阿克蘇地區(qū)灰棗葉片營養(yǎng)DRIS診斷

吳正保, 哈地爾·依沙克, 羅 達

(新疆林業(yè)科學院，新疆 烏魯木齊 830000)

葉片營養(yǎng)分析與診斷己廣泛應用于經濟林樹種營養(yǎng)與土壤肥力研究，根據葉片營養(yǎng)診斷，可以確定施肥時補充養(yǎng)分的先后順序，診斷出潛在的養(yǎng)分缺乏問題以及葉片礦質養(yǎng)分總的平衡狀況，該方法已成為經濟林樹種現(xiàn)代化生產的重要手段之一[1-8]。2020年底，新疆維吾爾自治區(qū)(不含兵團)紅棗種植面積達3.187×105hm2，其中灰棗種植面積約占70%左右。但生產中棗農施肥盲目，導致肥料利用率低、生產成本增加，這是造成近些年紅棗種植效益下降的主要原因之一。目前，國際上常用的作物營養(yǎng)診斷方法主要有4種[9]，其中DRIS(Diagnosis and Recommendation Integrated System)法是以植物養(yǎng)分平衡狀態(tài)診斷植物營養(yǎng)狀況，具有確診率較高、診斷結果受植株年齡和品種及取樣部位影響小等優(yōu)點[10]，因而在油茶、柑橘、蘋果、香蕉、石榴和板栗等營養(yǎng)診斷上已有廣泛應用[11-17]；關于棗樹營養(yǎng)診斷的研究已有報道[18-23]，但迄今鮮見對新疆成齡灰棗葉片的DRIS研究報道。為此，本試驗通過對阿克蘇地區(qū)主要種植區(qū)的灰棗葉片養(yǎng)分含量進行分析測定，以及葉片主要營養(yǎng)元素間的回歸分析和相關分析，并利用DRIS法對葉片營養(yǎng)狀況進行診斷，從而探討豐產棗樹的營養(yǎng)指標，同時了解阿克蘇地區(qū)灰棗園的葉片營養(yǎng)平衡狀況和需肥狀況，旨在為灰棗葉片營養(yǎng)診斷體系的建立、科學施肥技術的制定提供理論參考。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

新疆阿克蘇地區(qū)屬暖溫帶干旱氣候區(qū)，降水稀少，蒸發(fā)量大，氣候干燥；無霜期205～219 d，年平均太陽總輻射量為544～590 kJ·cm-2，年日照2 855～2 967 h，年均氣溫9.9～11.5℃，平均降雨量44.6～60.8 mm，年蒸發(fā)量1 980～2 602 mm，年均風速1.7～2.4 m·s-1。紅棗栽植區(qū)土壤主要以棕漠土、風砂土、棕鈣土為主，且多數(shù)為鹽堿土。

1.2 試驗材料及采樣

根據阿克蘇地區(qū)灰棗的分布、立地條件、產量等特點，選取阿克蘇市、溫宿縣、實驗林場和紅旗坡農場的代表性棗園共31個作為葉樣采集樣園(面積>1 hm2)，常規(guī)施肥管理。供試品種為灰棗，樹齡12～14 a，株行距(2～3) m×4 m。

于2020年7月中旬，棗樹開花末期采集葉樣。每個棗園隨機選取20株樹，選擇樹冠外圍中部東、西、南、北4個方向的二次枝進行標記，采集其中部棗股所抽生棗吊的中部葉片(帶葉柄)，每株樹4個方向各采葉3片，組成混合樣，重復4次。將采集的葉樣放入密封袋后帶回試驗室，依次用自來水、蒸餾水和無離子水逐片快速沖洗，干凈葉樣置于105℃恒溫殺青和80℃烘12 h至恒重，用不銹鋼粉碎機粉碎后，將葉樣裝入密封袋中待測。

1.3 測定項目及方法

葉片N元素濃度測定采用靛酸藍比色法；P元素濃度測定采用鉬銻抗比色法；K元素濃度測定采用火焰光度計法；葉片F(xiàn)e、Mn、Cu、Zn、Ca、Mg元素濃度測定采用原子吸收分光光度計法；單果重用千分之一電子天平測定。

10月上旬棗果完熟期，人工統(tǒng)計各采樣株的棗果數(shù)，并在每個標記的二次枝上隨機采集3個棗果，同一棗園的棗果進行混樣，用四分法在每個樣本中取60個左右棗果測定單果重，以計算單株產量。

