张计峰，耿庆龙，曹文超，陈 清,3※，常瑞雪，梁 智，陈署晃

（1. 中国农业大学资源与环境学院，北京 100193；2. 新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所，乌鲁木齐 830091；3. 养分资源开发与综合利用国家重点实验室，临沂 276700 ）

0 引 言

新疆南疆地区干旱少雨，气候干燥，昼夜温差大，病虫害少，是中国优良的红枣产区。目前新疆红枣种植面积已突破4.7×105hm2，占新疆耕地面积的11%，南疆地区红枣种植面积已占到当地耕地面积的25%，红枣产业已成为当地农民增收的主要来源之一[1]。南疆红枣主要种植区土壤主要为砂土或砂壤土，保水保肥能力差，农民多采用加大水肥投入的管理方式保持和增加产量，导致氮素利用率下降，容易造成肥料的流失和地下水污染[2-4]。巨晓棠[5]认为保持氮素投入和产出平衡对于生产力、生态环境和经济效益非常重要，确定合理施氮量是获得较高目标产量、维持土壤氮肥力和降低施氮引起环境污染的关键[6]，但是合理施肥量的确定需要考虑其根层的有效供应。

大田作物氮肥应用过程中，氮素去向途径主要为作物吸收、氨挥发和淋洗流失[7-8]。朱兆良等[9-10]总结田间试验结果表明，中国主要农作物水稻及麦类对氮肥的利用率平均只有28%～41%，尤其是随着种植结构的改变单位面积氮肥用量逐渐增加，更加剧了氮素的损失。当前针对氮素损失途径的主要氮素增效利用方式为使用缓释氮肥和氮肥添加硝化抑制来减少氮素挥发和淋洗，并取得了良好的效果[11-13]。

目前，南疆枣园逐渐开始采用滴灌水肥管理方式来降低田间管理成本和提高肥料利用效率，在此基础上依据当地土壤特点和枣树氮素需求规律选择适宜的氮肥种类和用量是保持氮肥高效利用和维持产量稳定的关键，但当前的研究主要集中在枣树栽培、肥料元素配比及产量方等方面，缺乏针对南疆枣园特殊气候、土壤条件下的氮肥种类和用量研究。本次研究以滴灌果园红枣为研究对象，选择常规尿素、包膜缓释尿素和添加硝化抑制剂的氮肥为肥料种类，设置不同施肥梯度，于2015 年进行1a 的施肥空白期，2016 年和2017 年进行了2 a 的大田田间定位试验，旨在探明氮肥种类和用量对枣树光合能力和产量的影响，以期对3 种氮肥处理方式的增产效应和合理的施用量做出客观评价，为其在红枣生产中应用提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 试验地基本情况

试验于2015—2017 年在新疆阿克苏试验林场进行（80°20′～80°25′E，41°10′～41°15′N），年均降水量为53.2～120.6 mm。供试品种为15a 树龄灰枣，株行距为2 m×4 m 典型枣树栽培模式，理论种植密度为1 250 株/hm2，管理方式统一，红枣长势均匀。试验区土壤为粉砂土，水肥保持能力差，基本理化性质为：容重1 430 kg/m3，pH 值8.3，有机质质量分数为11.05 g/kg，全氮质量分数为0.915 g/kg，碱解氮质量分数为25.63 mg/kg，速效磷质量分数为8.6 mg/kg，速效钾质量分数为112 mg/kg。

1.2 田间管理情况

枣树萌芽期施入基肥，施肥量和施肥时间参见试验设计。施肥后采用滴灌方式灌萌芽水450～525 m3/hm2，灌水周期20 d，灌水2 次；开花期4 月中旬至5 月下旬滴灌300～375 m3/hm2，灌水周期15 d，灌水3 次；开花坐果期6 月上旬至7 月中下旬滴灌225～300 m3/hm2，灌水周期7d，灌水6～7 次；果实膨大期期8 月上中旬滴灌450 m3/hm2，灌水周期20 d，灌水1 次；11 月上旬冬灌漫灌900 m3/hm2，灌水1 次。全生育期灌水13 次（含冬灌），累积灌水量4 500～5 625 m3/hm2。5 月中旬至6 月中旬花果管理，连续喷2 次0.2%～0.3%硼砂和8 000 倍芸苔素促进开花坐果。夏季修剪主要为枣头萌芽摘心。灌水、修剪、病虫害防治等均与大田种植保持一致。

