果樹(shù)葉片營(yíng)養(yǎng)診斷方法研究進(jìn)展

范志懿，劉佳嘉

（寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，寧夏銀川750021）

果樹(shù)的生長(zhǎng)發(fā)育是連續(xù)不斷地從外界獲取礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的過(guò)程，這些礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)對(duì)果樹(shù)生理生態(tài)有著重要的作用，某一元素的過(guò)多或過(guò)少均會(huì)造成樹(shù)體營(yíng)養(yǎng)的失衡并引發(fā)該元素特有的缺素癥，甚至導(dǎo)致果樹(shù)樹(shù)勢(shì)衰弱、果實(shí)品質(zhì)低下、產(chǎn)量嚴(yán)重下降等問(wèn)題[1]。長(zhǎng)期以來(lái)，果樹(shù)的礦質(zhì)元素大多來(lái)自于土壤，而提高土壤肥力的主要措施是施肥。近年來(lái)，由于我國(guó)長(zhǎng)期過(guò)量使用化肥，造成了一系列環(huán)境污染及食品安全等問(wèn)題[2]，使得化肥對(duì)果樹(shù)產(chǎn)量及品質(zhì)貢獻(xiàn)率的增加已經(jīng)達(dá)到了一定的上限。因此，由樹(shù)體營(yíng)養(yǎng)診斷指導(dǎo)的精準(zhǔn)施肥成為了農(nóng)業(yè)發(fā)展的方向和趨勢(shì)[3]。目前，對(duì)果樹(shù)進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)診斷的方法主要有果樹(shù)外觀診斷、植物組織汁液速測(cè)、生物化學(xué)鑒定和葉分析4種[4]，其中，外觀診斷簡(jiǎn)單易行，卻容易造成誤診、植物組織汁液速測(cè)法不能反映樹(shù)體營(yíng)養(yǎng)的變化、生物化學(xué)鑒定不能直接反映樹(shù)體營(yíng)養(yǎng)狀況，而葉分析能夠充分反映出樹(shù)體的養(yǎng)分需求和分配規(guī)律，從而得到廣泛的關(guān)注。目前，國(guó)內(nèi)有許多學(xué)者對(duì)果樹(shù)葉片營(yíng)養(yǎng)診斷展開(kāi)研究[5-8]，但是這些診斷仍沒(méi)有在國(guó)內(nèi)的果樹(shù)行業(yè)上得到推廣，沒(méi)有形成一套完整的診斷、施肥綜合應(yīng)用體系，較發(fā)達(dá)國(guó)家還有一定的差距。

目前，國(guó)際上常用的葉片營(yíng)養(yǎng)診斷方法主要有4種，即充足范圍法（sufficiency range approach，SRA）、診斷施肥綜合法（diagnosis recommended integrated system，DRIS）、適度偏差百分?jǐn)?shù)法（deviation from optimum percentage，DOP）、組分營(yíng)養(yǎng)診斷法（component nutrient diagnosis，CND）。而我國(guó)由于地域遼闊、果樹(shù)種類(lèi)繁多，各種果樹(shù)對(duì)礦質(zhì)元素的需求及利用方式存在很大的差異，在開(kāi)展由葉片營(yíng)養(yǎng)診斷指導(dǎo)的果樹(shù)施肥時(shí)，往往會(huì)由于果樹(shù)種類(lèi)、產(chǎn)地的不同出現(xiàn)諸多問(wèn)題。因此，何種果樹(shù)在何地采用何種葉片營(yíng)養(yǎng)診斷方法就顯得格外重要。結(jié)合全國(guó)各地對(duì)不同果樹(shù)葉片營(yíng)養(yǎng)診斷的研究?jī)?nèi)容，對(duì)比4種主要的葉片營(yíng)養(yǎng)診斷方法，有助于更好利用葉片營(yíng)養(yǎng)診斷而開(kāi)展的果樹(shù)生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)。因此，筆者擬從大量研究實(shí)例入手，分析4種葉片營(yíng)養(yǎng)診斷方法的優(yōu)劣勢(shì)，討論影響葉片營(yíng)養(yǎng)診斷的主要問(wèn)題，以期為今后開(kāi)展葉片營(yíng)養(yǎng)診斷提供幫助。

