陜西省周至縣‘翠香’獼猴桃葉片營養(yǎng)診斷研究

徐光煥，陳元磊，王南南

(西北農(nóng)林科技大學(xué) 園藝學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

獼猴桃系獼猴桃科(Actinidiaceae)獼猴桃屬(Actinidia Lindl.)的多年生落葉藤本果樹。陜西省周至縣是我國獼猴桃的最早栽培地區(qū)和主產(chǎn)區(qū)之一。據(jù)報道，2018年周至縣獼猴桃產(chǎn)量和栽培面積分別占陜西省的33.8%和33.7%，占全國的15.8%和10.7%[1～2]。近年來，該縣的主栽品種正在發(fā)生變化：由過去單一的極晚熟品種‘秦美’為主，逐步轉(zhuǎn)變?yōu)樵缡炱贩N‘翠香’、中晚熟品種‘徐香’和‘海沃德’、極晚熟品種‘秦美’等相互搭配的格局[3]。‘翠香’獼猴桃因采收期早、果形美觀果個大、甜酸適口香味濃等優(yōu)點，深受廣大消費者歡迎且市場售價較高。目前，‘翠香’獼猴桃正在以周至縣為中心逐步輻射到眉縣、武功等關(guān)中地區(qū)鄰近縣市，同時在陜南地區(qū)和浙江等地亦有一定種植，栽培前景十分廣闊[4～6]。

葉片營養(yǎng)診斷是實現(xiàn)果樹養(yǎng)分資源高效管理的重要手段。常見的營養(yǎng)診斷方法有適宜范圍法(Sufficiency Range Method，簡稱SRM)、營養(yǎng)診斷與施肥建議綜合法(Diagnosis and Recommendation Integrated System，簡稱DRIS)及其衍生方法、適宜值偏差百分?jǐn)?shù)法(Deviation from Optimum Percentage，簡稱DOP)等[7]。SRM法簡單明了，在生產(chǎn)上應(yīng)用最為廣泛，但由于該方法沒有考慮養(yǎng)分間的交互作用，故確診率較低[8]。DRIS法考慮了元素之間的相互關(guān)系，能夠明確各種養(yǎng)分的需求順序，故確診率較SRM法有所提高[9]。DOP法因為沒有適宜范圍體系，常用于驗證其他診斷結(jié)果的可靠性[8]。目前，在獼猴桃上已建立‘海沃德’和‘秦美’的葉片營養(yǎng)診斷適宜范圍[10～11]以及‘秦美’、‘紅陽’和‘徐香’的葉片DRIS診斷標(biāo)準(zhǔn)值[9,12-14]。不同獼猴桃品種葉片的養(yǎng)分含量差異顯著[15]，但作為新興獼猴桃品種，‘翠香’葉片營養(yǎng)診斷的DRIS標(biāo)準(zhǔn)值和適宜濃度范圍尚未建立，極大地阻礙了該品種生產(chǎn)潛力的進(jìn)一步發(fā)揮。

筆者研究通過對78個‘翠香’獼猴桃園次葉樣元素的分析，初步建立了陜西省周至縣‘翠香’獼猴桃葉片營養(yǎng)診斷的DRIS標(biāo)準(zhǔn)值和適宜范圍，以期為生產(chǎn)上‘翠香’獼猴桃營養(yǎng)診斷和合理施肥提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與樣品采集

以周至縣處于盛果期的‘翠香’獼猴桃果園為研究對象，于2016-2019年8月中下旬連續(xù)四年采集78個園次的葉樣。78個園次葉樣由廣濟(jì)鎮(zhèn)44個、馬召鎮(zhèn)11個、四屯鎮(zhèn)4個、富仁鎮(zhèn)3個、司竹鎮(zhèn)2個和翠峰鎮(zhèn)1個葉樣組成。葉片采樣部位為每株樹冠外圍中部結(jié)果枝上最后一個果實后的第2～3片健康成熟葉；每株樹采集2片，每個果園采集10株樹，共計20片葉作為一份葉樣[16]。將采集的葉樣盡快帶回實驗室，依次用自來水-含0.1%洗滌劑的自來水-自來水-0.1%鹽酸-去離子水清洗，用時少于2 min。清洗干凈后，在105℃下用鼓風(fēng)干燥箱殺青15 min，然后在65℃下烘至恒重。之后將烘干的葉樣用不銹鋼磨樣機(jī)粉碎，過20目篩，保存在塑料密封袋中備用。

