管道输液滴干对苹果缺铁失绿症的影响

马幸幸 田自武 刘贵巧 刘子英 杨青芹 吕志果 薛进军

摘要： 为探索防止果树缺铁失绿症方案，该研究以FeN为铁肥品种，以管道输液滴干的方式对中秋王苹果树输入不同浓度的溶液，测定叶片的叶绿素相对含量（SPAD值）、百叶重、百叶厚、全铁和活性铁含量及荧光参数等指标。结果表明： FeN管道输液滴干处理显著提高了苹果叶片的SPAD值、百叶重、百叶厚、全铁以及活性铁的含量，发现叶片SPAD值与活性铁含量之间呈现良好的线性关系（相关系数为0.899），表明叶片SPAD值可以作为苹果缺铁诊断指标，同时也说明了苹果树体叶片黄化主要是由于活性铁含量低所致。16.4 × 103 mol·L1 FeN溶液处理的叶片SPAD值、百叶重、百叶厚、全铁及活性铁含量显著高于其它处理，分别比对照提高了89.66%、20.42%、9.26%、158.0%、277.4%，该处理荧光参数也达到了较优水平。该研究结果为管道输液滴干防止苹果缺铁失绿症的应用奠定了基础。

关键词： 缺铁失绿症， FeN， 管道输液滴干， 苹果， 指标

中图分类号： Q945， S661.1文献标识码： A文章编号： 10003142（2017）09113706

Abstract： In order to explore the simple and laborsaving program of preventing iron deficiency chlorosis in fruit trees， we studied the effects of FeN solutions of different concentrations by pipeline transfusion and drip， contrasted by conventional management by determining the leaf SPAD value， hectoleaf weight， hectoleaf thickness， the content of total iron and active iron and so on. The results showed that the treatment of iron fertilizer pipeline transfusion significantly increased leaf SPAD value， hectoleaf weight and hectoleaf thickness， the content of total iron and active iron in leaves， while the chlorophyll fluorescence parameters also had a major impact. In addition， SPAD value and the content of active iron had a good linear relationship， and the correlation coefficient reached 0.899 through analyzing different grades yellow leaves. This result suggested that there was certain reliability with SPAD value as the way of diagnosing iron deficiency in apple， and it also explained that the yellowing leaf was mainly caused by the shortage of iron. The SPAD value， hectoleaf weight， hectoleaf thickness， the content of total iron and active iron in leaves were markedly improved by pipeline transfusing the solution of 16.4 × 103 mol·L1 ， which were increased by 89.66%， 20.42%， 9.26%， 158.0% and 277.4% in the experiment， and the fluorescence parameters also reached the optimum level. The result showed that the technology of pipeline infusion dripping trunk significantly improved the index level of apple leaves， and the results laid the foundation for the application of pipeline trunk transfusion and drip in the prevention and treatment of iron deficiency chlorosis in apple.

Key words： iron deficiency chlorosis， FeN， pipeline trunk transfusion and drip， apple， index

蘋果缺铁失绿症是由于植株体内缺乏铁元素而导致叶绿素合成受阻的生理性病害（苏律等，2016）。在我国北方石灰性土壤地区，植物缺铁失绿现象普遍存在。我国是世界苹果第一生产大国（常源升，2014）。然而，苹果作为我国栽培面积最大的树种，其缺铁失绿症发病率也最高（叶优良等，2002）。缺铁导致苹果树势衰退，产量损失严重，果实品质下降，缺素严重时减产在90%以上，甚至导致树体死亡，种植者因此遭受巨大的经济损失（于绍夫等，1985）。因此，缺铁黄化病一直是阻碍苹果发展的一大难题。因为铁具有易氧化和难移动的特点，有效铁的含量在石灰性土壤中很低，因而有效防治果树缺铁失绿症已成为世界范围内的难题。

