廣東主要藍(lán)莓品種葉片營養(yǎng)與土壤養(yǎng)分關(guān)系分析

卓翊深，陳 猛，曹 凱，楊俊泉，陳杰忠，姚 青

（1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，廣東 廣州 510642；2.廣東省科學(xué)院微生物研究所，廣東 廣州 510070；3.廣東融和生態(tài)農(nóng)業(yè)集團有限公司東源分公司，廣東 東源 517541）

【研究意義】藍(lán)莓（Vacciniumspp.）是杜鵑花科（Ericaceae）越桔屬（Vaccinium）多年生小漿果。由于藍(lán)莓果實富含花青素、果膠、膳食纖維等營養(yǎng)物質(zhì)，國際市場需求旺盛，產(chǎn)業(yè)化種植面積迅速增加［1］。近年來，我國藍(lán)莓的栽培面積逐漸擴大，栽培區(qū)域也從傳統(tǒng)的東北地區(qū)向西南、華東地區(qū)擴展，目前我國五大藍(lán)莓主要產(chǎn)區(qū)包括長白山產(chǎn)區(qū)、遼東半島產(chǎn)區(qū)、山東半島產(chǎn)區(qū)、西南產(chǎn)區(qū)、華東產(chǎn)區(qū)［2］。隨著適應(yīng)高溫多雨的藍(lán)莓新品種的不斷引進(jìn)，華南地區(qū)也開始嘗試藍(lán)莓商業(yè)化栽培［3-5］。因此，開展廣東省主要藍(lán)莓產(chǎn)區(qū)的藍(lán)莓栽培技術(shù)研究具有重要價值?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】河源市作為廣東省內(nèi)率先試種藍(lán)莓的地區(qū)，已形成一定生產(chǎn)規(guī)模，2018 年藍(lán)莓種植面積已達(dá)2 000 hm2［6］。李根柱等于2007 年從云南省昆明市引種9 個品種，在河源市經(jīng)6 年試栽發(fā)現(xiàn)，藍(lán)雨、燦爛、頂峰、粉藍(lán)、巴爾德溫等5 個品種對華南地區(qū)的高溫多雨氣候條件具有較好的適應(yīng)性［5］。但是，藍(lán)莓根系分布淺，對土壤條件有較嚴(yán)格的要求，通常喜酸性（pH 4.0～5.5）和有機質(zhì)含量高的土壤。由于藍(lán)莓根毛發(fā)生的負(fù)調(diào)控基因GL2、WER、TTG正常表達(dá)，而正調(diào)控基因TRY、CPC、ETC1不表達(dá)，導(dǎo)致藍(lán)莓根系通常表現(xiàn)為根毛缺失［7］，在自然條件下其根系大多與土壤真菌共生形成菌根，以促進(jìn)植株的養(yǎng)分吸收和抗逆性［8］。此外，藍(lán)莓自身的Vco-miR_n10（新型miRNA）可能調(diào)控植株對干旱脅迫的響應(yīng)［9］?！颈狙芯壳腥朦c】廣東省廣泛分布的土壤類型為紅壤，呈酸性、有機質(zhì)含量低，作為藍(lán)莓商業(yè)化種植的新興區(qū)域，這些土壤資源及其化學(xué)特性是否適合藍(lán)莓根系生長，值得探討。礦質(zhì)養(yǎng)分含量是影響植株生長的關(guān)鍵因素，不同養(yǎng)分之間的平衡（即比例）也起到同樣重要的作用。因此，Beaufils［10］建立了基于不同養(yǎng)分比例的綜合營養(yǎng)診斷法（Diagnosis and Recommendation Integrated System，DRIS）營養(yǎng)診斷，并成功應(yīng)用于蘋果、柑橘等果樹的營養(yǎng)診斷中［11-13］，但在藍(lán)莓上尚未見報道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】以廣東省河源市廣東融和生態(tài)農(nóng)業(yè)集團有限公司的藍(lán)莓園為研究對象，測定4個品種的土壤肥力、葉片礦質(zhì)養(yǎng)分、根系菌根侵染率等指標(biāo)，運用DRIS 法診斷各品種葉片氮、磷、鉀養(yǎng)分虧缺狀況，分析樹體養(yǎng)分水平與土壤肥力的關(guān)系，并調(diào)查根系中菌根侵染狀況，以期評價華南紅壤對藍(lán)莓栽培的適宜性，為華南地區(qū)商業(yè)化藍(lán)莓園的土壤管理提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

