果树叶片营养诊断方法研究进展

范志懿，刘佳嘉

（宁夏大学农学院，宁夏银川750021）

果树的生长发育是连续不断地从外界获取矿质营养的过程，这些矿质营养对果树生理生态有着重要的作用，某一元素的过多或过少均会造成树体营养的失衡并引发该元素特有的缺素症，甚至导致果树树势衰弱、果实品质低下、产量严重下降等问题[1]。长期以来，果树的矿质元素大多来自于土壤，而提高土壤肥力的主要措施是施肥。近年来，由于我国长期过量使用化肥，造成了一系列环境污染及食品安全等问题[2]，使得化肥对果树产量及品质贡献率的增加已经达到了一定的上限。因此，由树体营养诊断指导的精准施肥成为了农业发展的方向和趋势[3]。目前，对果树进行营养诊断的方法主要有果树外观诊断、植物组织汁液速测、生物化学鉴定和叶分析4种[4]，其中，外观诊断简单易行，却容易造成误诊、植物组织汁液速测法不能反映树体营养的变化、生物化学鉴定不能直接反映树体营养状况，而叶分析能够充分反映出树体的养分需求和分配规律，从而得到广泛的关注。目前，国内有许多学者对果树叶片营养诊断展开研究[5-8]，但是这些诊断仍没有在国内的果树行业上得到推广，没有形成一套完整的诊断、施肥综合应用体系，较发达国家还有一定的差距。

目前，国际上常用的叶片营养诊断方法主要有4种，即充足范围法（sufficiency range approach，SRA）、诊断施肥综合法（diagnosis recommended integrated system，DRIS）、适度偏差百分数法（deviation from optimum percentage，DOP）、组分营养诊断法（component nutrient diagnosis，CND）。而我国由于地域辽阔、果树种类繁多，各种果树对矿质元素的需求及利用方式存在很大的差异，在开展由叶片营养诊断指导的果树施肥时，往往会由于果树种类、产地的不同出现诸多问题。因此，何种果树在何地采用何种叶片营养诊断方法就显得格外重要。结合全国各地对不同果树叶片营养诊断的研究内容，对比4种主要的叶片营养诊断方法，有助于更好利用叶片营养诊断而开展的果树生产实践活动。因此，笔者拟从大量研究实例入手，分析4种叶片营养诊断方法的优劣势，讨论影响叶片营养诊断的主要问题，以期为今后开展叶片营养诊断提供帮助。

1 果树叶片营养诊断方法研究进展

1.1 叶片营养诊断SRA法

SRA即充足范围法，是依据叶片矿质营养元素的标准值或适宜标准范围对树体营养状况进行诊断的一种办法。在利用SAR法进行果树叶片营养诊断时，首先要确定叶片内各元素含量的标准值[9]。它代表着果树在处于不同生理状态时叶内的矿质元素含量范围，包括缺值、低值、正常值、高值、过高等。目前，国内外确定标准值主要采用概率分级法，其基本步骤如下：第一，在叶片矿质元素含量值测定后，检测测定值是否服从正态分布，对于服从正态分布的矿质元素按概率10%、20%、40%、20%和10%将其分为缺乏、低值、正常值、高值、过高5个级别；第二，对于不符合正态分布的元素，应该用高产区域的叶片矿质元素含量值对概率分级法进行矫正，然后得出叶片矿质元素含量的适宜值[10]。在国外，许多国家很早就开始了果树叶片营养标准值的研究，如SCHUTZ等[11]在果树叶片营养元素含量的测定的基础上，经统计分析后，定出了美国密歇根州的苹果、桃、樱桃、杏等果树叶诊断标准。在我国许多学者就果树叶片营养充足范围展开研究[9，12-14]，一些学者也提出了我国一些地区的叶片营养诊断的标准值（表1），这些研究有效地推动了我国果树产业的发展。

表1 不同种类果树叶片营养元素的标准值

表2 不同地区苹果叶片营养元素的适宜含量

然而，该法在运用时存在着一个明显的问题，即无法确定所用的高产水平是否已达到该果树的最大生产潜力等问题[20]。同时，不同地区由于土壤特性、施肥水平、气候条件、果树种类及品种等不同，也会造成叶片营养诊断标准值的不同，如刘小勇等[15]确定的甘肃元帅系苹果叶营养元素的适宜值与其他学者相比就存在一定的差异（表2）。这就要求充足范围法在运用时一方面要与其他营养诊断方法相结合，共同指导果树施肥与高效栽培；另一方面也要考虑到标准值的适应性等问题。

