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‘次郎’甜柿土壤养分、叶片养分与果实品质的多元分析及优化方案

刘同祥 龚榜初 徐阳 邱有尚 周志斌 丁榆 周顺元

引用本文:
Citation:

‘次郎’甜柿土壤养分、叶片养分与果实品质的多元分析及优化方案

    作者简介: 刘同祥(1991-), 男, 山东青岛人, 硕士研究生, 主要从事经济林栽培与育种研究.
    通讯作者: 龚榜初, gongbc@126.com
  • 基金项目:

    十二五国家科技支撑计划课题"涩柿和甜柿高效生产关键技术研究与示范" 2013BAD14B05

    浙江省农业(果品)新品种选育重大科技专项"柿枣新品种选育" 2016C02052-10

  • 中图分类号: S665.2

Multivariate Analysis and Optimum Proposals of Soil Nutrient and Leaf Nutrient with Fruit Qualities in 'Jiro' Persimmon Orchard

    Corresponding author: GONG Bang-chu, gongbc@126.com ;
  • CLC number: S665.2

  • 摘要: 目的 研究‘次郎’甜柿土壤养分、叶片养分与果实品质的关系,探讨优质‘次郎’甜柿土壤养分、叶片养分适宜方案,为果园优质高效栽培、改善果品品质提供科学依据和技术方案。[方法]运用典型相关分析、多元回归分析、线性规划等方法对云南省保山市隆阳区‘次郎’甜柿园土壤养分、叶片养分和果实品质进行综合分析。 结果 ‘次郎’甜柿果实品质是土壤、叶片中各种矿质营养元素综合作用的结果,其中,对单果质量影响较大的因子为叶片全磷、全钾、全镁及土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾、有效铁,果实硬度主要受叶片全磷、全钾、全钙、全镁、全铜的影响,而土壤有机质对所有果实品质指标均有促进作用。总体上,所调查‘次郎’甜柿园土壤养分含量较为充足,叶片养分含量偏低。 结论 当地甜柿园土壤养分的优化方案为:有机质60.00 g·kg-1,全氮2.50 g·kg-1,碱解氮40.58~200.00 mg·kg-1,有效磷17.95~80.00 mg·kg-1,速效钾35.00~448.17 mg·kg-1,交换性钙2.53~11.00 g·kg-1,交换性镁150.10~1 000.00 mg·kg-1,有效铁107.56~300.00 mg·kg-1,有效锰100.20~450.00 mg·kg-1。叶片养分的优化方案为:全氮15.00~20.22 g·kg-1,全磷1.09~2.00 g·kg-1,全钾15.93~30.00 g·kg-1,全钙10.00~40.00 g·kg-1,全镁2.00~9.70 g·kg-1,全铁0.05~0.20 g·kg-1,全锰0.50~1.50 g·kg-1,全铜1.00 mg·kg-1,全锌5.00~60.00 mg·kg-1。与理论值相比,当地甜柿园应适时增施有机肥,适当减少氮肥施用,增施磷、钾肥,注重大量肥料与各种微量肥料配合施用。
  • 表 1  所调查果园基本概况

    Table 1.  Basic general conditions in 'Jiro' persimmon orchards

    果园编号
    Orchard number
    地点
    Location
    面积
    Area/hm2
    树龄
    Age/a
    株行距
    Planting spacing/(m×m)
    树高
    Height/m
    地径
    Ground diameter/cm
    平均冠幅
    Crown diameter/m
    1 新街乡(Xinjie Village) 10 11 3×4 2.46 10.28 2.95
    2 新街乡(Xinjie Village) 15 11 3×4 2.78 10 2.95
    3 新街乡(Xinjie Village) 18 11 3×4 2.84 11.05 3.33
    4 新街乡(Xinjie Village) 120 8 3×4 2.51 7.74 2.67
    5 板桥镇(Banqiao Town) 30 12 3×4 3.71 10.79 4.13
    6 板桥镇(Banqiao Town) 20 10 3×4 4.26 9.11 3.21
    7 板桥镇(Banqiao Town) 12 9 3×4 3.12 8.55 3.40
    8 板桥镇(Banqiao Town) 40 8 3×4 2.99 7.77 3.37
    9 板桥镇(Banqiao Town) 50 9 3×4 2.85 8.63 3.33
    10 石亩河(ShiMu River) 10 10 3×4 2.78 9.17 3.44
    11 石亩河(ShiMu River) 11 10 3×4 3.14 10.1 3.35
    12 西山脚(Xishan feet Village) 15 12 3×4 3.48 11.96 4.43
    13 西山脚(Xishan feet Village) 15 10 3×4 3.16 9.71 3.49
    14 西山脚(Xishan feet Village) 10 12 3×4 3.66 11.06 3.68
    15 西山脚(Xishan feet Village) 11 10 3×4 2.78 9.56 2.65
    16 西山脚(Xishan feet Village) 20 9 3×4 2.71 8.74 3.10
    17 西山脚(Xishan feet Village) 12 9 3×4 3.47 9.6 3.33
    18 西山脚(Xishan feet Village) 10 10 3×4 3.57 10.33 3.5
    19 西山脚(Xishan feet Village) 10 12 3×4 3.75 11.56 3.58
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    表 2  ‘次郎’甜柿园土壤养分概况

    Table 2.  Soil nutrients in 'Jiro' persimmon orchards

    项目
    Item
    有机质
    Organic matter/(g·kg-1)
    全氮
    Total N/(g·kg-1)
    碱解氮
    Alkaline >N/(mg·kg-1)
    有效磷
    Available P/(mg·kg-1)
    速效钾
    Available K/(mg·kg-1)
    交换性钙
    Exchangeable Ca/(g·kg-1)
    交换性镁
    Exchangeable Mg/(mg·kg-1)
    有效铁
    Available Fe/(mg·kg-1)
    有效锰
    Available Mn/(mg·kg-1)
    pH
    平均值Mean 44.27 1.58 117.06 28.38 187.89 6.06 490.00 125.35 249.98 7.96
    最大值Max 55.85 2.42 187.00 78.10 492.50 10.35 895.00 296.50 440.50 8.45
    最小值Min 35.55 1.07 43.45 4.17 37.05 2.43 159.50 51.30 105.55 7.11
    标准差STD 6.25 0.45 42.69 21.55 147.35 2.60 266.68 64.99 117.76 0.43
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    表 3  ‘次郎’甜柿叶片养分概况

    Table 3.  Mineral nutrition in 'Jiro' persimmon leaves

    项目
    Item
    全氮
    Total N/(g·kg-1)
    全磷
    Total P/(g·kg-1)
    全钾
    Total K/(g·kg-1)
    全钙
    Total Ca/(g·kg-1)
    全镁
    Total Mg/(g·kg-1)
    全铁
    Total Fe/(g·kg-1)
    全锰
    Total Mn/(g·kg-1)
    全铜
    Total Cu/(mg·kg-1)
    全锌
    Total Zn/(mg·kg-1)
    平均值Mean 22.07 1.20 17.22 26.90 5.03 0.122 0.271 3.43 17.41
    最大值Max 24.50 1.43 25.80 39.10 6.80 0.191 1.061 14.70 56.50
    最小值Min 18.50 0.97 9.55 14.80 3.04 0.086 0.030 1.38 5.71
    标准差STD 1.59 0.12 3.93 7.50 1.06 0.032 0.256 2.88 13.64
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    表 4  ‘次郎’甜柿果实品质概况

    Table 4.  Attibutes of fruit quality in 'Jiro' persimmon

    项目
    Item
    单果质量
    Fruit weight/g
    果形指数
    Fruit shade index
    硬度
    Firmness/(kg·cm-2)
    可溶性固形物
    Soluble solids/%
    维生素C
    Vitamin C/(mg·g-1)
    类胡萝卜素
    Carotenoid/(mg·kg-1)
    平均值Mean 159.34 0.653 11.64 14.77 0.83 39.70
    最大值Max 239.07 0.697 12.92 16.60 1.19 51.70
    最小值Min 114.88 0.621 9.64 13.81 0.57 26.10
    标准差STD 37.96 0.017 0.73 0.84 0.19 8.90
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    表 5  土壤养分间的相关性

