廣東主要藍莓品種葉片營養與土壤養分關系分析

卓翊深，陳 猛，曹 凱，楊俊泉，陳杰忠，姚 青

（1.華南農業大學園藝學院，廣東 廣州 510642；2.廣東省科學院微生物研究所，廣東 廣州 510070；3.廣東融和生態農業集團有限公司東源分公司，廣東 東源 517541）

【研究意義】藍莓（Vacciniumspp.）是杜鵑花科（Ericaceae）越桔屬（Vaccinium）多年生小漿果。由于藍莓果實富含花青素、果膠、膳食纖維等營養物質，國際市場需求旺盛，產業化種植面積迅速增加［1］。近年來，我國藍莓的栽培面積逐漸擴大，栽培區域也從傳統的東北地區向西南、華東地區擴展，目前我國五大藍莓主要產區包括長白山產區、遼東半島產區、山東半島產區、西南產區、華東產區［2］。隨著適應高溫多雨的藍莓新品種的不斷引進，華南地區也開始嘗試藍莓商業化栽培［3-5］。因此，開展廣東省主要藍莓產區的藍莓栽培技術研究具有重要價值。【前人研究進展】河源市作為廣東省內率先試種藍莓的地區，已形成一定生產規模，2018 年藍莓種植面積已達2 000 hm2［6］。李根柱等于2007 年從云南省昆明市引種9 個品種，在河源市經6 年試栽發現，藍雨、燦爛、頂峰、粉藍、巴爾德溫等5 個品種對華南地區的高溫多雨氣候條件具有較好的適應性［5］。但是，藍莓根系分布淺，對土壤條件有較嚴格的要求，通常喜酸性（pH 4.0～5.5）和有機質含量高的土壤。由于藍莓根毛發生的負調控基因GL2、WER、TTG正常表達，而正調控基因TRY、CPC、ETC1不表達，導致藍莓根系通常表現為根毛缺失［7］，在自然條件下其根系大多與土壤真菌共生形成菌根，以促進植株的養分吸收和抗逆性［8］。此外，藍莓自身的Vco-miR_n10（新型miRNA）可能調控植株對干旱脅迫的響應［9］。【本研究切入點】廣東省廣泛分布的土壤類型為紅壤，呈酸性、有機質含量低，作為藍莓商業化種植的新興區域，這些土壤資源及其化學特性是否適合藍莓根系生長，值得探討。礦質養分含量是影響植株生長的關鍵因素，不同養分之間的平衡（即比例）也起到同樣重要的作用。因此，Beaufils［10］建立了基于不同養分比例的綜合營養診斷法（Diagnosis and Recommendation Integrated System，DRIS）營養診斷，并成功應用于蘋果、柑橘等果樹的營養診斷中［11-13］，但在藍莓上尚未見報道。【擬解決的關鍵問題】以廣東省河源市廣東融和生態農業集團有限公司的藍莓園為研究對象，測定4個品種的土壤肥力、葉片礦質養分、根系菌根侵染率等指標，運用DRIS 法診斷各品種葉片氮、磷、鉀養分虧缺狀況，分析樹體養分水平與土壤肥力的關系，并調查根系中菌根侵染狀況，以期評價華南紅壤對藍莓栽培的適宜性，為華南地區商業化藍莓園的土壤管理提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

河源市是廣東最早引種藍莓的地區［5］，本研究以河源市東源縣順天鎮的廣東融和生態農業集團有限公司藍莓園為調查對象，栽培品種有4個：燦爛、貴藍、南高3 號、夏普藍，4～6 年生，栽培面積133 多hm2。該藍莓園通常施用花生麩有機肥，同時在樹盤覆蓋花生殼以補充有機物料。

1.2 試驗方法

2017 年9 月進行采樣，每個品種隨機調查5個小區作為5 次重復，小區面積667 m2。小區內按照“Z”字型取樣，選擇5 個植株用土鉆在根際范圍內取深0～20 cm 土壤，混合后作為該小區的土壤樣品。同時，每個取樣植株隨機選取10 片成熟葉片，每個小區采集的葉片混合后作為該小區的葉片樣品。

