河北省太行山區(qū)‘遼寧1 號(hào)’核桃葉片營(yíng)養(yǎng)診斷技術(shù)研究

安秀紅，孫妍，王芳，馮啟科，王寧，李津津，張俊佩，王紅霞

1 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)/河北省山區(qū)研究所/河北省山區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新中心/國(guó)家北方山區(qū)農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心，河北保定 071000；2 中國(guó)林業(yè)科學(xué)院林業(yè)研究所，北京 100091

0 引言

【研究意義】核桃（JuglansregiaL.）是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)樹種之一，在山區(qū)人民增收及生態(tài)環(huán)境改善等方面發(fā)揮著重要的作用。然而，核桃栽培中養(yǎng)分管理粗放，普遍存在憑經(jīng)驗(yàn)施肥、盲目施肥等問(wèn)題，導(dǎo)致樹勢(shì)變?nèi)趸蛟缢ィ瑖?yán)重影響核桃產(chǎn)量及品質(zhì)。葉片營(yíng)養(yǎng)可以在一定程度上反映土壤及樹體的營(yíng)養(yǎng)狀況，因此通過(guò)葉片營(yíng)養(yǎng)診斷判斷供試果樹養(yǎng)分盈虧狀況，對(duì)果園合理施肥具有重要的指導(dǎo)作用[1]。【前人研究進(jìn)展】目前，葉片營(yíng)養(yǎng)診斷已成為果樹營(yíng)養(yǎng)診斷的主要方法。常用的葉片營(yíng)養(yǎng)診斷方法包括診斷施肥綜合法（DRIS）、組分營(yíng)養(yǎng)診斷法（CND）和適度偏差百分?jǐn)?shù)法（DOP）。DRIS 法是從植物礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素平衡角度出發(fā)提出的一種營(yíng)養(yǎng)診斷方法，該方法可以避免元素之間的假拮抗作用，但該方法只能得到需肥順序，不能量化施肥指標(biāo)，且高產(chǎn)園的劃分沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)[2]；BEVERLY[3]對(duì)DRIS 法進(jìn)行改進(jìn)，提出了L-DRIS 法，使診斷方法更加可靠。CND 法是在DRIS法的基礎(chǔ)上進(jìn)行多變量擴(kuò)展得到的一種多元營(yíng)養(yǎng)分析方法，利用CND 拐點(diǎn)值法可以得到適宜的產(chǎn)量拐點(diǎn)，以此劃分的高產(chǎn)園更具有科學(xué)性[4]；DOP 法是MONTA?éS 等[5]在1993 年提出的葉片營(yíng)養(yǎng)診斷方法，通過(guò)公式計(jì)算得到的指數(shù)來(lái)反映果樹的施肥順序，相對(duì)DRIS 法和CND 法，DOP 法計(jì)算量小且簡(jiǎn)單，但該方法不包含元素之間的相關(guān)性。王金金等[6]利用DOP 法對(duì)貴州核桃主產(chǎn)區(qū)核桃葉片礦質(zhì)元素水平進(jìn)行測(cè)定，明確了各主產(chǎn)區(qū)核桃樹體的養(yǎng)分虧缺狀況。王富林等[7]利用DRIS 法對(duì)中國(guó)環(huán)渤海和黃土高原兩大優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)‘紅富士’蘋果進(jìn)行葉片營(yíng)養(yǎng)診斷，為果園平衡施肥提供參考。范元廣等[8]運(yùn)用CND 法對(duì)遼西‘富士’蘋果養(yǎng)分狀況進(jìn)行診斷，建立了元素含量適宜值，為遼西地區(qū)蘋果園養(yǎng)分管理提供了依據(jù)。此外，樹莓[9]、梨[10]、柑橘[11-12]、琯溪蜜柚[13]、葡萄[14]、檸檬[15]等果樹均已利用葉營(yíng)養(yǎng)診斷方法建立了元素含量適宜值并對(duì)果樹施肥提出建議。然而由于立地及管理水平等的不同，同一果樹品種在不同區(qū)域的葉標(biāo)準(zhǔn)值存在一定的差異性[16-18]，因此，建立適應(yīng)特定區(qū)域性的元素含量適宜值對(duì)果樹營(yíng)養(yǎng)診斷以及果園施肥管理意義更大。【本研究切入點(diǎn)】新疆等地建立了當(dāng)?shù)靥厣颂移贩N‘新溫185 號(hào)’的葉礦質(zhì)元素含量適宜值，然而不同產(chǎn)地、不同品種核桃的葉片營(yíng)養(yǎng)診斷含量適宜值存在差異，河北省太行山區(qū)核桃還未進(jìn)行系統(tǒng)的葉營(yíng)養(yǎng)診斷，因此，有必要針對(duì)太行山區(qū)主栽核桃品種，運(yùn)用葉片營(yíng)養(yǎng)診斷方法創(chuàng)建各礦質(zhì)元素含量適宜值，建立全面科學(xué)的營(yíng)養(yǎng)管理方法和施肥方案，以快速實(shí)現(xiàn)核桃產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】本研究以河北省太行山區(qū)核桃主栽品種‘遼寧1 號(hào)’為研究對(duì)象，對(duì)核桃整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育期內(nèi)葉片氮（N）、磷（P）、鉀（K）、鈣（Ca）、鎂（Mg）、鐵（Fe）、錳（Mn）、銅（Cu）、鋅（Zn）元素的含量進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，確定葉營(yíng)養(yǎng)診斷適宜的采樣時(shí)間；利用CND 拐點(diǎn)值法建立適宜標(biāo)準(zhǔn)值；運(yùn)用L-DRIS 法、CND 法以及DOP 法對(duì)低產(chǎn)園‘遼寧1號(hào)’核桃葉片中的礦質(zhì)元素含量進(jìn)行診斷，為果園科學(xué)施肥提供依據(jù)。

