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Study on absorption, utilization and storage of nitrogen of kiwifruit tree

猕猴桃树对氮素吸收、利用和贮存的定量研究


为了探明猕猴桃树对氮素吸收、利用和贮存规律,为确定合理的施肥量和施肥时期提供依据,以10年生秦美猕猴桃树为试材,采用彻底刨根,分解取样的方法,研究了年周期各器官的生物量、氮含量和氮累积量变化动态。结果表明,猕猴桃整株生物量全年增加了12.14 kg/plant,在果实生长期(5月18到9月8日)增加较快,增加量为7.99 kg/plant。氮素在猕猴桃树的根、茎、叶、果及皮层和木质部的分布为:根、叶、果实>茎;皮层>木质部;冬季氮的贮存部位是根和茎的皮层,并且主要贮存在茎的皮层。年周期猕猴桃树体总吸氮量为216.78 kg/hm2,进入果实收获期以后和结果前共吸收33.75 kg/hm2,整个果实生长期吸收183.03 kg/hm2,分别占总吸氮量的15.57%和84.43%。5月18日到7月9日和7月9日到9月8日两个阶段吸收的氮素量分别占总吸氮量的53.13%和31.30%,据此计算得猕猴桃的合理施氮量为N 412.91 kg/hm2(产量40 t/hm2);推荐在休眠期结束前施基肥 N 64.29 kg/hm2,座果前追施壮果肥 N 219.38 kg/hm2,果实膨大末期追施促稍肥 N 129.24 kg/hm2

To find out the law of absorption, utilization and storage of nitrogen in kiwifruit tree, and to provide facts for nitrogen nutrition analysis and for reasonable fertilizing amounts and the their application periods, a field experiment were conducted for analyzing yearly biomass, nitrogen content and its accumulation at different parts of kiwifruit trees (Actinidia Deliciosa cv. Qinmei kiwifruit) which are cultivated about 10 years. The results show that yearly biomass increase rate is about 12.14 kg/plant, and the rapid increase period is at the plant’s fruit growth season (from May 18 to September 8) and the dry matter increment is about 7.99 kg/plant. Nitrogen contents of roots, leaves and fruits are larger than that of stems, respectively. Nitrogen content of cortex is larger than that of xylem. During the winter time, nitrogen is mainly stored in the cortex of roots, and the next is the cortex of stems. Yearly total nitrogen absorption amount is 216.78 kg/ha. Among this amount, 183.03 kg/ha nitrogen is absorbed during the fruit growing period, and 33.75 kg/ha nitrogen is absorbed from other periods, accounting for 84.43% and 15.57% of total nitrogen uptake respectively. In the fruit growing period, about 53.13% and 31.30% of total nitrogen uptake are absorbed from May 18 to July 9 and from July 9 to September 8. The yearly suggested total nitrogen application amount is 412.91 kg/ha, while 64.29 kg/ha of nitrogen is applied as base fertilizer in forced dormancy period of the plant, and 219.38 kg/ha is used as topdressing just before the fruit period, and the rest of 129.24 kg/ha is also applied as topdressing in the last days of the rapid growing phase of the fruit.


