全 文 ：园 　艺 　学 　报 　2009, 36 (12) : 1805 - 1809
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2009 - 09 - 03; 修回日期 : 2009 - 11 - 02
基金项目 : 农业部行业计划项目 ( nyhyzx 072024) ; 国家 ‘十一五’科技支撑计划项目 (2008BADA4B05)3 通讯作者 Author for correspondence ( E2mail: ym jiang@ sdau1edu1cn)
苹果园春季土施尿素的利用及其在土壤中的累积
赵　林 1 , 姜远茂 13 , 彭福田 1 , 张　序 2 , 房祥吉 1 , 李洪波 1
(1 作物生物学国家重点实验室 , 山东农业大学园艺科学与工程学院 , 山东泰安 271018; 2 烟台市农业科学研究院 , 山
东烟台 265500)
摘 　要 : 以 7年生嘎拉苹果 /平邑甜茶为试材 , 利用 15N示踪技术 , 研究了苹果生产体系中氮素年周期
的利用、残留、损失及在土壤中的迁移动态。结果表明 , 对春季土施尿素的利用率盛花期较低 , 为
11138% , 至采收后达到最高。土壤氮素残留率盛花期最高 , 为 57110% , 果实采后残留率最低。年周期中
各土层氮素残留量不同 , 盛花期 20～40 cm土层残留量最高 , 采收后最低 , 0～20 cm土层在新梢旺长期残
留量最高 , 果实成熟期最低 , 而 40～60 cm土层在果实膨大期残留量达到最高 , 在采收后 0～20 cm土层残
留有所增加 , 其余各土层残留量均达到最低值。氮素损失与土壤残留呈相反的变化趋势 , 氮素损失率在盛
花期最低为 31153% , 随物候期的推迟逐渐升高 , 在果实采后高达 58140%。
关键词 : 苹果 ; 尿素 ; 15N; 利用 ; 残留 ; 损失
中图分类号 : S 66111　　文献标识码 : A　　文章编号 : 05132353X (2009) 1221805205
Stud ies on Utiliza tion and Accum ula tion D ynam ics of Spr ing So il 15 N2urea
Applica tion in Apple O rchard
ZHAO L in1 , J IANG Yuan2mao13 , PENG Fu2tian1 , ZHANG Xu2 , FANG Xiang2ji1 , and L I Hong2bo1
(1 S ta te Key L abora tory of C rop B iology, College of Horticu ltu re Science and Eng ineering, S handong A g ricu ltura l U n iversity,
Ta ipian, Shandong 271018, Ch ina; 2 Yanta i A g ricu ltu ra l Science and Technology A cadem y, Yan ta i, S handong 265500,
Ch ina)
Abstract: The utilization, residue, loss and transport dynam ics of nitrogen on orchard via soil in early
sp ring by seven2year2old‘Gala’app le trees (M alus dom estica) /M alus hupehensis were studied, using tracer
technique of 15N. The results showed that the utilization ratio of N fertilizer was low. A t full2bloom stage, the
utilization ratio of N fertilizer was lower (11138% ). After fruit harvest, the utilization ratio of N fertilizer was
the highest. A t full2bloom stage, the residue rate of N fertilizer was the highest ( 57110% ). After fruit
harvest, the residue rate of N fertilizer was the lowest. The residue rates of different phenophase are different.
A t full2bloom stage, the residue rate of N fertilizer of 20 - 40 cm layer was the highest and, after fruit harvest,
it was the lowest. A t the new shoot growth stage, the residue rate of N fertilizer ( 0 - 20 cm layer) was the
highest and, at fruit maturity stage, it was the lowest. However, the residue rate of N fertilizer (40 - 60 cm
layer) was up to the highest at fruit rap id2swelling stage. After fruit harvest, the residue rate of N fertilizer (0
- 20 cm layer) was higher than that at fruit maturity stage and the residue rate of N fertilizer (other layers)
was the lowest. On the contrary, the loss rate of N fertilizer was imp roved gradually with the p rocess of phe2
nophase. A t full2bloom stage, it was the lowest to 31153% , and after harvest, the tip top was 58140%.