1 材料與方法

試驗(yàn)于2021—2022 年在河北農(nóng)業(yè)大學(xué)國(guó)家北方山區(qū)農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心進(jìn)行。

1.1 試驗(yàn)材料及處理

試驗(yàn)材料為生長(zhǎng)勢(shì)基本一致的‘遼寧1 號(hào)’核桃，株行距為3 m×5 m，樹齡10 年，樹體健康，樹型為疏散分層型。采樣試驗(yàn)地為河北省與太行山脈交界帶核桃主產(chǎn)區(qū)具有代表性的94 個(gè)核桃園，包括涉縣、武安、井陘、元氏、隆堯、贊皇、曲陽(yáng)、唐縣、順平、臨城等。分別在5、6、7、8 和9 月于隆堯試驗(yàn)園采集‘遼寧1 號(hào)’葉片進(jìn)行葉片礦質(zhì)元素含量動(dòng)態(tài)變化分析。于8 月上、中旬采集94 個(gè)核桃園葉片，用于葉片營(yíng)養(yǎng)診斷分析。葉片采集：采用對(duì)角線取樣法選取5 點(diǎn)，每點(diǎn)5 株樹，每株樹采取東、西、南、北4 個(gè)方向外圍當(dāng)年生枝中部成熟復(fù)葉各10 片為一次重復(fù)，每個(gè)果園共5 次重復(fù)。葉片低溫條件下帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行清洗處理，分別用自來(lái)水、0.1%洗滌劑、自來(lái)水、蒸餾水進(jìn)行清洗，整個(gè)過(guò)程不超過(guò)2 min；之后迅速吸去葉片表面的水分，放置于105 ℃烘箱中殺青20 min，然后80 ℃烘干至恒重。將葉片干樣進(jìn)行粉碎，過(guò)0.5 mm尼龍篩后密封保存。

1.2 數(shù)據(jù)測(cè)定

礦質(zhì)元素含量測(cè)定：分別利用H2SO4-HClO4及HNO3-HClO4對(duì)葉片干樣進(jìn)行消煮[19]。N 和P 元素采用連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定[20]，K、Ca、Mg、Cu、Fe、Mn 和Zn 等元素采用ICP 測(cè)定。

產(chǎn)量測(cè)定：選擇每個(gè)核桃園中具有代表性的10株樹，測(cè)定其株產(chǎn)；根據(jù)每公頃果樹的株數(shù)，計(jì)算公頃產(chǎn)量。

1.3 高產(chǎn)果園的劃分

根據(jù)CND 法確定核桃高產(chǎn)園產(chǎn)量劃分標(biāo)準(zhǔn)臨界值，如果高于產(chǎn)量劃分標(biāo)準(zhǔn)臨界值的核桃果園數(shù)量占總體采樣數(shù)量的比例≥12%時(shí)，即確定為高產(chǎn)園的劃分標(biāo)準(zhǔn)臨界值；如果上述比例＜12%時(shí)，需要結(jié)合專家咨詢確定高產(chǎn)園的下限，降低產(chǎn)量劃分標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行高產(chǎn)園的確定。CND 法劃分標(biāo)準(zhǔn)臨界值的方法如下：

把果園按照產(chǎn)量從高到低進(jìn)行排序，根據(jù)公式1—3 計(jì)算葉片中的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)含量參數(shù)。

式中，N、P、K、……為各元素在葉片中所占的百分含量，d 表示元素個(gè)數(shù)，VN、Vp、……、VR等為分析參數(shù)，下面公式中用Vx表示。

第二，高產(chǎn)園確定:

利用Cate-Nelson 循環(huán)[21]和公式3 計(jì)算分析參數(shù)fi(VX)。

式中，n 是采樣的群體個(gè)數(shù)，n1 是每次循環(huán)中產(chǎn)量最高的采樣個(gè)數(shù)，n2 是每次循環(huán)中剩余采樣個(gè)數(shù)，n=nl+n2。s2Vxn1是n1 的分析參數(shù)Vx的方差，s2Vxn2為n2 的參數(shù)Vx的方差。在第一次循環(huán)計(jì)算中，n1 取采樣群體中最高產(chǎn)的2 個(gè)，n2=n-n1；以后每次循環(huán)中n1 增加一個(gè)，n2 相應(yīng)減少一個(gè)，直到最后剩下兩個(gè)最低產(chǎn)的果園組成n2，并始終保持n=nl+n2。

式中，分子表示前n1-1 個(gè)分析參數(shù)fi(VX)的和，分母表示所有分析參數(shù)Fci(VX)的和。分析參數(shù)Fci(VX)與產(chǎn)量(y)之間存在以下的函數(shù)關(guān)系：

根據(jù)公式4 求兩次倒數(shù)可得σ2FCi(Vx)/σy2=6Ay+2B=0，即產(chǎn)量y=-B/3A 時(shí)為X 元素對(duì)應(yīng)的高產(chǎn)園和低產(chǎn)園的拐點(diǎn)（inflexion point）。根據(jù)CND 法，選擇拐點(diǎn)值中最高的，并且在研究數(shù)據(jù)范圍內(nèi)的值作為劃分高產(chǎn)園的臨界值[22]。

