管道輸液滴干對蘋果缺鐵失綠癥的影響

馬幸幸 田自武 劉貴巧 劉子英 楊青芹 呂志果 薛進軍

摘要： 為探索防止果樹缺鐵失綠癥方案，該研究以FeN為鐵肥品種，以管道輸液滴干的方式對中秋王蘋果樹輸入不同濃度的溶液，測定葉片的葉綠素相對含量（SPAD值）、百葉重、百葉厚、全鐵和活性鐵含量及熒光參數(shù)等指標。結果表明： FeN管道輸液滴干處理顯著提高了蘋果葉片的SPAD值、百葉重、百葉厚、全鐵以及活性鐵的含量，發(fā)現(xiàn)葉片SPAD值與活性鐵含量之間呈現(xiàn)良好的線性關系（相關系數(shù)為0.899），表明葉片SPAD值可以作為蘋果缺鐵診斷指標，同時也說明了蘋果樹體葉片黃化主要是由于活性鐵含量低所致。16.4 × 103 mol·L1 FeN溶液處理的葉片SPAD值、百葉重、百葉厚、全鐵及活性鐵含量顯著高于其它處理，分別比對照提高了89.66%、20.42%、9.26%、158.0%、277.4%，該處理熒光參數(shù)也達到了較優(yōu)水平。該研究結果為管道輸液滴干防止蘋果缺鐵失綠癥的應用奠定了基礎。

關鍵詞： 缺鐵失綠癥， FeN， 管道輸液滴干， 蘋果， 指標

中圖分類號： Q945， S661.1文獻標識碼： A文章編號： 10003142（2017）09113706

Abstract： In order to explore the simple and laborsaving program of preventing iron deficiency chlorosis in fruit trees， we studied the effects of FeN solutions of different concentrations by pipeline transfusion and drip， contrasted by conventional management by determining the leaf SPAD value， hectoleaf weight， hectoleaf thickness， the content of total iron and active iron and so on. The results showed that the treatment of iron fertilizer pipeline transfusion significantly increased leaf SPAD value， hectoleaf weight and hectoleaf thickness， the content of total iron and active iron in leaves， while the chlorophyll fluorescence parameters also had a major impact. In addition， SPAD value and the content of active iron had a good linear relationship， and the correlation coefficient reached 0.899 through analyzing different grades yellow leaves. This result suggested that there was certain reliability with SPAD value as the way of diagnosing iron deficiency in apple， and it also explained that the yellowing leaf was mainly caused by the shortage of iron. The SPAD value， hectoleaf weight， hectoleaf thickness， the content of total iron and active iron in leaves were markedly improved by pipeline transfusing the solution of 16.4 × 103 mol·L1 ， which were increased by 89.66%， 20.42%， 9.26%， 158.0% and 277.4% in the experiment， and the fluorescence parameters also reached the optimum level. The result showed that the technology of pipeline infusion dripping trunk significantly improved the index level of apple leaves， and the results laid the foundation for the application of pipeline trunk transfusion and drip in the prevention and treatment of iron deficiency chlorosis in apple.

Key words： iron deficiency chlorosis， FeN， pipeline trunk transfusion and drip， apple， index

蘋果缺鐵失綠癥是由于植株體內缺乏鐵元素而導致葉綠素合成受阻的生理性病害（蘇律等，2016）。在我國北方石灰性土壤地區(qū)，植物缺鐵失綠現(xiàn)象普遍存在。我國是世界蘋果第一生產大國（常源升，2014）。然而，蘋果作為我國栽培面積最大的樹種，其缺鐵失綠癥發(fā)病率也最高（葉優(yōu)良等，2002）。缺鐵導致蘋果樹勢衰退，產量損失嚴重，果實品質下降，缺素嚴重時減產在90%以上，甚至導致樹體死亡，種植者因此遭受巨大的經濟損失（于紹夫等，1985）。因此，缺鐵黃化病一直是阻礙蘋果發(fā)展的一大難題。因為鐵具有易氧化和難移動的特點，有效鐵的含量在石灰性土壤中很低，因而有效防治果樹缺鐵失綠癥已成為世界范圍內的難題。

