板栗葉片營養(yǎng)與土壤養(yǎng)分的動態(tài)變化及回歸分析

李廣會，郭素娟，鄒 鋒，熊 歡，呂文君

（北京林業(yè)大學 省部共建森林培育與保護教育部重點實驗室，北京 100083）

板栗葉片營養(yǎng)與土壤養(yǎng)分的動態(tài)變化及回歸分析

李廣會，郭素娟，鄒 鋒，熊 歡，呂文君

（北京林業(yè)大學 省部共建森林培育與保護教育部重點實驗室，北京 100083）

以板栗“3113”為試材，通過測定不同物候期結(jié)果枝葉片營養(yǎng)和土壤養(yǎng)分含量并進行逐步回歸分析，研究了板栗對養(yǎng)分的需求特征，以期為板栗的營養(yǎng)診斷和科學平衡施肥提供依據(jù)。結(jié)果表明：（1）板栗對礦質(zhì)元素的吸收有明顯季節(jié)性，其中開花授粉期對N、P、K、Ca、B和果實膨大期對N、P、K、Ca需求量較大；果實發(fā)育期間板栗對Fe、Mn的吸收有持續(xù)增加的趨勢；不同物候期板栗對Cu、Mg的吸收量變化較??；（2）7月中旬～8月中旬可作為營養(yǎng)診斷期，葉片主要礦質(zhì)元素N、P、K、Ca、Mg、Mn、Fe、B、Cu的適宜含量分別為：（2.103±0.162）%、（0.131±0.016）%、（0.723±0.044）%、（2.240±0.130）%、（0.709±0.037）%、859.768±187.401mg/kg、615.199±43.965 mg/kg、46.223±1.073mg/kg、13.171±0.891mg/kg；（3）回歸分析發(fā)現(xiàn)，遷西地區(qū)板栗葉片N、P、K含量與土壤速效Fe含量呈正相關，速效Fe是影響板栗生產(chǎn)的一個重要因子。總之，栗園的養(yǎng)分管理應根據(jù)板栗的養(yǎng)分需求特征，合理控制N、P、K肥料用量，注意Fe、Mn、B等微肥的平衡配施，以實現(xiàn)板栗的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)。

板栗；物候期；葉片營養(yǎng)；土壤養(yǎng)分；回歸分析

板栗Castanea mollissimaBL.，原產(chǎn)我國，是我國利用最早、具有較高經(jīng)濟價值的名優(yōu)特農(nóng)產(chǎn)品之一，以抗病能力強、栗實含糖高、糯性強和澀皮易剝離等特點深受國內(nèi)外消費者喜愛，因此板栗生產(chǎn)現(xiàn)已成為山區(qū)農(nóng)民收入的主要來源。但由于管理粗放，重栽培輕管理，豐產(chǎn)栽培技術不配套，板栗應有的生產(chǎn)潛力沒有得到充分發(fā)揮，其中盲目施肥、樹體營養(yǎng)失調(diào)是制約板栗產(chǎn)量提高和品質(zhì)改善的重要因素。葉片礦質(zhì)元素含量既能反映板栗樹體的營養(yǎng)狀況，又能表征栗園土壤的供肥能力，是板栗養(yǎng)分管理的重要依據(jù)。與其它果樹[1-2]相比，板栗營養(yǎng)診斷標準的研究還很落后，僅蓋素芬等[3]就遼東地區(qū)高產(chǎn)栗園葉片養(yǎng)分適宜含量作過報道，目前關于板栗礦質(zhì)營養(yǎng)的研究多集中在葉片礦質(zhì)元素含量的年周期變化上[4-7]，而關于板栗葉片營養(yǎng)與土壤肥力相關關系的研究還未見報道，以上研究并不能為建立板栗營養(yǎng)診斷標準提供足夠的參考依據(jù)，因此生產(chǎn)上的施肥工作存在一定盲目性。本試驗通過研究不同物候期板栗葉片營養(yǎng)和土壤速效養(yǎng)分含量的動態(tài)變化，建立葉片主要營養(yǎng)與土壤肥力的回歸模型，旨在為板栗的營養(yǎng)診斷和科學平衡施肥提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于河北省遷西縣，燕山南麓，東經(jīng)118°6′～ 118°37′，北緯 39°57′～ 40°27′，屬于東部季風暖溫帶半濕潤地區(qū)，年均氣溫為10.1℃，年均降水量約為800 mm，日照充足，為栗樹栽培和生產(chǎn)提供了優(yōu)越條件，是燕山板栗的核心產(chǎn)區(qū)，該縣主要以山地為主，“圍山轉(zhuǎn)”立體工程造林模式是該地區(qū)營造板栗林的主要方式。試驗地成土母質(zhì)為片麻巖，土壤類型為沙壤土，pH值為6.44，有機質(zhì)2.89 g/kg。土壤管理水平較高，秋季果實采收后施加有機肥；早春追施板栗專用肥，施肥方式為樹冠外圍環(huán)狀溝施，深度為30～40 cm[8]。