1.4 營(yíng)養(yǎng)診斷方法

1.4.1 L-DRIS 法 DRIS 法需優(yōu)先選擇重要參數(shù)，采取F 值法[23]和R 值法[24]共同選擇診斷過(guò)程中的重要參數(shù)N/P 或P/N。具體方法如下（以N、P 兩種元素為例）：

F 值法：

若[S2(N/P)低/S2(n/p)高]＞[S2(P/N)低/S2(p/n)高]，選擇n/p；

若[S2(N/P)低/S2(n/p)高]＜[S2(P/N)低/S2(p/n)高]，選擇p/n。

S2(N/P)低、S2(P/N)低為低產(chǎn)園N、P 兩元素比值的方差值；S2(n/p)高、S2(p/n)高為高產(chǎn)園N、P 兩元素比值的方差值，兩組方差差異性最好達(dá)到顯著。

R 值法：

若|r(N/P)|＞|r(P/N)|，選擇N/P；

若|r(N/P)|＜|r(P/N)|，選擇P/N，

|r(N/P)|為N、P 元素的比值與產(chǎn)量之間相關(guān)系數(shù)的絕對(duì)值。

根據(jù)BEAUFILS 等[2]提出的DRIS 診斷公式如下：

式中，N/P 為待診斷樣品N 元素與P 元素濃度實(shí)測(cè)值之比；n/p 是高產(chǎn)園的N 元素與P 元素濃度標(biāo)準(zhǔn)參比值，CV 是參數(shù)n/p 的變異系數(shù)，將高產(chǎn)群體的比值平均值和變異系數(shù)作為標(biāo)準(zhǔn)參比值。當(dāng)函數(shù)f(N/P)＝0時(shí)，N、P 元素是平衡的；當(dāng)f(N/P)＞0 時(shí)，N 元素相對(duì)過(guò)剩而P 元素相對(duì)不足；當(dāng)f(N/P)<0 時(shí)，則N 元素相對(duì)不足而P 元素相對(duì)過(guò)剩。

DRIS 養(yǎng)分指數(shù)Ix 的計(jì)算：

L-DRIS 診斷指數(shù)計(jì)算公式為：

Log10(n/p)avg為高產(chǎn)園 Log10(n/p)的平均值，SDLog(n/p)為高產(chǎn)園Log10(n/p)的標(biāo)準(zhǔn)差。當(dāng)N 為分子時(shí)，f取正號(hào)，當(dāng)N 為分母時(shí)，f為負(fù)號(hào)。n 為被診斷元素的個(gè)數(shù)。當(dāng)IX=0 時(shí)，表示X 元素基本平衡；當(dāng)IX＜0 時(shí)，表示X 元素缺乏；IX＞0 時(shí)，表示X元素過(guò)剩。

DIRS 診斷指數(shù)絕對(duì)值的和被稱為營(yíng)養(yǎng)平衡指數(shù)（NBI），平均營(yíng)養(yǎng)平衡指數(shù)用NBIM表示，公式為：

|IX|≤NBIM，說(shuō)明X 元素含量正常；IX＜0 且|IX|＞NBIM，說(shuō)明X 元素缺乏；IX＞0 且|IX|＞NBIM，則X元素過(guò)剩。

1.4.2 CND 法 以高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)果園的各礦質(zhì)元素分析參數(shù)的平均值VX*和標(biāo)準(zhǔn)差SDX*為標(biāo)準(zhǔn)分析參數(shù)，計(jì)算各低產(chǎn)園的CND 指數(shù)IX，計(jì)算公式如下：

式中，m：高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)果園的個(gè)數(shù)。當(dāng)Ix=0 時(shí)，表示X元素基本平衡；當(dāng)Ix<0 時(shí)，表示X 元素缺乏；Ix＞0時(shí)，表示X 元素過(guò)剩。

CND 指數(shù)的平方和稱為營(yíng)養(yǎng)不平衡指數(shù)（CNDr2），其計(jì)算公式如下：

CNDr2越大，表明果園內(nèi)礦質(zhì)元素含量越不平衡。

1.4.3 DOP 法 DOP 診斷指數(shù)的計(jì)算公式：

C 為被診斷樣品某元素的含量；Cref為該元素的含量適宜值。

DOP 營(yíng)養(yǎng)不平衡指數(shù)為各礦質(zhì)元素營(yíng)養(yǎng)診斷指數(shù)和的平均值。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2013 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理制圖，并結(jié)合SAS 以及SPSS 19.0 軟件進(jìn)行單因素方差分析、差異顯著性測(cè)驗(yàn)、主成分分析和相關(guān)性分析。

2 結(jié)果

2.1 核桃葉片礦質(zhì)元素含量變化趨勢(shì)

為了獲得‘遼寧1 號(hào)’核桃葉營(yíng)養(yǎng)診斷最佳采樣時(shí)間，選取不同生理時(shí)期的葉片進(jìn)行礦質(zhì)元素含量動(dòng)態(tài)變化分析（圖1）。N 元素含量在5 月葉片中最高，為19.39 g·kg-1；隨著果樹新梢生長(zhǎng)，呈降低趨勢(shì)，7月含量降到最低值；隨后含量增多，8—9 月變化趨勢(shì)較??；整體來(lái)看，5—8 月N 元素含量波動(dòng)較大，8—9月趨于穩(wěn)定。P 元素5—6 月下降，分別為含量最高值和最低值，隨后葉片中P 元素含量呈上升趨勢(shì)；整體來(lái)看，P 元素在整個(gè)取樣時(shí)間內(nèi)變化幅度較小，尤其是6—7 月和8—9 月，元素含量最為穩(wěn)定。K 元素含量呈下降趨勢(shì)，5 月葉片中K 元素含量最高，為13.99 g·kg-1，9 月葉片中K 元素含量最低，為8.24 g·kg-1；5—7 月K 元素含量下降趨勢(shì)較大，7—9 月降幅減小。Ca 元素和Mg 元素均呈先上升后下降的趨勢(shì)，在5—6月上升幅度最大，且都在8 月達(dá)到最高值后逐漸趨于穩(wěn)定。

