波羅蜜葉片礦質(zhì)營養(yǎng)元素含量的年動態(tài)變化

任家興，劉麗雅，毛 琪，呂慶芳，李映志，葉春海

(廣東海洋大學農(nóng)學院，廣東 湛江 524088)

【研究意義】波羅蜜(ArtocarpusheterophyllusLam.)為?？? Moraceae)波羅蜜屬(Artocarpus)常綠喬木果樹，植株高大、粗生，經(jīng)濟用途廣泛，葉片可用于制餅、飼料，木材可制作家具，種子可煮后食用或提取淀粉，果實可用于鮮食或烹飪[1]，在我國海南、廣東、廣西、臺灣、福建和云南等地廣泛種植，以海南和廣東兩地居多[2]。我國波羅蜜傳統(tǒng)上以房前屋后小規(guī)模栽培為主，隨著優(yōu)質(zhì)新品種的引進和選育[3-5]以及消費者對新型水果的青睞，波羅蜜種植面積逐漸擴大，規(guī)?；虡I(yè)種植園不斷涌現(xiàn)[2]。礦質(zhì)和非礦質(zhì)營養(yǎng)是植物生長發(fā)育的必備條件，對作物產(chǎn)量和品質(zhì)都有著直接的影響。除氮營養(yǎng)可通過根瘤固氮外，絕大多數(shù)植物必需營養(yǎng)養(yǎng)分都由根系吸收自土壤，耕作條件下，肥料是土壤礦質(zhì)營養(yǎng)的主要來源。作物的養(yǎng)分需求和利用規(guī)律是制定科學可靠的施肥管理方案的重要依據(jù)[6]。【前人研究進展】國內(nèi)外對波羅蜜養(yǎng)分需求和利用機制方面的研究還很薄弱，相關的研究報道非常少。國內(nèi)僅見李移[7]等和白亭玉[8]兩篇報道，前者對菠蘿蜜果實各個部位的微量元素成分進行了分析，后者對海南不同區(qū)域菠蘿蜜種植園土壤微量元素有效態(tài)含量及葉片中微量元素含量進行了分析，國外則未檢索到相關文獻?！颈疚难芯壳腥朦c】本文分析了3個不同波羅蜜品系、2個不同葉位葉片3月至次年1月葉片礦質(zhì)營養(yǎng)含量的周年動態(tài)變化，比較了不同品系及葉位葉片養(yǎng)分含量的差異及養(yǎng)分間的相關性，對波羅蜜植株養(yǎng)分需求和利用狀態(tài)的評價方法進行了討論?！緮M解決的關鍵問題】該研究結果可為科學制訂波羅蜜施肥方案提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

研究用材料為保存于廣東海洋大學波羅蜜種質(zhì)圃內(nèi)的‘GHsj1804’、‘GHsj1806’和‘GHsj1808’3個品系。選取生長發(fā)育相對一致的‘GHsj1804’4株、‘GHsj1806’5株和‘GHsj1808’3株。3個品系菠蘿蜜生長土壤為紅壤土，每月的1日進行澆水施肥。在每株距地面1.5～1.7 m的高度，分別從東、西、南、北4個方位采集樹冠外圍4個枝條上的自頂向下第2和4葉位葉片。每株共采集8片葉，自3月至翌年1月每隔15 d采1次。

1.2 試驗方法

葉片采集后，立即使用去離子水清洗，洗滌時間不超過2 min。將清洗干凈且擦干水分的新鮮葉片置入烘箱內(nèi)，100 ℃殺青20 min，80 ℃烘干至恒重，冷卻后，用研缽磨碎，過100目篩，密封袋保存于干燥器中。

精確稱取0.10～0.30 g磨碎后的葉樣用H2SO4-H2O2消化法在紅外消化爐內(nèi)消煮，消化結束后定容，塑料試劑瓶內(nèi)常溫保存?zhèn)溆谩Ｈ坎捎脛P式定氮法[9]測定，速效磷含量采用鉬銻抗比色法[9]測定，硼含量采用甲亞胺-H分光光度法[9]測定，鈣、鎂、鐵、鋅、鉀含量采用原子吸收法測定[9]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用R軟件進行方差分析和Duncan’s多重比較，計算Pearson相關系數(shù)及其顯著性；圖表制作采用 Excel 2007完成。