1.2 叶片营养诊断DRIS法

诊断施肥综合法（DRIS）是由南非BEAUFILS从作物营养平衡角度出发提出的，该方法可避免由于养分之间的假拮抗作用而引起的不足[21]。之后广泛运用于玉米、柑橘等作物中[22-25]。在随后的实践中，WALWORTH将干物质（DM）指数纳入DRIS诊断体系，建立了改进型的M-DRIS法[26]。目前，改进后的M-DRIS法在国内外主流果树上几乎都有应用[7，27-28]。DRIS法和M-DRIS法在诊断时分为以下几步：首先在调查的基础上，据产量和品质确定高产组和低产组，然后广泛采样，测定样品的矿质元素含量，以N、P、K、……、N/P、P/N、N/K、K/N等方式表示各个参数；然后计算每个参数的平均值、标准差、变异系数、低产组与高产组的方差比、两组方差值的差异显著性等；最后，选择差异最显著的作为重要参数用于诊断，并选用高产组各诊断参数的平均值和变异系数作为参比值；最后通过诊断公式得到各元素诊断指数的计算公式，该步骤也可借助其他研究者采用的公式，最后计算出DRIS或M-DRIS指数。DRIS和M-DRIS诊断结果与充足范围法相比，可以更好的提出施肥建议并明确表示施肥顺序，因为DRIS或M-DRIS指数值越小，该元素可能相对越缺乏，越应优先补充，同时可以诊断出潜在缺乏的元素[29]。如刘红霞等[30]利用DRIS法诊断了豫西地区11个县市的22个苹果园，最后经过DRIS指数，计算得到该地区苹果的需肥顺序为：Fe＞Mn＞Zn＞N＞P＞Cu＞K，为该地区合理施肥提供了依据。然而，DRIS法在实践中也存在着很多问题，如罗东林等[20]在研究荔枝的叶片营养诊断时发现，DRIS法的准确与否与采样时期的不同有很大的关系，运用同样的方法在果实膨大期其诊断结果与产量的吻合程度很大，但在末枝老熟期其诊断结果却有很大的偏差。同时，此法只能以指数的形式得到养分需求顺序，不能得到明确的施肥指标，在运用时很可能引起歧义。

1.3 叶片营养诊断DOP法

1993年MONTANES等[31]提出了叶片营养诊断的适宜值偏差百分数法（DOP），并把它运用到了梨叶片的营养诊断上，其计算公式如下。

式中，C为被诊断样品某一元素的含量，Cref是该元素的适宜含量值。

DOP指数与DRIS指数都通过具体的数字来反映果树的具体施肥顺序。当指数为负时，表明植物对该元素有需求，绝对值越大需求强度也越大；指数为正值时，表明该元素过剩需求强度较小；为0时，则表明该元素达到平衡[32]。与DRIS法相比，DOP法计算简单，只是在某元素的适宜含量值基础上依据公式计算其DOP指数即可，不需要大量参数的计算和筛选，能更快、更简洁地得出果树养分丰缺状况，同时可以直接得到元素的含量偏差，得到较为明确的施肥顺序，适用于生产力水平较低的果树[10，33]。如张继舟等[10]利用概率分级法将大兴安岭的笃斯越橘分为高中低三类产区并得出大兴安岭地区笃斯越橘叶片矿质元素含量适宜值，然后利用DOP指数计算公式进行诊断。最后提出以下施肥建议：在开展生产活动中，低产区需施用较大量的N、Ca和Zn肥，中产区应补充一定量的P、Ca、Mg和Zn肥，高产区可适量施用N、P、K、Cu、Mn和Fe肥，各区产量均具有一定的提升空间。但是，DOP法不能够反映出养分与养分间的相互作用，忽略了养分间的协同与拮抗作用，因此，该法大多用于与其他方法的比较[32-34]。

1.4 叶片营养诊断CND法

1992年PARENT和DAFIR通过数据分析将DRIS扩展到了一种多元分析方法，即组分营养诊断法（CND）[35]。随后，KHIARI等[36]用CND法对高产群体划分和营养平衡理论进行了研究，极大的促进了该法在国外的应用。关于CND法在作物、木本植物、果树方面的应用研究也相继出现[37-41]。该法首先要利用数学方法建立叶片营养元素和产量及果实品质的关系，从而划分出高水平园和低水平园；然后以高生产水平果园的分析参数V*x的平均值和分析参数V*x的标准差SD*x作为标准参比值，对剩下低产园进行营养诊断，计算CND营养诊断指数Ix，Ix＜0表示该元素含量缺乏，Ix＞0表示该元素含量充足；Ix越接近0，表示该元素含量越接近适宜值[42]。目前，国内运用CND法进行叶片营养诊断的研究还很少见，仅HUANG等[43]应用CND法的部分理论进行了柑桔叶营养的诊断及范元广等[42]将CND法运用于辽西地区苹果养分状况的诊断。CND法是在DRIS法的拓展研究中发现的，分析的基本原理与DRIS法相同，然而两者之间还有不同：第一，CND法较DRIS法的单元营养分析变成了多元营养分析，使元素间的协同与拮抗作用得到了更好的体现，计算量要小于DRIS法[44]；第二，CND法对高产群体的划分是在调研的基础上通过数学统计的方法得到的，降低了人为因素干扰，结果科学性更强[29]。据PARENT等[45]综合多种果树的叶片营养诊断研究发现，这种多元分析诊断的准确性更高，可达87.5%。

