广东主要蓝莓品种叶片营养与土壤养分关系分析

卓翊深，陈 猛，曹 凯，杨俊泉，陈杰忠，姚 青

（1.华南农业大学园艺学院，广东 广州 510642；2.广东省科学院微生物研究所，广东 广州 510070；3.广东融和生态农业集团有限公司东源分公司，广东 东源 517541）

【研究意义】蓝莓（Vacciniumspp.）是杜鹃花科（Ericaceae）越桔属（Vaccinium）多年生小浆果。由于蓝莓果实富含花青素、果胶、膳食纤维等营养物质，国际市场需求旺盛，产业化种植面积迅速增加［1］。近年来，我国蓝莓的栽培面积逐渐扩大，栽培区域也从传统的东北地区向西南、华东地区扩展，目前我国五大蓝莓主要产区包括长白山产区、辽东半岛产区、山东半岛产区、西南产区、华东产区［2］。随着适应高温多雨的蓝莓新品种的不断引进，华南地区也开始尝试蓝莓商业化栽培［3-5］。因此，开展广东省主要蓝莓产区的蓝莓栽培技术研究具有重要价值。【前人研究进展】河源市作为广东省内率先试种蓝莓的地区，已形成一定生产规模，2018 年蓝莓种植面积已达2 000 hm2［6］。李根柱等于2007 年从云南省昆明市引种9 个品种，在河源市经6 年试栽发现，蓝雨、灿烂、顶峰、粉蓝、巴尔德温等5 个品种对华南地区的高温多雨气候条件具有较好的适应性［5］。但是，蓝莓根系分布浅，对土壤条件有较严格的要求，通常喜酸性（pH 4.0～5.5）和有机质含量高的土壤。由于蓝莓根毛发生的负调控基因GL2、WER、TTG正常表达，而正调控基因TRY、CPC、ETC1不表达，导致蓝莓根系通常表现为根毛缺失［7］，在自然条件下其根系大多与土壤真菌共生形成菌根，以促进植株的养分吸收和抗逆性［8］。此外，蓝莓自身的Vco-miR_n10（新型miRNA）可能调控植株对干旱胁迫的响应［9］。【本研究切入点】广东省广泛分布的土壤类型为红壤，呈酸性、有机质含量低，作为蓝莓商业化种植的新兴区域，这些土壤资源及其化学特性是否适合蓝莓根系生长，值得探讨。矿质养分含量是影响植株生长的关键因素，不同养分之间的平衡（即比例）也起到同样重要的作用。因此，Beaufils［10］建立了基于不同养分比例的综合营养诊断法（Diagnosis and Recommendation Integrated System，DRIS）营养诊断，并成功应用于苹果、柑橘等果树的营养诊断中［11-13］，但在蓝莓上尚未见报道。【拟解决的关键问题】以广东省河源市广东融和生态农业集团有限公司的蓝莓园为研究对象，测定4个品种的土壤肥力、叶片矿质养分、根系菌根侵染率等指标，运用DRIS 法诊断各品种叶片氮、磷、钾养分亏缺状况，分析树体养分水平与土壤肥力的关系，并调查根系中菌根侵染状况，以期评价华南红壤对蓝莓栽培的适宜性，为华南地区商业化蓝莓园的土壤管理提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

河源市是广东最早引种蓝莓的地区［5］，本研究以河源市东源县顺天镇的广东融和生态农业集团有限公司蓝莓园为调查对象，栽培品种有4个：灿烂、贵蓝、南高3 号、夏普蓝，4～6 年生，栽培面积133 多hm2。该蓝莓园通常施用花生麸有机肥，同时在树盘覆盖花生壳以补充有机物料。

1.2 试验方法

2017 年9 月进行采样，每个品种随机调查5个小区作为5 次重复，小区面积667 m2。小区内按照“Z”字型取样，选择5 个植株用土钻在根际范围内取深0～20 cm 土壤，混合后作为该小区的土壤样品。同时，每个取样植株随机选取10 片成熟叶片，每个小区采集的叶片混合后作为该小区的叶片样品。

