河北省紅地球葡萄土壤與葉片營(yíng)養(yǎng)診斷分析

高春麗 馬振朝 王志慧

摘要：為科學(xué)指導(dǎo)河北省紅地球葡萄主產(chǎn)區(qū)果園管理和平衡施肥，以河北省昌黎縣葡萄主產(chǎn)區(qū)為試驗(yàn)地，以土壤（0～30 cm）和葉片為試驗(yàn)材料，通過(guò)測(cè)定土壤養(yǎng)分和葉片營(yíng)養(yǎng)元素含量，明確豐缺狀況并分析土壤和葉片的相關(guān)性。結(jié)果表明，土壤有機(jī)質(zhì)平均含量為12.8 g/kg，64%處于低量及以下水平;硝態(tài)氮、有效磷、速效鉀含量處于豐富水平的果園均大于70%，其中速效鉀含量可達(dá)87%;有效錳含量平均含量為11.2 mg/kg，69%處于低-缺乏水平;有效鐵和有效銅含量100%的點(diǎn)位處于適量及以上水平;有效鋅含量80%為豐富水平，平均含量為3.5 mg/kg。高產(chǎn)組葉片中氮（N）、鉀（K）、鈣（Ca）、鐵（Fe）、硼（B）元素平均含量為16.1 g/kg、24.5 g/kg、38.8 g/kg、52.2 mg/kg、27.5 mg/kg，均大于低產(chǎn)組;磷（P）、鎂（Mg）、錳（Mn）、銅（Cu）、鋅（Zn）元素平均含量為3.2 g/kg、4.5 g/kg、107.2 mg/kg、18.9 mg/kg、271.9 mg/kg，均略小于低產(chǎn)組。DRIS診斷結(jié)果確定葉片對(duì)Fe、Mn、Ca、Zn需求強(qiáng)度依次降低，Mg、B過(guò)剩。綜合看來(lái)，葡萄園應(yīng)注重增施有機(jī)肥和錳肥，控制鉀肥用量，適量施用氮肥和磷肥，合理施用微量元素肥料。

關(guān)鍵詞：紅地球葡萄;土壤養(yǎng)分;葉片營(yíng)養(yǎng);河北省;DRIS診斷;營(yíng)養(yǎng)診斷

我國(guó)作為葡萄生產(chǎn)大國(guó)，在世界葡萄種植中有著重要的地位。據(jù)中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，至2016年底，我國(guó)葡萄種植面積為84.7萬(wàn)hm2，總產(chǎn)量 1 308.3萬(wàn)t[1]，分別占世界種植面積和總產(chǎn)量的11.3%和49.2%。河北省葡萄種植面積為0.88萬(wàn)hm2，總產(chǎn)量為170.7萬(wàn)t，分別占全國(guó)的12.4%和10.9%[2]。隨著對(duì)葡萄經(jīng)濟(jì)效益的追求，葡萄生產(chǎn)的投入不斷增加，尤其是養(yǎng)分資源的高投入，逐漸向相悖于大產(chǎn)量和高品質(zhì)的方向轉(zhuǎn)變。通過(guò)對(duì)河北省果園調(diào)查發(fā)現(xiàn)，施肥用量和時(shí)期與葡萄需求不匹配，30.2%的果園有機(jī)肥投入量超過(guò)60 t/hm2，在氮肥高需求的全生育期，34.5%的果園施氮量在500 kg/hm2以上[3]，超過(guò)葡萄一般需求的3～6倍[4]。長(zhǎng)期不合理的養(yǎng)分投入，致使果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)下降，還導(dǎo)致土壤肥力退化、生態(tài)環(huán)境惡化等問(wèn)題。因此，制定葡萄合理的施肥制度成為葡萄產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。