2 結果與分析

2.1 波羅蜜不同株系和葉位營養(yǎng)元素含量的年動態(tài)變化

2.1.1 波羅蜜不同葉位氮元素含量的年動態(tài)變化 由圖1可以看出，波羅蜜葉片氮元素含量在1月份略有升高，隨后下降，2月份的含量為一年最低，進入3月份后，含量迅速升高為一年最高點，隨后緩慢下降，在6月至12月份期間基本保持穩(wěn)定，不同株系、不同葉位含量高峰和低峰的出現(xiàn)日期有稍許差異。各株系各葉位氮元素的年平均含量為13.39 g/kg(GHsj1808號株系第4位葉)至13.99 g/kg(GHsj1806號株系第2位葉)。

不同品系、不同葉位間的氮元素含量在3月16日、4月15日、4月30日、5月15日、7月31日、11月30日、12月15日和1月15日等時期存在顯著差異(P<0.05)。其中，有4個時期(3月16日、4月15日、7月31日、12月15日)同一品系不同葉位間氮元素含量存在顯著差異(P<0.05)。

2.1.2 波羅蜜不同葉位磷元素含量的年動態(tài)變化 由圖2可以看出，波羅蜜葉片磷元素含量在3月份開始上升，至4月份達到一年最高峰，隨后下降，至6月份到翌年3月份期間基本保持穩(wěn)定。各株系、各葉位磷元素的年平均含量為1.34 g/kg(GHsj1804號株系第4位葉)至1.66 g/kg(GHsj1806號株系第2位葉)。

不同品系、不同葉位間的磷元素含量在3月16日、4月15日、4月30日、5月15日、6月15日、7月15日、7月31日、8月31日、9月15日、9月30日、10月15日、10月31日、11月30日、12月15日、12月31日和1月15日等時期存在顯著差異(P<0.05)。其中，有6個時期(3月16日、4月15日、4月30日、5月15日、12月31日、1月15日)同一品系不同葉位間磷元素含量存在顯著差異(P<0.05)。

圖1 3個品系波羅蜜不同葉位葉片氮元素含量的年變化

圖2 3個品系波羅蜜不同葉位葉片磷元素含量的年變化

2.1.3 波羅蜜不同葉位鉀元素含量的年動態(tài)變化 由圖3可以看出，波羅蜜葉片鉀元素含量在1-3月份位一年最高峰，隨后下降，3月16至12月31日期間的大部分時間保持穩(wěn)定，在7月15日至11月15日期間出現(xiàn)波動。各株系、各葉位鉀元素的年平均含量為2.82 g/kg(GHsj1806號株系第4位葉)至3.01 g/kg(GHsj1804號株系第2位葉)。

不同品系、不同葉位間的鉀元素含量在3月31日、6月15日、9月15日、10月15日、11月30日、12月15日和12月31日等時期存在顯著差異(P<0.05)。其中，有5個時期(3月31日、10月15日、11月30日、12月15日、12月31日)同一品系葉位間鉀元素含量存在顯著差異(P<0.05)。

2.1.4 波羅蜜不同葉位鈣元素含量的年動態(tài)變化 由圖4可以看出，波羅蜜葉片鈣元素含量呈現(xiàn)波動式變化模式，在6月至11月期間，以15 d為周期呈現(xiàn)高低峰式的波動變化。GHsj1808號株系第4位葉的年平均鈣含量最高，為3.17 g/kg；GHsj1804號株系第2位葉的年平均鈣含量最低，為2.11 g/kg。

圖4 3個品系波羅蜜不同葉位葉片鈣元素含量的年變化

圖5 3個品系波羅蜜不同葉位葉片鎂元素含量的年變化

不同品系、不同葉位間的鈣元素含量差異較大?？傮w來說，GHsj1804株系的第2和 4位葉在全年中，除1月15日外，均顯著低于其他株系，2個葉位之間無顯著差異；3個品系葉位間的鈣元素含量均未檢測到顯著差異(P<0.05)。

