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施钾水平对油茶养分积累和产油量的影响

2016-08-30张文元牛德奎郭晓敏李小梅胡冬南

植物营养与肥料学报 2016年3期
关键词:产油量钾素含油率

张文元, 牛德奎, 郭晓敏, 李小梅, 胡冬南*

(1 江西农业大学林学院,南昌 330045; 2 江西农业大学国土资源与环境学院,南昌 330045)



施钾水平对油茶养分积累和产油量的影响

张文元1, 牛德奎2, 郭晓敏1, 李小梅2, 胡冬南1*

(1 江西农业大学林学院,南昌 330045; 2 江西农业大学国土资源与环境学院,南昌 330045)

【目的】油茶是中国南方主要的食用油料树种,油茶林地普遍极度缺钾。本文研究施钾水平对油茶氮、 磷、 钾养分积累和产油量的影响及它们之间的关系,从养分的角度分析钾素水平对油茶单株产油量的作用机理,为合理制定油茶林地土壤培肥制度提供科学依据。【方法】以7年生油茶无性系作为供试油茶品种,在江西九江进行田间试验。试验设置了6个K2O用量: 0、 100、 200、 300、 400、 500 kg/hm2和一个不施肥对照(CK),每个处理重复3次。调查和比较了不同处理油茶叶片和果实中氮、 磷、 钾养分含量及单株产油量差异,并针对叶片和果实养分对产油量的作用进行了通径分析。【结果】 K2O年施入量为300 kg/hm2时可有效促进油茶叶片6月份的磷、 钾及10月份叶片和果实的氮、 磷、 钾的积累,提高鲜果含油率和单株果实产量,单株产油量可达到430 g,增施钾肥对叶片6月份氮含量和种仁含油率的影响不明显。果实中的氮、 磷、 钾养分和叶片10月份的氮、 磷与单株产油量显著相关; 果实中的氮和磷积累量对油茶单株产油量的直接作用相对较大,10月份叶片中的氮对产油量也有一定的直接的影响,各养分对产油量的贡献大小顺序为: 果实磷>果实氮>果实钾>叶片氮>叶片磷。【结论】施钾水平影响油茶叶片和果实的养分积累,并进一步影响鲜果产量和产油量,K2O年施入量为300 kg/hm2是较适宜的用量。通过合理施用钾肥提高油茶10月份叶片氮、 磷和果实氮、 磷、 钾含量是获得油茶高产的有效途径。

油茶(CamelliaoleiferaAbel); 钾素水平; 养分; 产油量; 通径分析

油茶(CamelliaoleiferaAbel)属山茶科山茶属,为常绿小乔木或灌木,是中国南方主要的经济林木,与油棕、 油橄榄和椰子并称为世界四大木本食用油料树种[1]。合理施肥可有效改善油茶林地土壤养分[2], 促进油茶树良好生长、 结实并获得高产[3-5]。不同区域油茶林地土壤养分状况不同[6-7],根据土壤养分状况进行合理施肥不仅能获得高产,而且可减少过多肥料对环境的污染[8]。目前油茶施肥后养分在油茶树体中的积累及其与产量之间的关系尚缺乏研究。

钾素是植物必需的大量元素,适宜的钾素营养可促使果实增大和形态变好[9-12],提高核仁和种子含油量[13],降低裂果率[14]。而油茶主产区大多为典型的亚热带高温多湿气候,土壤长期处于脱硅富铝化成土作用,钾素流失殆尽,油茶林地钾素普遍极度缺乏。据此,本研究在测土基础上,进行了不同钾肥用量试验,研究分析钾素水平对油茶单株产油量的作用机理,为油茶林高产栽培和油茶林可持续经营提供科学依据。

1 材料与方法

1.1试验地概况

试验地位于江西九江庐山区海会镇,属亚热带东部季风气候。基地成土母质主要为花岗岩、 片麻岩、 石英砂岩等残积物发育的红壤粘土,土层深厚。pH值4.4、 铵态氮28.48 mg/L、 硝态氮 11.75 mg/L、 有效磷1.95 mg/L、 速效钾49.47 mg/L。

1.2试验材料

供试油茶为江西省林科院选育的高产无性系,2005年种植,株行距为2 m×3 m。试验中所用的肥料为尿素(氮含量为46%)、 钙镁磷肥(P2O5含量为15%)和氯化钾(K2O含量为60%)。