目前，防治果樹缺鐵失綠癥常用方法有土施、葉面噴鐵、強力高壓注射、根系輸液以及虹吸輸液等（Jendoubi et al，2011）。一般土施高劑量無機鐵鹽很快被氧化成不溶的氧化鐵，葉面噴鐵是矯治果樹缺鐵失綠癥的傳統(tǒng)方式，其在操作過程中易導致土壤殘留，且一般只能起到斑點狀復綠的效果，不能增加根中鐵含量（Shena et al，2015；Alcalá et al，2012）；強力高壓注射復綠快，效果好，但其操作時需注射機，操作難度大且易產生肥害（崔美香等，2005）；根系輸液操作復雜且較費工；近兩年來出現(xiàn)的虹吸輸液矯正果樹缺鐵失綠雖然時間短、效果好，但費工，難以在生產上推廣應用（薛進軍等，2013），這些措施成本昂貴且不能從根本上改善植物鐵營養(yǎng)（Alcántaraa et al，2012）。為探索防止果樹缺鐵黃葉病的有效措施，本研究以管道輸液滴干的方式對蘋果樹輸入不同濃度的鐵肥，旨在探索合適的管道輸液滴干方案，為防止蘋果樹缺鐵失綠癥提供理論及實踐指導。

1材料與方法

1.1 材料

試驗于2015—2016年在河北省邯鄲縣姚寨鄉(xiāng)蘋果園進行，土質為黃綿土，土壤pH值8.2，土壤有機質含量為13.1 g·kg1 ，試驗材料為6年生中秋王蘋果品種（紅富士和新紅星的雜交后代，引進于河北省邯鄲市林業(yè)局），株行距2 m × 4 m，南北行向，試驗樹長勢良好且栽培管理條件基本一致。

管道輸液滴干裝置于2015年9月中旬鋪設，盛鐵肥的容器為500 L容積的水塔，置于距地面約1.5 m高的平臺上。主管為PVC黑管，毛管是內徑為0.4 mm的軟管，毛管一端連接支管，支管為黑色滴灌管，另一端連滴頭，滴頭插入樹干，流速為2 L·h1，每株樹一個滴頭。

1.2 試驗設計

試驗用FeN處理（薛進軍等，2016），設置以下濃度：（1）16.4 × 103 mol·L1 溶液，簡稱T1；（2）8.22 × 103 mol·L1 溶液，簡稱T2；（3）5.22×103 mol·L1 溶液，簡稱T3；（4）不做任何處理為對照，簡稱T4。每次每株輸液滴干2 L，每處理選樹勢均一的5株樹作為試驗樹，單株區(qū)組，重復5次。

1.3 測定方法

2016年3月15日進行第一次管道輸液滴干，以后每10 d輸液滴干一次。5月15日測定不同處理葉綠素相對含量（用SPAD502 Plus手持葉綠素速測儀測定）、百葉重、百葉厚；葉綠素熒光用德國生產的便攜式熒光儀（型號：PAM2100）測定。

1.3.1 全鐵測定于2016年3月15日（處理前）和5月15日分別進行采樣，采樣時按照東西南北中五個方位采集新梢頂部的第5至第8片葉，每株樹采集15片葉，迅速帶往實驗室，依次用肥皂水、蒸餾水清洗干凈后，105 ℃殺青20 min，而后于干燥箱中70 ℃保持72 h，烘至恒重，經粉碎、電爐碳化、馬弗爐灰化后，用1.2 mol·L1 鹽酸溶解，煮沸后趁熱過濾，定容，用原子吸收分光光度計檢測葉片全鐵含量。

1.3.2 二價鐵的測定于3月15日和5月15日采樣，葉片剪碎后迅速稱取1 g葉片鮮樣，加入1 mol·L1 鹽酸浸提24 h，取1 mL浸提液，依次加入鄰啡羅啉（0.15%）溶液、氟化氨（3 mol·L1 ）溶液和乙酸鈉緩沖液（1 mol·L1），顯色30 min，于510 nm處用紫外分光光度計測吸光度（倪琳琳等，2015）。

1.3.3 SPAD值與二價鐵相關性測定將葉片按黃化等級分為一級：葉片正常；二級：葉片呈淡綠色；三級：葉脈呈淡綠色，葉肉呈淡黃色；四級：葉脈葉肉均呈黃色甚至灰白色，甚至有壞死斑點或穿孔現(xiàn)象。每一等級采集15個樣品，每個樣品含不同等級葉5片（高一寧，2013）。測定不同樣品葉片的SPAD值及二價鐵含量，根據(jù)所測數(shù)據(jù)做回歸方程。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

利用Execl辦公軟件進行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，采用SPSS分析軟件進行差異顯著性分析，多重比較分析采用Duncans法進行。

