荔枝、龍眼葉片中鉀、鈣、鎂交互作用指標診斷標準的建立

朱永聰，羅東林，王 偉，白翠華，周昌敏，姚麗賢

（華南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，廣東 廣州 510642）

植物體內(nèi)鉀、鈣、鎂交互作用普遍存在。在荔枝［1］、龍眼［2-3］、香蕉［4］、葡萄［5］、甘蔗［6］、玉米［7］、油菜［8］和烤煙［9］等作物上都有報道。植物鉀、鎂、鈣的交互作用包括拮抗作用和協(xié)同作用［10］。不同比例的鉀、鎂、鈣養(yǎng)分，既可促進也可抑制這3種及其他離子的吸收，三者只有在比例合適的條件下才有利于促進植物生長、提高作物產(chǎn)量及改善品質(zhì)［5，10-11］。前人研究發(fā)現(xiàn)，供鎂有助于烤煙K/（Ca+Mg）的提高，能提升煙葉品質(zhì)，相反，缺鎂時K/（Ca+Mg）值較低，煙葉品質(zhì)不良［9，12］。適宜的鉀、鈣、鎂水平能顯著促進厚皮甜瓜生長發(fā)育，提高單果重量和品質(zhì)［13］。蘋果苦痘病的發(fā)生與K/（Ca+Mg）值有關(guān)，適宜的鉀、鈣、鎂水平能降低發(fā)病率，提高果實品質(zhì)和產(chǎn)量［14-15］。鉀是植物代謝最重要的營養(yǎng)元素之一，在果樹生長、果實發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)形成、抗逆性及抗病性等方面均有良好的作用［16-18］。鈣是果樹生長的必需營養(yǎng)元素，具有多種生理功能，作為細胞內(nèi)的第二信使參與果樹生長代謝的多種生理過程，對維持細胞正常的生命活動具有重要作用，并從多方面影響植物的生長發(fā)育和果實的品質(zhì)形成［19-20］。鎂作為光合作用的必要元素，參與植物體內(nèi)葉綠素的生物合成，減少果樹對土壤重金屬的吸收從而降低重金屬對果樹的不利影響，是保障樹體營養(yǎng)及安全和果實品質(zhì)極其重要的營養(yǎng)元素［18，21］。因此，作物鉀、鈣、鎂營養(yǎng)狀態(tài)的診斷及3種養(yǎng)分的平衡合理施用，對果樹生長非常重要。

荔枝和龍眼是我國重要的熱帶、亞熱帶水果，是華南地區(qū)農(nóng)業(yè)的重要組成及農(nóng)民主要收入來源之一。我國雖然是世界上荔枝和龍眼生產(chǎn)量和栽培面積最大的國家［22-23］，但兩種水果的單產(chǎn)卻與其他一些國家的單產(chǎn)存在一定差距［24-25］。樹體營養(yǎng)是荔枝、龍眼開花和坐果的物質(zhì)基礎(chǔ)，在很大程度上決定了果樹產(chǎn)量潛力及果實品質(zhì)。在木本果樹上進行葉片營養(yǎng)診斷，已被證明是進行果樹養(yǎng)分管理的有力支持手段。妃子笑是我國最廣泛種植的荔枝品種，儲良是華南主要的優(yōu)質(zhì)龍眼品種之一。本研究前期已經(jīng)建立了華南妃子笑和儲良葉片大、中、微量元素的診斷標準［26-27］，但是未涉及兩種果樹葉片鉀、鈣、鎂交互作用指標的診斷標準，而僅利用葉片鉀、鈣、鎂含量診斷標準對荔枝、龍眼葉片營養(yǎng)進行診斷，則難以判斷鉀、鈣、鎂養(yǎng)分狀況是否平衡。不同生育期荔枝、龍眼對鉀、鈣、鎂養(yǎng)分的需求和累積存在較大差別［28-29］。近年來筆者觀察到在荔枝果實膨大期一次性大量施鉀抑制了果皮的鈣營養(yǎng)吸收而加劇裂果（未發(fā)表資料），過量鉀營養(yǎng)還可能抑制果實鈣、鎂累積而導(dǎo)致果實一系列異常癥狀［30-32］。因此，十分必要補充建立荔枝、龍眼葉片中鉀、鈣、鎂交互作用指標的診斷標準。

目前國際上缺乏荔枝、龍眼葉片中鉀、鈣、鎂交互作用的診斷標準，由于充足范圍法不僅可獲得葉片各種養(yǎng)分診斷指標，而且診斷指標具有年際變異小的優(yōu)點［26-27］。因此，本研究繼續(xù)采用該法對荔枝、龍眼高產(chǎn)群體的葉片鉀、鈣、鎂交互作用指標的診斷值進行研究，建立兩種果樹不同生育期葉片鉀、鈣、鎂交互作用的診斷標準體系，為荔枝、龍眼的平衡施肥、營養(yǎng)調(diào)控和品質(zhì)提升提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 供試果園情況

