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胶东半岛富士苹果叶营养元素分布规律研究



全 文 :第39卷第6期
2016年11月
河 北 农 业 大 学 学 报
JOURNAL OF AGRICULTURAL UNIVERSITY OF HEBEI
Vol.39No.6
Nov.2 0 1 6
文章编号:1000-1573(2016)06-0073-05  DOI:10.13320/j.cnki.jauh.2016.0136
胶东半岛富士苹果叶营养元素分布规律研究
张玉娜1,管押琴2,巩峻豪2,王永章2
(1.青岛农业大学 中心实验室,山东 青岛266109;2.青岛农业大学 园艺学院,山东 青岛 266109)
摘要:矿质元素是影响果树生长发育、产量形成和品质指标的物质基础。通过收集和测定苹果叶片矿质元素
含量,研究了胶东半岛富士苹果叶营养元素标准值及其分布规律。结果表明:胶东半岛富士苹果叶片 N、P、K、
Ca、Mg和Cu 6种矿质元素的分布分别遵从N~N(24.624,2.412)、P~N(2.03,0.452)、K~N(14.95,3.682)、
Ca~N(16.11,5.122)、Mg~N(4.12,1.022)和Cu~N(72.84,38.402)的正态分布,其余4种元素B、Fe、Mn、
Zn呈近似χ
2 偏态分布。对于符合正态分布的6种元素,采用4点5级的概率分级方法,依次划分缺乏、低值、
正常值、高值、过高5组数据相对应的分布范围。对于偏态分布的4种元素,参照国内外叶营养标准值,通过概
率分级进行校正,使缺乏和过高的叶样占总样的10%左右,低值和高值的叶样占总样的20%左右,正常值范围
的叶样占总样的40%左右。据此制定出胶东半岛富士苹果叶营养元素的标准值范围:N 23.36~25.88g/kg,P
1.79~2.27g/kg,K 13.02~16.88g/kg,Ca 13.42~18.80g/kg,Mg 3.58~4.66g/kg,Cu 52.67~93.01mg/
kg,Fe 121~150mg/kg,B 27~35mg/kg,Mn 161~300mg/kg,Zn 23~28mg/kg。与国内其它地区标准值相
比,胶东半岛富士苹果的叶营养元素含量标准值表现出Cu和 Mn偏高,Ca、Fe、Zn偏低,N、P、K、Mg和B表现
较为相似。
关 键 词:苹果;叶片;营养元素;标准值;分布范围
中图分类号:S661.1 文献标志码:A
  收稿日期:2016-09-27
  基金项目:国家重点研发计划“苹果化肥农药减施增效技术集成研究与示范(2016YFD0201120)”;山东省现代农业产业
技术体系果品创新团队“栽培与土肥岗位(SDAIT-06-05)”资助项目 .
  作者简介:张玉娜(1964-),女,副教授,主要从事果树矿质营养研究工作 .E-mail:qauzyn@126.com
  通讯作者:王永章(1963-),男,教授,主要从事果实发育生理研究工作 .E-mail:qauwyz@163.com
Studies on the distribution of leaf nutrition
elements of Fuji apple in Jiaodong peninsula
ZHANG Yu-na1,GUAN Ya-qin2,GONG Jun-hao2,WANG Yong-zhang2
(1.Central Laboratory,Qingdao Agricultural University,Qingdao 266109,China;
2.Horticultural Colege,Qingdao Agricultural University,Qingdao 266109,China)
Abstract:Mineral nutrition is the material basis of fruit growth,yield formation and quality
improvement.The standard range and distribution of nutritional element contents of Fuji ap-
ple in Jiaodong peninsula were studied through leaf colection and mineral analysis.According
to the results ofχ
2 test,the results showed that the distributions of N,P,K,Ca,Mg and Cu
contents in leaves accorded with the normal distribution line,and the distribution curve of each
element was N~N(24.624,2.412),P~N(2.03,0.452),K~N(14.95,3.682),Ca~N(16.11,
5.122),Mg~N(4.12,1.022)and Cu~N(72.84,38.402),respectivily.While the contents of
B,Fe,Mn and Zn were close toχ
2 distribution.According to the probability classification
method,the values of normaly distributed element could be divided into 5grades which corre-
河 北 农 业 大 学 学 报 第39卷 
spond to the absence values,low values,normal values,high values,and excess values of stand-
ard range of leaf nutrition,and the relative probabilities of 1-5grades were 10%,20%,40%,
20%and 10%respective1y.Based on the above theory,the standard distribution ranges of leaf
nutrition content of Fuji apple in Jiaodong peninsula were N 23.36-25.88g/kg,P 1.79-2.27g/
kg,K 13.02-16.88g/kg,Ca 13.42-18.80g/kg,Mg 3.58-4.66g/kg,Cu 52.67-93.01mg/kg,
Fe 121-150 mg/kg,B 27-35 mg/kg,Mn 161-300 mg/kg and Zn 23-28 mg/kg respective-
ly.Compared with the other standards,the standard ranges of apple leaf nutritional elements of
Fuji apple in Jiaodong peninsula were that the characteristics of N,P,K,Mg and B were in
normal range,Ca,Fe and Zn were lower,Cu and Mn were much higher in some extents.