1 果樹(shù)葉片營(yíng)養(yǎng)診斷方法研究進(jìn)展

1.1 葉片營(yíng)養(yǎng)診斷SRA法

SRA即充足范圍法，是依據(jù)葉片礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的標(biāo)準(zhǔn)值或適宜標(biāo)準(zhǔn)范圍對(duì)樹(shù)體營(yíng)養(yǎng)狀況進(jìn)行診斷的一種辦法。在利用SAR法進(jìn)行果樹(shù)葉片營(yíng)養(yǎng)診斷時(shí)，首先要確定葉片內(nèi)各元素含量的標(biāo)準(zhǔn)值[9]。它代表著果樹(shù)在處于不同生理狀態(tài)時(shí)葉內(nèi)的礦質(zhì)元素含量范圍，包括缺值、低值、正常值、高值、過(guò)高等。目前，國(guó)內(nèi)外確定標(biāo)準(zhǔn)值主要采用概率分級(jí)法，其基本步驟如下：第一，在葉片礦質(zhì)元素含量值測(cè)定后，檢測(cè)測(cè)定值是否服從正態(tài)分布，對(duì)于服從正態(tài)分布的礦質(zhì)元素按概率10%、20%、40%、20%和10%將其分為缺乏、低值、正常值、高值、過(guò)高5個(gè)級(jí)別；第二，對(duì)于不符合正態(tài)分布的元素，應(yīng)該用高產(chǎn)區(qū)域的葉片礦質(zhì)元素含量值對(duì)概率分級(jí)法進(jìn)行矯正，然后得出葉片礦質(zhì)元素含量的適宜值[10]。在國(guó)外，許多國(guó)家很早就開(kāi)始了果樹(shù)葉片營(yíng)養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)值的研究，如SCHUTZ等[11]在果樹(shù)葉片營(yíng)養(yǎng)元素含量的測(cè)定的基礎(chǔ)上，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析后，定出了美國(guó)密歇根州的蘋(píng)果、桃、櫻桃、杏等果樹(shù)葉診斷標(biāo)準(zhǔn)。在我國(guó)許多學(xué)者就果樹(shù)葉片營(yíng)養(yǎng)充足范圍展開(kāi)研究[9，12-14]，一些學(xué)者也提出了我國(guó)一些地區(qū)的葉片營(yíng)養(yǎng)診斷的標(biāo)準(zhǔn)值（表1），這些研究有效地推動(dòng)了我國(guó)果樹(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

表1 不同種類(lèi)果樹(shù)葉片營(yíng)養(yǎng)元素的標(biāo)準(zhǔn)值

表2 不同地區(qū)蘋(píng)果葉片營(yíng)養(yǎng)元素的適宜含量

然而，該法在運(yùn)用時(shí)存在著一個(gè)明顯的問(wèn)題，即無(wú)法確定所用的高產(chǎn)水平是否已達(dá)到該果樹(shù)的最大生產(chǎn)潛力等問(wèn)題[20]。同時(shí)，不同地區(qū)由于土壤特性、施肥水平、氣候條件、果樹(shù)種類(lèi)及品種等不同，也會(huì)造成葉片營(yíng)養(yǎng)診斷標(biāo)準(zhǔn)值的不同，如劉小勇等[15]確定的甘肅元帥系蘋(píng)果葉營(yíng)養(yǎng)元素的適宜值與其他學(xué)者相比就存在一定的差異（表2）。這就要求充足范圍法在運(yùn)用時(shí)一方面要與其他營(yíng)養(yǎng)診斷方法相結(jié)合，共同指導(dǎo)果樹(shù)施肥與高效栽培；另一方面也要考慮到標(biāo)準(zhǔn)值的適應(yīng)性等問(wèn)題。