土壤養(yǎng)分對(duì)于葡萄果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)至關(guān)重要，朱小平等通過(guò)對(duì)河北省昌黎縣赤霞珠中、低產(chǎn)葡萄園調(diào)查分析認(rèn)為，土壤中水解氮、有機(jī)質(zhì)、有效鉀、有效鋅、有效磷是主要的植物生長(zhǎng)限制因子[5]。范海榮等通過(guò)對(duì)昌黎縣赤霞珠葡萄園施肥狀況調(diào)查，認(rèn)為增施鉀肥和鋅肥有助于赤霞珠中、低產(chǎn)葡萄園品質(zhì)和產(chǎn)量的提升[6]。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，僅土壤分析并不能準(zhǔn)確確定施肥方案[7]，葉片分析與土壤分析結(jié)合往往能夠相得益彰[8]。果樹(shù)的葉片營(yíng)養(yǎng)診斷研究最早可追溯到19世紀(jì)[9-10]，Liebig提出，土壤中相對(duì)含量最低的植物有效養(yǎng)分含量是決定作物產(chǎn)量的關(guān)鍵[11]。Singh等研究認(rèn)為，診斷施肥推薦系統(tǒng)（DRIS）診斷主要通過(guò)對(duì)植物葉片營(yíng)養(yǎng)元素含量及其比值進(jìn)行診斷，最終確定需肥順序和施肥量[12]。高偉等進(jìn)行油茶葉片DRIS診斷，認(rèn)為高產(chǎn)組油茶對(duì)微量元素的需求最強(qiáng)烈，低產(chǎn)組對(duì)大量元素的需求量較大[13]。李玉鼎等通過(guò)對(duì)寧夏回族自治區(qū)賀蘭山東麓釀酒葡萄葉片N、P、K元素進(jìn)行分析，認(rèn)為葉分析的取樣時(shí)期在8月份比較接近土壤診斷結(jié)果[14]。對(duì)越橘、南豐蜜橘的研究表明，各營(yíng)養(yǎng)元素在土壤與葉片之間存在一定的相關(guān)性[15-16]。但通過(guò)黃春輝等對(duì)獼猴桃、柑橘等的研究，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)營(yíng)養(yǎng)元素在土壤與葉片之間無(wú)明顯相關(guān)性[17-21]。由此可見(jiàn)，果園土壤和樹(shù)體之間的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系在地域和品種上表現(xiàn)較大差異。

不同地區(qū)的氣候、土壤環(huán)境及植株品種的差異，也會(huì)對(duì)養(yǎng)分表現(xiàn)出不同的需求，因此，根據(jù)不同地域葡萄園的土壤養(yǎng)分限制因子，并結(jié)合葉片營(yíng)養(yǎng)診斷技術(shù)，以達(dá)到準(zhǔn)確平衡施肥的目的。紅地球葡萄作為河北省葡萄主產(chǎn)區(qū)的主要栽植品種，進(jìn)行土壤與葉片營(yíng)養(yǎng)診斷分析，對(duì)葡萄園提質(zhì)增效和綠色生產(chǎn)具有重大意義。本研究通過(guò)對(duì)河北省紅地球葡萄園土壤養(yǎng)分含量豐缺狀況測(cè)定與葉片營(yíng)養(yǎng)診斷，明確葡萄園的養(yǎng)分需求狀況，制定合理的施肥制度，為實(shí)現(xiàn)生態(tài)和經(jīng)濟(jì)“雙贏”提供科學(xué)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)地位于河北省昌黎縣，該地區(qū)屬于半濕潤(rùn)大陸性氣候，臨渤海、燕山的區(qū)域性?xún)?yōu)勢(shì)為葡萄種植提供絕佳條件。在2016年8月（果實(shí)膨大期），選取57個(gè)紅地球葡萄園，以28 740 kg/hm2為分界線(xiàn)，將葡萄園分為高產(chǎn)組（26個(gè)果園）和低產(chǎn)組（31個(gè)果園）。采集0～30 cm土壤和葉片樣品，測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)含量、土壤和葉片的大量元素和微量元素含量，與河北省果園地力評(píng)價(jià)指標(biāo)（表1）比較[22]，明確紅地球果園土壤養(yǎng)分含量豐缺狀況;進(jìn)行葉片DRIS診斷，確定果園施肥順序;分析土壤養(yǎng)分與葉片養(yǎng)分的相關(guān)性，明確土壤施肥時(shí)養(yǎng)分之間的相互作用。