目前，防治果树缺铁失绿症常用方法有土施、叶面喷铁、强力高压注射、根系输液以及虹吸输液等（Jendoubi et al，2011）。一般土施高剂量无机铁盐很快被氧化成不溶的氧化铁，叶面喷铁是矫治果树缺铁失绿症的传统方式，其在操作过程中易导致土壤残留，且一般只能起到斑点状复绿的效果，不能增加根中铁含量（Shena et al，2015；Alcalá et al，2012）；强力高压注射复绿快，效果好，但其操作时需注射机，操作难度大且易产生肥害（崔美香等，2005）；根系输液操作复杂且较费工；近两年来出现的虹吸输液矫正果树缺铁失绿虽然时间短、效果好，但费工，难以在生产上推广应用（薛进军等，2013），这些措施成本昂贵且不能从根本上改善植物铁营养（Alcántaraa et al，2012）。为探索防止果树缺铁黄叶病的有效措施，本研究以管道输液滴干的方式对苹果树输入不同浓度的铁肥，旨在探索合适的管道输液滴干方案，为防止苹果树缺铁失绿症提供理论及实践指导。

1材料与方法

1.1 材料

试验于2015—2016年在河北省邯郸县姚寨乡苹果园进行，土质为黄绵土，土壤pH值8.2，土壤有机质含量为13.1 g·kg1 ，试验材料为6年生中秋王苹果品种（红富士和新红星的杂交后代，引进于河北省邯郸市林业局），株行距2 m × 4 m，南北行向，试验树长势良好且栽培管理条件基本一致。

管道输液滴干装置于2015年9月中旬铺设，盛铁肥的容器为500 L容积的水塔，置于距地面约1.5 m高的平台上。主管为PVC黑管，毛管是内径为0.4 mm的软管，毛管一端连接支管，支管为黑色滴灌管，另一端连滴头，滴头插入树干，流速为2 L·h1，每株树一个滴头。

1.2 试验设计

试验用FeN处理（薛进军等，2016），设置以下浓度：（1）16.4 × 103 mol·L1 溶液，简称T1；（2）8.22 × 103 mol·L1 溶液，简称T2；（3）5.22×103 mol·L1 溶液，简称T3；（4）不做任何处理为对照，简称T4。每次每株输液滴干2 L，每处理选树势均一的5株树作为试验树，单株区组，重复5次。

1.3 测定方法

2016年3月15日进行第一次管道输液滴干，以后每10 d输液滴干一次。5月15日测定不同处理叶绿素相对含量（用SPAD502 Plus手持叶绿素速测仪测定）、百叶重、百叶厚；叶绿素荧光用德国生产的便携式荧光仪（型号：PAM2100）测定。

1.3.1 全铁测定于2016年3月15日（处理前）和5月15日分别进行采样，采样时按照东西南北中五个方位采集新梢顶部的第5至第8片叶，每株树采集15片叶，迅速带往实验室，依次用肥皂水、蒸馏水清洗干净后，105 ℃杀青20 min，而后于干燥箱中70 ℃保持72 h，烘至恒重，经粉碎、电炉碳化、马弗炉灰化后，用1.2 mol·L1 盐酸溶解，煮沸后趁热过滤，定容，用原子吸收分光光度计检测叶片全铁含量。

1.3.2 二价铁的测定于3月15日和5月15日采样，叶片剪碎后迅速称取1 g叶片鲜样，加入1 mol·L1 盐酸浸提24 h，取1 mL浸提液，依次加入邻啡罗啉（0.15%）溶液、氟化氨（3 mol·L1 ）溶液和乙酸钠缓冲液（1 mol·L1），显色30 min，于510 nm处用紫外分光光度计测吸光度（倪琳琳等，2015）。

1.3.3 SPAD值与二价铁相关性测定将叶片按黄化等级分为一级：叶片正常；二级：叶片呈淡绿色；三级：叶脉呈淡绿色，叶肉呈淡黄色；四级：叶脉叶肉均呈黄色甚至灰白色，甚至有坏死斑点或穿孔现象。每一等级采集15个样品，每个样品含不同等级叶5片（高一宁，2013）。测定不同样品叶片的SPAD值及二价铁含量，根据所测数据做回归方程。

