覆秸稈配施肥對土壤含水量及杏扁葉片光合特性的影響

陳雪峰，景晨娟，王 端，劉志琨，武曉紅

（河北省農林科學院石家莊果樹研究所，河北石家莊050061）

杏扁是我國特有的樹種，是普通杏和西伯利亞杏的自然雜交種[1]，其具有耐寒、抗旱、喜光、耐瘠薄的特點，可適應高海拔地區無霜期短的氣候[2]。河北省杏扁種植主要集中在張家口市南部的涿鹿、懷來、蔚縣、懷安、陽原等5個縣[3]，而氣候更加寒冷的北部地區，雖然存在有大量的野山杏資源，但是鮮有杏扁栽培。為引進杏扁產業，提升張家口市北部縣區農業種植效益，2017年以崇禮區為試點進行了引種示范，由野山杏改接杏扁超過3.33 hm2，由于山坡地土層薄、土壤貧瘠、無灌溉條件，水肥矛盾成為限制杏扁生長發育的主要因素。因此，積極探索適宜杏扁生長的水肥利用措施，對于當地杏扁產業發展至關重要。

有機物料覆蓋是當前國內外廣泛推廣的一種果園耕作技術，其可提高土壤保水能力[4-5]，優化土壤溫度變化[6]；覆蓋材料腐解后還可提高土壤中氮、磷、鉀及有機質含量[7]，提升養分利用效率[8-9]，改善土壤物理性狀[10]，進而改善葉片光合結構，提高葉片光合能力[11]，促進植株生長發育[12]。周江濤等[13]研究發現，有機物料覆蓋增加了土壤含水量，優化了土壤溫度變化，提高了土壤有機質含量，增加了土壤堿解氮、速效磷、速效鉀含量。呂三三等[14]研究表明，果園覆草和施用氮肥復合處理可顯著提高葉片光合效能，有效促進蘋果樹生長。王榮莉等[15]研究發現，樹盤覆蓋可有效提升果園土壤含水量、降低土壤容重，從而提升蘋果葉綠素含量，增加光合效率。目前，果園覆蓋在蘋果、梨[16]、桃[17]等樹種上的研究較多，但在高寒山區杏扁上的應用研究鮮見報道。

本試驗通過秸稈覆蓋配施化肥處理，研究其對杏扁葉片顯微結構及光合能力的影響，以期為張家口市北部高寒山區發展杏扁產業提供技術指導。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗于2019年6月至2020年7月在張家口市崇禮區朝陽村杏扁基地進行。朝陽村屬于典型的壩上壩下連接帶高寒山區氣候，年平均氣溫0.1～2.0℃，年均降水量460～530mm，年均無霜期90～95d[18]，海拔1470m。試驗地為山坡地，pH值為7.0，土壤基礎養分含量為硝態氮6mg/kg、速效磷9mg/kg、速效鉀215mg/kg，土層深度30～40 cm。

1.2 試驗材料

供試材料為野山杏改接而成的優一杏扁，其中，野山杏樹齡為7 a，優一杏扁樹齡為3 a。

1.3 試驗方法

試驗以覆秸稈配施肥作為處理，以當地常規管理即地面不覆蓋不施肥為對照。其中，覆蓋秸稈為當地農作物莜麥秸稈。2019年6月，以樹干為中心覆蓋秸稈，覆蓋面積1 m2，厚度20 cm，配施尿素0.5 kg/株（以加速秸稈腐解）；2019年8月追施復合肥（氮磷鉀15%∶10%∶17%）0.5 kg/株；2020年4月追施尿素0.5 kg/株。以3株為一個小區，重復5次，其他管理條件一致。

1.4 測定指標及方法

1.4.1 土壤養分含量測定 pH值采用pH計測定；土壤鮮樣用1 mol/L氯化鉀溶液以土液比1∶5浸提，采用紫外分光光度計測定硝態氮含量；風干土樣用0.5 mol/L碳酸氫鈉溶液浸提，采用鉬銻抗比色法測定速效磷含量；風干土樣用1 mol/L的乙酸銨溶液浸提，采用火焰光度計法測定速效鉀含量。