1.2 樣品采集與測(cè)定

每個(gè)葡萄園按照“S”形選取3個(gè)點(diǎn)，采用多點(diǎn)混合的方法采集0～30 cm土壤，去除土壤樣品中雜草、石礫等雜物，將土樣裝進(jìn)塑料自封袋于室內(nèi)風(fēng)干、過(guò)篩，封口保存?zhèn)溆?。在土壤采樣點(diǎn)處，選取5株長(zhǎng)勢(shì)一致的葡萄樹(shù)，每株分別選取棚架的前部、中部、后部位的果穗，采集果穗對(duì)面完整的葉片，每個(gè)園子葉片數(shù)不少于80張。葉片樣品先經(jīng)清水沖洗，后在0.1%的中性洗液中浸泡30 s，取出后依次經(jīng)清水沖洗、蒸餾水沖洗，再放置到80～90 ℃烘箱環(huán)境中烘20 min左右，后置于75 ℃下烘干，用瑪瑙研缽研碎保存?zhèn)溆谩?/p>

土壤樣品測(cè)定：硝態(tài)氮含量使用KCl浸提，TRACCS2000型連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定;速效鉀含量使用乙酸銨浸提火焰光度法測(cè)定;有機(jī)質(zhì)含量使用重鉻酸鉀外加熱法測(cè)定;土壤有效鐵含量、有效錳含量、有效銅含量、有效鋅含量使用乙二胺四乙酸（EDTA）浸提，原子吸收分光光度計(jì)法測(cè)定;有效磷含量使用碳酸氫鈉浸提鉬銻抗比色分光光度法[23]測(cè)定。葉片樣品測(cè)定：全量K含量采用H2SO4消煮火焰光度法測(cè)定;全量N含量采用H2SO4消煮凱氏定氮測(cè)定;全量P含量采用H2SO4消煮分光光度計(jì)測(cè)定;全量B、Zn、Ca、Mg、Cu、Mn含量采用HNO3-HClO4消煮ICP-OES測(cè)定。

1.3 營(yíng)養(yǎng)診斷

土壤養(yǎng)分營(yíng)養(yǎng)診斷：根據(jù)河北省果園地力評(píng)價(jià)指標(biāo)和試驗(yàn)園的土壤養(yǎng)分含量狀況，確定葡萄園土壤有機(jī)質(zhì)和有效養(yǎng)分含量等級(jí)。葉片營(yíng)養(yǎng)診斷：采用DRIS指數(shù)法，用實(shí)測(cè)值偏離最適值的程度表示，反映植株對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的需求強(qiáng)度。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2003和SPSS 17.0進(jìn)行匯總、統(tǒng)計(jì)和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤養(yǎng)分營(yíng)養(yǎng)診斷

2.1.1 土壤有機(jī)質(zhì)及大量元素養(yǎng)分含量 有機(jī)質(zhì)含量、硝態(tài)氮含量、有效磷含量和速效鉀含量情況和豐缺等級(jí)見(jiàn)表2。果園土壤各元素的含量等級(jí)多集中在適量及以上水平，有機(jī)質(zhì)含量適量的果園占32%，有機(jī)質(zhì)平均含量處于較低水平。硝態(tài)氮平均含量為16.8 mg/kg，達(dá)到豐富水平，但變異系數(shù)較大，高達(dá)67.8%，表明各果園氮素含量波動(dòng)大;有效磷含量較高，平均含量為87.2 mg/kg，最高含量為287.1 mg/kg，遠(yuǎn)超豐富水平（40.0 mg/kg），低于10.0 mg/kg的果園僅占6%;土壤中速效鉀含量豐富，平均含量為340.5 mg/kg，處于適量及以上水平的果園占100%。