圖1 ‘遼寧1 號(hào)’核桃葉片礦質(zhì)元素含量動(dòng)態(tài)變化Fig. 1 Dynamic changes of mineral element in Liaoning 1 leaves

核桃葉片中Cu 和Zn 元素含量變化均呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)，7 月為含量最低值；Cu 元素含量變化幅度較??；Zn 元素含量變化幅度較大，5—7 月元素含量下降，7—8 月急劇上升，在8—9 月上升幅度較弱，趨于穩(wěn)定。Fe 元素和Mn 元素均呈先上升后下降的趨勢(shì)，F(xiàn)e 元素含量變化幅度較大，在7 月達(dá)到最高值，之后迅速下降并逐漸趨于穩(wěn)定；Mn 元素含量變化幅度較小。

對(duì)不同時(shí)期葉片礦質(zhì)元素含量與產(chǎn)量進(jìn)行相關(guān)性分析（表1），結(jié)果顯示5 月4 日核桃葉片中Fe 含量與產(chǎn)量呈極顯著負(fù)相關(guān)，Zn 含量與產(chǎn)量呈顯著負(fù)相關(guān)；8 月12 日Mg 含量與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，其余元素含量與產(chǎn)量無(wú)顯著相關(guān)性（表1）。從不同時(shí)期葉片礦質(zhì)元素含量變化趨勢(shì)來(lái)看，K、Mg、Mn 元素含量在7—9 月上升或下降趨勢(shì)較??；N、Ca、Zn、Fe等元素則在8—9 月最為穩(wěn)定；P 元素和Cu 元素在6—8 月變化均較小。綜上，考慮在8—9 月葉片礦質(zhì)元素較為穩(wěn)定的時(shí)期進(jìn)行葉片樣品的采集最為適宜，本研究是在8 月上中旬進(jìn)行葉片樣品的采集。

表1 葉片礦質(zhì)元素含量與產(chǎn)量間相關(guān)性Table 1 Correlation between leaf mineral element content and yield

2.2 基于CND 理論劃分高產(chǎn)果園

根據(jù)目前核桃果園高產(chǎn)目標(biāo)，本研究采用CND拐點(diǎn)值法確定各礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素與產(chǎn)量之間的函數(shù)關(guān)系來(lái)劃分高產(chǎn)園。根據(jù)公式1—5 得到葉片礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)與產(chǎn)量之間的累積方差函數(shù)（圖2）。根據(jù)Y=-B/3A得到各礦質(zhì)元素高產(chǎn)園拐點(diǎn)值。其中氮、磷、鉀、鈣、鎂、銅、鐵、錳、鋅以及分析參數(shù)相對(duì)應(yīng)的產(chǎn)量拐點(diǎn)分別為3.22、2.32、3.64、2.48、3.02、2.34、3.06、2.88、3.34 和3.17 t·hm-2（表2）。本研究中果園產(chǎn)量拐點(diǎn)值最高為3.64 t·hm-2，按照CND 法應(yīng)將產(chǎn)量3.64 t·hm-2選擇為劃分高產(chǎn)園的臨界值，則包含27 個(gè)高產(chǎn)園，占94 個(gè)采樣園的28.72%，各采樣園產(chǎn)量見(jiàn)表3。

表2 核桃葉片中礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)分析參數(shù)與產(chǎn)量間的函數(shù)關(guān)系式Table 2 The functional relationships between mineral nutrition norms and yield

表3 核桃園產(chǎn)量Table 3 The yield of walnut orchards

圖2 核桃葉片礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)含量累積方差函數(shù)與產(chǎn)量之間的關(guān)系Fig. 2 Relationship between cumulative variance function of mineral nutrient content and yield

2.3 葉片礦質(zhì)元素含量適宜值的確定

根據(jù)CND 法對(duì)河北省太行山區(qū)核桃采樣果園進(jìn)行產(chǎn)量劃分，得到27 個(gè)高產(chǎn)園，剩下67 個(gè)為低產(chǎn)園，高產(chǎn)園和低產(chǎn)園的葉片礦質(zhì)元素含量見(jiàn)表4。由高產(chǎn)果園確定的河北省太行山區(qū)核桃葉片礦質(zhì)元素含量適宜值范圍為：N（13.04—17.04）g·kg-1、P（0.67—1.23）g·kg-1、K（5.94—10.64）g·kg-1、Ca（15.64—22.16）g·kg-1、Mg（3.80—6.62）g·kg-1、Cu（5.14—8.48）mg·kg-1、Fe（437.38—794.58）mg·kg-1、Mn（126.94—172.02）mg·kg-1、Zn（14.59—34.25）mg·kg-1。其中高產(chǎn)園的N、P、K、Ca 元素含量均高于低產(chǎn)園，Mg、Cu、Fe、Mn、Zn 元素含量相對(duì)比低產(chǎn)園低。

表4 河北省太行山區(qū)高、低產(chǎn)園葉片礦質(zhì)元素含量Table 4 Mineral element contents in leaves of high- and low-yielding orchards in Taihang Mountains