河源市是廣東最早引種藍(lán)莓的地區(qū)［5］，本研究以河源市東源縣順天鎮(zhèn)的廣東融和生態(tài)農(nóng)業(yè)集團有限公司藍(lán)莓園為調(diào)查對象，栽培品種有4個：燦爛、貴藍(lán)、南高3 號、夏普藍(lán)，4～6 年生，栽培面積133 多hm2。該藍(lán)莓園通常施用花生麩有機肥，同時在樹盤覆蓋花生殼以補充有機物料。

1.2 試驗方法

2017 年9 月進(jìn)行采樣，每個品種隨機調(diào)查5個小區(qū)作為5 次重復(fù)，小區(qū)面積667 m2。小區(qū)內(nèi)按照“Z”字型取樣，選擇5 個植株用土鉆在根際范圍內(nèi)取深0～20 cm 土壤，混合后作為該小區(qū)的土壤樣品。同時，每個取樣植株隨機選取10 片成熟葉片，每個小區(qū)采集的葉片混合后作為該小區(qū)的葉片樣品。

1.2.1 土壤化學(xué)性質(zhì)測定 土壤化學(xué)性質(zhì)的測定參照《土壤調(diào)查實驗室分析方法》［14］進(jìn)行。土壤pH 值采用電極電位法測定，水土比為2.5 ∶1（W/V）；土壤有機質(zhì)含量采用H2SO4和K2Cr2O7濕法氧化后滴定分析測定；土壤有效氮、有效磷和有效鉀的含量分別采用堿解擴散法、鹽酸氟化銨浸提-鉬銻抗比色法和乙酸銨浸提-火焰光度法測定；土壤總氮、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的含量分別采用凱氏定氮法、酚二磺酸比色法和靛酚藍(lán)比色法測定；土壤交換性酶含量采用乙酸銨提取、原子吸收光譜方法測定。

1.2.2 葉片養(yǎng)分測定與DRIS 分析 葉片經(jīng)流水洗凈后烘干至恒重，按常規(guī)方法測定氮、磷、鉀、鐵等養(yǎng)分含量［15］，并根據(jù)周龍等［13］方法計算氮、磷、鉀的DRIS 指數(shù)，進(jìn)行營養(yǎng)診斷分析。由于南高叢藍(lán)莓和兔眼藍(lán)莓的葉片養(yǎng)分標(biāo)準(zhǔn)值未見報道，本研究DRIS 分析所需的藍(lán)莓葉片養(yǎng)分標(biāo)準(zhǔn)值參照魁北克低叢藍(lán)莓葉片的氮、磷、鉀最適濃度［16］，并取4/3、8/3、-4/3 和-8/3 分別確定過剩值、偏高值、偏低值和缺乏值，平衡值介于偏高值和偏低值之間（表1）［13］。在DRIS 分析的基礎(chǔ)上，計算營養(yǎng)不平衡指數(shù)（Nutrient imbalance index，NII），NII 的絕對值越大，表明營養(yǎng)元素含量越不平衡［13,17］。

表1 藍(lán)莓葉片養(yǎng)分水平分級標(biāo)準(zhǔn)（g/kg）Table 1 Leaf nutrient classification standard for blueberry（g/kg）

DRIS 分析中需要計算任意兩種養(yǎng)分A 和B的含量比值，并構(gòu)建函數(shù)f（A/B）以描述（A/B）偏離標(biāo)準(zhǔn)值（a/b）的程度［13,18］：

式中，CV為A/B 的變異系數(shù)；f（A/B）值為正值表示養(yǎng)分A 相對于養(yǎng)分B 過量或養(yǎng)分B 相對于養(yǎng)分A 不足，f（A/B）值為負(fù)值則相反，其絕對值越大表示過量或不足的程度越嚴(yán)重。

1.2.3 菌根侵染率測定 采集4 個藍(lán)莓品種的根系，用流水洗凈后剪成1 cm 左右的根段，根據(jù)Phillips 等［19］方法對根段進(jìn)行前處理和曲利本藍(lán)染色，染色根段在載玻片上壓片后用生物顯微鏡觀察菌根侵染的狀況。

試驗數(shù)據(jù)DRIS 分析采用Microsoft Excel 進(jìn)行，不同品種間的多重比較分析、葉片養(yǎng)分與土壤化學(xué)性質(zhì)間的相關(guān)分析和多元回歸分析采用SPSS V25 進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 藍(lán)莓葉片養(yǎng)分含量和根區(qū)土壤化學(xué)性質(zhì)分析