全 文 :收稿日期:!""#"&& 接受日期:!""’"(&)
基金项目:国际植物营养研究所(*+,*)、西北农林科技大学创新团队项目资助。
作者简介:王建(&%’!—),男,陕西延安人,硕士研究生,主要从事植物营养研究。
!通讯作者 -./:"!%’#"’&!&0,12345/:6789:4848;8<=>4? @ .A>@ B8 猕猴桃树对氮素吸收、利用和贮存的定量研究 王 建,同延安! (西北农林科技大学资源环境学院,陕西杨陵 #&!&"") 摘要:为了探明猕猴桃树对氮素吸收、利用和贮存规律,为确定合理的施肥量和施肥时期提供依据,以 &"年生秦美 猕猴桃树为试材,采用彻底刨根、分解取样的方法,研究了年周期各器官的生物量、氮含量和氮累积量变化动态。 结果表明,猕猴桃整株生物量全年增加了 &!C&( D9 E F/486,在果实生长期(G月 &’到 %月 ’日)增加较快,增加量为 #C%% D9 E F/486。氮素在猕猴桃树的根、茎、叶、果及皮层和木质部的分布为:根、叶、果实 H茎;皮层 H木质部;冬季 氮的贮存部位是根和茎的皮层,并且主要贮存在茎的皮层。年周期猕猴桃树体总吸氮量为 !&)C#’ D9 E I3!,进入果 实收获期以后和结果前共吸收 00C#G D9 E I3!,整个果实生长期吸收 &’0C"0 D9 E I3!,分别占总吸氮量的 &GCG#J和 ’(C(0J。G月 &’日到 # 月 % 日和 # 月 % 日到 % 月 ’ 日两个阶段吸收的氮素量分别占总吸氮量的 G0C&0J和 0&C0"J,据此计算得猕猴桃的合理施氮量为 , (&!C%& D9 E I3!(产量 (" 6 E I3!);推荐在休眠期结束前施基肥 , )(C!% D9 E I3!,座果前追施壮果肥 , !&%C0’ D9 E I3!,果实膨大末期追施促梢肥 , &!%C!( D9 E I3!。 关键词:猕猴桃;器官;氮素;吸收、利用和贮存 中图分类号:K))0C(;K)")L C! 文献标识码:M 文章编号:&""’G"GN(!""’)")&&#""’
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OM,P Q548,-R,P S48248!
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增加了 !"## %,在叶子全部落完的 #月 ##日降低到 #,"0/
% & ’()*+,从 1月 0
日到 0月 3日增加 #"!1 % & ’()*+,从 ! 月
.3到 ##月 -日干物质量增加逐渐加快,之后基本停
止。各年龄茎的生长量以一年枝生长量最大,为
#"01 % & ’()*+;主
干为 ,"1. % & ’()*+。
其中一年枝在 1月上旬以前干物质量增加较慢,可
能由于在这一时期养分主要供给幼果和叶片;0月
3日和 ## 月 - 日增加较快,增加量分别为 ,"1- 和
,"0, % & ’()*+,在 2月 #3日至 0月 3日增加
较慢,增加量为 ,"!- % & ’()*+,干物质
累积量达到 #"-/ % & ’()*+,
2月 #3日到 1月 0日和 0月 3日到 ##月 -日生长相
对较快,生长量分别达到 ,"// 和 ,"2, %,增加了 #"!! %&’())
*’+&, ! -((.’& /0’(#,1 23 456 7’)),5 8( 7’).5, "89835.8) )5,,
地上部器官
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项目
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采样日期(月<日)=);’(>*% 4)+:(?<@)
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一年枝 干物质累积量 @? ,"-! A ,".2! ,"11 A ,"#2 ,"31 A ,"., #"-! A ,"!- ."2! A ,"/ ."-. A ,"/!
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两年枝 干物质累积量 @? ,".3 A ,",1 ,"!# A ,",. ,"-3 A ,"!1 ,"1# A ,".! #",1 A ,"./ #"#/ A ,"/,
. B7 C(4 D7)*EF 增量 @? >*E7:;:*+ ,",! ,"!1 ,",! ,"!- ,",1
多年枝 干物质累积量 @? ,"-/ A ,"#, ,"13 A ,"## ,"0! A ,"!. #".0 A ,"!2 #"#. A ,"!# #"! A ,"-,
G>;D 增量 @? >*E7:;:*+ ,"#/ ,"#2 ,"!- < ,"#1 ,"#3
主干 干物质累积量 @? #"1. A ,".! #"-/ A ,"#1 #"1- A ,"/- #"01 A ,"-1 ."!3 A ,"// ."// A ,"2/
H7I*增量 @? >*E7:;:*+ < ,",3 ,"#. ,".# ,"/# ,",- 茎总量 干物质累积量 @? !".- !"2, /"./ 2"20 1"#, 1"2, HC+)( 8+:; 增量 @? >*E7:;:*+ ,"./ ,"1/ #"!2 #"2# ,"/, 叶 干物质累积量 @? ,"2/ A ,"#2 ,"-3 A ,"#3 ,"0 A ,"#2 #"-/ A ,"!3 G:)J:8 增量 @? >*E7:;:*+ ,"2/ ,"#/ ,".. ,"1/ 果实 干物质累积量 @? !"2- A .",- /"0! A #"/, K7I>+8 增量 @? >*E7:;:*+ #"!1 根 干物质累积量 @? ."## .".0 ."1! ."0, !"/, !"// LCC+8 增量 @? >*E7:;:*+ ,"#3 ,"// ,"#1 ,"2, ,",/ 整株 干物质累积量 @? 2"!1 -"!! ##".# #/"!. #."#/ #,"0/ MFC(: ’()*+ 增量 @? >*E7:;:*+ ,"0- /"33 !"## < ."#3 < #"., @?—@7B ;)++:7 .1## 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 #/卷 !"! 猕猴桃树各器官中不同时期氮的分配动态与 分布情况 树体不同时期各器官及器官的各部位的氮含量 变化体现了氮素在不同时期的分配情况,同时也受 稀释作用的影响。猕猴桃茎木质部年周期的氮含量 (图 !)变化看出,一年枝木质部氮含量从 "月 #
到 %月 !