    Table 5.  Correlation coefficients among soil nutrients

    项目
    Item
    有机质
    Organic matter
    全氮
    Total N
    碱解氮
    Alkaline N
    有效磷
    Available P
    速效钾
    Available K
    交换性钙
    Exchangeable Ca
    交换性镁
    Exchangeable Mg
    有效铁
    Available Fe
    有效锰
    Available Mn
    有机质Organic matter 1
    全氮Total N 0.717** 1
    碱解氮Alkaline N 0.655** 0.908** 1
    有效磷Available P 0.549* 0.428 0.595* 1
    速效钾Available K 0.594* 0.450 0.541* 0.770** 1
    交换性钙Exchangeable Ca -0.204 -0.290 -0.366 -0.518* -0.128 1
    交换性镁Exchangeable Mg -0.354 -0.519* -0.433 -0.031 0.062 0.479 1
    有效铁Available Fe 0.326 0.379 0.524* 0.627** 0.535* -0.670** -0.219 1
    有效锰Available Mn -0.123 -0.200 -0.186 -0.023 -0.009 -0.275 0.162 0.597* 1
    注:*P<0.05,**P<0.01。下同。
    Note:*P<0.05, **P<0.01.The same below.
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    表 6  叶片养分间的相关性

    Table 6.  Correlation coefficients among leaf nutrients

    项目
    Item
    全氮
    Total N
    全磷
    Total P
    全钾
    Total K
    全钙
    Total Ca
    全镁
    Total Mg
    全铁
    Total Fe
    全锰
    Total Mn
    全锌
    Total Zn
    全铜
    Total Cu
    全氮Total N 1
    全磷Total P 0.840** 1
    全钾Total K 0.378 0.545* 1
    全钙Total Ca 0.091 0.135 0.330 1
    全镁Total Mg -0.150 -0.304 -0.210 0.596* 1
    全铁Total Fe 0.209 0.228 0.188 -0.104 -0.344 1
    全锰Total Mn -0.017 0.165 -0.043 -0.181 -0.266 0.108 1
    全锌Total Zn 0.222 0.351 0.096 0.162 -0.063 0.324 0.450 1
    全铜Total Cu -0.290 -0.316 -0.022 0.214 0.543* -0.241 0.114 0.129 1
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    表 7  土壤养分、叶片养分与果实品质指标间的相关性

    Table 7.  Correlation coefficients between soil nutrients, leaf nutrients and fruit quality

    项目
    Item
    单果质量
    Fruit weight
    果形指数
    Fruit shade index
    硬度
    Firmness
    可溶性固形物
    Soluble solids
    维生素C
    Vitamin C
    类胡萝卜素
    Carotenoid
    有机质Organic matter 0.628** 0.206 0.561* 0.155 0.566* 0.289
    全氮Total N 0.645** 0.423 0.311 0.318 0.435 0.183
    碱解氮Alkaline N 0.539* 0.458 0.377 0.462 0.384 0.331
    有效磷Available P 0.428 0.039 0.351 0.542* 0.572* 0.553*
    速效钾Available K 0.209 -0.102 0.286 0.351 0.466 0.562*
    交换性钙Exchangeable Ca -0.200 -0.069 0.163 -0.782** -0.561* -0.415
    交换性镁Exchangeable Mg -0.357 -0.447 0.202 -0.501* -0.460 0.044
    有效铁Available Fe -0.074 -0.153 0.262 0.613* 0.433 0.652**
    有效锰Available Mn -0.451 -0.466 0.209 0.055 0.167 0.501*
    叶片全氮Total N of Leaf 0.284 0.411 0.069 0.152 -0.084 -0.265
    叶片全磷Total P of Leaf 0.454 0.472 0.071 0.332 0.027 -0.132
    叶片全钾Total K of Leaf 0.559* 0.288 -0.162 0.235 -0.050 -0.416
    叶片全钙Total Ca of Leaf 0.369 0.460 -0.213 0.007 -0.190 -0.279
    叶片全镁Total Mg of Leaf -0.213 0.065 -0.040 -0.382 -0.379 -0.231
    叶片全铁Total Fe of Leaf 0.365 -0.021 0.061 0.470 0.446 0.241
    叶片全锰Total Mn of Leaf -0.138 -0.238 0.006 0.518* 0.254 0.656**
    叶片全锌Total Zn of Leaf 0.312 0.156 0.051 0.724** 0.595* 0.625**
    叶片全铜Total Cu of Leaf -0.263 -0.268 0.197 -0.243 -0.345 0.084
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    表 8  影响果实品质的主要土壤养分因子的筛选及回归方程

    Table 8.  Selection of soil nutrient factors and regression equations affecting fruit quality

    果实品质Fruit quality 回归方程Regression equations FF Value
    单果质量(Y1)Fruit mass Y1=2.198 X1+38.677X2+1.251X4-0.167X5-0.215X8+19.316 4.240*
    果实硬度(Y2)Firmness Y2=0.084 X1-0.006X5+0.202X6+0.013X8+7.511 18.076**
    可溶性固形物(Y3)Soluble solids Y3=0.021 X1+0.008X4+0.001X5+0.001X8+12.964 7.385**
    维生素C(Y5)Vitamin C Y5=2.327 X1+0.222X3+0.030X5-0.179X8+0.056X9-50.055 8.923**
    类胡萝卜素(Y6)Carotenoid Y6=0.650 X1+0.010X5+0.002X7+0.069X8-2.903 9.635**
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    表 9  影响果实品质的主要叶片养分因子的筛选及回归方程

    Table 9.  Selection of leaf nutrient factors and regression equations affecting fruit quality

    果实品质Fruit quality 回归方程Regression equations FF Value
    单果质量(W1)Fruit mass W1=61.572 Z2+3.992 Z3+4.723 Z5+0.196 Z7-3.563 Z8+4.453 5.725*
    果实硬度(W2)Firmness W2=-1.238 Z2+0.082 Z3+0.148 Z4-0.517 Z5+0.063 Z8+10.168 7.949**
    可溶性固形物(W3)Soluble solids W3=0.814 Z2+0.010 Z3-0.133 Z5+0.162 Z7-0.051 Z8+14.015 8.654**
    维生素C(W5)Vitamin C W5=0.215 Z3-0.122 Z4-3.308 Z5+118.122 Z6+0.796 Z9+71.016 13.546**
    类胡萝卜素(W6)Carotenoid W6=-1.072 Z1-0.816 Z3-2.519 Z5+0.435 Z8+0.385 Z9+81.940 7.769**
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    表 10  果实品质最佳的土壤养分适宜范围

    Table 10.  Optimum values and range of soil nutrients for highest fruit quality

    项目
    Item
    有机质
    Organic matter/(g·kg-1)
    全氮
    Total N/(g·kg-1)
    碱解氮
    Alkaline N/(mg·kg-1)
    有效磷
    Available P/(mg·kg-1)
    速效钾
    Available K/(mg·kg-1)
    交换性钙
    Exchangeable Ca/(g·kg-1)
    交换性镁
    Exchangeable Mg/(mg·kg-1)
    有效铁
    Available Fe/(mg·kg-1)
    有效锰
    Available Mn/(mg·kg-1)
    单果质量Fruit mass 60.00 2.50 40.58 80.00 35.00 2.53 150.10 167.43 100.20
    硬度Firmness 60.00 2.50 40.58 17.95 35.00 11.00 150.10 300.00 100.20
    可溶性固形物Soluble solids 60.00 2.50 40.58 80.00 448.17 2.53 150.10 107.56 100.20
    维生素C Vitamin C 60.00 2.50 200.00 37.06 448.17 8.91 150.10 107.56 450.00
    类胡萝卜素Carotenoid 60.00 2.50 40.58 80.00 200.41 2.53 1 000.00 300.00 100.20
    适宜范围Range 60.00 2.50 40.58~200.00 17.95~80.00 35.00~448.17 2.53~11.00 150.10~1 000.00 107.56~300.00 100.20~450.00
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    表 11  果实品质最佳的叶片养分适宜范围

