全 文 ：第 25卷第 4期
2011 年 8 月 水土保持学报Journal of Soil and Water Conserv ation Vo l.25 No.4Aug., 2011
　
　　收稿日期:2011-03-05
　　基金项目:现代农业产业技术体系建设专项(CARS-28);公益性行业(农业)科研专项(201103003);山东省农业重大应用创新课题(201009)
　　作者简介:房祥吉(1984-),男 ,山东邹城人 ,在读硕士 ,主要从事苹果氮素营养研究。 E-mai l:fangxiangji2005@163.com
　　通讯作者:姜远茂(1964-),男 ,山东牟平人 ,教授 ,博士生导师 ,主要从事果树营养生理和土壤肥力研究。 E-mail:ym jiang@sdau.edu.cn
不同沙土配比对盆栽平邑甜茶的生长及15N吸收 、利用和损失的影响
房祥吉 , 姜远茂 , 彭福田 , 魏绍冲 , 葛顺峰 , 张大鹏 , 崔同丽
(山东农业大学园艺科学与工程学院 , 山东农业大学作物生物学国家重点实验室 , 山东 泰安 271018)
摘要:以当年生盆栽平邑甜茶为试材 , 应用15N 同位素示踪技术研究不同沙土配比(不加沙 、沙/(沙+土)
=20%、40%、60%、80%、纯沙)对植株的生长及15N 吸收 、利用和损失的影响。结果表明:不同的沙土配比
处理 ,平邑甜茶植株具有不同的生长状况及氮素吸收 、利用和损失。沙土配比 20%处理的植株生长量(株
高 、茎粗和总干重)最大(37.54 cm , 3.457 mm 和 16.20 g), 60%处理的全氮和15 N 吸收量最大 , 分别为
189.31 , 32.39 mg , 20%～ 60%处理下的生长量与氮素吸收 、利用要显著高于不加沙和高沙处理(沙土配比
>60%)。各处理的 Ndff值和15N 分配率均为地上部>地下部 , 20%～ 80%处理的植株各部分 Ndff 值随
沙土配比的增大而增大。土壤中15N 残留量与土壤沙土配比大小呈负相关 ,随着沙土配比增大 , 氮素总损
失呈现增大的趋势。平邑甜茶植株生长和养分吸收 、利用与土壤质地密切相关 , 适宜的沙土配比有利于植
株的生长和氮素吸收 、利用 , 较高的沙土配比加剧了土壤氮素损失。
关键词:平邑甜茶;沙土配比;15N;吸收;利用;损失
中图分类号:S158.3　　　文献标识码:A　　　文章编号:1009-2242(2011)04-0131-04
Effects of Different Sand/Soil Ratio on Growth and 15N Absorption ,
Utilization and Loss of PottedMalus hupenhensis
FANG Xiang-ji , JIANG Yuan-mao , PENG Fu-tian ,
WEI Shao-chong , GE Shun-feng , Zhang Da-peng , Cui Tong-li
(College o f Horticulture Science and Engineering , S handong A gricultural
University , S tate Key Laboratory of Crop Biology , Tai an , Shandong 271018)
Abstract:One-year-old Malus hupehensis grow n in a po t w ere used in the present study to e xplore the effects
of dif ferent sand/ soil rat io(clay w ith no sand , sand/ soil rat io =20%, 40%, 60%, 80%, pure-sand)on
grow th and 15 N abso rpt ion , utilizat ion , and lo ss using 15N trace technique.Resul ts show ed that there w ere
dif ferent values o f plant grow th , 15N abso rpt ion and utilization under dif ferent treatments.The value of plant
grow th(height , stem diamete r and to tal dry weight)was highest(37.54 cm , 3.457 mm and 30.46 g)under
20% t reatment , while the to tal ni trog en and 15N uptake amount w ere g reatest (189.31 mg and 32.39 mg)
under 60% t reatment , the value o f plant g row th and 15N abso rpt ion and utilization under 20% to 60% t reat-
ments we re higher than that of clay w ith no sand and high sediment concentration (sand/ soil ratio >60%)
t reatments.The 15N Ndff and dist ribution of ae rial part w as higher than that o f underg round portion among
dif ferent t reatments.The Ndf f of each part of plant becomes higher wi th the increases of sand/ soil ratio un-
der 20% to 80% t reatments.Sand/ soil ratio w as negatively cor related wi th the residue level of 15N in soil ,
the lo ss of
15
N show ed a rising t rend along w ith the increase of sand/ soil rat io.The plant g row th and nutri-
ent uptake and utilizat ion w ere clo sely related to soil tex ture.The appropriate sand/ soil ratio w as beneficial
to the g row th and nit rog en abso rption and ut ili zation , while higher ra tio agg ravated the ni t ro gen loss in soil.