1.2 葉片營(yíng)養(yǎng)診斷DRIS法

診斷施肥綜合法（DRIS）是由南非BEAUFILS從作物營(yíng)養(yǎng)平衡角度出發(fā)提出的，該方法可避免由于養(yǎng)分之間的假拮抗作用而引起的不足[21]。之后廣泛運(yùn)用于玉米、柑橘等作物中[22-25]。在隨后的實(shí)踐中，WALWORTH將干物質(zhì)（DM）指數(shù)納入DRIS診斷體系，建立了改進(jìn)型的M-DRIS法[26]。目前，改進(jìn)后的M-DRIS法在國(guó)內(nèi)外主流果樹(shù)上幾乎都有應(yīng)用[7，27-28]。DRIS法和M-DRIS法在診斷時(shí)分為以下幾步：首先在調(diào)查的基礎(chǔ)上，據(jù)產(chǎn)量和品質(zhì)確定高產(chǎn)組和低產(chǎn)組，然后廣泛采樣，測(cè)定樣品的礦質(zhì)元素含量，以N、P、K、……、N/P、P/N、N/K、K/N等方式表示各個(gè)參數(shù)；然后計(jì)算每個(gè)參數(shù)的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)、低產(chǎn)組與高產(chǎn)組的方差比、兩組方差值的差異顯著性等；最后，選擇差異最顯著的作為重要參數(shù)用于診斷，并選用高產(chǎn)組各診斷參數(shù)的平均值和變異系數(shù)作為參比值；最后通過(guò)診斷公式得到各元素診斷指數(shù)的計(jì)算公式，該步驟也可借助其他研究者采用的公式，最后計(jì)算出DRIS或M-DRIS指數(shù)。DRIS和M-DRIS診斷結(jié)果與充足范圍法相比，可以更好的提出施肥建議并明確表示施肥順序，因?yàn)镈RIS或M-DRIS指數(shù)值越小，該元素可能相對(duì)越缺乏，越應(yīng)優(yōu)先補(bǔ)充，同時(shí)可以診斷出潛在缺乏的元素[29]。如劉紅霞等[30]利用DRIS法診斷了豫西地區(qū)11個(gè)縣市的22個(gè)蘋(píng)果園，最后經(jīng)過(guò)DRIS指數(shù)，計(jì)算得到該地區(qū)蘋(píng)果的需肥順序?yàn)椋篎e＞Mn＞Zn＞N＞P＞Cu＞K，為該地區(qū)合理施肥提供了依據(jù)。然而，DRIS法在實(shí)踐中也存在著很多問(wèn)題，如羅東林等[20]在研究荔枝的葉片營(yíng)養(yǎng)診斷時(shí)發(fā)現(xiàn)，DRIS法的準(zhǔn)確與否與采樣時(shí)期的不同有很大的關(guān)系，運(yùn)用同樣的方法在果實(shí)膨大期其診斷結(jié)果與產(chǎn)量的吻合程度很大，但在末枝老熟期其診斷結(jié)果卻有很大的偏差。同時(shí)，此法只能以指數(shù)的形式得到養(yǎng)分需求順序，不能得到明確的施肥指標(biāo)，在運(yùn)用時(shí)很可能引起歧義。

1.3 葉片營(yíng)養(yǎng)診斷DOP法

1993年MONTANES等[31]提出了葉片營(yíng)養(yǎng)診斷的適宜值偏差百分?jǐn)?shù)法（DOP），并把它運(yùn)用到了梨葉片的營(yíng)養(yǎng)診斷上，其計(jì)算公式如下。

