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DRIS诊断法在海南黄化槟榔营养失衡诊断中的应用

林思鸿 李华东 王宇洋 林电

林思鸿, 李华东, 王宇洋, 等. DRIS诊断法在海南黄化槟榔营养失衡诊断中的应用[J]. 热带生物学报(中英文), 2026, 17(0): 1−11 doi:  10.15886/j.cnki.rdswxb.20260065
引用本文: 林思鸿, 李华东, 王宇洋, 等. DRIS诊断法在海南黄化槟榔营养失衡诊断中的应用[J]. 热带生物学报(中英文), 2026, 17(0): 1−11 doi:  10.15886/j.cnki.rdswxb.20260065
Lin Sihong, Li Huadong, Wang Yuyang, Lin Dian. Application of the DRIS diagnostic method in the study of Yellowing Areca catechu[J]. Journal of Tropical Biology. doi: 10.15886/j.cnki.rdswxb.20260065
Citation: Lin Sihong, Li Huadong, Wang Yuyang, Lin Dian. Application of the DRIS diagnostic method in the study of Yellowing Areca catechu[J]. Journal of Tropical Biology. doi: 10.15886/j.cnki.rdswxb.20260065

DRIS诊断法在海南黄化槟榔营养失衡诊断中的应用

DOI: 10.15886/j.cnki.rdswxb.20260065 CSTR: 32425.14.j.cnki.rdswxb.20260065
基金项目: 国家重点研发计划项目(2017YFD0202102)
详细信息
    第一作者:

    林思鸿(1998—),男,海南大学热带农林学院2021级硕士研究生,现工作于海南植壮康生物科技有限公司。E-mail:linsihong0109@163.com

    通信作者:

    林电(1967—),男,教授,博士生导师,研究方向:植物营养研究。E-mail:lindian5519@163.com

  • 中图分类号: S533

Application of the DRIS diagnostic method in the study of Yellowing Areca catechu

  • 摘要: 为探明槟榔叶片生理性黄化的关键诱因,明确叶片营养元素含量特征及各养分间的互作关系,本研究基于田间采样调查数据,结合营养状态综合诊断系统(DRIS)、主成分分析(PCA)及偏最小二乘判别分析(PLS-DA)开展系统分析。结果表明,海南健康槟榔叶片养分含量整体表现为氮(N)>钠(Na)>钾(K)>钙(Ca)>硫(S)>镁(Mg)>磷(P)>锰(Mn)>铁(Fe)>硼(B)>锌(Zn)>铜(Cu);黄化叶片养分含量整体表现为氮(N)>硫(S)>钾(K)>钠(Na)>镁(Mg)>钙(Ca)>磷(P)>锰(Mn)>铁(Fe)>硼(B)>锌(Zn)>铜(Cu)。方差分析结果显示,黄化叶片的钠、钙含量显著低于健康叶片(P<0.05),硫、锰含量显著高于健康叶片(P<0.05)。变异系数分析表明,健康槟榔叶片各营养元素变异系数为11.56%~48.43%,养分稳定性更强;黄化叶片变异系数为19.42%~85.68%,养分波动幅度大、失衡特征明显。以健康槟榔叶片为对照,采用标准差法确定海南槟榔叶片适宜养分诊断指标范围,其中大量元素:N 14.69~20.46 g·kg−1、P 0.90~1.60 g·kg−1、K 4.58~7.82 g·kg−1、Na 5.71~8.55 g·kg−1、Ca 5.39~6.80 g·kg−1、Mg 1.58~2.37 g·kg−1、S 2.46~4.59 g·kg−1;微量元素:Fe 41.69~119.98 mg·kg−1、Mn 83.05~115.54 mg·kg−1、Cu 3.90~5.73 mg·kg−1、Zn 9.41~15.10 mg·kg−1、B 9.88~15.38 mg·kg−1。综上,槟榔叶片钙、钠养分亏缺与硫、锰元素过量积累会打破植株叶片养分平衡,阻碍正常生理代谢,是造成槟榔叶片生理性黄化的重要诱因。
  • 图  2  槟榔叶片PCA分析

    Fig.  2  PCA analysis of Areca catechu leaves

    图  3  槟榔叶片PLS-DA分析

    Fig.  3  PLS-DA analysis of Areca catechu leaves

    表  1  叶片养分含量

    Table  1  Leaf nutrient content

    元素
    Element
    正常叶均值
    Mean of healthy
    leaves
    黄化叶均值
    Mean of yellowing
    leaves
    N /(g·kg−1 17.58±2.88a 15.72±3.05a
    P /(g·kg−1 1.25±0.35a 1.09±0.27a
    K /(g·kg−1 6.20±1.62a 4.78±2.32a
    Na /(g·kg−1 7.13±1.42a 3.36±2.03b
    Ca /(g·kg−1 6.10±0.71a 2.13±0.78b
    Mg /(g·kg−1 1.97±0.39a 2.74±3.77a
    S /(g·kg−1 3.53±1.07b 6.75±2.63a
    Fe/(mg·kg−1 80.83±39.15a 72.53±20.39a
    Mn/
    (mg·kg−1
    99.29±16.24b 154.92±94.96a
    Cu /
    (mg·kg−1
    4.83±0.90a 7.89±11.83a
    Zn/
    (mg·kg−1
    12.25±2.84a 11.74±4.94a
    B/(mg·kg−1 12.63±2.75a 14.50±6.06a
      注:数据以平均值±标准差表示,同行数据后不同小写字母表示不同叶片差异显著(P<0.05)。
      Note: The data were expressed as mean ± standard deviation, and different lowercase letters in the same row indicated that there were significant differences in different leaves(P<0.05).
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    表  2  叶片营养诊断范围

    Table  2  Nutrition diagnosis range of leaf

    元素
    Element
    平均值
    Mean
    标准差
    Standard deviation
    变异系数/%
    Coefficient of variation
    适宜范围
    Suitable range
    N/(g·kg−117.582.8816.3914.69~20.46
    P/(g·kg−11.250.3528.150.90~1.60
    K/(g·kg−16.201.6226.104.58~7.82
    Na/(g·kg−17.131.4219.935.71~8.55
    Ca/(g·kg−16.100.7111.585.39~6.80
    Mg/(g·kg−11.970.3919.941.58~2.37
    S/(g·kg−13.531.0730.252.46~4.59
    Fe(mg/kg)80.8339.1548.4341.69~119.98
    Mn/(mg·kg−199.2916.2416.3683.05~115.54
    Cu/(mg·kg−14.830.9018.613.90~5.73
    Zn/(mg·kg−112.252.8423.229.41~15.10
    B/(mg·kg−112.632.7521.789.88~15.38
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    表  3  正常槟榔叶片与黄化槟榔叶片元素统计结果