1.2 方 法

試驗以7 年生板栗“3113” （燕山早豐）為試材，栽培株行距為2m×3m，該品種豐產(chǎn)性能及結(jié)果能力較好，是遷西縣廣泛栽培的品種，栗園管理水平較高。根據(jù)資料查詢和實地調(diào)查，板栗“3113”物候期[9]的時間劃分見表1。試驗分別于展葉期到果實成熟期采集結(jié)果枝上著生雌花或栗蓬節(jié)位的葉片，按對角線選取25株生長健壯無病蟲害的板栗植株，樹冠外圍東、南、西、北各取1片，每次多點混合100片[10]，采樣時間均在上午9:00～10:00，采后立即置于冰盒中并及時送回實驗室進行處理。土壤樣品的采集與葉片樣品的采集同步進行，用不銹鋼鉆取板栗樹冠滴水線附近0～40 cm深土壤，參照混合樣本采集法，每次25個點，用四分法取土樣1kg裝入布袋。

表1 板栗“3113”的物候期Table 1Phenophase of chestnut “3113” (月?日)

1.3 測定指標與方法

葉片在實驗室按照自來水、0.1%洗滌劑、自來水、去離子水（3遍）順序清洗后，用烘箱于105 ℃下殺青30 min，80 ℃下烘干至恒質(zhì)量，粉碎過篩，混勻后密閉于樣品袋中待測。將土壤樣品置于陰涼通風處晾干，過2mm尼龍篩，供速效養(yǎng)分測定[11]。

葉片N、P、K的聯(lián)合測定：稱取樣品0.2g（準確至0.001g），采用H2SO4-H2O2消煮，全N采用凱氏定氮法，全P采用鉬銻抗比色法，全K采用AAS法[12]。葉片全Ca、Mg、Fe、Cu、Mn、B的聯(lián)合測定：稱取樣品0.5 g（準確至0.001g），加濃HNO3-HClO4混合酸（8∶2）10 mL，放置過夜，然后繼續(xù)加熱消化[13]。葉片全Ca、Mg、Fe、Cu、Mn均采用AAS法，全B采用甲亞胺法[12]。每個時期樣品均做3次重復，測定結(jié)果取平均值，下同。

采用土壤樣品常規(guī)分析方法進行養(yǎng)分測定，其中速效N采用堿解擴散法[12]；土壤有效態(tài)（A-）P、K、Ca、Mg、Mn、Fe、B、Cu的聯(lián)合測定基于Mehlich 3方法進行[13]。

應用EXCEL 2007、SPSS 18.0對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，采用Origin 8.5軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同物候期結(jié)果枝葉片和土壤N、P、K含量的動態(tài)變化