式中，C為被診斷樣品某一元素的含量，Cref是該元素的適宜含量值。

DOP指數(shù)與DRIS指數(shù)都通過(guò)具體的數(shù)字來(lái)反映果樹(shù)的具體施肥順序。當(dāng)指數(shù)為負(fù)時(shí)，表明植物對(duì)該元素有需求，絕對(duì)值越大需求強(qiáng)度也越大；指數(shù)為正值時(shí)，表明該元素過(guò)剩需求強(qiáng)度較??；為0時(shí)，則表明該元素達(dá)到平衡[32]。與DRIS法相比，DOP法計(jì)算簡(jiǎn)單，只是在某元素的適宜含量值基礎(chǔ)上依據(jù)公式計(jì)算其DOP指數(shù)即可，不需要大量參數(shù)的計(jì)算和篩選，能更快、更簡(jiǎn)潔地得出果樹(shù)養(yǎng)分豐缺狀況，同時(shí)可以直接得到元素的含量偏差，得到較為明確的施肥順序，適用于生產(chǎn)力水平較低的果樹(shù)[10，33]。如張繼舟等[10]利用概率分級(jí)法將大興安嶺的篤斯越橘分為高中低三類(lèi)產(chǎn)區(qū)并得出大興安嶺地區(qū)篤斯越橘葉片礦質(zhì)元素含量適宜值，然后利用DOP指數(shù)計(jì)算公式進(jìn)行診斷。最后提出以下施肥建議：在開(kāi)展生產(chǎn)活動(dòng)中，低產(chǎn)區(qū)需施用較大量的N、Ca和Zn肥，中產(chǎn)區(qū)應(yīng)補(bǔ)充一定量的P、Ca、Mg和Zn肥，高產(chǎn)區(qū)可適量施用N、P、K、Cu、Mn和Fe肥，各區(qū)產(chǎn)量均具有一定的提升空間。但是，DOP法不能夠反映出養(yǎng)分與養(yǎng)分間的相互作用，忽略了養(yǎng)分間的協(xié)同與拮抗作用，因此，該法大多用于與其他方法的比較[32-34]。

1.4 葉片營(yíng)養(yǎng)診斷CND法

1992年P(guān)ARENT和DAFIR通過(guò)數(shù)據(jù)分析將DRIS擴(kuò)展到了一種多元分析方法，即組分營(yíng)養(yǎng)診斷法（CND）[35]。隨后，KHIARI等[36]用CND法對(duì)高產(chǎn)群體劃分和營(yíng)養(yǎng)平衡理論進(jìn)行了研究，極大的促進(jìn)了該法在國(guó)外的應(yīng)用。關(guān)于CND法在作物、木本植物、果樹(shù)方面的應(yīng)用研究也相繼出現(xiàn)[37-41]。該法首先要利用數(shù)學(xué)方法建立葉片營(yíng)養(yǎng)元素和產(chǎn)量及果實(shí)品質(zhì)的關(guān)系，從而劃分出高水平園和低水平園；然后以高生產(chǎn)水平果園的分析參數(shù)V*x的平均值和分析參數(shù)V*x的標(biāo)準(zhǔn)差SD*x作為標(biāo)準(zhǔn)參比值，對(duì)剩下低產(chǎn)園進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)診斷，計(jì)算CND營(yíng)養(yǎng)診斷指數(shù)Ix，Ix＜0表示該元素含量缺乏，Ix＞0表示該元素含量充足；Ix越接近0，表示該元素含量越接近適宜值[42]。目前，國(guó)內(nèi)運(yùn)用CND法進(jìn)行葉片營(yíng)養(yǎng)診斷的研究還很少見(jiàn)，僅HUANG等[43]應(yīng)用CND法的部分理論進(jìn)行了柑桔葉營(yíng)養(yǎng)的診斷及范元廣等[42]將CND法運(yùn)用于遼西地區(qū)蘋(píng)果養(yǎng)分狀況的診斷。CND法是在DRIS法的拓展研究中發(fā)現(xiàn)的，分析的基本原理與DRIS法相同，然而兩者之間還有不同：第一，CND法較DRIS法的單元營(yíng)養(yǎng)分析變成了多元營(yíng)養(yǎng)分析，使元素間的協(xié)同與拮抗作用得到了更好的體現(xiàn)，計(jì)算量要小于DRIS法[44]；第二，CND法對(duì)高產(chǎn)群體的劃分是在調(diào)研的基礎(chǔ)上通過(guò)數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)的方法得到的，降低了人為因素干擾，結(jié)果科學(xué)性更強(qiáng)[29]。據(jù)PARENT等[45]綜合多種果樹(shù)的葉片營(yíng)養(yǎng)診斷研究發(fā)現(xiàn)，這種多元分析診斷的準(zhǔn)確性更高，可達(dá)87.5%。

