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摘 要：通過分析研究幼龄橡胶树生长量与叶片养分的相关性，以实现幼龄橡胶树的养分诊断，为幼龄橡胶园的养分管理提供依据。在橡胶树定植后的第2～5年，每年9月采集叶片样品测定养分含量，同时测量橡胶树茎围与树高。在对测定结果进行相关性分析的基础上，利用多元逐步回归分析和聚类分析，研究橡胶树生长量与叶片养分的相互关系。结果表明：茎围与叶片的N、P、Mg、Fe、Cu具有显著的正相关关系，树高与叶片中的N、P、K、Ca、Fe、Cu、Zn具有显著的正相关关系;包含N和Ca的方程为橡胶树茎围的最优方程，包含N、P和Ca的方程为橡胶树树高的最优方程。通过聚类分析将橡胶树分成4种养分类型，不同类型的生长量及养分含量有明显差异，其中第4种类型茎围和树高相对较小，N、P含量也处于缺乏范围;K、Ca的含量较丰富，4种类型均处于正常范围以上;Mg的含量较低，4种类型均低于正常范围。幼龄橡胶树养分不均衡状况较显著，叶片中镁的含量整体较低，幼龄橡胶园的养分管理过程中，增加镁肥施用量的同时，还应调整不同养分间比例，以保证橡胶树的正常生长及养分间的平衡。
关键词：幼龄橡胶树;生长量;叶片养分含量;逐步回归分析;聚类分析;养分管理
中图分类号：S59 文献标识码：A
Correlation Between the Growth of Young Rubber Trees and Nutrient Content of Leaves
XU Muguo， LIU Zhongmei， DING Huaping， CHEN Guiliang， YANG Chunxia*
Yunnan Institute of Tropical Crops， Jinghong， Yunnan 666100， China
Abstract： The correlation between the growth of young rubber trees and leaf nutrients by analysis was studied to realize the nutrient diagnosis of young rubber trees and to provide basis for the nutrient management of young rubber plantation. In the 2 to 5 year after rubber tree planting， leaf samples were collected in September each year to determine the nutrient content， meanwhile， the stem circumference and tree height of rubber trees were measured. Based on the correlation analysis of the measurement results， using multiple stepwise regression analysis and cluster analysis， the relationship between the growth of Hevea brasiliensis and leaf nutrient was studied. There was a significant positive correlation between stem circumference and N， P， Mg， Fe， Cu in leaves. Tree height was positively correlated with N， P， K， Ca， Fe， Cu and Zn in leaves. The equation including N and Ca was the optimal equation of the stem circumference of rubber tree. The equation including N， P and Cawas the optimal equation of height of rubber tree. The rubber trees were divided into four nutrient types by cluster analysis. The growth and nutrient content of different types were significantly different. The stem girth and height of the fourth type were relatively low. The content of N and P was also in the range of deficiency. The content of K and Ca was abundant. All types were above the normal range. The content of Mg in the sample was low. All types were below the normal range. The nutrient imbalance of young rubber trees was significant. The content of magnesium in leaves was lower during nutrient management in young rubber plantations. Increasing the application amount of magnesium fertilizer and adjust ing the proportion of different nutrients could ensure the normal growth of rubber trees and nutrient balance. Keywords： young rubber trees; growth; nutrient content of leaves; stepwise regression analysis; cluster analysis; nutrient management
DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.07.013
橡胶树是热带地区主要的经济林木之一，具有重要的经济和战略价值[1-2]。橡胶林生态系统作为人工林生态系统，其养分研究对于生产管理和指导施肥具有重要意义[3]。相关研究表明，橡胶树营养元素间的平衡对于橡胶树的正常生长发育有着极其重要的作用[4]，通过营养诊断进行有针对性地施肥，对于矫正橡胶树营养元素间不平衡有较明显效果[5-6]。叶片作为橡胶树重要的同化器官，其养分含量不仅能反映橡胶树营养状况，而且可以反映土壤养分变化[7-9]。
据相关文献[10]，自19世纪60年代橡胶树营养诊断临界值被提出后，这种营养诊断方法被植胶国延用至今。我国橡胶树营养诊断研究始于20世纪50年代[11]，通过几十年的发展，取得了大量的研究成果。刘平东等[12]的研究表明，橡胶树营养诊断对症施肥增产效果显著，对比施肥对照，死皮率明显下降。曹建华等[13]的研究表明，橡胶树各养分元素在不同月份（或季节）的差异较为明显，但其年度平均值的波动幅度则较小，树叶和树皮是橡胶树的同化器官和生物合成器，是橡胶树生理最活跃的器官。黄艳等[4，14]的研究表明，不同品种间叶片矿质营养有显著或极显著的差异，橡胶树叶片养分4—12月总体呈下降的趋势，每年的7—9月份养分含量最接近年平均值。华元刚等[15]的研究结果表明，随着植胶年限的增加，橡胶树叶片养分含量与土壤养分含量的相关程度越来越小，较难采集到具有代表性的土壤，土壤分析的结果只能作为参考。2013年橡胶树叶片营养诊断技术规程[16]提出的我国当前主要橡胶树品种的营养诊断指标，目前已被广泛应用于指导橡胶树营养诊断及胶园养分管理。综合以上研究结果，橡胶树叶片营养诊断对橡胶园养分管理具有重要的指导作用，目前对橡胶树养分研究主要集中在不同橡胶树品种的养分差异或不同时期叶片养分含量的变化上，而且研究对象大多为开割胶园，针对幼龄橡胶园的营养诊断和养分管理技术方面的研究较少见报道;本研究拟通过对幼龄橡胶树连续4年的采样及测定分析，研究橡胶树生长量与叶片养分的相关关系，以期为幼龄橡胶园的养分管理及高效利用提供理论参考。
1 材料与方法
1.1 材料
试验区域属北热带和南亚热带湿润季风气候，日温差大，年温差小，基本无霜，年平均气温在18.6 ℃～21.9 ℃之间;全年年平均降水量为1200～1700 mm，年平时日照1800～2300 h，相对湿度为80%～86%。
试验地位于云南省热带作物科学研究所试验基地，占地约13 000 m2，橡胶树为2014年定植。根据不同土壤和橡胶树养分环境条件，设置18个处理单元，每个处理单元3个重复。在每年9月天气晴朗的8：00—11：00采集橡胶叶片样本，每个重复均匀选择10～20株生长正常的橡胶树，采集暴露在阳光下稳定的光合作用的叶片，混合为一个样品;然后将叶片用蒸馏水洗净，在鼓风干燥箱中105 ℃杀青30 min，60 ℃～70 ℃烘干至恒重，将叶样用粉碎机磨细过100目筛后待测。采样的同时测量橡胶树茎围和树高。
1.2 方法
采用硫酸-过氧化氢消化叶片后测定养分含量。用凯氏定氮法（kjeltecTM2300，福斯）测定全N，钼锑抗比色法（723，可见光分光光度计）测定全P，火焰原子吸收光度法（AA-6300CF，岛津）测定全K，等离子发射光谱法（Avio 500，珀金埃尔默）测定Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn。具体方法参照相关标准[17-18]。
1.3 数据处理
利用Office 2016和SPSS 20.0软件对所得试验数据进行统计分析。
2 结果与分析
2.1 叶片养分含量分级
参照橡胶树叶片营养诊断技术规程，结合橡胶树养分状况，将4年所采集的橡胶叶主要养分进行分级，分别为丰富、正常和缺乏水平，含量分级见表1，表2为不同含量范围样本个数，由表1和表2可知，大部分橡胶树样品N、P养分达到正常值以上，有约20%的样品低于正常值;K的含量相对较高，有一半以上达到丰富值以上;Ca的含量基本落在正常范围以内，仅有4个样品含量低于正常值;Mg的含量相对缺乏，仅有58个样品落在正常值范围，其余样品均低于正常值以下。
对各元素间比值统计分析结果见表3，由表3可知，元素间比值实测平均值除K/Ca落在正常范围外，其他元素间比值的平均实测值均低于或高于正常值范围。对达到正常范围的样本比例进行统计可知，除K/Ca达到46.30%外，其他养分间比值达正常范围的比例均较低，幼龄橡胶树养分不均衡状况较为突出。
2.2 生长量与叶片养分相关性分析
為分析生长量与橡胶树叶片养分间的线性关系，对橡胶树茎围和树高与叶片养分进行皮尔森相关性分析，相关系数的结果见表4，通过表4可以看出，茎围和树高与叶片养分具有较强的相关性，茎围与叶片的N、P、K、Ca、Fe、Cu具有显著的正相关关系，树高与N、P、K、Ca、Fe、Cu、Zn具有显著的正相关关系。
2.3 生长量与叶片养分的偏相关分析
考虑到变量之间的相互关系，分析变量可能会受到一个或者多个变量的的共同影响，因此对叶片养分含量与橡胶树生长量做偏相关分析[19-20]。以橡胶树茎围、树高为因变量，叶片养分含量为自变量，得出的结果见表5。结果表明，除树高与叶片P的含量呈显著相关外，其他养分与生长量间的相关性均未达到显著水平;生长量与叶片养分含量的系数总体偏低，说明茎围和树高不止受到一个变量影响，需进行多元回归分析。 2.4 逐步回归分析
在相关性分析的基础上，以茎围和树高为因变量，叶片养分含量为自变量进行多元逐步回归分析，并对回归方程进行显著性检验，结果见表6、表7。由表6、表7可知，各模型回归系数的显著性较强，回归方程拟合程度较好，各影响因子的多重共线性较弱（VIF值均接近于1）[21]。通过表7的方差分析结果可知，茎围模型的Sig值为0.005，树高模型的Sig值为0.002，回归模型均具有显著的统计学意义。因此，得到逐步回归方程为：茎围G=?44.752+1.337N+1.729Ca;树高H=?14.731+0.217N+0.630P+2.750Ca。