    Table  3  Statistics of elements in healthy or yellowing leaves of Areca catechu

    表示形式
    Manifestation
    正常叶片(n=12)
    Healthy leaves
    黄化叶片(n=22)
    Yellowing leaves
    F
    F Ratio
    平均值
    Mean
    标准差
    Standard Error
    变异系数
    Variation
    方差
    Variance
    平均值
    Mean
    标准差
    Standard Error
    变异系数
    Variation
    方差
    Variance
    V正/V黄
    V healthy/
    V yellowing
    N 17.58 2.88 16.39 8.30 15.72 3.05 19.42 9.33 0.89
    P 1.25 0.35 28.15 0.12 1.09 0.27 24.71 0.07 1.72
    K 6.20 1.62 26.10 2.62 4.78 2.32 48.53 5.37 0.49
    Na 7.13 1.42 19.93 2.02 3.36 2.03 60.49 4.13 0.49
    Ca 6.1 0.71 11.58 0.50 2.13 0.78 36.74 0.61 0.81
    Mg 1.97 0.39 19.94 0.16 2.74 1.43 52.25 2.04 0.08
    S 3.53 1.07 30.25 1.14 6.75 1.88 27.87 3.53 0.32
    Fe 80.83 39.15 48.43 1 532.39 72.53 20.39 28.12 415.90 3.69
    Mn 99.29 16.25 16.36 263.89 154.91 78.34 50.57 6 137.69 0.04
    Cu 4.83 0.90 18.61 0.81 7.89 6.76 85.68 45.64 0.02
    Zn 12.25 2.85 23.22 8.09 11.74 4.94 42.11 24.42 0.33
    B 12.63 2.75 21.78 7.57 14.50 6.06 41.79 36.70 0.21
    N/P 15.10 4.52 29.94 20.42 15.36 5.03 32.76 25.30 0.81
    N/K 2.99 0.75 25.20 0.57 4.36 2.82 64.69 7.94 0.07
    N/Na 2.59 0.84 32.51 0.71 11.62 18.47 158.92 341.04 0.00
    N/Ca 2.89 0.45 15.67 0.21 8.55 4.14 48.43 17.14 0.01
    N/Mg 9.39 3.23 34.39 10.43 13.46 22.66 168.36 513.39 0.02
    N/S 5.36 1.71 31.95 2.93 2.53 0.90 35.54 0.81 3.62
    N/Fe 266.34 138.75 52.10 19 251.11 231.69 72.84 31.44 5 305.51 3.63
    N/Mn 179.85 35.47 19.72 1 258.09 128.62 76.98 59.85 5 925.31 0.21
    N/Cu 3 761.71 973.52 25.88 947 745.92 3 604.13 2554.9 70.89 6 527 513.45 0.15
    N/Zn 1 499.72 378.02 25.21 142 895.88 1 686.97 1 036.55 61.45 1 074 430.49 0.13
    N/B 1 450.03 388.39 26.79 150 845.41 1 485.71 1 414.43 95.20 2 000 621.93 0.08
    P/K 0.21 0.07 34.58 0.01 0.29 0.16 56.27 0.03 0.20
    P/Na 0.19 0.07 38.19 0.01 0.81 1.37 169.72 1.89 0.00
    P/Ca 0.20 0.05 26.18 0.00 0.60 0.33 55.61 0.11 0.03
    P/Mg 0.67 0.27 39.94 0.07 0.84 1.22 145.55 1.48 0.05
    P/S 0.37 0.12 32.34 0.01 0.17 0.06 33.78 0.00 4.31
    P/Fe 19.33 11.82 61.15 139.75 16.26 6.41 39.4 41.03 3.41
    P/Mn 12.71 3.87 30.45 14.97 8.41 3.57 42.52 12.77 1.17
    P/Cu 267.79 87.31 32.60 7 622.24 248.25 163.98 66.05 26 887.74 0.28
    P/Zn 108.08 42.81 39.61 1 832.8 116.11 73.93 63.67 5 464.94 0.34
    P/B 103.43 36.74 35.52 1 349.48 94.03 66.80 71.04 4 462.40 0.30
    K/Na 0.92 0.37 39.99 0.14 3.96 6.97 175.87 48.54 0.00
    K/Ca 1.03 0.30 29.29 0.09 2.69 1.86 68.88 3.44 0.026
    K/Mg 3.31 1.34 40.61 1.80 3.34 4.04 120.98 16.28 0.11
    K/S 1.85 0.57 30.96 0.33 0.80 0.52 65.43 0.27 1.19
    K/Fe 99.76 66.87 67.04 4 472.1 70.22 39.19 55.81 1 535.74 2.91
    K/Mn 64.57 22.42 34.73 502.71 37.96 25.08 66.06 628.74 0.80
    K/Cu 1 313.33 399.14 30.39 159 315.48 1 147.52 1 032.05 89.94 1 065 119.40 0.15
    K/Zn 535.38 198.75 37.12 39 502.96 479.94 337.31 70.28 113 781.05 0.35
    K/B 511.95 171.75 33.55 29 497.28 489.16 783.24 160.12 613 457.94 0.05
    Na/Ca 1.19 0.28 23.89 0.08 1.76 1.16 66.03 1.35 0.06
    Na/Mg 3.69 0.72 19.60 0.52 2.57 4.53 176.22 20.53 0.03
    Na/S 2.18 0.70 32.29 0.49 0.53 0.40 74.71 0.16 3.12
    Na/Fe 102.30 41.10 40.18 1 689.27 49.65 34.65 69.79 1 200.63 1.41
    Na/Mn 73.79 19.90 26.97 396.03 27.29 21.49 78.73 461.62 0.86
    Na/Cu 1 513.19 394.59 26.08 155 704.58 734.35 724.34 98.64 524 667.42 0.30
    Na/Zn 622.31 217.78 35.00 47 430.03 400.54 359.15 89.67 128 990.54 0.37
    Na/B 581.35 143.72 24.72 20 653.94 343.11 521.47 151.98 271 927.02 0.08
    Ca/Mg 3.23 0.87 26.91 0.76 2.34 4.50 192.53 20.23 0.04
    Ca/S 1.83 0.40 21.88 0.16 0.33 0.12 37.60 0.02 10.36
    Ca/Fe 90.66 39.23 43.27 1 539.06 30.99 14.08 45.44 198.28 7.76
    Ca/Mn 62.63 10.27 16.39 105.37 18.36 14.81 80.66 219.37 0.48
    Ca/Cu 1 297.70 257.20 19.82 66 152.26 460.76 355.16 77.08 126 135.68 0.52
    Ca/Zn 529.08 159.04 30.06 25 292.90 227.05 154.28 67.95 23 800.73 1.06
    Ca/B 500.17 103.75 20.74 10 763.25 209.59 215.24 102.70 46 329.08 0.23
    Mg/S 0.60 0.21 34.47 0.04 0.45 0.28 62.18 0.08 0.55
    Mg/Fe 28.52 11.00 38.58 121.00 42.12 28.35 67.29 803.44 0.15
    Mg/Mn 20.46 5.38 26.29 28.94 20.21 13.57 67.16 184.25 0.16
    Mg/Cu 420.64 108.18 25.72 11 703.17 600.45 545.83 90.90 297 927.23 0.04
    Mg/Zn 171.12 53.20 31.09 2 830.26 322.78 293.73 91.00 86 275.58 0.03
    Mg/B 161.47 43.72 27.07 1 911.00 232.39 227.51 97.90 51 759.65 0.04
    S/Fe 54.62 33.06 60.52 1 092.83 98.17 32.67 33.28 1 067.16 1.02
    S/Mn 36.34 11.71 32.24 137.22 54.99 34.03 61.89 1 158.31 0.12
    S/Cu 740.32 216.57 29.25 46 903.03 1 514.46 988.74 65.29 977 607.82 0.05
    S/Zn 311.54 141.44 45.40 20 005.18 730.86 473.23 64.75 223 944.92 0.09
    S/B 291.28 105.52 36.23 11 134.29 602.56 411.32 68.26 169 185.04 0.07
    Fe/Mn 0.83 0.40 47.76 0.16 0.59 0.32 54.22 0.10 1.55
    Fe/Cu 17.62 10.27 58.27 105.4 16.05 10.54 65.62 110.99 0.95
    Fe/Zn 7.08 4.32 61.05 18.66 7.69 4.78 62.08 22.80 0.82
    Fe/B 6.23 2.03 32.58 4.13 6.98 6.78 97.17 45.95 0.09
    Mn/Cu 20.93 3.61 17.23 13.00 30.45 18.76 61.60 351.87 0.04
    Mn/Zn 8.47 2.28 26.89 5.18 15.03 8.08 53.77 65.31 0.08
    Mn/B 8.27 2.56 31.00 6.57 12.26 7.77 63.36 60.37 0.11
    Cu/Zn 0.42 0.15 35.11 0.02 0.79 0.79 100.31 0.62 0.04
    Cu/B 0.40 0.12 29.04 0.01 0.91 1.91 208.87 3.63 0.00
    Zn/B 1.03 0.37 36.00 0.14 1.10 1.17 106.44 1.37 0.10
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    表  4  黄化组营养元素的DRIS诊断指数

