果樹葉片營養診斷方法研究進展

范志懿，劉佳嘉

（寧夏大學農學院，寧夏銀川750021）

果樹的生長發育是連續不斷地從外界獲取礦質營養的過程，這些礦質營養對果樹生理生態有著重要的作用，某一元素的過多或過少均會造成樹體營養的失衡并引發該元素特有的缺素癥，甚至導致果樹樹勢衰弱、果實品質低下、產量嚴重下降等問題[1]。長期以來，果樹的礦質元素大多來自于土壤，而提高土壤肥力的主要措施是施肥。近年來，由于我國長期過量使用化肥，造成了一系列環境污染及食品安全等問題[2]，使得化肥對果樹產量及品質貢獻率的增加已經達到了一定的上限。因此，由樹體營養診斷指導的精準施肥成為了農業發展的方向和趨勢[3]。目前，對果樹進行營養診斷的方法主要有果樹外觀診斷、植物組織汁液速測、生物化學鑒定和葉分析4種[4]，其中，外觀診斷簡單易行，卻容易造成誤診、植物組織汁液速測法不能反映樹體營養的變化、生物化學鑒定不能直接反映樹體營養狀況，而葉分析能夠充分反映出樹體的養分需求和分配規律，從而得到廣泛的關注。目前，國內有許多學者對果樹葉片營養診斷展開研究[5-8]，但是這些診斷仍沒有在國內的果樹行業上得到推廣，沒有形成一套完整的診斷、施肥綜合應用體系，較發達國家還有一定的差距。

目前，國際上常用的葉片營養診斷方法主要有4種，即充足范圍法（sufficiency range approach，SRA）、診斷施肥綜合法（diagnosis recommended integrated system，DRIS）、適度偏差百分數法（deviation from optimum percentage，DOP）、組分營養診斷法（component nutrient diagnosis，CND）。而我國由于地域遼闊、果樹種類繁多，各種果樹對礦質元素的需求及利用方式存在很大的差異，在開展由葉片營養診斷指導的果樹施肥時，往往會由于果樹種類、產地的不同出現諸多問題。因此，何種果樹在何地采用何種葉片營養診斷方法就顯得格外重要。結合全國各地對不同果樹葉片營養診斷的研究內容，對比4種主要的葉片營養診斷方法，有助于更好利用葉片營養診斷而開展的果樹生產實踐活動。因此，筆者擬從大量研究實例入手，分析4種葉片營養診斷方法的優劣勢，討論影響葉片營養診斷的主要問題，以期為今后開展葉片營養診斷提供幫助。

1 果樹葉片營養診斷方法研究進展

1.1 葉片營養診斷SRA法

SRA即充足范圍法，是依據葉片礦質營養元素的標準值或適宜標準范圍對樹體營養狀況進行診斷的一種辦法。在利用SAR法進行果樹葉片營養診斷時，首先要確定葉片內各元素含量的標準值[9]。它代表著果樹在處于不同生理狀態時葉內的礦質元素含量范圍，包括缺值、低值、正常值、高值、過高等。目前，國內外確定標準值主要采用概率分級法，其基本步驟如下：第一，在葉片礦質元素含量值測定后，檢測測定值是否服從正態分布，對于服從正態分布的礦質元素按概率10%、20%、40%、20%和10%將其分為缺乏、低值、正常值、高值、過高5個級別；第二，對于不符合正態分布的元素，應該用高產區域的葉片礦質元素含量值對概率分級法進行矯正，然后得出葉片礦質元素含量的適宜值[10]。在國外，許多國家很早就開始了果樹葉片營養標準值的研究，如SCHUTZ等[11]在果樹葉片營養元素含量的測定的基礎上，經統計分析后，定出了美國密歇根州的蘋果、桃、櫻桃、杏等果樹葉診斷標準。在我國許多學者就果樹葉片營養充足范圍展開研究[9，12-14]，一些學者也提出了我國一些地區的葉片營養診斷的標準值（表1），這些研究有效地推動了我國果樹產業的發展。

表1 不同種類果樹葉片營養元素的標準值

表2 不同地區蘋果葉片營養元素的適宜含量

然而，該法在運用時存在著一個明顯的問題，即無法確定所用的高產水平是否已達到該果樹的最大生產潛力等問題[20]。同時，不同地區由于土壤特性、施肥水平、氣候條件、果樹種類及品種等不同，也會造成葉片營養診斷標準值的不同，如劉小勇等[15]確定的甘肅元帥系蘋果葉營養元素的適宜值與其他學者相比就存在一定的差異（表2）。這就要求充足范圍法在運用時一方面要與其他營養診斷方法相結合，共同指導果樹施肥與高效栽培；另一方面也要考慮到標準值的適應性等問題。

