“燕山早豐”板栗葉片DRIS營養(yǎng)診斷研究

郭素娟， 李廣會， 熊 歡， 呂文君

(教育部森林培育與保護(hù)重點實驗室，北京林業(yè)大學(xué)林學(xué)院，北京 100083)

葉片營養(yǎng)診斷法可對果樹的營養(yǎng)狀況進(jìn)行有效評價[1]，是果園養(yǎng)分管理的重要參考依據(jù)，該法主要包括臨界值法(CVA)、充足范圍法(SRA)和診斷施肥綜合法(DRIS)，其中臨界值法(CVA)和充足范圍法(SRA)傾向于對孤立的養(yǎng)分濃度進(jìn)行評價，易受采樣時期、礦質(zhì)元素間交互作用等因素的影響[2]。其中 DRIS法最早由Beaufils[3]提出，充分考慮了營養(yǎng)均衡原理[4]，不僅能診斷出葉片礦質(zhì)元素的豐缺狀況，還可以反映出果樹對養(yǎng)分的需求順序[5]。目前，該法已廣泛應(yīng)用于柑橘[6-8]、蘋果[9-11]、芒果[12-14]、菠蘿[15-16]等果樹的營養(yǎng)診斷研究，但在板栗上的應(yīng)用鮮有報道。本研究針對遷西縣“燕山早豐”板栗園存在的營養(yǎng)失衡問題，采用DRIS法通過對23個代表性板栗園進(jìn)行葉片營養(yǎng)分析，以期為當(dāng)?shù)亍把嗌皆缲S”的營養(yǎng)診斷和平衡施肥提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

燕山板栗的核心產(chǎn)區(qū)是以山地為主，供試板栗品種為遷西地區(qū)主栽品種‘燕山早豐’(Castaneamollissimacv. ‘zaofeng’)。

1.2 代表性板栗園的選擇

1.3 樣品的采集

1.4 測定項目與方法

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，置于烘箱，于105℃殺青30 min，80℃烘干至恒重，粉碎過0.25 mm篩，混勻后密閉于樣品袋中待測[20]。葉片中氮(N)、磷(P)、鉀(K)的測定: 稱取樣品0.2 g(準(zhǔn)確至0.001 g)，采用H2SO4-H2O2消煮，全氮采用凱氏定氮法，全磷采用鉬銻抗比色法，全鉀采用AAS法[21]測定。葉片中全鈣(Ca)、鎂(Mg)、鐵(Fe)、銅(Cu)、錳(Mn)、硼(B)的測定: 稱取樣品0.5 g(準(zhǔn)確至0.001 g)，加濃HNO3-HClO4混合酸(8 ∶2)10 mL，放置過夜，然后繼續(xù)加熱消化[22]。Ca、Mg、Fe、Cu、Mn均采用AAS法， B采用甲亞胺法[21]測定。

1.5 診斷指數(shù)的計算

DRIS指數(shù)是反映板栗樹對某一養(yǎng)分需求程度的指標(biāo)，在DRIS診斷參數(shù)確定的基礎(chǔ)上，依據(jù)Walworth等[23]提出的DRIS比值函數(shù)值和DRIS指數(shù)計算方法，公式如下:

圖1 代表性板栗園的點位分布Fig.1 The locations of the representative orchards of chestnut

式中: A/B代表葉片中任何2種養(yǎng)分含量比值的實測值； a/b代表與A、B相對應(yīng)的高產(chǎn)群體葉片中養(yǎng)分含量比值的均值； CV為高產(chǎn)群體葉片中任何2種養(yǎng)分含量比值的變異系數(shù)； n為參與營養(yǎng)診斷的礦質(zhì)營養(yǎng)種類數(shù)。

采用EXCEL 2010、 SPSS 18.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 “燕山早豐”板栗葉片礦質(zhì)元素含量分析

表1 遷西地區(qū)“燕山早豐”板栗葉片礦質(zhì)元素含量

2.2 “燕山早豐”板栗葉片礦質(zhì)元素的相關(guān)性分析

對于任何果樹而言，土壤速效養(yǎng)分是樹體礦質(zhì)營養(yǎng)的主要來源，但樹體內(nèi)各種礦質(zhì)元素間的相互作用也是影響樹體養(yǎng)分狀況的重要因素。試驗對該時期燕山早豐葉片礦質(zhì)元素含量進(jìn)行相關(guān)分析(表2)，結(jié)果表明，不同元素間存在復(fù)雜的正相關(guān)和負(fù)相關(guān)關(guān)系，但相關(guān)系數(shù)均未達(dá)到顯著水平(P>0.05)。因此，7月中旬是“燕山早豐”板栗夏季追肥的理想時期，可避免因元素間拮抗作用導(dǎo)致肥效損失，提高肥料利用率。