    Table  4  DRIS diagnostic index of nutrient elements in yellowing group

    元素
    Element
    N P K Na Ca Mg S Fe Mn Cu Zn B
    DRIS指数
    DRIS index
    9.97 11.25 −8.82 −126.32 −102.85 25.95 49.09 7.98 47.88 42.40 9.39 21.19
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    表  5  变量主成分贡献度表

    Table  5  Contribution degree of principal components of variables

    元素
    Element
    N P K Na Ca Mg S Fe Mn Cu Zn B
    黄化叶片
    Yellowing leaves
    −0.19 −0.17 −0.21 −0.46 −0.61 0.15 0.41 −0.09 0.25 0.18 −0.04 0.11
    正常叶片
    Healthy leavese
    −0.15 −0.14 −0.34 0.10 0.48 0.33 0.06 −0.26 0.52 −0.13 0.28 0.23
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    出版历程
    • 收稿日期:  2026-04-21
    • 录用日期:  2026-07-04
    • 修回日期:  2026-06-26

    DRIS诊断法在海南黄化槟榔营养失衡诊断中的应用

    DOI: 10.15886/j.cnki.rdswxb.20260065
      基金项目:  国家重点研发计划项目(2017YFD0202102)
      作者简介:

      林思鸿(1998—),男,海南大学热带农林学院2021级硕士研究生,现工作于海南植壮康生物科技有限公司。E-mail:linsihong0109@163.com

      通讯作者: 林电(1967—),男,教授,博士生导师,研究方向:植物营养研究。E-mail:lindian5519@163.com
    • 中图分类号: S533

    摘要: 为探明槟榔叶片生理性黄化的关键诱因,明确叶片营养元素含量特征及各养分间的互作关系,本研究基于田间采样调查数据,结合营养状态综合诊断系统(DRIS)、主成分分析(PCA)及偏最小二乘判别分析(PLS-DA)开展系统分析。结果表明,海南健康槟榔叶片养分含量整体表现为氮(N)>钠(Na)>钾(K)>钙(Ca)>硫(S)>镁(Mg)>磷(P)>锰(Mn)>铁(Fe)>硼(B)>锌(Zn)>铜(Cu);黄化叶片养分含量整体表现为氮(N)>硫(S)>钾(K)>钠(Na)>镁(Mg)>钙(Ca)>磷(P)>锰(Mn)>铁(Fe)>硼(B)>锌(Zn)>铜(Cu)。方差分析结果显示,黄化叶片的钠、钙含量显著低于健康叶片(P<0.05),硫、锰含量显著高于健康叶片(P<0.05)。变异系数分析表明,健康槟榔叶片各营养元素变异系数为11.56%~48.43%,养分稳定性更强;黄化叶片变异系数为19.42%~85.68%,养分波动幅度大、失衡特征明显。以健康槟榔叶片为对照,采用标准差法确定海南槟榔叶片适宜养分诊断指标范围,其中大量元素:N 14.69~20.46 g·kg−1、P 0.90~1.60 g·kg−1、K 4.58~7.82 g·kg−1、Na 5.71~8.55 g·kg−1、Ca 5.39~6.80 g·kg−1、Mg 1.58~2.37 g·kg−1、S 2.46~4.59 g·kg−1;微量元素:Fe 41.69~119.98 mg·kg−1、Mn 83.05~115.54 mg·kg−1、Cu 3.90~5.73 mg·kg−1、Zn 9.41~15.10 mg·kg−1、B 9.88~15.38 mg·kg−1。综上,槟榔叶片钙、钠养分亏缺与硫、锰元素过量积累会打破植株叶片养分平衡,阻碍正常生理代谢,是造成槟榔叶片生理性黄化的重要诱因。

    English Abstract

    林思鸿, 李华东, 王宇洋, 等. DRIS诊断法在海南黄化槟榔营养失衡诊断中的应用[J]. 热带生物学报(中英文), 2026, 17(0): 1−11 doi:  10.15886/j.cnki.rdswxb.20260065
    引用本文: 林思鸿, 李华东, 王宇洋, 等. DRIS诊断法在海南黄化槟榔营养失衡诊断中的应用[J]. 热带生物学报(中英文), 2026, 17(0): 1−11 doi:  10.15886/j.cnki.rdswxb.20260065
    Lin Sihong, Li Huadong, Wang Yuyang, Lin Dian. Application of the DRIS diagnostic method in the study of Yellowing Areca catechu[J]. Journal of Tropical Biology. doi: 10.15886/j.cnki.rdswxb.20260065
    Citation: Lin Sihong, Li Huadong, Wang Yuyang, Lin Dian. Application of the DRIS diagnostic method in the study of Yellowing Areca catechu[J]. Journal of Tropical Biology. doi: 10.15886/j.cnki.rdswxb.20260065
    • 槟榔(Areca catechu)是海南核心特色经济作物 [1-2],对当地农业增收与乡村经济发展具有重要支撑作用。当前海南槟榔种植普遍采用粗放、经验化的管理模式,引发土壤退化、养分失衡、植株营养紊乱等诸多问题,造成树体生长受抑、抗逆性降低、病虫害高发,叶片生理性黄化现象逐年加重 [3]。槟榔叶片黄化会大幅降低植株光合效率,抑制开花坐果,导致产量与品质显著下降,严重制约海南槟榔产业优质可持续发展。目前,槟榔叶片营养生理与精准营养诊断的系统性研究较为匮乏,农户盲目施肥、过量施肥及肥料配比失衡等不科学管理方式,进一步加剧树体养分紊乱,是诱发叶片黄化、降低槟榔产能的核心人为诱因之一[2]

      叶片是植株感知土壤矿质营养最灵敏的器官,叶片养分含量可精准反映植株养分吸收、转运与利用效率,是评判树体营养水平的核心指标,叶片营养分析法也成为果树营养诊断、养分盈亏研判的主流技术 [4]。其中,营养状态综合诊断法(diagnostic and recommendation integrated system,DRIS)可同步诊断多种矿质元素、精准解析作物需肥规律与元素失衡特征,在园艺作物精准营养研究中应用广泛,能够系统明确植株养分盈亏状态与科学施肥方案,为精准施肥调控提供理论支撑。因此,开展槟榔叶片系统营养诊断、探明其养分需求规律与失衡机制,是破解槟榔黄化难题、实现科学化栽培的关键。