1.2 測定方法

氮含量：葉樣先用濃硫酸-雙氧水消化，然后用連續(xù)流動分析儀進(jìn)行奈氏比色法測定。磷、鉀、鈣、鎂、鐵、錳、銅、鋅和硼含量：葉樣先用馬弗爐進(jìn)行干灰化，再用0.5 mol·L-1硝酸溶解，用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-OES)進(jìn)行分光光度法測定。氯含量：葉樣在氧化鈣保護(hù)下用馬弗爐進(jìn)行干灰化，再用0.5 mol·L-1硝酸溶解，最后用硝酸銀滴定法測定[16]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

1.3.1 果園生產(chǎn)力的劃分 根據(jù)所調(diào)查‘翠香’獼猴桃果園的生產(chǎn)力表現(xiàn)，將其劃分為高生產(chǎn)力園(以下簡稱“高效園”考慮到原簡寫“高產(chǎn)園”與傳統(tǒng)“產(chǎn)量較高園”易混淆，故將其改為“高效園”)和低生產(chǎn)力園(以下簡稱“低效園”)。高效園的遴選方法參考前期在‘徐香’獼猴桃上的相關(guān)工作[9]。高效園是指果實產(chǎn)量大于等于2 000 kg·667 m-2(高產(chǎn))、果個較大且均勻(優(yōu)質(zhì))、葉片健康濃綠(樹勢強(qiáng)健，保證連年豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn))的果園；低效園是指不滿足高生產(chǎn)力果園要求的其他獼猴桃園。為了增強(qiáng)果園生產(chǎn)力劃分的客觀性，由3個以上獼猴桃專家對所調(diào)查的果園產(chǎn)量、果實品質(zhì)和樹勢等進(jìn)行綜合評價后確定高效園和低效園。據(jù)此，在所調(diào)查果園中遴選到高效園13個，占總果園數(shù)的16.7%；低效園65個，占總果園數(shù)的83.3%。

1.3.2 DRIS營養(yǎng)診斷的計算過程 DRIS營養(yǎng)診斷的計算參考前期在‘徐香’獼猴桃上的相關(guān)工作[9]。主要包括三點：

a DRIS診斷參數(shù)的確定。將高效園和低效園中每個元素按含量、不同元素比值(如N/P、N/K、N/Ca、N/Mg……)及其各自倒數(shù)形式表示，計算所有形式的平均值(Mean)、變異系數(shù)(CV)、方差(Variance)，并以高效園的上述參數(shù)作為本研究DRIS診斷的標(biāo)準(zhǔn)值(表1)。通過比較同一對養(yǎng)分比值(如N/P、P/N)的方差比值大小(方差低效園/方差高效園)，將比值較大的養(yǎng)分比用于該元素相關(guān)DRIS診斷指數(shù)的計算。

b DRIS診斷指數(shù)的計算。元素A到N的DRIS指數(shù)計算公式如下：

IA=1/z[f(A/B)+f(A/C)+f(A/D)+……+f(A/N)]

IB=1/z[-f(A/B)+f(B/C)+f(B/D)+……+f(B/N)]

……

IN=1/z[-f(A/N)-f(B/N)+f(N/C)+……-f(M/N)]

