件下达到最大值，具体测定数据为139.5mg/kg。进一步比较0-60cm土层之间可以发现，N300的速效钾含量均高于N0和N150，N300对土壤速效钾的加速积累作用较为突出。但随土层深度增加，土层中速效钾含量都有所降低，这表明土壤速效钾主要集中在土层较浅的部位。图2-SEQ图\*ARABIC3不同施氮处理对土壤速效钾的影响2.1.4不同施氮处理对土壤有机质的影响如图2-4所示，在0-10cm的土壤剖面中，在上述处理中N0处理的有机质含量最高，达到16.01mg/kg；而在0-30cm土层中，各处理的有机质含量变化幅度较大，有机质含量趋势为N0处理最高，其次是N150、N300；在30-40cm的土层中，各处理的有机质含量则是由前两处理含量的高低决定的，在N150处理中有机质含量最高；在40-60cm的土层中，N0处理的有机质含量最大，其次是N300、N150。此外，各处理的有机质含量随土壤深度的增加而显著下降，也表明土壤表面较深层更容易富集有机质。图2-SEQ图\*ARABIC4不同施氮处理对土壤有机质的影响2.1.5不同施氮处理对土壤硝态氮的影响如图2-5所示，数据分析揭示出，在50-60cm的土层深度，N300处理的硝态氮浓度达到最高，其含量为228.71mg/kg。进一步对比0-60厘米六个土层的数据表明，N300处理的硝态氮含量不仅显著优于N0处理，这一结果有力证明了N300处理在提升土壤硝态氮含量方面的更高效能。图2-SEQ图\*ARABIC5不同施氮处理土壤硝对态氮的影响2.1.6不同施氮处理对土壤铵态氮的影响由图2-6可知，在0-10cm这一个土层中N150处理的铵态氮含量达到最高，为15.31mg/kg。在0-40cm这四个土层中，N150处理在多数深度下铵态氮含量最高，在40-60cm两个土层中，N300处理在多数深度下铵态氮含量较高。图2-SEQ图\*ARABIC6不同氮处理对土壤铵态氮的影响2.2氮锌互作对果实全氮含量的影响果芯组织在全氮水平上表现出普遍的显著优势，如图2-7所揭示，这一现象在N300Zn0.3处理组中尤为突出，其果芯全氮含量升至9.69mg/kg的最高值。相比之下，果皮与果肉区域的全氮含量则明显偏低。这种显著的区域差异性进一步证实了果实内部不同部位全氮分布的明显不均匀性。N300Zn0.3、N150Zn0.3两个处理相较其他处理，能使果实各部位的全氮含量有明显提升，表明不同处理对果实全氮含量有显著影响。图2-SEQ图\*ARABIC7氮锌互作对果实全氮含量的影响2.3氮锌互作对果实全锌含量的影响由图2-8可知，在不同处理下，果皮全锌含量变化明显。N300Zn0.3处理果皮全锌含量最高，达到29.4mg/kg。果肉和果芯的全锌含量相对果皮较低。整体上来看，果皮的全锌含量高于果肉和果芯，说明果实的不同部位全锌含量存在差异。N300Zn0.3、N150Zn0.3两个处理相比其他处理，能使果实各部位的全锌含量有明显的提升，表明不同的处理对果实全锌含量有显著影响。图2-SEQ图\*ARABIC8氮锌互作对果实全锌含量的影响3讨论3.1氮锌互作对土壤养分的影响本研究结果表明，土壤养分与施氮量整体有显著差异，提高施氮量能有效提高土壤养分。这与李伟、谢文哥[11]等人研究结果一致。氮肥是补充土壤氮素的主要来源，适量增施氮肥可满足库尔勒香梨生长对氮素的需求。本研究中，成熟期香梨园土壤养分含量随着施氮量的增加而显著增加，施氮处理土壤养分含量高于不施氮处理组，与李春梅[12]等研究一致，施氮有利于土壤营养元素的累积，增加土壤肥力。本研究中，施氮处理N150、施氮处理N300土壤碱解氮、速效磷、速效钾、有机质、硝态氮、铵态氮等养分含量均显著增加，最高为碱解氮63mg/kg、速效磷93.12mg/kg、速效钾139.5mg/kg、有机质16.01g/kg、硝态氮228.71mg/kg、铵态氮15.31mg/kg，表层土壤养分含量显著增加。氮肥不同指标在不同氮肥处理中响应幅度以及变化趋势不尽相同，锌肥对碱解氮含量无显著影响，可能是由于锌在土壤中通过影响某些酶的活性而发挥作用以及锌对氮素的矿化和氮素转化作用较小。土壤有效锌含量方面，施锌显著提高了土壤有效锌含量，同时，施氮配施锌肥增加了土壤锌的有效性，可能是由于氮肥的施入量适宜改善了植株的长势、根系对锌的吸收能力增强，也可能影响土壤锌的形态和有效性。3.2氮锌互作对果实养分含量的影响氮锌配施能显著提高库尔勒香梨果实全氮、全锌含量。氮素是构成蛋白质和核酸的主要原料，氮素的适量供应能促进果实蛋白质的合成，提高果实中的全氮量。本试验中就表现N300+0.3%Zn处理能达到这个效果，对库尔勒香梨的增产效果非常明显。但是氮素的过量供应又会对果量的形成产生抑制作用，本试验证明了之前有很多学者做的试验研究，氮肥合理施用对提高园艺果树产量具有很显著的效果，过量施用会影响果树的增产效果[13-14]。氮素过量供应会导致库尔勒香梨在生长发育过程中营养的过剩，造成库尔勒香梨生长不良，营养失衡，导致库尔勒香梨长势差、座果量及品质降低[15-16]。锌素在许多植物体内是某些酶的组成成分或活性中心，对植物体的碳氮代谢有重要的作用，锌的供应能促进果实对氮的吸收和积累，从而达到促进果实增产。锌参与植物生长素的合成过程，调节植物发育，进而影响果实中的锌吸收和积累。4结论本研究表明，氮锌耦合对库尔勒香梨园地土壤养分及果实中全N、全Z含量影响较大，N300施肥处理显著提高土壤养分，N300Zn0.3处理提高果实中全N、全Z积累量更显著；田间试验研究得出，氮素施入能够提高土壤中碱解氮的含量；而锌元素的施入，能够有效的提高土壤有效锌含量，氮锌耦合能够提高土壤中锌的有效性，有效的改善库尔勒香梨果实中氮锌元素的摄入量，而相关分析结果显示土壤中碱解氮元素与果实中全N积累量，土壤中有效锌元素与果实中全Z积累量存在极显著的正相关关系，因此在库尔勒香梨园地生产中可结合库尔勒香梨需氧量及土质情况，合理的施入氮锌肥，提高土壤养分状况，提高库尔勒香梨果实品质。

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