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板栗Castanea mollissima是中国具有较高经济价值的名特优农产品之一,因其栗实涩皮易剥离、含糖量高、糯性强等优点在国内外市场前景广阔。“中国板栗属京东,京东板栗属迁西”。河北省迁西县位于燕山南麓,因其独特的自然条件造就了迁西地区板栗绝佳的口感和风味,产量、品质均居全国首位,被誉为“中国名特优经济林京东板栗之乡”。通过科学选种和嫁接,该县培育了许多板栗优良品种,其中由于‘燕山早丰’Castanea mollissima ‘Zaofeng’的丰产性能及结果能力较好,在迁西板栗生产中占据主导地位。但由于‘燕山早丰’主要栽培在山区,生产中丰产栽培技术不配套,导致‘燕山早丰’的实际产量远未达到该品种所具有的理想产量,其中盲目施肥、树体营养失调是制约该地区板栗产业链发展的重要因素。关于板栗矿质营养的研究多集中在8~15年生板栗叶片矿质元素质量分数的年周期变化上[1-2],也有人对迁西‘燕山早丰’的需肥规律进行了初步研究[3],但关于不同林龄板栗品种‘燕山早丰’叶片矿质营养动态变化的研究还未见报道。另一方面,采用叶分析法进行营养诊断是果树养分管理的重要措施,国内外学者已对苹果Malus domestica[4-6],柑橘Citrus reticulata[7-8],杧果Mangifera indica[9-10]等的营养诊断进行了系统研究。本试验拟通过研究不同林龄板栗品种‘燕山早丰’叶片矿质营养含量的动态变化,探求不同林龄‘燕山早丰’需肥规律的差异,确定叶分析法的最佳采样期,旨为迁西不同林龄‘燕山早丰’的营养诊断和科学施肥提供参考。
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如图 1所示:不同林龄板栗品种‘燕山早丰’结果枝叶片氮、磷、钾质量分数随物候期总体上均呈降低趋势。其中:氮和磷质量分数的变化趋势相似(图 1a和b)。在展叶末期,不同林龄‘燕山早丰’树体的叶幕处于基本建成状态,叶片营养状况较好,3种矿质元素质量分数出现最大值。在开花授粉期,雄、雌花发育成为生长中心,尤其是雄花序的大量分化消耗了大量树体营养,导致叶片氮、磷、钾质量分数迅速下降,其中降幅最大的为钾质量分数(图 1c)。进入坐果期,‘燕山早丰’叶片氮和磷质量分数继续下降,钾质量分数有升高趋势。幼果期栗实干物质积累少,生殖生长和营养生长的矛盾得到缓和,‘燕山早丰’树体营养状况得到一定程度的恢复。该时期不同林龄板栗树体对氮、磷、钾元素的需求与坐果期相反,具体表现为叶片氮和磷质量分数升高,但钾质量分数轻微下降。进入栗实膨大期,‘燕山早丰’干物质积累主要集中在成熟前1个月,光合产物大量由栗叶转运到栗实[16],导致不同林龄‘燕山早丰’结果枝叶片氮、磷和钾质量分数迅速下降,尤其是氮和钾的降幅很大。试验表明:在‘燕山早丰’开花授粉期和栗实膨大期,不同林龄板栗对氮、磷和钾营养的需求较高;坐果期仍需大量氮和磷元素,但对钾的需求较少,但幼果期对氮、磷和钾养分的需求状况与坐果期相反。在本次试验中,由于不同林龄板栗林立地条件的差异,导致8年生板栗林叶片钾质量分数略低,但叶片钾质量分数的变化趋势与12年生,20年生、30年生板栗林相似。
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由图 1d可以看出,不同林龄板栗品种‘燕山早丰’结果枝叶片钙质量分数总体呈升高趋势。在开花授粉期,‘燕山早丰’结果枝叶片钙质量分数迅速升高,表明这段时期树体对钙的需求较多。在栗实发育初期,叶片钙质量分数基本不变,栗蓬对钙的需求与板栗对钙的吸收量处于平衡状态。进入栗实发育中后期,特别是膨大期,叶片钙急剧升高,而且升幅较大。有研究[17]表明,钙与叶片的光合密切相关,钙质量分数升高可增强叶片光合作用以满足栗实干物质积累的需求。从展叶期到膨大期,不同林龄板栗结果枝叶片镁质量分数变化较为平缓,几乎不随物候期变化而改变,始终保持在6.0~7.0 g·kg-1左右(图 1e)。镁主要参与叶绿素合成,综合不同物候期叶片镁质量分数变化,表明在展叶后期该节位栗叶已发育成为成熟功能叶,而且此时树体新梢停止生长,随物候期变化树体对镁营养的需求处于稳定状态。
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由图 2可以看出:不同林龄板栗品种‘燕山早丰’结果枝叶片铁和锰质量分数的变化趋势相似。在开花授粉期,铁和锰质量分数缓慢升高,进入果实发育期,迅速升高(图 2a和图 2b)。在栗实发育期间,不同林龄‘燕山早丰’结果枝需要完成许多生理过程,如栗实发育、花芽生理分化等,需要结果枝叶片提供营养,导致该时期栗叶负荷加重,微量元素铁和锰均直接参与栗叶的光合作用过程,结果枝叶片保持较高的铁和锰质量分数,对于提高栗叶光合作用进而保证树体生长发育正常进行有重要作用。
图 2 不同林龄板栗品种‘燕山早丰’叶片铁(a),锰(b),硼(c),铜(d)质量分数的动态变化