      矿质营养参与果树细胞建成、酶活性调控、能量代谢等各类关键生理过程,是植株生长发育的物质基础,直接决定果树生长态势、产能与果实品质 [5]。果树优质高产依赖17种必需营养元素的均衡供给,精准研判树体养分盈亏、维持养分平衡是提质增效的核心关键。目前,果树营养诊断主要包括形态观测、土壤检测与叶片分析3种方式,其中传统土壤诊断仅能反映土壤养分储备情况,无法实时体现树体养分实际吸收利用水平,存在明显滞后性,难以适配精准栽培需求。

      叶片营养分析法自1905年提出后,逐步成为果树营养诊断的核心技术 [6]。1936年“临界百分数”概念的提出,进一步完善了叶分析理论体系,为植株营养精准评估提供了科学依据 [7]。叶片分析可无损、精准量化树体养分利用水平,但该技术存在明显局限:植株品种、生育期、环境条件均会影响叶片养分浓度,且果树生长不仅依赖单一养分充足,更取决于多元素动态平衡 [8]。DRIS诊断法有效弥补了传统叶分析与土壤诊断的技术短板,可更精准实时反映植株真实营养状态,是现代果树精准施肥与养分科学管控的重要技术支撑 [9-10]

      已有研究证实,槟榔叶片常量元素配比平衡对植株生长至关重要,氮钾、钾钙、钾镁等元素比值直接调控树体营养状态 [11]。董志国等 [12]基于DRIS法对比不同产能槟榔园叶片营养特征,证实低产槟榔园树体养分失衡问题更为突出。李佳等 [13]的研究发现,高产槟榔叶片的Ca、Mg、Fe、Zn、B、Mo含量显著高于低产植株。综合现有研究可知,当前槟榔营养诊断多聚焦高低产植株的养分差异,针对生理性黄化与正常槟榔叶片的系统性对比研究稀缺;仅张少若等 [11]早年开展过相关初步对比,但检测营养元素种类有限,且未深入探究养分失衡机制与诊断阈值,该领域仍存在显著研究空白。

      目前,海南槟榔生产中,农户科学营养管理理念薄弱,长期依赖经验盲目施肥,造成园地养分供需失调、树体生理紊乱、黄化问题频发,严重阻碍产业提质增效。基于此,本研究以海南多市县槟榔种植园为试验基地,采集正常与黄化槟榔叶片样本,采用DRIS营养诊断法系统测定叶片矿质元素含量,对比两类叶片的养分差异特征,探明槟榔养分盈亏规律,界定叶片适宜营养指标区间,明确科学需肥顺序与最优施肥配比,进而完善槟榔营养诊断理论体系,旨在为海南槟榔园平衡精准施肥、缓解生理性黄化问题提供科学依据与技术支撑,助力槟榔产业优质高效可持续发展。

      • 研究区域位于海南省部分市县,该地区属热带季风海洋气候区。气候特点为四季不分明,气温常年较高且稳定;干湿季分明,夏季多雨,热带气旋活动频繁;光照、热量与水资源均较为丰富,但易受台风、干旱、寒害等灾害影响。该区域年平均气温介于22.5~25.6℃之间,年日照时长1 780~2 600 h,太阳总辐射量4 500~5 800 MJ·m−2,年降水量1 500~2 500 mm(数据来源于海南省气象局)。本次采样以果园植株是否全部正常(无黄化现象)或全部黄化为区分标准,分别在海南省定安县、屯昌县、琼中黎族苗族自治县、乐东黎族自治县、三亚市、陵水黎族自治县、万宁市、琼海市、文昌市共9个市县的槟榔果园开展。其中,正常果园12个,黄化果园22个。

      • 统一选择树龄10~15年、土壤类型为砖红壤的槟榔果园作为试验场地,分为2类试验园:以无黄化叶片、平均单株年产量10~15 kg的果园为正常园;以有5片以上黄化叶片、平均单株年产量低于3kg的果园为黄化园。各果园均采用梅花5点取样法选定15株代表性槟榔树,每5株叶片混合制备1份混合样品,每个果园共获得3份混合样品,每份样品鲜质量约500g。已有研究表明,槟榔植株自上而下第3片复叶生理指标最接近植株平均水平,黄化病症表征也最为显著[14],因此,本试验统一采集目标植株从上数第3片复叶中部小叶,借助伸缩合金采摘杆完成野外采样。样品运回实验室后,先用去离子水快速冲洗、擦干表面水分,采用电子天平测定鲜质量;随后放入烘箱,105℃杀青30 min,调至65℃恒温烘干至恒重;干燥样品粉碎后过1 mm孔径筛,分装密封,置于干燥器内保存待测。

      • N采用H2SO4−H2O2消煮−纳氏试剂比色法测定;磷(P)采用H2SO4−H2O2消煮−钼锑抗比色法测定;K、Na采用干灰化−稀盐酸溶解−火焰光度计法测定;硫(S)用HNO3−HClO4−HCl消煮−硫酸钡比浊法测定;B采用干灰化−姜黄素比色法测定;Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn采用干灰化−稀盐酸溶解−原子吸收分光光度法测定。

      • 使用WPS(2023)、IBM SPSS Statistics(26.0)和Origin Pro(2022)对数据进行分析和可视化。采用单因素方差分析和Duncan多重范围检验评估正常和黄化叶片养分含量之间的差异。所有数据均以平均值±标准差表示,P<0.05表示具有显著差异。

      • 通过对34个槟榔园的统计分析,基于DRIS参数筛选方法,将槟榔园叶片的营养元素分析值及比值以N、P、K、Na、Ca、Mg、S、Fe、Mn、Cu、Zn、B、N/P、N/K、N/Na、N/Ca、N/Mg、N/S、N/Fe、N/Mn、N/Cu、N/Zn、N/B、P/K、P/Na、P/Ca、P/Mg、P/S、P/Fe、P/Mn、P/Cu、P/Zn、P/B、K/Na、K/Ca、K/Mg、K/S、K/Fe、K/Mn、K/Cu、K/Zn、K/B、Na/Ca、Na/Mg、Na/S、Na/Fe、Na/Mn、Na/Cu、Na/Zn、Na/B、Ca/Mg、Ca/S、Ca/Fe、Ca/Mn、Ca/Cu、Ca/Zn、Ca/B、Mg/S、Mg/Fe、Mg/Mn、Mg/Cu、Mg/Zn、Mg/B、S/Fe、S/Mn、S/Cu、S/Zn、S/B、Fe/Mn、Fe/Cu、Fe/Zn、Fe/B、Mn/Cu、Mn/Zn、Mn/B、Cu/Zn、Cu/B、Zn/B共78种形式呈现,分别计算出槟榔叶片正常组与黄化组各形式的平均值、标准差、变异系数、方差及2组间的方差比,并对2组的分析值进行独立样本t检验。

      • DRIS指数能够表示出槟榔对养分的需求强度及需求顺序 [15-17];诊断指数为负值,表示该种植株需要该种元素,负值绝对值越大表示树体对这种元素的需求程度越大;当表现为正值,表示该种元素在植株体内是充足或过量的,值越大代表这种元素越过剩。

