CN111886995A - 酿酒葡萄微损精准营养元素诊断和施用量测算方法 - Google Patents

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CN111886995A CN202010820981.XA CN202010820981A CN111886995A CN 111886995 A CN111886995 A CN 111886995A CN 202010820981 A CN202010820981 A CN 202010820981A CN 111886995 A CN111886995 A CN 111886995A
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王锐
闫鹏科
孙权
张军翔
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Yinchuan Industrial Technology Research Institute
Ningxia University
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Ningxia University
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    • A01C—PLANTING; SOWING; FERTILISING
    • A01C21/00—Methods of fertilising, sowing or planting
    • A01C21/007—Determining fertilization requirements

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  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
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Abstract

本发明的酿酒葡萄微损精准营养元素诊断和施用量测算方法通过测定土壤营养元素的供应量以及测定酿酒葡萄营养元素的积累量完成对营养元素的诊断并计算出营养元素的施用量。在对酿酒葡萄营养元素的积累量进行测定时，样本的采集较为全面，且对于酿酒葡萄植株的损伤较小，对植株健康影响微小，能够准确掌握酿酒葡萄全生长阶段的营养元素的积累情况，从而给葡萄植株生长阶段的营养元素的施用提供了准确参考。有效提高肥料利用率的同时避免了过度施肥造成的农业面源污染。

Description

酿酒葡萄微损精准营养元素诊断和施用量测算方法
技术领域
本发明涉及葡萄酒酿造技术领域，尤其涉及一种酿酒葡萄微损精准营养元素诊断和施用量测算方法。
背景技术
酿酒葡萄作为我国一大经济产业，其果实酿造的葡萄酒对这一产业的经济效益起着重要的作用。氮磷钾是葡萄树生长及果实产量的重要保障，也是施用量最大的肥料，而葡萄对于中微量元素的需求量并不高，但对于葡萄品质的影响非常显著。比如酿酒葡萄缺铁造成的叶片黄化现象，缺镁造成的花叶现象，缺锌造成的叶片畸形或小叶病等。
酿酒葡萄是一种注重葡萄品质而非产量的果树，在施肥管理过程中，果农缺乏理论指导，凭借经验，不考虑树体营养、土壤供肥能力，盲目、片面的施肥，致使酿酒葡萄园营养不均衡，肥料利用率降低，酿酒葡萄品质下降等问题，进而影响酿酒葡萄产业的健康发展，严重影响葡萄和葡萄酒产业的经济效益和社会效益。
目前，现有酿酒葡萄营养诊断与合理施肥技术有：经验法、产量法、形态诊断法、土壤肥力诊断法和植物组织分析法。其缺点主要体现在：(1)经验法、产量法和形态诊断法属于估测法，误差大；土壤肥力诊断法与酿酒葡萄品质的相关性较差，无法准确了解酿酒葡萄对各种养分的需求状况，同时还存在样本代表性不够，采样方法存在缺陷及缺乏果园土壤养分状况划分标准等问题，造成施肥推荐指标缺乏广泛的认同。(2)没有考虑到酿酒葡萄的品质，酿酒葡萄更加注重品质而非产量，不能基于葡萄酒优质生产原料的基础上，确定酿酒葡萄在某一生育期的养分需求量。(3)没有考虑到地下物质累积量，酿酒葡萄地下根系发达，对养分需要量和需求强度大，但对不同养分元素的需求量差异较大，而且不同生长阶段对养分种类、数量及其比例需求也不同。