2 葉片營(yíng)養(yǎng)診斷的影響因素

葉片營(yíng)養(yǎng)診斷的結(jié)果能否科學(xué)有效判斷樹(shù)體營(yíng)養(yǎng)需求，關(guān)鍵取決于葉片樣本的取樣時(shí)間、取樣部位及營(yíng)養(yǎng)診斷方法的選擇。對(duì)這3個(gè)部分內(nèi)容展開(kāi)討論，可有效的為今后開(kāi)展葉片營(yíng)養(yǎng)診斷提供幫助。

葉片營(yíng)養(yǎng)元素含量的年周期變化差別很大，關(guān)于采集葉片樣本的最佳時(shí)間眾說(shuō)不一[46]。EMMERT等[47]在總結(jié)眾多研究結(jié)果的基礎(chǔ)上指出，在整個(gè)生長(zhǎng)季中葉片濃度變化最小的時(shí)期即為葉片樣本采集的最適期。在我國(guó)，張少若等[48]研究指出，確定最適宜營(yíng)養(yǎng)診斷的葉片采集時(shí)間必須遵循以下幾個(gè)原則：第一，營(yíng)養(yǎng)診斷最佳時(shí)期應(yīng)在植物營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)、生殖生長(zhǎng)較為旺盛時(shí)期，該時(shí)期植物對(duì)礦質(zhì)元素需求量較大并且對(duì)礦質(zhì)元素反應(yīng)敏感；第二，該時(shí)期葉片礦質(zhì)元素間變異程度小且礦質(zhì)養(yǎng)分含量與全年平均值差別不大；第三，要對(duì)當(dāng)年或下年的養(yǎng)分管理具有一定的時(shí)效性。胡國(guó)珠等[49-50]研究認(rèn)為，油茶葉片營(yíng)養(yǎng)診斷的最佳時(shí)間應(yīng)為春梢末期，因?yàn)榇荷疑L(zhǎng)質(zhì)量對(duì)油茶成林的產(chǎn)量起關(guān)鍵性的作用，這也為采樣時(shí)間的確定提供了一定的選擇。王藝蓉等[51]研究認(rèn)為，2月是攀枝花市凱特杧葉片營(yíng)養(yǎng)診斷的最佳采樣時(shí)間，2月相較其他月，葉片養(yǎng)分變異系數(shù)較小且含量較其他月更接近整個(gè)生殖生長(zhǎng)期的平均水平，將其作為葉片營(yíng)養(yǎng)診斷采樣時(shí)間，對(duì)當(dāng)年的施肥狀況具有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義，這正與張少若等[48]提出的選擇原則相一致。

前人研究表明，采樣部位與采樣時(shí)間同樣重要，只有在確定合適的采樣時(shí)間和采樣部位的基礎(chǔ)上，所做出的葉片營(yíng)養(yǎng)診斷結(jié)果才更為可靠[52]。用于果樹(shù)葉片營(yíng)養(yǎng)診斷的葉片一般是選擇新抽生枝條上老熟并停止生長(zhǎng)的健康葉片[52]；采樣時(shí)選取植株各方向葉片并做多個(gè)重復(fù)，混合后方可測(cè)定[53]；對(duì)于樹(shù)梢較長(zhǎng)的果樹(shù)，采樣時(shí)一般選用樹(shù)梢中段的葉片[54]。

3 4種葉片營(yíng)養(yǎng)診斷方法的優(yōu)缺點(diǎn)