表2 燕山早豐葉片礦質(zhì)元素的相關(guān)系數(shù)

2.3 “燕山早豐”板栗葉片營養(yǎng)診斷

2.3.1 “燕山早豐”DRIS參數(shù)的確定 根據(jù)DRIS法的計算原理[4]，將各板栗園葉片N、P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、B含量以N/P、N/K、N/Ca、N/Mg、N/Fe、N/Mn、N/Cu、N/B、P/K、P/Ca、P/Mg、P/Fe、P/Mn、P/Cu、P/B、K/Ca、K/Mg、K/Fe、K/Mn、K/Cu、K/B、Ca/Mg、Ca/Fe、Ca/Mn、Ca/Cu、Ca/B、Mg/Fe、Mg/Mn、Mg/Cu、Mg/B、Fe/Mn、Fe/Cu、Fe/B、Mn/Cu、Mn/B、Cu/B及各自的倒數(shù)共72種形式表示，分別計算板栗園高產(chǎn)組和低產(chǎn)組各種表示形式的平均值、方差、變異系數(shù)及方差比(VL/VH)，并對不同表示形式的方差比進(jìn)行顯著性檢驗，通過F檢驗篩選達(dá)到顯著水平的表示形式(每對表示形式如N/K與K/N，只選擇差異最顯著的作為重要參數(shù))作為DRIS參數(shù)。在本次研究中，發(fā)現(xiàn)有9種表示形式的方差比達(dá)到5%顯著水平，6種表示形式的方差比達(dá)到1%極顯著差異水平(表3)，因此試驗將高產(chǎn)板栗園的這15種表示形式的均值、方差、變異系數(shù)作為DRIS診斷參數(shù)。由表3可以看出，低產(chǎn)組中15種不同元素表示形式的變異系數(shù)均大于高產(chǎn)組，進(jìn)一步說明低產(chǎn)組板栗園間不同養(yǎng)分含量的比例嚴(yán)重失衡。

2.3.2 “燕山早豐”不同板栗園的診斷指數(shù)與需肥順序 通過DRIS指數(shù)計算公式得出每一種元素的DRIS指數(shù)，元素的平衡狀況以該元素DRIS指數(shù)的大小來反映，每一種元素DRIS指數(shù)的理想值應(yīng)為零[23]，指數(shù)為正值表示該元素在植物體內(nèi)相對過剩，指數(shù)為負(fù)值表示在植物體內(nèi)相對缺乏，而且對于每一個診斷樣品來說，所有元素DRIS診斷指數(shù)的代數(shù)和為零。根據(jù)各元素診斷指數(shù)的大小進(jìn)行排序可得出植物對不同養(yǎng)分的需求順序。由表4可以看出，Ca、B指數(shù)的負(fù)值所占比例最大，均為56.522%；但需肥順序中Mn排在首位的板栗園數(shù)量最多，占供試板栗園的30.435%；其次是P，占供試板栗園的17.391%；與其它元素相比，Cu未出現(xiàn)在板栗園需肥順序的首位，且不同板栗園Cu的DRIS指數(shù)絕對值較小，基本滿足樹體的營養(yǎng)需求。

所有元素DRIS指數(shù)的絕對值之和稱為營養(yǎng)不平衡指數(shù)(NII)，可全面反映樹體的營養(yǎng)狀況，NII值越大，表明樹體內(nèi)礦質(zhì)營養(yǎng)越不平衡，NII值越小則越接近平衡[25]。表4顯示，低產(chǎn)板栗園的NII值(均值63)明顯高于高產(chǎn)園(均值24)，說明高產(chǎn)板栗園樹體的養(yǎng)分狀況比低產(chǎn)栗園平衡。相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，各板栗園NII值與產(chǎn)量間的皮爾遜相關(guān)系數(shù)為-0.756，達(dá)到極顯著負(fù)相關(guān)水平(P<0.01)，這與Nachtigall等[11]對蘋果， Partelli等[26]對咖啡的研究結(jié)果一致。