1.3试验设计

采用单因素随机区组试验设计,在氮、 磷肥单株施用量每年N180 g、 P2O580 g基础上,设置了单株年施入K2O量: 0、 60、 120、 180、 240、 300 g共6个梯度(相当于每年每公顷施用K2O 0、 100、 200、 300、 400、 500 kg),处理号为K0、 K60、 K120、 K180、 K240、 K300,同时设置不施肥处理作对照(CK),共7个处理,每处理10株,各处理间设一株保护株,重复三次。施肥方法为沟施法(沿树冠滴水线挖环状沟施入)。施肥时间为20112013年每年4月(花前肥)和11月上旬(果前肥),每次施用量为年施入量的一半。

1.4测定项目及方法

1.4.1 叶片和果实氮、 磷、 钾养分测定2012年和2013年,每年6月和10月从油茶植株的四个方向采集当年春梢中部叶片,10月下旬采摘全株果实,每个小区叶片取样200 g,果实50个,带回实验室烘干、 粉碎、 过筛后采用常规方法[15]测定全氮、 全磷和全钾: 用硫酸-过氧化氢消煮,消煮液碱化后用蒸馏定氮法测定全氮,全磷用钼蓝比色法测定,全钾用火焰光度法测定。

1.4.2 果实含油量测定2012年和2013年,每年10月下旬分单株采摘全株果实并测产,各小区果实充分混匀后取样2.5 kg带回实验室充分晾干,期间去壳测定干籽和干仁重量,计算干出籽率和干出仁率。研磨干仁,采用索氏萃取提油法[16]测定其含油率。计算鲜果含油率和单株产油量,计算方法如下:

鲜果含油率(%)=干出籽率(%)×干出仁率(%)×种仁含油率(%)

单株产油量(g/plant)=单株鲜果产量(g/plant)×鲜果含油率(%)

1.5数据处理

利用Microsoft Office Excel 2003、 DPSv7.05软件对数据进行统计分析。考虑到油茶生长与发育存在大小年现象,本研究所有分析数据采用2012年和2013年两年测得数据的平均值。

2 结果与分析

2.1施钾水平对叶片氮、 磷、 钾养分含量的影响

从表1可以看出,施肥处理改变了油茶叶片氮、 磷、 钾含量,整体表现为施肥处理高于不施肥对照(CK),但各施钾处理在不同养分上表现的规律有些不同。增施钾肥使叶片6月份的氮含量普遍增加,施钾处理明显高于对照,但不同施钾水平处理间差异不明显; 钾肥用量的增加使叶片6月份的磷含量得到明显提高,高钾肥用量的K180、 K240、 K300处理明显高于低钾和不施肥处理,以K180处理的含量最高,与K60、 K0、 CK差异极显著; 叶片6月份钾养分的积累受钾素水平的影响非常明显,K180处理的含量极显著高于其他处理,其次为K240、 K300处理,两者差异不明显,但均极显著高于K60、 K0、 CK处理。比较K60与K0,仅施氮、 磷肥不施钾肥并没有使6月份叶片中氮、 磷养分得到明显改善,但钾养分含量有明显的提高,表明在缺钾条件下,仅施用氮磷肥并不能有效促进油茶植株对氮磷的吸收,而氮磷肥的施用一定程度上可能促进了植株对土壤钾素的吸收利用。

果实成熟时的10月份,叶片氮、 磷的积累量都有一定程度的提高,特别是K180处理的氮含量增幅较大,达到最高值,明显大于K120、 K0处理,与CK间的差异则达到极显著水平,且缺钾处理也明显高于CK; K120处理以上更高钾素水平处理的全磷含量明显高于K0、 CK两个处理。与6月份相比,叶片钾素含量有不同程度下降,处理间的差异普遍缩小,这可能与6月份后油茶果实从叶片中转移了更多的钾有关; K120水平以上处理间差异不明显,但均明显比对照的含量高,且K180处理明显高于K60、 K0处理。

表1 油茶叶片6月份和10月份氮、 磷、 钾含量 (g/kg)

注(Note): 不同小、 大写字母表示处理间在5%、 1%水平差异显著Different small and capital letters mean significantly different among treatments at 5% and 1% levels.

从上述分析可得出,增施钾肥不仅在油茶营养生长高峰期能促进叶片对养分的积累,在果实生长及成熟过程中,也能保证叶片养分处于更为充足的状态; 但用量却不是越多越好,与K180比,K240和K300两个更高钾素水平处理并没有表现出其优势,其养分含量普遍低于K180处理,说明适宜用量的钾肥才能使叶片养分得到改善,过多施入钾肥对养分积累不利,这可能与高量钾肥导致养分供给不平衡有关。高媛等[17]对棉花施钾用量研究结果表明,过量的钾肥施用会使氮、 磷、 钾吸收量下降。鲁剑巍等[18]对脐橙施钾效果研究也表明,高量钾肥处理(K2O 375 kg/hm2)的果实产量不如中量钾肥处理(K2O 250 kg/hm2)的产量高,认为高量钾肥的施用可能导致其他营养元素的不平衡从而影响了产量的继续提高。