Key words: app le; 15 N; urea; utilization; residue; loss
园 　　艺 　　学 　　报 36卷
　　为提高苹果产量实际生产中往往使用大量氮素化肥 , 目前我国果园纯氮施用量已达 400～600 kg
·hm - 2 , 且呈逐年增加趋势 (高超 等 , 2002; 彭福田和姜远茂 , 2006)。氮肥的过量施用不仅使氮
肥利用率 (NUE) 逐渐下降 (易镇邪 等 , 2008) , 而且导致果实生理性病害和环境污染加重 (W eav2
er, 1993; 范可正 , 2001)。因此 , 阐明果园生产体系中氮素输入、输出、利用与损失情况对改善果
树生产体系氮素管理方式 , 提高氮素资源利用率 , 减轻环境污染有重要意义。前人已经对玉米、小
麦、水稻等生产体系中氮素去向、土壤迁移及淋失动态进行了系统研究 (张福珠 等 , 1984; 刘吉
涛 , 1988; 易时来 等 , 2004) , 但在果园生产体系方面的报道较少 , 难以制定精确施肥措施。为此 ,
作者利用 15 N 示踪技术 , 以烟台苹果生产体系为研究对象 , 研究了苹果园生产体系中氮素的利用、残
留及土中迁移特性 , 以期为进一步优化果园生产体系氮素管理提供依据。
1　材料与方法
111　试验设计
试验于 2008年在山东烟台市莱山区莱山镇官庄村 7年生嘎拉 (嘎拉 /平邑甜茶 ) 苹果园进行 ,
试验地为沙壤平地。试验树的平均株高、冠幅和地径 (距地面 30cm处主干直径 ) 分别为 218 m、219
m和 11110 cm, 株行距为 3 m ×4 m, 2007年产量为 40 61819 kg·hm - 2。试验地有机质含量为 8 g·
kg- 1 , 硝态氮为 24112 mg·kg- 1 , 铵态氮为 55128 mg·kg- 1 , 速效磷为 32148 mg·kg- 1 , 速效钾为
218141 mg·kg- 1 ; 0～20、20～40、40～60、60～80、80～100、100～120、120～140 cm土层的容重
分别为 1113、1128、1137、1141、1143、1144与 1143 g·cm - 3 ; 试验地 2008年 3—10月每月降水量
为 31150、14170、101110、40150、386170、258150、30140和 7100 mm, 分别在 4月 27日和 6月 12
日进行大水漫灌 , 每次灌水量为 300 m3 ·hm - 2。
选取生长势基本一致 , 无病虫害的植株 15株 , 于 2008年 3月 7日进行处理 , 施肥方法是距中心
干 60 cm处挖深和宽均为 25 cm左右的环状沟 , 在沟内每株均匀施 15N -尿素 (上海化工研究院生产 ,
丰度 10122% ) 15 g, 同时施入普通尿素 277150 g, 硫酸钾 266146 g, 磷酸氢二铵 150100 g, 施肥后
立即浇水 4 L。
分别于盛花期 (4月 20日 )、新梢旺长期 (5月 24日 )、果实膨大期 (6月 26日 )、果实成熟期
(8月 25日 )、采收后 (10月 12日 ) 进行整株采样分析 , 每次 3株 , 每株为 1次重复。每个时期在
采样单株所占面积内均匀布 12个采样点 , 避开施肥沟 , 以 20 cm为一个土层取样 , 取至 160 cm; 随
后将每层 12点土样均匀混合 , 按四分法取样。
112　测定项目
整株解析法将各个器官分离 , 样品按清水 →洗涤剂 →清水 →1%盐酸 →3次去离子水顺序冲洗后 ,
105 ℃下杀青 30 m in, 随后在 80 ℃下烘干至恒重 , 电磨粉碎后过 60目筛装袋待测。土样取回后自然
风干、研磨、过筛、装袋待测。
全氮采用凯氏定氮法测定 , 土壤容重采用环刀法测定 , 15N丰度用 ZHT203 ( 北京分析仪器厂 ) 质
谱计测定 (河北省农林科学院遗传生理研究所 )。计算公式为 : Ndff (植株器官从肥料中吸收分配到
的 15 N量对该器官全氮量的贡献率 , % ) = [样品中 15 N丰度 ( % ) - 15 N自然丰度 ( % ) ] / [ (肥料
中 15 N丰度 ( % ) - 15 N自然丰度 ( % ) ] ×100; 氮肥利用率 ( % ) = [Ndff ×器官全氮量 ( g) ] /
施肥量 ( g) ×100; 土壤质量 ( kg) =土壤体积 (m3 ) ×土壤容重 ( kg·m - 3 ) ; 土层全氮量 ( g) =土
壤质量 ( g) ×全氮 ( % ) ; 氮肥残留率 ( % ) =Ndff ×土层全氮量 /施肥量 ( g) ×100; 土壤损失率
= 100% -氮肥利用率 -氮肥残留率。
数据采用 SAS 911系统进行统计分析。
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　12期 赵 　林等 : 苹果园春季土施尿素的利用及其在土壤中的累积 　
2　结果与分析
211　不同物候期的春施 15 N -尿素利用、残留和损失
春季土施 15 N -尿素 , 可被树体快速吸收利用。盛花期氮肥利用率为 11138% , 随着物候期的推
移 , 利用率逐渐提高 , 在采收后达最高 , 为 27154% (图 1)。