为得到最优的线性回归方程，将所有叶片养分纳入变量进行多元回归分析，并与逐步回归所得结果进行对比，所得茎围和树高模型复相关系数较高，分别为0.835、0.883，决定系数和修正系数均高于其他模型，且与纳入全部变量所生成的模型所得的值较为接近[22-23]。因此，包含N和Ca的方程为橡胶树茎围的最优方程，包含N、P和Ca的方程为橡胶树树高的最优方程。
2.5 聚类分析
聚类分析是一种探索性的分类方法，它能够建立分类的多元统计，将一批样本（或变量）数据根据其诸多特征，按照性质上的亲疏程度在没有先验知识的情况下进行自动分类，产生多个分类结果[24-25]。本研究为实现对多个要素因子的类别划分，利用系统聚类分析方法对样本进行聚类分组，将每2个橡胶叶样本用平均联结法连结，利用SPSS 20.0软件进行分析并绘制树状图，将橡胶树茎围和树高作为聚类变量，将不同生长状况的幼龄橡树进行分类，54个样本共分为4个大类，聚类结果树状图见图1。
各类别指标平均值见表8，由图1和表8结果可知，第1类样品编号为：37、38、39、40、43、44、45、46、48、49、50、51、52、53、54，比例为总样本数的27.7%;第2类样品编号为：19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、41、42、47，比例为总样本数的38.9%;第3类样品编号为：5、6、11，占总样本数的5.5%;第4类样品编号为：1、2、3、4、7、8、9、10、12、13、14、15、16、17、18，占总样本数的27.9%。
通过表8可看出，不同类别的平均值具有明显差异，其中类别1的茎围和树高总体高于其他类别。参照叶片营养诊断规程，分析不同类别中叶片养分含量，叶片N、P含量类别1、2、3含量均达到正常值以上，类别4偏低。K、Ca的含量较丰富，但不同类别间有较大差异。Mg的含量整体低于正常值，第1类相对高于其他三类;第4类的含量最低，仅为正常临界值的一半左右。
3 讨论
通过相关性分析和多元回归分析的结果可知，幼龄橡胶树茎围和树高与叶片养分具有较强的相关性，因此，可通过橡胶树营养诊断，合理调整施肥配方，以达到调控其生长量的目的。偏相关分析的结果表明，橡胶树茎围和树高与部分养分的相关系数出现了负数，但是综合分析比较其相关系数的值，可以忽略生长量与叶片养分偏相关分析产生的不一致影响因素;另一方面，偏相关系数的值总体偏低，原因可能是茎围和树高可能还受其他限制因子的影响，比如橡胶园气候及土壤条件、水文及养分运输、枯落物的养分释放等[26-27]。
根据聚类分析结果，进一步对不同类别胶园土壤养分状况进行分析发现，不同类别土壤中有效养分含量均具有明显差异。其中类别4中碱解N和有效P的含量较低，分别为57.47、3.09 mg/kg，明显低于标准临界[28];类别3中碱解氮的含量最高，为107.27 mg/kg;类别2中有效P最高，为12.18 mg/kg。土壤中K、Ca、Mg含量不同类别也有一定差异;其中交换性Mg的含量整体偏低，平均含量仅为0.18 cmol/kg，类别4的平均含量仅为0.11 cmol/kg。因此，橡胶树叶片营养与土壤养分具有较强的交互作用，聚类分析的结果对幼龄橡胶园养分管理具有实际的指导意义，可根据不同养分类别制定相应的施肥方案，采取更為精准化的施肥管理措施;对比常规施肥管理方式[29-30]，可在有效简化施肥流程的同时，保证橡胶园有效养分供应，提高了养分利用效率。
相关研究表明[31-34]，镁是植物光合作用的关键离子，在植物生长发育过程中有重要促进作用，橡胶树施用镁肥可显著提高茎围增长量。对比本试验相关性分析结果，橡胶树茎围和树高与镁的相关性不显著，镁的含量整体较低，不同类型结果均低于正常范围，且处于低值范围的茎围和树高平均值也低于其他类型。分析原因，可能由于大部分样本镁的含量低于正常值范围，导致了橡胶树生理性缺镁，影响了相关性分析的结果;另一方面，考虑镁钾元素间有较强的拮抗作用[35]，由于钾肥的大量施用，橡胶叶片中钾含量普遍升高，也会影响橡胶树对镁的吸收，导致叶片中的镁含量降低，因此，在增加镁肥施用量的同时，还应加强对橡胶树镁钾养分的调控。
杨承栋等[36]对杉木幼龄林的研究结果表明，除大量元素外，微量元素Fe、Mn、Cu等与杉木生长具有密切的相关性;对比本研究，幼龄橡胶树生长量与微量元素Fe、Cu、Zn显著性达相关及以上水平，与Mn的相关性较弱。曲天竹[37]对三倍体毛白杨的研究结果表明，影响生长量的主要养分是叶片中的N、P、K、Ca、Fe等元素含量，且不同品系间影响程度有一定差异。李雯[38]对白桦人工幼龄林的研究结果表明，P元素为林木生长主要限制元素，N、P混合施肥更能有效地促进林木的生长，增加林木生物量的积累。综合以上研究结果，不同林木养分含量与生长量有较好的相关性，但其养分限制因子存在一定的差异; 在今后的研究过程中，还应关注不同橡胶树品种间养分差异及对生长量的影响，研究不同养分间的相关性及交互作用。同时，鉴于橡胶树生长与部分微量元素有较强的相关性，而长期以来对橡胶园微量元素的补充相对不足，因此，今后还应对橡胶树微量养分进行进一步研究分析，适时补充相关养分。 参考文献
[1] 王文斌， 郭海超， 罗雪华， 等. 应用15N尿素研究氮素在幼龄橡胶树中吸收和分配特性[J]. 热带作物学报， 2011， 32（1）： 7-10.
[2] 栾乔林， 李 勝， 罗 微， 等. 基于GIS的橡胶树养分信息管理系统研究[J]. 安徽农业科学， 2006， 34（11）： 2586- 2588.
[3] 曹建华， 蒋菊生， 杨 怀， 等. 不同割制对橡胶树胶乳矿质养分流失的影响[J]. 生态学报， 2008（6）： 2563-2570.
[4] 黄 艳， 林钊沐， 华元刚. 两个新品种橡胶树叶片养分周年变化规律研究[J]. 广东农业科学， 2010， 37（11）： 33-36.