Keywords:apple;leaf;mineral nutrition;standard value;distribution range
  苹果是胶东半岛的主栽果树,到2015年,仅烟
台各县市区苹果栽培面积就达18.84万hm2,产量
566.1万t,分别占当地果树总栽培面积和产量的
71.71%和79.93%,苹果栽培已成为胶东半岛部分
县市的支柱产业。叶片作为苹果树体对土壤矿质元
素反应最敏感的器官,其养分含量可以代表树体对
矿质元素的吸收利用状况和树体的营养水平[1,2]。
在大量研究和统计分析的基础上,许多国家和地区
相继颁布了各种果树的叶营养元素标准值,建立了
叶营养诊断标准,指导苹果科学施肥[2-5]。到目前为
止,山东省苹果、桃和葡萄等主要果树叶营养元素的
诊断标准及其应用尚不完善,测土配方仍是果树营
养施肥的主要依据。本研究以胶东半岛的主栽富士
苹果为试材,通过研究富士苹果叶营养含量及分布
规律,为建立以苹果叶营养分析结合土壤养分测定
的营养诊断技术,指导胶东半岛苹果园科学施肥提
供参考依据。
1 材料与方法
供试苹果叶片在2014年和2015年分别取自胶
东半岛的莱州、蓬莱、栖霞、招远、海阳和牟平等地的
126个成龄乔化富士苹果园,树龄12~20a生,产量
22.5~52.5t/hm2,树势中庸,生长发育正常,常规
田间生产管理。
1.1 叶样采集
从7月25日至8月10日,依据“S”型取样法,
每个富士苹果园随机选择30株树,在距地面1.5~
1.7m的高度,分别从树冠外围的东、西、南、北4个
方位采集新梢中部第7至第9叶位的正常叶片。每
个新梢采集1~2片叶,全树采10片叶,每100片叶
为一组叶样,每个苹果园3次重复。
1.2 叶片处理
参照李港丽等[6]的方法,采用9步洗涤法清洗
叶片。叶片依次经自来水→0.1%中性洗涤剂溶液
→自来水→自来水→0.2% HCl溶液→蒸馏水→蒸
馏水→去离子水→去离子水洗涤,总洗涤时间不超
过2min。将清洗干净且控干水分的新鲜叶片置入
烘箱内,105℃杀青20min,80℃烘干,冷却后的叶
片用RT-02A型高速万能粉碎机粉碎,过60目筛
子,用密封袋保存在干燥器中待分析测定。
1.3 分析测定
称取干燥后的叶样0.5g,置于消煮管中,加入
10mL 浓 HNO3 浸泡过夜,第2天用浓 HNO3-
HClO4 法消解,消解时消解炉的温度控制在170~
180℃,待消解液透明澄清并剩1mL左右时,向消
解液中加入10~15mL纯水,沸腾3~5min,冷却
后定容。用ICP-OES电感耦合等离子体发射光谱
仪测定P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn、B的含量[7]。
采用凯氏定氮法测定叶片的全N含量[8]。
2 结果与分析
2.1 胶东半岛富士苹果果实品质指标分布范围
测试苹果果实品质指标列入表1。
表1 胶东半岛富士苹果果实品质指标一览表
Table 1 Fruit quality index of Fuji apple in Jiaodong peninsula
项目
Item
单果质量/g
Average fruit
weight
硬度/
(kg·cm-2)
Hardness
可溶性
固形物/%
Soluble solids
可滴定酸/%
Titratable
acidity
平均值 236.16  8.25  14.21  0.45
标准差 21.34  0.46  1.416  0.04
最小值 185.90  7.20  10.36  0.36
最大值 285.22  9.60  16.24  0.53
变异系数 8.54  5.26  10.86  4.14
47
 第6期 张玉娜等:胶东半岛富士苹果叶营养元素分布规律研究
由表1可知,在所测果实品质指标中,以可溶性
固形物的变异程度最大,变异系数为10.86%,变幅
为10.36%~16.24%,可滴定酸的变异程度最小,
变异系数仅为4.14%,变幅为0.36%~0.53%,单
果质量和果实硬度的变异幅度居中,由此表明,胶东
半岛126个成龄园富士苹果的果实品质指标间存在
一定差异,可能与土壤条件,营养与施肥,生产管理
等条件有关。
2.2 胶东半岛富士苹果叶营养元素分布范围
苹果叶营养元素分布测定值列入表2。
表2 胶东半岛富士苹果叶营养元素分布特点
Table 2 Variations of nutrient contents in the leaves of
Fuji apple in Jiaodong peninsula
元素
Element
大量元素