2.1.5 波羅蜜不同葉位鎂元素含量的年動態(tài)變化 由圖5可以看出，波羅蜜葉片鎂元素含量呈現(xiàn)三階段的變化模式，1月至2月期間，葉片鎂元素含量最低，3月份開始上升，3月16日至5月30日期間保持穩(wěn)定，6月份繼續(xù)上升，6月15日至12月31日期間保持穩(wěn)定，隨后下降。各株系、各葉位鎂元素的年平均含量為0.51 g/kg(GHsj1806號株系第4位葉)至0.52 g/kg(GHsj1808號株系第4位葉)。

不同品系、不同葉位間的鎂元素含量在3月16日、4月30日、6月30日、7月15日、7月31日、8月15日、8月31日、10月15日、10月31日、12月15日、10月31日和1月15日等時期存在顯著差異(P<0.05)。其中，有2個時期(10月15日、1月15日)同一品系不同葉位間鎂元素含量存在顯著差異(P<0.05)。

2.1.6 波羅蜜不同葉位鐵元素含量的年動態(tài)變化 由圖6可以看出，波羅蜜葉片鐵元素含量在3月份和7月份出現(xiàn)高峰，其他時期呈現(xiàn)較為緩和的穩(wěn)定變化趨勢。各株系、各葉位鐵元素的年平均含量為0.18 g/kg(GHsj1808號株系第4位葉)至0.20 g/kg(GHsj1806號株系第4位葉)。

不同品系、不同葉位間的鐵元素含量在5月15日、5月30日、6月15日、6月30日、7月15日、8月31日和10月15日等時期存在顯著差異(P<0.05)。其中，有2個時期(6月30日、8月31日)葉位間鐵元素含量存在顯著差異(P<0.05)。

2.1.7 波羅蜜不同葉位鋅元素含量的年動態(tài)變化 由圖7可以看出，波羅蜜葉片鋅元素含量的年變化有點類似鈣元素的含量變化，1月份含量最高，隨后下降，3至6月份保持穩(wěn)定，7至11月份呈現(xiàn)波動式變化。各株系、各葉位鋅元素的年平均含量為81.81 mg/kg(GHsj1806號株系第4位葉)至75.74 mg/kg(GHsj1804號株系第2位葉)。

圖6 3個品系波羅蜜不同葉位葉片鐵元素含量的年變化

圖7 3個品系波羅蜜不同葉位葉片鋅元素含量的年變化

不同品系、不同葉位間的鋅元素含量在4月30日、6月15日、7月31日、10月15日、10月31日、11月30日、12月15日和1月15日等時期存在顯著差異(P<0.05)。其中，在4個時期(4月30日、7月31日、10月15日、1月15日)同一品系不同葉位間鋅元素含量存在顯著差異(P<0.05)。

2.1.8 波羅蜜不同葉位硼元素含量的年動態(tài)變化 由圖8可以看出，波羅蜜葉片硼元素含量的年變化出現(xiàn)了類似鈣元素含量變化的波動模式，1至2月份含量最低，隨后上升，隨后下降，4至5月份穩(wěn)定在較高水平，隨后下降，6月份穩(wěn)定在較低水平，進入7月份后，呈現(xiàn)波動式變化，直至1月份下降至低點。各株系、各葉位硼元素的年平均含量為6.82 mg/kg(GHsj1804號株系第4位葉)至6.67 mg/kg(GHsj1804號株系第2位葉)。

不同品系、不同葉位間的硼元素含量在3月1日、3月16日、4月30日、5月30日、6月15日、6月30日、7月15日、7月31日、8月15日和1月15日等時期存在顯著差異(P<0.05)。其中，有3個時期(3月1日、7月31日、6月30日)同一品系不同葉位間存在顯著差異(P<0.05)。

