“燕山早豐”葉面噴施微量元素的產(chǎn)量效應(yīng)

李廣會(huì)，郭素娟 ，鄒 鋒

(北京林業(yè)大學(xué) 省部共建森林培育與保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100083)

板栗(Castanea mollissima BL.)，是殼斗科(Fagaceae)栗屬(Castanes Mill)落葉喬木，原產(chǎn)我國，是我國利用最早、具有較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的名優(yōu)特農(nóng)產(chǎn)品之一，與日本栗、美洲栗、歐洲栗并稱為世界四大食用栗，但以板栗栗實(shí)含糖量高、糯性好和澀皮易剝離等特點(diǎn)深受國內(nèi)外消費(fèi)者喜愛。板栗具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和對(duì)墨水病、栗疫病的抗性，在水資源匱乏、土壤貧瘠的低山丘陵及不易發(fā)展其他果樹的地區(qū)均能正常生長(zhǎng)結(jié)實(shí)，占用的有效耕地面積少，被美譽(yù)為“鐵桿莊稼”、“木本糧食”，因此在耕地面積較少的山區(qū)，板栗得到了廣泛種植，現(xiàn)已成為山區(qū)農(nóng)民收入的主要來源?！爸袊謇鯇倬〇|，京東板栗屬遷西”，遷西縣位于燕山南麓，因其獨(dú)特的土壤、氣候等條件造就了遷西板栗絕佳的口感和風(fēng)味，被譽(yù)為“中國名特優(yōu)經(jīng)濟(jì)林京東板栗之鄉(xiāng)”，目前，遷西地區(qū)板栗的栽培面積、產(chǎn)量、品質(zhì)均居全國首位。

雖然板栗栽培面積廣，總產(chǎn)量高，但由于管理粗放，重栽培輕管理，豐產(chǎn)栽培技術(shù)不配套，單位面積板栗產(chǎn)量仍未達(dá)到理想水平，其中盲目施肥、樹體營(yíng)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。目前關(guān)于板栗施肥的研究主要集中在土壤施肥方面［1－8］，關(guān)于板栗根外施肥的研究報(bào)道較少，但根外施肥在其它果樹上已得到廣泛應(yīng)用，許多研究發(fā)現(xiàn)葉片噴肥可快速補(bǔ)充葉片營(yíng)養(yǎng)［9－10］，提高果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)［11－13］，有效增強(qiáng)果實(shí)耐貯性能［14－16］。由于板栗栽培地區(qū)的土壤保肥性能差，而且對(duì)于微量元素來說，土壤施肥的肥料利用率更低。因此試驗(yàn)針對(duì)遷西板栗生產(chǎn)中栗園存在的養(yǎng)分失衡問題，擬采用二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)研究盛花期噴施微肥對(duì)板栗產(chǎn)量的影響，旨為板栗的高產(chǎn)栽培技術(shù)方案的制定及產(chǎn)量預(yù)測(cè)提供理想數(shù)學(xué)模型。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在河北省遷西縣板栗示范基地進(jìn)行，東經(jīng)118°12'，北緯40°21'，屬于東部季風(fēng)暖溫帶半濕潤(rùn)地區(qū)，年均氣溫為10.1 ℃，年均降雨量約為800 mm，平均海拔高度在900 m 以下，日照充足，為板栗栽培和生產(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(yíng)造板栗林的主要方式。供試材料為當(dāng)?shù)刂髟园謇跗贩N12 a 生“燕山早豐”，該品種豐產(chǎn)性能及結(jié)果能力較好，在遷西板栗生產(chǎn)中占據(jù)主導(dǎo)地位。株行距為3 m×4 m，樹形為三主枝開心形，管理水平中等，土壤pH 為6.14，有機(jī)質(zhì)12.43 g/kg，0 ～40 cm 栗園土壤有效養(yǎng)分含量見表1。

表1 供試?yán)鯃@土壤有效養(yǎng)分含量Tab.1 Available nutrition contents of experimental soil mg/kg

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)采用三因素二次回歸通用旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)，根據(jù)二次通用旋轉(zhuǎn)參數(shù)表［17］設(shè)計(jì)試驗(yàn)參數(shù)mc=8，2m =6，m0=6，γ=1.682，N=20，對(duì)板栗進(jìn)行Fe、B、Mn 葉面噴肥試驗(yàn)，各因素及水平編碼見表2。試驗(yàn)選擇生長(zhǎng)健壯、長(zhǎng)勢(shì)均勻、掛果率基本一致的栗樹，設(shè)20 個(gè)小區(qū)，隨機(jī)排列，每個(gè)小區(qū)3 株栗樹，小區(qū)之間設(shè)隔離行，同時(shí)另設(shè)未噴肥對(duì)照小區(qū)(CK)，于板栗盛花期(2012 －06 －12、2012 －06 －17)連續(xù)噴施2 次。選擇濕度較大的早晨或傍晚噴施，以葉面布滿水珠但不滴水為宜，樹葉正反面均勻噴施［13］。于2012 年9 月初，在果實(shí)成熟期分別統(tǒng)計(jì)各小區(qū)栗樹產(chǎn)量。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析處理采用軟件Excel 2010、DPS 7.05。