1.4 數(shù)據處理

統(tǒng)計分析葉片營養(yǎng)元素含量范圍、平均值、標準差，變異系數(shù)等，進而確定阿克蘇地區(qū)灰棗葉片各元素的營養(yǎng)現(xiàn)狀。DRIS指數(shù)表示作物對某一養(yǎng)分元素需求程度，需肥次序的診斷用DRIS指數(shù)法，DRIS指數(shù)的計算均按標準方法進行，公式如下：

(1)

(2)

式中,A,B,X,…代表灰棗葉片對應的養(yǎng)分濃度；a/b代表與A/B相對應的高產組灰棗葉片中養(yǎng)分含量的比值；CV為高產組灰棗葉片中任意2種養(yǎng)分含量比值的變異系數(shù)；n為參與營養(yǎng)診斷的礦質營養(yǎng)種類數(shù)。所有數(shù)據均采用SPSS 18.0 for Windows(Copyright SPSS Inc. 2007)和Excel 2010分析，用SigmaPlot for Windows Version 12.0(Copyright Systat Software Inc. 2011)作圖。

2 結果與分析

2.1 不同灰棗園葉片主要營養(yǎng)元素含量和產量分析

由表l可見，灰棗葉片大量元素的含量范圍分別為N 2.93～3.90 g·100g-1、P 0.15～0.45 g·100g-1、K 1.35～2.56 g·100g-1、Ca 1.81～3.23 g·100g-1、Mg 0.36～0.71 g·100g-1，平均值分別為:N 3.40 g·100g-1、P 0.24 g·100g-1、K 1.85 g·100g-1、Ca 2.44 g·100g-1、Mg 0.50 g·100g-1；微量元素的含量范圍分別為：Mn 28.60～107.67 mg·kg-1、Cu 2.30～7.17 mg·kg-1、Fe 211.33～446.00 mg·kg-1、Zn 16.27～18.37 mg·kg-1，平均值分別為：Mn 63.10 mg·kg-1、Cu 4.60 mg·kg-1、Fe 321.90 mg·kg-1、Zn 28.59 mg·kg-1。產量范圍為1.39～7.80 kg·株-1，其平均單株產量為5.47 kg。通過t-檢驗測定的各項指標覆蓋范圍均比較全面，數(shù)據范圍大，選擇的棗園條件符合做DRIS營養(yǎng)診斷分析。

表1 不同灰棗園葉片大量元素、微量元素和產量統(tǒng)計表Table 1 Statistical table of leaves in major elements, trace elements and yield of different ‘Huizao’ orchards

2.2 灰棗DRIS診斷參數(shù)統(tǒng)計及相關性分析

以灰棗葉片N、P、K元素濃度作為診斷依據，采用DRIS診斷指數(shù)法制定灰棗DRIS營養(yǎng)診斷標準如表2所示。由于灰棗尚未制定產量高低標準，根據當?shù)鼗覘椩耘嗉夹g和產量水平，按照單株產量的高低將31個棗園劃分低產組(棗園編號為1、2、3、4、27和28)、中產組(棗園編號為5、7、18、19、20、21、22、23、24、25、26、29、30和31)和高產組(棗園編號為6、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17)。劃分標準為：低產組單株產量≤4 kg，中產組單株產量為4～7 kg，高產組的單株產量≥7 kg。選擇低產組、中產組與高產組方差比較大的3種元素的比值作為DRIS的重要參數(shù)，分別為N/P、N/K、K/P。由此可以確定灰棗葉片N、P、K元素濃度的最佳比值范圍分別為：N/P=11.861±2.859、N/K=1.820±0.306、K/P=6.667±2.027。

表2 灰棗DRIS診斷參數(shù)統(tǒng)計表Table 2 DRIS diagnosis parameter statistic table of ‘Huizao’

通過對重要參數(shù)N、P、K與產量之間做一元二次回歸方程擬合(如圖1所示)，灰棗葉片N濃度(x)與產量(Y)回歸方程為Y=-4.49x2+36.94x-67.91，相關性系數(shù)為0.85；P濃度與產量回歸方程為Y=-50.08x2+40.87x-0.941，相關性系數(shù)為0.47；K濃度與產量回歸方程為Y=1.87x2-4.32x+6.90，相關性系數(shù)為0.25。

圖1 氮磷鉀與產量的回歸方程圖和相關性Fig.1 Regression equations and correlation of N, P, K and yield