2.2施钾水平对果实氮、 磷、 钾养分含量的影响

从表2中可以看出,施钾水平对油茶成熟果实的氮含量产生了显著影响,总体表现为随着钾素水平的升高呈先增大后减小的趋势,其中以K120和K180处理相对更高,与其他处理间存在显著差异,K120的氮含量与K180处理差异不明显。钾肥水平不同使各处理果实全磷含量的差异达到极显著水平,其中含量最高的为K180处理,它与K120之外的其他处理存在显著差异,K120与K180之间的差异不明显,他们均极显著高于K0和CK。施肥使油茶果实钾素含量得到提高,各施肥处理均显著高于CK,缺钾处理明显低于K180处理,其他处理间差异不明显。

另外,缺钾处理的果实氮、 磷、 钾虽然都比不施肥处理的高,但差异并没有达到显著水平,说明钾素的合理供给在养分平衡中起了非常重要的作用,不足或过量都会影响果实养分的积累,只有适宜的用量才可使其含量达到更高。

表2 油茶果实氮、 磷、 钾含量(g/kg)

注(Note): 不同小、 大写字母表示处理间在5%、 1%水平差异显著Different small and capital letters mean significantly different among treatments at 5% and 1% levels.

2.3施钾水平对果实含油率及单株产量的影响

从表3可以看出,施钾水平对油茶种仁含油率的影响不大,对鲜果含油率的影响达到显著水平,除K60处理外,其他施钾处理的鲜果含油率均明显高于缺钾处理(K0)和不施肥对照(CK),但各施钾处理间差异不明显。施钾水平对单株鲜果产量的影响非常明显,整体表现为随着钾素水平的提高呈先增加后下降的趋势,K180处理的产量最高,为3 387 g/plant,与K120之外的处理间存在极显著差异,钾肥缺乏和过量明显对结实不利。单株产油量对施钾水平的响应和鲜果产量较为相似,所有施肥处理的单株产油量都极显著地高于K0和CK,增幅在15.50%226.65%之间; 对比各施肥处理,施钾处理极显著地高于缺钾处理,各处理增幅在68.51%182.81%之间,其中又以K180处理的明显最高,该处理与其他处理间的差异达到极显著水平。说明施肥是提高油茶鲜果含油率、 果实产量和产油量非常重要的措施,而同样的氮、 磷养分条件下,钾素的合理补充对油茶果实生长与油脂转化起到了非常关键的作用。

注(Note): 不同小、 大写字母表示处理间在5%、 1%水平差异显著Different small and capital letters mean significantly different among treatments at 5% and 1% levels.

2.4油茶林树体养分与单株产油量的相关分析

以不同施钾水平下获得的产油量为依变量,而以叶片和果实中氮、 磷、 钾含量为自变量进行了通径分析。经逐步回归,得到养分对产油量的方程为: Y=-736.91+34.67X4-22.33X5+50.10X7+149.79X8-55.62X9。各养分指标中,只有叶片10月份的氮、 磷含量及果实中的氮、 磷、 钾对单株产油量的作用达到显著,叶片6月份的养分和10月份的钾养分作用不明显(表4)。

从表4可以看出,果实中的磷积累量对油茶单株产油量的直接作用最大,其次为氮,它们还相互通过对方间接地对产油量起作用。叶片10月份的氮含量对单株产油量有一定的直接作用,并通过果实中氮和磷起间接作用,尽管通过果实中的钾起的间

表4 叶片和果实养分对产油量的通径分析

注(Note):R0.05(5)=0.755;R0.01(5)=0.875

接作用为负值,但正负抵消后的贡献仍为0.748; 叶片10月份磷含量对单株产油量的作用主要通过叶片10月份氮素和果实中的氮和磷间接起作用,其他养分通过其对产油量均产生间接作用很小; 果实中钾的含量对产油量产生的直接作用是负向的,其他养分通过它产生的间接作用也为负值,但它能通过果实氮和磷及叶片10月份的氮起正向作用,正负抵消后,贡献值为0.787。这些养分因子对产油量的效应和它们与产油量之间的相关系数大小顺序一致,均为X8>X7>X9>X5>X4。由此可知,在不同钾素水平条件下,油茶叶片10月份的氮和磷及果实的氮、 磷、 钾通过直接和间接的方式最终都能对果实中油脂的积累起到积极的作用,其中果实中的磷和氮对单株产油量的贡献较大,通过合理施钾提高油茶果实中的氮和磷含量是获得茶油高产的有效措施。