1.2.1 土壤化學性質測定 土壤化學性質的測定參照《土壤調查實驗室分析方法》［14］進行。土壤pH 值采用電極電位法測定，水土比為2.5 ∶1（W/V）；土壤有機質含量采用H2SO4和K2Cr2O7濕法氧化后滴定分析測定；土壤有效氮、有效磷和有效鉀的含量分別采用堿解擴散法、鹽酸氟化銨浸提-鉬銻抗比色法和乙酸銨浸提-火焰光度法測定；土壤總氮、銨態氮和硝態氮的含量分別采用凱氏定氮法、酚二磺酸比色法和靛酚藍比色法測定；土壤交換性酶含量采用乙酸銨提取、原子吸收光譜方法測定。

1.2.2 葉片養分測定與DRIS 分析 葉片經流水洗凈后烘干至恒重，按常規方法測定氮、磷、鉀、鐵等養分含量［15］，并根據周龍等［13］方法計算氮、磷、鉀的DRIS 指數，進行營養診斷分析。由于南高叢藍莓和兔眼藍莓的葉片養分標準值未見報道，本研究DRIS 分析所需的藍莓葉片養分標準值參照魁北克低叢藍莓葉片的氮、磷、鉀最適濃度［16］，并取4/3、8/3、-4/3 和-8/3 分別確定過剩值、偏高值、偏低值和缺乏值，平衡值介于偏高值和偏低值之間（表1）［13］。在DRIS 分析的基礎上，計算營養不平衡指數（Nutrient imbalance index，NII），NII 的絕對值越大，表明營養元素含量越不平衡［13,17］。

表1 藍莓葉片養分水平分級標準（g/kg）Table 1 Leaf nutrient classification standard for blueberry（g/kg）

DRIS 分析中需要計算任意兩種養分A 和B的含量比值，并構建函數f（A/B）以描述（A/B）偏離標準值（a/b）的程度［13,18］：

式中，CV為A/B 的變異系數；f（A/B）值為正值表示養分A 相對于養分B 過量或養分B 相對于養分A 不足，f（A/B）值為負值則相反，其絕對值越大表示過量或不足的程度越嚴重。

1.2.3 菌根侵染率測定 采集4 個藍莓品種的根系，用流水洗凈后剪成1 cm 左右的根段，根據Phillips 等［19］方法對根段進行前處理和曲利本藍染色，染色根段在載玻片上壓片后用生物顯微鏡觀察菌根侵染的狀況。

試驗數據DRIS 分析采用Microsoft Excel 進行，不同品種間的多重比較分析、葉片養分與土壤化學性質間的相關分析和多元回歸分析采用SPSS V25 進行。

2 結果與分析

2.1 藍莓葉片養分含量和根區土壤化學性質分析

由表2 可知，藍莓葉片中氮、磷、鉀、鐵等養分含量范圍分別是11.92～15.90 g/kg、0.67～0.76 g/kg、4.99～8.69 g/kg、49.12～73.35 mg/kg，不同品種葉片中氮、鉀和鐵含量存在顯著差異，但是磷含量沒有顯著差異。總體而言，貴藍和夏普藍的葉片養分含量較高，而燦爛和南高3 號的葉片養分含量較低。夏普藍養分綜合水平最高，葉片氮、磷、鉀、鐵含量分別為15.90 g/kg、0.76 g/kg、6.58 g/kg、63.73 mg/kg，而南高3 號養分綜合水平最低，葉片氮、磷、鉀、鐵含量分別為12.54 g/kg、0.70 g/kg、4.99 g/kg、49.12 mg/kg。

表2 不同品種藍莓葉片主要營養元素含量Table 2 Main nutrient contents in leaves of different blueberry cultivars

土壤化學性質分析結果（表3）表明，被調查果園的土壤pH 值在4.23～4.80、可滿足藍莓的生長需求，但是有機質含量偏低、僅1.436%～1.908%。根區土壤的養分含量方面，夏普藍的綜合養分水平最高，全氮、銨態氮、堿解氮、速效鉀和有效鐵的含量均最高，其中銨態氮含量是其他3 個品種的2.01～2.98 倍、有效鐵含量是其他3 個品種的1.56～2.75 倍，硝態氮和速效磷含量居第2 位；南高3 號的綜合養分水平居第2 位；燦爛和貴藍的綜合養分水平最低。根區養分水平的高低一方面反映根系對養分的活化能力，另一方面也反映植株的生長潛力。

表3 不同品種藍莓根區土壤的化學性質Table 3 Soil chemical properties in root zone of different blueberry cultivars