2.1.2 土壤微量元素養(yǎng)分含量 從表3可以看出，除有效錳含量較低，有部分處于缺乏水平外，其他含量均較高。有效鐵平均含量為10.8 mg/kg，最高含量為25.5 mg/kg，等級(jí)處于適量及以上水平的果園占100%。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，由于多數(shù)果園頻繁噴施波爾多液，果園土壤有效銅平均含量非常高，全部試驗(yàn)果園達(dá)到豐富水平（1.0 mg/kg）。土壤中有效鋅含量較適中，平均含量為3.5 mg/kg，變異系數(shù)為518%，其中含量超過(guò)2.0 mg/kg（豐富）的果園占80%，1.0～2.0 mg/kg（適中）的果園占14%。土壤中有效錳含量極低，平均含量為11.2 mg/kg，最高含量為21.8 mg/kg，有效錳含量處于15.0～30.0 mg/kg（適中）的果園占29%，5.0～15.0 mg/kg（較低）的果園占69%，且有2%的果園土壤有效錳含量低于2.5 mg/kg（缺乏）。

2.2 葉片養(yǎng)分營(yíng)養(yǎng)診斷

2.2.1 葉片養(yǎng)分狀況 從表4可以看出，高產(chǎn)組和低產(chǎn)組葡萄葉片各元素含量均存在差異。該地區(qū)采集檢測(cè)的葉片N、K、Ca、Fe、B平均含量表現(xiàn)為高產(chǎn)組大于低產(chǎn)組，其中Ca含量（38.8 g/kg>31.8 g/kg）、K含量（24.5 g/kg>20.6 g/kg）尤為明顯。變異系數(shù)低產(chǎn)組的分布區(qū)間為13.2%～36.1%（平均值19.96%），高產(chǎn)組為12.2%～34.5%（平均值2282%），高產(chǎn)組明顯高于低產(chǎn)組;高產(chǎn)組（1320%<26.94%）和低產(chǎn)組（14.50%<2230%）的變異系數(shù)均表現(xiàn)為大量元素小于微量元素，表明葡萄葉片中微量元素受環(huán)境影響更明顯。元素含量雖然表現(xiàn)為高產(chǎn)組比低產(chǎn)組明顯偏高，但高產(chǎn)組波動(dòng)很大，各元素配比不均衡且存在作物質(zhì)量偶發(fā)性忽高忽低的可能，進(jìn)一步說(shuō)明高產(chǎn)組養(yǎng)分含量在施肥技術(shù)上有極大的發(fā)展空間。

2.2.2 葉片DRIS診斷 從表5可以看出，葉片營(yíng)養(yǎng)元素含量各種表達(dá)形式平均值中N/P、K/Ca等20種（44%）是高產(chǎn)組小于低產(chǎn)組，2種相等其余相反;變異系數(shù)（CV）中N/Ca、N/Mg、P/Zn等20種（44%）是高產(chǎn)組大于低產(chǎn)組，其余相反。高產(chǎn)組和低產(chǎn)組P/Zn平均值分別為31.76、43.57，高產(chǎn)組和低產(chǎn)組Mg/Zn平均值分別為32.49、33.30，說(shuō)明Zn元素含量較少;Cu/Zn高產(chǎn)組和低產(chǎn)組變異系數(shù)分別為58.34%、53.15%，說(shuō)明葉片中Cu元素含量變化明顯，這與果農(nóng)不科學(xué)施用波爾多液存在很大關(guān)系，高產(chǎn)組的葉片營(yíng)養(yǎng)元素比例狀況要相對(duì)優(yōu)于低產(chǎn)組。由F（A/B）數(shù)據(jù)結(jié)果可以看出，正數(shù)和負(fù)數(shù)的比值為4 ∶ 5，說(shuō)明低產(chǎn)組同時(shí)存在各元素的相對(duì)缺乏和相對(duì)過(guò)量現(xiàn)象，各營(yíng)養(yǎng)元素之間比例不均衡。