        若诊断元素有A、B、C…共n个,则DRIS指数计算公式如下:

        $$\begin{split} & A \text { 指数 }=\\&\frac{f(A / B) - f(B / A) + f(A / C) - f(C / A) + \cdots f(A / X) - f(X / A)}{(n - 1)} , \end{split} $$ (1)
        $$ \text { 若 } A / B>a / b, f(A / B)=\left(\frac{\mathrm{A} / \mathrm{B}}{\mathrm{a} / \mathrm{b}}-1\right) \times \frac{1\;000}{C V}, $$ (2)
        $$ \text { 若 } A / B<a / b, f(A / B)=\left(1-\frac{\mathrm{A} / \mathrm{B}}{\mathrm{a} / \mathrm{b}}\right) \times \frac{1\;000}{C V}, $$ (3)
        $$ \text { 若 } A / B=a / b, f(A / B)=0, $$ (4)

        式中,A/B代表叶片中AB元素含量比值的实测值,a/b代表叶片中AB元素含量比值的参比值(以正常叶片A/B比值的均值),CVa/b的变异系数,n为诊断元素的个数。

      • 采用主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)评估正常与黄化叶片中养分含量的整体差异;进一步采用偏最小二乘判别分析(PLS-DA)验证2组间的差异,并通过变量主成分贡献度筛选贡献度最高的元素。

      • 表1的数据分析可知,正常植株叶片各元素含量的排序为:N > Na > K > Ca > S > Mg > P > Mn > Fe > B > Zn > Cu。黄化植株叶片养分含量的排序为:N > S > K > Na > Mg > Ca > P > Mn > Fe > B > Zn > Cu。N是正常和黄化叶片中含量最高的元素,在正常叶片中仅次于 N 的为Na元素,而黄化叶片为 S 元素,二者的养分含量存在差异。正常叶片中元素含量呈现Na > Ca > S的关系,而黄化叶片中则为S > Na > Ca。

        表 1  叶片养分含量

        Table 1.  Leaf nutrient content

        元素
        Element
        正常叶均值
        Mean of healthy
        leaves
        黄化叶均值
        Mean of yellowing
        leaves
        N /(g·kg−1 17.58±2.88a 15.72±3.05a
        P /(g·kg−1 1.25±0.35a 1.09±0.27a
        K /(g·kg−1 6.20±1.62a 4.78±2.32a
        Na /(g·kg−1 7.13±1.42a 3.36±2.03b
        Ca /(g·kg−1 6.10±0.71a 2.13±0.78b
        Mg /(g·kg−1 1.97±0.39a 2.74±3.77a
        S /(g·kg−1 3.53±1.07b 6.75±2.63a
        Fe/(mg·kg−1 80.83±39.15a 72.53±20.39a
        Mn/
        (mg·kg−1
        99.29±16.24b 154.92±94.96a
        Cu /
        (mg·kg−1
        4.83±0.90a 7.89±11.83a
        Zn/
        (mg·kg−1
        12.25±2.84a 11.74±4.94a
        B/(mg·kg−1 12.63±2.75a 14.50±6.06a
          注:数据以平均值±标准差表示,同行数据后不同小写字母表示不同叶片差异显著(P<0.05)。
          Note: The data were expressed as mean ± standard deviation, and different lowercase letters in the same row indicated that there were significant differences in different leaves(P<0.05).

        统计分析结果显示,黄化叶中Na、Ca的含量显著低于正常叶(P<0.05),S、Mn的含量则显著高于正常叶(P<0.05)。

      • 以正常槟榔叶片作为营养诊断标准值,采集12个正常果园的槟榔叶片作为诊断样品,以其平均值确定营养诊断指标范围(表2)。营养诊断指标为N:14.69~20.46 g·kg−1,P:0.90~1.60 g·kg−1,K:4.58~7.82 g·kg−1,Na:5.71~8.55 g·kg−1,Ca:5.39~6.80 g·kg−1,Mg:1.58~2.37 g·kg−1,S:2.46~4.59 g·kg−1,Fe:41.69~119.98 mg·kg−1,Mn:83.05~115.54 mg·kg−1,Cu:3.90~5.73 mg·kg−1,Zn:9.41~15.10 mg·kg−1,B:9.88~15.38 mg·kg−1

        表 2  叶片营养诊断范围

        Table 2.  Nutrition diagnosis range of leaf

        元素
        Element
        平均值
        Mean
        标准差
        Standard deviation
        变异系数/%
        Coefficient of variation
        适宜范围
        Suitable range
        N/(g·kg−117.582.8816.3914.69~20.46
        P/(g·kg−11.250.3528.150.90~1.60
        K/(g·kg−16.201.6226.104.58~7.82
        Na/(g·kg−17.131.4219.935.71~8.55
        Ca/(g·kg−16.100.7111.585.39~6.80
        Mg/(g·kg−11.970.3919.941.58~2.37
        S/(g·kg−13.531.0730.252.46~4.59
        Fe(mg/kg)80.8339.1548.4341.69~119.98
        Mn/(mg·kg−199.2916.2416.3683.05~115.54
        Cu/(mg·kg−14.830.9018.613.90~5.73
        Zn/(mg·kg−112.252.8423.229.41~15.10
        B/(mg·kg−112.632.7521.789.88~15.38
      • 根据表3的数据对比,可得正常组与黄化组槟榔叶片在多种矿质元素含量上存在显著差异。具体而言,Na、Ca、S三种元素在两组间的差异达到了极显著(P<0.01),而Cu元素的差异则表现为显著(P<0.05)。进一步通过方差分析,得出正常组与黄化组之间的方差比,其中大于1(表明正常组方差大于黄化组)的比例仅占20.51%,而小于1的比例则高达79.49%。结果表明,正常组槟榔叶片在元素含量稳定性要优于黄化组。

