SH6中間砧不同埋土深度對蘋果幼樹內源激素和氮素利用的影響

李洪娜， 季萌萌， 彭 玲， 姜 翰， 葛順峰， 姜遠茂

(山東農業大學園藝科學與工程學院， 作物生物學國家重點實驗室， 山東泰安 271018)

蘋果樹矮化密植具有結果早、 產量高、 果實品質好、 管理方便[1]、 更新品種快、 節約土地、 投資回收快的特點，應用矮化中間砧是當前我國果樹生產上采用的主要致矮手段，也是世界上果樹栽培的發展趨勢[2-3]。但矮化中間砧蘋果存在氮素吸收利用率低、 樹勢弱、 易衰老等問題，目前我國對于矮化中間砧的栽培標準尚不統一，生產上大都采用的中間砧埋深1/2的措施也缺乏一定的理論依據。因此確定合理的中間砧的埋土深度對于在生產上大力推廣矮化密植栽培具有重要的意義。氮素是果樹必需的重要的礦質元素[4]，對果樹的產量、 品質[5]、 激素水平[6]有重要的調節作用。激素作為果樹生長的重要調節物質，影響果樹的生長[7]、 枝梢形成[8]和成花結果[9-10]，激素類物質在蘋果矮化砧木致矮機理中也占有重要的地位[11]。而郭金麗等[12]、 李丙智[13]的研究表明，矮化中間砧的埋土深度與樹體生長、 矮化程度關系十分密切。前人關于中間砧埋土深度的研究主要集中在樹體外部長勢上[14-16]，而中間砧埋土深度的作用機理特別是對樹體氮素吸收以及內源激素的影響尚缺乏系統的研究。因此，本研究應用15N同位素示蹤技術，以兩年生宮藤富士/SH6/平邑甜茶為材料，研究中間砧不同埋土深度對蘋果幼樹內源激素和氮素利用的影響，以期為確定SH6中間砧最適的埋土深度提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗在山東省泰安市山東農業大學園藝試驗站進行。以兩年生宮藤富士/SH6/平邑甜茶(Borkhcv.Fuji/SH6/M.hupehensisRehd)為試材，株行距1 m×2 m，試驗地土壤為黏質棕壤土，0—20 cm土層有機質含量9.83 g/kg、 全氮0.82g/kg、 堿解氮86.97mg/kg、 速效磷22.57 mg/kg、 速效鉀125.37 mg/kg，pH 6.80。

選取生長勢基本一致、 中間砧長度約20 cm、 無病蟲害的兩年生宮藤富士/SH6/平邑甜茶15 株，設3個處理：中間砧全埋(T1)、 中間砧埋深1/2(T2)、 中間砧全露(T3)。 每個處理5次重復。分別于4月中旬， 每棵施0.5 g15N-尿素+13.1 g普通尿素，20 g磷酸二銨和18.5 g硫酸鉀。

1.2 測定項目與方法

1.2.1 植株內源激素及根系活力的測定 于2012年5月15日、 6月25日分別采集植株的莖尖和細根，每個處理重復3次，分別稱取0.5 g樣品，放入液氮罐中，帶回實驗室放入超低溫冰箱保存。細根和莖尖中生長素(IAA)、 赤霉素(GA)、 脫落酸(ABA)及玉米素核苷(ZR)含量的測定采用酶聯免疫分析方法(ELISA)[17]。

1.2.2 植株樣品的解析和測定 于2012年9月20日植株停止生長時，整株解析，稱量各部分鮮重、 干重。整株解析為細根(d≤0.2 cm)、 粗根(d>0.2 cm)、 根砧、 中間砧、 枝干、 新梢、 葉片。樣品按清水→洗滌劑→清水→0.1%鹽酸→3 次去離子水的順序沖洗后，于105℃殺青30 min后在80℃烘干至恒重，電磨粉碎后過0.3 mm篩，混勻后裝袋備用。

樣品全氮用凱氏定氮法測定[18]； MAT-251 質譜儀測定15N 豐度，樣品在中國農業科學院原子能利用研究所測試。

計算公式為：

Ndff(%)=(植物樣品中15N 豐度%-15N 自然豐度%)/(肥料中15N 豐度%-15N 自然豐度%)×100

氮肥分配率(%)=各器官從氮肥中吸收的氮量(g)/總吸收氮量(g)×100

氮肥利用率(%)=[Ndff×器官全氮量(g)]/施肥量(g)×100

試驗數據采用SAS 9.1 系統進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 中間砧不同埋土深度對植株生長的影響