    Table 11.  Optimum values and range of leaf nutrients for highest fruit quality

    项目
    Item
    全氮Total
    N/(g·kg-1)
    全磷Total
    P/(g·kg-1)
    全钾Total
    K/(g·kg-1)
    全钙Total
    Ca/(g·kg-1)
    全镁Total
    Mg/(g·kg-1)
    全铁Total
    Fe/(g·kg-1)
    全锰Total
    Mn/(g·kg-1)
    全铜Total
    Cu/(mg·kg-1)
    全锌Total
    Zn/(mg·kg-1)
    单果质量Fruit mass 20.22 2.00 30.00 40.00 9.70 0.05 1.50 1.00 60.00
    硬度Firmness 15.00 1.09 30.00 40.00 2.00 0.05 1.50 1.00 5.00
    可溶性固形物Soluble solids 15.00 2.00 30.00 13.09 2.00 0.05 1.50 1.00 5.00
    维生素C Vitamin C 15.00 1.12 30.00 10.00 2.00 0.20 0.50 1.00 60.00
    类胡萝卜素Carotenoid 15.00 2.00 15.93 20.89 2.00 0.05 1.50 1.00 60.00
    适宜范围Range 15.00~20.22 1.09~ 2.00 15.93~30.00 10.00~ 40.00 2.00~9.70 0.05~ 0.20 0.50~1.50 1.00 5.00~ 60.00
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    表 12  ‘次郎’甜柿园土壤养分适宜值与实测值对比

    Table 12.  The comparison of soil nutrients suitable value and measured value


    土壤养分因子
    Soil nutrient factors
    含量范围
    Range
    果园比例
    Rate of orchard/%
    土壤养分因子
    Soil nutrient factors
    含量范围
    Range
    果园比例
    Rate of orchard/%
    有机质Organic matter
    (X1)/(g·kg-1)
    <60.00
    ≥60.00
    100.00
    0.00
    交换性钙Exchangeable Ca
    (X6)/(g·kg-1)
    <2.53
    2.53~11.00
    >11.00
    15.79
    84.21
    0.00
    全氮Total N
    (X2)/(g·kg-1)
    <2.50
    ≥2.50
    100.00
    0.00
    交换性镁Exchangeable Mg
    (X7)/(mg·kg-1)
    <150.10
    150.10~1 000.00
    >1 000.00
    0.00
    94.74
    5.26
    碱解氮Alkaline N
    (X3)/(mg·kg-1)
    <40.58
    40.58~200.00
    >200.00
    0.00
    100.00
    0
    有效磷Available P
    (X4)/(mg·kg-1)
    <17.95
    17.95~80.00
    >80.00
    47.37
    42.63
    0.00
    有效铁Available Fe
    (X8)/(mg·kg-1)
    <107.56
    107.56~300.00
    >300.00
    47.37
    42.63
    0.00
    速效钾Available K
    (X5)/(mg·kg-1)
    <35.00
    35.00~448.17
    >448.17
    0.00
    89.47
    10.53
    有效锰Available Mn
    (X9)/(mg·kg-1)
    <100.20
    100.20~450.00
    >450.00
    10.53
    78.94
    10.53
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    表 13  ‘次郎’甜柿叶片养分适宜值与实测值对比

    Table 13.  The comparison of leaf nutrients suitable value and measured value

    叶片养分因子
    Leaf nutrient factors
    含量范围
    Range
    果园比例/%
    Rate of orchard
    叶片养分因子
    Leaf nutrient factors
    含量范围
    Range
    果园比例/%
    Rate of orchard
    <15.00 0.00 <0.05 0.00
    全氮Total N(Z1)/(g·kg-1) 15.00~20.22 15.79 全铁Total Fe(Z6)/(g·kg-1) 0.05~0.20 100.00
    >20.22 84.21 >0.20 0.00
    <1.09 15.79 <0.50 84.21
    全磷Total P(Z2)/(g·kg-1) 1.09~2.00 84.21 全锰Total Mn(Z7)/(g·kg-1) 0.50~1.50 15.79
    >2.00 0.00 >1.50 0.00
    <15.93 26.32 <1.00 0.00
    全钾TotalK(Z3)/(g·kg-1) 15.93~30 73.68 全铜Total Cu(Z8)/(mg·kg-1) ≥1.00 100.00
    >30.00 0.00 <5.00 0.00
    <10.00 0.00 全锌Total Zn(Z9)/(mg·kg-1) 5.00~60.00 100.00
    全钙Total Ca(Z4)/(g·kg-1) 10.00~40.00 100.00 >60.00 0.00
    >40.00 0.00
    <2.00 0.00
    全镁Total Mg(Z5)/(g·kg-1) 2.00~9.70 100.00
    >9.70 0.00
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-01-05
  • 刊出日期:  2017-10-01

‘次郎’甜柿土壤养分、叶片养分与果实品质的多元分析及优化方案

    通讯作者: 龚榜初, gongbc@126.com
    作者简介: 刘同祥(1991-), 男, 山东青岛人, 硕士研究生, 主要从事经济林栽培与育种研究
  • 1. 中国林业科学研究院亚热带林业研究所, 浙江省林木育种技术研究重点实验室, 浙江 杭州 311400
  • 2. 云南省保山市隆阳区果树蔬菜技术推广站, 云南 保山 678000
  • 3. 浙江省兰溪市林业科学研究所, 浙江 兰溪 321100
基金项目:  十二五国家科技支撑计划课题"涩柿和甜柿高效生产关键技术研究与示范" 2013BAD14B05浙江省农业(果品)新品种选育重大科技专项"柿枣新品种选育" 2016C02052-10

摘要:  目的 研究‘次郎’甜柿土壤养分、叶片养分与果实品质的关系,探讨优质‘次郎’甜柿土壤养分、叶片养分适宜方案,为果园优质高效栽培、改善果品品质提供科学依据和技术方案。[方法]运用典型相关分析、多元回归分析、线性规划等方法对云南省保山市隆阳区‘次郎’甜柿园土壤养分、叶片养分和果实品质进行综合分析。 结果 ‘次郎’甜柿果实品质是土壤、叶片中各种矿质营养元素综合作用的结果,其中,对单果质量影响较大的因子为叶片全磷、全钾、全镁及土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾、有效铁,果实硬度主要受叶片全磷、全钾、全钙、全镁、全铜的影响,而土壤有机质对所有果实品质指标均有促进作用。总体上,所调查‘次郎’甜柿园土壤养分含量较为充足,叶片养分含量偏低。 结论 当地甜柿园土壤养分的优化方案为:有机质60.00 g·kg-1,全氮2.50 g·kg-1,碱解氮40.58~200.00 mg·kg-1,有效磷17.95~80.00 mg·kg-1,速效钾35.00~448.17 mg·kg-1,交换性钙2.53~11.00 g·kg-1,交换性镁150.10~1 000.00 mg·kg-1,有效铁107.56~300.00 mg·kg-1,有效锰100.20~450.00 mg·kg-1。叶片养分的优化方案为:全氮15.00~20.22 g·kg-1,全磷1.09~2.00 g·kg-1,全钾15.93~30.00 g·kg-1,全钙10.00~40.00 g·kg-1,全镁2.00~9.70 g·kg-1,全铁0.05~0.20 g·kg-1,全锰0.50~1.50 g·kg-1,全铜1.00 mg·kg-1,全锌5.00~60.00 mg·kg-1。与理论值相比,当地甜柿园应适时增施有机肥,适当减少氮肥施用,增施磷、钾肥,注重大量肥料与各种微量肥料配合施用。

English Abstract

  • 柿(Diospyros kaki Thunb.)属柿科(Ebenaeeae)柿属(Diopsyros L.)落叶乔木,是著名的“木本粮食”和“铁杆庄稼”[1],在我国有3 000多年的栽培史,我国也是柿栽培面积和产量最大的国家[2]。但我国主栽品种多为涩柿,其果实品质与经济效益有待提高[3]。甜柿可自然脱涩,其果实营养丰富,富含糖类、维生素和各种微量元素,含量超过苹果(Malus pumila M.)、梨(Pyrus spp.)、葡萄(Vitis vinifera L.)等水果[4],且风味爽口甜脆,除鲜食外还可用于加工,市场前景广阔。