        表 3  正常槟榔叶片与黄化槟榔叶片元素统计结果

        Table 3.  Statistics of elements in healthy or yellowing leaves of Areca catechu

        表示形式
        Manifestation
        正常叶片(n=12)
        Healthy leaves
        黄化叶片(n=22)
        Yellowing leaves
        F
        F Ratio
        平均值
        Mean
        标准差
        Standard Error
        变异系数
        Variation
        方差
        Variance
        平均值
        Mean
        标准差
        Standard Error
        变异系数
        Variation
        方差
        Variance
        V正/V黄
        V healthy/
        V yellowing
        N 17.58 2.88 16.39 8.30 15.72 3.05 19.42 9.33 0.89
        P 1.25 0.35 28.15 0.12 1.09 0.27 24.71 0.07 1.72
        K 6.20 1.62 26.10 2.62 4.78 2.32 48.53 5.37 0.49
        Na 7.13 1.42 19.93 2.02 3.36 2.03 60.49 4.13 0.49
        Ca 6.1 0.71 11.58 0.50 2.13 0.78 36.74 0.61 0.81
        Mg 1.97 0.39 19.94 0.16 2.74 1.43 52.25 2.04 0.08
        S 3.53 1.07 30.25 1.14 6.75 1.88 27.87 3.53 0.32
        Fe 80.83 39.15 48.43 1 532.39 72.53 20.39 28.12 415.90 3.69
        Mn 99.29 16.25 16.36 263.89 154.91 78.34 50.57 6 137.69 0.04
        Cu 4.83 0.90 18.61 0.81 7.89 6.76 85.68 45.64 0.02
        Zn 12.25 2.85 23.22 8.09 11.74 4.94 42.11 24.42 0.33
        B 12.63 2.75 21.78 7.57 14.50 6.06 41.79 36.70 0.21
        N/P 15.10 4.52 29.94 20.42 15.36 5.03 32.76 25.30 0.81
        N/K 2.99 0.75 25.20 0.57 4.36 2.82 64.69 7.94 0.07
        N/Na 2.59 0.84 32.51 0.71 11.62 18.47 158.92 341.04 0.00
        N/Ca 2.89 0.45 15.67 0.21 8.55 4.14 48.43 17.14 0.01
        N/Mg 9.39 3.23 34.39 10.43 13.46 22.66 168.36 513.39 0.02
        N/S 5.36 1.71 31.95 2.93 2.53 0.90 35.54 0.81 3.62
        N/Fe 266.34 138.75 52.10 19 251.11 231.69 72.84 31.44 5 305.51 3.63
        N/Mn 179.85 35.47 19.72 1 258.09 128.62 76.98 59.85 5 925.31 0.21
        N/Cu 3 761.71 973.52 25.88 947 745.92 3 604.13 2554.9 70.89 6 527 513.45 0.15
        N/Zn 1 499.72 378.02 25.21 142 895.88 1 686.97 1 036.55 61.45 1 074 430.49 0.13
        N/B 1 450.03 388.39 26.79 150 845.41 1 485.71 1 414.43 95.20 2 000 621.93 0.08
        P/K 0.21 0.07 34.58 0.01 0.29 0.16 56.27 0.03 0.20
        P/Na 0.19 0.07 38.19 0.01 0.81 1.37 169.72 1.89 0.00
        P/Ca 0.20 0.05 26.18 0.00 0.60 0.33 55.61 0.11 0.03
        P/Mg 0.67 0.27 39.94 0.07 0.84 1.22 145.55 1.48 0.05
        P/S 0.37 0.12 32.34 0.01 0.17 0.06 33.78 0.00 4.31
        P/Fe 19.33 11.82 61.15 139.75 16.26 6.41 39.4 41.03 3.41
        P/Mn 12.71 3.87 30.45 14.97 8.41 3.57 42.52 12.77 1.17
        P/Cu 267.79 87.31 32.60 7 622.24 248.25 163.98 66.05 26 887.74 0.28
        P/Zn 108.08 42.81 39.61 1 832.8 116.11 73.93 63.67 5 464.94 0.34
        P/B 103.43 36.74 35.52 1 349.48 94.03 66.80 71.04 4 462.40 0.30
        K/Na 0.92 0.37 39.99 0.14 3.96 6.97 175.87 48.54 0.00
        K/Ca 1.03 0.30 29.29 0.09 2.69 1.86 68.88 3.44 0.026
        K/Mg 3.31 1.34 40.61 1.80 3.34 4.04 120.98 16.28 0.11
        K/S 1.85 0.57 30.96 0.33 0.80 0.52 65.43 0.27 1.19
        K/Fe 99.76 66.87 67.04 4 472.1 70.22 39.19 55.81 1 535.74 2.91
        K/Mn 64.57 22.42 34.73 502.71 37.96 25.08 66.06 628.74 0.80
        K/Cu 1 313.33 399.14 30.39 159 315.48 1 147.52 1 032.05 89.94 1 065 119.40 0.15
        K/Zn 535.38 198.75 37.12 39 502.96 479.94 337.31 70.28 113 781.05 0.35
        K/B 511.95 171.75 33.55 29 497.28 489.16 783.24 160.12 613 457.94 0.05
        Na/Ca 1.19 0.28 23.89 0.08 1.76 1.16 66.03 1.35 0.06
        Na/Mg 3.69 0.72 19.60 0.52 2.57 4.53 176.22 20.53 0.03
        Na/S 2.18 0.70 32.29 0.49 0.53 0.40 74.71 0.16 3.12
        Na/Fe 102.30 41.10 40.18 1 689.27 49.65 34.65 69.79 1 200.63 1.41
        Na/Mn 73.79 19.90 26.97 396.03 27.29 21.49 78.73 461.62 0.86
        Na/Cu 1 513.19 394.59 26.08 155 704.58 734.35 724.34 98.64 524 667.42 0.30
        Na/Zn 622.31 217.78 35.00 47 430.03 400.54 359.15 89.67 128 990.54 0.37
        Na/B 581.35 143.72 24.72 20 653.94 343.11 521.47 151.98 271 927.02 0.08
        Ca/Mg 3.23 0.87 26.91 0.76 2.34 4.50 192.53 20.23 0.04
        Ca/S 1.83 0.40 21.88 0.16 0.33 0.12 37.60 0.02 10.36
        Ca/Fe 90.66 39.23 43.27 1 539.06 30.99 14.08 45.44 198.28 7.76
        Ca/Mn 62.63 10.27 16.39 105.37 18.36 14.81 80.66 219.37 0.48
        Ca/Cu 1 297.70 257.20 19.82 66 152.26 460.76 355.16 77.08 126 135.68 0.52
        Ca/Zn 529.08 159.04 30.06 25 292.90 227.05 154.28 67.95 23 800.73 1.06
        Ca/B 500.17 103.75 20.74 10 763.25 209.59 215.24 102.70 46 329.08 0.23
        Mg/S 0.60 0.21 34.47 0.04 0.45 0.28 62.18 0.08 0.55
        Mg/Fe 28.52 11.00 38.58 121.00 42.12 28.35 67.29 803.44 0.15
        Mg/Mn 20.46 5.38 26.29 28.94 20.21 13.57 67.16 184.25 0.16
        Mg/Cu 420.64 108.18 25.72 11 703.17 600.45 545.83 90.90 297 927.23 0.04
        Mg/Zn 171.12 53.20 31.09 2 830.26 322.78 293.73 91.00 86 275.58 0.03
        Mg/B 161.47 43.72 27.07 1 911.00 232.39 227.51 97.90 51 759.65 0.04
        S/Fe 54.62 33.06 60.52 1 092.83 98.17 32.67 33.28 1 067.16 1.02
        S/Mn 36.34 11.71 32.24 137.22 54.99 34.03 61.89 1 158.31 0.12
        S/Cu 740.32 216.57 29.25 46 903.03 1 514.46 988.74 65.29 977 607.82 0.05
        S/Zn 311.54 141.44 45.40 20 005.18 730.86 473.23 64.75 223 944.92 0.09
        S/B 291.28 105.52 36.23 11 134.29 602.56 411.32 68.26 169 185.04 0.07
        Fe/Mn 0.83 0.40 47.76 0.16 0.59 0.32 54.22 0.10 1.55
        Fe/Cu 17.62 10.27 58.27 105.4 16.05 10.54 65.62 110.99 0.95
        Fe/Zn 7.08 4.32 61.05 18.66 7.69 4.78 62.08 22.80 0.82
        Fe/B 6.23 2.03 32.58 4.13 6.98 6.78 97.17 45.95 0.09
        Mn/Cu 20.93 3.61 17.23 13.00 30.45 18.76 61.60 351.87 0.04
        Mn/Zn 8.47 2.28 26.89 5.18 15.03 8.08 53.77 65.31 0.08
        Mn/B 8.27 2.56 31.00 6.57 12.26 7.77 63.36 60.37 0.11
        Cu/Zn 0.42 0.15 35.11 0.02 0.79 0.79 100.31 0.62 0.04
        Cu/B 0.40 0.12 29.04 0.01 0.91 1.91 208.87 3.63 0.00
        Zn/B 1.03 0.37 36.00 0.14 1.10 1.17 106.44 1.37 0.10