1.2.1 土壤化学性质测定 土壤化学性质的测定参照《土壤调查实验室分析方法》［14］进行。土壤pH 值采用电极电位法测定，水土比为2.5 ∶1（W/V）；土壤有机质含量采用H2SO4和K2Cr2O7湿法氧化后滴定分析测定；土壤有效氮、有效磷和有效钾的含量分别采用碱解扩散法、盐酸氟化铵浸提-钼锑抗比色法和乙酸铵浸提-火焰光度法测定；土壤总氮、铵态氮和硝态氮的含量分别采用凯氏定氮法、酚二磺酸比色法和靛酚蓝比色法测定；土壤交换性酶含量采用乙酸铵提取、原子吸收光谱方法测定。

1.2.2 叶片养分测定与DRIS 分析 叶片经流水洗净后烘干至恒重，按常规方法测定氮、磷、钾、铁等养分含量［15］，并根据周龙等［13］方法计算氮、磷、钾的DRIS 指数，进行营养诊断分析。由于南高丛蓝莓和兔眼蓝莓的叶片养分标准值未见报道，本研究DRIS 分析所需的蓝莓叶片养分标准值参照魁北克低丛蓝莓叶片的氮、磷、钾最适浓度［16］，并取4/3、8/3、-4/3 和-8/3 分别确定过剩值、偏高值、偏低值和缺乏值，平衡值介于偏高值和偏低值之间（表1）［13］。在DRIS 分析的基础上，计算营养不平衡指数（Nutrient imbalance index，NII），NII 的绝对值越大，表明营养元素含量越不平衡［13,17］。

表1 蓝莓叶片养分水平分级标准（g/kg）Table 1 Leaf nutrient classification standard for blueberry（g/kg）

DRIS 分析中需要计算任意两种养分A 和B的含量比值，并构建函数f（A/B）以描述（A/B）偏离标准值（a/b）的程度［13,18］：

式中，CV为A/B 的变异系数；f（A/B）值为正值表示养分A 相对于养分B 过量或养分B 相对于养分A 不足，f（A/B）值为负值则相反，其绝对值越大表示过量或不足的程度越严重。

1.2.3 菌根侵染率测定 采集4 个蓝莓品种的根系，用流水洗净后剪成1 cm 左右的根段，根据Phillips 等［19］方法对根段进行前处理和曲利本蓝染色，染色根段在载玻片上压片后用生物显微镜观察菌根侵染的状况。

试验数据DRIS 分析采用Microsoft Excel 进行，不同品种间的多重比较分析、叶片养分与土壤化学性质间的相关分析和多元回归分析采用SPSS V25 进行。

2 结果与分析

2.1 蓝莓叶片养分含量和根区土壤化学性质分析

由表2 可知，蓝莓叶片中氮、磷、钾、铁等养分含量范围分别是11.92～15.90 g/kg、0.67～0.76 g/kg、4.99～8.69 g/kg、49.12～73.35 mg/kg，不同品种叶片中氮、钾和铁含量存在显著差异，但是磷含量没有显著差异。总体而言，贵蓝和夏普蓝的叶片养分含量较高，而灿烂和南高3 号的叶片养分含量较低。夏普蓝养分综合水平最高，叶片氮、磷、钾、铁含量分别为15.90 g/kg、0.76 g/kg、6.58 g/kg、63.73 mg/kg，而南高3 号养分综合水平最低，叶片氮、磷、钾、铁含量分别为12.54 g/kg、0.70 g/kg、4.99 g/kg、49.12 mg/kg。

表2 不同品种蓝莓叶片主要营养元素含量Table 2 Main nutrient contents in leaves of different blueberry cultivars

土壤化学性质分析结果（表3）表明，被调查果园的土壤pH 值在4.23～4.80、可满足蓝莓的生长需求，但是有机质含量偏低、仅1.436%～1.908%。根区土壤的养分含量方面，夏普蓝的综合养分水平最高，全氮、铵态氮、碱解氮、速效钾和有效铁的含量均最高，其中铵态氮含量是其他3 个品种的2.01～2.98 倍、有效铁含量是其他3 个品种的1.56～2.75 倍，硝态氮和速效磷含量居第2 位；南高3 号的综合养分水平居第2 位；灿烂和贵蓝的综合养分水平最低。根区养分水平的高低一方面反映根系对养分的活化能力，另一方面也反映植株的生长潜力。

表3 不同品种蓝莓根区土壤的化学性质Table 3 Soil chemical properties in root zone of different blueberry cultivars