1.4.2 土壤含水量測定 2020年6月11日開始采集土樣，7—9月，分別選取雨后第3天采集土樣，共采集4次。取樣點距杏扁植株30 cm，取0～20 cm土層，采用三點取樣法，采集土樣混勻后及時測定土壤濕質量，之后采用105℃烘箱法測定土壤質量含水量。

1.4.3 葉片顯微結構分析 于2020年7月4日每株樹取樹冠外圍功能葉片5片，在每片葉靠近中部葉脈位置取1 cm2樣品，采用FAA固定，脫水、包埋、切片、染色后，在顯微鏡下觀察并拍照。利用Image pro plus 6.0軟件測定葉片、柵欄組織及海綿組織的厚度，并計算柵欄組織厚度/海綿組織厚度的值。

1.4.4 葉片光合色素含量及光合參數測定 光合色素提取參照秦玲等[19]的方法進行，其含量采用紫外分光光度計法測定；光合生理參數等指標采用美國Li-cor公司的Li-6400便攜式光合儀進行測定。

1.4.5 葉片及果實生理指標測定 葉片長度、寬度、葉面積使用Image pro plus 6.0軟件進行測定；果實相關生理指標使用游標卡尺及十分之一天平進行測定。

1.5 數據分析

采用Excel 2010軟件進行數據處理，采用SPSS 25.0進行差異顯著性分析（P＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 覆秸稈配施肥對土壤含水量的影響

從表1可以看出，覆秸稈配施肥處理能顯著提高土壤含水量，其中，5、6月張家口地區降雨量較少，至6月11日已是連續10d沒有降雨，其土壤含水量覆秸稈配施肥處理顯著高于對照（P＜0.05）；7—9月張家口地區進入了雨季，降雨量增加，7月18日、8月14日、9月21日均為該地降雨后第3天取樣，其土壤含水量覆秸稈配施肥處理均顯著高于對照（P＜0.05），8月14日覆秸稈配施肥處理土壤含水量最高，達到25.2%。說明覆蓋處理各個時期均能提高土壤含水量，保持水分。

2.2 覆秸稈配施肥對杏扁葉片顯微結構的影響

通過石蠟切片觀察杏扁葉片可知（圖1），其厚度主要由上表皮、柵欄組織、海綿組織和下表皮構成。

由表2可知，與對照相比，覆秸稈配施肥處理葉片厚度顯著增加了16.8%（P＜0.05）；柵欄組織厚度由79.20μm增加到110.05μm，增幅為39.0%，且差異達顯著水平（P＜0.05）；海綿組織厚度增幅為12.9%，但二者差異不顯著；柵欄組織/海綿組織的值增加21.2%，且差異達顯著水平（P＜0.05）。表明覆秸稈配施肥處理顯著增加了葉片厚度，且厚度的增加主要來源于柵欄組織。

表2 覆秸稈配施肥對杏扁葉片顯微結構的影響

2.3 覆秸稈配施肥對杏扁葉片光合色素含量的影響

由圖2可知，覆秸稈配施肥處理可顯著改變葉片顏色，使葉片由對照的淺綠色變為深綠色。

進一步分析其葉片葉綠素含量，結果發現（表3），覆秸稈配施肥處理葉片的葉綠素a、葉綠素b和總葉綠素含量較對照分別增加了64.4%、44.3%和56.8%，且差異均達顯著水平（P＜0.05）；葉綠素a/葉綠素b的值也有升高趨勢，但二者差異不顯著。覆秸稈配施肥處理可使杏扁葉片顏色變深，葉綠素含量升高，有利于光合效率的提升。

表3 覆秸稈配施肥對杏扁葉片光合色素含量的影響

2.4 覆秸稈配施肥對杏扁葉片光合生理參數的影響

從表4可以看出，與對照相比，覆秸稈配施肥處理可顯著提升杏扁葉片的凈光合速率及水分利用效率（P＜0.05），增幅分別為21.2%和22.0%；可顯著降低胞間CO2濃度和氣孔導度（P＜0.05），二者降幅均為18.2%；蒸騰速率下降了2.0%，但二者差異不顯著。綜合來看，覆秸稈配施肥處理可顯著提高杏扁葉片的光合效率，提高葉片對CO2的同化能力及水分利用效率。