[5] 何 康， 黄宗道. 热带北缘橡胶树栽培[M]. 广州： 广东科技出版社， 1987： 189-191.
[6] 华南热带作物研究院橡胶研究所. 橡胶树营养诊断指导施肥的研究——主要品种叶片养分含量的差别[J]. 热作科技通讯， 1979（4）： 15-18.
[7] 邹积鑫， 曹建华， 蒋菊生， 等. 橡胶树无性系PR107不同树龄叶片养分含量比较研究[J]. 热带农业科学2009， 29（10）： 9-12.
[8] 陆行正， 何向东. 橡胶树的营养诊断指导施肥[J]. 热带作物学报， 1982（1）： 27-39.
[9] Yogaratnam N， 许美洪. 用叶片分析作为胶树施肥的指南[J]. 热带作物译丛， 1981（2）： 13-14， 5.
[10] 王丽华， 林钊沐， 钟银宽， 等. 不同产量水平橡胶品种幼树的钙镁营养差异研究[J]. 广东农业科学， 2009（6）： 72-75.
[11] 林清火， 林钊沐， 茶正早， 等. 海南农垦橡胶树叶片氮磷钾含量年际变化分析[J]. 热带作物学报， 2012， 33（4）： 595-601.
[12] 刘平东， 刘克勋， 高己杨， 等. 橡胶树营养诊断对症配方肥料在割胶生产上的施用效果[J]. 云南热作科技， 2001， 24（1）： 36-37.
[13] 曹建华， 陶忠良， 蒋菊生， 等. 不同年龄橡胶树各器官养分含量比较研究[J]. 热带作物学报， 2010， 31（8）： 1317-1323.
[14] 黄 艳. 我国现代胶园胶树营养诊断叶片采样时间的研究[D]. 海口： 海南大学， 2010.
[15] 华元刚， 林钊沐， 茶正早， 等. 胶园土壤化学肥力演变及与橡胶树营养关系的研究[J]. 热带作物学报， 2012， 33（3）： 397-401.
[16] 中国国家标准化管理委员会. 橡胶树叶片营养诊断技术规程： GB/T 29570—2013[S]. 北京： 中国标准出版社， 2013.
[17] 中国国家标准化管理委员会. 植物中氮、磷、钾的测定： NY/T 2017—2011[S]. 北京： 中国标准出版社， 2011.
[18] 中国国家标准化管理委员会. 食品中多元素的测定： GB 5009.268—2016[S]. 北京： 中国标准出版社， 2016.
[19] 李 薇， 付殿峥， 付正辉， 等. 生物质电厂燃料灰分含量与元素分析指标间相关分析研究[J]. 可再生能源， 2014， 32（7）： 1044-1048.
[20] 严丽坤. 相关系数与偏相关系数在相关分析中的应用[J]. 云南财贸学院学报， 2003， 19（3）： 78-80.
[21] 纪新帅， 辛全才， 向华琦. 基于SPSS的重力坝变形监测资料多元逐步回归分析[J]. 中国农村水利水电， 2012（7）： 141-143.
[22] 何继山， 梁 杏， 李 静. 土样浸提液电导率与盐分关系的逐步回归分析[J]. 江苏农业科学， 2014， 42（10）： 314-317， 318.
[23] 陈正江， 蒲西安. 多元线性回归分析与逐步回归分析的比较研究[J]. 牡丹江教育学院学报， 2016（5）： 131-133.
[24] 薛 薇. 基于SPSS的数据分析[M]. 北京： 中国人民大学出版社， 2006： 327-377.
[25] 赵月玲， 林玉玲， 曹丽英， 等. 基于主成分分析和聚类分析的土壤养分特性研究[J]. 华南农业大学学报， 2013， 34（4）：484-488. [26] 曹建华， 蒋菊生， 谢贵水， 等. 橡胶人工林生态系统养分循环研究——无性系PR107氮素體循环[J]. 中国农学通报， 2009， 25（21）： 339-350.
[27] 赵春梅， 蒋菊生， 曹建华， 等. 橡胶人工林养分循环通量及特征[J]. 生态学报， 2009， 29（7）： 3782-3789.
[28] 杜忠杰， 林 电， 许 杰， 等. 海南省橡胶园土壤养分状况研究[J]. 广东农业科学， 2011， 38（11）： 73-77.
[29] 孙小龙， 梁国平， 和丽岗. 不同肥料对橡胶树GT1品种幼苗生长的影响[J]. 热带农业科学， 2014， 34（2）： 1-5.
[30] 李 娟， 林位夫， 周立军. “3414”肥料试验对橡胶树/五指毛桃间作系统中橡胶树胶乳产量的影响[J]. 中国热带农业， 2015（3）： 58-62.
[31] 阳江华， 秦云霞， 方永军， 等. 巴西橡胶树镁离子转运蛋白基因HbMGT10的克隆及表达分析[J]. 热带作物学报， 2016， 37（12）： 2353-2358.
[32] Chester F， Delano R， Cathleen C. Magnesium： its proven and potential clinical significance[J]. Southern Medical Journal， 2001， 94（12）： 1195-1201.
[33] Christian H， Nathalie V. Physiological characterization of Mg deficiency in Arabidopsis thaliana[J]. Journal of Experimental Botany， 2005， 56（418）： 2153-2161.
[34] 李彭怡， 郑美漩， 梁秀球， 等. 广东茂名植胶区橡胶树镁素营养现状及镁肥施用效果[J]. 热带农业科学， 2019， 39（8）： 1-4.
