乌什县核桃叶片黄化与土壤矿质营养的关系

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　　摘    要：为探明引起新疆乌什县核桃树叶片黄化的主要因素，连续3年（2014—2016）对区域内5个核桃生产园中叶片黄化的植株叶片及土壤中N、P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn 8种矿质营养进行测定，并对核桃叶片叶绿素含量与叶片及土壤矿质营养的相关性进行分析。结果表明，正常植株叶片N、Fe、Mn含量显著高于黄化植株（P<0.01），其中正常植株和黄化植株叶片N含量均低于核桃叶片养分需求的下限值（2.1%）;正常植株土壤中有效N、K、Fe含量显著高于黄化植株（P<0.01），黄化植株土壤Fe含量低于植物生长所需土壤适宜范围的下限值（10%）;相关分析表明，叶片叶绿素含量与叶片中N、K、Fe、Mn含量和土壤中Fe、Zn含量呈显著（P<0.05）或极显著正相关（P<0.01）。通过上述综合对比分析，初步认为引发乌什县核桃叶片黄化的主要因素是N、Fe元素缺乏。
　　关键词：核桃;叶片黄化;矿质营养
　　中图分类号：S664.1;S153.6            文献标识码：A         DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2019.06.013
　　Abstract： In order to explore the reasons for leaves yellowing of walnut in Xinjiang Wushi county， the experiment was conducted in 2014—2016， the five walnut orchard of Wushi county was as study areas， the nutritional elements of nitrogen， phosphorus， potassium， calcium， magnesium， iron， manganese， copper， zinc contents in leaves of normal and yellowing walnut tree and also in their soils were measured， and the relationship between walnut leaf chlorophyll content and soil mineral nutrients was analyzed. The results showed that nitrogen， iron and manganese contents in leaves of the trees with yellowing leaves were significantly lower than those in leaves of the trees with normal leaves respectively（P<0.01）. The Nitrogen contents both in normal and yellowing leaves were below the limit of 2.1% of walnut. Also the nitrogen， potassium， iron content in soils of the trees with yellowing leaves were significantly lower than that in soils of the trees with normal leaves（P<0.01）. Compared with the suitable range of soils nutrition content， the iron content was below the limit of 10%. Correlation analysis indicated that there was significantly positive correlation between chlorophyll content in leaves and leaves nitrogen， potassium， iron， manganese content， and also soil iron， zinc content （P<0.05）. According to the above contrastive analysis， it was considered that leaves yellowing of walnut in Wushi county were caused by lack of nitrogen， iron.