由圖1a可以看出，結(jié)果枝葉片N、P、K含量隨物候期總體均呈下降趨勢，其中N、P含量的變化趨勢相似。3種礦質(zhì)元素含量的最大值均出現(xiàn)在展葉期，此時樹體葉幕已基本建成，結(jié)果枝中下部葉片發(fā)育成熟，葉片營養(yǎng)狀況較好。進入開花授粉期，雌、雄花發(fā)育成為該時期的營養(yǎng)供應中心，葉片N、P、K含量降低。進入坐果期，葉片N、P含量繼續(xù)下降，K含量有輕微升高趨勢。幼果期果實干物質(zhì)積累少，營養(yǎng)生長與生殖生長的矛盾得到緩和，葉片營養(yǎng)狀況得到一定的恢復，該時期樹體對N、P、K元素的需求與坐果期相反，表現(xiàn)為葉片N、P含量升高，但K含量下降。當果實發(fā)育進入膨大期，干物質(zhì)積累主要集中在果實成熟前1個月，光合產(chǎn)物大量由葉片轉(zhuǎn)運到果實[14]，導致葉片N、P、K含量迅速降低，尤其是N，降幅很大。另一方面，不同物候期板栗對養(yǎng)分的需求狀況也可通過土壤速效N、P、K含量變化反映出來，由圖1b可以看出，從展葉期到成熟期土壤速效N、P、K含量均呈下降趨勢，其中以開花授粉期和膨大期這兩個階段下降幅度最大；坐果期和幼果期，土壤有效N、P、K含量變化較平緩，板栗對土壤養(yǎng)分的吸收與土壤中速效養(yǎng)分的釋放基本處于平衡狀態(tài)。試驗表明，在開花授粉期和果實膨大期，板栗對N、P、K營養(yǎng)的需求較高；坐果期仍需大量N、P元素，但對K的需求較少，幼果期對養(yǎng)分需求狀況則與坐果期相反。

圖1 不同物候期結(jié)果枝葉片（a）和土壤（b）N、P、K含量的動態(tài)變化Fig.1Dynamic changes of N, P, K contents in leaves (a) and soil (b) in phonological periods

2.2 不同物候期結(jié)果枝葉片和土壤Ca、Mg含量的動態(tài)變化

由圖2a可以看出，不同物候期結(jié)果枝葉片Ca含量總體呈上升趨勢，從展葉期到坐果期，葉片Ca含量升高，這段時間葉片對Ca的需求增加。果實發(fā)育進入幼果期，該時期栗蓬對Ca的需求競爭強于葉片，導致葉片Ca含量降低。進入膨大期，葉片Ca含量迅速升高，而且升幅較大。與之相對應（見圖2b），土壤水溶性Ca含量從展葉期到坐果期呈上升趨勢，這可能是生長初期土壤水溶性Ca的釋放量大于樹體吸收量的緣故；從幼果期到膨大期，土壤水溶性Ca含量迅速降低，這與幼果期栗蓬對Ca需求及成熟期葉片Ca升高有關，因為有研究表明Ca與葉片的光合密切相關[15]。

從展葉期到膨大期，結(jié)果枝葉片Mg含量變化較為平緩，除展葉期輕微升高外幾乎不隨物候期變化而改變，始終保持在0.7%左右（見圖2a）。Mg元素主要參與葉綠素合成，綜合不同物候期葉片Mg含量變化，表明該節(jié)位葉片在展葉后期已發(fā)育成為成熟功能葉，而且此時新梢生長停止，隨物候期變化板栗樹體各器官對Mg營養(yǎng)的需求長期處于穩(wěn)定狀態(tài)。因此，從展葉期到開花授粉期土壤水溶性Mg含量降低，但從幼果期到膨大期土壤水溶性Mg含量基本保持不變（見圖2b）。

2.3 不同物候期結(jié)果枝葉片和土壤B、Cu、Fe、Mn含量的動態(tài)變化

不同物候期結(jié)果枝葉片和土壤B、Cu、Fe、Mn含量變化見圖3。板栗進入開花授粉期，葉片B含量急劇下降（見圖3a），這與B的生理作用密切相關，B參與花粉萌發(fā)和花粉管生長，消耗了樹體大量B營養(yǎng)；進入果實發(fā)育期，坐果期栗蓬對B需求減少，葉片B含量得以恢復，這兩個時期促進樹體對土壤速效B的吸收，土壤速效B含量也表現(xiàn)為降低趨勢（見圖3b）。果實膨大期葉片B含量迅速升高，而且升幅較大，但土壤速效B含量也表現(xiàn)為升高趨勢。有學者認為B能增強板栗葉片的光合強度[16]，膨大期葉片負荷加重促進了樹體對B的吸收；但土壤速效B含量呈升高趨勢，說明樹體對速效B的吸收并未明顯增加，因此，B對板栗葉片光合作用的影響需做進一步研究。板栗結(jié)果枝葉片Cu含量較低且變幅較小，在開花授粉期Cu含量呈升高趨勢；進入果實發(fā)育期，Cu含量略微降低（見圖3a）。土壤速效Cu含量和葉片B含量相似，除開花授粉期降低外，幾乎不隨物候期變化（見圖3b）。