2.2.3 需肥強(qiáng)度 從表6可以看出，DRIS指數(shù)除Ca、Fe、Mn、Zn元素小于零外其余元素均大于零，表明葡萄植株對(duì)于Fe、Mn、Ca、Zn這4種元素的需求強(qiáng)烈;而其他元素（N、P、K、Mg、Cu、B）植株對(duì)它們需求尚可或者過(guò)剩，其中B元素指數(shù)最大，明顯過(guò)剩。

2.3 土壤與葉片相關(guān)性分析

從表7可以看出，相互表現(xiàn)為極顯著正相關(guān)的分別是土壤中的有效錳、有效鋅、有效鐵與葉片中Mn（0.853）、Zn（0.534）、Fe（0.512）元素;表現(xiàn)為顯著正相關(guān)的是速效鉀-Zn（0.312）、有效錳-Fe（0297）、速效鉀-K（0.283）、有效銅-Ca（0283）、有效鋅-Fe（0.270）、有效鋅-N（0263）;土壤中硝態(tài)氮、有效磷、有效銅與葉片中N（-0.166）、P（0.125）、Cu（0.163）元素?zé)o明顯相關(guān)性，說(shuō)明土壤中的有效銅、有效磷、硝態(tài)氮含量已超過(guò)臨界值，過(guò)量施肥并不能促進(jìn)植株吸收更多。

3 討論與結(jié)論

由于施肥量較高，葡萄果園土壤中硝態(tài)氮、有效磷、速效鉀含量普遍較高，但是有機(jī)質(zhì)含量較低，這與尹興的研究結(jié)果[24]一致，氮素在土壤中大部分被淋洗、揮發(fā)，導(dǎo)致土層中養(yǎng)分積累與施肥量不成正比，因此在種植中應(yīng)當(dāng)注意適量施用氮肥，保證養(yǎng)分利用率[25];土壤中磷素的積累量較高，建議控制磷肥投入;鉀肥在土壤中不容易揮發(fā)且固定，因此鉀素在土壤中積累相對(duì)豐富。微量元素有效鐵、有效銅、有效鋅含量高，但有效錳含量較低，必須重視錳肥的施入。經(jīng)DRIS診斷，葉片主要缺乏Fe、Mn、Ca、Zn，該結(jié)論與王富林等針對(duì)渤海灣蘋(píng)果園葉片診斷結(jié)果[26]一致，廖淼玲研究分析得出，葡萄葉片中Fe含量在植株生育期逐漸減少，在著色期到達(dá)低谷[27]，而本研究正是在葡萄膨大期取樣，錯(cuò)過(guò)了Fe元素在樹(shù)體積累旺盛時(shí)期。Shivay等通過(guò)研究土壤和植株內(nèi)P、Zn的交互作用，認(rèn)為二者具有拮抗作用，而且在缺Zn的土壤中，有效磷含量過(guò)高會(huì)加劇樹(shù)體中Zn的缺乏，導(dǎo)致植株生長(zhǎng)受阻[28-29]。通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，由于種植過(guò)程中噴施葉面B肥較多，葡萄葉片B含量相對(duì)較高，同時(shí)K、Cu元素存在相似的結(jié)果。

綜上所述，果樹(shù)組織中不同營(yíng)養(yǎng)元素都不是孤立存在的，一種元素的存在往往會(huì)引起其他元素的變化，元素必須達(dá)到各自平衡的比例關(guān)系，才能發(fā)揮其應(yīng)有的生理功能。因此， 在施肥中建議增施有機(jī)肥和錳肥，改善土壤對(duì)有機(jī)質(zhì)的缺乏狀態(tài)，同時(shí)應(yīng)增加土壤有效錳含量，促進(jìn)果樹(shù)吸收Mn、Fe元素;適量施用銅肥促進(jìn)果樹(shù)對(duì)Ca、Mg元素的吸收;葉面噴施鋅肥，增加植株中P、Zn元素的含量;適量施用氮肥和磷肥，避免對(duì)Ca、Mg等元素的抑制作用;同時(shí)合理施用微量元素肥料。

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