    自20世纪80年代起,我国从日本引种甜柿成功后,甜柿在全国20多个省市已有栽培,面积达15~1.33万hm2,且栽培面积和规模每年不断扩大。‘次郎’(D. kaki Thunb ‘Jiro’)甜柿因其适应性强,与‘君迁子’(D. lotus L.)等砧木亲和性好,易管理等优点,成为我国广为种植的重要主栽品种。如云南省保山市共有‘次郎’甜柿4 500 hm2,年产甜柿3万余t,成为当地的重要支柱产业,是全国最大的甜柿产区。

    矿质营养是甜柿生长发育、产量品质提高的物质基础[5]。土壤养分和肥力状况直接影响甜柿的产量和品质,而叶片是土壤矿质营养的储藏库和果实生长发育所需矿质营养的供给源[6]。前人对苹果[7]、猕猴桃(Actinidia chinensis P.)[8]、烟草(Nicotiana tabacum L.)[9]等种植园土壤、叶片养分与果实品质的关系已进行大量研究,结果表明土壤和叶片养分与果实品质间关系密切。宋少华等[10]运用典型相关分析方法研究了陕西‘阳丰’甜柿园土壤养分与果实品质的关系,筛选出影响‘阳丰’甜柿果实品质的主要土壤因子,并获得土壤养分含量优化方案。Souza[11]等研究了‘富有’甜柿叶片矿质营养与果实品质的关系。但关于‘次郎’甜柿的研究尚未开展,且以往研究仅对土壤或叶片单一地进行分析,缺少对土壤、叶片与果实品质的综合分析,研究结果也不尽相同。据此,本研究通过对云南省保山市隆阳区‘次郎’甜柿园土壤、叶片养分和果实品质的调查,运用典型相关分析、多元回归分析、线性规划等方法,分析影响‘次郎’甜柿品质的主要土壤、叶片矿质养分因子,探讨优质‘次郎’甜柿土壤养分、叶片养分优化方案,为果园优质高效栽培、改善果品品质提供科学依据和技术方案,也为其它地区甜柿栽培提供参考。

    • 2015年6月至2016年10月,在云南省保山市隆阳区连续2 a选择19个稳产甜柿园进行调查(表 1),果园栽培品种‘次郎’,砧木‘君迁子’,树龄8~12 a,株行距3 m × 4 m。在每个果园中用“S”形法选取长势一致、树龄一致的健壮柿树20株,7月上旬叶片营养元素稳定时进行叶片取样,于每株树的东、南、西、北4个方向选取树冠外围中上部健壮营养枝中部的成熟、健康、完整叶片各1片(带叶柄),每株取4片,每个果园总共取80片叶,去离子水冲洗干净后,去掉叶柄,105℃下杀青20 min,然后在70~80℃下烘干至恒质量,粉碎后过筛,测定叶片养分;每年冬季12月份且连续1个月未进行施肥时采集土壤样品,每年采集1次。于每个果园选取的20株样树中,用“S”形法每隔2株树选1个取样点,每个果园选6个样点。在树冠外围滴水线附近分别采集0~30 cm和30~60 cm两层土样,每层取土1 kg左右。分层将所有样点土样混合均匀,除去杂草、树根和石块等杂物,用四分法每层取土1 kg左右。取样时避开施肥沟、田埂、沟边、堆肥处等特殊部位。取好的土样置于阴凉干燥处风干后,过2 mm土壤筛,测定土壤养分。每年10月上旬果实成熟期,于每株树树冠外围中上部东、南、西、北4个方向各随机选取1个柿果,每个果园共取80个柿果,带回实验室测定果实品质。

      表 1  所调查果园基本概况

      Table 1.  Basic general conditions in 'Jiro' persimmon orchards

      果园编号
      Orchard number
      地点
      Location
      面积
      Area/hm2
      树龄
      Age/a
      株行距
      Planting spacing/(m×m)
      树高
      Height/m
      地径
      Ground diameter/cm
      平均冠幅
      Crown diameter/m
      1 新街乡(Xinjie Village) 10 11 3×4 2.46 10.28 2.95
      2 新街乡(Xinjie Village) 15 11 3×4 2.78 10 2.95
      3 新街乡(Xinjie Village) 18 11 3×4 2.84 11.05 3.33
      4 新街乡(Xinjie Village) 120 8 3×4 2.51 7.74 2.67
      5 板桥镇(Banqiao Town) 30 12 3×4 3.71 10.79 4.13
      6 板桥镇(Banqiao Town) 20 10 3×4 4.26 9.11 3.21
      7 板桥镇(Banqiao Town) 12 9 3×4 3.12 8.55 3.40
      8 板桥镇(Banqiao Town) 40 8 3×4 2.99 7.77 3.37
      9 板桥镇(Banqiao Town) 50 9 3×4 2.85 8.63 3.33
      10 石亩河(ShiMu River) 10 10 3×4 2.78 9.17 3.44
      11 石亩河(ShiMu River) 11 10 3×4 3.14 10.1 3.35
      12 西山脚(Xishan feet Village) 15 12 3×4 3.48 11.96 4.43
      13 西山脚(Xishan feet Village) 15 10 3×4 3.16 9.71 3.49
      14 西山脚(Xishan feet Village) 10 12 3×4 3.66 11.06 3.68
      15 西山脚(Xishan feet Village) 11 10 3×4 2.78 9.56 2.65
      16 西山脚(Xishan feet Village) 20 9 3×4 2.71 8.74 3.10
      17 西山脚(Xishan feet Village) 12 9 3×4 3.47 9.6 3.33
      18 西山脚(Xishan feet Village) 10 10 3×4 3.57 10.33 3.5
      19 西山脚(Xishan feet Village) 10 12 3×4 3.75 11.56 3.58
    • 土壤养分测定:土壤有机质用重铬酸钾氧化-外加热法测定;全氮用半微量开氏法测定;碱解氮用碱解扩散法测定;速效磷用碳酸氢钠提取-钼锑抗比色法测定;速效钾用乙酸铵提取-火焰光度法测定;交换性钙、镁用乙酸铵提取-原子吸收分光光度法测定;有效铁、有效锰用DTPA浸提-原子吸收分光光度法测定[12];PH采用电极法测定。

      叶片矿质元素测定:H2SO4-H2O2消煮,氮用凯氏定氮法测定;磷用钒钼黄比色法测定;钾用火焰光度计法测定;钙、镁、铁、锰、锌、铜用原子吸收分光光度法测定[13]

      果实品质测定:单果质量用百分之一天平测定,果实纵、横径用游标卡尺测量;硬度用GY-4型数显式水果硬度计(北京恒奥德仪器仪表有限公司)测定,可溶性固形物用PAL-1型数显手持式糖度仪(日本Atago公司)测定,每个果实测定3次,取顶部一点及赤道部分对称两点测定,取平均值[14]。维生素C含量用荧光法和2, 4-二硝基苯肼法测定[15]。类胡萝卜素含量测定用石油醚:丙酮(1:1,v/v)浸提法测定[16]

    • 采用Excel 2010和SPSS 18.0软件对2a的土壤养分、叶片矿质养分和果实品质数据进行统计分析。

    • 表 2可以看出,‘次郎’甜柿园土壤速效钾、交换性镁和有效铁、有效锰含量在果园间存在较大差异。除速效钾外,‘次郎’甜柿园其它土壤养分含量均高于陕西眉县‘阳丰’甜柿园[10]。‘次郎’甜柿叶片矿质养分中(表 3),全钙和全锌在果园间含量差异较大,全磷、全铁、全锰含量差异较小;叶片全磷含量水平整体偏低,叶片全氮、全钾、全镁含量处于中等水平。由表 4‘次郎’甜柿果实品质数据可以看出,果实平均单果质量为159.34 g,符合甜柿商品果要求[17],果园间单果质量、维生素C、类胡萝卜素含量差异较大,硬度、可溶性固形物含量差异较小。

