陕西省周至县‘翠香’猕猴桃叶片营养诊断研究

徐光焕，陈元磊，王南南

(西北农林科技大学 园艺学院，陕西 杨凌 712100)

猕猴桃系猕猴桃科(Actinidiaceae)猕猴桃属(Actinidia Lindl.)的多年生落叶藤本果树。陕西省周至县是我国猕猴桃的最早栽培地区和主产区之一。据报道，2018年周至县猕猴桃产量和栽培面积分别占陕西省的33.8%和33.7%，占全国的15.8%和10.7%[1～2]。近年来，该县的主栽品种正在发生变化：由过去单一的极晚熟品种‘秦美’为主，逐步转变为早熟品种‘翠香’、中晚熟品种‘徐香’和‘海沃德’、极晚熟品种‘秦美’等相互搭配的格局[3]。‘翠香’猕猴桃因采收期早、果形美观果个大、甜酸适口香味浓等优点，深受广大消费者欢迎且市场售价较高。目前，‘翠香’猕猴桃正在以周至县为中心逐步辐射到眉县、武功等关中地区邻近县市，同时在陕南地区和浙江等地亦有一定种植，栽培前景十分广阔[4～6]。

叶片营养诊断是实现果树养分资源高效管理的重要手段。常见的营养诊断方法有适宜范围法(Sufficiency Range Method，简称SRM)、营养诊断与施肥建议综合法(Diagnosis and Recommendation Integrated System，简称DRIS)及其衍生方法、适宜值偏差百分数法(Deviation from Optimum Percentage，简称DOP)等[7]。SRM法简单明了，在生产上应用最为广泛，但由于该方法没有考虑养分间的交互作用，故确诊率较低[8]。DRIS法考虑了元素之间的相互关系，能够明确各种养分的需求顺序，故确诊率较SRM法有所提高[9]。DOP法因为没有适宜范围体系，常用于验证其他诊断结果的可靠性[8]。目前，在猕猴桃上已建立‘海沃德’和‘秦美’的叶片营养诊断适宜范围[10～11]以及‘秦美’、‘红阳’和‘徐香’的叶片DRIS诊断标准值[9,12-14]。不同猕猴桃品种叶片的养分含量差异显著[15]，但作为新兴猕猴桃品种，‘翠香’叶片营养诊断的DRIS标准值和适宜浓度范围尚未建立，极大地阻碍了该品种生产潜力的进一步发挥。

笔者研究通过对78个‘翠香’猕猴桃园次叶样元素的分析，初步建立了陕西省周至县‘翠香’猕猴桃叶片营养诊断的DRIS标准值和适宜范围，以期为生产上‘翠香’猕猴桃营养诊断和合理施肥提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与样品采集

以周至县处于盛果期的‘翠香’猕猴桃果园为研究对象，于2016-2019年8月中下旬连续四年采集78个园次的叶样。78个园次叶样由广济镇44个、马召镇11个、四屯镇4个、富仁镇3个、司竹镇2个和翠峰镇1个叶样组成。叶片采样部位为每株树冠外围中部结果枝上最后一个果实后的第2～3片健康成熟叶；每株树采集2片，每个果园采集10株树，共计20片叶作为一份叶样[16]。将采集的叶样尽快带回实验室，依次用自来水-含0.1%洗涤剂的自来水-自来水-0.1%盐酸-去离子水清洗，用时少于2 min。清洗干净后，在105℃下用鼓风干燥箱杀青15 min，然后在65℃下烘至恒重。之后将烘干的叶样用不锈钢磨样机粉碎，过20目筛，保存在塑料密封袋中备用。

1.2 测定方法

氮含量：叶样先用浓硫酸-双氧水消化，然后用连续流动分析仪进行奈氏比色法测定。磷、钾、钙、镁、铁、锰、铜、锌和硼含量：叶样先用马弗炉进行干灰化，再用0.5 mol·L-1硝酸溶解，用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)进行分光光度法测定。氯含量：叶样在氧化钙保护下用马弗炉进行干灰化，再用0.5 mol·L-1硝酸溶解，最后用硝酸银滴定法测定[16]。