2.4 葉片礦質(zhì)元素間相關(guān)性分析

果樹體內(nèi)礦質(zhì)元素之間存在著密切的拮抗或協(xié)同作用，太行山區(qū)核桃園葉片中的N 與Fe 呈顯著正相關(guān)關(guān)系，Ca 與Mg、Zn 呈極顯著正相關(guān)關(guān)系；K 與Mg 呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；P、Cu、Mn 與其他元素之間的相互作用不顯著（表5）。上述結(jié)果說(shuō)明，河北省太行山區(qū)核桃果樹葉片中礦質(zhì)元素之間主要存在相互協(xié)同作用，K 和Mg 之間存在較強(qiáng)的拮抗作用。

表5 太行山區(qū)核桃果園葉礦質(zhì)元素間相關(guān)性Table 5 Correlation between mineral elements in leaves of walnut orchards in Taihang Mountains

2.5 L-DRIS 法營(yíng)養(yǎng)診斷

根據(jù)F 值法和R 值法選擇DRIS 診斷過(guò)程中的重要參數(shù)對(duì)河北省太行山區(qū)‘遼寧1 號(hào)’核桃低產(chǎn)園進(jìn)行葉營(yíng)養(yǎng)診斷。選擇2 個(gè)方法中結(jié)果相同的元素比值為重要參數(shù)，得到最終的重要參數(shù)為：N/P、N/K、N/Ca、Mg/N、N/Cu、N/Fe、Mn/N、N/Zn、K/P、P/Ca、Mg/P、P/Cu、P/Fe、Mn/P、P/Zn、K/Ca、Mg/K、K/Cu、Fe/K、Mn/K、Zn/K、Mg/Ca、Ca/Cu、Ca/Fe、Ca/Mn、Ca/Zn、Mg/Fe、Mn/Mg、Zn/Mg、Cu/Fe、Zn/Cu、Fe/Mn、Zn/Fe、Mn/Zn、Cu/Mg、Cu/Mn。

根據(jù)L-DRIS 法診斷指數(shù)公式（9）計(jì)算f（N/P），再根據(jù)公式（10）計(jì)算營(yíng)養(yǎng)診斷指數(shù)IX，得到河北省太行山區(qū)‘遼寧1 號(hào)’核桃低產(chǎn)園葉片營(yíng)養(yǎng)診斷結(jié)果。由表6 可知，贊皇低產(chǎn)園葉片P、Ca、Mg、Cu、Mn、Zn 元素含量正常，F(xiàn)e 元素過(guò)剩，N、K 元素缺乏。唐縣低產(chǎn)園N、P、K、Ca、Mg、Fe、Mn 元素含量正常，Cu、Zn 元素過(guò)剩。曲陽(yáng)低產(chǎn)園N、P、Ca、Cu、Fe、Mn 元素含量正常，Mg 元素過(guò)剩，K、Zn 元素缺乏。臨城低產(chǎn)園P、Fe、Mn 元素含量正常，Cu 元素過(guò)剩，N、K、Ca、Mg、Zn 元素缺乏。順平低產(chǎn)園P、Ca、Fe、Mn、Zn 元素含量正常，Mg、Cu 元素過(guò)剩，N、K 元素缺乏。武安低產(chǎn)園N、K、Ca、Cu、Zn 元素含量正常，F(xiàn)e、Mn 元素過(guò)剩，P、Mg 元素缺乏。涉縣低產(chǎn)園N、P、Ca、Mg、Cu、Zn 元素含量正常，Mn、Fe 元素過(guò)剩，K 元素缺乏。元氏低產(chǎn)園N、P、K、Ca、Mg、Cu、Fe、Mn、Zn 元素含量均正常。井陘低產(chǎn)園N、P、Ca、Mg、Cu、Fe、Zn 元素含量正常，Mn 元素過(guò)剩，K 元素缺乏。邢臺(tái)低產(chǎn)園N、P、Ca、Cu、Fe、Mn、Zn 元素含量正常，Mg 元素過(guò)剩，K元素缺乏。10 個(gè)核桃主產(chǎn)區(qū)中Fe、Mn、Cu、Mg 元素過(guò)剩，其中Cu 元素過(guò)剩較為嚴(yán)重；主要缺乏N、K、Zn 元素，其中K 元素在7 個(gè)核桃主產(chǎn)區(qū)中缺乏；P 元素主要在武安核桃園缺乏，Ca 元素主要在臨城核桃園缺乏。從平均營(yíng)養(yǎng)平衡指數(shù)可以得出10 個(gè)核桃主產(chǎn)區(qū)營(yíng)養(yǎng)不平衡狀況如下：臨城＞邢臺(tái)＞贊皇＞順平＞元氏＞涉縣＞武安＞井陘＞曲陽(yáng)＞唐縣。

表6 低產(chǎn)園L-DRIS 法營(yíng)養(yǎng)診斷指數(shù)Table 6 Nutrition diagnostic indexes of low-yielding orchards by L-DRIS method