中間砧不同埋土深度顯著影響蘋果幼樹的生長狀況，其中株高、 莖粗、 總鮮重等指標均存在顯著差異(表1)，其中T1處理的株高、 莖粗、 總鮮重最大，其次為T2，T3最小。T1處理細根生物量顯著高于其他處理，約為T2的1.35倍， T3的1.73倍。3個處理間根冠比以T3最大，T1最小，且兩者差異顯著， T2處理與其他處理間的差異不顯著。結果表明中間砧全埋(T1)處理的植株旺長，失去矮化效果，而中間砧全露(T3)的長勢太弱。

表1 不同埋土深度株高、 莖粗、 細根生物量、 根冠比及鮮重

2.2 不同埋土深度對植株內源激素含量的影響

2.2.1 對蘋果莖尖和細根內源激素含量的影響 由表2可以看出，中間砧不同埋土深度影響植株內源激素的變化，不同處理間存在差異，各時期莖尖和細根中赤霉素(GA)和生長素(IAA)的含量表現一致，均為T1>T2>T3； 脫落酸(ABA)的含量則相反，表現為T1T2>T3。新梢停長期較新梢旺長期莖尖中的GA、 IAA含量略有降低，IAA含量明顯降低。與莖尖不同，新梢停長期根系中GA、 IAA含量的均值較新梢旺長期有所升高，而ABA含量有所降低。

表2 不同埋土深度植株的內源激素含量 (ng/g, Fw)

2.2.2 對蘋果莖尖和細根內源激素比值的影響 近年來，很多研究表明，果樹的生長發育不僅與激素含量有關，更重要的是激素間的相互作用，特別是生長促進激素和生長抑制激素之間的比例和平衡。由表3可以看出，在新梢旺長期莖尖和細根的ZR/GA比值以T3處理最大，T2次之，T1最小，而新梢停長期，T2處理的莖尖和細根中的ZR/GA比值略大于T3，顯著高于T1。各時期莖尖和細根的ABA/GA 和ABA/IAA比值均為T3>T2>T1。而整個時期，莖尖和細根中生長促進型激素和生長抑制型激素的比值以T1處理最大，顯著高于T2和T3處理，其中新梢旺長期，T1處理莖尖的 (GA+ZR+IAA)/ABA比值是T2的2倍，約為T3的2.34倍。

2.3 中間砧不同埋土深度對植株氮素吸收、 分配的影響

2.3.2 植株全氮和15N吸收量的差異 由表5可知，矮化富士蘋果中間砧不同埋土深度具有不同的全氮和15N吸收量，隨著中間砧埋土深度的增加，氮素的吸收量呈上升的趨勢，其中T1處理的植株全氮含量和15N吸收量最大，分別為1.37 g/plant、 0.028 g/plant，T2次之，分別為0.96 g/plant、 0.021 g/plant，T3最低。由此可見，在施氮量相同的情況下，T2相比T3處理更有利于植株對氮素的吸收，植株全氮量較高。

2.3.3 植株15N利用率的差異 中間砧不同埋土深度處理的矮化蘋果幼樹氮肥利用率差異顯著，其中T1處理的生長勢最好(表1)，對15N的利用率最高為11.99%；其次為T2(9.05%)；T3處理的15N利用率最小，僅為6.64%，并且各處理之間差異顯著。由此可見，T1和T2處理均能顯著提高矮化蘋果幼樹的氮肥利用率。

表3 不同埋土深度植株的內源激素含量比值

表4 不同埋土深度矮化富士蘋果各器官 15N分配率的差異(%)

表5 不同埋土深度矮化富士蘋果植株全氮、 總吸 15N量、 氮肥利用率差異

2.4 不同埋土深度蘋果各器官的Ndff%

器官的Ndff[20]指植株器官從肥料中吸收分配到的15N量對該器官全氮量的貢獻率，反映植株器官對肥料15N的吸收和征調能力。由表6可以看出，不同中間砧埋土深度處理均以新梢和葉中的Ndff值最高，其次為基砧、 細根和枝干，而粗根、 中間砧器官的Ndff 值相對較低， 3個處理間基砧和枝干的Ndff 值無顯著差異。由此可見，中間砧不同埋土深度對基砧、 枝干的氮素征調能力并無影響。不同處理的 Ndff值均表現出一致的規律，即地上部> 地下部，因此對于兩年生的矮化富士蘋果幼樹，地上部對氮素的吸收競爭能力高于地下部，吸收的氮素主要用于地上部的營養生長，與上文提到的氮素分配率相一致。同一器官不同處理間的Ndff值存在差異，均以T3處理最高，且顯著高于T1和T2處理。

表6 不同埋土深度對蘋果各器官 Ndff的影響(%)