1.3 数据处理

1.3.1 果园生产力的划分 根据所调查‘翠香’猕猴桃果园的生产力表现，将其划分为高生产力园(以下简称“高效园”考虑到原简写“高产园”与传统“产量较高园”易混淆，故将其改为“高效园”)和低生产力园(以下简称“低效园”)。高效园的遴选方法参考前期在‘徐香’猕猴桃上的相关工作[9]。高效园是指果实产量大于等于2 000 kg·667 m-2(高产)、果个较大且均匀(优质)、叶片健康浓绿(树势强健，保证连年丰产稳产)的果园；低效园是指不满足高生产力果园要求的其他猕猴桃园。为了增强果园生产力划分的客观性，由3个以上猕猴桃专家对所调查的果园产量、果实品质和树势等进行综合评价后确定高效园和低效园。据此，在所调查果园中遴选到高效园13个，占总果园数的16.7%；低效园65个，占总果园数的83.3%。

1.3.2 DRIS营养诊断的计算过程 DRIS营养诊断的计算参考前期在‘徐香’猕猴桃上的相关工作[9]。主要包括三点：

a DRIS诊断参数的确定。将高效园和低效园中每个元素按含量、不同元素比值(如N/P、N/K、N/Ca、N/Mg……)及其各自倒数形式表示，计算所有形式的平均值(Mean)、变异系数(CV)、方差(Variance)，并以高效园的上述参数作为本研究DRIS诊断的标准值(表1)。通过比较同一对养分比值(如N/P、P/N)的方差比值大小(方差低效园/方差高效园)，将比值较大的养分比用于该元素相关DRIS诊断指数的计算。

b DRIS诊断指数的计算。元素A到N的DRIS指数计算公式如下：

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)]

当A/B≧a/b时,

f(A/B)=[(A/B)/(a/b)-1]×1 000/CV

当A/B

f(A/B)=[1-(a/b)/(A/B)]×1 000/CV

其中，IA表示DRIS诊断指数；f(A/B)表示DRIS诊断函数；z表示DRIS诊断函数的数量；A/B表示低效园叶片A、B元素含量比的平均值；a/b表示高效园叶片A、B元素含量比的平均值；CV表示高效园养分比值的变异系数。

c 养分丰缺的评价。若DRIS诊断指数为负数且绝对值越大，表明该元素较其他元素的缺乏就越严重；若DRIS诊断指数为正数且绝对值越大，表明该元素较其他元素的过量就越强。通过比较DRIS诊断指数(IX)与养分失衡指数平均值(NIIm)来评价各元素的丰缺。其中，养分失衡指数平均值等于每个DRIS诊断指数的绝对值之和除以DRIS指数的个数。

缺乏=IX<0且|IX|>NIIm；

适宜=|IX|≤NIIm；

过量=IX>0且|IX|>NIIm。

1.3.3 DOP诊断指数的计算

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

其中，C表示被诊断样品某元素的含量；Cref表示该元素的标准值，本研究以高产园该元素含量的平均值作为该元素的标准值(表1)。

当DOP为负数且绝对值越大时，表明猕猴桃植株对该元素需求越强；当DOP为正数且绝对值越大时，表明猕猴桃植株中该元素的过量越严重[17]。

1.3.4 养分含量适宜范围的确定 在参考前面DRIS诊断结果的基础上，运用概率分级法[18]并参考前人在猕猴桃叶片诊断上的相关标准[10～11,19～21]，制定‘翠香’猕猴桃叶片养分含量的适宜范围。对于符合正态分布且DRIS诊断平衡的元素，用X-0.8416S和X+0.8416S两点将每种元素的叶分析值分成三级，分别对应缺乏、适宜、过量三个水平，所占比例分别为20%、60%和20%；其中叶分析值在(X-0.8416S)～(X+0.8416S)区间的为适宜范围，X代表平均值，S代表标准差。对于不符合正态分布或虽符合正态分布但DRIS诊断失衡的元素，主要参考高产园测定值、DRIS诊断结果和前人相关标准制定适宜范围。