Key words:Malus hupenhensis;sand/ soi l rat io;15N;abso rption;ut ilization;loss
氮素是果树生长发育所必需的营养元素 ,对果树的器官建造 、物质代谢 、生化过程 、果实产量及品质的形成
等都有不可替代的作用[ 1] 。已有研究表明 ,适量施用氮肥不仅能提高叶片的光合速率[ 2] ,增加光合叶面积[ 3] ,
还能促进花芽分化 ,提高坐果率[ 4-5] ,增加平均单果重 。近年来由于农业生产中过量施用氮肥及不合理的管理
措施 ,导致氮素以氨挥发 、硝酸盐淋溶及反硝化等途径损失 ,氮肥利用率降低 。国内15N 标记的田间微区试验
大量结果表明 ,水田氮素损失一般为 30%～ 70%,旱田氮素损失一般为 20%～ 50%[ 6] 。大量的研究表明 ,土壤
质地不但影响土壤养分状况[ 7] ,还影响果树根系的生长发育[ 8] 、果实产量[ 9] 及果实品质[ 10] 。粘土透气 、透水性
差 ,土壤易板结;沙土具有渗透性强和阳离子交换量低的理化特性 ,肥料氮的淋溶损失和环境污染问题更加突
出[ 11] 。我国苹果分布区域特点是“上山下滩” ,大部分果园土壤养分贫瘠或板结现象严重。
平邑甜茶做为苹果生产中应用广泛的砧木 ,实生苗个体一致性好 ,易于检测处理间的差异[ 12] 。以平邑甜
茶(Malus hupehensis)为试材 ,利用稳定同位素示踪技术 ,研究不同沙土配比对植株生长和氮素吸收 、利用与
损失的影响 ,旨在为苹果园土壤改良及合理的氮肥管理提供理论指导 。
1　试材与方法
表 1　不同处理下土壤基本养分状况
沙/(沙+
土)/ %
有机质/
(g· kg -1)
碱解氮/
(mg· kg -1)
速效磷/
(mg · kg-1)
速效钾/
(mg· kg-1)
不加沙 25.16 132.26 30.34 103.43
20 19.86 103.08 25.68 81.78
40 15.12 78.25 18.64 65.6
60 9.87 51.67 12.3 42.37
80 5.26 24.89 6.21 19.08
纯沙 2.01 11.36 2.37 5.46
1.1　试验设计
试验于 2010年在山东农业大学园艺试验站进行 ,采
用盆栽方法 ,盆的规格为内径 20 cm 、高 30 cm 。供试土壤
为粘土 ,最大田间持水量(FC)为 30%。将过筛 、风干后的
粘土和纯净河沙以不同体积比例混合 ,共设 6个处理:不
加沙 、沙/(沙+土)=20%、40%、60%、80%、纯沙 ,不同处
理土壤的基本养分状况见表 1 。各处理每盆装混合土 3.5
kg ,设 4个重复。
于 2010年 4月 15日 ,将选育好长势一致 、健壮 、无病虫害平邑甜茶幼苗移栽入盆中 ,每盆 4棵 ,然后每盆
施入尿素 3.0 g 、磷酸二铵 1.5 g 、硫酸钾 3.0 g ,待长势平稳后 ,于 5月 15日每盆施入 10.25%的15N-尿素(上
海化工研究院生产)0.5 g ,从 5月 15日开始至 6月 21日试验结束 ,每次浇入相同的水量 800 m l。
1.2　测定方法
每 3天测量一次植株的株高 、茎粗 。于 6月 21日 ,破坏性整株取样 ,整株解析为地上(当年生枝叶)和地下
(根)两部分 ,称量各部分鲜重 。样品按清水※洗涤剂※清水※1%盐酸※3次去离子水顺序冲洗后 ,立即在 105
℃下杀青 30 min ,随后在 80 ℃下烘至恒重 ,不锈钢电磨粉碎后过 60目筛 ,混合装袋备用。土壤样品按 10 cm
一个层次 3点取混合土样 ,风干 ,过 60目筛。凯氏定氮法测定全氮[ 13] ;MA T-251质谱仪测定15N 丰度[ 14] 。样
