周龙 汤利 陈俊 曾志伟 杨德荣
摘要:【目的】开展基于综合营养诊断施肥法(Diagnosis and Recommendation Integrate System,DRIS)的冰糖橙种植基地柑橘营养诊断,为柑橘园的营养诊断和平衡施肥提供参考依据。【方法】以云南褚橙龙陵基地500 ha冰糖橙為研究对象(柑橘园随机划分为8个区域),通过测定成熟秋梢叶片中氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、铜(Cu)、锌(Zn)和铁(Fe)矿质营养的含量,运用DRIS图解法求得冰糖橙叶片各营养元素诊断参数最适比范围,依据DRIS指数法求得各区域冰糖橙需肥紧迫程度排序及养分不平衡指数(NII),初步制定冰糖橙树体营养元素DRIS指数分级标准。【结果】整个园区高产园(>22500 kg/ha)的各营养元素含量大多高于低产园(≤22500 kg/ha),高产园和低产园间N、Fe、N/Fe、P/Fe、Ca/Mg、Ca/Fe、Mg/Zn差异显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)。当N/P在2.27~2.57,N/K在1.58~1.91,P/K在0.66~0.79时冰糖橙叶片N、P和K养分含量平衡;当Ca/Mg、Ca/Fe、Mg/Fe、Cu/Zn、Cu/Fe和Zn/Fe分别在17.01~19.09、0.21~0.26、0.012~0.015、2.77~4.60、0.30~0.43和0.09~0.12时,冰糖橙叶片Ca、Mg、Fe、Zn和Cu养分处于平衡状态。综合诊断显示冰糖橙叶片养分需求顺序为Mg>N>K>P>Ca>Cu>Zn>Fe,不同区域冰糖橙养分需求顺序不同,高产园冰糖橙相对缺乏的养分有N、P,低产园相对缺乏的养分有N、Mg,相比之下,低产园营养比例失衡情况较严重。依据高产园叶片矿质营养元素含量范围确定冰糖橙叶片矿质营养元素的适宜值为N(11.66~13.30 g/kg)、P(4.74~5.61 g/kg)、K(6.23~8.23 g/kg)、Ca(13.67~19.33 g/kg)、Mg(0.86~0.97 g/kg)、Cu(14.49~37.71 mg/kg)、Zn(6.38~8.02 mg/kg)和Fe(55.91~85.74 mg/kg)。【结论】根据DRIS诊断,褚橙龙陵基地冰糖橙园普遍存在N、P、K、Ca、Mg缺乏,Cu、Zn、Fe相对过剩问题。DRIS图解法和指标法综合诊断既可求得各元素最适比范围和需肥紧迫程度,同时,参照冰糖橙叶片养分含量分级标准能判断树体营养元素的平衡状况,可用于生产上指导下一年合理施肥。
关键词: 综合营养诊断;DRIS;冰糖橙;成熟期;矿质营养
中图分类号: S666.4 文献标志码: A 文章编号:2095-1191(2020)10-2498-09
Comprehensive nutritional diagnosis and analysis of Bingtang orange leaf based on DRIS graphic method and index method in Chucheng orange Longling base
ZHOU Long1, 2, TANG Li2, CHEN Jun3, ZENG Zhi-wei1*, YANG De-rong1,4
(1Yunnan Yuntianhua Co., Ltd., Kunming 650228, China; 2College of Plant Conservation, Yunnan Agricultural University Kunming 650201, China; 3College of Agronomy and Biotechnology, Yunnan Agricultural University Kunming 650201, China; 4Yunnan Chemical Research Institute, Kunming 650228, China)
Abstract:【Objective】The nutrient comprehensive diagnosis of Citrus reticulate Blanco in Bingtang orange planting base was carried out by diagnosis and recommendation integrated system(DRIS)to provide a reference for nutrient diagnosis and balanced fertilization of citrus. 【Method】Taking 500 ha of Bingtang orange in Chucheng Orange Longling base in Yunnan as the research object(the orchard was randomly divided into eight regions), the research obtained the optimum ratio range of diagnostic parameters of various nutrient elements in Bingtang orange leaves by determining the contents of nitrogen(N), phosphorus(P), potassium(K), calcium(Ca), magnesium(Mg), copper(Cu), zinc(Zn) and iron(Fe) in leaves of mature autumn shoots and using the DRIS graphic method. And depending on the DRIS index method, the order of the urgency of Bingtang orange fertilizer demand and the nutrient imbalance index(NII) in each region were obtained. Therefore, the DRIS index classification standard of nutrient elements in citrus trees was preliminarily established. 