2結果與分析

2.1 不同處理對葉片SPAD值、百葉重及百葉厚的影響

從表1可以看出，管道輸液滴干鐵肥后葉片SPAD值較對照均有明顯增加，未表現(xiàn)黃化癥狀。其中，SPAD值最高的是T1，為57.43，較T4葉片SPAD值提高89.66%；其次是T2，為56.53，較T4葉片SPAD值提高86.69%；不做任何處理的葉片SPAD值最小，為30.28，黃化明顯。由此說明，通過鐵肥管道輸液滴干處理，葉片的葉綠素水平得到顯著提高，其中以16.4 × 103 mol·L1 處理效果最好。

就百葉重、百葉厚而言，鐵肥輸液滴干處理明顯提高了葉片的百葉重和百葉厚水平，其中T1的百葉重增加明顯，為66.57 g，較T4葉片百葉重增加20.42%；T1、T2和T3葉片百葉厚之間差異不顯著，但顯著高于T4，這可能是因為管道輸液滴干處理提高了葉片的光合能力，從而使有機物貯存增加。

2.2 不同處理對葉片葉綠素熒光參數(shù)的影響

葉綠素捕獲的光能主要通過熱耗散、光合電子傳遞及葉綠素熒光發(fā)射三種形式耗散，且這三種途徑此消彼長。因此，葉綠素熒光會隨著熱耗散及光合電子傳遞過程的變化而變化。從表2可以看出，輸液滴干不同濃度FeN溶液對葉片的葉綠素熒光參數(shù)均產生了影響。其中，T1的相對電子傳遞速率（ETR）、光系統(tǒng)Ⅱ（PS Ⅱ）實際光量子產量（Yield）、PS Ⅱ潛在活性（Fv/Fo）、最大熒光產量（Fm）、PSⅡ原初光能轉化效率（Fv/Fm）均高于對照，分別為46.61、0.290 0、36.17、855.7和0.972 5。相對電子傳遞速率表示光合作用過程中電子的傳遞速率，其中輸鐵處理與對照差異顯著，且以T1的電子傳遞速率最高，說明16.4×103 mol·L1 處理果樹的電子傳遞速率達到最優(yōu)。PSⅡ反應中心的開放程度及光合活性的高低可通過光化學淬滅系數(shù)（qP）反映，而非光化學淬滅系數(shù)（NPQ）反映了樹體的光保護能力，PSⅡ中心色素所吸收的光能，以產熱耗散的部分是以非光化學淬滅系數(shù)來反映的，當過量的光能被PSⅡ的中心色素吸收時，如不能通過熱能耗散，將導致葉片光抑制或光破壞；試驗結果表明，輸液滴干鐵肥處理的光化學淬滅系數(shù)略高于其它處理，但并未達到顯著性差異，而其產熱耗散也高于對照，這說明輸液滴干鐵肥處理的PSⅡ的反應中心對強光的保護能力及活性相比對照提高明顯，同時也說明由于逆境脅迫，無管道輸液葉片的部分光合機構可能已經受到損害。

PSⅡ實際光量子產量表示PSⅡ反應中心在部分關閉條件下的光能實際原初捕獲效率，其中T1和T2的實際光量子產量最高，而且與其它處理之間存在顯著性差異；PSⅡ潛在活性代表PSⅡ的潛在光化學活性，輸液滴干鐵肥處理的PSⅡ潛在活性顯著高于無管道輸液的處理，而且以T1最顯著。因此，輸液滴干鐵肥處理提高了葉片的潛在光化學活性。最大熒光產量反映了PSⅡ反應中心在完全關閉條件下的電子傳遞狀況，輸液滴干鐵肥處理的最大熒光產量顯著高于對照，而且T1的最大熒光產量最高，說明了鐵肥管道輸液滴干處理的電子傳遞在PSⅡ反應中心完全關閉條件下，其熒光產量優(yōu)于對照，而且以T1效果最顯著。PSⅡ原初光能轉化效率表示暗適應葉片的PSⅡ最大光能轉化效率，其中輸液滴干鐵肥處理的原初光能轉化效率高于對照，而且與對照存在顯著性差異，即T1的最大光能轉化效率最高。

2.3 不同處理對葉片鐵含量的影響

從表3可以看出，鐵肥管道輸液滴干后，葉片全鐵及活性鐵含量較對照均有顯著增加。全鐵含量和活性鐵含量均以T1處理最高，與其它處理存在顯著性差異，其全鐵和活性鐵含量較處理前分別提高158.0%和277.4%，且其全鐵含量增加量約是T4葉片全鐵含量增加量的13倍；不做任何處理的葉片新葉呈現(xiàn)黃化癥狀，其全鐵和活性鐵含量最低，且其全鐵含量前后變化不明顯，活性鐵含量有降低趨勢。管道輸液滴干處理葉片的活性鐵含量提高的原因可能是亞鐵通過管道輸液滴干進入樹體后，仍以活性鐵的形式存在。