[35] 林清火， 林钊沐， 茶正早， 等. 海南农垦橡胶树叶片钙镁含量年际变化分析[J]. 热带农业科学， 2012， 32（5）： 4-8.
[36] 杨承栋， 焦如珍， 孙启武， 等. 杉木幼龄林叶片营养元素含量与林木生长的相关性[J]. 林业科学， 2004， 38（6）： 24-29.
[37] 曲天竹. 三倍体毛白杨叶片营养特性与林地养分动态研究[D]. 北京： 北京林业大学， 2008.
[38] 李 雯. 施肥对白桦人工幼龄林生长和生理的影响[D]. 哈尔滨： 东北林业大学， 2015.
责任编辑：白 净
关键词：幼龄橡胶树;生长量;叶片养分含量;逐步回归分析;聚类分析;养分管理
中图分类号：S59 文献标识码：A
Correlation Between the Growth of Young Rubber Trees and Nutrient Content of Leaves
XU Muguo， LIU Zhongmei， DING Huaping， CHEN Guiliang， YANG Chunxia*
Yunnan Institute of Tropical Crops， Jinghong， Yunnan 666100， China
Abstract： The correlation between the growth of young rubber trees and leaf nutrients by analysis was studied to realize the nutrient diagnosis of young rubber trees and to provide basis for the nutrient management of young rubber plantation. In the 2 to 5 year after rubber tree planting， leaf samples were collected in September each year to determine the nutrient content， meanwhile， the stem circumference and tree height of rubber trees were measured. Based on the correlation analysis of the measurement results， using multiple stepwise regression analysis and cluster analysis， the relationship between the growth of Hevea brasiliensis and leaf nutrient was studied. There was a significant positive correlation between stem circumference and N， P， Mg， Fe， Cu in leaves. Tree height was positively correlated with N， P， K， Ca， Fe， Cu and Zn in leaves. The equation including N and Ca was the optimal equation of the stem circumference of rubber tree. The equation including N， P and Cawas the optimal equation of height of rubber tree. The rubber trees were divided into four nutrient types by cluster analysis. The growth and nutrient content of different types were significantly different. The stem girth and height of the fourth type were relatively low. The content of N and P was also in the range of deficiency. The content of K and Ca was abundant. All types were above the normal range. The content of Mg in the sample was low. All types were below the normal range. The nutrient imbalance of young rubber trees was significant. The content of magnesium in leaves was lower during nutrient management in young rubber plantations. Increasing the application amount of magnesium fertilizer and adjust ing the proportion of different nutrients could ensure the normal growth of rubber trees and nutrient balance. Keywords： young rubber trees; growth; nutrient content of leaves; stepwise regression analysis; cluster analysis; nutrient management
DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.07.013