1.4 数据统计与分析

利用Execl办公软件进行数据的统计分析，采用SPSS分析软件进行差异显著性分析，多重比较分析采用Duncans法进行。

2结果与分析

2.1 不同处理对叶片SPAD值、百叶重及百叶厚的影响

从表1可以看出，管道输液滴干铁肥后叶片SPAD值较对照均有明显增加，未表现黄化症状。其中，SPAD值最高的是T1，为57.43，较T4叶片SPAD值提高89.66%；其次是T2，为56.53，较T4叶片SPAD值提高86.69%；不做任何处理的叶片SPAD值最小，为30.28，黄化明显。由此说明，通过铁肥管道输液滴干处理，叶片的叶绿素水平得到显著提高，其中以16.4 × 103 mol·L1 处理效果最好。

就百叶重、百叶厚而言，铁肥输液滴干处理明显提高了叶片的百叶重和百叶厚水平，其中T1的百叶重增加明显，为66.57 g，较T4叶片百叶重增加20.42%；T1、T2和T3叶片百叶厚之间差异不显著，但显著高于T4，这可能是因为管道输液滴干处理提高了叶片的光合能力，从而使有机物贮存增加。

2.2 不同处理对叶片叶绿素荧光参数的影响

叶绿素捕获的光能主要通过热耗散、光合电子传递及叶绿素荧光发射三种形式耗散，且这三种途徑此消彼长。因此，叶绿素荧光会随着热耗散及光合电子传递过程的变化而变化。从表2可以看出，输液滴干不同浓度FeN溶液对叶片的叶绿素荧光参数均产生了影响。其中，T1的相对电子传递速率（ETR）、光系统Ⅱ（PS Ⅱ）实际光量子产量（Yield）、PS Ⅱ潜在活性（Fv/Fo）、最大荧光产量（Fm）、PSⅡ原初光能转化效率（Fv/Fm）均高于对照，分别为46.61、0.290 0、36.17、855.7和0.972 5。相对电子传递速率表示光合作用过程中电子的传递速率，其中输铁处理与对照差异显著，且以T1的电子传递速率最高，说明16.4×103 mol·L1 处理果树的电子传递速率达到最优。PSⅡ反应中心的开放程度及光合活性的高低可通过光化学淬灭系数（qP）反映，而非光化学淬灭系数（NPQ）反映了树体的光保护能力，PSⅡ中心色素所吸收的光能，以产热耗散的部分是以非光化学淬灭系数来反映的，当过量的光能被PSⅡ的中心色素吸收时，如不能通过热能耗散，将导致叶片光抑制或光破坏；试验结果表明，输液滴干铁肥处理的光化学淬灭系数略高于其它处理，但并未达到显著性差异，而其产热耗散也高于对照，这说明输液滴干铁肥处理的PSⅡ的反应中心对强光的保护能力及活性相比对照提高明显，同时也说明由于逆境胁迫，无管道输液叶片的部分光合机构可能已经受到损害。

PSⅡ实际光量子产量表示PSⅡ反应中心在部分关闭条件下的光能实际原初捕获效率，其中T1和T2的实际光量子产量最高，而且与其它处理之间存在显著性差异；PSⅡ潜在活性代表PSⅡ的潜在光化学活性，输液滴干铁肥处理的PSⅡ潜在活性显著高于无管道输液的处理，而且以T1最显著。因此，输液滴干铁肥处理提高了叶片的潜在光化学活性。最大荧光产量反映了PSⅡ反应中心在完全关闭条件下的电子传递状况，输液滴干铁肥处理的最大荧光产量显著高于对照，而且T1的最大荧光产量最高，说明了铁肥管道输液滴干处理的电子传递在PSⅡ反应中心完全关闭条件下，其荧光产量优于对照，而且以T1效果最显著。PSⅡ原初光能转化效率表示暗适应叶片的PSⅡ最大光能转化效率，其中输液滴干铁肥处理的原初光能转化效率高于对照，而且与对照存在显著性差异，即T1的最大光能转化效率最高。

