“燕山早丰”板栗叶片DRIS营养诊断研究

郭素娟， 李广会， 熊 欢， 吕文君

(教育部森林培育与保护重点实验室，北京林业大学林学院，北京 100083)

叶片营养诊断法可对果树的营养状况进行有效评价[1]，是果园养分管理的重要参考依据，该法主要包括临界值法(CVA)、充足范围法(SRA)和诊断施肥综合法(DRIS)，其中临界值法(CVA)和充足范围法(SRA)倾向于对孤立的养分浓度进行评价，易受采样时期、矿质元素间交互作用等因素的影响[2]。其中 DRIS法最早由Beaufils[3]提出，充分考虑了营养均衡原理[4]，不仅能诊断出叶片矿质元素的丰缺状况，还可以反映出果树对养分的需求顺序[5]。目前，该法已广泛应用于柑橘[6-8]、苹果[9-11]、芒果[12-14]、菠萝[15-16]等果树的营养诊断研究，但在板栗上的应用鲜有报道。本研究针对迁西县“燕山早丰”板栗园存在的营养失衡问题，采用DRIS法通过对23个代表性板栗园进行叶片营养分析，以期为当地“燕山早丰”的营养诊断和平衡施肥提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

燕山板栗的核心产区是以山地为主，供试板栗品种为迁西地区主栽品种‘燕山早丰’(Castaneamollissimacv. ‘zaofeng’)。

1.2 代表性板栗园的选择

1.3 样品的采集

1.4 测定项目与方法

叶片在实验室按照自来水、0.1%洗涤剂、自来水、去离子水(3遍)顺序清洗后，置于烘箱，于105℃杀青30 min，80℃烘干至恒重，粉碎过0.25 mm筛，混匀后密闭于样品袋中待测[20]。叶片中氮(N)、磷(P)、钾(K)的测定: 称取样品0.2 g(准确至0.001 g)，采用H2SO4-H2O2消煮，全氮采用凯氏定氮法，全磷采用钼锑抗比色法，全钾采用AAS法[21]测定。叶片中全钙(Ca)、镁(Mg)、铁(Fe)、铜(Cu)、锰(Mn)、硼(B)的测定: 称取样品0.5 g(准确至0.001 g)，加浓HNO3-HClO4混合酸(8 ∶2)10 mL，放置过夜，然后继续加热消化[22]。Ca、Mg、Fe、Cu、Mn均采用AAS法， B采用甲亚胺法[21]测定。

1.5 诊断指数的计算

DRIS指数是反映板栗树对某一养分需求程度的指标，在DRIS诊断参数确定的基础上，依据Walworth等[23]提出的DRIS比值函数值和DRIS指数计算方法，公式如下:

图1 代表性板栗园的点位分布Fig.1 The locations of the representative orchards of chestnut

式中: A/B代表叶片中任何2种养分含量比值的实测值； a/b代表与A、B相对应的高产群体叶片中养分含量比值的均值； CV为高产群体叶片中任何2种养分含量比值的变异系数； n为参与营养诊断的矿质营养种类数。

采用EXCEL 2010、 SPSS 18.0对数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 “燕山早丰”板栗叶片矿质元素含量分析

表1 迁西地区“燕山早丰”板栗叶片矿质元素含量

2.2 “燕山早丰”板栗叶片矿质元素的相关性分析

对于任何果树而言，土壤速效养分是树体矿质营养的主要来源，但树体内各种矿质元素间的相互作用也是影响树体养分状况的重要因素。试验对该时期燕山早丰叶片矿质元素含量进行相关分析(表2)，结果表明，不同元素间存在复杂的正相关和负相关关系，但相关系数均未达到显著水平(P>0.05)。因此，7月中旬是“燕山早丰”板栗夏季追肥的理想时期，可避免因元素间拮抗作用导致肥效损失，提高肥料利用率。

表2 燕山早丰叶片矿质元素的相关系数

2.3 “燕山早丰”板栗叶片营养诊断

2.3.1 “燕山早丰”DRIS参数的确定 根据DRIS法的计算原理[4]，将各板栗园叶片N、P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、B含量以N/P、N/K、N/Ca、N/Mg、N/Fe、N/Mn、N/Cu、N/B、P/K、P/Ca、P/Mg、P/Fe、P/Mn、P/Cu、P/B、K/Ca、K/Mg、K/Fe、K/Mn、K/Cu、K/B、Ca/Mg、Ca/Fe、Ca/Mn、Ca/Cu、Ca/B、Mg/Fe、Mg/Mn、Mg/Cu、Mg/B、Fe/Mn、Fe/Cu、Fe/B、Mn/Cu、Mn/B、Cu/B及各自的倒数共72种形式表示，分别计算板栗园高产组和低产组各种表示形式的平均值、方差、变异系数及方差比(VL/VH)，并对不同表示形式的方差比进行显著性检验，通过F检验筛选达到显著水平的表示形式(每对表示形式如N/K与K/N，只选择差异最显著的作为重要参数)作为DRIS参数。在本次研究中，发现有9种表示形式的方差比达到5%显著水平，6种表示形式的方差比达到1%极显著差异水平(表3)，因此试验将高产板栗园的这15种表示形式的均值、方差、变异系数作为DRIS诊断参数。由表3可以看出，低产组中15种不同元素表示形式的变异系数均大于高产组，进一步说明低产组板栗园间不同养分含量的比例严重失衡。