发明内容
鉴于此，有必要提供一种诊断准确、全面、微损的酿酒葡萄精准营养元素诊断和施用量测算方法。
一种酿酒葡萄微损精准营养元素诊断和施用量测算方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤S001，采集土壤样本并风干、磨细；
步骤S002，测定土壤样本的容重以及营养元素百分含量；
步骤S003，根据土壤样本的容重以及营养元素百分含量计算土壤营养元素的供应量；
步骤S004，采集酿酒葡萄植株样本；其中，酿酒葡萄植株样本按照茎、叶、果、根四个植物器官进行采集，茎包括主干、一级分枝和二级分枝；
步骤S005，测定酿酒葡萄植株样本的干物质量以及营养元素百分含量；
步骤S006，根据酿酒葡萄植株样本的干物质量计算酿酒葡萄植株的干物质积累量；茎的干物质量＝主干的干物质量+一级分枝的干物质量+二级分枝的干物质量，其中，主干的干物质量＝主干的体积×主干的密度，一级分枝的干物质量＝一级分枝的体积×一级分枝的密度，二级分枝的干物质量直接称重获得，叶的干物质量＝百叶重×叶片数/100；果的干物质量＝百粒重×每棵树果实个数/100；根的干物质量＝根冠比×地上部干物质量＝根冠比×(茎的干物质量+叶的干物质量+果的干物质量)。
步骤S007，计算酿酒葡萄各营养元素的积累量，即，酿酒葡萄各营养元素的积累量＝干物质积累量×酿酒葡萄植株的各营养元素百分含量。
步骤S008，计算各营养元素施用量，即，各营养元素施用量＝(酿酒葡萄各营养元素的积累量-土壤各营养元素的供应量)/各营养元素的利用率。
优选的，所述“采集土壤样本”具体为在对酿酒葡萄植株施肥前，采集土壤样本，土壤样本采用对角线法选定5棵树，在距每棵树的树根30cm处，分三层采集土壤，分别为距土壤表面0～20cm、20～40cm和40～60cm处。
优选的，在步骤S002，测定的土壤样本中的营养元素有N、P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn、B，所述N元素采用碱解扩散法测定，P元素采用钼锑抗比色法测定，K元素采用火焰光度法测定，有效Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn元素采用原子吸收分光光度法测定，B元素采用甲亚胺比色法测定。
优选的，所述“根据土壤样本的容重以及营养元素百分含量计算土壤的各营养元素的供应量”具体为：每公顷每20cm厚的土层的各营养元素的供应量(kg)＝2000m3×土壤样本的容重(g·cm-3)×测定的土壤样本中的各营养元素百分含量(mg·kg-1)。
优选的，所述“采集酿酒葡萄植株样本”的时间为：从酿酒葡萄植株的萌芽期至养分回流后期，每隔15天采样一次，全生育期共采样14次。
优选的，步骤S004中，酿酒葡萄主干样本的采集为：在每棵树的主干的中间处钻孔取样，记为主干钻孔样本，共取3个样本，同时测量主干的中间位置的直径和主干的长度计算出主干的体积；酿酒葡萄一级分枝样本的采集为：在每棵树的一级分枝的中端剪20厘米长的枝条，记为一级分枝剪切样本，共取3个样本，同时测量一级分枝中间位置的直径和长度计算出一级枝条的体积；酿酒葡萄二级分枝样本的采集为：在每棵树的二级分枝上取近似部位、长势相近的枝条作为样本，共取3个样本；酿酒葡萄叶样本的采集为在每棵树的不同高度取100个叶片混合作为样本，共取300片；酿酒葡萄果样本的采集为在每棵树上取3串葡萄，3串葡萄的果粒总和大于100；酿酒葡萄根样本的采集为：在0～60厘米的土体内取等质量的直径大于1厘米的粗根、直径0.5～1厘米的中根、直径小于0.2厘米的细根。