到 %月 ! 日到 ’ 月 ( 日变化不大,’ 月 (
日到 (月 ((日到
!月 !!日,两年枝表现为急剧下降又有所回升,而
多年枝则表现为小幅升高后又下降。主干木质部的
浓度在全年变化范围较小,其趋势是 "月底到 %月
中旬下降,% 月中旬到 ( 月上旬上升,( 月上旬到 !
月中旬下降。从总体来看,一年枝和两年枝的氮含
量季节性波动较大,多年枝和主干变化较小。
图 # 猕猴桃茎木质部氮含量变化动态
日到 %
月 !(!!!!(线")!+((日又回升外,各类根中
的氮含量的变化趋势为 " 月 #( 日变化
不大,(月 日到 !!月 &日大幅度下降,说明根在这 一时期可能发生了氮素的大量转移。!!月上旬到 ! 月中旬 ) ! *+根皮层有较大幅度的升高,木质部大 副度下降,,-#!! *+根和 . ,-# *+根的氮含量变 化不大。%月 !日叶中氮含量为 #%-%/ 0 1/,’月 ( 日达到全年最高值 #&-& / 0 1/,( 月到 日下降到
#"-’" / 0 1/,到 !!月 &日大幅度下降至 !2-(/ 0 1/。 叶的氮含量和变化趋势与 . ,-# *+ 根非常接近。 果实在 ’月 (日到 (月日氮含量由 !%-(% / 0 1/下
降到 !"-’" / 0 1/。
图 ! 猕猴桃茎皮层氮含量变化动态
%&’: ()*+,%- -.+*&/0 12 *%341&/* -1*3/*3 %* 41130,
249%30 +*; 6/+"’!!&期 王建,等:猕猴桃树对氮素吸收、利用和贮存的定量研究
!"# 猕猴桃树对氮素的吸收、利用和贮存动态
!"#"’日根的总氮累积量一直
在增加,增加量为 ("!"#0 ) * +,-./,
果实收获(1!"$2)+,./0((月上旬
发生了氮素的大量转移,月上旬到翌年 $月中旬 猕猴桃树处于落叶期,养分回流贮存。所以根据此 期各部分增加氮量的多少可以知道冬季根系在各部 位贮存氮量的情况。测定结果可知,这一阶段 3 $ 45根的木质部累积量下降了 #"01 ) * +,-./,而皮层增 加了 6"60 ) * +,-./,说明猕猴桃根休眠期贮藏氮的部 位是皮层。 2月 $’日到 0月 (日间,在根总累积氮量增加 的情况下,3 $ 45根的木质部氮累积量减少了 6"00 ) * +,-./,说明在这一时期 3 $ 45根的木质部氮有较 多的输出。这可能是这一时期地上部的大量生长, 对养分吸引程度增强,导致木质部将自身的养分向 上转移,而皮层氮累积量的增加可能是叶的光合产 物向根运输的结果。 表 # 成龄猕猴桃根中氮素累积量的年周期变化($ % &’()*) +(,’- # .))/(’ 01()$-2 34 )5*63$-) (00/7/’(*53) 5) 859546/5* 633*2 根部位 项目 采样日期(月&日)7-5+,8.) 9-/:(;&<) 增量 =>>/ +-?/@ A/:5@ #&!’ 2&$’ 0&( (&’&% &A.4?:5:./3 45根木质部 氮累积量 B -44C5C,-/8>. ’"(0 ""61 0"01
=>>/ DE,:5 增量 B 8.4?:5:./ !"%2 & 6"00 %"26 & "(( & #"01 &"!0
3 45B44C5C,/8>.%"(1 ("(1!6"("(% !6"6#