        结果表明,正常组槟榔叶片的N、P、K、Na、Ca、Mg、S、Fe、Mn、Cu、Zn、B等营养元素的平均含量分别为17.58、1.25、6.20、7.13、6.10、1.97、3.53 g·kg−1、80.83、99.29、4.83、12.25、12.63 mg·kg−1。而黄化组槟榔叶片的相应元素平均含量有所不同,分别为15.72、1.09、4.78、3.36、2.13、2.74、6.75 g·kg−1、72.53、154.91、7.89、11.74和14.50 mg·kg−1

        从变异系数的角度分析,正常组槟榔叶片各营养元素的变异系数范围较为集中,处于11.58%~48.43%之间;而黄化组的变异系数范围则相对较大,为19.42%~85.68%。结果再次说明,正常组槟榔叶片的元素含量的波动较小,稳定性更好。

        表3可知,在78种元素表现形式种中,Na、Ca、S、Cu、N/Ca、N/S、N/Mn、P/Ca、P/S、P/Mn、K/Ca、K/S、K/Mn、Na/S、Na/Fe、Na/Mn、Na/Cu、Ca/S、Ca/Fe、Ca/Mn、Ca/Cu、Ca/Zn、Ca/B、S/Fe、S/Cu、S/B、Mn/Zn共27种元素表现形式呈显著性差异,排除Na、Ca、S、Cu 4个本身存在显著性差异的元素,在正常叶片与黄化叶片中,体现显著性差异的表现形式为N/Mn、P/Mn、K/Mn、Mn/Zn。黄化叶片的Na含量显著低于正常叶片,Ca含量也显著低于正常叶片;S含量和Cu含量则分别显著高于正常叶片。黄化叶片的N/Mn、P/Mn以及K/Mn水平均显著低于正常叶片,Mn/Zn水平显著高于正常叶片。

        DRIS诊断结果表明(表4),黄化槟榔叶片的12种营养元素中,9种元素呈过量状态,3种元素呈亏缺状态。其中,S的指数最高(49.09),其次为Mn(47.88),表明黄化植株体内S和Mn已显著过剩;而Na(-126.32)、Ca(-102.85)和K(-8.82)呈负值,显示这三者处于缺乏水平,且Na与Ca的亏缺程度极为严重,K仅为轻度缺乏。需肥紧迫性排序为Na > Ca > K。该结果与叶片养分含量统计2.1吻合,黄化叶中Na、Ca含量极显著低于正常叶(P<0.05)。

        表 4  黄化组营养元素的DRIS诊断指数

        Table 4.  DRIS diagnostic index of nutrient elements in yellowing group

        元素
        Element
        N P K Na Ca Mg S Fe Mn Cu Zn B
        DRIS指数
        DRIS index
        9.97 11.25 −8.82 −126.32 −102.85 25.95 49.09 7.98 47.88 42.40 9.39 21.19
      • 通过对槟榔产区的正常槟榔园叶片营养元素进行相关性分析(图1),发现槟榔叶片矿质元素间存在复杂的正负关联(P<0.05)。其中,大量元素N与P、P与K之间呈显著正相关;中量和微量元素中,Na与Ca呈显著正相关,Na与S呈显著负相关;Ca与Mg、S、Mn均呈显著负相关;Mg与Mn、B呈显著正相关;S与Mn呈显著正相关。

        图  1  槟榔叶片各营养元素之间相关性分析

        Figure 1.  Correlation analysis of nutrient elements in Areca catechu leaves

      • 通过对黄化叶片和正常叶片进行PCA分析(图2)。前两个主成分(PC1和PC2)累计解释了34.24%的数据总变异,其中PC1贡献了24.26%,是区分样本的最主要方向。从PCA图可知,黄化叶片组与正常叶片组的样本点呈现出沿PC1轴的明显分离趋势,表明黄化叶片与正常叶片在矿质元素组成上存在明显差异。

        图  2  槟榔叶片PCA分析

        Figure 2.  PCA analysis of Areca catechu leaves

        PLS-DA分析结果进一步显示(图3),黄化与正常叶片样本的分离更为清晰和集中。这证实了本研究所发现的元素失衡模式并非偶然,而是与槟榔叶片生理性黄化现象存在因果关系。变量主成分贡献度结果显示,Ca和Na显示出最高的负向载荷(分别为-0.61和-0.46),而S则表现出较高的正向载荷(0.41)。说明Ca和Na含量的显著降低,以及S含量的显著升高,是导致黄化叶片样本在最主要变异方向上偏离正常叶片的主要原因。这一结果与本文2.1节中黄化叶中Na、Ca含量显著低于正常叶(P<0.05),S含量显著高于正常叶(P<0.05)的统计结论,以及2.3节中DRIS指数显示Na、Ca严重缺乏(指数分别为-126.32和-102.85)而S严重过量(指数49.09)的结果一致。

        图  3  槟榔叶片PLS-DA分析

        Figure 3.  PLS-DA analysis of Areca catechu leaves

        表 5  变量主成分贡献度表

        Table 5.  Contribution degree of principal components of variables

        元素
        Element
        N P K Na Ca Mg S Fe Mn Cu Zn B
        黄化叶片
        Yellowing leaves
        −0.19 −0.17 −0.21 −0.46 −0.61 0.15 0.41 −0.09 0.25 0.18 −0.04 0.11
        正常叶片
        Healthy leavese
        −0.15 −0.14 −0.34 0.10 0.48 0.33 0.06 −0.26 0.52 −0.13 0.28 0.23
      • 本研究测定了健康与黄化槟榔叶片矿质营养,结果显示,海南健康槟榔功能叶养分含量顺序为 N > Na > K > Ca > S > Mg > P > Mn > Fe > B > Zn > Cu。该排序与陈才志 [18] 报道的槟榔老叶年均养分规律基本吻合,但本研究叶片 Na 含量偏高、甚至高于 K,与王汀忠等 [19]报道的 Mg > Cl > Na > Zn > B > Cu 的元素排序存在明显出入,说明槟榔叶片矿质元素组成存在明显种内差异,推测主要受采样部位与树龄调控。

        从采样部位来看,本研究统一选取自上而下第 3 片功能复叶,已有研究多以老叶为试验材料,而功能叶对 Na 的富集能力显著高于老叶 [14],直接提升了本试验叶片 Na 相对含量,改变元素排序;从树龄角度分析,本试验供试植株均为 10~15 年生成龄槟榔,树龄区间统一,而既往研究样本树龄跨度更大,幼树与成龄植株矿质元素吸收、转运及分配特性不同,也会造成叶片养分相对比例出现分化。综上,采样叶位、树龄是造成不同研究中槟榔叶片矿质元素排序不一致的关键因素,后续开展槟榔营养诊断时,需统一采样标准以消除试验误差。