2.2 蓝莓叶片DRIS 营养诊断分析

根据单偏离程度函数值（表4）可知，4 个品种的f（N/P）值为正值、而f（N/K）和f（P/K）均为负值，表明树体的磷营养相对于氮营养不足、氮营养相对于钾营养不足；f（P/K）的绝对值大于f（N/K），表明磷营养相对不足的程度大于氮营养相对不足的程度。

表4 单偏离程度函数f（A/B）统计Table 4 Statistics of the single deviation function f(A/B)

DRIS 诊断分析结果（表5）表明，被调查的蓝莓叶片磷营养指数最低（-9 589），钾营养指数最高（15 405），氮营养指数介于两者之间（9 210），表明蓝莓整体上的需肥顺序为磷＞氮＞钾。4 个品种除贵蓝外均遵循这个规律，贵蓝的需肥顺序表现为磷＞钾＞氮。比较4 个品种的NII 值发现，贵蓝最高（13 096）、夏普蓝最低（8 942），而灿烂和南高3 号介于两者之间，表明贵蓝叶片的养分（氮、磷、钾）不平衡程度最严重，夏普蓝叶片的养分不平衡程度较轻。

表5 不同品种蓝莓叶片DRIS 诊断指数及需肥顺序Table 5 DRIS indexes and the ranking of nutrient requirement of leaves of different blueberry cultivars

2.3 蓝莓叶片养分含量与根区土壤化学性质的相关性分析

为揭示蓝莓叶片养分含量受到土壤哪些化学性质的影响，对叶片养分含量（4 个指标）和土壤化学性质（9 个指标）进行相关分析发现，叶片中的氮、钾、铁含量与本研究测定的9 个土壤化学性质指标之间没有显著相关性，仅磷含量与土壤碱解氮、速效钾含量呈显著正相关，相关系数分别是0.580 和0.486（表6），表明叶片养分状态受根区土壤化学性质的影响较小。为进一步验证两者的不相关性，对叶片养分含量和土壤化学性质进行多元线性回归分析，发现两者之间的关系均未达显著水平（表7），表明两者之间没有相关性。

表6 蓝莓叶片养分含量与根区土壤化学性质的相关系数Table 6 Correlation coefficient between nutrient contents in blueberry leaves and soil chemical properties

表7 蓝莓叶片养分含量与土壤化学性质的多元线性回归分析Table 7 Multiple linear regression analysis of nutrient contents in blueberry leaves and soil chemical properties

2.4 蓝莓根系菌根侵染分析

蓝莓根系没有根毛，不利于根系养分吸收，但是通常与菌根真菌共生，可促进养分吸收、提高抗逆性。广东省河源市是蓝莓种植新区，我们推测蓝莓尚未与菌根真菌形成良好的共生关系，从而影响根系从土壤中吸收养分，导致叶片养分含量与土壤养分水平没有显著相关性。通过菌根染色和显微镜观察（图1）可知，灿烂、南高3号和夏普蓝的菌根侵染率分别是16.5%（±2.3%）、26.7%（±3.7%）和15.0%（±4.2%），均在较低范围。在曲利本蓝染色的蓝莓根系（图1）中，可观察到较多石楠属菌根真菌在根细胞中形成菌丝圈（Hyphal coil，HC），也可观察到少量丛枝菌根真菌在根细胞间的内生菌丝（Intraradical hyphae，IH）和根细胞内的丛枝（Arbuscule，A），还可观察到其他有待证实的内生真菌（Endophyte，E）。