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=>>/@ 增量 B 8.4?:5:./ & 1"!% #"6! 6"# & 2"!’ 1"06 !"06 F 1"! 45根 氮累积量 B -44C5C,-/8>. #"(0 6"61 2"21 6"06 #"’ 6"62
=>>/@ 增量 B 8.4?:5:./ 1"66 "1 & 1"0% & 1"(# 1"%6 1"6’
合计 氮累积量 B -44C5C,-/8>. 6’"00 26"2’ 2("1( %’"6% 2%"1( 2’"!6
G>/-, 增量 B 8.4?:5:./ 2"’! 6"2("#% &!"#0 !"2 ("60 !"#"! 地上部对氮素的吸收、利用和贮存动态 由 成龄猕猴桃树地上部各器官及茎的木质部和皮层中 氮累积量的年周期变化(表 6)看出,茎氮累积量在 # 月 !’日到 2月’日减少了 #"6 ) * +,-./,说明在生 长前期,茎的内贮氮可以供给新生器官的建造,这与 张序等[(]对甜樱桃的研究结果一致。其中一年枝木 质部在 #月 !’日到 0月 (日增加了 1"’% ) * +,-./,而 皮层从 #月 !’日到 0月 (日共减少 1"’# ) * +,-./,说 明这一时期一年枝的皮层可以转移出较多氮素。在 #月 !’日到 2月’日两年枝、多年枝和主干都出现
了氮的负累积,说明它们在这一时期氮素的转移量
大于吸收量,并且枝龄越大,负累积量越大,表现为
主干 3多年枝 3 两年枝;两年枝和多年枝的皮层
3木质部,主干的木质部 3皮层。
茎氮总累积量在一年中的其他时期都表现为增
加,2 月 ’ 日到 0 月 ( 日累积增量较少,为 #"2% ) * +,-./,这是由于这一时期养分主要供给处于迅速 膨大期的果实。从 0 月 ( 日到 ( 月 ’ 日,氮的累积 增量最多,达0"’ ) * +,-./,其中一年枝增加量最大 占 #("0H;两年枝、多年枝、主干分别占 0"0"%6H。因为这时果实也过了迅速膨大
期,进入了缓慢生长期,氮累积增量只有 1"(
) * +,-./,所以两年枝、多年枝和主干得以进行氮积
累,为来年树体生长发育打下基础。
在 (月 ’日到 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 6卷 移。在 !! 月 " 日到 ! 月 !! 日,茎氮累积增量为 !#%& ’ ( )*+,-。其中多年枝和主干的木质部氮累积
量分别减少了 #!.和 #/0 ’ ( )*+,-。其他器官累积
量都有增加,一年枝增加量最大,木质部为 %#& ’ ( )*+,-;其次是主干皮层,为
%&. ’ ( )*+,-;两年枝第三,木质部和皮层分别增加 #%& 和 !00 ’ (
)*+,-。这时期气温降低,根系基本停止活动,可以确
定增加的氮主要是由叶向树体的回流部分,并且用
于贮存。木质部增加量较小甚至减少,皮层增加量
较多,说明猕猴桃茎冬季贮存氮的部位主要是皮层。
叶的氮累积量在 1月 !.到 /月 0日增加较快,
增加量为 &%/ 和 21/ ’ ( )*+,-。
果实的氮累积量远远大于茎和叶,接近于根,在 /月
!. 日为 1"/.()+,0."/"0
’ ( )*+,-。
表 ! 成龄猕猴桃树地上部各器官中氮累积量的年周期变化(" # &4(0 12 839324-3(
器官 项目 采样日期(月3日)4+5)*6,’ 7+-8(93:)
;<’+,= >-85= 23%. 13!. /30 03. !!3" !3!!