2.4 不同黃化等級葉片SPAD值與活性鐵含量的關系

圖1結果顯示，SPAD值與活性鐵的相關性。用蘋果不同黃化等級葉片活性鐵含量與葉片SPAD值進行相關性分析，結果表明，當蘋果葉片呈現(xiàn)嚴重黃化時，即葉片SPAD值處于較低水平時，葉片活性鐵含量也較低，隨著葉片SPAD值的增加，葉片活性鐵含量也逐漸升高，說明蘋果樹體葉片黃化主要是活性鐵含量低所致。葉片活性鐵含量與葉片SPAD值在一定程度上呈現(xiàn)良好的線性關系，相關系數(shù)為0.899。

3討論與結論

管道輸液滴干技術是以虹吸輸液為基礎發(fā)明而來，與傳統(tǒng)的滴灌技術相比，其具有以下特點：（1）管道輸液技術可進行水肥藥一體化，水肥藥基本沒有離開樹體，其利用率遠高于滴灌。（2）滴頭插入樹干不會堵塞。（3）每株樹只需一個滴頭，其成本明顯低于滴灌。（4）操作技術簡單，果農可自行施工安裝，便于推廣。葉片、根系、木質部和韌皮部是管道輸液滴干的鐵肥進入樹體的主要器官，管道輸液的鐵肥可直接向這些器官提供營養(yǎng)。

鐵作為蘋果樹體的重要微量元素，其含量與光合效率的高低密切相關。而葉綠素熒光可探尋植物體光合作用的各種信息，也可通過其參數(shù)的變化來直接或間接的反映植物光合作用的狀態(tài)（徐德聰?shù)龋?003）。目前，葉面噴鐵仍是防治缺鐵失綠癥的主要方式，而通過果樹管道輸液滴干方式防治缺鐵失綠癥鮮有報道。然而，葉面噴鐵一般不能增加根中鐵含量，且只能起到斑點狀復綠的效果，Alcántara et al（2012）認為土施或葉面噴施鐵肥成本昂貴且不能從根本上改善植物鐵營養(yǎng)。管道輸液滴干用水塔等容器取代常規(guī)輸液的瓶子和袋子，用管道將果園所有單株連為一體，水塔中放入二價鐵就可為果園所有單株進行輸液，能夠解決大面積果園缺鐵問題。輸液的二價鐵通過樹干進入樹體，吸收動力是被動吸收（葉片蒸騰拉力），防止了根系吸收過多鐵產生過量活性氧而傷害細胞，從而導致植株死亡的情況。樹體對鐵肥的吸收量可由果樹根據(jù)自身需要調節(jié)，生長季可以給果樹天天輸二價鐵，克服常規(guī)輸液沒有持效性的缺陷，從而不僅能夠防止果樹缺鐵失綠癥，而且能顯著提高果實中鐵的含量。

二價鐵通常被認為是活性鐵，而活性鐵的缺乏通常被認為是導致缺鐵失綠癥的主因（高一寧，2013）。本研究表明，與常規(guī)管理相比，管道輸液滴干處理顯著提高了葉片的指標水平，其中，通過管道輸鐵處理，葉片中活性鐵以及全鐵含量均得到了顯著提升，由此說明管道輸液滴干處理在防治果樹缺鐵失綠癥方面潛力巨大。其中，以管道輸16.4×103 mol·L1 FeN溶液處理的葉片SPAD值、百葉重、百葉厚、全鐵及二價鐵含量顯著高于其它處理，分別比對照提高了89.66%、20.42%、9.26%、158.0%、277.4%，其熒光參數(shù)也達到了較優(yōu)水平；另外，葉片葉綠素含量可用葉片SPAD值進行估計（朱明濤，2015），由于可以簡便、連續(xù)、無損測定葉片的SPAD值，而葉片活性鐵含量與葉片SPAD值在一定程度上呈現(xiàn)良好的線性關系，因此，葉片SPAD值為評估果樹鐵營養(yǎng)狀況開辟了新途徑。綜上，通過管道輸液滴干方式，對樹體輸鐵肥能促進樹體生長，從而達到防治缺鐵失綠癥的目的。

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