2.6 CND 法營(yíng)養(yǎng)診斷

根據(jù)CND 法診斷指數(shù)公式（14）計(jì)算河北省太行山區(qū)核桃低產(chǎn)園的營(yíng)養(yǎng)指數(shù)IX；根據(jù)公式（15）計(jì)算營(yíng)養(yǎng)不平衡指數(shù)CNDr2，得到河北省太行山區(qū)‘遼寧1 號(hào)’核桃主產(chǎn)區(qū)低產(chǎn)園葉片營(yíng)養(yǎng)診斷結(jié)果。由表7 可知，贊皇低產(chǎn)園N、P、K 元素缺乏，Mg、Fe、Ca、Cu、Zn、Mn 元素過(guò)剩，其中N、K元素嚴(yán)重缺乏，Mg、Fe 元素嚴(yán)重過(guò)剩。唐縣低產(chǎn)園Mg、N、P、Mn、Fe 元素缺乏，K、Ca、Zn、Cu元素過(guò)剩，其中Zn、Cu 元素嚴(yán)重過(guò)剩。曲陽(yáng)低產(chǎn)園K、Zn、Cu、N 元素缺乏，Mn、Fe、P、Ca、Mg元素過(guò)剩，其中K、Zn 元素嚴(yán)重缺乏，Ca、Mg 元素嚴(yán)重過(guò)剩。臨城低產(chǎn)園N、Mg、K、Zn、Ca、P元素缺乏，F(xiàn)e、Cu 元素嚴(yán)重過(guò)剩。順平低產(chǎn)園K、N、P 元素含量缺乏，Zn、Ca、Fe、Mg、Cu、Mn元素過(guò)剩，其中N、K 元素嚴(yán)重缺乏，Mg、Cu、Fe元素嚴(yán)重過(guò)剩。武安低產(chǎn)園P、Mg、N、Ca、K 元素缺乏，Zn、Mn、Cu、Fe 元素過(guò)剩，其中N、P、Mg 元素嚴(yán)重缺乏，Mn、Cu、Fe 元素嚴(yán)重過(guò)剩。涉縣低產(chǎn)園K、P、N 元素缺乏，Ca、Zn、Mg、Cu、Mn、Fe 元素過(guò)剩，其中K 元素嚴(yán)重缺乏，F(xiàn)e、Mn元素嚴(yán)重過(guò)剩。元氏低產(chǎn)園Mn、K、Zn、P 元素缺乏，Mg、Fe、N、Ca、Cu 元素過(guò)剩。井陘低產(chǎn)園K、Ca、P、Zn 元素缺乏，F(xiàn)e、Cu、N、Mg、Mn 元素過(guò)剩，其中K 元素嚴(yán)重缺乏，Mn 元素嚴(yán)重過(guò)剩。邢臺(tái)低產(chǎn)園K、Mn、Fe、Zn、P 元素缺乏，Cu、N、Ca、Mg 元素過(guò)剩，其中K 元素嚴(yán)重缺乏，Ca、Mg元素嚴(yán)重過(guò)剩。

表7 低產(chǎn)園CND 法營(yíng)養(yǎng)診斷指數(shù)Table 7 Nutrition diagnostic indexes of low-yielding orchards by CND method

河北省太行山區(qū)核桃主產(chǎn)區(qū)中主要是Mn、Cu、Mg、Fe 元素嚴(yán)重過(guò)剩，其中Cu、Fe、Mg 分別在4、5、4 個(gè)核桃主產(chǎn)區(qū)中嚴(yán)重過(guò)剩；N、K 元素含量缺乏最嚴(yán)重，其中有6 個(gè)核桃主產(chǎn)區(qū)K 元素嚴(yán)重缺乏。從營(yíng)養(yǎng)不平衡指數(shù)CNDr2可以得出10 個(gè)核桃主產(chǎn)區(qū)營(yíng)養(yǎng)不平衡狀況如下：邢臺(tái)＞順平＞贊皇＞元氏＞涉縣＞臨城＞武安＞曲陽(yáng)＞井陘＞唐縣。

2.7 DOP 法營(yíng)養(yǎng)診斷

根據(jù)DOP 診斷指數(shù)公式（16）計(jì)算河北省太行山區(qū)核桃低產(chǎn)園的營(yíng)養(yǎng)指數(shù)IX，得到河北省太行山區(qū)‘遼寧1 號(hào)’核桃主產(chǎn)區(qū)低產(chǎn)園葉片營(yíng)養(yǎng)診斷結(jié)果。由表8 可知，贊皇低產(chǎn)園N、K 元素嚴(yán)重缺乏，Ca、Mg、Cu、Fe、Mn、Zn 元素嚴(yán)重過(guò)剩，其中Fe 元素過(guò)剩最明顯。唐縣低產(chǎn)園Mn 元素嚴(yán)重缺乏，K、Ca、Cu、Zn 元素嚴(yán)重過(guò)剩，其中Zn 元素過(guò)剩最明顯。曲陽(yáng)低產(chǎn)園K、Zn 元素含量嚴(yán)重缺乏，P、Ca、Mg 元素嚴(yán)重過(guò)剩，其中Mg 元素過(guò)剩最明顯。臨城低產(chǎn)園K 元素缺乏較明顯，Cu、Fe 元素含量嚴(yán)重過(guò)剩。順平低產(chǎn)園N、P、K 元素嚴(yán)重缺乏，Mg、Cu、Fe 元素含量嚴(yán)重過(guò)剩，其中K 元素缺乏最明顯，Mg 元素過(guò)剩最明顯。武安低產(chǎn)園P 元素嚴(yán)重缺乏，Cu、Fe、Mn、Zn 元素嚴(yán)重過(guò)剩，其中Fe 元素過(guò)剩最明顯。涉縣低產(chǎn)園P、K 元素嚴(yán)重缺乏，Mg、Cu、Fe、Mn 元素嚴(yán)重過(guò)剩，其中K 元素缺乏最明顯，F(xiàn)e 元素過(guò)剩最明顯。元氏低產(chǎn)園Mn 元素缺乏最嚴(yán)重。井陘低產(chǎn)園P、K 元素嚴(yán)重缺乏，N、Mg、Mn 元素嚴(yán)重過(guò)剩，其中Mn 元素過(guò)剩最顯著。邢臺(tái)低產(chǎn)園Mg 元素嚴(yán)重過(guò)剩，K、Fe、Mn、Zn 元素嚴(yán)重缺乏，其中K 元素缺乏最顯著。