2016～2017年 在 廣 東（7個）、廣 西（7個）、海南（6個）、云南（1個）、福建（1個）荔枝主產(chǎn)區(qū)選擇22個管理相對較好且產(chǎn)量相對穩(wěn)定的成年妃子笑果園進行研究。上述果園地處19°21′～25°19′ N，109°32′～117°27′ E。每個果園選擇約10株樹體大小接近、樹冠相對獨立完整的試驗樹，共193株。試驗樹樹齡為10～20年，種植密度為270～630株/hm2。

2017～2019年在廣東茂名（5個）、廣西北海（2個）和玉林（1個）選擇管理相對較好且產(chǎn)量相對穩(wěn)定的8個儲良龍眼園進行研究。果園位置在21°35′～22°15′N，109°13′～110°57′ E。每個果園選擇約10株樹體大小接近、樹冠相對獨立完整的試驗樹，共82株。試驗樹樹齡為20～25年，種植密度為75～270株/hm2。

1.2 葉片樣本采集及果實產(chǎn)量記錄

2016年在妃子笑果實膨大期（4月中旬到5月中旬）和末次梢老熟期（10月中旬到11月下旬）分別采集193株掛果樹的葉片樣本，2017年在妃子笑果實膨大期（4月下旬到5月下旬）采集其中159株掛果樹的葉片樣本，每株樹采集不同方位枝條的第二復(fù)葉第二小葉，合計30～40片葉片作為1株樹的樣本。

分別在2017年龍眼末次梢老熟期（2017年12月中旬至2018年1月上旬）和2018年果實膨大期（5月中旬至6月上旬）采集82株掛果樹的葉片樣本。另外，在2018年龍眼末次梢老熟期（11月下旬至12月中旬）及2019年果實膨大期（5月中旬至6月中旬）采集葉片樣本。由于受氣候原因影響較大，2019年僅有52株樹掛果，因此，這兩個時期的樣本僅保留掛果樹的葉片樣本。龍眼葉片樣本采集方法與荔枝相同。

試驗期間，在每年荔枝、龍眼果實成熟期，收獲每株采樣樹的全部果實，并記錄每株樹準確的果實產(chǎn)量。

1.3 葉片樣本處理與測試

葉片樣本帶回實驗室經(jīng)洗滌、烘干、制樣后，用HNO3-HClO4消解，并用ICP-OES（710-ES，VARIAN，USA）測定鉀、鈣、鎂的含量。用標準物質(zhì)（GBW07603）控制測試質(zhì)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)用Excel 2011整理。用SPSS 25.0對不同年份、不同時期荔枝、龍眼葉片鉀、鈣、鎂含量比例進行t檢驗（*、**和***分別表示在0.05、0.01和0.001水平差異顯著）或非參數(shù)檢驗（P＜0.05）。根據(jù)羅東林等［26］、朱永聰?shù)龋?7］對荔枝和龍眼葉片營養(yǎng)診斷指標建立的方法，繼續(xù)采用同樣的高產(chǎn)群體及選用充足范圍法，建立兩種果樹不同生育期的鉀、鈣、鎂交互作用診斷指標。充足范圍法的計算方法詳見參考文獻［26-27］。

2 結(jié)果與分析

2.1 荔枝、龍眼葉片中鉀、鈣、鎂交互作用指標狀況

研究期間荔枝和龍眼不同年份產(chǎn)量、葉片養(yǎng)分含量狀況和高產(chǎn)群體的劃分詳見參考文獻［26-27］，在本文不再贅述。

從荔枝和龍眼葉片中鉀、鈣、鎂交互作用指標來看，同一生育期不同試驗樹葉片K/Ca、K/Mg、K/（Ca+Mg）和Ca/Mg均差異較大，最低值與最高值相差數(shù)倍甚至20多倍，變異系數(shù)為23.8%～76.2%（表1，表2），這說明荔枝、龍眼樹體鉀、鈣、鎂營養(yǎng)不平衡狀況普遍存在。而且，兩種果樹均為果實膨大期的變異明顯大于末次梢老熟期的變異，這可能與荔枝、龍眼果實發(fā)育階段需要的鉀、鈣、鎂營養(yǎng)較多有關(guān)。

表1 2016～2017年荔枝葉片中鉀、鈣、鎂交互作用指標狀況

表2 2017～2019年龍眼葉片中鉀、鈣、鎂交互作用指標狀況

2.2 荔枝、龍眼葉片中鉀、鈣、鎂交互作用指標在不同年份及生育期的比較

對荔枝不同時期葉片中鉀、鈣、鎂交互作用指標進行比較，總體樣本（全部試驗樹）兩年果實膨大期除葉片K/Mg差異顯著（P＜0.05）外，其他指標在年份間的差異均未達顯著水平（表3）。將2016年末次梢老熟期與2017年果實膨大期進行比較，所有鉀、鈣、鎂交互作用指標均存在極顯著差異（P＜0.001）。進一步對荔枝高產(chǎn)群體不同時期葉片指標進行比較，發(fā)現(xiàn)兩年果實膨大期所有指標均差異不大，但2016年末次梢老熟期與2017年果實膨大期葉片指標間仍然存在極顯著差異（P＜0.001）。同時，高產(chǎn)群體兩年果實膨大期指標間的差異或同一生長周期不同生育期指標間的差異均明顯低于總體樣本的差異。