品在中国农业科学院原子能利用研究所测试 。
1.3　数据分析与计算公式
应用 Microsof t Excel 2003软件进行图表绘制 ,DPS 7.05软件进行数据统计分析 ,采用单因素方差分析和
差异性分析。
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%;
氮肥分配率=各器官从氮肥中吸收的氮量(g)/总吸收氮量(g)×100%;
氮肥利用率=[ Ndff×器官全氮量(g)] /施肥量(g)×100%。
表 2　不同处理下平邑甜茶株高 、茎粗和鲜重
沙/(沙+
土)/ %
株高/
cm
茎粗/
mm
干重/ g
地上部 地下部(根)总干重
不加沙 28.11BC 3.127AB 6.06c 2.62b 8.60c
20 37.54A 3.457A 10.82a 5.38a 16.20a
40 33.46A 3.475A 9.23ab 5.01a 14.24ab
60 32.5AB 3.308AB 8.86b 4.20a 13.06b
80 23.07CD 3.052AB 4.63cd 2.53b 7.16c
纯沙 21.13D 2.928B 4.31d 2.67b 6.98c
　　注:a , b , c , d 分别表示 P=0.05水平下的显著差异;A , B, C , D 分别
表示 P=0.01水平下的显著性差异。下同。
2　结果与分析
2.1　不同沙土配比对植株生长的影响
从表 2可知 ,不同沙土配比处理 ,平邑甜茶植株具
有不同的生长状况。随着土壤中含沙量的增高 ,植株的
生长状况呈现出先增高后降低的趋势。显著性分析结
果表明:不同处理在株高 、茎粗 、总干重指标均存在显著
或较显著差异。其中沙土配比 20%处理下具有最大值
37.54 cm , 3.457 mm 和 16.20 g ,其次为 40%和 60%
处理 ,纯沙处理下最小。低中砂处理(20%～ 60%)植株
的生长量显著高于其他处理的 。
植株的生长与根系密切相关 ,作为直接与土壤接触的部位 ,根系生长的优劣直接影响到地上部和整株的生
长状况[ 15] 。表 2中 ,20%～ 60%处理根干重显著高于其他处理 ,相对应的株高 、茎粗与总干重数值较大。表明
土壤含沙量 20% ～ 60%有利于平邑甜茶根部生长 ,整株生长状况较好。粘土(不加沙)由于易造成土壤板结 ,
132 水土保持学报　　　　　 第 25 卷
透气性差 ,不利于根部生长。而对于含沙量很高(沙土配比>60%)的沙土 ,则由于其保水 、保肥能力差 ,养分贫
瘠的缘故 ,也不利于植株根系正常生长:所以 ,这 2种处理整株生长状况较差。
图 1　不同处理下全氮与15N 吸收量
2.2　不同沙土配比植株氮素吸收 、分配特性
2.2.1　不同沙土配比植株氮素吸收　从图 1可以看出 ,平邑甜
茶植株在不同的沙土配比处理下具有不同的全氮和15N 吸收量。
随着土壤含沙量的增高 ,氮素的吸收量呈现先升高再降低的趋
势。60%处理下全氮 、15N 吸收量最大 ,分别为 189.31 , 32.39
mg;80%处理下全氮吸收量最低为 85.89 mg;纯沙处理下15N
吸收最低为 11.27 mg 。20%～ 60%处理下植株的氮量吸收量
要显著高于其他处理。可见 ,在施氮量相同的情况下 , 20%～
60%含沙量的土壤相比于纯粘土和高沙土壤(>60%)更利于植
株对氮素的吸收;而含沙量高于 60%的土壤 ,由于土壤极度贫瘠 ,植株对氮素的吸收开始降低。
表 3　不同处理下 Ndff与15N 分配率
沙/(沙+
土)/%
地上部
Ndff/
%
15N 分配
量/ mg
15N 分
配率/ %
地下部
Ndff/
