“燕山早豐”板栗葉片DRIS營養診斷研究

郭素娟， 李廣會， 熊 歡， 呂文君

(教育部森林培育與保護重點實驗室，北京林業大學林學院，北京 100083)

葉片營養診斷法可對果樹的營養狀況進行有效評價[1]，是果園養分管理的重要參考依據，該法主要包括臨界值法(CVA)、充足范圍法(SRA)和診斷施肥綜合法(DRIS)，其中臨界值法(CVA)和充足范圍法(SRA)傾向于對孤立的養分濃度進行評價，易受采樣時期、礦質元素間交互作用等因素的影響[2]。其中 DRIS法最早由Beaufils[3]提出，充分考慮了營養均衡原理[4]，不僅能診斷出葉片礦質元素的豐缺狀況，還可以反映出果樹對養分的需求順序[5]。目前，該法已廣泛應用于柑橘[6-8]、蘋果[9-11]、芒果[12-14]、菠蘿[15-16]等果樹的營養診斷研究，但在板栗上的應用鮮有報道。本研究針對遷西縣“燕山早豐”板栗園存在的營養失衡問題，采用DRIS法通過對23個代表性板栗園進行葉片營養分析，以期為當地“燕山早豐”的營養診斷和平衡施肥提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

燕山板栗的核心產區是以山地為主，供試板栗品種為遷西地區主栽品種‘燕山早豐’(Castaneamollissimacv. ‘zaofeng’)。

1.2 代表性板栗園的選擇

1.3 樣品的采集

1.4 測定項目與方法

葉片在實驗室按照自來水、0.1%洗滌劑、自來水、去離子水(3遍)順序清洗后，置于烘箱，于105℃殺青30 min，80℃烘干至恒重，粉碎過0.25 mm篩，混勻后密閉于樣品袋中待測[20]。葉片中氮(N)、磷(P)、鉀(K)的測定: 稱取樣品0.2 g(準確至0.001 g)，采用H2SO4-H2O2消煮，全氮采用凱氏定氮法，全磷采用鉬銻抗比色法，全鉀采用AAS法[21]測定。葉片中全鈣(Ca)、鎂(Mg)、鐵(Fe)、銅(Cu)、錳(Mn)、硼(B)的測定: 稱取樣品0.5 g(準確至0.001 g)，加濃HNO3-HClO4混合酸(8 ∶2)10 mL，放置過夜，然后繼續加熱消化[22]。Ca、Mg、Fe、Cu、Mn均采用AAS法， B采用甲亞胺法[21]測定。

1.5 診斷指數的計算

DRIS指數是反映板栗樹對某一養分需求程度的指標，在DRIS診斷參數確定的基礎上，依據Walworth等[23]提出的DRIS比值函數值和DRIS指數計算方法，公式如下:

圖1 代表性板栗園的點位分布Fig.1 The locations of the representative orchards of chestnut

式中: A/B代表葉片中任何2種養分含量比值的實測值； a/b代表與A、B相對應的高產群體葉片中養分含量比值的均值； CV為高產群體葉片中任何2種養分含量比值的變異系數； n為參與營養診斷的礦質營養種類數。

采用EXCEL 2010、 SPSS 18.0對數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 “燕山早豐”板栗葉片礦質元素含量分析

表1 遷西地區“燕山早豐”板栗葉片礦質元素含量

2.2 “燕山早豐”板栗葉片礦質元素的相關性分析

對于任何果樹而言，土壤速效養分是樹體礦質營養的主要來源，但樹體內各種礦質元素間的相互作用也是影響樹體養分狀況的重要因素。試驗對該時期燕山早豐葉片礦質元素含量進行相關分析(表2)，結果表明，不同元素間存在復雜的正相關和負相關關系，但相關系數均未達到顯著水平(P>0.05)。因此，7月中旬是“燕山早豐”板栗夏季追肥的理想時期，可避免因元素間拮抗作用導致肥效損失，提高肥料利用率。

表2 燕山早豐葉片礦質元素的相關系數

2.3 “燕山早豐”板栗葉片營養診斷

2.3.1 “燕山早豐”DRIS參數的確定 根據DRIS法的計算原理[4]，將各板栗園葉片N、P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、B含量以N/P、N/K、N/Ca、N/Mg、N/Fe、N/Mn、N/Cu、N/B、P/K、P/Ca、P/Mg、P/Fe、P/Mn、P/Cu、P/B、K/Ca、K/Mg、K/Fe、K/Mn、K/Cu、K/B、Ca/Mg、Ca/Fe、Ca/Mn、Ca/Cu、Ca/B、Mg/Fe、Mg/Mn、Mg/Cu、Mg/B、Fe/Mn、Fe/Cu、Fe/B、Mn/Cu、Mn/B、Cu/B及各自的倒數共72種形式表示，分別計算板栗園高產組和低產組各種表示形式的平均值、方差、變異系數及方差比(VL/VH)，并對不同表示形式的方差比進行顯著性檢驗，通過F檢驗篩選達到顯著水平的表示形式(每對表示形式如N/K與K/N，只選擇差異最顯著的作為重要參數)作為DRIS參數。在本次研究中，發現有9種表示形式的方差比達到5%顯著水平，6種表示形式的方差比達到1%極顯著差異水平(表3)，因此試驗將高產板栗園的這15種表示形式的均值、方差、變異系數作為DRIS診斷參數。由表3可以看出，低產組中15種不同元素表示形式的變異系數均大于高產組，進一步說明低產組板栗園間不同養分含量的比例嚴重失衡。