1.3 试验设计

试验采用裂区设计，主处理为：1）常规尿素处理（Conventional Urea，U，N≥46%），在枣树萌芽期施入总量的60%，在坐果期施入总量的40%；2）尿素添加硝化抑制剂处理（Urea with Nitrification Inhibitor，NU，N≥46%），在生产中掺入5%（与尿素质量比）的N-MAX（氯甲基吡啶），由浙江奥复托科技有限公司提供，作为基肥在萌芽期前一次性施入。3）包膜控释尿素（Controlled-release Urea，CRU，N≥43%），由山东金正大生态工程股份有限公司提供，氮素释放期为90 d，作为基肥在萌芽期前一次性施入。副处理为施肥水平，施氮量分别为：N1，总施氮水平为150 kg/hm2；N2，总施N水平为200 kg/hm2；N3，总施N水平为250 kg/hm2；N4，总施N 水平为300 kg/hm2。另设1 个不施氮肥处理作为空白N0。所有处理施入磷钾肥量均保持相同，磷肥选用三料磷肥（P2O5≥46%），钾肥选用硫酸钾（K2O≥51%），用量分别为：P2O5180 kg/hm2，K2O 120 kg/hm2，在枣树萌芽期前3 月中旬与氮肥混合后一次性施入。试验区选择土壤质地、树龄、长势、管理一致的枣园，设置3 个氮肥种类处理和5个施肥水平，共计13 个处理（其中氮肥种类处理共用1 个N0 水平），每个处理设置3 次重复，单个试验小区16 株果树，面积为128 m2。每个试验小区设置保护行。

1.4 项目测定与方法

试验处理测定土壤基础理化性质，参考土壤农业化学分析方法[14]。调查树体株高、干周和冠幅。在枣树开花期5 月中旬和果实膨大期7 月下旬测定枣树叶片叶绿素值（Soil and Plant Analyzer Development，SPAD）和净光合速率，采集土壤样品，采用AA3 流动分析仪测定土壤速效氮含量（铵态氮和硝态氮）。红枣收获期将每株果树果实全部收获后称质量，统计产量并测定制干率。随机选择5 kg 红枣，统计数量并测定干果质量。随机选择500 个红枣称取单个质量进行分级并统计红枣商品性。

1.5 数据处理

数据计算和方差分析使用Excel 2007 和SPSS 18.0 软件完成，使用Sigma Plot 14.0 做图，多重比较为LSD 分级法。红枣商品性进行正态分布检验，计算正态分布概率密度。

2 结果与分析

2.1 枣树叶片SPAD 值

通过比较氮肥不同处理措施下枣树叶片叶绿素含量的结果（图1），在枣树开花期U 处理SPAD 值高于CRU处理和NU 处理，N0 处理最低。依据高产果园开花期枣树叶片SPAD 值适宜范围为40～43[15]，常规氮肥条件U处理下，当施肥量达N3 水平后，继续施肥造成氮肥过量，处于奢侈吸收阶段，即萌芽至开花期枣树U 处理适宜施肥量为N2 水平最佳。CRU 处理N2、N3 和N4 处理枣树叶片SPAD 值均在适宜范围内。使用硝化抑制剂处理N2和N3 施肥水平在适宜范围。

图1 不同氮肥处理下枣树开花期和果实膨大期叶片SPAD 值 Fig.1 SPAD values of jujube leaves treated by different nitrogen fertilizers at flowering and fruit expansion stage

红枣果实膨大期养分需求强烈，此时充足的养分供给直接决定果实的产量和品质。从图1 中可以看出，N0和U 处理在此阶段养分不能满足果树氮素需求[15]，叶片SPAD 值处于适宜范围（44≤SPAD＜46）之下，为氮肥亏缺。这很可能与氮肥的淋洗有关，虽然总施肥量与其他处理方式相同，但由于氮肥损失较快导致养分不能及时供给果树生长，应及时调整施肥方式。NU 处理在N3 和N4 处理水平下SPAD 值处于适宜范围。而CRU 处理N2施肥水平下叶片SPAD 值在适宜范围，N3 和N4 水平下叶片SPAD 值高于适宜范围，养分处于奢侈吸收阶段，这与缓释肥中氮肥的释放特征有关。