一年枝木质部 氮累积量 ? +@@A5A*+-6B, %!/ 2!1&% "..0!2
!=- C8+< D<+,@E FC*85 增量 ? 6,@<858,- #02 3 ##/ %2&" %"! !0.!/. ""! !!"1 !=- C8+< D<+,@E @B<-8F 增量 ? 6,@<858,- 3 #"2 3 #1# !22 &#&
两年枝木质部 氮累积量 ? +@@A5A*+-6B, #.1# !#" %.& %0.2%%
%,7 C8+< D<+,@E FC*85 增量 ? 6,@<858,- 3 #211 !/. #!& #0! #1& !2# %11&! 2"!2" #/"!%1 3 #!1!%#
多年枝木质部 氮累积量 ? +@@A5A*+-6B, !"& !!0 !&" 211 22/2!0
G65D FC*85 增量 ? 6,@<858,- 3 #&1 #%/ %!# 3 #!0 3 #!.?+@@A5A+6B,!00 !&. !.& &!/2 2/1! #2"%0 3 !20 #00
主干木质部 氮累积量 ? +@@A5A*+-6B, &2& 2%1 20/ &"/ 1&2 &"&
H主干皮层 氮累积量 ? +@@A5A*+-6B, 2.!! &1! 1!# /1.
H茎 氮累积量 ? +@@A5A*+-6B, !.2"!1%% !./.210" 2"1! &"/1
4-85= 增量 ? 6,@<858,- 3 2!& 21" !/!. #11 !#.! !.#0 %!2" %&1/ G8+J8= 增量 ? 6,@<858,- &%/ 2%!
果实 氮累积量 ? +@@A5A*+-6B, 1"/."/"0
K:;! 猕猴桃树氮素吸收利用规律与施肥推荐
表 1看出,猕猴桃树在年周期内的各个时期吸
收的氮量有明显的季节性变化,各器官氮累积量在
不同时期也有各自的变化规律。从 2 月 %. 日到 1
月 !.日叶和根分别累积了 ? %2#! I’ ( E5% 和 0".
I’ ( E5%,而茎的氮累积量减少了 ? 1&" I’ ( E5%。由此可见,在这一
时期猕猴桃茎可以转移自身的贮存氮供给其他器官
的生长,但树体需要的大部分氮素主要是外源氮。
从 1月 !.日到 / 月 0 日植株氮累积增量远远高于
其他各时期,达到 !!1!/I(E51!、102/!2、0&"I(E51%L、1!1L"!0L、.%!&L,说明这一时 期是猕猴桃吸收氮素的高峰期,吸收的氮素绝大部 分供给了果实。/月 0日到 0月 .日的吸氮量也较 高,仅次于前一阶段,为 "/." I’ ( E5%,根、茎、叶、果
分别吸收 !1"!"%、1&1、!.!/ I’ ( E5%,分别占
%2L、&%!.L.#2L、%"/.L,这一时期虽然果实 吸收的氮素大幅度减少,但分配到根和茎的氮素增 加,所以对氮素养分的需求量还比较大。0 月 . 日 1/!!"期 王建,等:猕猴桃树对氮素吸收、利用和贮存的定量研究 到 !! 月 " 日根氮素发生大量转移,转移量达 #%"
&’ ( )*#,尽管茎氮累积量增加 月 "日收获,所以在 +
月 0日至 !"西+!],林木
在生长初期,主要利用树体中储藏的养分,而到生长
末期,树木停止吸收营养物质甚至根部排出养
分[!!],所以树体此时输出的氮素可能主要归还到了
土壤中。!!月 "日到 !月 !!日根和茎的氮累积量
分别增加了 -%,0和 !1%" &’ ( )*#,共 #%". &’ ( )*#,
忽略此期根系从土壤中吸收的氮素量,计算得猕猴
桃叶养分回流率约为 , %&’)
()*+, ! -./01#,2 )334&4+)/.12 )25 )*6107/.12 3)7)3./8 19 10#)26 )/ 5.99,0,2/ 7,0.156 .2 &)/40, ".:.904./ /0,,
器官 项目 采样日期(月3日)45*6789’ :5;<(=3>)
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根 氮累积量 / 5CCD*D75;8E9 0!%#, +, +-%., +1%FEE;A/89C@<<9;+%"%,+ #,%-" -!%#+ ,+%+! "%+# !1%" 叶 氮累积量 / 5CCD*D75;8E9 #-%! -%+-