表2 因素水平編碼Tab.2 The coding form of factors and levels

2 結(jié)果與分析

2.1 回歸模型的建立

由表3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，與對(duì)照處理(CK)的每667 m2產(chǎn)量(110 kg)相比，葉片噴施微量元素對(duì)板栗產(chǎn)量有一定的提高作用。根據(jù)表中試驗(yàn)數(shù)據(jù)，以燕山早豐產(chǎn)量為目標(biāo)函數(shù)、3 種微量元素葉面肥料的質(zhì)量濃度為自變量，建立板栗產(chǎn)量(Y)與Fe(X1)、B(X2)、Mn(X3)微肥質(zhì)量濃度之間的三元二次數(shù)學(xué)回歸模型:Y=61.743 +67.128X1+122.057X2+126.736X3－42.058X1X2－56.376X1X3－149.020X2X3－135.473X12－159.346X22－135.546X32?；貧w模型的顯著性檢驗(yàn)結(jié)果表明，失擬性檢驗(yàn)F1(5，5)=1.493 ＜F0.05=5.05，說明本次試驗(yàn)建立的回歸模型是恰當(dāng)?shù)?擬合性檢驗(yàn)F2(9，10)=8.546 ＞F0.01=4.94，達(dá)到極顯著水平，說明模型的預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值吻合效果較好。試驗(yàn)對(duì)回歸模型中的各項(xiàng)系數(shù)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)(表4)，發(fā)現(xiàn)一次項(xiàng)、二次項(xiàng)系數(shù)均達(dá)到顯著或極顯著水平(P ＜0.05)，但交互項(xiàng)系數(shù)均未達(dá)到顯著水平(P ＞0.05)。因此，在P=0.05 顯著水平下，剔除不顯著的交互項(xiàng)，可獲得優(yōu)化后的回歸模型:Y=61.743 +67.128X1+122.057X2+126.736X3－135.473

表3 葉面噴肥試驗(yàn)結(jié)果Tab.3 The result of foliage application test

表4 回歸系數(shù)的顯著性檢驗(yàn)Tab.4 Significance test of regression coefficient

2.2 試驗(yàn)因子的產(chǎn)量效應(yīng)分析

2.2.1 影響板栗產(chǎn)量的主因子效應(yīng)分析 在采用二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)建立的模型中，可由回歸方程一次項(xiàng)系數(shù)絕對(duì)值的大小來直接比較各因子對(duì)產(chǎn)量影響的重要程度，系數(shù)的正負(fù)表示因子的正負(fù)效應(yīng)［18］。因此，在本次試驗(yàn)建立的回歸模型中，各因子對(duì)板栗產(chǎn)量的影響順序?yàn)閄3＞X2＞X1，即錳肥＞硼肥＞鐵肥，而且各因子一次項(xiàng)系數(shù)均為正值，對(duì)板栗產(chǎn)量的提高有促進(jìn)作用。而交互項(xiàng)各項(xiàng)系數(shù)均未達(dá)到顯著水平，說明錳肥、硼肥、鐵肥間的交互作用對(duì)板栗產(chǎn)量的影響不明顯。因此在生產(chǎn)中，應(yīng)重視Mn 肥和B 肥的施用。

2.2.2 單因子產(chǎn)量效應(yīng)分析 在本次試驗(yàn)中，板栗產(chǎn)量函數(shù)是Mn、B、Fe 因子共同作用的結(jié)果，可采用“降維法”將其它2 個(gè)因子置于零水平，從而可解析出單個(gè)因子對(duì)板栗產(chǎn)量的效應(yīng)。將回歸模型中任何2 個(gè)變量固定于零水平，可導(dǎo)出3 個(gè)一維函數(shù)子模型:Y1=61.743+67.128X1－135.47

由上述3 個(gè)子函數(shù)模型可以看出，二次項(xiàng)系數(shù)均為負(fù)值，一次項(xiàng)系數(shù)均為正值，說明3 個(gè)函數(shù)模型的均為開口向下的拋物線，存在極大值。對(duì)3 個(gè)函數(shù)分別進(jìn)行數(shù)學(xué)求導(dǎo)，可以得出:當(dāng)X1=0.248、X2=0.383、X3=0.468 時(shí)，上述3 個(gè)子函數(shù)分別獲得最大值。因此，在本次試驗(yàn)采用的噴肥濃度范圍內(nèi)，板栗產(chǎn)量隨葉面肥Fe、B 濃度的增大呈先增加后降低趨勢(shì)，但板栗產(chǎn)量隨葉面肥Mn 濃度的增大而增加。