2.3.2 “燕山早豐”不同板栗園的診斷指數與需肥順序 通過DRIS指數計算公式得出每一種元素的DRIS指數，元素的平衡狀況以該元素DRIS指數的大小來反映，每一種元素DRIS指數的理想值應為零[23]，指數為正值表示該元素在植物體內相對過剩，指數為負值表示在植物體內相對缺乏，而且對于每一個診斷樣品來說，所有元素DRIS診斷指數的代數和為零。根據各元素診斷指數的大小進行排序可得出植物對不同養分的需求順序。由表4可以看出，Ca、B指數的負值所占比例最大，均為56.522%；但需肥順序中Mn排在首位的板栗園數量最多，占供試板栗園的30.435%；其次是P，占供試板栗園的17.391%；與其它元素相比，Cu未出現在板栗園需肥順序的首位，且不同板栗園Cu的DRIS指數絕對值較小，基本滿足樹體的營養需求。

所有元素DRIS指數的絕對值之和稱為營養不平衡指數(NII)，可全面反映樹體的營養狀況，NII值越大，表明樹體內礦質營養越不平衡，NII值越小則越接近平衡[25]。表4顯示，低產板栗園的NII值(均值63)明顯高于高產園(均值24)，說明高產板栗園樹體的養分狀況比低產栗園平衡。相關分析發現，各板栗園NII值與產量間的皮爾遜相關系數為-0.756，達到極顯著負相關水平(P<0.01)，這與Nachtigall等[11]對蘋果， Partelli等[26]對咖啡的研究結果一致。

表3 DRIS參數統計表

2.3.3 遷西“燕山早豐”DRIS指數分級初步標準 根據DRIS圖示法的劃分原理，分別計算養分平衡區、中等不平衡區和嚴重不平衡區各養分指數的范圍，初步制定出遷西“燕山早豐”DRIS指數分級標準(表5)。以高產組5號園為例，對照表5中各養分指數的分級標準，可以初步判定N、P、K、Fe、Cu屬于適宜范圍，Mn、B屬于輕度缺乏范圍，Ca屬于輕度過剩范圍，Mg屬于重度過剩范圍，這與采用DRIS指數法得出的5號園的養分需求順序一致(表4)，因此在該立地條件下，限制板栗產量的礦質營養元素是Mn、B。

以低產組7號園為例，對照表5中各養分指數分級標準，可以判定Ca、Mn、Cu、B屬于適宜范圍，N屬于重度缺乏范圍，Mg屬于輕度缺乏范圍，P、K屬于輕度過剩范圍，而Fe則屬于重度過剩范圍，這與采用DRIS指數法得出的7號園的養分需求順序一致(表4)。因此該板栗園應當增加氮肥的施用量，同時減少鐵肥的施用，這樣既滿足了栗樹的養分需求，又避免了肥料的浪費。

3 討論與結論

DRIS法的理論依據是植物正常生長發育所需養分是均衡的，一種養分與其它養分的比值存在最適值。只有礦質元素含量的比例處于最佳平衡狀態下，植物才能發揮出應有的產量潛力，因此生產中葉片礦質元素含量的比值與最適值越接近，植物的養分狀況越接近平衡[4]。但由于受各種因素的影響，不同植物葉片各礦質元素含量的理想值很難獲取，通常采用高產群體葉片中各礦質元素含量的平均值作為適宜值。因此根據本次試驗結果，遷西“燕山早豐”板栗園葉片營養診斷的養分含量適宜范圍分別為N (1.997±0.169)%、P(0.130±0.012)%、 K(0.571±0.059)%、Ca(1.295±0.112)%、Mg (0.679±0.075)%、Fe 685.875±76.159 mg/kg、Mn 593.780±131.690 mg/kg、Cu 12.726±1.507 mg/kg、B 43.418±7.889 mg/kg。但部分學者提出了另一種方法進行葉片養分適宜值范圍的界定，該法通過對高產組葉片各養分數據進行正態性檢驗，對高產組的養分統計分布進行范圍初定，從而得出葉片養分的適宜值范圍[27]，但目前哪種方法可獲取最佳養分適宜值范圍仍未有定論。

表4 DRIS診斷指數及需肥順序

表5 DRIS指數分級標準

本研究采用DRIS法對遷西“燕山早豐”進行了葉片營養診斷，提出了不同地區23個代表性栗園的養分需求順序，并初步制定了DRIS指數分級標準，用于指導板栗定量施肥，為遷西縣“燕山早豐”的營養診斷和平衡施肥提出了參考建議。但對于診斷標準的有效性，有必要增加板栗園數量和延長試驗年份，并結合田間施肥試驗進行進一步驗證。另一方面，除“燕山早豐”外，遷西縣還存在其它板栗品種，“燕山早豐”的DRIS標準是否適用于其它板栗品種的營養診斷還需要進一步研究。

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