1.2 葉片營養診斷DRIS法

診斷施肥綜合法（DRIS）是由南非BEAUFILS從作物營養平衡角度出發提出的，該方法可避免由于養分之間的假拮抗作用而引起的不足[21]。之后廣泛運用于玉米、柑橘等作物中[22-25]。在隨后的實踐中，WALWORTH將干物質（DM）指數納入DRIS診斷體系，建立了改進型的M-DRIS法[26]。目前，改進后的M-DRIS法在國內外主流果樹上幾乎都有應用[7，27-28]。DRIS法和M-DRIS法在診斷時分為以下幾步：首先在調查的基礎上，據產量和品質確定高產組和低產組，然后廣泛采樣，測定樣品的礦質元素含量，以N、P、K、……、N/P、P/N、N/K、K/N等方式表示各個參數；然后計算每個參數的平均值、標準差、變異系數、低產組與高產組的方差比、兩組方差值的差異顯著性等；最后，選擇差異最顯著的作為重要參數用于診斷，并選用高產組各診斷參數的平均值和變異系數作為參比值；最后通過診斷公式得到各元素診斷指數的計算公式，該步驟也可借助其他研究者采用的公式，最后計算出DRIS或M-DRIS指數。DRIS和M-DRIS診斷結果與充足范圍法相比，可以更好的提出施肥建議并明確表示施肥順序，因為DRIS或M-DRIS指數值越小，該元素可能相對越缺乏，越應優先補充，同時可以診斷出潛在缺乏的元素[29]。如劉紅霞等[30]利用DRIS法診斷了豫西地區11個縣市的22個蘋果園，最后經過DRIS指數，計算得到該地區蘋果的需肥順序為：Fe＞Mn＞Zn＞N＞P＞Cu＞K，為該地區合理施肥提供了依據。然而，DRIS法在實踐中也存在著很多問題，如羅東林等[20]在研究荔枝的葉片營養診斷時發現，DRIS法的準確與否與采樣時期的不同有很大的關系，運用同樣的方法在果實膨大期其診斷結果與產量的吻合程度很大，但在末枝老熟期其診斷結果卻有很大的偏差。同時，此法只能以指數的形式得到養分需求順序，不能得到明確的施肥指標，在運用時很可能引起歧義。

1.3 葉片營養診斷DOP法

1993年MONTANES等[31]提出了葉片營養診斷的適宜值偏差百分數法（DOP），并把它運用到了梨葉片的營養診斷上，其計算公式如下。

式中，C為被診斷樣品某一元素的含量，Cref是該元素的適宜含量值。

DOP指數與DRIS指數都通過具體的數字來反映果樹的具體施肥順序。當指數為負時，表明植物對該元素有需求，絕對值越大需求強度也越大；指數為正值時，表明該元素過剩需求強度較小；為0時，則表明該元素達到平衡[32]。與DRIS法相比，DOP法計算簡單，只是在某元素的適宜含量值基礎上依據公式計算其DOP指數即可，不需要大量參數的計算和篩選，能更快、更簡潔地得出果樹養分豐缺狀況，同時可以直接得到元素的含量偏差，得到較為明確的施肥順序，適用于生產力水平較低的果樹[10，33]。如張繼舟等[10]利用概率分級法將大興安嶺的篤斯越橘分為高中低三類產區并得出大興安嶺地區篤斯越橘葉片礦質元素含量適宜值，然后利用DOP指數計算公式進行診斷。最后提出以下施肥建議：在開展生產活動中，低產區需施用較大量的N、Ca和Zn肥，中產區應補充一定量的P、Ca、Mg和Zn肥，高產區可適量施用N、P、K、Cu、Mn和Fe肥，各區產量均具有一定的提升空間。但是，DOP法不能夠反映出養分與養分間的相互作用，忽略了養分間的協同與拮抗作用，因此，該法大多用于與其他方法的比較[32-34]。

1.4 葉片營養診斷CND法

1992年PARENT和DAFIR通過數據分析將DRIS擴展到了一種多元分析方法，即組分營養診斷法（CND）[35]。隨后，KHIARI等[36]用CND法對高產群體劃分和營養平衡理論進行了研究，極大的促進了該法在國外的應用。關于CND法在作物、木本植物、果樹方面的應用研究也相繼出現[37-41]。該法首先要利用數學方法建立葉片營養元素和產量及果實品質的關系，從而劃分出高水平園和低水平園；然后以高生產水平果園的分析參數V*x的平均值和分析參數V*x的標準差SD*x作為標準參比值，對剩下低產園進行營養診斷，計算CND營養診斷指數Ix，Ix＜0表示該元素含量缺乏，Ix＞0表示該元素含量充足；Ix越接近0，表示該元素含量越接近適宜值[42]。目前，國內運用CND法進行葉片營養診斷的研究還很少見，僅HUANG等[43]應用CND法的部分理論進行了柑桔葉營養的診斷及范元廣等[42]將CND法運用于遼西地區蘋果養分狀況的診斷。CND法是在DRIS法的拓展研究中發現的，分析的基本原理與DRIS法相同，然而兩者之間還有不同：第一，CND法較DRIS法的單元營養分析變成了多元營養分析，使元素間的協同與拮抗作用得到了更好的體現，計算量要小于DRIS法[44]；第二，CND法對高產群體的劃分是在調研的基礎上通過數學統計的方法得到的，降低了人為因素干擾，結果科學性更強[29]。據PARENT等[45]綜合多種果樹的葉片營養診斷研究發現，這種多元分析診斷的準確性更高，可達87.5%。