      表 2  ‘次郎’甜柿园土壤养分概况

      Table 2.  Soil nutrients in 'Jiro' persimmon orchards

      项目
      Item
      有机质
      Organic matter/(g·kg-1)
      全氮
      Total N/(g·kg-1)
      碱解氮
      Alkaline >N/(mg·kg-1)
      有效磷
      Available P/(mg·kg-1)
      速效钾
      Available K/(mg·kg-1)
      交换性钙
      Exchangeable Ca/(g·kg-1)
      交换性镁
      Exchangeable Mg/(mg·kg-1)
      有效铁
      Available Fe/(mg·kg-1)
      有效锰
      Available Mn/(mg·kg-1)
      pH
      平均值Mean 44.27 1.58 117.06 28.38 187.89 6.06 490.00 125.35 249.98 7.96
      最大值Max 55.85 2.42 187.00 78.10 492.50 10.35 895.00 296.50 440.50 8.45
      最小值Min 35.55 1.07 43.45 4.17 37.05 2.43 159.50 51.30 105.55 7.11
      标准差STD 6.25 0.45 42.69 21.55 147.35 2.60 266.68 64.99 117.76 0.43

      表 3  ‘次郎’甜柿叶片养分概况

      Table 3.  Mineral nutrition in 'Jiro' persimmon leaves

      项目
      Item
      全氮
      Total N/(g·kg-1)
      全磷
      Total P/(g·kg-1)
      全钾
      Total K/(g·kg-1)
      全钙
      Total Ca/(g·kg-1)
      全镁
      Total Mg/(g·kg-1)
      全铁
      Total Fe/(g·kg-1)
      全锰
      Total Mn/(g·kg-1)
      全铜
      Total Cu/(mg·kg-1)
      全锌
      Total Zn/(mg·kg-1)
      平均值Mean 22.07 1.20 17.22 26.90 5.03 0.122 0.271 3.43 17.41
      最大值Max 24.50 1.43 25.80 39.10 6.80 0.191 1.061 14.70 56.50
      最小值Min 18.50 0.97 9.55 14.80 3.04 0.086 0.030 1.38 5.71
      标准差STD 1.59 0.12 3.93 7.50 1.06 0.032 0.256 2.88 13.64

      表 4  ‘次郎’甜柿果实品质概况

      Table 4.  Attibutes of fruit quality in 'Jiro' persimmon

      项目
      Item
      单果质量
      Fruit weight/g
      果形指数
      Fruit shade index
      硬度
      Firmness/(kg·cm-2)
      可溶性固形物
      Soluble solids/%
      维生素C
      Vitamin C/(mg·g-1)
      类胡萝卜素
      Carotenoid/(mg·kg-1)
      平均值Mean 159.34 0.653 11.64 14.77 0.83 39.70
      最大值Max 239.07 0.697 12.92 16.60 1.19 51.70
      最小值Min 114.88 0.621 9.64 13.81 0.57 26.10
      标准差STD 37.96 0.017 0.73 0.84 0.19 8.90
    • 表 5可以看出,土壤养分间的相关性较好,有机质含量与全氮(r=0.717)、碱解氮(r=0.655)含量极显著正相关,与有效磷(r=0.549)、速效钾(r=0.594)含量显著正相关,说明土壤有机质含量的提高可以显著增加土壤中大量元素的有效含量;此外,相关系数大于0.7的有:有机质与全氮(r=0.717)、全氮与碱解氮(r=0.908)、有效磷与速效钾(r=0.770),且相关性均达到极显著水平。叶片矿质元素间的相关性较土壤养分间弱(表 6),只在全氮、全磷(r=0.840),全磷、全钾(r=0.545),全钙、全镁(r=0.596),全镁、全铜(r=0.543)之间检测到较强的相关性,其它元素间相关性不显著。表 7是土壤养分、叶片矿质养分与果实品质指标间的相关性。有机质含量与单果质量、硬度、维生素C含量均显著或极显著正相关,说明土壤有机质不仅调节土壤养分,还可以促进果实品质的提高。单果质量与土壤有机质、全氮含量极显著正相关,与碱解氮显著正相关,与叶片全钾显著正相关;硬度与有机质相关性显著;可溶性固形物与有效磷、有效铁显著正相关,与交换性钙、镁分别呈极显著和显著负相关关系,与叶片全锰、全锌相关性显著;维生素C与有机质、有效磷显著正相关,与交换性钙显著负相关,与叶片全锌显著正相关;类胡萝卜素与有效磷、速效钾、有效锰显著正相关,与有效铁极显著正相关,与叶片全锰、全锌极显著正相关。果实品质是土壤养分、叶片养分综合作用的结果,简单相关分析不能完全解释其复杂关系,需应用多元统计分析方法进行分析。

      表 5  土壤养分间的相关性

      Table 5.  Correlation coefficients among soil nutrients

      项目
      Item
      有机质
      Organic matter
      全氮
      Total N
      碱解氮
      Alkaline N
      有效磷
      Available P
      速效钾
      Available K
      交换性钙
      Exchangeable Ca
      交换性镁
      Exchangeable Mg
      有效铁
      Available Fe
      有效锰
      Available Mn
      有机质Organic matter 1
      全氮Total N 0.717** 1
      碱解氮Alkaline N 0.655** 0.908** 1
      有效磷Available P 0.549* 0.428 0.595* 1
      速效钾Available K 0.594* 0.450 0.541* 0.770** 1
      交换性钙Exchangeable Ca -0.204 -0.290 -0.366 -0.518* -0.128 1
      交换性镁Exchangeable Mg -0.354 -0.519* -0.433 -0.031 0.062 0.479 1
      有效铁Available Fe 0.326 0.379 0.524* 0.627** 0.535* -0.670** -0.219 1
      有效锰Available Mn -0.123 -0.200 -0.186 -0.023 -0.009 -0.275 0.162 0.597* 1
      注:*P<0.05,**P<0.01。下同。
      Note:*P<0.05, **P<0.01.The same below.

      表 6  叶片养分间的相关性

      Table 6.  Correlation coefficients among leaf nutrients

      项目
      Item
      全氮
      Total N
      全磷
      Total P
      全钾
      Total K
      全钙
      Total Ca
      全镁
      Total Mg
      全铁
      Total Fe
      全锰
      Total Mn
      全锌
      Total Zn
      全铜
      Total Cu
      全氮Total N 1
      全磷Total P 0.840** 1
      全钾Total K 0.378 0.545* 1
      全钙Total Ca 0.091 0.135 0.330 1
      全镁Total Mg -0.150 -0.304 -0.210 0.596* 1
      全铁Total Fe 0.209 0.228 0.188 -0.104 -0.344 1
      全锰Total Mn -0.017 0.165 -0.043 -0.181 -0.266 0.108 1
      全锌Total Zn 0.222 0.351 0.096 0.162 -0.063 0.324 0.450 1
      全铜Total Cu -0.290 -0.316 -0.022 0.214 0.543* -0.241 0.114 0.129 1

      表 7  土壤养分、叶片养分与果实品质指标间的相关性

      Table 7.  Correlation coefficients between soil nutrients, leaf nutrients and fruit quality