2.2 波羅蜜不同株系和葉位葉片營養(yǎng)元素含量年動態(tài)變化的相關性分析

由圖9可以看出，同一品系、同一元素在不同葉位間的含量呈現(xiàn)極顯著相關。在GHsj1804品系中，鋅的相關系數(shù)最低(R= 0.71)，氮、磷、硼、鉀和鎂的相關系數(shù)最高(0.98～1.0)；在GHsj1806品系中，鐵的相關系數(shù)最低(0.76)，硼、鉀、鎂、氮和鋅的相關系數(shù)最高(0.96～0.98)；在GHsj1808品系中，除鋅的相關系數(shù)較低外(0.78)，其余元素的相關系數(shù)都較高(0.94～1.0)。

不同元素間的相關系數(shù)同時在2個葉位中都達到顯著水平時，才有可能具有更高的可靠性。在GHsj1804品系中，鎂含量與鉀含量呈現(xiàn)極顯著負相關(-0.88～0.89)，氮含量與磷含量呈現(xiàn)極顯著或顯著正相關(0.53～0.61)，鉀和鎂含量分別與硼含量呈顯著負相關(-0.47～0.53)和顯著正相關(0.43～0.48)；在GHsj1806品系中，鎂含量與鉀含量呈現(xiàn)極顯著負相關(-0.86～0.90)，鋅含量與鈣含量呈現(xiàn)極負相關(-0.67～0.72)，鉀含量與鋅含量呈顯著或極顯著正相關(0.48～0.58)，磷含量與氮含量呈極顯著正相關(0.63～0.67)；在GHsj1808品系中，鎂含量與鉀含量呈現(xiàn)極顯著負相關(-0.85)，氮含量與磷含量呈現(xiàn)極顯著或顯著正相關(0.50～0.69)，鋅含量與鈣含量呈極顯著負相關(-0.70～0.75)。

圖8 3個品系波羅蜜不同葉位葉片硼元素含量的年變化

叉號表明顯著水平低于0.01

3 討 論

葉片將根從土壤中吸收的營養(yǎng)物質(zhì)進行貯藏，從而又會供給花、果實等的生長需求。葉片的營養(yǎng)狀況可以反映土壤的供給能力、植株對營養(yǎng)元素的吸收以及需求利用等狀況。

波羅蜜葉片營養(yǎng)元素周年動態(tài)變化的分析結果表明，不同元素具有不同的年動態(tài)變化模式，同一元素在不同株系間的年動態(tài)變化模式相似，但在某些時期，不同元素的含量在株系和葉位間有顯著(P<0.05)差異?？傮w來看，氮、鎂元素在生長季變化較為穩(wěn)定，生長緩慢的冬季含量較低；磷元素在3-5月有1個含量高峰，這與蘇艷麗[10]的試驗結果相似，推測此時新梢、幼果細胞分裂，生長旺盛，消耗礦質(zhì)營養(yǎng)較多；其他季節(jié)變化穩(wěn)定；鉀、鐵元素在生長緩慢的冬季有1個含量高峰，生長季的含量變化較為穩(wěn)定；鈣、鋅元素在生長后期呈現(xiàn)波動變化，全年沒有明顯的含量高峰；硼在生長緩慢的冬季含量最低，在生長季后期呈現(xiàn)波動變化。與本文類似，Singh等[11]的研究表明葡萄柚葉片冬季時具有較低的氮含量。波羅蜜冬季在樹干進行花芽分化，冬季生長緩慢期葉片營養(yǎng)元素含量較低可能與樹體吸收減少或向樹干轉運貯存有關[12]；鈣、鋅和硼在生長后期均呈現(xiàn)波動變化，其中鈣為不可移動元素而鋅和硼均為可移動元素，因此這種波動式變化可能與枝梢旺盛生長而元素積累慢有關。林敏娟等[13]發(fā)現(xiàn)黃金梨的葉片和果實中鋅元素含量呈現(xiàn)波動式變化；徐葉挺[14]等發(fā)現(xiàn)扁桃葉片的B含量呈現(xiàn)鋸齒狀變化。王帥[15]等認為，元素較大的波動幅度可能與其在植株體內(nèi)頻繁運轉有關。