2.3 Mn、B、Fe 肥配合噴施的優(yōu)化分析

根據(jù)試驗(yàn)建立的板栗產(chǎn)量數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬尋優(yōu)，Ymax=f(0.248，0.383，0.400)=122.4;在本次試驗(yàn)中，每667 m2板栗產(chǎn)量在115 kg 以上的組合共有13 個(gè)，其中Ymax=f(0.250，0.200，0.200)=125.5 kg。但在實(shí)際生產(chǎn)中，由于受氣候、栽培等條件的影響，實(shí)現(xiàn)各種農(nóng)藝措施的最佳化難度較大，通常通過研究出相應(yīng)農(nóng)藝措施的優(yōu)化區(qū)間，方便靈活應(yīng)用，以達(dá)到預(yù)期產(chǎn)量［19］。試驗(yàn)采用頻率分析法進(jìn)行模擬尋優(yōu)(表5)，在95%置信區(qū)間內(nèi)，預(yù)測(cè)每667 m2板栗產(chǎn)量在115 kg 以上，優(yōu)化后的葉面噴肥方案為:硫酸亞鐵0.154% ～0.262%、硼酸0.169% ～0.262%、硫酸錳0.191% ～0.277%。

表5 每667 m2 板栗產(chǎn)量≥115 kg 的模擬噴肥方案Tab.5 Modeling scheme of foliage application of chestnut yield(667 m2)≥115 kg

3 結(jié)論與討論

錳是植物必需的微量元素之一，在植物體內(nèi)起著十分重要的生理作用。在植物酶活性方面，錳作為多種酶的活化劑和重要的氧化還原劑;在植物的光合作用中，錳參與葉綠體的結(jié)構(gòu)建成，對(duì)葉綠體的正常發(fā)育和穩(wěn)定有重要作用，在光系統(tǒng)Ⅱ中參與水的光解［20］。缺錳可導(dǎo)致植物的生長(zhǎng)和葉綠素的合成受到抑制［21］;在高錳處理下，植物的光電子傳遞受到限制，光合作用減弱，蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度下降［22］，錳肥過量還能抑制植物對(duì)鎂元素的吸收［23］。由于板栗是高錳植物，其葉片錳含量遠(yuǎn)高于其它果樹［7］，而且在栗實(shí)發(fā)育期間葉片錳含量呈升高趨勢(shì)［24］，因此適量錳肥對(duì)于保證板栗的正常生長(zhǎng)與結(jié)實(shí)至關(guān)重要。另一方面，硼對(duì)花粉萌發(fā)和花粉管生長(zhǎng)有促進(jìn)作用，而且板栗花粉萌發(fā)需硼濃度比其他果樹高，板栗進(jìn)入開花授粉期，葉片硼含量均急劇下降［24］，若板栗樹體或土壤缺硼，將導(dǎo)致板栗授粉受精不良，則出現(xiàn)空苞［25－26］。試驗(yàn)采用二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)獲得了“燕山早豐”葉面噴施微量元素的產(chǎn)量模型，通過檢驗(yàn)，表明模型與實(shí)際擬合效果良好。在本次試驗(yàn)條件下，3 個(gè)因子對(duì)板栗產(chǎn)量的影響順序?yàn)殄i肥＞硼肥＞鐵肥，所以在板栗生產(chǎn)實(shí)踐中，在和本次試驗(yàn)相似的條件下應(yīng)重視錳肥、硼肥的施用，同時(shí)注意鐵肥的配施。

通過本次試驗(yàn)，為遷西地區(qū)“燕山早豐”的高產(chǎn)栽培技術(shù)方案的制定及產(chǎn)量預(yù)報(bào)提高理想的數(shù)學(xué)模型，在95%置信區(qū)間內(nèi)，預(yù)測(cè)每667 m2板栗產(chǎn)量在115 kg 以上，12 a 生“燕山早豐”最佳的葉面噴肥方案為硫酸亞鐵0.154% ～0.262%、硼酸0.169% ～0.262%、硫酸錳0.191% ～0.277%。試驗(yàn)雖然得出最佳的噴肥方案，但受立地條件、品種、栽培措施等因素的影響，在應(yīng)用上存在一定的局限性，生產(chǎn)可依據(jù)本次試驗(yàn)的方法得出適用于其它地區(qū)栗園的最佳施肥方案。

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