影響喬化和矮密蘋果園葉片性狀的土壤微量元素因子研究

摘 要：隴東地區(qū)是黃土高原蘋果優(yōu)勢生長區(qū)，本試驗分析了該地區(qū)蘋果園葉片性狀與土壤微量元素之間的相關性，并探索了影響喬化和矮密蘋果園葉片性狀的主要土壤微量元素。結果表明，除葉片P、土壤Cl元素含量外（喬化果園＞矮密果園），其他葉片營養(yǎng)元素含量（N、Ca、Mg）、葉片基本性狀（百葉鮮質量、百葉干質量、葉片含水量、葉面積、葉綠素含量）、土壤微量元素含量（Cu、Zn、B、Mo、S和Mn）在喬化和矮密果園之間均沒有顯著差異。土壤Zn、Cl含量均是喬化和矮密果園葉片性狀的主要土壤微量元素影響因素，而影響最小的是土壤S含量。這一研究對于指導黃土高原地區(qū)蘋果園的科學管理和提高果業(yè)生產效益具有重要意義。

關鍵詞：黃土高原；喬化果園；矮密果園；微量元素；影響因子

中圖分類號：S661.1；S158.3 文獻標志碼：A 文章編號：1008-1038（2025）01-0055-06

DOI：10.19590/j.cnki.1008-1038.2025.01.009

Research on Factors of Soil Trace Elements Affecting Leaf Traits

of Apple Orchard

HAN Ping1， MENG Yuan1，2， PANG Jingjing1， YAO Zhilong1，2， ZENG Tao1， CHEN Jinqi1

（1. College of Agriculture and Bioengineering， Longdong College， Qingyang 745000， China; 2. Gansu Key Laboratory of Protection and Utilization for Biological Resources and Ecological Restoration， Qingyang 745000， China）

Abstract： Longdong area is the dominant growing area of apple in Loess plateau. This study aimed to analyze the correlation between leaf traits and soil trace elements in apple orchards within a specific region， and to explore the primary soil trace element factors influencing leaf traits in upright-growing and dwarf-dense apple orchards. The results showed that there were no significant differences in the contents of nutrient elements （N， Ca， Mg）， leaf basic traits （fresh mass， dry mass， water content， leaf area， chlorophyll content） and soil trace elements （Cu， Zn， B， Mo， S and Mn） in the leaves except for the leaf content of P and Cl in the soil （arborization orchard gt; dwarf orchard）. The contents of Zn and Cl in soil were mainly affected by the soil trace elements of arborizationand dwarf orchard， and the least influential factor was soil S content. This research holded significant importance for guiding scientific management of apple orchards in the Loess plateau region and improving the production efficiency of the fruit industry.

Keywords： Loess plateau; arborization orchard; dwarf orchard; trace element; influence factors

蘋果是中國第一大水果，蘋果產業(yè)是我國農村經濟發(fā)展的重要組成部分，在農民增收致富過程中發(fā)揮著重要作用。果園土壤養(yǎng)分狀況直接影響蘋果的產量和品質，良好的營養(yǎng)和土壤元素之間的平衡狀況都是果樹正常生長所必需的[1-2]。隨著科技的不斷進步，農村人口出現(xiàn)老齡化趨勢，成年勞動力加速向城市流通，果樹的栽培模式也隨之發(fā)生了很大的變化。世界各國的蘋果栽培紛紛由原來的喬化大冠稀植栽培向矮化密植栽培發(fā)展，栽培制度發(fā)生了重大改革[3]。矮砧密植園、半矮化砧密植園的枝條生長量小，葉面積指數(shù)較喬砧密植園降低，葉片光合速率提高，蒸騰速率降低，但果園產值提高[4]。隴東地區(qū)是甘肅省四大蘋果種植區(qū)（慶陽、平涼、天水、隴南）之一，屬于黃土高原蘋果優(yōu)勢種植區(qū)，以喬化和矮密兩種不同的蘋果種植模式為主[5-6]。

土壤中所含的Cu、Zn、Fe、Mn、B等微量元素，對作物的生長發(fā)育不可或缺。這些元素廣泛參與植株內部的生理過程，與葉綠體構造、多種呼吸酶的合成等緊密相關，是作物體內生長素與葉綠素合成的關鍵要素[7-8]，同時也深刻影響作物的光合作用、呼吸作用以及碳氮代謝等一系列生理機制[9-10]。在植物體內，微量元素是構成酶或輔酶的重要成分，盡管它們在土壤中的含量相對有限，但對植物的生長發(fā)育具有舉足輕重的作用，可以提高蘋果產量，減少病害發(fā)生率[11]。土壤有效態(tài)的Cu、Zn、Fe、Mn等微量元素，構成了土壤質量的重要環(huán)節(jié)[12]，其含量水平直接決定了作物對這些元素的吸收程度。研究顯示，黃土高原蘋果產區(qū)的果園土壤中，微量元素的變異系數(shù)顯著高于大量元素[13-14]。然而，針對黃土高原蘋果優(yōu)勢生長區(qū)域——隴東地區(qū)的相關研究尚顯不足。本試驗通過精確測定喬化與矮密蘋果園中葉片的養(yǎng)分含量（涵蓋N、P、K、Ca、Mg）、葉片的基本性狀（如百葉鮮質量、百葉干質量、養(yǎng)分含量、葉片厚度、葉面積、含水量）以及土壤中的微量元素含量（包括Cu、Zn、B、Mo、Cl、S、Mn），并運用相關性分析方法，旨在揭示影響蘋果葉片性狀的主要土壤微量元素養(yǎng)分因子，為制定精準的施肥策略科學指導隴東地區(qū)微量元素肥料的合理施用提供了有力的技術支撐[14]。