當(dāng)A/B≧a/b時,

f(A/B)=[(A/B)/(a/b)-1]×1 000/CV

當(dāng)A/B

f(A/B)=[1-(a/b)/(A/B)]×1 000/CV

其中，IA表示DRIS診斷指數(shù)；f(A/B)表示DRIS診斷函數(shù)；z表示DRIS診斷函數(shù)的數(shù)量；A/B表示低效園葉片A、B元素含量比的平均值；a/b表示高效園葉片A、B元素含量比的平均值；CV表示高效園養(yǎng)分比值的變異系數(shù)。

c 養(yǎng)分豐缺的評價。若DRIS診斷指數(shù)為負(fù)數(shù)且絕對值越大，表明該元素較其他元素的缺乏就越嚴(yán)重；若DRIS診斷指數(shù)為正數(shù)且絕對值越大，表明該元素較其他元素的過量就越強(qiáng)。通過比較DRIS診斷指數(shù)(IX)與養(yǎng)分失衡指數(shù)平均值(NIIm)來評價各元素的豐缺。其中，養(yǎng)分失衡指數(shù)平均值等于每個DRIS診斷指數(shù)的絕對值之和除以DRIS指數(shù)的個數(shù)。

缺乏=IX<0且|IX|>NIIm；

適宜=|IX|≤NIIm；

過量=IX>0且|IX|>NIIm。

1.3.3 DOP診斷指數(shù)的計算

DOP=[(C*100)/Cref]-100

其中，C表示被診斷樣品某元素的含量；Cref表示該元素的標(biāo)準(zhǔn)值，本研究以高產(chǎn)園該元素含量的平均值作為該元素的標(biāo)準(zhǔn)值(表1)。

當(dāng)DOP為負(fù)數(shù)且絕對值越大時，表明獼猴桃植株對該元素需求越強(qiáng)；當(dāng)DOP為正數(shù)且絕對值越大時，表明獼猴桃植株中該元素的過量越嚴(yán)重[17]。

1.3.4 養(yǎng)分含量適宜范圍的確定 在參考前面DRIS診斷結(jié)果的基礎(chǔ)上，運用概率分級法[18]并參考前人在獼猴桃葉片診斷上的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[10～11,19～21]，制定‘翠香’獼猴桃葉片養(yǎng)分含量的適宜范圍。對于符合正態(tài)分布且DRIS診斷平衡的元素，用X-0.8416S和X+0.8416S兩點將每種元素的葉分析值分成三級，分別對應(yīng)缺乏、適宜、過量三個水平，所占比例分別為20%、60%和20%；其中葉分析值在(X-0.8416S)～(X+0.8416S)區(qū)間的為適宜范圍，X代表平均值，S代表標(biāo)準(zhǔn)差。對于不符合正態(tài)分布或雖符合正態(tài)分布但DRIS診斷失衡的元素，主要參考高產(chǎn)園測定值、DRIS診斷結(jié)果和前人相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定適宜范圍。

1.3.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計 所有試驗數(shù)據(jù)均用Excel2007和SPSS16.0進(jìn)行處理和統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 DRIS與DOP診斷

首先，利用13個高效園的葉片養(yǎng)分測定結(jié)果建立陜西省周至縣‘翠香’獼猴桃葉片DRIS診斷的標(biāo)準(zhǔn)值(表1)；然后，對65個低效園按照整體和不同地點進(jìn)行DRIS營養(yǎng)診斷(表2)。整體而言，陜西省周至縣‘翠香’獼猴桃葉片養(yǎng)分需求順序為K>N>Zn>B>P>Fe>Cl>Mn>Cu>Mg>Ca；其中，K和N元素表現(xiàn)為缺乏，Ca、Mg和Cu元素則為過量。不同地點獼猴桃園的養(yǎng)分限制因子各不相同。其中，周至縣廣濟(jì)鎮(zhèn)K、N和B元素表現(xiàn)為缺乏，馬召鎮(zhèn)K、P和N缺乏，四屯鎮(zhèn)P、Zn和N缺乏，富仁鎮(zhèn)P、K和B缺乏。另一方面，周至廣濟(jì)鎮(zhèn)Ca、Mn和Cu元素表現(xiàn)為過量，馬召鎮(zhèn)Ca和Mg過量，四屯鎮(zhèn)Ca和Cu過量，富仁鎮(zhèn)Cl過量(表2)。