橡胶树是热带地区主要的经济林木之一，具有重要的经济和战略价值[1-2]。橡胶林生态系统作为人工林生态系统，其养分研究对于生产管理和指导施肥具有重要意义[3]。相关研究表明，橡胶树营养元素间的平衡对于橡胶树的正常生长发育有着极其重要的作用[4]，通过营养诊断进行有针对性地施肥，对于矫正橡胶树营养元素间不平衡有较明显效果[5-6]。叶片作为橡胶树重要的同化器官，其养分含量不仅能反映橡胶树营养状况，而且可以反映土壤养分变化[7-9]。
据相关文献[10]，自19世纪60年代橡胶树营养诊断临界值被提出后，这种营养诊断方法被植胶国延用至今。我国橡胶树营养诊断研究始于20世纪50年代[11]，通过几十年的发展，取得了大量的研究成果。刘平东等[12]的研究表明，橡胶树营养诊断对症施肥增产效果显著，对比施肥对照，死皮率明显下降。曹建华等[13]的研究表明，橡胶树各养分元素在不同月份（或季节）的差异较为明显，但其年度平均值的波动幅度则较小，树叶和树皮是橡胶树的同化器官和生物合成器，是橡胶树生理最活跃的器官。黄艳等[4，14]的研究表明，不同品种间叶片矿质营养有显著或极显著的差异，橡胶树叶片养分4—12月总体呈下降的趋势，每年的7—9月份养分含量最接近年平均值。华元刚等[15]的研究结果表明，随着植胶年限的增加，橡胶树叶片养分含量与土壤养分含量的相关程度越来越小，较难采集到具有代表性的土壤，土壤分析的结果只能作为参考。2013年橡胶树叶片营养诊断技术规程[16]提出的我国当前主要橡胶树品种的营养诊断指标，目前已被广泛应用于指导橡胶树营养诊断及胶园养分管理。综合以上研究结果，橡胶树叶片营养诊断对橡胶园养分管理具有重要的指导作用，目前对橡胶树养分研究主要集中在不同橡胶树品种的养分差异或不同时期叶片养分含量的变化上，而且研究对象大多为开割胶园，针对幼龄橡胶园的营养诊断和养分管理技术方面的研究较少见报道;本研究拟通过对幼龄橡胶树连续4年的采样及测定分析，研究橡胶树生长量与叶片养分的相关关系，以期为幼龄橡胶园的养分管理及高效利用提供理论参考。
1 材料与方法
1.1 材料
试验区域属北热带和南亚热带湿润季风气候，日温差大，年温差小，基本无霜，年平均气温在18.6 ℃～21.9 ℃之间;全年年平均降水量为1200～1700 mm，年平时日照1800～2300 h，相对湿度为80%～86%。
试验地位于云南省热带作物科学研究所试验基地，占地约13 000 m2，橡胶树为2014年定植。根据不同土壤和橡胶树养分环境条件，设置18个处理单元，每个处理单元3个重复。在每年9月天气晴朗的8：00—11：00采集橡胶叶片样本，每个重复均匀选择10～20株生长正常的橡胶树，采集暴露在阳光下稳定的光合作用的叶片，混合为一个样品;然后将叶片用蒸馏水洗净，在鼓风干燥箱中105 ℃杀青30 min，60 ℃～70 ℃烘干至恒重，将叶样用粉碎机磨细过100目筛后待测。采样的同时测量橡胶树茎围和树高。
1.2 方法
采用硫酸-过氧化氢消化叶片后测定养分含量。用凯氏定氮法（kjeltecTM2300，福斯）测定全N，钼锑抗比色法（723，可见光分光光度计）测定全P，火焰原子吸收光度法（AA-6300CF，岛津）测定全K，等离子发射光谱法（Avio 500，珀金埃尔默）测定Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn。具体方法参照相关标准[17-18]。
1.3 数据处理
利用Office 2016和SPSS 20.0软件对所得试验数据进行统计分析。
2 结果与分析
2.1 叶片养分含量分级
参照橡胶树叶片营养诊断技术规程，结合橡胶树养分状况，将4年所采集的橡胶叶主要养分进行分级，分别为丰富、正常和缺乏水平，含量分级见表1，表2为不同含量范围样本个数，由表1和表2可知，大部分橡胶树样品N、P养分达到正常值以上，有约20%的样品低于正常值;K的含量相对较高，有一半以上达到丰富值以上;Ca的含量基本落在正常范围以内，仅有4个样品含量低于正常值;Mg的含量相对缺乏，仅有58个样品落在正常值范围，其余样品均低于正常值以下。
对各元素间比值统计分析结果见表3，由表3可知，元素间比值实测平均值除K/Ca落在正常范围外，其他元素间比值的平均实测值均低于或高于正常值范围。对达到正常范围的样本比例进行统计可知，除K/Ca达到46.30%外，其他养分间比值达正常范围的比例均较低，幼龄橡胶树养分不均衡状况较为突出。
2.2 生长量与叶片养分相关性分析
為分析生长量与橡胶树叶片养分间的线性关系，对橡胶树茎围和树高与叶片养分进行皮尔森相关性分析，相关系数的结果见表4，通过表4可以看出，茎围和树高与叶片养分具有较强的相关性，茎围与叶片的N、P、K、Ca、Fe、Cu具有显著的正相关关系，树高与N、P、K、Ca、Fe、Cu、Zn具有显著的正相关关系。
2.3 生长量与叶片养分的偏相关分析
考虑到变量之间的相互关系，分析变量可能会受到一个或者多个变量的的共同影响，因此对叶片养分含量与橡胶树生长量做偏相关分析[19-20]。以橡胶树茎围、树高为因变量，叶片养分含量为自变量，得出的结果见表5。结果表明，除树高与叶片P的含量呈显著相关外，其他养分与生长量间的相关性均未达到显著水平;生长量与叶片养分含量的系数总体偏低，说明茎围和树高不止受到一个变量影响，需进行多元回归分析。 2.4 逐步回归分析
在相关性分析的基础上，以茎围和树高为因变量，叶片养分含量为自变量进行多元逐步回归分析，并对回归方程进行显著性检验，结果见表6、表7。由表6、表7可知，各模型回归系数的显著性较强，回归方程拟合程度较好，各影响因子的多重共线性较弱（VIF值均接近于1）[21]。通过表7的方差分析结果可知，茎围模型的Sig值为0.005，树高模型的Sig值为0.002，回归模型均具有显著的统计学意义。因此，得到逐步回归方程为：茎围G=?44.752+1.337N+1.729Ca;树高H=?14.731+0.217N+0.630P+2.750Ca。
为得到最优的线性回归方程，将所有叶片养分纳入变量进行多元回归分析，并与逐步回归所得结果进行对比，所得茎围和树高模型复相关系数较高，分别为0.835、0.883，决定系数和修正系数均高于其他模型，且与纳入全部变量所生成的模型所得的值较为接近[22-23]。因此，包含N和Ca的方程为橡胶树茎围的最优方程，包含N、P和Ca的方程为橡胶树树高的最优方程。