2.2 藍莓葉片DRIS 營養診斷分析

根據單偏離程度函數值（表4）可知，4 個品種的f（N/P）值為正值、而f（N/K）和f（P/K）均為負值，表明樹體的磷營養相對于氮營養不足、氮營養相對于鉀營養不足；f（P/K）的絕對值大于f（N/K），表明磷營養相對不足的程度大于氮營養相對不足的程度。

表4 單偏離程度函數f（A/B）統計Table 4 Statistics of the single deviation function f(A/B)

DRIS 診斷分析結果（表5）表明，被調查的藍莓葉片磷營養指數最低（-9 589），鉀營養指數最高（15 405），氮營養指數介于兩者之間（9 210），表明藍莓整體上的需肥順序為磷＞氮＞鉀。4 個品種除貴藍外均遵循這個規律，貴藍的需肥順序表現為磷＞鉀＞氮。比較4 個品種的NII 值發現，貴藍最高（13 096）、夏普藍最低（8 942），而燦爛和南高3 號介于兩者之間，表明貴藍葉片的養分（氮、磷、鉀）不平衡程度最嚴重，夏普藍葉片的養分不平衡程度較輕。

表5 不同品種藍莓葉片DRIS 診斷指數及需肥順序Table 5 DRIS indexes and the ranking of nutrient requirement of leaves of different blueberry cultivars

2.3 藍莓葉片養分含量與根區土壤化學性質的相關性分析

為揭示藍莓葉片養分含量受到土壤哪些化學性質的影響，對葉片養分含量（4 個指標）和土壤化學性質（9 個指標）進行相關分析發現，葉片中的氮、鉀、鐵含量與本研究測定的9 個土壤化學性質指標之間沒有顯著相關性，僅磷含量與土壤堿解氮、速效鉀含量呈顯著正相關，相關系數分別是0.580 和0.486（表6），表明葉片養分狀態受根區土壤化學性質的影響較小。為進一步驗證兩者的不相關性，對葉片養分含量和土壤化學性質進行多元線性回歸分析，發現兩者之間的關系均未達顯著水平（表7），表明兩者之間沒有相關性。

表6 藍莓葉片養分含量與根區土壤化學性質的相關系數Table 6 Correlation coefficient between nutrient contents in blueberry leaves and soil chemical properties

表7 藍莓葉片養分含量與土壤化學性質的多元線性回歸分析Table 7 Multiple linear regression analysis of nutrient contents in blueberry leaves and soil chemical properties

2.4 藍莓根系菌根侵染分析

藍莓根系沒有根毛，不利于根系養分吸收，但是通常與菌根真菌共生，可促進養分吸收、提高抗逆性。廣東省河源市是藍莓種植新區，我們推測藍莓尚未與菌根真菌形成良好的共生關系，從而影響根系從土壤中吸收養分，導致葉片養分含量與土壤養分水平沒有顯著相關性。通過菌根染色和顯微鏡觀察（圖1）可知，燦爛、南高3號和夏普藍的菌根侵染率分別是16.5%（±2.3%）、26.7%（±3.7%）和15.0%（±4.2%），均在較低范圍。在曲利本藍染色的藍莓根系（圖1）中，可觀察到較多石楠屬菌根真菌在根細胞中形成菌絲圈（Hyphal coil，HC），也可觀察到少量叢枝菌根真菌在根細胞間的內生菌絲（Intraradical hyphae，IH）和根細胞內的叢枝（Arbuscule，A），還可觀察到其他有待證實的內生真菌（Endophyte，E）。