2.2 枣树叶片净光合速率

枣树叶片净光合速率与红枣产量直接相关，南疆枣树叶片净光合速率开花期最高峰值出现在下午15点至16点之间，果实膨大期净光合速率最高峰值出现在12 点半至13 点半之间。本研究选择此时间段分别在枣树开花期和果实膨大期期对叶片进行光合速率测定，研究结果（图 2）表明，枣树开花期NU 处理（14.29 μmol/m2·s）和U 处理（14.11 μmol/m2·s）叶片净光合速率大于CRU 处理（13.91 μmol/m2·s），N0 处理最低（12.53 μmol/m2·s），同时N3 和N4 施肥水平下净光合速率高于其他施肥水平（P＜0.05）。而果实膨大期叶片整体净光合速率高于开花期，该时期CRU 处理净光合能力最高（15.83 μmol/m2·s），其次为NU（15.19 μmol/m2·s）和U处理（14.79 μmol/m2·s），N0 处理最低（13.03 μmol/m2·s）。其中N4、N3 和N2（15.49、15.52 和15.57 μmol/m2·s）施肥水平之间没有达到显著性差异（P＞0.05），但均高于N1 水平（14.50 μmol/m2·s）和N0 水平（13.03 μmol/m2·s）。

2.3 红枣产量和产量结构

通过对比3 种氮肥种类在2017 年的红枣产量表现可以看出（表1）：CRU 处理下不同施N 平均产量最高（10 022.3 kg/hm2），其次为NU 处理（8 497.1 kg/hm2）和 U 处理（7 887.1 kg/hm2），N0 处理产量最低（6 507.2 kg/hm2）。对比施肥水平对产量的影响可知，N2、N3 和N4 施肥水平下平均产量分别为8 715.0、9 044.2 和9 741.7 kg/hm2之间没有显著差异，N1 水平和N0 水平下产量最低（7 707.3 和6 507.2 kg/hm2），考虑到经济因素N2 和N3 施肥水平肥料生产效率最高。树干周长试验前2015 年（44.5 cm）和处理后2016 和2017 年各处理之间均没有达到显著性差异，这很可能与树龄有关，本研究中选择15 a 生枣树作为研究对象，短期氮素种类和施肥量的变化对干周增长影响较小。红枣单果质量是产量构成的要素，CRU 处理（5.15 g）、UN（5.11 g）处理和U 处理（4.93 g）较N0 处理（4.62 g）高出12.0%、11.1%和7.2%。N2、N3和N4 这3 个施肥水平下红枣单果质量之间没有达到显著性差异（P＞0.05），但均高于N1 和N0 施肥水平（4.95和4.62 g），这与产量趋势有相似特征。

图2 不同氮肥处理下枣树开花期和果实膨大期叶片净光合速率 Fig.2 Leaf net photosynthetic rate under different nitrogen fertilizer level at flowering and fruit expansion stage

表1 2015—2017 年不同氮肥处理对红枣产量和产量结构的影响 Table 1 Effects of different nitrogen treatments on yield and yield structure of jujube from 2015 to 2017

2.4 红枣商品性

生产中一般依据红枣单果质量作为商品性指标进行分级，新疆南疆红枣（灰枣）商品性分为4 个等级，分别为优级果（7 g≤单果质量＜20 g）、一级果（5 g≤单果质量＜7 g）、二级果（3 g≤单果质量＜5 g）和劣级果（单果质量＜3 g）。本试验进行了氮肥处理方式对商品性影响的研究，通过正态分布检验，发现红枣单果质量符合一般正态分布。数据（表2）显示CRU 处理红枣优级果率最高（12.1%），其次为U 处理（7.5%）和NU处理（6.4%），N0 处理最低（2.8%）。红枣一级果率CRU处理和NU 处理高于U 处理，但没有达到显著性差异。二级果率N0（52.4%）＞NU（44.4%）＞U（43.1%）＞CRU（37.9%）。综合比较一级果率和优级果率，CRU 处理和NU 处理最高，其次为U 处理，N0 处理最低。N0 处理和U 处理下红枣劣果率最高。由此说明氮肥经过处理后可以显著改善红枣商品性。

2.5 土壤中速效氮含量及氮素贡献

不同氮肥种类施用后土壤中速效氮含量变化差异大，由测试结果（表3）可以看出，枣树开花期U 处理和NU 处理土壤中速效氮含量较CRU 处理高，而果实膨大期土壤中速效氮含量分别为CRU＞NU＞U，说明在同等施肥量下枣树营养生长期U 处理和NU 处理能够保持速效氮在土壤中的强度，而枣树生殖生长期CRU 处理土壤中速效氮含量更高，这与SPAD 值测试结果趋势相同。通过氮素投入量和产量计算氮素偏生产力和产量贡献率发现，低水平氮供应下能获得更好的氮素偏生产力，同等施肥量条件下3 种肥料种类的氮素偏生产力分别为CRU＞NU＞U，U 和NU 处理氮素贡献率则随施氮量增加而增加，CRU 处理贡献率则为N3＞N2＞N4＞N1。综合比较各处理红枣效益，在CRU 处理N3 施氮水平下红枣产值最高。