优选的，在步骤S005中，测定的酿酒葡萄的营养元素有N、P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn、B，其中N元素采用H2SO4-H2O2消煮-凯氏定氮法测定，P元素采用H2SO4-H2O2消煮-钒钼黄比色法测定，K元素采用H2SO4-H2O2消煮-火焰光度计法测定，Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn元素采用干灰化-原子吸收分光光度法进行测定，B元素采用干灰化-甲亚胺比色法测定。
优选的，在步骤S006中，主干的密度＝主干钻孔样本的重量除以主干钻孔样本的体积，一级枝条的密度＝一级分枝剪切样本的重量除以一级分枝剪切样本的体积；主干钻孔样本和一级分枝剪切样本的重量直接称重获得；主干钻孔样本和一级分枝剪切样本的体积通过排水法获得。
有益效果：本发明的酿酒葡萄微损精准营养元素诊断和施用量测算方法通过测定土壤营养元素的供应量以及测定酿酒葡萄营养元素的积累量完成对营养元素的诊断并计算出营养元素的施用量。在对酿酒葡萄营养元素的积累量进行测定时，样本的采集较为全面，且对于酿酒葡萄植株的损伤较小，对植株健康影响微小，能够准确掌握酿酒葡萄全生长阶段的营养元素的积累情况，从而给葡萄植株生长阶段的营养元素的施用提供了准确参考。有效提高肥料利用率的同时避免了过度施肥造成的农业面源污染。
具体实施方式
一种酿酒葡萄微损精准营养元素诊断和施用量测算方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤S001，采集土壤样本并风干、磨细；
步骤S002，测定土壤样本的容重以及营养元素百分含量；
步骤S003，根据土壤样本的容重以及营养元素百分含量计算土壤营养元素的供应量；
步骤S004，采集酿酒葡萄植株样本；其中，酿酒葡萄植株样本按照茎、叶、果、根四个植物器官进行采集，茎包括主干、一级分枝和二级分枝；
步骤S005，测定酿酒葡萄植株样本的干物质量以及营养元素百分含量；
步骤S006，根据酿酒葡萄植株样本的干物质量计算酿酒葡萄植株的干物质积累量；茎的干物质量＝主干的干物质量+一级分枝的干物质量+二级分枝的干物质量，其中，主干的干物质量＝主干的体积×主干的密度，一级分枝的干物质量＝一级分枝的体积×一级分枝的密度，二级分枝的干物质量直接称重获得，叶的干物质量＝百叶重×叶片数/100；果的干物质量＝百粒重×每棵树果实个数/100；根的干物质量＝根冠比×地上部干物质量＝根冠比×(茎的干物质量+叶的干物质量+果的干物质量)。
步骤S007，计算酿酒葡萄各营养元素的积累量，即，酿酒葡萄各营养元素的积累量＝干物质积累量×酿酒葡萄植株的各营养元素百分含量。
步骤S008，计算各营养元素施用量，即，各营养元素施用量＝(酿酒葡萄各营养元素的积累量-土壤各营养元素的供应量)/各营养元素的利用率。
在一较佳实施方式中，各营养元素施用量具体为
施N量＝(酿酒葡萄N元素累积量-土壤N元素供应量)/氮肥利用率，其中，氮肥利用率按50％计算；
施P2O5量＝2.29×(酿酒葡萄P元素累积量-土壤P元素供应量)/磷肥利用率，其中，磷肥利用率按33％计算；
施K2O量＝1.20×(酿酒葡萄K元素累积量-土壤K元素供应量)/钾肥利用率，其中，钾肥利用率按40％计算；
中微肥施用量＝(酿酒葡萄中微肥累积量-土壤中微肥供给量)/中微肥利用率，中微肥利用率按40％计算。中微肥具体为Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn、B。
进一步的，所述“采集土壤样本”具体为在对酿酒葡萄植株施肥前，采集土壤样本，土壤样本采用对角线法选定5棵树，在距每棵树的树根30cm处，分三层采集土壤，分别为距土壤表面0～20cm、20～40cm和40～60cm处。
进一步的，在步骤S002，测定的土壤样本中的营养元素有N、P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn、B，所述N元素采用碱解扩散法测定，P元素采用钼锑抗比色法测定，K元素采用火焰光度法测定，有效Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn元素采用原子吸收分光光度法测定，B元素采用甲亚胺比色法测定。
