阿克蘇地區灰棗葉片營養DRIS診斷

吳正保, 哈地爾·依沙克, 羅 達

(新疆林業科學院，新疆 烏魯木齊 830000)

葉片營養分析與診斷己廣泛應用于經濟林樹種營養與土壤肥力研究，根據葉片營養診斷，可以確定施肥時補充養分的先后順序，診斷出潛在的養分缺乏問題以及葉片礦質養分總的平衡狀況，該方法已成為經濟林樹種現代化生產的重要手段之一[1-8]。2020年底，新疆維吾爾自治區(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診斷方法主要有4種[9]，其中DRIS(Diagnosis and Recommendation Integrated System)法是以植物養分平衡狀態診斷植物營養狀況，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點[10]，因而在油茶、柑橘、蘋果、香蕉、石榴和板栗等營養診斷上已有廣泛應用[11-17]；關于棗樹營養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主要種植區的灰棗葉片養分含量進行分析測定，以及葉片主要營養元素間的回歸分析和相關分析，并利用DRIS法對葉片營養狀況進行診斷，從而探討豐產棗樹的營養指標，同時了解阿克蘇地區灰棗園的葉片營養平衡狀況和需肥狀況，旨在為灰棗葉片營養診斷體系的建立、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

新疆阿克蘇地區屬暖溫帶干旱氣候區，降水稀少，蒸發量大，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，年蒸發量1 980～2 602 mm，年均風速1.7～2.4 m·s-1。紅棗栽植區土壤主要以棕漠土、風砂土、棕鈣土為主，且多數為鹽堿土。

1.2 試驗材料及采樣

根據阿克蘇地區灰棗的分布、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Fe、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，人工統計各采樣株的棗果數，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 數據處理

統計分析葉片營養元素含量范圍、平均值、標準差，變異系數等，進而確定阿克蘇地區灰棗葉片各元素的營養現狀。DRIS指數表示作物對某一養分元素需求程度，需肥次序的診斷用DRIS指數法，DRIS指數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分濃度；a/b代表與A/B相對應的高產組灰棗葉片中養分含量的比值；CV為高產組灰棗葉片中任意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。所有數據均采用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，數據范圍大，選擇的棗園條件符合做DRIS營養診斷分析。

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診斷參數統計及相關性分析

以灰棗葉片N、P、K元素濃度作為診斷依據，采用DRIS診斷指數法制定灰棗DRIS營養診斷標準如表2所示。由于灰棗尚未制定產量高低標準，根據當地灰棗栽培技術和產量水平，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，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診斷參數統計表Table 2 DRIS diagnosis parameter statistic table of ‘Huizao’

通過對重要參數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診斷指數分析

根據DRIS診斷指數計算結果的檢驗要求指數的代數和為零的原則，要求N指數+P指數+K指數=0，如表3所示，各行3個指數的代數和為零，表明計算結果無誤。負指數的絕對值越大，植物需肥強度越大。按產量組統計施肥順序，各組各元素施肥順序第一的棗園數及其頻率分別為：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診斷指數表Table 3 DRIS diagnostic index of ‘Huizao’ orchard

3 討 論

果樹的營養診斷主要有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)和組分營養診斷法(Compositional Nutrient Diagnosis，CND)。其中，DRIS法的優勢在于不僅能有效診斷出樹體養分的盈缺狀況，還能對樹體的養分需求程度進行量化排序[15]。本研究在阿克蘇地區調查的31個成齡灰棗園中，需磷肥次數位于前列的棗園占67.7%，需鉀肥次數位于前列的占19.4%，需氮肥次數位于前列的占12.9%，表明該地區的灰棗園缺磷現象普遍。造成這種現象的原因主要在于，一是該地區土壤含鹽量高，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，植物才能發揮應有的產量潛力。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),通過對葉片營養元素濃度與產量之間的相關性分析結果表明，阿克蘇地區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7月中旬的成齡灰棗葉片養分元素(N、P、K、Fe、Mn、Cu、Zn、Ca、Mg)濃度進行分析，提出以葉片N、P和K營養元素濃度作為該地區成齡灰棗葉片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DRIS診斷的灰棗葉片N、P、K營養元素濃度最佳比值。研究結果為阿克蘇地區成齡灰棗園制定科學合理的施肥管理技術提供參考依據。