%
15N 分配
量/mg
15N 分
配率/ %
不加沙 14.2576 11.44 78.1137 11.1838 3.21 21.8863
20 13.9141 14.15 72.5224 12.7086 5.36 27.4776
40 14.0437 12.08 66.7734 13.6468 6.01 33.2266
60 17.7340 23.36 72.1341 16.0865 9.03 27.8659
80 20.0115 12.00 70.7826 18.6868 4.95 29.2174
纯沙 13.6260 8.20 72.7364 10.8287 3.07 27.2636
2.2.2　不同沙土配比植株器官 Ndff与15N
分配率　器官的 Ndff 是指植株器官从肥料
氮中吸收分配到的氮量对该器官全氮量的
贡献率 ,它反映了植株器官对肥料氮的吸收
竞争能力[ 13] 。由表3可知 ,不同的处理 Ndff
值均表现出一致的规律 , 即地上部 >地下
部 ,土壤含沙量的大小并没有改变这一规
律。可见 ,对于当年种植的平邑甜茶幼苗 ,
地上部对于吸收的氮素的竞争能力高于地
下部 ,吸收的氮素主要用于地上部的营养生长 。不同处理间 Ndff 值存在差异:20%～ 80%处理植株各部分
Ndff值随沙土配比的增大而增大;60%和 80%处理地上部与地下部 Ndff值较高 , 15N 吸收量占全氮量的比例
分别为 17.1%和 19.74%,显著高于其他处理 。表明在相同的施氮条件下 ,由于自身养分贫瘠(表 1),含沙量
60%～ 80%土壤上种植的平邑甜茶植株从肥料中吸收的15N 占氮素吸收量的比值较大。
各器官中15N分配率反映了肥料在树体内的分布及在各器官迁移的规律[ 16] 。由表 3可知 ,不同沙土配比
处理 , 15N 分配率地上部>地下部 , 15N 吸收量的 60%～ 80%分配到了地上部分 ,仅有 20%～ 40%分配到地下
部。可见 ,对于当年生平邑甜茶植株 ,树体主要进行营养生长 ,吸收的氮素主要分配到地上部 ,用于当年地上部
营养器官的建造 。
表 4　不同处理下15N 利用率与损失
沙/(沙+
土)/%
15N 吸收/
mg
15N 利
用率/ %
15N 残
留量/ mg
15N 残
留率/ %
15N 损
失量/ mg
15N 损
失率/ %
不加沙 14.65BC 2.930BC 71.22A 14.244A 414.13E 82.827E
20 19.51B 3.903B 55.87B 11.174B 424.62DE 84.923DE
40 19.80B 3.961B 41.76BC 8.353C 438.27CD 87.687BC
60 32.39A 6.478A 38.63CD 7.725C 429.99BC 85.797CD
80 16.96B 3.392BC 33.76CD 6.751CD 449.28B 89.857B
纯沙 11.27C 2.255C 25.92D 5.184D 462.81A 92.561A
2.3　不同沙土配比15N 利用与损失
不同土壤质地 ,由于其颗粒成分组成状
况的差异 ,会对土壤氮素的淋溶作用产生重
大的影响 。 J.M.Sogbedji等[ 17] 研究表明 ,
砂壤土农田的氮素淋溶损失强度始终大于
粘壤土 。由表 4 可知 ,各试验处理 , 随着土
壤含沙量的增大 ,氮素在土壤中的淋溶损失
增大 , 15N 在土壤中的残留量呈现递减的趋
势。不加沙处理15N 残留量最大为 71.22 mg ;20%、40%处理的次之 ,分别为 55.87 ,41.76 mg;纯沙处理的最