      项目
      Item
      单果质量
      Fruit weight
      果形指数
      Fruit shade index
      硬度
      Firmness
      可溶性固形物
      Soluble solids
      维生素C
      Vitamin C
      类胡萝卜素
      Carotenoid
      有机质Organic matter 0.628** 0.206 0.561* 0.155 0.566* 0.289
      全氮Total N 0.645** 0.423 0.311 0.318 0.435 0.183
      碱解氮Alkaline N 0.539* 0.458 0.377 0.462 0.384 0.331
      有效磷Available P 0.428 0.039 0.351 0.542* 0.572* 0.553*
      速效钾Available K 0.209 -0.102 0.286 0.351 0.466 0.562*
      交换性钙Exchangeable Ca -0.200 -0.069 0.163 -0.782** -0.561* -0.415
      交换性镁Exchangeable Mg -0.357 -0.447 0.202 -0.501* -0.460 0.044
      有效铁Available Fe -0.074 -0.153 0.262 0.613* 0.433 0.652**
      有效锰Available Mn -0.451 -0.466 0.209 0.055 0.167 0.501*
      叶片全氮Total N of Leaf 0.284 0.411 0.069 0.152 -0.084 -0.265
      叶片全磷Total P of Leaf 0.454 0.472 0.071 0.332 0.027 -0.132
      叶片全钾Total K of Leaf 0.559* 0.288 -0.162 0.235 -0.050 -0.416
      叶片全钙Total Ca of Leaf 0.369 0.460 -0.213 0.007 -0.190 -0.279
      叶片全镁Total Mg of Leaf -0.213 0.065 -0.040 -0.382 -0.379 -0.231
      叶片全铁Total Fe of Leaf 0.365 -0.021 0.061 0.470 0.446 0.241
      叶片全锰Total Mn of Leaf -0.138 -0.238 0.006 0.518* 0.254 0.656**
      叶片全锌Total Zn of Leaf 0.312 0.156 0.051 0.724** 0.595* 0.625**
      叶片全铜Total Cu of Leaf -0.263 -0.268 0.197 -0.243 -0.345 0.084
    • 土壤养分、果实品质和叶片养分、果实品质分别属于2对不同的正态总体,若某一正态总体中,相关系数大于0.7说明存在多重共线性[18]。本研究中土壤养分间相关系数大于0.7的有3项,叶片矿质养分间有1项,运用典型相关分析可以消除方程建立过程中的多重共线性问题[18]。以土壤有机质(X1)、全氮(X2)、碱解氮(X3)、有效磷(X4)、速效钾(X5)、交换性钙(X6)、交换性镁(X7)、有效铁(X8)、有效锰(X9)、单果质量(Y1)、硬度(Y2)、可溶性固形物(Y3)、果形指数(Y4)、维生素C(Y5)、类胡萝卜素(Y6)为1对正态总体,以叶片全氮(Z1)、叶片全磷(Z2)、叶片全钾(Z3)、叶片全钙(Z4)、叶片全镁(Z5)、叶片全铁(Z6)、叶片全锰(Z7)、叶片全铜(Z8)、叶片全锌(Z9)、单果质量(W1)、硬度(W2)、可溶性固形物(W3)、果形指数(W4)、维生素C(W5)、类胡萝卜素(W6)为另1对正态总体,进行典型相关分析。依据典型相关系数和统计分析特点,筛选出了影响‘次郎’甜柿果实品质的土壤养分因子和叶片养分因子,并建立了回归方程(表 8表 9),且方程显著性检验均达到显著差异水平,表明方程稳定可靠。

      表 8  影响果实品质的主要土壤养分因子的筛选及回归方程

      Table 8.  Selection of soil nutrient factors and regression equations affecting fruit quality

      果实品质Fruit quality 回归方程Regression equations FF Value
      单果质量(Y1)Fruit mass Y1=2.198 X1+38.677X2+1.251X4-0.167X5-0.215X8+19.316 4.240*
      果实硬度(Y2)Firmness Y2=0.084 X1-0.006X5+0.202X6+0.013X8+7.511 18.076**
      可溶性固形物(Y3)Soluble solids Y3=0.021 X1+0.008X4+0.001X5+0.001X8+12.964 7.385**
      维生素C(Y5)Vitamin C Y5=2.327 X1+0.222X3+0.030X5-0.179X8+0.056X9-50.055 8.923**
      类胡萝卜素(Y6)Carotenoid Y6=0.650 X1+0.010X5+0.002X7+0.069X8-2.903 9.635**

      表 9  影响果实品质的主要叶片养分因子的筛选及回归方程

      Table 9.  Selection of leaf nutrient factors and regression equations affecting fruit quality

      果实品质Fruit quality 回归方程Regression equations FF Value
      单果质量(W1)Fruit mass W1=61.572 Z2+3.992 Z3+4.723 Z5+0.196 Z7-3.563 Z8+4.453 5.725*
      果实硬度(W2)Firmness W2=-1.238 Z2+0.082 Z3+0.148 Z4-0.517 Z5+0.063 Z8+10.168 7.949**
      可溶性固形物(W3)Soluble solids W3=0.814 Z2+0.010 Z3-0.133 Z5+0.162 Z7-0.051 Z8+14.015 8.654**
      维生素C(W5)Vitamin C W5=0.215 Z3-0.122 Z4-3.308 Z5+118.122 Z6+0.796 Z9+71.016 13.546**
      类胡萝卜素(W6)Carotenoid W6=-1.072 Z1-0.816 Z3-2.519 Z5+0.435 Z8+0.385 Z9+81.940 7.769**

      表 8可以看出,在土壤养分(X)与果实品质(Y)正态总体中,单果质量主要受有机质、全氮、有效磷、速效钾、有效铁影响;硬度主要受有机质、速效钾、交换性钙、有效铁影响;可溶性固形物主要受有机质、有效磷、速效钾、有效铁影响;维生素C主要受有机质、碱解氮、速效钾、有效铁、有效锰影响;类胡萝卜素主要受有机质、速效钾、交换性镁、有效铁影响。

      表 9以看出,在叶片矿质养分(Z)与果实品质(W)正态总体中,单果质量的影响因子为叶片全磷、全钾、全镁、全锰、全铜;硬度的影响因子为叶片全磷、全钾、全钙、全镁、全铜;可溶性固形物的影响因子为叶片全磷、全钾、全镁、全锰、全铜;维生素C的影响因子为叶片全钾、全钙、全镁、全铁、全锌;类胡萝卜素的影响因子为叶片全氮、全钾、全镁、全铜、全锌。土壤养分与叶片养分对果形指数影响均不明显。

    • 为了探明果实品质最佳时土壤养分和叶片养分含量的适宜范围,在土壤养分(X)与果实品质(Y)正态总体中,以果实单果质量最大值(Ymax1)为目标函数(A),以硬度(Y2)、可溶性固形物(Y3)、维生素C(Y5)、类胡萝卜素(Y6)和土壤有机质(X1)、全氮(X2)、碱解氮(X3)、有效磷(X4)、速效钾(X5)、交换性钙(X6)、交换性镁(X7)、有效铁(X8)、有效锰(X9)为约束条件(B);在叶片养分(Z)与果实品质(W)正态总体中,以果实单果质量最大值(Wmax1)为目标函数(U),以硬度(W2)、可溶性固形物(W3)、维生素C(W5)、类胡萝卜素(W6)和叶片全氮(Z1)、叶片全磷(Z2)、叶片全钾(Z3)、叶片全钙(Z4)、叶片全镁(Z5)、叶片全铁(Z6)、叶片全锰(Z7)、叶片全铜(Z8)、叶片全锌(Z9)为约束条件(V),分别建立求解果实单果质量最大的线性规划方程组。果实品质因子约束条件依据调查数据资料及相关文献[1, 19]和柿子产品质量等级[17]等确定,土壤养分的约束条件根据云南省保山市隆阳区‘次郎’甜柿园调查资料确定。

      $ {Y_{\max 1}} = 2.198{X_1} + 38.677{X_2} + 1.251{X_4} - 0.167{X_5} - 0.215{X_8}{\rm{ + 19}}{\rm{.316}} $

      (A)

      $ \left\{\begin{array}{l} 200 \leqslant 2.198 X_{1}+38.677 X_{2}+1.251 X_{4}-0.167 X_{5}-0.215 X_{8}+19.316 \leqslant 400 \\ 12 \leqslant 0.084 X_{1}-0.006 X_{5}+0.202 X_{6}+0.013 X_{8}+7.511 \leqslant 20 \\ 13 \leqslant 0.021 X_{1}+0.008 X_{4}+0.001 X_{5}+0.001 X_{8}+12.964 \leqslant 20 \\ 50 \leqslant 2.327 X_{1}+0.222 X_{3}+0.030 X_{5}-0.179 X_{8}+0.056 X_{9}-50.055 \leqslant 200 \\ 30 \leqslant 0.650 X_{1}+0.010 X_{5}+0.002 X_{7}+0.069 X_{8}-2.903 \leqslant 100 \\ 35 \leqslant X_{1} \leqslant 60 \\ 1 \leqslant X_{2} \leqslant 2.5 \\ 40 \leqslant X_{3} \leqslant 200 \\ 4 \leqslant X_{4} \leqslant 80 \\ 35 \leqslant X_{5} \leqslant 500 \\ 2 \leqslant X_{6} \leqslant 11 \\ 150 \leqslant X_{7} \leqslant 1000 \\ 50 \leqslant X_{8} \leqslant 300 \\ 100 \leqslant X_{9} \leqslant 450 \end{array}\right. $