图1 蓝莓根系与菌根真菌的共生Fig.1 Symbiosis between blueberry roots and mycorrhizal fungi

3 讨论

华南地区是蓝莓栽培新区，主要土壤类型是酸性红壤，pH 条件可满足蓝莓生长需求，但是有机质含量低。前期研究发现，蓝莓栽培管理中施用有机肥进行土壤改良，虽然可提高有机质含量，但同时也大幅提高了pH 值，需要施用硫磺来降低土壤pH［20］。因此，广东蓝莓主产区河源市蓝莓园的土壤条件是否适合蓝莓生长仍需要开展大量研究。本研究调查4 个品种的叶片养分含量，发现‘夏普蓝’的营养水平最高，可能与其根区养分水平较高有关。由于本次调查采样的范围较大（超过133 hm2），这种根区土壤养分水平的差异可能是土体土壤化学性质差异的反映。DRIS 诊断分析表明，蓝莓对磷营养的需求最大，对氮营养的需求次之，对钾营养的需求最低。根据DRIS诊断分析结果只能比较蓝莓对不同养分的需求程度差异，而不能判断是否需要补充某种养分，只有将DRIS 诊断分析结果与养分水平分级标准结合起来才能判断是否需要施肥［11,13］。本研究中蓝莓叶片氮、磷含量均属于偏低范围，而钾含量处于平衡至偏高范围，结合DRIS 分析结果，可认为河源蓝莓园亟需施用磷肥，其次需要施用氮肥，而钾肥可以不施。这可能是因为被调查的蓝莓园经常采用花生壳覆盖树盘，而相关研究指出花生壳的钾含量较高［21］。

蓝莓在有机质含量高的土壤中生长良好，而本研究中土壤有机质含量仅为1.436%～1.908%，远低于李亚东等［22］建议的“＞10%的有机质含量”。因此，在蓝莓施肥管理中，建议将磷肥和氮肥主要以有机肥的形式施入，如骨粉、花生麸等；化肥应选择酸性肥料，如磷酸二铵、过磷酸钙、硫酸铵等［22］。

植株养分水平在很大程度上依赖于土壤养分水平，但是本研究发现河源市蓝莓叶片养分含量与土壤养分水平没有显著关系，值得深入分析。蓝莓根系没有根毛，在很大程度上依赖于与之共生的菌根真菌吸收养分［8］。我们推测，广东省作为蓝莓栽培的新区，土壤中能与蓝莓建立良好共生关系的菌根真菌资源少、丰度低，不利于菌根的形成，进而不利于根系对土壤养分的良好吸收。本研究中对根系的显微观察证实了我们的推测，菌根侵染率仅为15.0%～26.7%，而前人报道的菌根侵染高达55.0%（盆栽）［23］、61.4%（地栽）［24］，这表明菌根共生不良可能是河源市蓝莓植株养分吸收不足和养分不平衡的主要原因。显然，接种菌根真菌菌剂是提高华南地区蓝莓的菌根侵染率、促进养分吸收的必要措施。肖龙海等［25］对粉蓝接种5 种菌根真菌，菌根侵染率从35.57%提高到44.94%～67.81%，单株产量最高提高29.3%。

本研究中蓝莓菌根侵染率低，一方面可能与栽培新区土壤中适宜的菌根真菌丰度低有关，另一方面也可能与添加有机物料有关。栽培基质对蓝莓生长的影响在盆栽条件下已经得到证实［26］。尽管蓝莓的菌根形成与有机质含量密切相关［22,27］，但唐雪东等［28］研究发现，有机物料添加对菌根侵染的效果与环境条件密切相关，盆栽条件下添加苔藓、草炭、锯末、酒糟等有机物料可显著降低蓝莓菌根侵染率，从38.40%最低降至7.40%，但是在地栽条件下却显著增加菌根侵染率，从9.81%最高升至21.80%；也有研究指出，添加不同有机物料对蓝莓根际真菌群落和植株生长的影响存在差异［29-30］。这些研究结果表明，添加有机物料对蓝莓菌根真菌共生关系的影响是复杂的，在选择有机物料时应充分考虑有机物料与菌根真菌的匹配性以及环境条件的影响。本研究中蓝莓园添加的有机物料是花生麸和花生壳，其对菌根共生的影响模式也值得进一步研究。

4 结论

本研究对广东主要蓝莓品种叶片养分含量、根区土壤化学性质和根系菌根侵染状况进行调查，发现夏普蓝的综合养分水平最高，叶片氮、磷、钾分别是15.90、0.76、6.58 g/kg，铁含量是63.73 mg/kg；DRIS 分析发现，蓝莓植株磷营养的诊断指数最高、钾营养的诊断指数最低，对养分的总体需求顺序是磷＞氮＞钾，需要增加磷肥和氮肥施用量；蓝莓根系的菌根侵染率较低，仅为15.0%～26.7%，根系养分吸收能力较弱，导致叶片养分水平与土壤养分水平没有显著相关性。建议华南地区蓝莓园的土壤管理措施应加强菌根真菌菌剂接种，并提高骨粉、花生麸、过磷酸钙、磷酸二铵等磷肥和氮肥的施用。