由表2 可知，藍(lán)莓葉片中氮、磷、鉀、鐵等養(yǎng)分含量范圍分別是11.92～15.90 g/kg、0.67～0.76 g/kg、4.99～8.69 g/kg、49.12～73.35 mg/kg，不同品種葉片中氮、鉀和鐵含量存在顯著差異，但是磷含量沒有顯著差異?？傮w而言，貴藍(lán)和夏普藍(lán)的葉片養(yǎng)分含量較高，而燦爛和南高3 號的葉片養(yǎng)分含量較低。夏普藍(lán)養(yǎng)分綜合水平最高，葉片氮、磷、鉀、鐵含量分別為15.90 g/kg、0.76 g/kg、6.58 g/kg、63.73 mg/kg，而南高3 號養(yǎng)分綜合水平最低，葉片氮、磷、鉀、鐵含量分別為12.54 g/kg、0.70 g/kg、4.99 g/kg、49.12 mg/kg。

表2 不同品種藍(lán)莓葉片主要營養(yǎng)元素含量Table 2 Main nutrient contents in leaves of different blueberry cultivars

土壤化學(xué)性質(zhì)分析結(jié)果（表3）表明，被調(diào)查果園的土壤pH 值在4.23～4.80、可滿足藍(lán)莓的生長需求，但是有機質(zhì)含量偏低、僅1.436%～1.908%。根區(qū)土壤的養(yǎng)分含量方面，夏普藍(lán)的綜合養(yǎng)分水平最高，全氮、銨態(tài)氮、堿解氮、速效鉀和有效鐵的含量均最高，其中銨態(tài)氮含量是其他3 個品種的2.01～2.98 倍、有效鐵含量是其他3 個品種的1.56～2.75 倍，硝態(tài)氮和速效磷含量居第2 位；南高3 號的綜合養(yǎng)分水平居第2 位；燦爛和貴藍(lán)的綜合養(yǎng)分水平最低。根區(qū)養(yǎng)分水平的高低一方面反映根系對養(yǎng)分的活化能力，另一方面也反映植株的生長潛力。

表3 不同品種藍(lán)莓根區(qū)土壤的化學(xué)性質(zhì)Table 3 Soil chemical properties in root zone of different blueberry cultivars

2.2 藍(lán)莓葉片DRIS 營養(yǎng)診斷分析

根據(jù)單偏離程度函數(shù)值（表4）可知，4 個品種的f（N/P）值為正值、而f（N/K）和f（P/K）均為負(fù)值，表明樹體的磷營養(yǎng)相對于氮營養(yǎng)不足、氮營養(yǎng)相對于鉀營養(yǎng)不足；f（P/K）的絕對值大于f（N/K），表明磷營養(yǎng)相對不足的程度大于氮營養(yǎng)相對不足的程度。

表4 單偏離程度函數(shù)f（A/B）統(tǒng)計Table 4 Statistics of the single deviation function f(A/B)

DRIS 診斷分析結(jié)果（表5）表明，被調(diào)查的藍(lán)莓葉片磷營養(yǎng)指數(shù)最低（-9 589），鉀營養(yǎng)指數(shù)最高（15 405），氮營養(yǎng)指數(shù)介于兩者之間（9 210），表明藍(lán)莓整體上的需肥順序為磷＞氮＞鉀。4 個品種除貴藍(lán)外均遵循這個規(guī)律，貴藍(lán)的需肥順序表現(xiàn)為磷＞鉀＞氮。比較4 個品種的NII 值發(fā)現(xiàn)，貴藍(lán)最高（13 096）、夏普藍(lán)最低（8 942），而燦爛和南高3 號介于兩者之間，表明貴藍(lán)葉片的養(yǎng)分（氮、磷、鉀）不平衡程度最嚴(yán)重，夏普藍(lán)葉片的養(yǎng)分不平衡程度較輕。

表5 不同品種藍(lán)莓葉片DRIS 診斷指數(shù)及需肥順序Table 5 DRIS indexes and the ranking of nutrient requirement of leaves of different blueberry cultivars

2.3 藍(lán)莓葉片養(yǎng)分含量與根區(qū)土壤化學(xué)性質(zhì)的相關(guān)性分析

為揭示藍(lán)莓葉片養(yǎng)分含量受到土壤哪些化學(xué)性質(zhì)的影響，對葉片養(yǎng)分含量（4 個指標(biāo)）和土壤化學(xué)性質(zhì)（9 個指標(biāo)）進(jìn)行相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，葉片中的氮、鉀、鐵含量與本研究測定的9 個土壤化學(xué)性質(zhì)指標(biāo)之間沒有顯著相關(guān)性，僅磷含量與土壤堿解氮、速效鉀含量呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別是0.580 和0.486（表6），表明葉片養(yǎng)分狀態(tài)受根區(qū)土壤化學(xué)性質(zhì)的影響較小。為進(jìn)一步驗證兩者的不相關(guān)性，對葉片養(yǎng)分含量和土壤化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行多元線性回歸分析，發(fā)現(xiàn)兩者之間的關(guān)系均未達(dá)顯著水平（表7），表明兩者之間沒有相關(guān)性。