2 葉片營養診斷的影響因素

葉片營養診斷的結果能否科學有效判斷樹體營養需求，關鍵取決于葉片樣本的取樣時間、取樣部位及營養診斷方法的選擇。對這3個部分內容展開討論，可有效的為今后開展葉片營養診斷提供幫助。

葉片營養元素含量的年周期變化差別很大，關于采集葉片樣本的最佳時間眾說不一[46]。EMMERT等[47]在總結眾多研究結果的基礎上指出，在整個生長季中葉片濃度變化最小的時期即為葉片樣本采集的最適期。在我國，張少若等[48]研究指出，確定最適宜營養診斷的葉片采集時間必須遵循以下幾個原則：第一，營養診斷最佳時期應在植物營養生長、生殖生長較為旺盛時期，該時期植物對礦質元素需求量較大并且對礦質元素反應敏感；第二，該時期葉片礦質元素間變異程度小且礦質養分含量與全年平均值差別不大；第三，要對當年或下年的養分管理具有一定的時效性。胡國珠等[49-50]研究認為，油茶葉片營養診斷的最佳時間應為春梢末期，因為春梢生長質量對油茶成林的產量起關鍵性的作用，這也為采樣時間的確定提供了一定的選擇。王藝蓉等[51]研究認為，2月是攀枝花市凱特杧葉片營養診斷的最佳采樣時間，2月相較其他月，葉片養分變異系數較小且含量較其他月更接近整個生殖生長期的平均水平，將其作為葉片營養診斷采樣時間，對當年的施肥狀況具有較強的指導意義，這正與張少若等[48]提出的選擇原則相一致。

前人研究表明，采樣部位與采樣時間同樣重要，只有在確定合適的采樣時間和采樣部位的基礎上，所做出的葉片營養診斷結果才更為可靠[52]。用于果樹葉片營養診斷的葉片一般是選擇新抽生枝條上老熟并停止生長的健康葉片[52]；采樣時選取植株各方向葉片并做多個重復，混合后方可測定[53]；對于樹梢較長的果樹，采樣時一般選用樹梢中段的葉片[54]。

3 4種葉片營養診斷方法的優缺點

4種主要葉片營養診斷方法，各有各的優缺點（表3），分別適用于不同地區的不同果樹上，在選擇時要充分考慮其適應性問題。在近些年的研究中，許多學者對多種診斷方法進行了對比研究，以期形成一個準確完善的診斷指標體系，如羅東林等[20]將SRA法、DRIS法、CND法均用于華南地區荔枝葉片的營養診斷，最后得出SRA法在該地區的荔枝葉片營養診斷中最為適用。還有一些學者將多種方法結合起來運用，得到一個十分完善的診斷體系，如王婭[55]將DOP法、DRIS法、CND法用于三峽地區柑橘葉片的營養診斷，提出了該地區柑橘的施肥建議，鄭永強等[56]將CND法、DRIS法、DOP法運用于三峽庫區鮑威爾臍橙葉片營養診斷，確定了需肥順序，并表明該地區鮑威爾臍橙還具有很大的增產潛力。然而，因多種方法綜合及對比研究的果樹營養診斷過于繁瑣，只是停留在擁有一定實驗基礎的企業及科研單位運用，并沒有在廣大果農中得到推廣。因此，如何展開既簡單又有效并能廣泛推廣的診斷措施是一個亟待解決的問題。

表3 4種葉片營養診斷方法優缺點比較

4 展望

通過對大量果樹葉片營養診斷實例的分析及對4種營養診斷方法優劣勢的對比后發現，組分營養診斷法（CND）較其他3種方更為科學，反映出的診斷結果也更為有效和準確，只是在我國推廣較少；以上4種方法都存在計算量較大的問題，阻礙了果樹葉片營養診斷在廣大果農中推廣。在進行葉片營養診斷時，葉片采樣時間應在果樹對礦質元素需求量較大并且對礦質元素反應敏感的時期，具體時期依果樹種類而定；葉片采樣部位多集中在新抽枝條的老熟健康葉片上，一般采用樹梢中段混合采樣法。

由于不同地區氣候條件、土壤狀況、果樹種類等存在明顯差異，這就要求不同區域要結合自身特點開展合適的果樹營養診斷方法。綜合國內外研究進展，我國開展果樹營養診斷還需進行以下幾方面的研究：廣泛開展各果樹品種葉片營養診斷標準值的研究，為各地開展果樹營養診斷打好堅實基礎；開展果樹葉片營養診斷與其他學科的交叉研究，克服測定繁瑣、計算困難的問題；開展果樹葉片營養診斷經濟效益方面的研究，有效指導果樹施肥并明確其增產潛力。