进一步的，所述“根据土壤样本的容重以及营养元素百分含量计算土壤的各营养元素的供应量”具体为：每公顷每20cm厚的土层的各营养元素的供应量(kg)＝2000m3×土壤样本的容重(g·cm-3)×测定的土壤样本中的各营养元素百分含量(mg·kg-1)。
进一步的，所述“采集酿酒葡萄植株样本”的时间为：从酿酒葡萄植株的萌芽期至养分回流后期，每隔15天采样一次，全生育期共采样14次。
进一步的，步骤S004中，酿酒葡萄主干样本的采集为：在每棵树的主干的中间处钻孔取样，记为主干钻孔样本，共取3个样本，同时测量主干的中间位置的直径和主干的长度计算出主干的体积；酿酒葡萄一级分枝样本的采集为：在每棵树的一级分枝的中端剪20厘米长的枝条，记为一级分枝剪切样本，共取3个样本，同时测量一级分枝中间位置的直径和长度计算出一级枝条的体积；酿酒葡萄二级分枝样本的采集为：在每棵树的二级分枝上取近似部位、长势相近的枝条作为样本，共取3个样本；酿酒葡萄叶样本的采集为在每棵树的不同高度取100个叶片混合作为样本，共取300片；酿酒葡萄果样本的采集为在每棵树上取3串葡萄，3串葡萄的果粒总和大于100；酿酒葡萄根样本的采集为：在0～60厘米的土体内取等质量的直径大于1厘米的粗根、直径0.5～1厘米的中根、直径小于0.2厘米的细根。
主干和一级分枝的体积具体测定如下：主干和一级分枝均近似看为圆台，在每次采样时，均用游标卡尺测量所有标记酿酒葡萄树主干和一级分枝1/2处的直径记作d，用卷尺测量其长度记作L，则体积V＝π(d/2)2L，因为等高的圆柱和圆台，圆柱底面半径是圆台两底面半径的等差中项时体积相等。
进一步的，在步骤S005中，测定的酿酒葡萄的营养元素有N、P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn、B，其中N元素采用H2SO4-H2O2消煮-凯氏定氮法测定，P元素采用H2SO4-H2O2消煮-钒钼黄比色法测定，K元素采用H2SO4-H2O2消煮-火焰光度计法测定，Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn元素采用干灰化-原子吸收分光光度法进行测定，B元素采用干灰化-甲亚胺比色法测定。
进一步的，在步骤S006中，主干的密度＝主干钻孔样本的重量除以主干钻孔样本的体积，一级枝条的密度＝一级分枝剪切样本的重量除以一级分枝剪切样本的体积；主干钻孔样本和一级分枝剪切样本的重量直接称重获得；主干钻孔样本和一级分枝剪切样本的体积通过排水法获得。
具体的，将三角瓶装满水，塞紧，用干洁的滤纸将瓶身粘附的水分擦干净，称重记作M1，样品称重记M2，将样品放入加满水的三角瓶内，塞紧，称重记作M3(为防止样品表面产生气泡，将样品在表面活性剂中浸一下，对密度的影响忽略不计)，计算出样品的体积：V＝(M1+M2-M3)/ρ水，式中ρ水为水的密度，标准状态下，ρ水＝1g·ml-1，则样品的密度计算式为：ρ＝M2/V。
以下将结合具体实施例对本方案予以说明：
实施例1：
(1)实施地点：宁夏银川立兰酒庄。
(2)酿酒葡萄品种：7年生“赤霞珠”。
(3)水肥管理方式：不施肥，灌溉采用滴灌，灌溉定额为2250m3·hm-2。
(4)整形方式：长梢修剪倾斜上架。
(5)采样、分析：土壤样品在萌芽期和养分回流后期各采一次。采样部位在距每棵树的树根30cm处，分三层(0-20cm，20-40cm和40-60cm)采集。
2.试验结果
表1葡萄园大量元素养分供应量/(kg·hm-2)
Figure BDA0002634401640000071
表2葡萄园中微量元素养分供应量/(g·hm-2)
Figure BDA0002634401640000072
由表1、表2可知：
全生育期内，贺兰山东麓酿酒葡萄园20-40cm土层养分供给量最多，其次是40-60cm土层，0-20cm土层养分供给量最少，其中钾的供应量最大，其次为氮和磷，铜和硼的供应量最少。