【Result】The results showed that the content of nutrient elements in the high yielding garden(>22500 kg/ha) were higher than those in the low yielding garden(≤22500 kg/ha), there were significant differences(P<0.05) or extremely significant differences(P<0.01) in N, Fe, N/Fe, P/Fe, Ca/Mg, Ca/Fe, Mg/Zn between high-yield orchards and low-yield orchards. When the ratio of N/P ranged from 2.27 to 2.57, N/K ranged from 1.58 to 1.91, and the P/K ranged from 0.66 to 0.79, the nutrients of N, P and K were in equilibrium in Bingtang orange leaves. When the ratios of Ca/Mg, Ca/Fe, Mg/Fe, Cu/Zn, Cu/Fe and Zn/Fe were 17.01-19.09, 0.21-0.26, 0.012-0.015, 2.77-4.60, 0.30-0.43 and 0.09-0.12, Ca, Mg, Fe, Zn and Cu nutrients were in equilibrium in Bingtang orange leaves, respectively. Comprehensive diagnosis showed that the order of nutrient requirements for Bingtang orange leaves was Mg>N>K>P>Ca>Cu>Zn>Fe. The order of nutrient requirements for Bingtang orange in different regions was different, in which the nutrient requirements for high-yield orchards were N and P, while the nutrient requirements for low yield orchards were N and Mg. The average nutrient imbalance index (NII) showed that the nutrient proportion of citrus in low yield orchards was seriously unbalanced. According to the content range of mineral nutrient elements in leaves of high yield orchard, the suitable values of mineral nutrient elements in Bingtang orange leaves were determined as follows:N(11.66-13.30 g/kg), P(4.74-5.61 g/kg), K(6.23-8.23 g/kg), Ca(13.67-19.33 g/kg), Mg(0.86-0.97 g/kg), Cu(14.49-37.71 mg/kg), Zn(6.38-8.02 mg/kg) and Fe(55.91-85.74 mg/kg).【Conclusion】According to DRIS, the Bingtang orange orchards in Longling base generally lack N, P, K, Ca and Mg, but Cu, Zn and Fe are relatively surplus. The comprehensive diagnosis of DRIS graphic method and index method can obtain the optimal ratio range of each element and the urgency degree of fertilizer demand. Furthermore, the classification standard of leaf nutrient content can intuitively judge the balance of each nutrient element in citrus tree body, which is significant to guide reasonable fertilization in actual production in the next year.
Key words: comprehensive nutritional diagnosis; DRIS; Bingtang orange; mature period; mineral nutrition
Foundation item: National Key Research and Development Program of China(2017YFD0200207)
0 引言