Macronutrient/(g·kg-1)
N  P  K  Ca Mg
微量元素
Trace nutrient/(mg·kg-1)
Fe  Cu  B  Mn  Zn
最小值 20.20 1.05 7.37 8.64 2.56 57.19 8.42 9.02 65.08 9.89
最大值 29.60 3.83 27.0834.73 7.78 288.7160.1262.02536.2942.33
平均值 24.62 2.03 14.9516.11 4.12117.7372.8424.5285.624.52
标准差 2.41 0.45 3.68 5.12 1.02 46.8438.4511.76101.227.93
变异系数9.75 22.1724.6231.7824.7639.7952.7947.9635.4432.34
  从表2可以看出,胶东半岛不同园片富士苹果
叶片的矿质元素含量存在较大差异,除P外,其余
矿质元素的极差较大,所测10种矿质元素的变异系
数介于9.75%~52.49%,其中大量元素的变异系
数均小于微量元素的变异系数。大量元素中,以Ca
的变异系数最大,N的变异系数最小,可能与目前苹
果生产中N肥的过量施用密切相关。大量元素Ca、
Mg、K、P 和 N 的 变 异 系 数 分 别 为 31.78%,
24.76%,24.62%,22.17%和9.75%。微量元素
中,以Cu的变异系数最大,Zn的变异系数最小。微
量元素 Cu、B、Fe、Mn和 Zn的变异系数分别为
52.79%,47.96%,39.79%,35.44% 和 32.34%。
从表2还可以看出,胶东半岛富士苹果园微量元素
Mn、Fe和 Cu元素含量变幅最大,分别为471.21
mg/kg,231.51mg/kg和151.70mg/kg;大量元素
P、Mg和N元素含量变幅最小,分别为2.78g/kg,
5.22g/kg和9.40g/kg。
2.3 胶东半岛富士苹果叶营养元素分布规律
通过整理和统计胶东半岛富士苹果叶片各矿质
元素含量的次数分布,经分布函数的χ
2 检验,明确
胶东半岛富士苹果叶片大量元素N、P、K、Ca和 Mg
的分布分别服从 N~N(24.624,2.412)、P~N
(2.03,0.452)、K~ N(14.95,3.682)、Ca~ N
(16.11,5.122)、Mg~N(4.12,1.022)的正态分布。
从图1可以看出胶东半岛富士苹果园大量元素的分
布特征,其中,Ca元素分布的方差最大,K、N和 Mg
元素分布的方差次之,P元素分布的方差最小。
图1 胶东半岛富士苹果叶片大量元素分布范围
Fig.1 Distribution ranges of macroelement concentrations
in the leaves of Fuji apple in Jiaodong peninsula
图2 胶东半岛富士苹果叶片微量元素分布范围
Fig.2 Distribution ranges of trace element concentrations
in the leaves of Fuji apple in Jiaodong peninsula
  图2表明,通过整理和统计胶东半岛富士苹果
叶片微量元素含量的次数分布,经分布函数的χ
2 检
验,表明胶东半岛富士苹果叶片微量元素Cu服从
N(72.84,38.402)的正态分布。而Fe、Mn、Zn和B
元素呈现偏态分布,近似χ
2 分布。从图2可以看
出,胶东半岛 Mn元素含量较高,Fe元素含量相对
较低。
2.4 胶东半岛富士苹果叶营养元素概率分布
  众多研究表明,同一植物种或生态型在正
常条件下对矿质元素的营养需求基本是恒定的,叶
营养元素的含量差异主要受环境因素、养分条件和
其它管理技术等方面的影响。依据本试验结果,对
57
河 北 农 业 大 学 学 报 第39卷 
于符合正态分布的N、P、K、Ca、Mg和Cu这6种元
素,按 照 概 率 分 级 法,采 用 (x-1.2818s)、(x-
0.5246s)、(x+0.5246s)、(x+1.2818s)4点5段的
概率分级法,将服从正态分布的元素叶分析值x±
0.5246s作为标准值的分布范围,参照国内外标准
值加以界定各级范围,使富士苹果营养元素含量中
缺乏、过高的叶样占总样的10%左右,低值、高值的
叶样占总样的20%左右,正常值范围的叶样占总样
的40%左右,据此推出胶东半岛富士苹果叶营养元
素含量标准值的分布范围。从表3可以看出,N元
素正常值分布范围为23.36~25.88g/kg,P元素正
表3 胶东半岛富士苹果叶营养元素概率分布范围