小 ,为 25.92 mg ,且各处理之间的差异比较显著。以上结果表明 ,土壤的粘粒含量和有机质含量越高 ,土壤对
各种离子的吸附能力越强 ,土壤的淋溶损失越小 ,土壤氮素的残留量也就会越大;土壤含沙量越大 ,土壤孔隙度
越大 ,透水性越强 ,淋溶作用加剧 ,土壤氮素残留量随之减小 。
然而 ,含沙量不同的土壤透气 、透水性的差异影响了氮素形态转化速度及根系微生物的活动情况和根系的
活力 ,造成了植株对氮素不同的吸收 、利用率 。由上表 4可知 ,不同沙土配比 ,平邑甜茶植株具有不同的15N 利
用率 ,60%处理对15N 利用率最高 ,为 6.478%;其次为 40%和 20%处理(3.961%和 3.903%);纯沙处理最小 ,
为 2.255%,沙土配比 20%～ 60%处理的与其他处理间差异显著 。由此可见 ,土壤含沙量 20%～ 60%的植株
对肥料氮的利用率较高。
133第 4 期 　　　 　　房祥吉等:不同沙土配比对盆栽平邑甜茶的生长及15N 吸收 、利用和损失的影响
综合植株对氮素的吸收情况和土壤氮素残留情况 ,随着土壤沙土配比的增大 ,氮素总损失有逐渐增大的趋
势。粘土的保肥 、保水性最好 ,氮素损失率最小;纯沙处理氮素损失显著高于其他处理 。由于 60%处理下植
株15N 吸收量最高 ,淋溶适中 ,所以损失较低 。本试验不同处理氮素损失率 80%以上 ,利用率较低:一个原因是
盆栽处理下土壤容量小 ,淋溶作用相比大田条件下比较严重;二是因为试验处理时间较短 ,氮素可能还未充分
吸收利用 。
3　讨论与结论
王丽琴等[ 18] 研究表明 ,土壤物理性状影响了苹果根系的生长 ,沙壤土更有利于根系的生长。根系做为养
分吸收的主要部位 ,根系生长状况影响氮素的吸收 ,进而影响整株的生长状况[ 14] 。本盆栽试验 ,沙土配比 20%
～ 60%处理下的平邑甜茶根系干重 、氮素吸收量和整株生长状况表现出一致性 ,显著高于粘土(不加沙)和高沙
土壤(沙土配比>60%)。这也与乔本梅等[ 19]调查试验结果一致 ,纯沙土和粘土土壤果树养分吸收和生长发育
都不够理想 ,而以沙壤土和壤土最好 ,土壤的通气性和保水性良好 ,有利于果树养分吸收和生长发育。
土壤理化性质不同 ,如土壤质地 、通气性 、有机质含量等 ,不仅影响其保水 、保肥的特性 ,也对土壤氮素淋失
强度造成影响。ZHOU 等[ 20] 认为 ,粘壤土中氮素淋失量仅为施氮量的 5.7%～ 9.6%(质量分数 ,下同),而砂
壤土中氮素淋失量可达施氮量的 16.2%～ 30.4%,表明在通透性好的砂壤土中氮素更易发生淋溶损失。本盆
栽试验处理时间较短 ,氮素损失相比大田试验条件下数值较大。但是 ,总体趋势已十分明显 ,随着土壤含沙量
的增大 ,淋溶作用加剧 ,土壤15N残留量随之减小 ,而15N 总损失量有增大的趋势 。所以 ,在生产中 ,既要考虑作
物的生长因素 ,又要考虑氮素利用和损失因素 ,针对不同的土壤质地采取不同的施肥策略 ,罗新宁等[ 7] 研究表
明:对保水保肥性差的砂质土 ,化肥的施用应掌握“少量多次”的原则 ,防止养分过多流失和后期脱肥;对保水保
肥能力强的粘质土 ,化肥施用应掌握“前促后控”的原则 ,而对于苹果生产这一方面的问题还有待进一步研究 。
综合平邑甜茶植株在不同沙土配比下的生长状况和氮素吸收 、利用及损失状况 ,可以看出含沙量 20%～
60%的土壤 ,相比纯粘土和高沙土壤 ,更有利于平邑甜茶植株的生长和氮素吸收 、利用。所以 ,生产中苹果园选
址应尽量选择低沙或中砂土壤的立地条件 ,而对于板结严重的粘土地和高沙土壤的改良应使其含沙量在 20%
～ 60%之间为宜 。
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