2.3.2 “燕山早丰”不同板栗园的诊断指数与需肥顺序 通过DRIS指数计算公式得出每一种元素的DRIS指数，元素的平衡状况以该元素DRIS指数的大小来反映，每一种元素DRIS指数的理想值应为零[23]，指数为正值表示该元素在植物体内相对过剩，指数为负值表示在植物体内相对缺乏，而且对于每一个诊断样品来说，所有元素DRIS诊断指数的代数和为零。根据各元素诊断指数的大小进行排序可得出植物对不同养分的需求顺序。由表4可以看出，Ca、B指数的负值所占比例最大，均为56.522%；但需肥顺序中Mn排在首位的板栗园数量最多，占供试板栗园的30.435%；其次是P，占供试板栗园的17.391%；与其它元素相比，Cu未出现在板栗园需肥顺序的首位，且不同板栗园Cu的DRIS指数绝对值较小，基本满足树体的营养需求。

所有元素DRIS指数的绝对值之和称为营养不平衡指数(NII)，可全面反映树体的营养状况，NII值越大，表明树体内矿质营养越不平衡，NII值越小则越接近平衡[25]。表4显示，低产板栗园的NII值(均值63)明显高于高产园(均值24)，说明高产板栗园树体的养分状况比低产栗园平衡。相关分析发现，各板栗园NII值与产量间的皮尔逊相关系数为-0.756，达到极显著负相关水平(P<0.01)，这与Nachtigall等[11]对苹果， Partelli等[26]对咖啡的研究结果一致。

表3 DRIS参数统计表

2.3.3 迁西“燕山早丰”DRIS指数分级初步标准 根据DRIS图示法的划分原理，分别计算养分平衡区、中等不平衡区和严重不平衡区各养分指数的范围，初步制定出迁西“燕山早丰”DRIS指数分级标准(表5)。以高产组5号园为例，对照表5中各养分指数的分级标准，可以初步判定N、P、K、Fe、Cu属于适宜范围，Mn、B属于轻度缺乏范围，Ca属于轻度过剩范围，Mg属于重度过剩范围，这与采用DRIS指数法得出的5号园的养分需求顺序一致(表4)，因此在该立地条件下，限制板栗产量的矿质营养元素是Mn、B。

以低产组7号园为例，对照表5中各养分指数分级标准，可以判定Ca、Mn、Cu、B属于适宜范围，N属于重度缺乏范围，Mg属于轻度缺乏范围，P、K属于轻度过剩范围，而Fe则属于重度过剩范围，这与采用DRIS指数法得出的7号园的养分需求顺序一致(表4)。因此该板栗园应当增加氮肥的施用量，同时减少铁肥的施用，这样既满足了栗树的养分需求，又避免了肥料的浪费。

3 讨论与结论

DRIS法的理论依据是植物正常生长发育所需养分是均衡的，一种养分与其它养分的比值存在最适值。只有矿质元素含量的比例处于最佳平衡状态下，植物才能发挥出应有的产量潜力，因此生产中叶片矿质元素含量的比值与最适值越接近，植物的养分状况越接近平衡[4]。但由于受各种因素的影响，不同植物叶片各矿质元素含量的理想值很难获取，通常采用高产群体叶片中各矿质元素含量的平均值作为适宜值。因此根据本次试验结果，迁西“燕山早丰”板栗园叶片营养诊断的养分含量适宜范围分别为N (1.997±0.169)%、P(0.130±0.012)%、 K(0.571±0.059)%、Ca(1.295±0.112)%、Mg (0.679±0.075)%、Fe 685.875±76.159 mg/kg、Mn 593.780±131.690 mg/kg、Cu 12.726±1.507 mg/kg、B 43.418±7.889 mg/kg。但部分学者提出了另一种方法进行叶片养分适宜值范围的界定，该法通过对高产组叶片各养分数据进行正态性检验，对高产组的养分统计分布进行范围初定，从而得出叶片养分的适宜值范围[27]，但目前哪种方法可获取最佳养分适宜值范围仍未有定论。

表4 DRIS诊断指数及需肥顺序

表5 DRIS指数分级标准

本研究采用DRIS法对迁西“燕山早丰”进行了叶片营养诊断，提出了不同地区23个代表性栗园的养分需求顺序，并初步制定了DRIS指数分级标准，用于指导板栗定量施肥，为迁西县“燕山早丰”的营养诊断和平衡施肥提出了参考建议。但对于诊断标准的有效性，有必要增加板栗园数量和延长试验年份，并结合田间施肥试验进行进一步验证。另一方面，除“燕山早丰”外，迁西县还存在其它板栗品种，“燕山早丰”的DRIS标准是否适用于其它板栗品种的营养诊断还需要进一步研究。

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