表2 不同处理下红枣等级比例 Table 2 Grade proportion of jujube under different treatment %

表3 不同处理下氮素利用指标和红枣产值 Table 3 Nitrogen utilization indices and output value of jujube under different treatments

3 讨 论

3.1 氮肥用量对滴灌枣树光合作用的影响

氮素对植物光合作用至关重要，合理的氮肥供应是作物生长的物质保障，研究表明氮素种类和用量会引起小麦、玉米、水稻、苹果等作物光合作用、干物质累积和产量[16-23]，而针对红枣施氮水平对光合作用影响方面研究较少[24]。本文针对南疆滴灌果园枣树进行SPAD 值和净光合速率2 个重要光合作用指标进行研究，研究结果同样表明氮肥用量能够显著影响枣树光合作用，尤其是在枣树开花期和果实膨大期合理的施氮量对保持最佳SPAD 值和净光合速率十分重要，本研究还发现，通过开花期和果实膨大期土壤中的速效氮含量与叶片SPAD 值相比较，二者趋势相近，这说明土壤中速效氮的浓度是植株叶片SPAD 值的物质保证，而适宜的SPAD 值也是叶片进行光合作用的基础。

3.2 氮肥种类对滴灌枣树产量的影响

枣树是新疆南疆阿克苏、和田、喀什等地区的主栽果树，氮素对枣树产量至关重要，土壤中适宜的氮素容量和强度是产量和品质的保障，而新疆枣园土壤普遍为砂土或砂壤土，土壤氮含量低，而且由于农田水利设施不健全，导致氮素利用效率普遍偏低。缓释氮肥通过氮素的缓慢释放来提高氮素的利用效率增加作物产量[13,25]。本试验通过田间试验结果表明，通过使用缓释氮肥和尿素添加硝化抑制剂的手段能够显著提高枣树产量，增加红枣单果质量，究其原因很可能与其能保持土壤中氮素含量有关，本文数据也证明红枣果实膨大期土壤中的氮浓度与产量呈正相关，施用缓释氮肥的氮肥供给方式与对照相比产量提升幅度更大。

3.3 滴灌条件下氮肥种类和用量对红枣商品性的影响

由本研究的结果可以看出，采用施用包膜缓释氮肥的方式能满足枣树关键生育期对土壤中氮素的强度和容量的需求，该氮肥种类与枣树氮素需求规律结合更好。本研究是基于滴灌方式下开展的试验，较漫灌更容易控制水分移动的位置，同时也能保证土壤含水量始终处于较为合理的范围[26-28]，有利于控释氮肥氮素的释放，尤其是在红枣需氮高峰期随着地温的升高氮素的释放速率加快，保证了氮素的供应。本文的研究发现，施用缓释氮肥红枣的优级果率和一级果率显著提高（P＜0.05），结合缓释肥（250 kg/hm2）处理下红枣单果质量（5.3 g）的增加，说明合理地利用缓释氮肥能够提高红枣的商品性，增强新疆红枣的市场竞争力。

综上，与单纯常规尿素相比，施用缓释氮肥和尿素添加硝化剂处理影响了枣树的光合作用、产量和商品性，在滴灌条件下，缓释氮肥在250 kg/hm2用量水平下能保持较高的产量和较好的红枣商品性。所以，在目前新疆南疆枣树滴灌面积不断扩大的产业发展背景下，针对灌溉方式的改变采用适用于枣树种植的氮肥种类和适宜的用量是必要的，是进一步提高红枣产量和改善商品性的重要途径。

4 结 论

本文采用多年大田田间试验方法，设置3 种氮素肥料种类（常规尿素、添加消化抑制剂尿素和包膜控缓释尿素）和5 个氮素水平，研究氮素种类和水平对枣树光合作用、产量、品质和效益的影响，得出以下主要结论：

1）与常规尿素相比，在干旱枣树种植区砂性土壤条件下，滴灌枣园施用包膜控缓释尿素在枣树关键生育期能够显著提高叶片净光合能力，该处理下枣树叶绿素值（SPAD）始终处于高产果园适宜范围内。

2）较常规尿素处理包膜尿素处理能够显著提高红枣产量，施用纯氮水平为250 kg/hm2的包膜尿素处理下红枣单果质量最高，优级果比例为12.1%，显著高于其他氮素种类处理（P＜0.05）。

3）从红枣产量、商品性和产值的综合效益考虑，包膜控缓释氮素肥料处理N3（纯N 施用量250 kg/hm2）施氮水平下对于干旱区沙性土壤果园有显著的提质增效作用，该氮素种类和用量可作为该区域红枣典型种植模式下的最佳施氮模式。