3 讨论与结论

油茶是以收获果实获得茶油为经营目标的经济林木,其果实产量与品质的形成不仅受遗传因素的影响,同时还受制于矿质营养元素的供给。有关钾肥对植物树体氮、 磷、 钾养分积累的影响研究结果不尽相同。施用钾肥对苹果树叶片中氮、 钙、 镁营养元素含量有拮抗作用,对磷、 钾营养元素有促进作用[19],油桃试验结果表明,钾用量与油桃叶片和果实中氮含量存在极显著正相关[20]。油茶生育期很长,当年10月始花次年10月采果,其养分分配与积累规律有别于大多数春花秋实的果树。本研究结果表明,在一定水平氮、 磷的基础上,增施钾肥可促进油茶叶片对磷、 钾养分的积累,促进果实对氮、 磷、 钾养分的积累。钾素水平对油茶叶片6月份的氮含量影响不明显,10月份时的氮含量则在K2O年施用量为 180 g/plant时达到最高,对果实钾含量则没有明显影响。

油茶种仁含油率较易受环境的影响[4],施用有机肥对出油率有显著的影响[3]。本研究中,增施钾肥对种仁含油率的影响不大,但有利于鲜果含油率的提高。油茶产量与叶片10月份的氮、 磷及果实的氮、 磷、 钾密切相关,这些养分因子通过直接和间接的方式影响着单株产油量,其中果实中的氮和磷养分贡献较大。叶片6月份养分及10月份钾对产油量的贡献不大,这可能与叶片6月份养分主要用于油茶树体营养生长有关,而果实膨大、 成熟时,叶片中的钾元素被转运至果实[21]。钾肥引起的树体养分效应主要体现在果实上,因此10月份果实采摘时,叶片钾养分对产油量的贡献不大,但果实钾养分对产油量有较大影响。

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Effect of different levels of potassium fertilization on nutrient accumulation and oil yield ofCamelliaoleiferaAbel

ZHANG Wen-yuan1, NIU De-kui2, GUO Xiao-min1, LI Xiao-mei2, HU Dong-nan1*

(1CollegeofForestry,JiangxiAgriculturalUniversity,Nanchang330045,China;2CollegeofLandResourcesandEnvironment,JiangxiAgriculturalUniversity,Nanchang330045,China)

【Objectives】 CamelliaoleiferaAbelis one of the major edible woody oil trees in southern China. It is very common that potassium is extremely lack in the Camellia woodlands, which affects its growth and oil yield seriously. In this paper, the effects of different levels of potassium on the accumulation of nitrogen, phosphorus, potassium and oil yield ofC.oleiferaAbel were studied. The results will provide scientific base for the health management of woody oil trees. 【Methods】 Seven-years-old clone strain ofC.oleiferaAbel was used as tested material, and a field experiment was conducted in Jiujiang City, Jiangxi Provence. Six K2O application levels: 0, 100, 200, 300, 400, 500 kg/hm2and no fertilizer control were designed with triplicates. The contents of nitrogen, phosphorus, potassium in the leaves and fruits, the individual plant oil output were determined. 【Results】With annual addition of K2O 300 kg/hm2, the P and K contents in leaves in June, and the N, P and K contents in leaves and fruits in October were effectively improved. The fruit outputs and oil contents in the fresh fruits were increased significantly. However, the N contents in leaves of June and the oil contents in the dry kernel were not significantly different. N, P, K in fruits and N, P in leaves in October and oil yield per plant were correlated significantly. The accumulation of N and P in the fruits was the most important to the oil output, and the accumulation of N in leaves in October was less important. The contribution of nutrient to oil yield was in the following order: fruit P>fruit N>fruit K>leaf N>leaf P. 【Conclusions】 K application levels affect the N, P and K accumulation in leaves and fruits ofC.oleiferaAbel, consequently affect the oil outputs in fruits. Annual dosage of K2O 300 kg /hm2is appropriate forC.oleiferaAbel in the tested region.

CamelliaoleiferaAbel; potassium levels; nutrient accumulation; oil production

2014-09-17接受日期: 2014-12-11网络出版日期: 2015-07-21

国家科技支撑项目(2012BAD14B14); 国家自然科学资金项目(31260194); 国际植物营养研究所(IPNI)项目(Jiangxi-29)资助。

张文元(1977—), 男, 安徽六安人,博士, 讲师, 主要从事林木营养与养分管理方面的研究。 E-mail: zwy15@126.com

Tel: 0791-83813243, E-mail: dnhu98@163.com

S714.8; S725.5

A

1008-505X(2016)03-0863-06

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