G<5H果 氮累积量 / 5CCD*D75;8E9 +.%"!!#%11 I@D8;A 增量 / 89C@<*<9; !0%!1 植株 氮累积量 / 5CCD*D75;8E9 !!!%0. !-+%#+ #,.%." -##%-# !+,%#! !1.%+! J759; 增量 / 89C@<*<9; #1%." !!,%!1 "1%0" 3 !#1%!# 3 #%#+
吸氮量 / 5KAE@6;8E9 #1%." !!,%!1 "1%0" 3 !.%-, #%"&’ ( )*#,!!月 " 日到 ! 月 !! 日贮存的氮只有 -%,0 &’ ( )*#;春季的 -月 #0日到 ,月 !1日猕猴桃根的 氮累积量增加了 +%"0 &’ ( )*#,说明猕猴桃在冬季根 中的贮存氮量较少。林木在生长初期主要利用树体 中储藏的养分,而到了生长末期树木停止吸收营养 物质,甚至根部排出养分[!!]。猕猴桃根在果实成熟 期氮累积量的大量减少,有可能是根部分氮排出到 了土壤中,为翌年春季再度吸收利用。茎的氮累积 量在休眠期的 !月 !!日达到了 11%0+ &’ ( )*#,尽管 修剪带走了 #,%+. &’ ( )*#(表 "),但还是比 - 月 #0 日的氮累积量增加 #!%-" &’ ( )*#,说明猕猴桃冬季 表 > =?年生猕猴桃树修剪带走的氮量("# %&’)
()*+, > (%, @4)2/./8 19 2./01#,2 /11" 14/ *8 7042,5
*0)23%,6 .2 =? 8,)0 1+5 ".:.904./ /0,,
修剪枝
J@D9<: K@59C)
干物质量
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氮累积量
/ 5CCD*D75;8E9
一年枝 !A; L<5@ K@59C) #++ #,%+.
贮存氮的主要器官是茎。春季的 - 月 #0 日到 , 月
!1日猕猴桃茎中的氮累积量没有增加,反而减少了
,%#- &’ ( )*#,说明猕猴桃茎中的上年贮存氮可以在
春季供给新生器官的建造。但这一时期由于根和叶
的吸收,树体还是从外界吸收了 / #1%." &’ ( )*#,说
明猕猴桃树对上年贮存氮的依赖性较小,生育初期
所需氮主要还是来自从土壤中的吸收。这可能是由
于猕猴桃是藤本植物,树干较细,贮存养分相对较
少,但枝繁叶茂,结果量大,长叶开花消耗养分量相
对较大的缘故。有研究认为,苹果的根和树皮是冬
季氮的主要贮存器官[!-],而本研究中猕猴桃树休眠
期贮存氮的部位也是根和茎的皮层。
"1!! 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 !.卷
!"# 关于施肥时期及其用量
植物生长发育过程中要连续不断的从外界吸收
养分,以满足生命活动的需要,但各生育期的营养特
点却有所差异,因此在不同时期施肥其效果不同。
其中,施肥效果最好的时期为植物营养的最大效率
期。本研究表明,年周期猕猴桃树体总吸氮量为
!"#3" ’( ) *+!(产
量 14 5 ) *+!)。进入果实收获期的 3月 &日以后和结
果前的 0月 "&日前共吸收 //4/ ’( ) *+!,分别占总吸氮量的
"001/.,从 0月 "&日到 %月 3日和 %月 3
日到 3月 &日两个阶段吸收的氮素量分别占总吸氮
量的 0/"/./"/.,据此确定,在休眠期结束前
基肥量为 #1!3()+!!"3/&
’( ) *+!,果实膨大末期追施促梢肥 "!3!1 ’( ) *+!。 从 0月 "& 日到 % 月 3 日的吸氮量占总吸氮量的 0/"/.来看,猕猴桃的氮素营养最大效率期在座果
期到果实膨大末期。这一时期吸收氮素的 &!"1.0!4!.。
根据本研究结果,猕猴桃树对上年贮存氮的依
赖性较小,生育初期所需氮主要来自从外界的吸收,
所以基肥应该在休眠期结束前施入,根据猕猴桃养
分吸收规律,壮果肥在座果前施入,促梢肥在果实膨
大末期施入。产量是决定施肥量的主要因素,所以
具体的果园可以根据本研究的施肥推荐,同时结合
树龄、树势、土壤氮素水平等因素,确定适宜的施肥
量。
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