圖2 不同物候期結(jié)果枝葉片（a）和土壤（b）Ca、Mg含量的動態(tài)變化Fig.2Dynamic changes of Ca, Mg contents in leaves (a) and soil (b) in phonological periods

圖3 不同物候期結(jié)果枝葉片（a、c）和土壤（b、d）B、Cu、Fe、Mn含量的動態(tài)變化Fig.3Dynamic changes of B, Cu, Fe, Mn contents in leaves (a,c) and soil (b,d) in phonological periods

由圖3c可以看出，葉片F(xiàn)e、Mn含量的變化趨勢相似，在開花授粉期，F(xiàn)e、Mn含量緩慢升高，進入果實發(fā)育期，F(xiàn)e、Mn含量迅速升高。果實發(fā)育期間板栗結(jié)果枝需要完成許多生理過程，如果實發(fā)育、花芽生理分化等，需要結(jié)果枝葉片提供營養(yǎng)，因此該時期結(jié)果枝葉片負荷加重，微量元素Fe、Mn均直接參與葉片的光合作用，結(jié)果枝葉片保持較高的Fe、Mn含量，對于提高葉片光合作用進而保證生長發(fā)育正常進行有重要作用。土壤速效Fe、Mn含量從展葉期到果實膨大期呈降低趨勢（見圖3d），一方面與Fe、Mn能增強葉片的光合作用有關，促進了樹體對土壤速效Fe、Mn的吸收，另一方面因為Fe、Mn養(yǎng)分的有效性受環(huán)境影響較大，導致其有效性降低。

2.4 不同物候期葉片營養(yǎng)與土壤養(yǎng)分的回歸分析

試驗采用SPSS 18.0分析軟件進行逐步回歸分析，以探討葉片主要營養(yǎng)與土壤速效養(yǎng)分的關系。選擇X1為速效N含量（mg/kg），X2為速效P含量（mg/kg），X3為速效K含量（mg/kg），X4為速效Ca含量（mg/kg），X5為速效Mg含量（mg/kg），X6為速效B含量（mg/kg），X7為速效Cu含量（mg/kg），X8為速效Fe含量（mg/kg），X9為速效Mn含量（mg/kg）；Y1、Y2、Y3分別代表板栗結(jié)果枝葉片N、P、K含量（%）。經(jīng)過多重線性回歸分析和模型篩選，得出以下較理想的回歸模型：

Y1=-0.853+0.010 X8，R2=0.812，回歸系數(shù)的顯著性水平Sig.=0.037＜0.05，認為速效Fe含量對葉片N含量有顯著影響；

Y2=-0.028+0.001X8，R2=0.693，回歸系數(shù)的顯著性水平Sig.=0.080＞0.05，但與土壤中其它速效養(yǎng)分相比，速效Fe含量對葉片P含量的影響較明顯；

Y3=-0.324+0.004 X8，R2=0.876，回歸系數(shù)的顯著性水平Sig.=0.019＜0.05，認為速效Fe含量對葉片K含量有顯著影響。

由上述回歸方程可見，板栗結(jié)果枝葉片N、P、K含量與土壤速效Fe含量呈正相關，與土壤中其它速效養(yǎng)分的相關性較差。這可能因為Fe與葉片的光合作用關系密切，由圖1可知，N、P、K是板栗生長需求量和收獲時帶走量較多的營養(yǎng)元素，尤其果實膨大期。Fe元素可通過增強葉片的光合作用，促進了葉片對N、P、K元素的吸收，增加光合產(chǎn)物的合成以滿足果實營養(yǎng)積累的需求，對于板栗的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)至關重要，說明栗園的養(yǎng)分管理應合理控制N、P、K肥料的施用量，加強Fe等微量元素肥料的配施，進行平衡施肥。另一方面，河北省遷西縣是我國著名的“板栗之鄉(xiāng)”，其板栗品質(zhì)居于全國首位，含有豐富的Fe礦質(zhì)元素，有研究表明這與遷西土壤富含F(xiàn)e有關[17]，但也人認為燕山板栗品質(zhì)與土壤Fe含量相關性不顯著[18-19]。本次試驗只發(fā)現(xiàn)板栗結(jié)果枝葉片N、P、K含量與土壤速效Fe含量有密切關系，關于遷西板栗品質(zhì)與土壤Fe營養(yǎng)的關系需要進一步研究證明。