表4 覆秸稈配施肥對杏扁葉片光合生理參數的影響

2.5 覆秸稈配施肥對杏扁葉片及果實生長的影響

從表5可以看出，與對照相比，覆秸稈配施肥處理可顯著提高杏扁葉片長度、葉片寬度、葉面積、葉比質量（P＜0.05），增幅分別為22.6%、25.2%、49.8%、23.8%；可顯著增加果實橫徑、果實縱徑、鮮果質量和鮮核質量（P＜0.05）（圖3），增幅分別為22.5%、18.5%、77.3%和51.0%。表明通過秸稈覆蓋增施化肥的措施能有效改善高寒山區坡地杏扁葉片形態，顯著增加有效光合面積，促進果實的生長發育，提高鮮核產量。由于覆秸稈配施肥處理對杏扁果實質量的提升幅度高于果核，導致其出核率較對照顯著下降（P＜0.05），下降了12.5%。因此，還需進一步探索合理的施肥量，避免“只長肉不長核”現象的發生。

表5 覆秸稈配施肥對杏扁葉片及果實生長發育的影響

3 結論與討論

張家口市北部高寒山區坡地不具備灌溉條件，僅能依靠自然降雨，且土壤十分貧瘠，這成為限制其農業發展的主要瓶頸。為提升坡地杏扁產量，采取輕簡化的保水保肥措施，具有十分重要的意義。本研究結果表明，覆秸稈配施肥處理能顯著提高不同時期土壤水分含量。這是因為秸稈覆蓋能防止降雨產生徑流，促進雨水的下滲；同時，秸稈覆蓋還能提高土壤孔隙度，顯著改善土壤持水性[20]。另有研究表明，覆蓋層對水汽擴散具有阻滯作用，能夠延緩水分子由土壤向大氣傳輸的速率[21]。這使得相同時間內覆蓋物層下土壤水分蒸發量處于較低的水平，保墑防旱效果良好，可以緩解杏扁生長發育面臨的水分矛盾。

覆蓋物料的礦化腐爛可釋放大量的氮、磷、鉀、硫等礦質營養元素，可促進土壤耕作層團粒結構的形成與穩定，提高土壤有機質含量，增強土壤肥力，有利于根系的吸收運輸，從而保證了地上部的生長發育[22]。劉小勇等[23]研究表明，覆蓋當年新鮮麥草可顯著促進梨樹葉片柵欄組織生長，處理間海綿組織差異不顯著。葉綠體作為光合作用的主要場所，集中分布于葉片柵欄組織細胞中，而高度發達的柵欄組織既可避免干旱地區強烈光照對葉肉細胞的灼傷，又可以有效利用衍射光進行光合作用，提高光能利用效率[24]。本研究結果表明，果園覆秸稈配施肥處理后，土壤肥力得到改善，地上部生長發育所需養分得到保證，葉片大而肥厚，凈光合速率提升21.2%，為產量的形成和品質的提高奠定了基礎。這與前人的研究結果一致[25-26]。

周江濤等[27]研究發現，通過地布覆蓋、地布覆蓋＋保水劑和地布覆蓋＋埋枝條的方式均能提高蘋果單果質量。張超等[28]研究發現，覆蓋措施下，土壤中水分、速效養分質量分數顯著提高，使蘋果各生育階段均得到更為充足、持續的礦質營養，進而提高蘋果產量，同時改善果實品質。本研究結果表明，覆秸稈配施肥處理能顯著提高單果鮮質量和單核鮮質量，雖然覆蓋配施肥處理可以提高杏核產量及品質，但出核率有所下降，未見前人有類似報道。造成此結果的原因可能是因為覆蓋配施肥處理顯著改善了土壤肥力、水分條件，植株生長旺盛，果實發育較大，采收時果實仍含有較高水分，使得果肉占比較高。因此，后續研究仍需探索出核率下降的確切原因，以提高經濟指標。

本試驗通過在高寒山區的坡地進行莜麥秸稈覆蓋配施化肥處理，結果顯示，明顯改善了土壤理化性質，提高了土壤持水性能；有機物料的腐解以及化肥的施入，提高了土壤有機質、氮、磷、鉀等含量，為杏扁生長發育提供了持續的礦質營養，改善了地上部的生長發育，提高了光合效率，促進了有機物的積累，提高了果實及果核的產量，效果顯著。