Figure 2. Dynamic changes of Fe(a), Mn(b), B(c),and,Cu(d) contents in leaves of chestnut plantations at different ages
在开花授粉期,不同林龄板栗品种‘燕山早丰’结果枝叶片硼质量分数均急剧降低(图 2c),这与硼对板栗的生理作用密切相关,硼参与花粉萌发和花粉管生长,导致树体硼营养大量消耗;在栗实发育初期,树体对硼需求减少,栗叶硼质量分数得以恢复。在栗实膨大期,叶片硼质量分数迅速升高,膨大期栗叶负荷加重促进了树体对硼的吸收。不同林龄‘燕山早丰’结果枝叶片铜质量分数较低且变幅较小,在开花授粉期,栗叶铜质量分数呈升高趋势;在栗实发育期,铜质量分数略微降低(图 2d)。
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计算不同林龄板栗结果枝叶片各时期矿质元素质量分数的算数平均值,采用Duncan新复极差法进行差异显著性分析。结果表明(表 1),12年生、20年生、30年生板栗结果枝叶片主要矿质元素质量分数的均值差异均不显著(P>0.05),但与12年生、20年生、30年生板栗相比,8年生板栗叶片氮、磷、镁、铜质量分数的均值表现出不同程度的差异,尤其是镁,8年生板栗结果枝叶片镁质量分数显著(P<0.05)高于20年生、30年生板栗。造成这种差异的原因可是因为8年生板栗还处于盛果初期,而20年生、30年生板栗已长期处于盛果期,长期大量的养分输出降低了20年生、30年生板栗镁营养。
表 1 不同林龄板栗品种‘燕山早丰’叶片主要矿质元素质量分数比较
Table 1. Comparison of the mineral element contents in leaves of chestnut plantations at different ages
林龄 氮/(g·kg-1) 磷/(g·kg-1) 钾/(g·kg-1) 钙/(g·kg-1) 镁/(g·kg-1) 铁/(mg· kg-1) 锰/(mg·kg-1) 铜/(mg· kg-1) 硼/(mg· kg-1) 30年生 19.608 ab 1.178 ab 5.559 a 12.456 a 6.308 b 646.457 a 481.748a 13.853 ab 49.983a 20年生 20.513 a 1.260 ab 5.520 a 13.500 a 6.621 b 710.126 a 639.631a 13.874 ab 46.803a 12年生 19.839 ab 1.314 a 5.440 a 12.932 a 6.868 ab 679.082 a 558.982a 14.379 a 51.234a 8年生 17.531 b 1.105 b 4.299 a 14.278 a 7.226 a 740.037 a 700.451a 13.025 b P值 0.110 0.060 0.179 0.767 0.023 0.386 0.445 0.085 0.938 说明:同列数据后不同小写字母表示不同林龄间差异达5%显著水平。
Seasonal changes of mineral nutrients and difference analysis with chestnut leaves for different-age plantations
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摘要: 以河北省迁西县不同林龄(8,12,20,30年生)板栗品种‘燕山早丰’Castanea mollissima ‘Zaofeng’为试材,通过测定不同物候期结果枝叶片主要矿质元素的质量分数并进行差异分析,研究了不同林龄板栗需肥规律及树体营养差异,旨为不同林龄‘燕山早丰’的营养诊断和科学施肥提供参考。结果表明:①不同林龄板栗对养分的需求规律一致,其中开花授粉期对氮、磷、钾、钙和硼与果实膨大期对氮、磷、钾、钙需求量较大;果实发育期间板栗对铁和锰的需求有持续增加的趋势;不同物候期板栗对铜和锰的需求量变化较小。②与8年生和12年生板栗相比,20年生、30年生板栗由于长期养分大量输出导致树体营养镁亏损,对此,生产上应适当增加镁肥(硫酸镁)施用量,及时补充板栗养分,以延长‘燕山早丰’的盛果期。③不同林龄‘燕山早丰’叶片主要矿质元素质量分数在幼果期(7月10日-8月10日)相对稳定,是采用叶分析法进行营养诊断的最佳采样期。