      (B)

      $ {W_{\max 1}} = 61.572{Z_2} + 3.992{Z_3} + 4.723{Z_5} + 0.196{Z_7} - 3.563{Z_8} + 4.453 $

      (U)

      $ \left\{\begin{array}{l} 200 \leqslant 61.572 Z_{2}+3.992 Z_{3}+4.723 Z_{5}+0.196 Z_{7}-3.563 Z_{8}+4.453 \leqslant 400 \\ 12 \leqslant-1.238 Z_{2}+0.082 Z_{3}+0.148 Z_{4}-0.517 Z_{5}+0.063 Z_{8}+10.168 \leqslant 20 \\ 15 \leqslant 0.814 Z_{2}+0.010 Z_{3}-0.133 Z_{5}+0.162 Z_{7}-0.051 Z_{8}+14.015 \leqslant 20 \\ 50 \leqslant 0.215 Z_{3}-0.122 Z_{4}-3.308 Z_{5}+118.122 Z_{6}+0.796 Z_{9}+71.016 \leqslant 200 \\ 30 \leqslant-1.072 Z_{1}-0.816 Z_{3}-2.519 Z_{5}+0.435 Z_{8}+0.385 Z_{9}+81.94 \leqslant 100 \\ 15 \leqslant Z_{1} \leqslant 25 \\ 0.5 \leqslant Z_{2} \leqslant 2 \\ 5 \leqslant Z_{3} \leqslant 30 \\ 10 \leqslant Z_{4} \leqslant 40 \\ 2 \leqslant Z_{5} \leqslant 10 \\ 0.05 \leqslant Z_{6} \leqslant 0.2 \\ 0.1 \leqslant Z_{7} \leqslant 15 \\ 1 \leqslant Z_{8} \leqslant 20 \\ 5 \leqslant Z_{9} \leqslant 60 \end{array}\right. $

      (V)

      应用相同方法,可建立求解2对正态总体中其它果实品质指标的线性规划方程。通过求解,得到了果实品质优质时土壤养分和叶片养分的适宜范围(表 10表 11)。由土壤养分和叶片养分求得的‘次郎’甜柿理论最佳品质分别为:单果质量331.42 g、328.63 g,硬度18.46 kg·cm-2、17.12 kg·cm-2,可溶性固形物18.66%、18.06%,维生素C 1.65 mg·g-1、1.41 mg·g-1,类胡萝卜素66.70 mg·kg-1、71.36 mg·kg-1

      表 10  果实品质最佳的土壤养分适宜范围

      Table 10.  Optimum values and range of soil nutrients for highest fruit quality

      项目
      Item
      有机质
      Organic matter/(g·kg-1)
      全氮
      Total N/(g·kg-1)
      碱解氮
      Alkaline N/(mg·kg-1)
      有效磷
      Available P/(mg·kg-1)
      速效钾
      Available K/(mg·kg-1)
      交换性钙
      Exchangeable Ca/(g·kg-1)
      交换性镁
      Exchangeable Mg/(mg·kg-1)
      有效铁
      Available Fe/(mg·kg-1)
      有效锰
      Available Mn/(mg·kg-1)
      单果质量Fruit mass 60.00 2.50 40.58 80.00 35.00 2.53 150.10 167.43 100.20
      硬度Firmness 60.00 2.50 40.58 17.95 35.00 11.00 150.10 300.00 100.20
      可溶性固形物Soluble solids 60.00 2.50 40.58 80.00 448.17 2.53 150.10 107.56 100.20
      维生素C Vitamin C 60.00 2.50 200.00 37.06 448.17 8.91 150.10 107.56 450.00
      类胡萝卜素Carotenoid 60.00 2.50 40.58 80.00 200.41 2.53 1 000.00 300.00 100.20
      适宜范围Range 60.00 2.50 40.58~200.00 17.95~80.00 35.00~448.17 2.53~11.00 150.10~1 000.00 107.56~300.00 100.20~450.00

      表 11  果实品质最佳的叶片养分适宜范围

      Table 11.  Optimum values and range of leaf nutrients for highest fruit quality

      项目
      Item
      全氮Total
      N/(g·kg-1)
      全磷Total
      P/(g·kg-1)
      全钾Total
      K/(g·kg-1)
      全钙Total
      Ca/(g·kg-1)
      全镁Total
      Mg/(g·kg-1)
      全铁Total
      Fe/(g·kg-1)
      全锰Total
      Mn/(g·kg-1)
      全铜Total
      Cu/(mg·kg-1)
      全锌Total
      Zn/(mg·kg-1)
      单果质量Fruit mass 20.22 2.00 30.00 40.00 9.70 0.05 1.50 1.00 60.00
      硬度Firmness 15.00 1.09 30.00 40.00 2.00 0.05 1.50 1.00 5.00
      可溶性固形物Soluble solids 15.00 2.00 30.00 13.09 2.00 0.05 1.50 1.00 5.00
      维生素C Vitamin C 15.00 1.12 30.00 10.00 2.00 0.20 0.50 1.00 60.00
      类胡萝卜素Carotenoid 15.00 2.00 15.93 20.89 2.00 0.05 1.50 1.00 60.00
      适宜范围Range 15.00~20.22 1.09~ 2.00 15.93~30.00 10.00~ 40.00 2.00~9.70 0.05~ 0.20 0.50~1.50 1.00 5.00~ 60.00
    • 为了更好地掌握‘次郎’甜柿园土壤养分和树体营养状况,指导果园科学高效管理,将各果园土壤养分和叶片养分的实测值与理论值进行对比分析。如表 12所示,100%的果园土壤有机质含量小于理论适宜值,47.37%的果园土壤有效磷、有效铁含量较低,碱解氮、速效钾、交换性钙、镁、有效锰含量较为适宜。如表 13所示,有84.21%的果园叶片全氮含量偏高,分别有15.79%、26.32%和84.21%的果园叶片全磷、叶片全钾、叶片全锰含量偏低,叶片全钙、全镁、全铜、全锌含量适宜。表 10表 11对比可以看出,部分土壤养分与叶片养分在对比过程中结果不一致,如土壤碱解氮含量适宜,而叶片全氮含量却偏高;47.37%的果园土壤有效铁含量偏低,而叶片全铁含量多在适宜范围内;土壤锰含量适宜,而84.21%的果园叶片全锰含量低于适宜值。原因之一可能是由于土壤自身理化性质影响树体对锰、铁等微量元素的吸收,如土壤pH、含水量、微生物、土壤质地、通透性等因素;还可能是由于某些人为因素,如果农盲目施肥,导致土壤养分比例失衡,加剧了土壤养分间的协同或拮抗作用,进而影响树体对土壤养分的吸收和转运利用。

      表 12  ‘次郎’甜柿园土壤养分适宜值与实测值对比

      Table 12.  The comparison of soil nutrients suitable value and measured value


      土壤养分因子
      Soil nutrient factors
      含量范围
      Range
      果园比例
      Rate of orchard/%
      土壤养分因子
      Soil nutrient factors
      含量范围
      Range
      果园比例
      Rate of orchard/%
      有机质Organic matter
      (X1)/(g·kg-1)
      <60.00
      ≥60.00
      100.00
      0.00
      交换性钙Exchangeable Ca
      (X6)/(g·kg-1)
      <2.53
      2.53~11.00
      >11.00
      15.79
      84.21
      0.00
      全氮Total N
      (X2)/(g·kg-1)
      <2.50
      ≥2.50
      100.00
      0.00
      交换性镁Exchangeable Mg
      (X7)/(mg·kg-1)
      <150.10
      150.10~1 000.00
      >1 000.00
      0.00
      94.74
      5.26
      碱解氮Alkaline N
      (X3)/(mg·kg-1)
      <40.58
      40.58~200.00
      >200.00
      0.00
      100.00
      0
      有效磷Available P
      (X4)/(mg·kg-1)
      <17.95
      17.95~80.00
      >80.00
      47.37
      42.63
      0.00
      有效铁Available Fe
      (X8)/(mg·kg-1)
      <107.56
      107.56~300.00
      >300.00
      47.37
      42.63
      0.00
      速效钾Available K
      (X5)/(mg·kg-1)
      <35.00
      35.00~448.17
      >448.17
      0.00
      89.47
      10.53
      有效锰Available Mn
      (X9)/(mg·kg-1)
      <100.20
      100.20~450.00
      >450.00
      10.53
      78.94
      10.53