实施例2：
(1)实施地点：宁夏银川立兰酒庄。
(2)酿酒葡萄品种：7年生“赤霞珠”。
(3)水肥管理方式：有机肥施入(有机质≥45％，N-P2O5-K2O：2.5-1-1.5)4.5t·hm-2，化肥施入N 195kg·hm-2，P2O5 90kg·hm-2，K2O 265kg·hm-2，在萌芽期施入所需的全部肥料，施肥方法是距主干水平距离30cm处，左右两侧挖长、宽为30cm，深60cm的施肥沟，将肥料与所挖掘出的土拌匀，进行回填。灌溉采用滴灌，灌溉定额为2250m3·hm-2。
(4)整形方式：长梢修剪倾斜上架。
(5)采样、分析：植株样品从萌芽期至养分回流后期，每隔15天采样一次。全生育期共采样14次。采样方法(微损采样法)从第一棵树开始，用等差法每次选3棵树采样，在0-60cm土体内取等质量的粗根、中根和细根混合，在主干的1/2处采用钻孔取样法取样，一级分枝用剪刀在其1/2处剪20cm，二级分枝在每棵树上取近似部位、长势相近的3枝，在每棵树的不同高度共取100个叶片混合作为叶样，同时分别在每棵树上取大小相近的2串葡萄混合。
(6)干物质量的测定：茎的干物质量＝主干的干物质量+一级分枝的干物质量+二级分枝的干物质量，其中主干和一级分枝的干物质量＝V×ρ茎，二级分枝的干物质量用分析天平直接称量；叶的干物质量＝百叶重×叶片数/100，果的干物质量＝百粒重×每棵树果实个数/100，根的干物质量＝根冠比×地上部干物质量＝根冠比×(茎的干物质量+叶的干物质量+果的干物质量)。干物质累积量的计算：某一生育期各器官干物质累积量＝这一时期各器官的干物质累积量-上一生育期各器官干物质累积量。
(7)某一生育期营养元素累积量＝该生育期总营养元素含量×干物质累积量。
2.试验结果
表3酿酒葡萄各生育期干物质累积量/(kg·hm-2)
Figure BDA0002634401640000091
由表3可知：
全生育期内，酿酒葡萄干物质总累积量为14670kg·hm-2，各器官累积量大小顺序为：根＞二级分枝＞叶＞果＞主干＞一级分枝，各生育期累积量大小顺序为：转色期＞膨大期＞开花期＞幼果期＞成熟期＞展叶期＞养分回流期。
表4酿酒葡萄各生育各种营养元素累积量
Figure BDA0002634401640000092
Figure BDA0002634401640000101
由表4可知：
不同矿质营养元素在酿酒葡萄树体内的累积规律不同，累积量多的生育期应注重补充。其中氮和硼在盛花期和果实膨大中期的累积量最多，磷、钙和镁在盛花期、幼果期和果实膨大中期的累积量最多，钾在幼果期和果实膨大中期累积量最多，铁在果实膨大中期的累积量最多，锰在果实膨大中期和转色期累积量最多，铜在幼果期和果实膨大中期累积量最多，锌在盛花期和转色期累积量最多。
通过上述实施例说明，本方案可以对酿酒葡萄植株各个时期的营养情况有了精准的诊断，从而能够准确的施用各种营养元素肥料，有利于葡萄产量以及品质的提升以及减少肥料的浪费和土壤富营养化。

Claims (8)

1.一种酿酒葡萄微损精准营养元素诊断和施用量测算方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤S001，采集土壤样本并风干、磨细；
步骤S002，测定土壤样本的容重以及营养元素百分含量；
步骤S003，根据土壤样本的容重以及营养元素百分含量计算土壤营养元素的供应量；
步骤S004，采集酿酒葡萄植株样本；其中，酿酒葡萄植株样本按照茎、叶、果、根四个植物器官进行采集，茎包括主干、一级分枝和二级分枝；
步骤S005，测定酿酒葡萄植株样本的干物质量以及营养元素百分含量；
步骤S006，根据酿酒葡萄植株样本的干物质量计算酿酒葡萄植株的干物质积累量；茎的干物质量=主干的干物质量+一级分枝的干物质量+二级分枝的干物质量，其中，主干的干物质量=主干的体积×主干的密度，一级分枝的干物质量=一级分枝的体积×一级分枝的密度，二级分枝的干物质量直接称重获得，叶的干物质量=百叶重×叶片数/100；果的干物质量=百粒重×每棵树果实个数/100；根的干物质量=根冠比×地上部干物质量=根冠比×（茎的干物质量+叶的干物质量+果的干物质量）。