2.5 聚类分析
聚类分析是一种探索性的分类方法，它能够建立分类的多元统计，将一批样本（或变量）数据根据其诸多特征，按照性质上的亲疏程度在没有先验知识的情况下进行自动分类，产生多个分类结果[24-25]。本研究为实现对多个要素因子的类别划分，利用系统聚类分析方法对样本进行聚类分组，将每2个橡胶叶样本用平均联结法连结，利用SPSS 20.0软件进行分析并绘制树状图，将橡胶树茎围和树高作为聚类变量，将不同生长状况的幼龄橡树进行分类，54个样本共分为4个大类，聚类结果树状图见图1。
各类别指标平均值见表8，由图1和表8结果可知，第1类样品编号为：37、38、39、40、43、44、45、46、48、49、50、51、52、53、54，比例为总样本数的27.7%;第2类样品编号为：19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、41、42、47，比例为总样本数的38.9%;第3类样品编号为：5、6、11，占总样本数的5.5%;第4类样品编号为：1、2、3、4、7、8、9、10、12、13、14、15、16、17、18，占总样本数的27.9%。
通过表8可看出，不同类别的平均值具有明显差异，其中类别1的茎围和树高总体高于其他类别。参照叶片营养诊断规程，分析不同类别中叶片养分含量，叶片N、P含量类别1、2、3含量均达到正常值以上，类别4偏低。K、Ca的含量较丰富，但不同类别间有较大差异。Mg的含量整体低于正常值，第1类相对高于其他三类;第4类的含量最低，仅为正常临界值的一半左右。
3 讨论
通过相关性分析和多元回归分析的结果可知，幼龄橡胶树茎围和树高与叶片养分具有较强的相关性，因此，可通过橡胶树营养诊断，合理调整施肥配方，以达到调控其生长量的目的。偏相关分析的结果表明，橡胶树茎围和树高与部分养分的相关系数出现了负数，但是综合分析比较其相关系数的值，可以忽略生长量与叶片养分偏相关分析产生的不一致影响因素;另一方面，偏相关系数的值总体偏低，原因可能是茎围和树高可能还受其他限制因子的影响，比如橡胶园气候及土壤条件、水文及养分运输、枯落物的养分释放等[26-27]。
根据聚类分析结果，进一步对不同类别胶园土壤养分状况进行分析发现，不同类别土壤中有效养分含量均具有明显差异。其中类别4中碱解N和有效P的含量较低，分别为57.47、3.09 mg/kg，明显低于标准临界[28];类别3中碱解氮的含量最高，为107.27 mg/kg;类别2中有效P最高，为12.18 mg/kg。土壤中K、Ca、Mg含量不同类别也有一定差异;其中交换性Mg的含量整体偏低，平均含量仅为0.18 cmol/kg，类别4的平均含量仅为0.11 cmol/kg。因此，橡胶树叶片营养与土壤养分具有较强的交互作用，聚类分析的结果对幼龄橡胶园养分管理具有实际的指导意义，可根据不同养分类别制定相应的施肥方案，采取更為精准化的施肥管理措施;对比常规施肥管理方式[29-30]，可在有效简化施肥流程的同时，保证橡胶园有效养分供应，提高了养分利用效率。
相关研究表明[31-34]，镁是植物光合作用的关键离子，在植物生长发育过程中有重要促进作用，橡胶树施用镁肥可显著提高茎围增长量。对比本试验相关性分析结果，橡胶树茎围和树高与镁的相关性不显著，镁的含量整体较低，不同类型结果均低于正常范围，且处于低值范围的茎围和树高平均值也低于其他类型。分析原因，可能由于大部分样本镁的含量低于正常值范围，导致了橡胶树生理性缺镁，影响了相关性分析的结果;另一方面，考虑镁钾元素间有较强的拮抗作用[35]，由于钾肥的大量施用，橡胶叶片中钾含量普遍升高，也会影响橡胶树对镁的吸收，导致叶片中的镁含量降低，因此，在增加镁肥施用量的同时，还应加强对橡胶树镁钾养分的调控。
杨承栋等[36]对杉木幼龄林的研究结果表明，除大量元素外，微量元素Fe、Mn、Cu等与杉木生长具有密切的相关性;对比本研究，幼龄橡胶树生长量与微量元素Fe、Cu、Zn显著性达相关及以上水平，与Mn的相关性较弱。曲天竹[37]对三倍体毛白杨的研究结果表明，影响生长量的主要养分是叶片中的N、P、K、Ca、Fe等元素含量，且不同品系间影响程度有一定差异。李雯[38]对白桦人工幼龄林的研究结果表明，P元素为林木生长主要限制元素，N、P混合施肥更能有效地促进林木的生长，增加林木生物量的积累。综合以上研究结果，不同林木养分含量与生长量有较好的相关性，但其养分限制因子存在一定的差异; 在今后的研究过程中，还应关注不同橡胶树品种间养分差异及对生长量的影响，研究不同养分间的相关性及交互作用。同时，鉴于橡胶树生长与部分微量元素有较强的相关性，而长期以来对橡胶园微量元素的补充相对不足，因此，今后还应对橡胶树微量养分进行进一步研究分析，适时补充相关养分。 参考文献
[1] 王文斌， 郭海超， 罗雪华， 等. 应用15N尿素研究氮素在幼龄橡胶树中吸收和分配特性[J]. 热带作物学报， 2011， 32（1）： 7-10.
[2] 栾乔林， 李 勝， 罗 微， 等. 基于GIS的橡胶树养分信息管理系统研究[J]. 安徽农业科学， 2006， 34（11）： 2586- 2588.
[3] 曹建华， 蒋菊生， 杨 怀， 等. 不同割制对橡胶树胶乳矿质养分流失的影响[J]. 生态学报， 2008（6）： 2563-2570.
[4] 黄 艳， 林钊沐， 华元刚. 两个新品种橡胶树叶片养分周年变化规律研究[J]. 广东农业科学， 2010， 37（11）： 33-36.
[5] 何 康， 黄宗道. 热带北缘橡胶树栽培[M]. 广州： 广东科技出版社， 1987： 189-191.
[6] 华南热带作物研究院橡胶研究所. 橡胶树营养诊断指导施肥的研究——主要品种叶片养分含量的差别[J]. 热作科技通讯， 1979（4）： 15-18.
[7] 邹积鑫， 曹建华， 蒋菊生， 等. 橡胶树无性系PR107不同树龄叶片养分含量比较研究[J]. 热带农业科学2009， 29（10）： 9-12.
[8] 陆行正， 何向东. 橡胶树的营养诊断指导施肥[J]. 热带作物学报， 1982（1）： 27-39.