3 討論與結(jié)論

3.1 板栗“3113”對礦質(zhì)營養(yǎng)的需求特征

由葉片同化物的分配特點可知，果實與距離其最近健康葉片間存在較強的庫—源關系[20]，這個部位葉片礦質(zhì)元素含量的變化在一定程度上表征了果實對礦質(zhì)營養(yǎng)的需求特征。本試驗研究了結(jié)果枝上著生雌花或果實節(jié)位的葉片礦質(zhì)營養(yǎng)含量變化，并結(jié)合土壤速效養(yǎng)分的動態(tài)變化，揭示了板栗對主要礦質(zhì)營養(yǎng)的需求特征。試驗表明，板栗結(jié)果枝葉片N、P、K含量隨物候期均呈下降趨勢，尤其是開花授粉期和果實膨大期，開花授粉期雌花N、P、K含量升高[21]，果實膨大期淀粉、總糖大量積累[14]，導致葉片N、P、K含量急劇下降。試驗還發(fā)現(xiàn)板栗在坐果期對N、P需求量仍較大，坐果期追施N、P營養(yǎng)元素，可有效減少生理落果，因此在開花授粉期適當加大追肥量，既能減少追肥次數(shù)，又能滿足授粉期和坐果期樹體對N、P養(yǎng)分的需求[22]。

Ca2+不僅是果樹生長發(fā)育所必需的大量元素，也是偶聯(lián)胞外信號與胞內(nèi)生理變化的第二信使[23]。板栗開花具有明顯的季節(jié)性，而葉片是感受外界刺激最重要的部位，開花授粉期葉片Ca含量升高有利于樹體感受刺激進行信號傳導，保證雌雄花發(fā)育的正常進行。Ca2+還有調(diào)控花粉管定向生長的作用，是花柱基質(zhì)中引導花粉管生長的重要礦質(zhì)元素[24]，與板栗的授精過程有關。此外，Ca2+能增大葉片的光合作用效率，提高氣孔導度，減弱氣孔性因素對光合作用的限制[15]，板栗進入膨大期，果實干物質(zhì)迅速積累，此時期正處于高溫少雨季節(jié)，保證樹體Ca營養(yǎng)供應可增加光合產(chǎn)物對果實的供應。因此在開花授粉期和膨大期應預防樹體缺Ca，保證授粉受精和干物質(zhì)積累的正常進行。

B對花粉萌發(fā)和花粉管生長有促進作用，而且板栗花粉萌發(fā)需硼濃度比其他果樹高，若板栗樹體或土壤缺B，將導致板栗授粉受精不良，出現(xiàn)空苞[25-26]。Cu元素有促進花器官分化的作用[27]，板栗雄花原基在6月上旬開始分化，以6月下旬至8月下旬最盛[9]，在果實發(fā)育期間葉片Cu含量表現(xiàn)為下降趨勢，但土壤速效Cu含量幾乎不變，因此Cu與板栗雄花分化之間的關系有待進一步研究。從展葉期到膨大期，葉片F(xiàn)e、Mn含量呈上升趨勢，土壤速效Fe、Mn含量變化相反，表明板栗整個生長季都需要充足的Fe、Mn營養(yǎng)，尤其在果實發(fā)育后期要適當補充Fe、Mn元素，最大限度延長葉片的光合時間，為花芽分化和果實膨大提供營養(yǎng)[28]。