1.3.5 数据统计 所有试验数据均用Excel2007和SPSS16.0进行处理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 DRIS与DOP诊断

首先，利用13个高效园的叶片养分测定结果建立陕西省周至县‘翠香’猕猴桃叶片DRIS诊断的标准值(表1)；然后，对65个低效园按照整体和不同地点进行DRIS营养诊断(表2)。整体而言，陕西省周至县‘翠香’猕猴桃叶片养分需求顺序为K>N>Zn>B>P>Fe>Cl>Mn>Cu>Mg>Ca；其中，K和N元素表现为缺乏，Ca、Mg和Cu元素则为过量。不同地点猕猴桃园的养分限制因子各不相同。其中，周至县广济镇K、N和B元素表现为缺乏，马召镇K、P和N缺乏，四屯镇P、Zn和N缺乏，富仁镇P、K和B缺乏。另一方面，周至广济镇Ca、Mn和Cu元素表现为过量，马召镇Ca和Mg过量，四屯镇Ca和Cu过量，富仁镇Cl过量(表2)。

进一步以高效园养分含量平均值作为标准值计算低效园的DOP指数，结果表明周至县‘翠香’猕猴桃叶片养分需求顺序为Zn>K>N>B>P>Fe>Cl>Cu>Ca>Mg>Mn(表2)，与DRIS法诊断结果较为接近，说明本研究中DRIS诊断结果较为可靠。

表1 陕西省周至县‘翠香’猕猴桃叶片DRIS营养诊断的标准值

表2 低产园叶片养分DRIS和DOP诊断结果

2.2 叶片养分含量适宜范围的制定

对所调查78园次叶样的11种元素进行Kolmogorov-Smirnov(K-S)正态分布检验表明，N、K、Cl、Fe、Mn、Zn和B等7种元素含量的分布分别遵循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)的正态分布，其他4种元素不符合正态分布。在符合正态分布的7种元素里，Cl、Fe、Mn、Zn和B等5种元素属于DRIS诊断结果中非限制养分或平衡养分(表2)。因此按照概率分级法，用(X-0.8416S)、(X+0.8416S)2个点将Cl、Fe、Mn、Zn和B等5种元素测定结果分为3级，使1～3级分别对应标准值中的低值、正常值、高值3个数值范围，3个级别的样本出现概率分别为20%、60%、20%。其中，处在第2级，即在(X-0.8416S)～(X+0.8416S)区间的叶分析值，作为标准值中的正常值范围(表3)。对其余6种元素，以DRIS法诊断结果为基础，参考高效园测定值、国内外已有标准并考虑应用的便捷性对其概率分级结果进行修正，使叶分析值的正常值样品概率在50%～70%，从而得到陕西关中地区‘翠香’猕猴桃叶营养诊断适宜范围(表3)。所有元素适宜范围的中值与高效园叶片养分含量的平均值较为接近(表1和表3)，说明该适宜范围标准的合理性。