3 討論與結論

激素在植物的生長發育中起著重要的調控作用，它作為信號分子在時間和空間上調控植物發育的許多過程[21]。果樹樹體的大小受激素的明顯控制，且與生長素(IAA)，赤霉素(GA)，玉米素核苷(ZR)及脫落酸(ABA)等4類激素有明顯和直接的關系[22]。前人研究證實不同類型激素間的平衡狀況比單獨一兩種激素的作用更重要，樊衛國[23]研究認為，ZR/GA比值高有利于刺梨營養生長向生殖生長轉化，對刺梨花芽分化具有促進作用。而黃迪輝和黃輝白[24]認為，高ABA/GA和高ABA/IAA比值可緩和生長為成花準備了前提。本試驗中，中間砧全埋處理(T1)的莖尖和細根內GA、 ZR、 IAA的含量最高，植株長勢最好，氮素吸收利用率最高，中間砧埋深1/2的處理(T2)次之，而ABA含量以中間砧全露處理(T3)最高，T1處理最小。前人研究認為，高的ABA含量可導致緊湊型品種的矮化[5]。新梢停長期T2處理的莖尖和細根中ZR/GA的比值最高，ABA/GA、 ABA/IAA、 (GA+ZR+IAA)/ABA比值又相對較高，由此可見，中間砧埋深1/2一方面能夠緩和生長，起到矮化效果，為成花結果提供保障，另一方面又有一定促進生長的作用，能提高氮素高效吸收利用。

根系作為養分吸收的主要部位，其生長狀況可影響氮素的吸收，進而影響整株的生長狀況[20]。根系的分布深度通過影響地下營養空間和土壤營養及水分的利用，直接影響產量的高低[25]。任雪菲等[26]研究表明，矮化中間砧入土深度15—20 cm，果樹細根數量多，干質量大，吸收養分和水分充足，本研究結果證實了此結論。本試驗還表明，SH6矮化中間砧不同埋土深度影響樹體對氮素的吸收利用，中間砧全埋處理(T1)各部分生物量明顯增加，細根干物質量最多(表1)，矮化變喬化，因此，植株全氮含量、15N吸收量和氮肥利用率最大(表5)；中間砧埋深1/2處理(T2)既能保證氮素正常吸收和利用又不至于旺長，因而其氮肥利用率僅次于中間砧全埋；中間砧全露處理(T3)，由于根部栽植過淺，植株根系生長易受外界環境的影響，保水保肥性降低，在相同的施氮條件下，由于細根生物量以及根冠比的差異(表1)，中間砧全露處理的植株全氮含量和15N吸收量最低，這與張建光[27]、 張鵬程等[28]在矮化中間砧蘋果上、 煙草深栽上得出的結論相似。而山東蘋果園不同土層間有效養分含量有較大差異，表層土(0—20 cm)含量最高，底層土(40—60 cm)含量最低[29]，中間砧埋深1/2的處理根系分布的土層約為10—40 cm，土壤通氣性好，土壤溫度較為穩定，細根發生量較大，植株能夠長期有效地利用土壤耕作層的水分及養分，從而提高氮肥的吸收利用率，影響樹體的激素水平。

不同中間砧埋土深度的植株各器官的Ndff值存在差異，中間砧全露處理(T3)顯著高于其他處理(表6)，但中間砧全露處理的植株生長勢最差(表1)，各器官的Ndff 反而較高，可能是由于根系生長受阻而引起的“濃縮效應”[30]，也是樹體矮化后的效果，而中間砧全埋處理(T1)的Ndff值最低，其主要原因是生物量快速增長導致的稀釋效應，正是由于中間砧全埋處理的植株生物量的快速增長(表1)，在處理期間吸收的氮使植物組織中的15N得到稀釋，吸收氮越多，稀釋強度越大[31-32]，即出現中間砧全埋處理(T1)的樹體長勢好，氮吸收利用率高，各器官中的Ndff值反而相對低的現象。本試驗僅是一年的結果，有關中間砧不同埋土深度對富士蘋果樹體生長的長遠影響還有待進一步觀察和研究。

綜合矮化SH6富士蘋果中間砧不同埋土深度下的生長狀況、 內源激素水平和氮素吸收、 利用及分配特性，可以看出SH6中間砧埋深1/2可降低生長促進型激素GA和IAA的含量以及(GA+ZR+IAA)/ABA比值，并且與花芽分化有關的ZR/GA比值明顯升高。說明SH6中間砧埋深1/2既能起到樹體矮化的效果，又有利于矮化蘋果幼樹的氮素吸收利用和提早花芽分化。

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