2.3 不同灰棗園DRIS診斷指數(shù)分析

根據DRIS診斷指數(shù)計算結果的檢驗要求指數(shù)的代數(shù)和為零的原則，要求N指數(shù)+P指數(shù)+K指數(shù)=0，如表3所示，各行3個指數(shù)的代數(shù)和為零，表明計算結果無誤。負指數(shù)的絕對值越大，植物需肥強度越大。按產量組統(tǒng)計施肥順序，各組各元素施肥順序第一的棗園數(shù)及其頻率分別為：高產組，N—4—37.0%，P—2—18.0%，K—5—45.0%；中產組，N—0，P—13—92.9%，K—1—7.1%；低產組，N—0，P—6—85.7%，K—1—14.3%。

表3 灰棗園DRIS診斷指數(shù)表Table 3 DRIS diagnostic index of ‘Huizao’ orchard

3 討 論

果樹的營養(yǎng)診斷主要有4種方法，分別為充足范圍法(Sufficiency Range Approach，SRA)、臨界值法(Critical Value Approach，CVA)、診斷施肥綜合法(Diagnosis Recommended Integrated System，DRIS)和組分營養(yǎng)診斷法(Compositional Nutrient Diagnosis，CND)。其中，DRIS法的優(yōu)勢在于不僅能有效診斷出樹體養(yǎng)分的盈缺狀況，還能對樹體的養(yǎng)分需求程度進行量化排序[15]。本研究在阿克蘇地區(qū)調查的31個成齡灰棗園中，需磷肥次數(shù)位于前列的棗園占67.7%，需鉀肥次數(shù)位于前列的占19.4%，需氮肥次數(shù)位于前列的占12.9%，表明該地區(qū)的灰棗園缺磷現(xiàn)象普遍。造成這種現(xiàn)象的原因主要在于，一是該地區(qū)土壤含鹽量高，土壤鹽漬化嚴重(pH值普遍在8.0以上)[24]，導致土壤普遍甚至嚴重缺磷；二是棗園以施氮肥為主，少施或不施磷肥，且由于水肥管理不當，磷肥流失嚴重。

DRIS診斷法是Beaufils經過20余年的研究提出的植物營養(yǎng)診斷方法。Mour?o[25]研究認為，只有礦質元素含量的比例處于最佳平衡狀態(tài)，植物才能發(fā)揮應有的產量潛力。本研究中31個棗園按產量水平分類，可分為高產組(6個)、中產組(14個)和低產組(11個),通過對葉片營養(yǎng)元素濃度與產量之間的相關性分析結果表明，阿克蘇地區(qū)成齡灰棗產量與葉片氮含量呈正相關，說明提高灰棗葉片氮含量是提高其產量的關鍵。

灰棗高產組，施肥順序中鉀肥為第1位的達45%，略高于氮肥，磷肥為第1位的占18%。因此，欲使灰棗高產組更高產，需要氮肥與鉀肥并增，配合磷肥，對氮、磷、鉀肥及其配合施用技術要求更高；建議暫按現(xiàn)有氮肥、鉀肥施肥水平普遍提高10%的施肥量，在7月上中旬葉面噴施磷肥2～3次，施肥順序第一為磷肥的棗園增加磷肥施用量10%。對于灰棗中產組和低產組，缺乏磷營養(yǎng)已成為其增產的限制因素，鑒于磷肥在施用氮肥和鉀肥的基礎上才能較好地發(fā)揮肥效，故不宜單施磷肥，應在施用氮肥和鉀肥的基礎上合理增施磷肥，并改進磷肥施用技術；建議春季將磷肥在根系周圍集中深施于土下8～10 cm，并結合7月上中旬噴施葉面肥。

4 結 論

通過對阿克蘇地區(qū)7月中旬的成齡灰棗葉片養(yǎng)分元素(N、P、K、Fe、Mn、Cu、Zn、Ca、Mg)濃度進行分析，提出以葉片N、P和K營養(yǎng)元素濃度作為該地區(qū)成齡灰棗葉片DRIS診斷依據，取得較高的診斷正確率。試驗結果表明，N/P=11.861±2.859、N/K=1.820±0.306和K/P=6.667±2.027為該地區(qū)DRIS診斷的灰棗葉片N、P、K營養(yǎng)元素濃度最佳比值。研究結果為阿克蘇地區(qū)成齡灰棗園制定科學合理的施肥管理技術提供參考依據。