圖1 藍莓根系與菌根真菌的共生Fig.1 Symbiosis between blueberry roots and mycorrhizal fungi

3 討論

華南地區是藍莓栽培新區，主要土壤類型是酸性紅壤，pH 條件可滿足藍莓生長需求，但是有機質含量低。前期研究發現，藍莓栽培管理中施用有機肥進行土壤改良，雖然可提高有機質含量，但同時也大幅提高了pH 值，需要施用硫磺來降低土壤pH［20］。因此，廣東藍莓主產區河源市藍莓園的土壤條件是否適合藍莓生長仍需要開展大量研究。本研究調查4 個品種的葉片養分含量，發現‘夏普藍’的營養水平最高，可能與其根區養分水平較高有關。由于本次調查采樣的范圍較大（超過133 hm2），這種根區土壤養分水平的差異可能是土體土壤化學性質差異的反映。DRIS 診斷分析表明，藍莓對磷營養的需求最大，對氮營養的需求次之，對鉀營養的需求最低。根據DRIS診斷分析結果只能比較藍莓對不同養分的需求程度差異，而不能判斷是否需要補充某種養分，只有將DRIS 診斷分析結果與養分水平分級標準結合起來才能判斷是否需要施肥［11,13］。本研究中藍莓葉片氮、磷含量均屬于偏低范圍，而鉀含量處于平衡至偏高范圍，結合DRIS 分析結果，可認為河源藍莓園亟需施用磷肥，其次需要施用氮肥，而鉀肥可以不施。這可能是因為被調查的藍莓園經常采用花生殼覆蓋樹盤，而相關研究指出花生殼的鉀含量較高［21］。

藍莓在有機質含量高的土壤中生長良好，而本研究中土壤有機質含量僅為1.436%～1.908%，遠低于李亞東等［22］建議的“＞10%的有機質含量”。因此，在藍莓施肥管理中，建議將磷肥和氮肥主要以有機肥的形式施入，如骨粉、花生麩等；化肥應選擇酸性肥料，如磷酸二銨、過磷酸鈣、硫酸銨等［22］。

植株養分水平在很大程度上依賴于土壤養分水平，但是本研究發現河源市藍莓葉片養分含量與土壤養分水平沒有顯著關系，值得深入分析。藍莓根系沒有根毛，在很大程度上依賴于與之共生的菌根真菌吸收養分［8］。我們推測，廣東省作為藍莓栽培的新區，土壤中能與藍莓建立良好共生關系的菌根真菌資源少、豐度低，不利于菌根的形成，進而不利于根系對土壤養分的良好吸收。本研究中對根系的顯微觀察證實了我們的推測，菌根侵染率僅為15.0%～26.7%，而前人報道的菌根侵染高達55.0%（盆栽）［23］、61.4%（地栽）［24］，這表明菌根共生不良可能是河源市藍莓植株養分吸收不足和養分不平衡的主要原因。顯然，接種菌根真菌菌劑是提高華南地區藍莓的菌根侵染率、促進養分吸收的必要措施。肖龍海等［25］對粉藍接種5 種菌根真菌，菌根侵染率從35.57%提高到44.94%～67.81%，單株產量最高提高29.3%。

本研究中藍莓菌根侵染率低，一方面可能與栽培新區土壤中適宜的菌根真菌豐度低有關，另一方面也可能與添加有機物料有關。栽培基質對藍莓生長的影響在盆栽條件下已經得到證實［26］。盡管藍莓的菌根形成與有機質含量密切相關［22,27］，但唐雪東等［28］研究發現，有機物料添加對菌根侵染的效果與環境條件密切相關，盆栽條件下添加苔蘚、草炭、鋸末、酒糟等有機物料可顯著降低藍莓菌根侵染率，從38.40%最低降至7.40%，但是在地栽條件下卻顯著增加菌根侵染率，從9.81%最高升至21.80%；也有研究指出，添加不同有機物料對藍莓根際真菌群落和植株生長的影響存在差異［29-30］。這些研究結果表明，添加有機物料對藍莓菌根真菌共生關系的影響是復雜的，在選擇有機物料時應充分考慮有機物料與菌根真菌的匹配性以及環境條件的影響。本研究中藍莓園添加的有機物料是花生麩和花生殼，其對菌根共生的影響模式也值得進一步研究。

4 結論

本研究對廣東主要藍莓品種葉片養分含量、根區土壤化學性質和根系菌根侵染狀況進行調查，發現夏普藍的綜合養分水平最高，葉片氮、磷、鉀分別是15.90、0.76、6.58 g/kg，鐵含量是63.73 mg/kg；DRIS 分析發現，藍莓植株磷營養的診斷指數最高、鉀營養的診斷指數最低，對養分的總體需求順序是磷＞氮＞鉀，需要增加磷肥和氮肥施用量；藍莓根系的菌根侵染率較低，僅為15.0%～26.7%，根系養分吸收能力較弱，導致葉片養分水平與土壤養分水平沒有顯著相關性。建議華南地區藍莓園的土壤管理措施應加強菌根真菌菌劑接種，并提高骨粉、花生麩、過磷酸鈣、磷酸二銨等磷肥和氮肥的施用。