3.2 板栗“3113”的營養(yǎng)診斷

葉片礦質(zhì)元素分析是果樹營養(yǎng)診斷的重要手段，但必須在樹體養(yǎng)分變化相對平緩的時期進行。本試驗表明，幼果期（07.07～08.12）為板栗“3113”樹體營養(yǎng)診斷期，這與林莉、蓋素芬等研究得出的板栗營養(yǎng)診斷期（7月中旬～8月中旬）大致相同，本次試驗初步得出葉片主要礦質(zhì)元素N、P、K、Ca、Mg、Mn、Fe、B、Cu的適宜含量分別為：（2.103±0.162）%、（0.131±0.016）%、（0.723±0.044）%、（2.240±0.130）%、（0.709±0.037）%、859.768±187.401mg/kg、615.199±43.965 mg/kg、46.223±1.073mg/kg、13.171±0.891mg/kg。

3.3 結(jié) 論

板栗對礦質(zhì)元素的吸收有明顯的季節(jié)性，其中開花授粉期對N、P、K、Ca、B和果實膨大期對N、P、K、Ca需求量較大；果實發(fā)育期間板栗對Fe、Mn的吸收有持續(xù)增加趨勢；不同物候期板栗對Cu、Mg吸收較少。因此，生產(chǎn)中應根據(jù)樹體生長發(fā)育進程進行營養(yǎng)診斷和科學平衡施肥，及時補充樹體所需營養(yǎng)元素，但注意肥料間的相互作用和對土壤條件的控制，避免肥料養(yǎng)分如Mn、Fe等有效性降低。本次試驗只是從淺層次上研究了板栗對礦質(zhì)營養(yǎng)的需求特征，在一定程度上為板栗營養(yǎng)診斷提供參考依據(jù)，但針對果樹營養(yǎng)盈缺狀況如何進行科學配方施肥還需進一步研究。

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Dynamic changes and regression analysis of leaf and soil nutrients of Castanea mollissima

LI Guang-hui, GUO Su-juan, ZOU Feng, XIONG Huan, LU Wen-jun
(Key Laboratory for Silviculture and Conservation of China Education Ministry, Beijing Forestry University, Beijing 100083,China)

To provide reference for nutrition diagnosis and fertilization, the dynamic changes and regression analysis of leaf and soil nutrients during different phonological periods were studied, with Castanea mollissima “3113” planted in Xiqian county of Hebei province as experimental materials. The results obtained were as follows: (1) the trees’ absorption of mineral elements had obvious seasonal features: their needs of N, P, K, Ca and B elements were greater during the pollination fl owering period, as well as N, P, K, Ca demands during the fruit expanding period; the absorption of Fe, Mn trended to be increasing during fruit growth period; compared with above-mentioned mineral elements, the absorption of Cu, Mg changed smaller in different phonological periods. (2) Nutrition diagnosis should be conducted during between mid-July and mid-August, and the optimum contents of N, P, K, Ca, Mg, Mn, Fe, B, Cu in leaves were （2.103±0.162）%, （0.131±0.016）%, （0.723±0.044）%, （2.240±0.130）%, （0.709±0.037）%, 859.768±187.401mg/kg, 615.199±43.965 mg/kg, 46.223±1.073mg/kg, 13.171±0.891mg/kg. (3) The result of regression analysis indicate that there was a positive linear correlation between N, P, K contents of leaf and available Fe content of soil, so available Fe could be regarded as an important factor which made a difference to chestnut production in the area. In conclusion, the nutrient management of chestnut should be based on characteristics of nutrient demand. In order to realize high yield and quality of chestnut, the levels of N, P, K fertilizer should be reasonably controlled, Fe, Mn, B microelement fertilizer should be evenly applied.

Castanea mollissima B L.; phonological period; leaf nutrients; soil nutrients; regression analysis

2012-03-16

國家林業(yè)公益性行業(yè)科研專項重大項目“板栗產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)境友好豐產(chǎn)關鍵技術研究與示范”（201204401）；985森林培育科技創(chuàng)新平臺開放基金（000-1108004）；國家“十一五”科技支撐專題“板栗優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培技術研究”（2006BAD18B02)

李廣會（1985-），男，山東單縣人，碩士研究生，主要從事經(jīng)濟林（果樹）栽培和利用理論與技術研究；

E-mail: liguanghui2006033@163.com

郭素娟（1965-），女，教授，博士生導師，主要從事經(jīng)濟林（果樹）栽培和利用理論與技術研究；

E-mail: gwangzs@263.net

S664.2

A

1673-923X(2012)09-0041-06

[本文編校：謝榮秀]