　　Key words： walnut; leaves yellowing; nutritional elements
　　核桃是重要的木本油料植物和用材树种，具有很高的经济价值。随着新疆林果产业的进一步发展，核桃已成为南疆盆地经济发展的重要支柱产业，截止2015年底，核桃年总产量58.04×104 t。近几年，在和田、喀什、阿克苏等地的核桃生产园中发现均叶片黄化植株，经初步调查，其产量仅为正常单株产量的1/3～1/2，严重影响了核桃单位面积的经济效益。根据对黄化植株进行植物叶片形态诊断[1]、土壤化学分析[2]、酶学诊断[3]等的研究，发现除病虫危害及异常气候因素外，矿质营养元素的吸收或利用障碍也是引发植物叶片发生黄化的重要因素之一。当前有关矿质营养缺乏引发的植物叶片黄化已在脐橙[4-5]、桃[6]、梨[7-8]、柑桔[9-10]、猕猴桃[11-12]、茶树[13]等果树中进行了相关报道。脐橙叶片黄化主要与土壤中Mg、Zn缺乏有关[4-5]。Ca、Mn含量缺乏及土壤微量元素有效性较低时，容易引发猕猴桃叶片出现黄化现象[11-12]。桃树的黄化主要与土壤含水量以及全Fe、有效Fe、全Mn等含量缺失有关[6]。黄土地区果树黄化加重的原因主要与土壤中的N、P、K元素和Fe比例失调有关[14]，而土壤酸化是导致蜜柑园叶片黄化的主要驱动因子[15]。可见不同植物、不同土壤类型，因某种元素缺乏或有效性含量較低或元素之间存在相互作用，都会引发植物叶片黄化。核桃作为新疆南疆地区的主要经济果树之一，因出现叶片黄化造成核桃单位面积的经济效益降低，已成为核桃产业健康持续发展的重要限制因子，但有关核桃叶片黄化研究的报道较少。 　　本研究连续3年（2014—2016）对新疆阿克苏地区乌什县核桃生产园中发生叶片黄化植株的叶片及土壤矿质营养状况进行调查，旨在为探明引起核桃树叶片黄化的主要因素及核桃生产园合理施肥、均衡树体养分提供参考依据。
　　1 材料和方法
　　1.1 试验地概况
　　试验地位于新疆阿克苏乌什县阿克托海乡、亚科瑞克乡的5个核桃生产园，管理水平中等。生产园内核桃树龄为10～15年，每个生产园面积约为 6.67 hm2，株行距为5 m×6 m，种植株数约为2 200株，其中叶片黄化植株342～437株。多数黄化植株以整株黄化为主，自展叶期至核桃成熟期叶片均表现为不同程度的黄化。
　　1.2 试验材料
　　2014—2016年的7月中旬在各果园内随机选取叶片黄化和正常植株各10株，在植株1.5～2.0 m处的东、南、西、北、中5个部位进行叶片采集，取叶部位为核桃复叶中的第2～4片单叶，每50片叶片混为1个叶片样品。土壤采集避开施肥区，选取每株树树冠东、南、西、北4个方向向内2/3处（此处为核桃根系密集区），采集20～40 cm土层的土壤，每10株树取1.5 kg土壤样品进行混合。
　　叶片和土壤样品采集后立即带回实验室进行处理。叶片经自来水、蒸馏水清洗后，稍阴干，置105 ℃烘箱杀青30 min 后，75 ℃烘干8 h，粉碎、密封，置干燥器中保存待测;土壤经风干、清除植物细根、石块等杂质，木棒粉碎，分别通过2.00，0.25，0.15 mm的土壤尼龙筛制成样品，装自密封袋备用。
　　1.3 测定指标及方法
　　核桃叶片和土壤N含量分别采用半微量凯氏定N和纳氏比色法测定[16]，P含量采用钼锑抗比色法和钒钼黄比色法测定[16]，K含量采用光焰光度计法测定，Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu采用原子吸收法[16]（PE AAnalyst400 原子吸收光谱仪）测定;核桃叶片叶绿素含量采用分光光度计法[17]测定。
　　1.4 数据处理
　　试验数据采用SPSS 21.0和DPS 7.05软件进行统计分析;绘图用Microsoft Excel 2016软件。
　　2 结果与分析
　　2.1 正常植株与黄化植株核桃叶片中的矿质营养分析
　　核桃正常植株与黄化植株叶片之间大量元素的T检验结果表明（表1），正常植株叶片和黄化植株叶片中的N、Ca、Fe、Mn含量存在極显著差异（P<0.01），Zn含量存在显著差异（P<0.05），而P、K、Mg、Cu含量差异不显著（P>0.05）。其中黄化植株叶片中N、Fe、Mn含量均低于正常植株叶片，分别为正常植株叶片含量的58.8%、54.2%、75.9%，而Ca、Zn含量均高于正常植株叶片，分别是正常植株叶片的1.56和1.08倍。正常植株和黄化植株叶片中的N、P和K含量低于核桃叶片的下限值，尤其是黄化植株叶片N含量仅为核桃叶片下限值的47.6%，而Zn含量则均高于核桃叶片易发生黄化的下限值。通过比较正常植株与黄化植株叶片中的元素含量可知，核桃叶片黄化可能与N、Fe、Mn元素缺乏密切相关。
　　2.2 正常植株与黄化植株核桃土壤养分分析