土施 15 N -尿素的土壤残留率盛花期为 57110% , 之后逐渐降低 , 在果实采收后 , 残留率最低 , 为
16147%。
氮素损失与土壤残留呈相反的变化趋势 , 至果实采后 , 氮素损失率高达 58140% (图 1)。
图 1　氮素当季在不同物候期的利用、残留和损失
F ig. 1　N itrogen use eff ic iency, rema in s and loss of
d ifferen t key phonolog ica l pha se
212　春季土施 15 N -尿素在土壤中的积累动态
春季土施尿素 , 盛花期 20～40 cm土层残留量最高为 6193 g, 占总残留量的 80197% ; 以下各土
层逐渐降低 , 120 cm以下仅残留 0102 g, 占 0128% , 表明氮素下渗缓慢。新梢旺长期 0～20 cm土层
积累迅速增加 , 达 3153 g, 占 44167% , 表明根系的吸收作用、地表蒸腾以及土壤的毛细作用等因素
对氮素移动有较大影响 ; 20～40 cm土层 15N残留量迅速下降 , 较盛花期降幅达 50183% ; 40 cm以下
各土层 15N含量均有所增加 , 随着深度的增加而递减。果实膨大期 0～20 cm土层残留量急剧下降为
1119 g, 占总残留量的 25164% ; 20～40 cm土层残留量下降减缓 , 残留量为 2132 g, 占总残留量的
49186% ; 40 cm以下各土层 15 N残留量均有所增加。果实成熟期 , 各土层 15 N残留量均呈减少趋势。
采收后 , 0～20 cm土层残留量较上期有所增加为 0197 g, 占总残留量的 39135% ; 20～40 cm土层残
留量仅有 0175 g, 占总残留量的 3012% , 40～60 cm土层残留量为 0154 g, 占 22104%。年周期内 60
cm以下各土层残留量很少 (图 2)。
春季土施尿素后 , 0～20 cm土层残留量在新梢旺长期便达到最高为 3153 g, 然后随物候期的进
行依次降低 , 到果实成熟期最低为 0179 g, 采收后略有升高 , 变幅为 346184% ; 20～40 cm土层残留
量在第一次测定 (盛花期 ) 最高为 6193 g, 然后随物候期的进行依次降低 , 到采收后最低为 0175 g,
变幅为 824100% ; 40～60 cm土层残留量在果实膨大期最高为 0175 g, 盛花期最低为 0143 g, 变幅为
74142% ; 60 ～80 cm 土层残留量在新梢旺长期最高为 0123 g, 年周期最低为 011 g, 变幅为
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130100% ; 80～100 cm 土层残留量在新梢旺长期最高为 0109 g, 年周期最低为 0105 g, 变幅为
80100% ; 100～120 cm土层残留量年周期最高为 0111g, 最低为 0101 g; 120 cm以下土层残留量年周
期最高为 0107 g, 最低为 0102 g。可见 0～20、20～40 cm土层的氮素残留在整个生长季变化比较剧
烈 , 40～60 cm土层次之 , 60 cm以下的土层中氮素残留量波动较小 (图 2)。
图 2　不同土层剖面的氮素残留动态
F ig. 2　N itrogen tran sference of d ifferen t so il depth
3　讨论
Khem ira (1995) 报道苹果土施 N利用率在 25% ～35%之间 , 本试验结果表明嘎拉苹果对春施氮
肥 (113 kg·hm - 2 ) 的当季利用率为 27150% , 土壤残留率为 16147% , 而损失率高达 58140% , 如
果按照果农的施肥量 (400～600 kg·hm - 2 ) 则利用率可能更低 , 因此生产中果园土壤施氮利用率
低、损失大 , 提高氮肥利用率的关键是减少损失。
果园氮肥损失的主要途径为气态损失 (氨挥发、硝化和反硝化 )、地面径流和渗漏等 (M ilkha &
B ijay2Singh, 1997)。吴永成等 (2005) 研究表明土壤硝态氮在 0～60 cm土层较高 , 60～120 cm土层
较低 , 120～200 cm土层略有升高 ; 氮随水分移动 , 施肥层上层土硝态氮浓度高于施肥层下层是地表
蒸发水分向上移动的结果 (李辉桃 等 , 1996) , 而随着土壤深度的增加土壤含水率渐趋稳定氮趋于
稳定 (李巧珍 等 , 2007)。本试验结果表明施肥层 (20～40 cm ) 向上 0～20 cm土层的氮素累积量
显著多于 40～60 cm土层 , 60 cm以下土层的氮素累积量很少 , 且与降雨灌溉关系不大 , 表明在苹果
体系中渗漏损失较少 , 氮损失可能以其它方式为主。年周期中表层土壤氮累积量变化剧烈 , 在施肥两
个多月后 0～20 cm土层中 15N累积量超过施肥层 , 但随后的 3个多月 0～20 cm土层中 15 N累积量显著
低于施肥层 , 直到采收后表层才重新高于施肥层 , 分析原因可能与灌溉和降雨 (全年约 90%的水量 )
引起地表径流损失有关 , 这需进一步试验证实。
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