表6 藍(lán)莓葉片養(yǎng)分含量與根區(qū)土壤化學(xué)性質(zhì)的相關(guān)系數(shù)Table 6 Correlation coefficient between nutrient contents in blueberry leaves and soil chemical properties

表7 藍(lán)莓葉片養(yǎng)分含量與土壤化學(xué)性質(zhì)的多元線性回歸分析Table 7 Multiple linear regression analysis of nutrient contents in blueberry leaves and soil chemical properties

2.4 藍(lán)莓根系菌根侵染分析

藍(lán)莓根系沒有根毛，不利于根系養(yǎng)分吸收，但是通常與菌根真菌共生，可促進(jìn)養(yǎng)分吸收、提高抗逆性。廣東省河源市是藍(lán)莓種植新區(qū)，我們推測藍(lán)莓尚未與菌根真菌形成良好的共生關(guān)系，從而影響根系從土壤中吸收養(yǎng)分，導(dǎo)致葉片養(yǎng)分含量與土壤養(yǎng)分水平?jīng)]有顯著相關(guān)性。通過菌根染色和顯微鏡觀察（圖1）可知，燦爛、南高3號和夏普藍(lán)的菌根侵染率分別是16.5%（±2.3%）、26.7%（±3.7%）和15.0%（±4.2%），均在較低范圍。在曲利本藍(lán)染色的藍(lán)莓根系（圖1）中，可觀察到較多石楠屬菌根真菌在根細(xì)胞中形成菌絲圈（Hyphal coil，HC），也可觀察到少量叢枝菌根真菌在根細(xì)胞間的內(nèi)生菌絲（Intraradical hyphae，IH）和根細(xì)胞內(nèi)的叢枝（Arbuscule，A），還可觀察到其他有待證實的內(nèi)生真菌（Endophyte，E）。

圖1 藍(lán)莓根系與菌根真菌的共生Fig.1 Symbiosis between blueberry roots and mycorrhizal fungi

3 討論

華南地區(qū)是藍(lán)莓栽培新區(qū)，主要土壤類型是酸性紅壤，pH 條件可滿足藍(lán)莓生長需求，但是有機質(zhì)含量低。前期研究發(fā)現(xiàn)，藍(lán)莓栽培管理中施用有機肥進(jìn)行土壤改良，雖然可提高有機質(zhì)含量，但同時也大幅提高了pH 值，需要施用硫磺來降低土壤pH［20］。因此，廣東藍(lán)莓主產(chǎn)區(qū)河源市藍(lán)莓園的土壤條件是否適合藍(lán)莓生長仍需要開展大量研究。本研究調(diào)查4 個品種的葉片養(yǎng)分含量，發(fā)現(xiàn)‘夏普藍(lán)’的營養(yǎng)水平最高，可能與其根區(qū)養(yǎng)分水平較高有關(guān)。由于本次調(diào)查采樣的范圍較大（超過133 hm2），這種根區(qū)土壤養(yǎng)分水平的差異可能是土體土壤化學(xué)性質(zhì)差異的反映。DRIS 診斷分析表明，藍(lán)莓對磷營養(yǎng)的需求最大，對氮營養(yǎng)的需求次之，對鉀營養(yǎng)的需求最低。根據(jù)DRIS診斷分析結(jié)果只能比較藍(lán)莓對不同養(yǎng)分的需求程度差異，而不能判斷是否需要補充某種養(yǎng)分，只有將DRIS 診斷分析結(jié)果與養(yǎng)分水平分級標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合起來才能判斷是否需要施肥［11,13］。本研究中藍(lán)莓葉片氮、磷含量均屬于偏低范圍，而鉀含量處于平衡至偏高范圍，結(jié)合DRIS 分析結(jié)果，可認(rèn)為河源藍(lán)莓園亟需施用磷肥，其次需要施用氮肥，而鉀肥可以不施。這可能是因為被調(diào)查的藍(lán)莓園經(jīng)常采用花生殼覆蓋樹盤，而相關(guān)研究指出花生殼的鉀含量較高［21］。