表3 陕西省周至县‘翠香’猕猴桃叶片元素含量适宜范围及低效园SRM诊断结果

3 讨论

笔者研究表明，周至县‘翠香’猕猴桃低效园叶片在采收前一个月存在钾和氮的缺乏，这与田间采样时观察到低效果园易发生老叶叶缘焦枯(缺钾症)、老叶叶片轻微黄化(缺氮症)的现象相吻合。大量研究表明，关中地区(包括周至县)猕猴桃园叶片易发生缺钾[9,11,16,22]，土壤速效钾则多处于以缺乏为主且有部分过量的状态[9,16,23～24]，笔者研究则进一步部分地证实了该结论的可靠性。‘翠香’猕猴桃叶片缺钾可能与土壤速效钾偏低和半干旱土壤上猕猴桃植株钾吸收利用效率偏低有关。尽管关中地区猕猴桃园土壤氮含量偏高[9,16,24]，但叶片氮含量过量和缺乏的研究结果均有报道[9,11-12,16]。研究表明，周至县‘翠香’猕猴桃叶片缺氮，这可能是因为：①当地果园土壤速效氮含量虽偏高，但氮肥利用率偏低[16]，7月份之后很少补施氮肥导致猕猴桃树体采收前31.3%氮需求无法及时得到满足[25]；②‘翠香’是早熟品种，故对氮的需求较为集中和强烈[4,15]。据此建议，周至县‘翠香’猕猴桃低效园在果实膨大后期到采收前可考虑适当叶施氮钾肥，这样既可及时防止树体氮钾缺乏，又可保证较高的肥料利用效率。

本研究还表明，低效园叶片钙、镁和铜过量，这与前期关中地区猕猴桃果园叶片和土壤调查的结果一致[9,16]。其中，钙和镁过量可能是由于：(1)低效园主要栽植于碱性较强、钙镁含量较高的石灰性土壤上所致；(2)低效园果实生长后期氮、钾施用不足有关，因为猕猴桃叶片钾、氮与钙、镁含量负相关[16]。叶片铜过量则可能与低效园喷施含铜制剂过多有关[26]。

制定合理的叶片养分适宜范围是进行准确的果树营养诊断的前提。在猕猴桃上，目前仅建立了‘海沃德’和‘秦美’两个品种的适宜范围[10～11]。然而，果树不同品种叶片营养诊断的适宜范围差异很大[27]，因此有必要针对猕猴桃新兴品种‘翠香’建立其相应的叶片营养诊断适宜范围，从而提高该品种生产上养分资源管理的效率。果树叶片营养诊断适宜范围的建立早期多依赖于高效园数据、前人相关标准和经验[28～29]。后来，随着基于正态分布原理的概率分级法的引入[18,30]，适宜范围建立的客观性得到进一步增强。笔者研究在概率分级法的基础上，通过DRIS诊断结果剔除了一些虽符合正态分布、但失调的元素，避免了这些元素在概论分级法应用上的分级偏差问题，从而进一步增强了养分适宜范围建立的客观性和可靠性。例如，研究中的钾符合正态分布，如果运用概率分级法可得到‘翠香’叶片钾适宜范围为8.1～14.3 g·kg-1，钾缺乏和过量果园分别占20%；这与DRIS诊断中钾严重缺乏的结果不符(表2)，且‘翠香’钾概率分级的适宜范围明显低于其他猕猴桃品种的钾适宜范围(‘秦美’12.0～18.6 g·kg-1；‘海沃德’18～25 g·kg-1)[10,16]。但是，如果在考虑概率分布的同时，还考虑DRIS诊断结果、高产园测定值和前人相关标准，提出‘翠香’叶片钾的适宜范围为10～18 g·kg-1，不仅符合DRIS诊断结果(表2)，且与前人在其他品种上的标准也较为接近[10,16]，故更符合生产实际。因此，在笔者研究中，对于不符合正态分布或虽符合正态分布但DRIS诊断失衡的元素，参考DRIS诊断结果、高效园测定值和前人相关标准并考虑应用的便捷性对其概率分级结果进行修正，使叶分析值的正常值样品概率在50%～70%，从而制定周至县‘翠香’猕猴桃叶营养诊断适宜范围。与‘海沃德’相比[10]，研究中‘翠香’猕猴桃的氮、磷和钾适宜范围较低，而钙适宜范围较高(表3)，这与前期对‘海沃德’和‘翠香’叶片养分含量差异比较的结果相一致[15]，进一步证实了该范围的合理性。