　　正常植株与黄化植株之间土壤的pH值及矿质元素T检验结果表明（表2），正常植株和黄化植株土壤中的有效K、Fe含量存在极显著差异（P<0.01），有效N含量存在显著差异（P<0.05），pH值及P、Ca、Mg、Cu、Zn、Mn含量差异不显著（P>0.05）。其中，黄化植株土壤中有效N、K、Cu、Fe的含量是正常植株土壤中该元素含量的82.4%，37.1%，75.5%，83.0%。而pH值、Ca、Zn、Mn含量是正常植株土壤的1.06，1.10，1.06，1.06倍，正常植株土壤Cu含量超出核桃适宜范围，而黄化植株土壤Fe含量未达到核桃适宜范围外，其他指标如正常植株和黄化植株土壤的Ca、Mg、Zn含量以及黄化植株土壤Cu含量、正常植株土壤Fe含量均在适宜范围内。
　　2.3 叶片叶绿素含量与叶片矿质营养的相关性
　　由表3可知，叶片的叶绿素含量与Fe含量呈极显著正相关（P<0.01），与N、K、Mn含量呈显著正相关（P<0.05），表明核桃叶片中的叶绿素含量与Fe、N、K、Mn含量关系密切，如以上元素缺失，可能引发核桃叶片黄化;叶片中的矿质营养含量之间也存在一定的相关性，N含量与K、Ca含量，P含量与Mg含量之间存在极显著正相关（P<0.01），而N含量与Zn含量，P含量与Ca含量，K含量与Zn含量，Ca含量与Mg含量和Zn含量，Mg含量与Fe含量之间呈极显著（P<0.01）或显著（P<0.05）负相关。
　　2.4 叶片叶绿素含量与土壤养分的相关性
　　由表4可知，叶片的叶绿素含量与土壤中的Fe、Zn含量呈显著正相关（P<0.05）;土壤中的矿质营养含量之间也存在一定的相关性，Ca含量与Mn含量之间呈显著正相关（P<0.05），K含量与Zn含量，Fe含量与Mn含量之间呈显著负相关（P<0.05）。
　　3 结论与讨论
　　植物体内矿质营养元素吸收或利用障碍、病虫害、土壤盐碱化、异常气候等因素均可导致植物叶片发生黄化现象[18]。本研究中核桃生产园中未有重大病虫害的发生和异常气候的出现，且生产园的栽培管理条件正常，因此排除病虫害和异常气候引发核桃叶片黄化的可能。
　　矿质营养在果树的生长发育过程中起着至关重要的作用，当树体中出现某种矿质元素含量亏缺时，极易导致叶片黄化、严重时影响产量和果实品质[19-21]。N元素是植物叶绿素的组分之一，植物缺N时，蛋白质合成受阻，会引起细胞分裂活性下降，叶绿素含量下降，最终引发叶片黄化。柑桔[9]、金柑[10]叶片N含量低于适宜范围时，叶片均出现黄化。《核桃园经营与管理》[22]指出，当核桃叶片中的N含量小于2.1%或P含量小于0.1%或K含量小于0.9%或Zn含量小于18 mg·kg-1时，叶片就会出现缺素黄化，本研究中黄化植株叶片中N含量仅为正常植株叶片的58.8%，且正常植株和黄化植株N含量均低于2.1%，说明核桃叶片中N元素缺乏;进一步分析土壤中的N含量，发现黄化植株所在土壤的有效N含量显著低于正常植株土壤;相关分析发现叶绿素含量与叶片N含量显著正相关，与土壤N含量相关系数为0.499，虽未达到显著水平，亦存在一定的正相关关系，即土壤中N素缺乏，导致根系无法吸收足够的N素，从而引发树体内缺N，造成叶片黄化。梨树[23]、茶树[24]叶片黄化的研究中也有类似报道。Fe元素是植物叶绿素合成过程中各种酶类的活化剂，研究发现，黄化植株叶片及所在土壤中的Fe含量显著低于正常植株叶片及所在土壤中的Fe含量。王光州等[25]在对猕猴桃喷施铁制剂矫治黄化时指出，土壤pH值偏碱性会造成氧化电位升高，造成土壤有效Fe 含量越低[26]，本研究中的试验地土壤平均pH值为8.45～8.98，为碱性土壤，且黄化植株土壤pH值高于正常植株土壤pH值，与其研究结果一致。Mn元素是植物生命活动必需的微量营养元素之一，主要参与植物光合作用和代谢过程[27]。当Mn缺乏时，植物中的光合磷酸化和CO2还原就会受到干扰，光合作用也会被严重抑制，进而导致光合作用产物形成减少以及干物质积累降低[28]。Marschener指出，若植物体内Mn含量小于20 mg·kg-1 则为Mn缺乏，本研究中虽然黄化植株叶片Mn含量低于正常植株，但二者均高于Marschener指出的Mn缺乏值，说明核桃生产园区不存在Mn缺乏;在菠萝、猕猴桃的相关研究中，指出当Mn元素过量时，会造成菠萝[29]、猕猴桃[30]叶片中的叶绿素含量降低，从而引发植株叶片黄化。对于核桃而言，黄化叶片中的Mn含量是否存在过量现象，有待于进一步研究。 　　植物在吸收矿质营养的过程中，矿质营养元素间存在相互作用[31]。本研究中，叶片和土壤中的有效Fe与有效Mn含量之间为负相关关系，二者之间存在生理拮抗，这与库尔勒香梨叶片黄化研究中的土壤中较低的有效Fe含量可能与较高的Cu、Zn、Mn含量之间的生理拮抗[7]可造成库尔勒香梨叶片黄化的研究结果一致。由于本实验主要以成熟期的叶片为试材，而黄化植株所在土壤的年际变化、不同土壤深度土层间的养分含量是否存在较大差异，还需继续研究。
　　
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