表8 低產(chǎn)園DOP 法營(yíng)養(yǎng)診斷指數(shù)Table 8 Nutrition diagnostic indexes of low-yielding orchards by DOP method

10 個(gè)核桃主產(chǎn)區(qū)中Fe、Mg、Cu 元素普遍過(guò)剩，分別包含5、6、6 個(gè)主產(chǎn)區(qū)；K 元素缺乏最嚴(yán)重，占6 個(gè)核桃主產(chǎn)區(qū)。從平均營(yíng)養(yǎng)平衡指數(shù)可以得出10 個(gè)核桃主產(chǎn)區(qū)營(yíng)養(yǎng)不平衡狀況如下：武安＞唐縣＞贊皇＞邢臺(tái)＞井陘＞曲陽(yáng)＞涉縣＞順平＞臨城＞元氏。

2.8 核桃主產(chǎn)區(qū)低產(chǎn)園的需肥順序

根據(jù)3 種營(yíng)養(yǎng)診斷方法得到河北省太行山區(qū)核桃低產(chǎn)園需肥順序。由表9 可知，經(jīng)CND 法得到曲陽(yáng)、井陘和邢臺(tái)地區(qū)核桃園的需肥順序與L-DRIS 法得到的需肥順序一致；除贊皇和臨城低產(chǎn)園外，其余果園需肥順序在這2 種方法中大體一致。元氏核桃園的需肥順序在L-DRIS 法與DOP 法中一致，武安、井陘和邢臺(tái)低產(chǎn)園的需肥順序在上述2 種方法中大體一致，其余差別較大。順平、元氏和邢臺(tái)低產(chǎn)園的需肥順序在CND 法和DOP 法中大體一致，其余差別較大。

表9 河北省太行山區(qū)核桃低產(chǎn)果園需肥順序Table 9 The order of fertilizer demand for low-yielding orchards in Taihang Mountains

綜合3 種營(yíng)養(yǎng)診斷結(jié)果，河北省太行山區(qū)核桃低產(chǎn)園的需肥順序?yàn)椋篕＞P＞N＞Zn＞Mn＞Ca＞Fe＞Mg＞Cu。施肥時(shí)建議以K 元素為主配，施N、P 兩種礦質(zhì)元素，同時(shí)避免Mg、Cu 元素的過(guò)量施入。

3 討論

3.1 ‘遼寧1 號(hào)’核桃葉片營(yíng)養(yǎng)診斷時(shí)期確定

果樹葉片營(yíng)養(yǎng)診斷分析能夠充分反映樹體營(yíng)養(yǎng)水平，葉片采樣時(shí)間對(duì)營(yíng)養(yǎng)診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性至關(guān)重要[25-26]，且果樹葉片不同生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期的礦質(zhì)元素含量具有差異性[27]。本研究中除P、Cu 和Mn 元素含量在葉片生長(zhǎng)期內(nèi)變化幅度較小外，其余元素含量變化差異較大（圖1）。遲煥星等[28]對(duì)湖南山核桃葉片礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)年周期變化進(jìn)行研究，認(rèn)為針對(duì)不同的礦質(zhì)元素在不同月份定期采取葉片進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)診斷。趙明范[29]認(rèn)為經(jīng)濟(jì)林產(chǎn)量需要考慮前一年的養(yǎng)分積累，因此選擇5 月中上旬未成熟的葉片進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)診斷。胡淵[30]和冀愛(ài)青等[31]的研究結(jié)合產(chǎn)量相關(guān)性分析認(rèn)為5 月中旬為最適采樣時(shí)間。5 月中旬在核桃整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中起到關(guān)鍵作用，樹體需要提供大量營(yíng)養(yǎng)以完成果實(shí)發(fā)育、花芽分化等過(guò)程，因此該時(shí)期葉片負(fù)荷較重，葉片礦質(zhì)元素含量波動(dòng)較大，且大部分農(nóng)戶選擇在4—5 月進(jìn)行春季施肥，易造成葉片礦質(zhì)元素含量不穩(wěn)定，進(jìn)而影響營(yíng)養(yǎng)診斷結(jié)果。葉靜等[32]利用8 月上旬的葉片對(duì)新疆烏什縣‘新溫185 號(hào)’核桃樹體營(yíng)養(yǎng)盈虧進(jìn)行分析。袁紫倩等[33]、姜繼元等[34]、劉茂橋等[35]均選取了礦質(zhì)元素含量變化相對(duì)穩(wěn)定的時(shí)間進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)診斷。本研究中相較于其他時(shí)期的礦質(zhì)元素變化來(lái)看，大部分的元素在8—9 月變化幅度最小，該時(shí)間段的葉片礦質(zhì)元素含量最為穩(wěn)定，因此，本研究選擇在8 月上中旬采集葉片對(duì)河北省太行山區(qū)‘遼寧1 號(hào)’核桃進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)診斷。