1 材料與方法

1.1 采樣地概況

隴東地區(qū)（甘肅省慶陽市）地勢南低北高，海拔在885～2 089 m之間。地處內陸中緯度地帶，受季風影響明顯，屬典型干旱半干旱大陸性氣候[15]。果園試驗于2016—2018年進行，主要布設在慶陽市的七縣一區(qū)。如表1所示，矮密果園共布設了26個采樣點，為新建果園，樹齡為2～8年。喬化果園共布設了44個采樣點，果園建園時間范圍廣，整體樹齡為6～30年。

1.2 試驗儀器

ICP質譜儀，X-SERIES2（ZXS-31），山西方向科技有限公司；ICP直讀光譜儀，蘇州博維儀器科技有限公司。

1.3 樣品采集

2016—2018年每年土壤樣品的采集，3月初春施肥之前進行土壤采樣，取0～40 cm土層。采集時每個果園選擇3～4棵樹，在樹冠正投影下方四個方向打土鉆，多點采集，并對土樣進行風干、去雜、過篩（18、100目）、分級及儲備等預處理。

2016—2018年每年的7月下旬到8月上、中旬，在上述采集土壤樣品的蘋果園中采集相應的果樹葉片樣品。采集時每園選擇10棵樹，在每株樹的不同冠層部位，按照不同的方向，分別采集長枝、中枝、短枝上的20片健康無損的葉片，裝入密封保鮮袋帶回實驗室，隨后將其烘干、粉碎、過篩（0.25～0.50 mm）、裝瓶。

1.4 測定方法

蘋果葉片洗滌、烘干和粉碎等均用標準方法進行[16-17]。葉片全氮含量用H2SO4-H2O2消煮-半微量凱氏蒸餾法測定；葉片全磷含量用H2SO4-H2O2消煮-釩鉬黃比色法測定；葉片全鉀含量用H2SO4-H2O2消煮-火焰光度法測定；葉片全鈣含量用干灰化-EDTA滴定法測量；葉片全鎂含量用干灰化-EDTA滴定法測量[16-17]。

土壤微量元素的檢測依據(jù)為《NY/T 1121.1—2006 土壤檢測》以及 《區(qū)域地球化學樣品分析方法》中（DZ/T 0279—2016）的DZ/T 0279.5—2016、DZ/T 0279.3—2016、 DZ/T 0279.13—2016。其中，Mo、Cu、Zn采用電感耦合等離子體質譜法測定，Cl采用熒光光譜法測定，B采用交流電弧發(fā)射光譜法測定，S采用燃燒碘量法測定。

1.5 土壤微量元素含量分級標準

基于隴東地區(qū)喬化和矮密蘋果園土壤微量元素各養(yǎng)分的測試分析數(shù)據(jù)，結合土壤微量元素分級標準（表2），對各養(yǎng)分進行分級以確定其目前的豐缺程度[18]。

1.6 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)的方差分析采用SPSS 20的one-way ANOVA過程；相關性分析通過person相關系數(shù)完成；使用GraphPad Prism 6.0作圖。

2 結果與分析

2.1 蘋果樹葉片的養(yǎng)分含量和基本性狀

從圖1可以看出，喬化果園和矮密果園葉片的N、Ca、Mg含量之間均沒有顯著性差異。喬化果園葉片的P含量顯著性高于矮密果園。

從圖2可以看出，喬化果園與矮密果園的葉片基本性狀（百葉鮮質量、百葉干質量、葉片含水量、葉面積、葉綠素含量）之間均沒有顯著性差異。喬化果園的葉片厚度顯著性低于矮密果園。

2.2 喬化和矮密蘋果園土壤微量元素的含量

根據(jù)表3可知，喬化果園和矮密果園的土壤Cu、Zn、B、Mo、S和Mn的平均含量差異均不明顯。但喬化果園的土壤Cl含量是矮密果園的2.82倍。喬化果園的土壤微量元素中鋅屬于一級，含量很多。喬化和矮密果園的土壤Cu、Mo、Mn含量均屬于二級，含量豐。矮密果園的土壤B含量處于三級（適中）水平。喬化和矮密果園土壤硫含量均屬于四級，含量稍缺。