[9] Yogaratnam N， 许美洪. 用叶片分析作为胶树施肥的指南[J]. 热带作物译丛， 1981（2）： 13-14， 5.
[10] 王丽华， 林钊沐， 钟银宽， 等. 不同产量水平橡胶品种幼树的钙镁营养差异研究[J]. 广东农业科学， 2009（6）： 72-75.
[11] 林清火， 林钊沐， 茶正早， 等. 海南农垦橡胶树叶片氮磷钾含量年际变化分析[J]. 热带作物学报， 2012， 33（4）： 595-601.
[12] 刘平东， 刘克勋， 高己杨， 等. 橡胶树营养诊断对症配方肥料在割胶生产上的施用效果[J]. 云南热作科技， 2001， 24（1）： 36-37.
[13] 曹建华， 陶忠良， 蒋菊生， 等. 不同年龄橡胶树各器官养分含量比较研究[J]. 热带作物学报， 2010， 31（8）： 1317-1323.
[14] 黄 艳. 我国现代胶园胶树营养诊断叶片采样时间的研究[D]. 海口： 海南大学， 2010.
[15] 华元刚， 林钊沐， 茶正早， 等. 胶园土壤化学肥力演变及与橡胶树营养关系的研究[J]. 热带作物学报， 2012， 33（3）： 397-401.
[16] 中国国家标准化管理委员会. 橡胶树叶片营养诊断技术规程： GB/T 29570—2013[S]. 北京： 中国标准出版社， 2013.
[17] 中国国家标准化管理委员会. 植物中氮、磷、钾的测定： NY/T 2017—2011[S]. 北京： 中国标准出版社， 2011.
[18] 中国国家标准化管理委员会. 食品中多元素的测定： GB 5009.268—2016[S]. 北京： 中国标准出版社， 2016.
[19] 李 薇， 付殿峥， 付正辉， 等. 生物质电厂燃料灰分含量与元素分析指标间相关分析研究[J]. 可再生能源， 2014， 32（7）： 1044-1048.
[20] 严丽坤. 相关系数与偏相关系数在相关分析中的应用[J]. 云南财贸学院学报， 2003， 19（3）： 78-80.
[21] 纪新帅， 辛全才， 向华琦. 基于SPSS的重力坝变形监测资料多元逐步回归分析[J]. 中国农村水利水电， 2012（7）： 141-143.
[22] 何继山， 梁 杏， 李 静. 土样浸提液电导率与盐分关系的逐步回归分析[J]. 江苏农业科学， 2014， 42（10）： 314-317， 318.
[23] 陈正江， 蒲西安. 多元线性回归分析与逐步回归分析的比较研究[J]. 牡丹江教育学院学报， 2016（5）： 131-133.
[24] 薛 薇. 基于SPSS的数据分析[M]. 北京： 中国人民大学出版社， 2006： 327-377.
[25] 赵月玲， 林玉玲， 曹丽英， 等. 基于主成分分析和聚类分析的土壤养分特性研究[J]. 华南农业大学学报， 2013， 34（4）：484-488. [26] 曹建华， 蒋菊生， 谢贵水， 等. 橡胶人工林生态系统养分循环研究——无性系PR107氮素體循环[J]. 中国农学通报， 2009， 25（21）： 339-350.
[27] 赵春梅， 蒋菊生， 曹建华， 等. 橡胶人工林养分循环通量及特征[J]. 生态学报， 2009， 29（7）： 3782-3789.
[28] 杜忠杰， 林 电， 许 杰， 等. 海南省橡胶园土壤养分状况研究[J]. 广东农业科学， 2011， 38（11）： 73-77.
[29] 孙小龙， 梁国平， 和丽岗. 不同肥料对橡胶树GT1品种幼苗生长的影响[J]. 热带农业科学， 2014， 34（2）： 1-5.
[30] 李 娟， 林位夫， 周立军. “3414”肥料试验对橡胶树/五指毛桃间作系统中橡胶树胶乳产量的影响[J]. 中国热带农业， 2015（3）： 58-62.
[31] 阳江华， 秦云霞， 方永军， 等. 巴西橡胶树镁离子转运蛋白基因HbMGT10的克隆及表达分析[J]. 热带作物学报， 2016， 37（12）： 2353-2358.
[32] Chester F， Delano R， Cathleen C. Magnesium： its proven and potential clinical significance[J]. Southern Medical Journal， 2001， 94（12）： 1195-1201.
[33] Christian H， Nathalie V. Physiological characterization of Mg deficiency in Arabidopsis thaliana[J]. Journal of Experimental Botany， 2005， 56（418）： 2153-2161.
[34] 李彭怡， 郑美漩， 梁秀球， 等. 广东茂名植胶区橡胶树镁素营养现状及镁肥施用效果[J]. 热带农业科学， 2019， 39（8）： 1-4.
[35] 林清火， 林钊沐， 茶正早， 等. 海南农垦橡胶树叶片钙镁含量年际变化分析[J]. 热带农业科学， 2012， 32（5）： 4-8.
[36] 杨承栋， 焦如珍， 孙启武， 等. 杉木幼龄林叶片营养元素含量与林木生长的相关性[J]. 林业科学， 2004， 38（6）： 24-29.
[37] 曲天竹. 三倍体毛白杨叶片营养特性与林地养分动态研究[D]. 北京： 北京林业大学， 2008.
[38] 李 雯. 施肥对白桦人工幼龄林生长和生理的影响[D]. 哈尔滨： 东北林业大学， 2015.
责任编辑：白 净