【研究意義】我国是柑橘种植和生产大国。柑橘因具有特殊的风味和较丰富的营养价值,深受广大消费者喜爱(赵晓春,2017)。当前,受气候条件和病害等因素的影响,柑橘种植呈现西移现象,云南作为柑橘规模种植的新兴区域,在种植面积大量扩展的同时,种植技术相对较落后,缺乏科学技术指导,突出表现为生产中柑橘产量普遍不高、品质良莠不齐等。通过科学诊断施肥可获得果树优质丰产,确保补充营养充足平衡,并降低肥料浪费、减轻环境风险。诊断施肥综合法(Diagnosis and recommendation integrate system,DRIS)是根据植物养分平衡原理提出的一种可对多种营养元素同时诊断的叶片营养诊断法(Beaufils,1973)。DRIS法的诊断结果不易受采样时期、叶位、叶龄、品种及矿质元素间交互作用等因素的影响,因而成为目前重要的果树科学施肥植物营养诊断方法(刘红霞等,2009)。因此,开展基于DRIS图解法和指数法的柑橘综合营养诊断施肥,对探究柑橘叶片营养状况指导科学合理施肥具有重要意义。【前人研究进展】叶片营养诊断法作为一种重要的植物营养诊断方法,最早用于甘蔗(Elwali and Gascho,1983)和大豆(Beverly et al.,1986)等作物的施肥诊断,至今已经在大田作物(Mackay et al.,1987)、经济林(陈礼光等,2005;刘克林等,2009)和果树(马海洋等,2013;李志国等,2014)上得到广泛应用。尤其在指导果树科学施肥和果树营养状况诊断等方面,前人已在苹果(耿增超等,2003;马海洋等,2013)、葡萄(姜继元等,2013)、柑橘(杨宇等,2013;郑永强等,2018)、猕猴桃(李志国等,2014)、香梨(柴仲平等,2014)、菠萝蜜(Sun et al.,2015)、芒果(康专苗等,2018)和柚子(吴良泉等,2019;冯大兰等,2020)等果树上进行了广泛应用。Singh等(2012)通过对植物叶片营养元素含量及其比值进行DRIS诊断,确定了作物需肥顺序和施肥量;杨宇等(2013)开展柑橘叶片营养诊断施肥研究,通过柑橘叶片养分含量与分级参考标准进行对比简单得出叶片养分含量诊断结果;谢文龙等(2014)通过研究纽荷尔脐橙叶片矿质元素含量与果实品质的关系,在参考甜橙类(Reuther et al.,1968)叶片营养诊断标准的基础上,初步提出纽荷尔脐橙叶片16项矿质元素诊断标准;冯大兰等(2020)对柚园的叶片营养状况进行DRIS营养诊断分析,确定了梁平柚叶片矿质营养元素的适宜值。【本研究切入点】叶片养分DRIS综合营养诊断对科学指导果树施肥具有重要实践意义,但当前研究未将图解法和指数法进行有效结合,并运用于果树施肥顺序和营养元素适宜值研究,且目前关于云南柑橘叶片营养诊断的研究鲜有报道。【拟解决的关键问题】选取褚橙龙陵基地500 ha的冰糖橙为研究对象,将基地划分为8个区域,按照产量划分为高产园和低产园,随机采集冰糖橙秋梢叶片测定氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、铜(Cu)、锌(Zn)和铁(Fe)8种矿质元素含量,采用DRIS图解法和指数法对冰糖橙叶片营养状况进行综合诊断分析,明确冰糖橙叶片养分含量分级标准,为冰糖橙的科学施肥提供参考依据。
1 材料与方法
1. 1 试验地概况
试验取样地为褚橙龙陵基地,位于云南省龙陵县勐糯镇(东经99°2',北纬24°14'),平均海拔904 m,面积约500 ha,坡度5°~20°。该区域属南亚热带季风气候,年平均气温约20.6 ℃,年均积温6812.1 ℃,雨量充沛但分布不均,干湿季分明,每年5—10月为雨季(9—10月雨量最充沛),11月—翌年4月为旱季,年均降水量约1260 mm,年均日照时数2316 h,年均相对湿度约79%,终年无雪。土壤以酸性红壤土为主。
1. 2 样品采集与测定
于2018年11月下旬开展试验,柑橘品种为冰糖橙,果园树龄均在4年左右,株行距为2 m×4 m,根据基地分布情况,将整个基地划分为8个具有代表性且产量稳定的冰糖橙园区(每个园区的面积均大于1 ha),并将8个冰糖橙园区分为高产园(>22500 kg/ha)和低产园(≤22500 kg/ha),其中高产园编号为2号、4号、7号和8号园区,低产园编号为1号、3号、5号和6号园区。每个园区选择长势基本一致的冰糖橙20株,并在树冠外围中部东、西、南、北4个方向上选择长度在20 cm以上的健壮秋梢进行叶片采集,每树10~15片,将每个方向分类单元叶片采摘混合后按四分法缩分成1个样本,及时送回实验室进行处理。
将各样本叶片分别洗净擦干,105 ℃下杀青30 min,75 ℃下连续烘干12~24 h至恒重,不锈钢粉碎机粉碎过0.25 mm尼龙筛,装袋待测。采用H2SO4-H2O2消解叶片样品,凯氏定氮法测N含量,钒钼黄比色法测P含量,火焰光度法测K含量;采用HNO3-HClO4消解,原子吸收分光光度计AAS法测Ca、Mg、Cu、Fe和Zn含量(鲁如坤,2000)。
1. 3 DRIS营养诊断分析
1. 3. 1 DRIS诊断参数统计 依据DRIS法计算原理,将各冰糖橙园叶片营养元素分析值和比值用N、P、K、Ca、Mg、Cu、Zn、Fe、N/P、N/K、N/Ca、N/Mg、N/Cu、N/Zn、N/Fe、P/K、P/Ca、P/Mg、P/Cu、P/Zn、P/Fe、K/Ca、K/Mg、K/Cu、K/Zn、K/Fe、Ca/Mg、Ca/Cu、Ca/Zn、Ca/Fe、Mg/Cu、Mg/Zn、Mg/Fe、Cu/Zn、Cu/Fe和Zn/Fe等共36种形式表示,分别计算高产园和低产园叶片营养元素分析值和比值的平均值、标准差、变异系数、方差及方差比(VL/VH),并对不同高低产园叶片营养元素分析值和比值进行独立样本T检验。
1. 3. 2 DRIS图解法 参照陈礼光等(2005)关于柳杉苗木综合营养诊断研究中的2圆3坐标线18区域构成展示法,将10个区域分为平衡区、轻度不平衡区及严重不平衡区,分别使用“→”、“↗”和“↘”、“↑”和“↓”表示。
1. 3. 3 DRIS指数法 DRIS指数表示柑橘对某种营养元素的需求强度,表征实测值偏离最适值的程度,通过DRIS指数计算、排序来反映柑橘叶片对营养元素的需求情况(Monta?és et al.,1993),最终以营养不平衡指数(Nutrient imbalance index,NII)反映相应营养元素的平衡状况,当NII为0时,则营养元素含量处于平衡状态,NII为正值和负值分别表示营养元素含量相对过剩或相对缺乏,NII的绝对值越大说明营养元素含量越不平衡。以实测值相对于高产组最适值的偏离程度来计算DRIS指数,定义A/B为任意两种营养元素含量之比,a/b为高产园两种营养元素比的平均值,构建函数f(A/B)描述(A/B)偏离(a/b)的程度,则f(A/B)计算公式(McCray et al.,2010)如下:
A/B>a/b时,f(A/B)=[(A/B)/(a/b)-1]×1000/CV;