進(jìn)一步以高效園養(yǎng)分含量平均值作為標(biāo)準(zhǔn)值計算低效園的DOP指數(shù)，結(jié)果表明周至縣‘翠香’獼猴桃葉片養(yǎng)分需求順序為Zn>K>N>B>P>Fe>Cl>Cu>Ca>Mg>Mn(表2)，與DRIS法診斷結(jié)果較為接近，說明本研究中DRIS診斷結(jié)果較為可靠。

表1 陜西省周至縣‘翠香’獼猴桃葉片DRIS營養(yǎng)診斷的標(biāo)準(zhǔn)值

表2 低產(chǎn)園葉片養(yǎng)分DRIS和DOP診斷結(jié)果

2.2 葉片養(yǎng)分含量適宜范圍的制定

對所調(diào)查78園次葉樣的11種元素進(jìn)行Kolmogorov-Smirnov(K-S)正態(tài)分布檢驗表明，N、K、Cl、Fe、Mn、Zn和B等7種元素含量的分布分別遵循N(22.49，3.352)、N(11.16，3.682)、N(8.13，2.162)、N(181.43，39.592)、N(340.34，197.572)、N(36.21，17.362)、N(68.07，11.172)的正態(tài)分布，其他4種元素不符合正態(tài)分布。在符合正態(tài)分布的7種元素里，Cl、Fe、Mn、Zn和B等5種元素屬于DRIS診斷結(jié)果中非限制養(yǎng)分或平衡養(yǎng)分(表2)。因此按照概率分級法，用(X-0.8416S)、(X+0.8416S)2個點將Cl、Fe、Mn、Zn和B等5種元素測定結(jié)果分為3級，使1～3級分別對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值中的低值、正常值、高值3個數(shù)值范圍，3個級別的樣本出現(xiàn)概率分別為20%、60%、20%。其中，處在第2級，即在(X-0.8416S)～(X+0.8416S)區(qū)間的葉分析值，作為標(biāo)準(zhǔn)值中的正常值范圍(表3)。對其余6種元素，以DRIS法診斷結(jié)果為基礎(chǔ)，參考高效園測定值、國內(nèi)外已有標(biāo)準(zhǔn)并考慮應(yīng)用的便捷性對其概率分級結(jié)果進(jìn)行修正，使葉分析值的正常值樣品概率在50%～70%，從而得到陜西關(guān)中地區(qū)‘翠香’獼猴桃葉營養(yǎng)診斷適宜范圍(表3)。所有元素適宜范圍的中值與高效園葉片養(yǎng)分含量的平均值較為接近(表1和表3)，說明該適宜范圍標(biāo)準(zhǔn)的合理性。

表3 陜西省周至縣‘翠香’獼猴桃葉片元素含量適宜范圍及低效園SRM診斷結(jié)果

3 討論

筆者研究表明，周至縣‘翠香’獼猴桃低效園葉片在采收前一個月存在鉀和氮的缺乏，這與田間采樣時觀察到低效果園易發(fā)生老葉葉緣焦枯(缺鉀癥)、老葉葉片輕微黃化(缺氮癥)的現(xiàn)象相吻合。大量研究表明，關(guān)中地區(qū)(包括周至縣)獼猴桃園葉片易發(fā)生缺鉀[9,11,16,22]，土壤速效鉀則多處于以缺乏為主且有部分過量的狀態(tài)[9,16,23～24]，筆者研究則進(jìn)一步部分地證實了該結(jié)論的可靠性。‘翠香’獼猴桃葉片缺鉀可能與土壤速效鉀偏低和半干旱土壤上獼猴桃植株鉀吸收利用效率偏低有關(guān)。盡管關(guān)中地區(qū)獼猴桃園土壤氮含量偏高[9,16,24]，但葉片氮含量過量和缺乏的研究結(jié)果均有報道[9,11-12,16]。研究表明，周至縣‘翠香’獼猴桃葉片缺氮，這可能是因為：①當(dāng)?shù)毓麍@土壤速效氮含量雖偏高，但氮肥利用率偏低[16]，7月份之后很少補(bǔ)施氮肥導(dǎo)致獼猴桃樹體采收前31.3%氮需求無法及時得到滿足[25]；②‘翠香’是早熟品種，故對氮的需求較為集中和強(qiáng)烈[4,15]。據(jù)此建議，周至縣‘翠香’獼猴桃低效園在果實膨大后期到采收前可考慮適當(dāng)葉施氮鉀肥，這樣既可及時防止樹體氮鉀缺乏，又可保證較高的肥料利用效率。