3.2 ‘遼寧1 號(hào)’核桃葉片礦質(zhì)元素含量適宜值分析

本研究得到的河北省太行山區(qū)‘遼寧1 號(hào)’核桃葉片礦質(zhì)元素含量適宜值較王金金等[6]對(duì)貴州泡核桃及胡淵[30]對(duì)新疆‘新溫185’核桃研究得到的含量適宜值低，這可能與采樣時(shí)期有關(guān)。本研究礦質(zhì)元素動(dòng)態(tài)變化規(guī)律顯示K 元素含量在全年基本呈下降趨勢(shì)，F(xiàn)e 元素含量在8 月也偏低，因此相對(duì)于其他采集時(shí)間，本研究中部分礦質(zhì)元素的含量適宜值會(huì)較低。本研究中的葉標(biāo)準(zhǔn)值與新疆烏什縣‘新溫185 號(hào)’核桃的葉標(biāo)準(zhǔn)值[32]相比，N、P、Ca、Mg、Cu 元素含量相對(duì)偏低，K、Fe、Mn 元素含量基本相近。王磊彬等[16]、張東亞等[17]、劉紅霞等[18]對(duì)‘富士’蘋果葉片礦質(zhì)元素含量進(jìn)行研究，得到的礦質(zhì)元素含量適宜值也不一致，可能是地理位置、氣候差異較大，影響樹體生長(zhǎng)以及各養(yǎng)分的吸收，且品種以及管理方式的不同也會(huì)導(dǎo)致樹體的營(yíng)養(yǎng)吸收不同。蘋果[16-18]、華南荔枝[36]、龍眼[37]、梨[38-40]等果樹在不同產(chǎn)地、不同品種上進(jìn)行的葉片營(yíng)養(yǎng)診斷，也得到含量適宜值均存在差異的結(jié)論。因此，對(duì)不同地區(qū)果樹進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)診斷時(shí)，應(yīng)考慮地區(qū)間生態(tài)環(huán)境的差異，建立適宜當(dāng)?shù)氐娜~片礦質(zhì)元素含量適宜值。

3.3 河北省太行山區(qū)‘遼寧1 號(hào)’低產(chǎn)園礦質(zhì)元素盈虧分析

本研究通過(guò)L-DRIS、CND 及DOP 法對(duì)河北省太行山核桃主產(chǎn)區(qū)進(jìn)行了葉片營(yíng)養(yǎng)診斷分析，除贊皇和臨城外，其余低產(chǎn)園通過(guò)L-DRIS 和CND 法診斷得到的需肥順序較一致，而DOP 法得到的需肥順序與CND、L-DRIS 法差異較大。何葦竹[12]利用3 種營(yíng)養(yǎng)診斷方法對(duì)柑橘進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)診斷，得到的結(jié)果也不一致，可能是由于不同營(yíng)養(yǎng)診斷方法的診斷體系不一致造成。L-DRIS 與CND 法在分析中以營(yíng)養(yǎng)元素比率的關(guān)系表現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)元素之間的交互作用，考慮到了營(yíng)養(yǎng)元素之間的平衡，CND 法更是DRIS 法的拓展研究，在多元營(yíng)養(yǎng)分析的基礎(chǔ)上更好地體現(xiàn)了元素之間的相互作用，而DOP 法缺少元素之間的相關(guān)性。因此，建議在進(jìn)行葉片營(yíng)養(yǎng)診斷分析時(shí)，以CND 和L-DRIS為主，DOP 法進(jìn)行補(bǔ)充，結(jié)合果園實(shí)際施肥狀況給出施肥建議。

果樹各礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素之間存在著拮抗、協(xié)同和互補(bǔ)等作用，因此，果樹的缺素或多素狀況，并不僅僅是該元素真實(shí)的缺乏或過(guò)剩，可能與樹體元素之間或土壤元素之間相互作用造成的比例失衡有關(guān)[41]，而礦質(zhì)元素需建立在最適濃度以及最佳的平衡條件下才能發(fā)揮最大作用。核桃樹體容易缺乏K 元素，成年核桃樹對(duì)K 的需求僅次于N[42]。本研究中10 個(gè)核桃主產(chǎn)區(qū)中6 個(gè)產(chǎn)區(qū)的K 需求順序排第1，嚴(yán)重缺乏，可能和該區(qū)域山地地形造成鉀淋失有關(guān)，因此，建議在河北省太行山區(qū)附近核桃果園增施鉀肥。K 元素與Mg元素之間的拮抗作用也可能導(dǎo)致果樹K 元素缺乏[43]，本研究中5 個(gè)主產(chǎn)區(qū)Mg 元素濃度過(guò)量。值得注意的是，高鉀低鎂會(huì)形成拮抗作用，低鎂低鉀會(huì)形成協(xié)同作用，因此，不能因?yàn)镵 元素的缺失而盲目施入K 肥，合適的鉀鎂比才利于果樹的生長(zhǎng)。甘蔗[44]、葡萄[45]、龍眼[46]等均有研究鉀鎂配比施肥對(duì)樹體的影響，核桃在此方面研究較少，后續(xù)可針對(duì)鉀鎂之間的相互作用進(jìn)行研究，提高肥料的利用效率。

4 結(jié)論

河北省太行山區(qū)核桃葉片營(yíng)養(yǎng)診斷最佳采樣時(shí)期為8—9 月，核桃高產(chǎn)園的產(chǎn)量臨界值為3.64 t·hm-2。葉片營(yíng)養(yǎng)診斷分析時(shí)，以CND 和L-DRIS 為主，DOP法進(jìn)行補(bǔ)充。河北省太行山區(qū)10 個(gè)核桃主產(chǎn)區(qū)需肥順序?yàn)镵＞P＞N＞Zn＞Mn＞Ca＞Fe＞Mg＞Cu。針對(duì)太行山區(qū)礦質(zhì)元素盈虧狀況，施肥時(shí)建議以K 元素為主，配施N、P 兩種礦質(zhì)元素，同時(shí)避免Mg、Cu 元素的過(guò)量施入。