      • 与正常叶片相比,黄化叶片的养分排序差异明显,其养分含量为N > S > K > Na > Mg > Ca > P > Mn > Fe > B > Zn > Cu。结果表明,黄化叶中Na、Ca含量显著低于正常叶,S、Mn含量显著高于正常叶。本研究中,黄化槟榔叶Ca含量较正常叶显著降低(P<0.05),与前人报道的低产园低钙特征一致 [13]。现有研究证实,Ca是细胞壁果胶Ca、细胞膜稳定的关键组分 [20-21],低钙可能干扰叶绿体稳态及Ca2+依赖的生理调控,与黄化表型存在关联。

        Na属于有益元素,其主要作用是参与植株体内的渗透调节过程,维持细胞膨压,增强植株的抗旱、抗盐能力,同时辅助促进其他阳离子的吸收与转运 [20]。黄化槟榔叶片中Na含量显著偏低,会导致植株渗透调节能力下降,细胞保水能力减弱,叶片易出现萎蔫、早衰现象,且抗逆性降低,在高温、干旱等环境条件下,会进一步加重叶片黄化程度,与Ca缺乏形成协同效应,加速植株生长势衰退 [22]

        S是植物体内蛋白质、氨基酸、叶绿素及多种酶类的重要组成成分,适量的S可促进槟榔叶片光合作用和生理代谢,但过量积累会对植株产生毒害作用 [23]。本研究中黄化槟榔叶片S含量显著偏高,一方面会破坏植株体内的离子平衡,抑制根系对Ca2+等必需阳离子的吸收 [24],导致间接缺素,进一步加剧叶片黄化;另一方面,过量的S会在叶片内积累形成硫化物,破坏叶绿素结构,导致叶片出现暗绿、僵硬、老叶提前老化脱落等异常现象,与Ca、Na缺乏共同导致叶片生理功能紊乱 [25]

        Mn作为植物生长发育所需的微量元素,参与叶绿素合成、光合作用电子传递及多种酶促反应,但其含量过高会对槟榔产生明显的毒害作用。本研究中,黄化槟榔叶片Mn含量显著升高,这与热带酸性土壤Mn易活化积累的土壤特性密切相关。过量的Mn会诱导植株体内Ca等必需元素的拮抗吸收 [26],导致缺钙等间接缺素症状,破坏叶绿素合成与代谢平衡,使叶片出现斑点状黄化、脉间失绿等现象;同时,过量Mn会损伤槟榔根系细胞,抑制根系生长和养分吸收功能,形成“根系受损、养分吸收不足、叶片黄化、根系进一步受损”的恶性循环,加重槟榔黄化程度 [26]

        综合来看,黄化槟榔叶片Na、Ca含量显著降低,S、Mn含量显著升高,形成了典型的缺乏与过量的协同失衡模式,这种矿质元素失衡是导致槟榔生理性黄化的重要营养原因。

        黄化组对应元素含量除Mg、S、Mn、Cu、B外均低于正常组,其中Ca和Na的降幅最为显著,而S和Mn则显著高于正常植株的含量。从变异系数来看,正常组元素变异区间为11.57%~48.42%,远低于黄化组的19.42%~85.67%,这表明黄化槟榔树体的矿质营养元素含量平衡稳定性差。

        本研究结果表明,Ca与S、Mn呈显著负相关,是由于海南热带砖红壤pH多低于5.5的酸性特征 [27],在酸性条件下,闭蓄态Mn2+易于活化 [25]。同时,过量S可与Ca结合形成难溶性CaSO4沉淀,过高的Mn亦会竞争性抑制钙转运蛋白的活性,二者共同限制了Ca向地上部的运输 [24,28]

        这种拮抗效应还会放大缺Ca的危害,Ca作为细胞壁果胶钙的核心组分,其缺乏不仅会直接导致细胞壁结构解体、细胞膜透性增加,还会削弱植株对Mn毒害的耐受能力,形成“土壤Mn活化−植株Mn累积−Ca吸收受阻−细胞膜损伤−Mn进一步入侵”的恶性循环[26],最终诱发或加重叶片黄化。

      • 在生产实践中,除减施含S肥料外,可通过施用石灰将土壤pH提升至5.5~6.0区间,既可降低Mn的生物有效性,又能补充Ca源 [29],缓解高Mn抑Ca的情况。

        综合PCA与PLS-DA的分析结果,发现Ca、Na、S是导致槟榔叶片黄化的关键元素,Ca、Na剧降和S骤升是叶片从正常生理状态转向黄化失绿状态最显著的化学特征,这为营养诊断提供了明确的重点监测指标。

        其次,元素间存在缺乏及过量的协同失衡模式。分析表明,黄化并非由单一元素的含量异常引起,而是表现为Ca、Na缺乏与S、Mn过量并存的多重障碍。这种协同失衡可能引发连锁生理危害,Ca在维持细胞壁以及细胞膜的完整性中发挥重要作用 [30],其缺乏会削弱细胞壁和膜结构 [21];Na缺乏降低渗透调节与抗逆性;而过量的S和Mn可能产生直接毒害或通过拮抗作用抑制其他元素如Fe、Ca的吸收 [28]

        基于此,在施肥过程中,发生黄化现象的植株优先补充Na肥与Ca肥,同时注意减少S肥的施用以及抑制酸性土壤中Mn的活化。

        本研究仍然存在一定的局限性,未来将继续开展不同树龄与品种黄化现象的深入研究,并结合土壤有效养分、根系活力及病原菌检测开展综合研究。后续也会通过田间控制试验与多维度监测对DRIS标准进一步优化。

      • 槟榔黄化叶片矿质营养含量及排序显著区别于正常叶片。正常槟榔功能叶养分含量排序为N > Na > K > Ca > S > Mg > P > Mn > Fe > B > Zn >Cu,黄化叶则变为N > S > K > Na > Mg > Ca > P > Mn > Fe > B > Zn > Cu;黄化叶中Na、Ca含量较正常叶显著降低(P<0.05),S、Mn含量显著升高(P<0.05),且黄化叶各元素变异系数(19.42%~85.68%)远高于正常叶(11.56%~48.43%),Ca、Na缺乏与S、Mn过量协同是诱发槟榔生理性黄化的核心营养因素。

        基于正常叶片建立了槟榔营养诊断标准,为黄化防控提供量化依据。12种营养元素的诊断指标范围如下:N(14.69~20.46 g·kg−1)、P(0.90~1.60 g·kg−1)、K(4.58~7.82 g·kg−1)、Na(5.71~8.55 g·kg−1)、Ca(5.39~6.80 g·kg−1)、Mg(1.58~2.37 g·kg−1)、S(2.46~4.59 g·kg−1)、Fe(41.69~119.98 mg·kg−1)、Mn(83.05~115.54 mg·kg−1)、Cu(3.90~5.73 mg·kg−1)、Zn(9.41~15.10 mg·kg−1)、B(9.88~15.38 mg·kg−1)。

        DRIS 营养诊断法与多元统计分析结论相互印证。DRIS 指数结果表明,黄化叶片存在 Na、Ca 重度亏缺,S、Mn 过量累积的营养失衡问题,叶片矫正施肥优先级依次为 Na > Ca > K;主成分分析(PCA)、偏最小二乘判别分析(PLS-DA)进一步证明,Ca、Na 含量下降与 S 含量上升是区分健康叶片与黄化叶片样本的核心差异指标。

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