本研究還表明，低效園葉片鈣、鎂和銅過量，這與前期關(guān)中地區(qū)獼猴桃果園葉片和土壤調(diào)查的結(jié)果一致[9,16]。其中，鈣和鎂過量可能是由于：(1)低效園主要栽植于堿性較強(qiáng)、鈣鎂含量較高的石灰性土壤上所致；(2)低效園果實生長后期氮、鉀施用不足有關(guān)，因為獼猴桃葉片鉀、氮與鈣、鎂含量負(fù)相關(guān)[16]。葉片銅過量則可能與低效園噴施含銅制劑過多有關(guān)[26]。

制定合理的葉片養(yǎng)分適宜范圍是進(jìn)行準(zhǔn)確的果樹營養(yǎng)診斷的前提。在獼猴桃上，目前僅建立了‘海沃德’和‘秦美’兩個品種的適宜范圍[10～11]。然而，果樹不同品種葉片營養(yǎng)診斷的適宜范圍差異很大[27]，因此有必要針對獼猴桃新興品種‘翠香’建立其相應(yīng)的葉片營養(yǎng)診斷適宜范圍，從而提高該品種生產(chǎn)上養(yǎng)分資源管理的效率。果樹葉片營養(yǎng)診斷適宜范圍的建立早期多依賴于高效園數(shù)據(jù)、前人相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和經(jīng)驗[28～29]。后來，隨著基于正態(tài)分布原理的概率分級法的引入[18,30]，適宜范圍建立的客觀性得到進(jìn)一步增強(qiáng)。筆者研究在概率分級法的基礎(chǔ)上，通過DRIS診斷結(jié)果剔除了一些雖符合正態(tài)分布、但失調(diào)的元素，避免了這些元素在概論分級法應(yīng)用上的分級偏差問題，從而進(jìn)一步增強(qiáng)了養(yǎng)分適宜范圍建立的客觀性和可靠性。例如，研究中的鉀符合正態(tài)分布，如果運用概率分級法可得到‘翠香’葉片鉀適宜范圍為8.1～14.3 g·kg-1，鉀缺乏和過量果園分別占20%；這與DRIS診斷中鉀嚴(yán)重缺乏的結(jié)果不符(表2)，且‘翠香’鉀概率分級的適宜范圍明顯低于其他獼猴桃品種的鉀適宜范圍(‘秦美’12.0～18.6 g·kg-1；‘海沃德’18～25 g·kg-1)[10,16]。但是，如果在考慮概率分布的同時，還考慮DRIS診斷結(jié)果、高產(chǎn)園測定值和前人相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，提出‘翠香’葉片鉀的適宜范圍為10～18 g·kg-1，不僅符合DRIS診斷結(jié)果(表2)，且與前人在其他品種上的標(biāo)準(zhǔn)也較為接近[10,16]，故更符合生產(chǎn)實際。因此，在筆者研究中，對于不符合正態(tài)分布或雖符合正態(tài)分布但DRIS診斷失衡的元素，參考DRIS診斷結(jié)果、高效園測定值和前人相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)并考慮應(yīng)用的便捷性對其概率分級結(jié)果進(jìn)行修正，使葉分析值的正常值樣品概率在50%～70%，從而制定周至縣‘翠香’獼猴桃葉營養(yǎng)診斷適宜范圍。與‘海沃德’相比[10]，研究中‘翠香’獼猴桃的氮、磷和鉀適宜范圍較低，而鈣適宜范圍較高(表3)，這與前期對‘海沃德’和‘翠香’葉片養(yǎng)分含量差異比較的結(jié)果相一致[15]，進(jìn)一步證實了該范圍的合理性。