2.3 相關性分析

由表4可以看出，百葉鮮質量方面，喬化果園主要受到土壤Cu、B、Mn的顯著性負影響。百葉干質量方面，喬化果園主要受到土壤B、Mo、Mn的顯著負影響，與土壤Zn、Cl有顯著正相關性。含水量方面，喬化果園主要受到土壤Zn、Cl的負影響，并受到土壤Mo的正影響。葉片厚度方面，喬化果園主要受到土壤Cu、Zn、B、Cl、Mn的負影響，并與土壤S呈顯著正相關性。葉面積方面，喬化果園主要受到土壤Cu、B、Mo、Mn的負影響，與土壤Zn、Cl呈顯著正相關性。

表4顯示，葉綠素含量方面，喬化果園主要受到土壤B、Mo、Mn的負影響，與土壤Zn、Cl呈顯著正相關性。葉片磷方面，喬化果園主要受到土壤S的負影響，與土壤Cu、Zn、Cl、Mn呈顯著正相關性。葉片鉀方面，喬化果園與土壤Zn、Cl、Mn呈顯著負相關性，并受到土壤Mo、S的正影響。葉片鈣方面，喬化果園主要受到土壤Cu、Zn、Cl、Mn的負影響。喬化果園的樹齡、密度、葉片氮、葉片鎂含量均與土壤微量元素含量沒有顯著相關性。綜上所述，喬化果園葉片性狀的土壤影響因素主要是Zn、Cl和Mn（與8種葉片性狀具有顯著相關性）；其次是Cu、B和Mo（5種）；最后是S（3種）。

由表5可知，百葉鮮質量方面，矮密果園與土壤Mo呈顯著負相關性。矮密果園的百葉干質量與土壤微量元素含量之間沒有顯著相關性。含水量方面，矮密果園與土壤B含量有顯著正相關性。矮密果園的樹齡與土壤Cl含量之間呈顯著負相關性。密度中矮密果園主要與土壤Cu、Mo呈顯著正相關性。在矮密果園中，葉片厚度與土壤Zn、B、Cl負相關，葉面積與土壤Zn、Cl正相關，葉綠素含量與土壤Zn、Cl正相關，葉片N與土壤B正相關，葉片磷與土壤Zn、B正相關，葉片K與土壤Cl負相關，與土壤B、S、Mn呈顯著正相關。葉片Ca方面，矮密果園與土壤Mn有顯著負相關性。葉片鎂中矮密果園與土壤Cu、Zn、Mn呈顯著負相關性。綜上所述，矮密果園葉片性狀的土壤影響因素主要是Zn、B和Cl（與5種葉片性狀具有顯著相關性），其次是Mn（與3種葉片性狀具有顯著相關性），然后是Cu、Mo（2種），最后是S（1種）。

3 討論與結論

土壤微量元素是果樹生長發(fā)育過程中不可或缺的礦質元素[19]。土壤微量元素的缺乏或過多都可導致果樹產量的降低，適宜的各種礦質元素水平及平衡的比例關系是保證果樹高產的前提[20]。

在本試驗中，除土壤S含量稍缺外，隴東蘋果產區(qū)喬化和矮密果園的土壤微量元素含量大部分處于二級（豐）以上的水平。這說明隴東地區(qū)作為黃土高原蘋果優(yōu)勢生長區(qū)，土壤中的微量元素含量足夠滿足蘋果生長的需要。也有關于甘肅省干旱地區(qū)的研究顯示，F(xiàn)e、Zn、Cu元素過量，缺少Mn[20]。喬化果園的Cl含量是矮密果園的2.82倍。這可能是由于喬化果園建園時間范圍廣，整體樹齡為6～30年，而矮密果園均為新建果園，肥料的連續(xù)施用引起了土壤中Cl元素含量的累積，但未達到對蘋果產量及品質產生不良影響的程度[21]。

蘋果葉片養(yǎng)分是蘋果高量高產的重要標志之一，蘋果葉片養(yǎng)分含量是果實營養(yǎng)的重要因素之一，果實產量受葉片N、P、K、Ca、Mg等元素的影響[22]。喬化果園葉片P含量顯著性高于矮密果園，其葉片P含量比矮密果園更多的受到土壤微量元素的影響。經過相關性分析發(fā)現(xiàn)，喬化果園葉片P含量主要受到土壤S的負影響，與土壤Cu、Zn、Cl、Mn呈顯著正相關性，矮密果園則主要受到土壤Zn、B的正影響。負相關關系，表明如果繼續(xù)過量增加土壤微量元素肥料施用量，可能會起到無效的作用；土壤微量元素和葉片養(yǎng)分之間呈正相關，即通過對土壤施肥可以相應地滿足蘋果樹對這些元素的吸收。通過相關性分析探索喬化和矮密蘋果園葉片性狀的主要土壤微量元素影響因子，發(fā)現(xiàn)喬化果園葉片性狀的土壤影響因素主要是Zn、Cl和Mn（與8種葉片性狀具有顯著相關性）；矮密果園葉片性狀的土壤影響因素主要是Zn、B和Cl（與5種葉片性狀具有顯著相關性）。本研究可以為隴東地區(qū)葉片性狀管理及微量元素肥料的施用提供理論依據(jù)和參考，合理施用礦物肥料，平衡樹體營養(yǎng)，防止肥料的過量施用是果園養(yǎng)分管理的關鍵[23-24]。

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