藍(lán)莓在有機質(zhì)含量高的土壤中生長良好，而本研究中土壤有機質(zhì)含量僅為1.436%～1.908%，遠(yuǎn)低于李亞東等［22］建議的“＞10%的有機質(zhì)含量”。因此，在藍(lán)莓施肥管理中，建議將磷肥和氮肥主要以有機肥的形式施入，如骨粉、花生麩等；化肥應(yīng)選擇酸性肥料，如磷酸二銨、過磷酸鈣、硫酸銨等［22］。

植株養(yǎng)分水平在很大程度上依賴于土壤養(yǎng)分水平，但是本研究發(fā)現(xiàn)河源市藍(lán)莓葉片養(yǎng)分含量與土壤養(yǎng)分水平?jīng)]有顯著關(guān)系，值得深入分析。藍(lán)莓根系沒有根毛，在很大程度上依賴于與之共生的菌根真菌吸收養(yǎng)分［8］。我們推測，廣東省作為藍(lán)莓栽培的新區(qū)，土壤中能與藍(lán)莓建立良好共生關(guān)系的菌根真菌資源少、豐度低，不利于菌根的形成，進(jìn)而不利于根系對土壤養(yǎng)分的良好吸收。本研究中對根系的顯微觀察證實了我們的推測，菌根侵染率僅為15.0%～26.7%，而前人報道的菌根侵染高達(dá)55.0%（盆栽）［23］、61.4%（地栽）［24］，這表明菌根共生不良可能是河源市藍(lán)莓植株養(yǎng)分吸收不足和養(yǎng)分不平衡的主要原因。顯然，接種菌根真菌菌劑是提高華南地區(qū)藍(lán)莓的菌根侵染率、促進(jìn)養(yǎng)分吸收的必要措施。肖龍海等［25］對粉藍(lán)接種5 種菌根真菌，菌根侵染率從35.57%提高到44.94%～67.81%，單株產(chǎn)量最高提高29.3%。

本研究中藍(lán)莓菌根侵染率低，一方面可能與栽培新區(qū)土壤中適宜的菌根真菌豐度低有關(guān)，另一方面也可能與添加有機物料有關(guān)。栽培基質(zhì)對藍(lán)莓生長的影響在盆栽條件下已經(jīng)得到證實［26］。盡管藍(lán)莓的菌根形成與有機質(zhì)含量密切相關(guān)［22,27］，但唐雪東等［28］研究發(fā)現(xiàn)，有機物料添加對菌根侵染的效果與環(huán)境條件密切相關(guān)，盆栽條件下添加苔蘚、草炭、鋸末、酒糟等有機物料可顯著降低藍(lán)莓菌根侵染率，從38.40%最低降至7.40%，但是在地栽條件下卻顯著增加菌根侵染率，從9.81%最高升至21.80%；也有研究指出，添加不同有機物料對藍(lán)莓根際真菌群落和植株生長的影響存在差異［29-30］。這些研究結(jié)果表明，添加有機物料對藍(lán)莓菌根真菌共生關(guān)系的影響是復(fù)雜的，在選擇有機物料時應(yīng)充分考慮有機物料與菌根真菌的匹配性以及環(huán)境條件的影響。本研究中藍(lán)莓園添加的有機物料是花生麩和花生殼，其對菌根共生的影響模式也值得進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

本研究對廣東主要藍(lán)莓品種葉片養(yǎng)分含量、根區(qū)土壤化學(xué)性質(zhì)和根系菌根侵染狀況進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)夏普藍(lán)的綜合養(yǎng)分水平最高，葉片氮、磷、鉀分別是15.90、0.76、6.58 g/kg，鐵含量是63.73 mg/kg；DRIS 分析發(fā)現(xiàn)，藍(lán)莓植株磷營養(yǎng)的診斷指數(shù)最高、鉀營養(yǎng)的診斷指數(shù)最低，對養(yǎng)分的總體需求順序是磷＞氮＞鉀，需要增加磷肥和氮肥施用量；藍(lán)莓根系的菌根侵染率較低，僅為15.0%～26.7%，根系養(yǎng)分吸收能力較弱，導(dǎo)致葉片養(yǎng)分水平與土壤養(yǎng)分水平?jīng)]有顯著相關(guān)性。建議華南地區(qū)藍(lán)莓園的土壤管理措施應(yīng)加強菌根真菌菌劑接種，并提高骨粉、花生麩、過磷酸鈣、磷酸二銨等磷肥和氮肥的施用。