表3 DRIS參數(shù)統(tǒng)計表

2.3.3 遷西“燕山早豐”DRIS指數(shù)分級初步標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)DRIS圖示法的劃分原理，分別計算養(yǎng)分平衡區(qū)、中等不平衡區(qū)和嚴(yán)重不平衡區(qū)各養(yǎng)分指數(shù)的范圍，初步制定出遷西“燕山早豐”DRIS指數(shù)分級標(biāo)準(zhǔn)(表5)。以高產(chǎn)組5號園為例，對照表5中各養(yǎng)分指數(shù)的分級標(biāo)準(zhǔn)，可以初步判定N、P、K、Fe、Cu屬于適宜范圍，Mn、B屬于輕度缺乏范圍，Ca屬于輕度過剩范圍，Mg屬于重度過剩范圍，這與采用DRIS指數(shù)法得出的5號園的養(yǎng)分需求順序一致(表4)，因此在該立地條件下，限制板栗產(chǎn)量的礦質(zhì)營養(yǎng)元素是Mn、B。

以低產(chǎn)組7號園為例，對照表5中各養(yǎng)分指數(shù)分級標(biāo)準(zhǔn)，可以判定Ca、Mn、Cu、B屬于適宜范圍，N屬于重度缺乏范圍，Mg屬于輕度缺乏范圍，P、K屬于輕度過剩范圍，而Fe則屬于重度過剩范圍，這與采用DRIS指數(shù)法得出的7號園的養(yǎng)分需求順序一致(表4)。因此該板栗園應(yīng)當(dāng)增加氮肥的施用量，同時減少鐵肥的施用，這樣既滿足了栗樹的養(yǎng)分需求，又避免了肥料的浪費。

3 討論與結(jié)論

DRIS法的理論依據(jù)是植物正常生長發(fā)育所需養(yǎng)分是均衡的，一種養(yǎng)分與其它養(yǎng)分的比值存在最適值。只有礦質(zhì)元素含量的比例處于最佳平衡狀態(tài)下，植物才能發(fā)揮出應(yīng)有的產(chǎn)量潛力，因此生產(chǎn)中葉片礦質(zhì)元素含量的比值與最適值越接近，植物的養(yǎng)分狀況越接近平衡[4]。但由于受各種因素的影響，不同植物葉片各礦質(zhì)元素含量的理想值很難獲取，通常采用高產(chǎn)群體葉片中各礦質(zhì)元素含量的平均值作為適宜值。因此根據(jù)本次試驗結(jié)果，遷西“燕山早豐”板栗園葉片營養(yǎng)診斷的養(yǎng)分含量適宜范圍分別為N (1.997±0.169)%、P(0.130±0.012)%、 K(0.571±0.059)%、Ca(1.295±0.112)%、Mg (0.679±0.075)%、Fe 685.875±76.159 mg/kg、Mn 593.780±131.690 mg/kg、Cu 12.726±1.507 mg/kg、B 43.418±7.889 mg/kg。但部分學(xué)者提出了另一種方法進(jìn)行葉片養(yǎng)分適宜值范圍的界定，該法通過對高產(chǎn)組葉片各養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)性檢驗，對高產(chǎn)組的養(yǎng)分統(tǒng)計分布進(jìn)行范圍初定，從而得出葉片養(yǎng)分的適宜值范圍[27]，但目前哪種方法可獲取最佳養(yǎng)分適宜值范圍仍未有定論。

表4 DRIS診斷指數(shù)及需肥順序

表5 DRIS指數(shù)分級標(biāo)準(zhǔn)

本研究采用DRIS法對遷西“燕山早豐”進(jìn)行了葉片營養(yǎng)診斷，提出了不同地區(qū)23個代表性栗園的養(yǎng)分需求順序，并初步制定了DRIS指數(shù)分級標(biāo)準(zhǔn)，用于指導(dǎo)板栗定量施肥，為遷西縣“燕山早豐”的營養(yǎng)診斷和平衡施肥提出了參考建議。但對于診斷標(biāo)準(zhǔn)的有效性，有必要增加板栗園數(shù)量和延長試驗?zāi)攴荩⒔Y(jié)合田間施肥試驗進(jìn)行進(jìn)一步驗證。另一方面，除“燕山早豐”外，遷西縣還存在其它板栗品種，“燕山早豐”的DRIS標(biāo)準(zhǔn)是否適用于其它板栗品種的營養(yǎng)診斷還需要進(jìn)一步研究。

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