Abstract: To provide reference for nutritional diagnoses and balanced fertilization, the seasonal changes and difference analysis of mineral nutrient contents in leaves during different phonological periods were analyzed, with Castanea mollissima ‘Zaofeng’ plantations at different ages(8 a,12 a,20 a,30 a)planted in Qianxi County of Hebei Province as experimental materials, aim to research the fertilizer demand regularity and nutritional differences of chestnut plantations at different ages. The results showed that(1)C. mollissima ‘Zaofeng’ plantations at different ages had the similar nutrition requirement regularity. Elements N,P,K,Ca,and B were in greater demand during pollination;N,P,K, and Ca demands were greater during the fruit expansion period;and Fe and Mn demand increased during fruit growth. However,Cu and Mg demand decreased in different phenological periods.(2)The difference analysis revealed lower Mg in the 20-and 30-year-old chestnut plantations than the 8-and 12-year-old plantations.(3)For 8-,12-,20-,and 30-year-old chestnut plantations,content of the main mineral nutrients in leaves changed the least from the middle of July to the middle of August. Since Mg decreased over time,the rate of Mg fertilizer application should be increased with time to keep chestnut trees at full productivity,and for optimal leaf nutrient analysis,sampling should be taken from the middle of July to the middle of August.
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Key words:
- cash forestry /
- Castanea mollissima /
- mineral nutrient /
- leaf analysis /
- nutrient losses
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表 1 不同林龄板栗品种‘燕山早丰’叶片主要矿质元素质量分数比较
Table 1. Comparison of the mineral element contents in leaves of chestnut plantations at different ages
林龄 氮/(g·kg-1) 磷/(g·kg-1) 钾/(g·kg-1) 钙/(g·kg-1) 镁/(g·kg-1) 铁/(mg· kg-1) 锰/(mg·kg-1) 铜/(mg· kg-1) 硼/(mg· kg-1) 30年生 19.608 ab 1.178 ab 5.559 a 12.456 a 6.308 b 646.457 a 481.748a 13.853 ab 49.983a 20年生 20.513 a 1.260 ab 5.520 a 13.500 a 6.621 b 710.126 a 639.631a 13.874 ab 46.803a 12年生 19.839 ab 1.314 a 5.440 a 12.932 a 6.868 ab 679.082 a 558.982a 14.379 a 51.234a 8年生 17.531 b 1.105 b 4.299 a 14.278 a 7.226 a 740.037 a 700.451a 13.025 b P值 0.110 0.060 0.179 0.767 0.023 0.386 0.445 0.085 0.938 说明:同列数据后不同小写字母表示不同林龄间差异达5%显著水平。 -
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https://zlxb.zafu.edu.cn/article/doi/10.11833/j.issn.2095-0756.2014.01.006