果树无机营养诊断中叶片分析的基本原理是什么?
叶片分析作为果树营养诊断方法的前提,是叶片组织中各种主要营养元素的浓度与果树的反映密切相关。其基本原理是尤斯图斯·冯·李比希的“最小营养定律”,即植物中各种营养元素的生理功能不能相互替代。当某种营养元素缺乏时,必须及时补充,以恢复植物的正常生长;营养物质短缺越严重,增加供给的潜在效果就越大。
梅西(1936)提出了基于叶片干物质的“营养元素临界百分比”概念。他认为,作物中的每一种营养元素都有一个固定的“临界百分比”。如果植物中这种元素的浓度超过这个百分比,就意味着奢侈吸收,如果低于这个百分比,就意味着营养缺乏。这个临界百分比是一个概念值,可以说是一个范围值,因为它会在综合受其他因素影响时发生变化。但对于每一种作物,都有可能反映其大致范围。据此,他将植物反应与养分浓度的相关曲线划分为几个区域或部分。
(1)最低百分比面积
一种营养元素在植物中的浓度变化很小,但植物的反应,如生长、产量和质量,有很大的增加或减少。
(2)监管不力地区
当一种元素在植物中的浓度增加时,植物的反应也会增加。
(3)奢侈品吸收区
一种元素在植物中的浓度增加,而植物的反应保持不变。
Lundegardh(1951)认为叶片分析的生理基础主要是两个方面:一是营养元素的吸收和分配;二是营养元素的吸收与果树生长的关系。图5-1的曲线可以表示树体营养元素供应水平与果树生长或产量的关系。从图中可以看出,当树中某一元素的浓度很低时,如AB线,果树的生长和产量都很低。此时,果树的外观呈现典型的元素缺乏症状。在这个线段范围内,生长量或产量会随着树体养分浓度的盈亏而起伏,起伏很陡。当营养元素处于BC段时,树的生长或产量会增加,外观不会表现出典型症状,但营养生理上会有一个“潜在缺乏”期。在C点,树的养分浓度最适宜,生长或产量也最高。这个浓度就是“最优临界点”。实际上这条曲线的最高峰已经变成了一条渐近线,最优临界点已经变成了一个抽象点。在这个点之外,往往会定义一个范围,这个范围叫做“最优范围”。上线CD,养分浓度持续增加,但产量变化不大,说明养分存在“奢侈吸收”。在DE线,树中营养元素的浓度过高,导致毒性,损害或降低生长或产量。它们之间的关系可以在表5-1中进一步说明。
图5-1营养元素浓度与果树产量或生长量的关系
表5-1树木的营养状况和果树的反应
根据上述原理,叶片分析的任务是找出各种临界浓度(营养诊断指标),找出受试果树的营养元素浓度属于哪种情况。特别是,在许多果园里,潜在的元素缺乏常常被忽视。因此,在营养诊断中,要特别注意区分各种元素的潜在缺乏,以便通过适当的测土配方施肥措施加以纠正。
查普曼和鲁瑟将营养诊断的指标分为“缺乏、数量少、数量中等、数量多、数量过多”五个等级。叶片分析可以与这些指标进行对比,详细考察果园管理的技术措施,从而指导施肥。但是,Bar Akiva认为,只要三个等级——缺、正常、过剩——更接近树木的正常情况,缺、过剩往往伴随着可见的症状,在叶片分析曲线上可以明确界定它们的边界范围。
在对果树进行营养诊断时,还必须注意树体中各种营养元素的适当比例。如果比例失调,一种营养元素就会打破或失去生理平衡,很快就会表现出盈亏的外在症状,影响生长或产量。Dumenil(1961)利用多元曲线回归确定了叶片中各种营养元素的临界水平及其相互平衡关系。他指出,氮或磷的临界浓度不是一个点,而是一个范围,由氮或磷本身的浓度和叶片中其他营养元素的水平决定。在最高产量(或接近最高产量)时,是氮磷平衡的临界点。如果一种营养元素的浓度变低,其他元素的生理平衡临界点也会降低。Shear等人(1946)认为,植物的生长是叶片中各种营养元素的强弱以及它们之间的平衡的函数。所谓营养强度,是指叶片中所有具有生理功能的营养元素的总摩尔浓度。在不同的营养强度下,元素之间会有复杂的比例,但只有在最佳浓度和最佳平衡条件下,才能获得最高的生长或产量。当任何一种元素的浓度发生变化,高于或低于最适强度时,其他元素的浓度也发生变化,从而使各种营养元素达到新的平衡。此时可以获得新水平的最高产量。如果采用正确的取样方法(取样时间和叶位)并考虑影响叶片中营养物质积累的各种因素,那么叶片营养物质的组成是指示植物营养状况的唯一有效指标。
博菲尔斯(1971)从植物营养平衡的角度提出了一种诊断施肥的综合方法,简称DRIS法。这一法律体系利用叶片分析和诊断技术,研究土壤、植物和环境条件之间的关系,以及它们与产量或品质之间的关系,考虑营养元素和影响作物产量的各种因素之间的平衡。在大量叶片分析的基础上,记录产量结果和可能影响产量或品质的各种参数,从而确定DRIS法的诊断标准。
叶片分析表明,许多因素都会影响树木的营养水平,不仅树龄、枝型、叶片位置有重要影响,而且树种、品种、砧穗组合、立地条件、栽培管理、年份、结果状况对叶片的矿质成分也有一定影响。因此,在解释叶片结果或应用叶片分析来指导测土配方施肥时,必须考虑这些因素的影响。