2 叶片营养诊断的影响因素

叶片营养诊断的结果能否科学有效判断树体营养需求，关键取决于叶片样本的取样时间、取样部位及营养诊断方法的选择。对这3个部分内容展开讨论，可有效的为今后开展叶片营养诊断提供帮助。

叶片营养元素含量的年周期变化差别很大，关于采集叶片样本的最佳时间众说不一[46]。EMMERT等[47]在总结众多研究结果的基础上指出，在整个生长季中叶片浓度变化最小的时期即为叶片样本采集的最适期。在我国，张少若等[48]研究指出，确定最适宜营养诊断的叶片采集时间必须遵循以下几个原则：第一，营养诊断最佳时期应在植物营养生长、生殖生长较为旺盛时期，该时期植物对矿质元素需求量较大并且对矿质元素反应敏感；第二，该时期叶片矿质元素间变异程度小且矿质养分含量与全年平均值差别不大；第三，要对当年或下年的养分管理具有一定的时效性。胡国珠等[49-50]研究认为，油茶叶片营养诊断的最佳时间应为春梢末期，因为春梢生长质量对油茶成林的产量起关键性的作用，这也为采样时间的确定提供了一定的选择。王艺蓉等[51]研究认为，2月是攀枝花市凯特杧叶片营养诊断的最佳采样时间，2月相较其他月，叶片养分变异系数较小且含量较其他月更接近整个生殖生长期的平均水平，将其作为叶片营养诊断采样时间，对当年的施肥状况具有较强的指导意义，这正与张少若等[48]提出的选择原则相一致。

前人研究表明，采样部位与采样时间同样重要，只有在确定合适的采样时间和采样部位的基础上，所做出的叶片营养诊断结果才更为可靠[52]。用于果树叶片营养诊断的叶片一般是选择新抽生枝条上老熟并停止生长的健康叶片[52]；采样时选取植株各方向叶片并做多个重复，混合后方可测定[53]；对于树梢较长的果树，采样时一般选用树梢中段的叶片[54]。

3 4种叶片营养诊断方法的优缺点

4种主要叶片营养诊断方法，各有各的优缺点（表3），分别适用于不同地区的不同果树上，在选择时要充分考虑其适应性问题。在近些年的研究中，许多学者对多种诊断方法进行了对比研究，以期形成一个准确完善的诊断指标体系，如罗东林等[20]将SRA法、DRIS法、CND法均用于华南地区荔枝叶片的营养诊断，最后得出SRA法在该地区的荔枝叶片营养诊断中最为适用。还有一些学者将多种方法结合起来运用，得到一个十分完善的诊断体系，如王娅[55]将DOP法、DRIS法、CND法用于三峡地区柑橘叶片的营养诊断，提出了该地区柑橘的施肥建议，郑永强等[56]将CND法、DRIS法、DOP法运用于三峡库区鲍威尔脐橙叶片营养诊断，确定了需肥顺序，并表明该地区鲍威尔脐橙还具有很大的增产潜力。然而，因多种方法综合及对比研究的果树营养诊断过于繁琐，只是停留在拥有一定实验基础的企业及科研单位运用，并没有在广大果农中得到推广。因此，如何展开既简单又有效并能广泛推广的诊断措施是一个亟待解决的问题。

表3 4种叶片营养诊断方法优缺点比较

4 展望

通过对大量果树叶片营养诊断实例的分析及对4种营养诊断方法优劣势的对比后发现，组分营养诊断法（CND）较其他3种方更为科学，反映出的诊断结果也更为有效和准确，只是在我国推广较少；以上4种方法都存在计算量较大的问题，阻碍了果树叶片营养诊断在广大果农中推广。在进行叶片营养诊断时，叶片采样时间应在果树对矿质元素需求量较大并且对矿质元素反应敏感的时期，具体时期依果树种类而定；叶片采样部位多集中在新抽枝条的老熟健康叶片上，一般采用树梢中段混合采样法。

由于不同地区气候条件、土壤状况、果树种类等存在明显差异，这就要求不同区域要结合自身特点开展合适的果树营养诊断方法。综合国内外研究进展，我国开展果树营养诊断还需进行以下几方面的研究：广泛开展各果树品种叶片营养诊断标准值的研究，为各地开展果树营养诊断打好坚实基础；开展果树叶片营养诊断与其他学科的交叉研究，克服测定繁琐、计算困难的问题；开展果树叶片营养诊断经济效益方面的研究，有效指导果树施肥并明确其增产潜力。