步骤S007，计算酿酒葡萄各营养元素的积累量，即，酿酒葡萄各营养元素的积累量=干物质积累量×酿酒葡萄植株的各营养元素百分含量。
步骤S008，计算各营养元素施用量，即，各营养元素施用量=（酿酒葡萄各营养元素的积累量-土壤各营养元素的供应量）/各营养元素的利用率。
2.如权利要求1所述的酿酒葡萄微损精准营养元素诊断和施用量测算方法，其特征在于：所述“采集土壤样本”具体为在对酿酒葡萄植株施肥前，采集土壤样本，土壤样本采用对角线法选定5棵树，在距每棵树的树根30 cm处，分三层采集土壤，分别为距土壤表面0~20cm、20~40 cm和40~60 cm处。
3.如权利要求1所述的酿酒葡萄微损精准营养元素诊断和施用量测算方法，其特征在于：在步骤S002，测定的土壤样本中的营养元素有N、P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn、B，所述N元素采用碱解扩散法测定，P元素采用钼锑抗比色法测定，K元素采用火焰光度法测定，有效Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn元素采用原子吸收分光光度法测定，B元素采用甲亚胺比色法测定。
4.如权利要求1所述的酿酒葡萄微损精准营养元素诊断和施用量测算方法，其特征在于：所述“根据土壤样本的容重以及营养元素百分含量计算土壤的各营养元素的供应量”具体为：每公顷每20 cm厚的土层的各营养元素的供应量（kg）=2000 m3×土壤样本的容重（g·cm-3）×测定的土壤样本中的各营养元素百分含量（mg·kg-1）。
5.如权利要求1所述的酿酒葡萄微损精准营养元素诊断和施用量测算方法，其特征在于：所述“采集酿酒葡萄植株样本”的时间为：从酿酒葡萄植株的萌芽期至养分回流后期，每隔15天采样一次，全生育期共采样14次。
6.如权利要求1所述的酿酒葡萄微损精准营养元素诊断和施用量测算方法，其特征在于：步骤S004中，酿酒葡萄主干样本的采集为：在每棵树的主干的中间处钻孔取样，记为主干钻孔样本，共取3个样本，同时测量主干的中间位置的直径和主干的长度计算出主干的体积；酿酒葡萄一级分枝样本的采集为：在每棵树的一级分枝的中端剪20厘米长的枝条，记为一级分枝剪切样本，共取3个样本，同时测量一级分枝中间位置的直径和长度计算出一级枝条的体积；酿酒葡萄二级分枝样本的采集为：在每棵树的二级分枝上取近似部位、长势相近的枝条作为样本，共取3个样本；酿酒葡萄叶样本的采集为在每棵树的不同高度取100个叶片混合作为样本，共取300片；酿酒葡萄果样本的采集为在每棵树上取3串葡萄，3串葡萄的果粒总和大于100；酿酒葡萄根样本的采集为：在0~60厘米的土体内取等质量的直径大于1厘米的粗根、直径0.5~1厘米的中根、直径小于0.2厘米的细根。
7.如权利要求1所述的酿酒葡萄微损精准营养元素诊断和施用量测算方法，其特征在于：在步骤S005中，测定的酿酒葡萄的营养元素有N、P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn、B，其中N元素采用H2SO4-H2O2消煮-凯氏定氮法测定，P元素采用H2SO4-H2O2消煮-钒钼黄比色法测定，K元素采用H2SO4-H2O2消煮-火焰光度计法测定，Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn元素采用干灰化-原子吸收分光光度法进行测定，B元素采用干灰化-甲亚胺比色法测定。
8.如权利要求1所述的酿酒葡萄微损精准营养元素诊断和施用量测算方法，其特征在于：在步骤S006中，主干的密度=主干钻孔样本的重量除以主干钻孔样本的体积，一级枝条的密度=一级分枝剪切样本的重量除以一级分枝剪切样本的体积；主干钻孔样本和一级分枝剪切样本的重量直接称重获得；主干钻孔样本和一级分枝剪切样本的体积通过排水法获得。
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