4種主要葉片營(yíng)養(yǎng)診斷方法，各有各的優(yōu)缺點(diǎn)（表3），分別適用于不同地區(qū)的不同果樹(shù)上，在選擇時(shí)要充分考慮其適應(yīng)性問(wèn)題。在近些年的研究中，許多學(xué)者對(duì)多種診斷方法進(jìn)行了對(duì)比研究，以期形成一個(gè)準(zhǔn)確完善的診斷指標(biāo)體系，如羅東林等[20]將SRA法、DRIS法、CND法均用于華南地區(qū)荔枝葉片的營(yíng)養(yǎng)診斷，最后得出SRA法在該地區(qū)的荔枝葉片營(yíng)養(yǎng)診斷中最為適用。還有一些學(xué)者將多種方法結(jié)合起來(lái)運(yùn)用，得到一個(gè)十分完善的診斷體系，如王婭[55]將DOP法、DRIS法、CND法用于三峽地區(qū)柑橘葉片的營(yíng)養(yǎng)診斷，提出了該地區(qū)柑橘的施肥建議，鄭永強(qiáng)等[56]將CND法、DRIS法、DOP法運(yùn)用于三峽庫(kù)區(qū)鮑威爾臍橙葉片營(yíng)養(yǎng)診斷，確定了需肥順序，并表明該地區(qū)鮑威爾臍橙還具有很大的增產(chǎn)潛力。然而，因多種方法綜合及對(duì)比研究的果樹(shù)營(yíng)養(yǎng)診斷過(guò)于繁瑣，只是停留在擁有一定實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)的企業(yè)及科研單位運(yùn)用，并沒(méi)有在廣大果農(nóng)中得到推廣。因此，如何展開(kāi)既簡(jiǎn)單又有效并能廣泛推廣的診斷措施是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

表3 4種葉片營(yíng)養(yǎng)診斷方法優(yōu)缺點(diǎn)比較

4 展望

通過(guò)對(duì)大量果樹(shù)葉片營(yíng)養(yǎng)診斷實(shí)例的分析及對(duì)4種營(yíng)養(yǎng)診斷方法優(yōu)劣勢(shì)的對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，組分營(yíng)養(yǎng)診斷法（CND）較其他3種方更為科學(xué)，反映出的診斷結(jié)果也更為有效和準(zhǔn)確，只是在我國(guó)推廣較少；以上4種方法都存在計(jì)算量較大的問(wèn)題，阻礙了果樹(shù)葉片營(yíng)養(yǎng)診斷在廣大果農(nóng)中推廣。在進(jìn)行葉片營(yíng)養(yǎng)診斷時(shí)，葉片采樣時(shí)間應(yīng)在果樹(shù)對(duì)礦質(zhì)元素需求量較大并且對(duì)礦質(zhì)元素反應(yīng)敏感的時(shí)期，具體時(shí)期依果樹(shù)種類(lèi)而定；葉片采樣部位多集中在新抽枝條的老熟健康葉片上，一般采用樹(shù)梢中段混合采樣法。

由于不同地區(qū)氣候條件、土壤狀況、果樹(shù)種類(lèi)等存在明顯差異，這就要求不同區(qū)域要結(jié)合自身特點(diǎn)開(kāi)展合適的果樹(shù)營(yíng)養(yǎng)診斷方法。綜合國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展，我國(guó)開(kāi)展果樹(shù)營(yíng)養(yǎng)診斷還需進(jìn)行以下幾方面的研究：廣泛開(kāi)展各果樹(shù)品種葉片營(yíng)養(yǎng)診斷標(biāo)準(zhǔn)值的研究，為各地開(kāi)展果樹(shù)營(yíng)養(yǎng)診斷打好堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)；開(kāi)展果樹(shù)葉片營(yíng)養(yǎng)診斷與其他學(xué)科的交叉研究，克服測(cè)定繁瑣、計(jì)算困難的問(wèn)題；開(kāi)展果樹(shù)葉片營(yíng)養(yǎng)診斷經(jīng)濟(jì)效益方面的研究，有效指導(dǎo)果樹(shù)施肥并明確其增產(chǎn)潛力。