從3個株系波羅蜜葉片營養(yǎng)元素的含量來看，波羅蜜對氮、鉀和鈣的需求最高。所有元素中，含量最高的為氮元素，平均含量為13.71 g/kg，變化幅度為7.07～18.25 g/kg(2.58倍)；含量最低的為硼元素，平均含量為6.73 mg/kg，變化幅度為1.77～9.90 mg/kg(5.58倍)；其他元素含量依次為鉀元素，平均含量為2.94 g/kg，變化幅度為1.79～6.51 g/kg(3.63倍)；鈣元素平均含量為2.79 g/kg，變化幅度為1.59～4.44 g/kg(2.80倍)；磷元素平均含量1.49 g/kg，變化幅度為1.04～2.64 g/kg(2.53倍)；鎂元素平均含量為510.37 mg/kg，變化幅度為97.46～642.60 mg/kg(6.59倍)；鐵元素平均含量為191.54 mg/kg，變化幅度為81.72～388.34 mg/kg(4.75倍)；鋅元素的平均含量為79.40 mg/kg，變化幅度為48.73～179.59 mg/kg(3.69倍)。元素含量最低與最大值差距最大的是鎂元素(6.59倍)，變化最小的是磷元素(2.53倍)。白亭玉等[8]的分析結果表明，海南波羅蜜葉片鐵的含量均值為71.25 mg/kg，變化范圍為57.30～85.20 mg/kg；鋅的含量均值為23.89 mg/kg，變化范圍為17.93～29.85 mg/kg，均低于本研究結果，可能與種植園土壤、氣候、品種、植物生長狀況等有關[16]。

菠蘿各株系元素含量的相關性分析表明，同一品系不同葉位間的元素含量具有極顯著的相關性，盡管其相關系數(shù)值在不同品系間存在差異。不同葉位間，氮、硼、鉀在3個株系中都具有較高的相關系數(shù)，鋅在2個株系中都具有最低的相關系數(shù)值。與此對應的是，在一年中有些時期，不同葉位間的營養(yǎng)元素含量存在顯著差異(P<0.05)。

不同葉位間以及不同株系間各元素之間的相關關系存在差異。在2個葉位葉片內(nèi)都存在顯著或極顯著相關性的元素有鎂與鉀、氮與磷、鉀與硼、鎂與硼、鉀與鋅、鋅與鈣。其中，3個株系都表現(xiàn)出鎂與鉀、氮與磷之間的極顯著相關性，其他元素間的相關性僅在部分株系中存在。表明元素吸收之間的協(xié)同與拮抗可能受到多種因素的影響。不同作物所分析出的養(yǎng)分元素含量間的相關性可能存在差異。劉茂橋等[17]在鐵核桃葉片中發(fā)現(xiàn)N、P、K 3種元素、Ca 與Fe含量間都呈現(xiàn)出極顯著正相關；李寧等[18]在榛子葉片中發(fā)現(xiàn)Zn與Mg之間呈現(xiàn)負相關，K與Zn之間呈現(xiàn)正相關關系。夏國華等[19]的研究表明，在山核桃中，不同發(fā)育階段，不同器官間礦質(zhì)元素的相關性存在差異，認為不同發(fā)育階段不同器官營養(yǎng)元素的協(xié)同與拮抗效應不同。

4 結 論

生產(chǎn)上常根據(jù)葉片分析來對植株的營養(yǎng)狀況進行診斷，并據(jù)此提出了很多果樹的葉片分析標準值[20]，通常結合葉片分析和土壤分析結果或根據(jù)葉片養(yǎng)分元素含量與產(chǎn)量及品質(zhì)的相關性來制訂施肥方案[21]。其中，葉片分析的采樣階段十分重要，除考慮作物生長發(fā)育階段外，一般選用養(yǎng)分變化較為穩(wěn)定的時期[22]，但其具體的時期和標準含量可能會因品種而異[23]。本文通過高密度采樣時間點分析了不同葉位營養(yǎng)元素含量的年動態(tài)變化，從本研究結果來看，雖然不同株系和不同葉位具有相似的元素含量年變化模式，但不同株系和不同葉位之間的元素含量存在差異，因此在進行葉片分析時，要因地而異、因樹而異。