表3 2016～2017年荔枝葉片中鉀、鈣、鎂交互作用指標比較

表4顯示，龍眼總體樣本中，兩年末次梢老熟期葉片鉀、鈣、鎂交互作用指標之間的差異極顯著（P＜0.001），而兩年果實膨大期之間的差異均不顯著。對同一生長周期的兩個生育期進行比較，即2017年末次梢老熟期與2018年果實膨大期及2018年末次梢老熟期與2019年果實膨大期相比，所有指標均存在極顯著差異（P＜0.001）。對于高產(chǎn)群體，除2017和2018年末次梢老熟期葉片Ca/Mg的差異顯著外，其他指標的差異均未達顯著水平。但是，兩個生長周期內(nèi)的末次梢老熟期和果實膨大期所有指標間的差異均達到極顯著水平（P＜0.001）。

表4 2016～2017年龍眼葉片中鉀、鈣、鎂交互作用指標比較

綜合荔枝、龍眼總體樣本和高產(chǎn)樣本不同指標的比較，發(fā)現(xiàn)高產(chǎn)群體葉片中鉀、鈣、鎂交互作用指標在不同年份同一生育期的變異均較小且均明顯低于總體樣本的變異，但不同生育期間指標的差異仍然達到顯著水平，這意味著高產(chǎn)群體即使在不同年份的同一生育期仍具有穩(wěn)定的葉片鉀、鈣、鎂交互作用指標特征，可以建立穩(wěn)定的診斷標準；但對不同生育期，上述指標需要有不同的診斷標準。

2.3 荔枝、龍眼葉片中鉀、鈣、鎂交互作用指標診斷標準的建立

利用充足范圍法對荔枝、龍眼高產(chǎn)群體葉片中鉀、鈣、鎂交互作用指標的診斷值進行計算，獲得兩種果樹的診斷指標，具體見表5和表6。荔枝和龍眼不同年份的同一生育期的部分診斷指標范圍較為接近，部分指標范圍相互包含甚至基本相同，同樣具有年份變異小的優(yōu)點。這對大小年結(jié)果現(xiàn)象普遍的荔枝和龍眼而言，穩(wěn)定的診斷指標具有特別重要的實用價值。

表5 2016～2017年荔枝葉片中鉀、鈣、鎂交互作用指標的診斷值

表6 2017～2019年龍眼葉片中鉀、鈣、鎂交互作用指標的診斷值

基于以上分析，分別計算荔枝、龍眼高產(chǎn)群體的兩年末次梢老熟期和果實膨大期葉片中鉀、鈣、鎂交互作用指標的各級診斷值的平均值，作為兩個生育期的診斷標準，從而建立荔枝和龍眼葉片中鉀、鈣、鎂交互作用指標的診斷體系（表7，表8）。對荔枝、龍眼兩個生育期的診斷值分別進行粗略比較，發(fā)現(xiàn)兩個生育期各個指標都存在明顯差別，兩種果樹均表現(xiàn)為末次梢老熟期K/Ca、K/Mg和K/（Ca+Mg）的各級診斷值明顯高于果實膨大期，而其Ca/Mg的各級診斷值則明顯低于果實膨大期。這種差異再次證實不同生育期應(yīng)選取不同的診斷標準。

表7 荔枝葉片中鉀、鈣、鎂交互作用指標診斷標準

表8 龍眼葉片中鉀、鈣、鎂交互作用指標診斷標準

3 結(jié)論

華南荔枝、龍眼葉片中鉀、鈣、鎂交互作用指標在不同年份的同一生育期、同一生長周期的不同生育期差異均很大。利用充足范圍法，在荔枝每種養(yǎng)分含量處于適宜范圍的基礎(chǔ)上，確定荔枝 末 次 梢 老 熟 期K/Ca、K/Mg、K/（Ca+Mg）和Ca/Mg的適宜范圍分別為3.1～4.2、4.1～4.9、1.8～2.2和1.15～1.54，果實膨大期的適宜范圍分別為0.51～0.92、1.63～2.81、0.40～0.73和2.62～3.66。在龍眼每種養(yǎng)分含量處于適宜范圍的基礎(chǔ)上，末次梢老熟期的適宜范圍分別為1.55～2.06、8.9～10.2、1.32～1.69和5.1～6.2；果實膨大期的適宜范圍分別為0.46～0.61、5.3～7.5、0.42～0.56和11.1～12.8。