Table 3 The probability distribution of Fuji apple leaf
nutritional elements in Jiaodong peninsula
元素
Elements
缺乏
Deficiency
低值
Lower
正常值
Normal
高值
Higher
过高
Excess
N/
(g·kg-1)
<21.53
21.53~
23.35
23.36~
25.88
25.89~
27.71
>27.71
P/
(g·kg-1)
<1.45
1.45~
1.78
1.79~
2.27
2.28~
2.61
>2.61
K/
(g·kg-1)
<10.23
10.23~
13.01
13.02~
16.88
16.89~
19.67
>19.67
Ca/
(g·kg-1)
<9.55
9.55~
13.41
13.42~
18.80
18.81~
22.67
>22.67
Mg/
(g·kg-1)
<2.81
2.81~
3.57
3.58~
4.66
4.67~
5.43
>5.43
Cu/
(mg·kg)
<23.55
23.55~
52.66
52.67~
93.01
93.02~
122.13
>122.13
B/
(mg·kg-1)
<20  20~26  27~35  36~39 >39
Fe/
(mg·kg)
<75  75~120
121~
150
151~
180
>180
Mn/
(mg·kg)
<100  100~160
161~
300
301~
380
>380
Zn/
(mg·kg-1)
<15  15~22  23~28  29~35 >35
常值分布范围为1.79~2.27g/kg,K元素正常值
分布范围为13.02~16.88g/kg,Ca元素正常值分
布范围为13.42~18.80g/kg,Mg元素正常值分布
范围为3.58~4.66g/kg,Cu元素正常值分别范围
为52.67~93.01mg/kg,B元素正常值分布范围为
27~35mg/kg,Fe元素正常值的分布范围为121~
150mg/kg,Mn元素正常值的分布范围为161~
300mg/kg,Zn元素正常值的分布范围为23~28
mg/kg。
3 讨 论
矿质营养是影响苹果生长发育、产量和品质形
成的物质基础,各种矿质营养的协同作用决定和影
响苹果的单果质量、可溶性固形物、可滴定酸、果肉
硬度、着色程度和果实耐贮性等品质属性指标[9-11]。
叶片既是根系吸收运转矿质元素的贮存库,又是果
实生长发育所需矿质元素的供给源[10]。众多研究
表明,同一植物种或生态型在正常条件下对矿质元
素的需求基本恒定[1,2,12]。李港丽等最早确立了我
国苹果叶营养标准值含量,为系统研究苹果叶营养
标准值提供了参考依据[2]。众多学者对苹果叶营养
含量进行了研究,邓熙时通过叶分析技术,对比分析
了不同供水水平苹果园的标准值,明确黄土高原地
区无灌溉条件苹果树普遍存在P和K元素缺乏,N
元素适中,而Ca和 Mg元素偏高[13]。姜远茂提出
了山东产区红星苹果叶片矿质元素的标准值与分布
范围[4]。安贵阳等[12]通过调查陕西苹果代表性主
产县,分别从高、中、低3种产量水平的乔砧、矮砧果
园采集主栽苹果品种的叶样,并结合多年多点配方
施肥试验的叶样,制定出陕西苹果叶营养标准值和
分布范围。经与国内外发表的其它苹果叶营养标准
相比,发现陕西苹果叶营养具有N、Ca、Mg、Cu含量
高,P、Zn、Fe、K含量低,Mn、B含量基本一致的分
布特点。
胶东半岛的苹果园主要建立在由花岗岩、片麻
岩等发育而成的棕壤土上。由于各地成土母质和成
土过程的差异,各地苹果园土壤有机质、pH和速效
养分存在一定差异,可能直接影响苹果的叶营养元
素含量[14,15]。本研究利用正态分布及偏态分布对
苹果叶营养进行分析,制定出胶东半岛富士苹果叶
营养标准值范围。与我国其它地区分布的苹果叶营
养标准[2,3,5,16]相对比可以发现,胶东半岛富士苹果
叶片的Fe和Zn含量较低,而 Mn和Cu含量明显
偏高,甚至在部分苹果园出现 Mn中毒现象,这可能
与当地土壤质地、施肥不当、土壤酸化和用药习惯等
因素密切相关[17]。综上所述,通过研究主要果树树
种和代表品种叶营养元素的标准值,可以建立以叶
营养分析为主结合土壤养分测定为核心的果树营养
诊断技术体系,实现苹果生产的精准施肥和高效
生产。
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(编辑:杨华生)
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