2.3 不同处理对叶片铁含量的影响

从表3可以看出，铁肥管道输液滴干后，叶片全铁及活性铁含量较对照均有显著增加。全铁含量和活性铁含量均以T1处理最高，与其它处理存在显著性差异，其全铁和活性铁含量较处理前分别提高158.0%和277.4%，且其全铁含量增加量约是T4叶片全铁含量增加量的13倍；不做任何处理的叶片新叶呈现黄化症状，其全铁和活性铁含量最低，且其全铁含量前后变化不明显，活性铁含量有降低趋势。管道输液滴干处理叶片的活性铁含量提高的原因可能是亚铁通过管道输液滴干进入树体后，仍以活性铁的形式存在。

2.4 不同黄化等级叶片SPAD值与活性铁含量的关系

图1结果显示，SPAD值与活性铁的相关性。用苹果不同黄化等级叶片活性铁含量与叶片SPAD值进行相关性分析，结果表明，当苹果叶片呈现严重黄化时，即叶片SPAD值处于较低水平时，叶片活性铁含量也较低，随着叶片SPAD值的增加，叶片活性铁含量也逐渐升高，说明苹果树体叶片黄化主要是活性铁含量低所致。叶片活性铁含量与叶片SPAD值在一定程度上呈现良好的线性关系，相关系数为0.899。

3讨论与结论

管道输液滴干技术是以虹吸输液为基础发明而来，与传统的滴灌技术相比，其具有以下特点：（1）管道输液技术可进行水肥药一体化，水肥药基本没有离开树体，其利用率远高于滴灌。（2）滴头插入树干不会堵塞。（3）每株树只需一个滴头，其成本明显低于滴灌。（4）操作技术简单，果农可自行施工安装，便于推广。叶片、根系、木质部和韧皮部是管道输液滴干的铁肥进入树体的主要器官，管道输液的铁肥可直接向这些器官提供营养。

铁作为苹果树体的重要微量元素，其含量与光合效率的高低密切相关。而叶绿素荧光可探寻植物体光合作用的各种信息，也可通过其参数的变化来直接或间接的反映植物光合作用的状态（徐德聪等，2003）。目前，叶面喷铁仍是防治缺铁失绿症的主要方式，而通过果树管道输液滴干方式防治缺铁失绿症鲜有报道。然而，叶面喷铁一般不能增加根中铁含量，且只能起到斑点状复绿的效果，Alcántara et al（2012）认为土施或叶面喷施铁肥成本昂贵且不能从根本上改善植物铁营养。管道输液滴干用水塔等容器取代常规输液的瓶子和袋子，用管道将果园所有单株连为一体，水塔中放入二价铁就可为果园所有单株进行输液，能够解决大面积果园缺铁问题。输液的二价铁通过树干进入树体，吸收动力是被动吸收（叶片蒸腾拉力），防止了根系吸收过多铁产生过量活性氧而伤害细胞，从而导致植株死亡的情况。树体对铁肥的吸收量可由果树根据自身需要调节，生长季可以给果树天天输二价铁，克服常规输液没有持效性的缺陷，从而不仅能够防止果树缺铁失绿症，而且能显著提高果实中铁的含量。

二价铁通常被认为是活性铁，而活性铁的缺乏通常被认为是导致缺铁失绿症的主因（高一宁，2013）。本研究表明，与常规管理相比，管道输液滴干处理显著提高了叶片的指标水平，其中，通过管道输铁处理，叶片中活性铁以及全铁含量均得到了显著提升，由此说明管道输液滴干处理在防治果树缺铁失绿症方面潜力巨大。其中，以管道输16.4×103 mol·L1 FeN溶液处理的叶片SPAD值、百叶重、百叶厚、全铁及二价铁含量显著高于其它处理，分别比对照提高了89.66%、20.42%、9.26%、158.0%、277.4%，其荧光参数也达到了较优水平；另外，叶片叶绿素含量可用叶片SPAD值进行估计（朱明涛，2015），由于可以简便、连续、无损测定叶片的SPAD值，而叶片活性铁含量与叶片SPAD值在一定程度上呈现良好的线性关系，因此，叶片SPAD值为评估果树铁营养状况开辟了新途径。综上，通过管道输液滴干方式，对树体输铁肥能促进树体生长，从而达到防治缺铁失绿症的目的。

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