      表 13  ‘次郎’甜柿叶片养分适宜值与实测值对比

      Table 13.  The comparison of leaf nutrients suitable value and measured value

      叶片养分因子
      Leaf nutrient factors
      含量范围
      Range
      果园比例/%
      Rate of orchard
      叶片养分因子
      Leaf nutrient factors
      含量范围
      Range
      果园比例/%
      Rate of orchard
      <15.00 0.00 <0.05 0.00
      全氮Total N(Z1)/(g·kg-1) 15.00~20.22 15.79 全铁Total Fe(Z6)/(g·kg-1) 0.05~0.20 100.00
      >20.22 84.21 >0.20 0.00
      <1.09 15.79 <0.50 84.21
      全磷Total P(Z2)/(g·kg-1) 1.09~2.00 84.21 全锰Total Mn(Z7)/(g·kg-1) 0.50~1.50 15.79
      >2.00 0.00 >1.50 0.00
      <15.93 26.32 <1.00 0.00
      全钾TotalK(Z3)/(g·kg-1) 15.93~30 73.68 全铜Total Cu(Z8)/(mg·kg-1) ≥1.00 100.00
      >30.00 0.00 <5.00 0.00
      <10.00 0.00 全锌Total Zn(Z9)/(mg·kg-1) 5.00~60.00 100.00
      全钙Total Ca(Z4)/(g·kg-1) 10.00~40.00 100.00 >60.00 0.00
      >40.00 0.00
      <2.00 0.00
      全镁Total Mg(Z5)/(g·kg-1) 2.00~9.70 100.00
      >9.70 0.00

      与理论值相比,当地‘次郎’甜柿园应适时增施有机肥,适当减少氮肥施用,增施磷、钾肥,同时注重大量肥料与各种微量肥料配合施用,配方施肥、比例施肥。调节土壤养分比例,改善养分失衡状态,平衡树体营养是今后该地区甜柿土壤和树体养分管理的关键。

    • 果园土壤养分及叶片养分间存在错综复杂的协同、拮抗作用,相互作用的同时又共同影响甜柿品质。张东等[20]和张强等[7]分别利用典型相关分析方法研究了苹果园叶片养分和土壤养分与果实品质的关系;宋少华等[10]研究了‘阳丰’甜柿园土壤养分与果实品质的关系,并给出了土壤养分含量的优化方案。但国内外鲜见关于‘次郎’甜柿土壤养分、叶片养分与果实品质的多元分析及优化方案的报道。本研究对云南省保山市隆阳区19个‘次郎’甜柿园土壤养分、叶片养分和果实品质展开系统调查,与宋少华等[10, 21]的调查数据相比,结果表明该地区‘次郎’甜柿园土壤养分含量丰富,但叶片养分含量偏低。土壤养分中除速效钾含量较低外,其它土壤养分均明显高于陕西眉县‘阳丰’甜柿园,其中有机质含量比陕西眉县‘阳丰’甜柿园高180%,碱解氮高51%,有效磷高88%,微量元素含量均比‘阳丰’甜柿园高10倍以上;除叶片氮、钾含量略高外,其它叶片矿质元素尤其是微量元素含量明显偏低。这可能是由于施肥的盲目性或配方不合理,导致土壤养分比例失衡,加剧了土壤养分间的协同和拮抗作用,进而影响树体对土壤养分的吸收和转运利用;也可能是由于品种间遗传特性的差异使得‘次郎’和‘阳丰’甜柿对各矿质营养元素的需求存在差异。据此,作者运用典型相关分析筛选出影响‘次郎’甜柿果实品质的主要土壤养分、叶片养分因子,并运用多元线性回归和线性规划求解出土壤养分和叶片养分因子的优化方案。

      作者对‘次郎’甜柿园9种土壤养分、9种叶片养分和5个果实品质因子进行综合分析,结果表明单果质量主要受土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾、有效铁的影响,这与苹果[7, 22]、‘阳丰’甜柿[10]的研究结果基本一致。来源等[23]认为施用有机肥能够提高猕猴桃果实硬度和可溶性固形物含量,赖文龙等认为钾肥用量增加会抑制甜柿对氮素的吸收,而增加果实可溶性固形物含量[24],Weibel等[25]研究认为土壤铁和速效钾对苹果果糖、总糖等可溶性固形物含量影响最大;对杏[26]的研究也表明,钾肥可提高杏果实中可溶性固形物含量,改善果皮颜色;本研究也得到相同的结论,认为可溶性固形物受土壤有机质、有效磷、钾、铁的影响。适量施钾也能提高猕猴桃维生素C含量[27],锰能促进维生素C形成[28]。果实类胡萝卜素含量受土壤有机质、速效钾、交换性镁、有效铁影响。不难发现,土壤有机质对所有果实品质指标均有促进作用,这充分说明有机质是其它土壤养分的物质基础,不仅直接调节土壤矿质元素的有效含量,而且间接促进果实品质的提高。Weibel等指出苹果果实硬度与土壤全磷呈负相关[25],张强等[29]也认为环渤海地区‘富士’苹果园土壤有效磷与果实硬度呈负相关;但本研究却没有检测到土壤有效磷与硬度相关性。前人对土壤养分与果实品质关系的研究结果也常有出入,说明单一土壤分析尚不能全面解释矿质营养与果实品质的关系。而叶片是树体对矿质元素反应最敏感的器官,其矿质元素含量可以代表树体对土壤养分的吸收和利用状况。因此,在研究果实品质与土壤关系的基础上,有必要系统研究叶片养分与果实品质间关系。

      本研究中,叶片养分与果实品质间关系的研究结果表明,对‘次郎’甜柿单果质量影响较大的是叶片全磷、全钾、全镁含量,这与对苹果[30]的研究结果类似。果实硬度受叶片全磷、全钾、全钙、全镁、全铜的影响,张东等[20]指出影响‘富士’苹果果实硬度的叶片养分因子为叶片全镁、全钾、全磷、全钙、全铁,与本研究的结果类似;Fallahi等[31]也认为‘新红星’苹果果实硬度与叶片全钙呈正相关。张立新等[32]认为,充足的钾可增加苹果含糖量,并能显著提高果面着色度、果实风味和耐藏性,而铜正好相反[33],本研究也得到相同结论。本研究发现,果形指数受土壤养分和叶片养分的影响均不明显,与前人研究结果一致。上述结果表明,同一果实品质指标受多个土壤养分和叶片养分因子的共同影响,不同果实品质指标受土壤养分和叶片养分因子的影响程度各异,应将土壤养分和叶片养分结合起来综合分析。而对于本研究中土壤、叶片锰、铁含量不一致的问题,可能是由于土壤理化性质,如土壤pH、含水量、微生物、土壤质地、通透性等因素影响树体对锰、铁等微量元素的吸收;有研究表明,土壤pH是影响土壤中锰的化学行为及可给性的重要因素[34],土壤中锰的有效性随pH升高而下降,缺锰土壤的pH常大于6.5[35]。本研究调查的所有果园中,土壤pH均超过6.5,很可能是土壤pH过高抑制了树体对锰的吸收。而土壤pH也是影响根际铁有效性的重要因素,pH过高使Fe2+转化为Fe3+,溶解度减小,有效态铁的含量减少[36],这也解释了47.37%的果园土壤有效铁含量偏低的原因;至于多数果园叶片铁含量处于正常值,或是由于甜柿品种自身对铁的需求并不高,也可能是由于在土壤有效铁缺乏的条件下,树体加强了对铁的吸收,其原因还有待于进一步研究。

      在前文典型相关分析及多元线性回归分析的基础上,本研究通过线性规划法获得云南省保山市隆阳区‘次郎’甜柿园土壤养分和叶片养分的优化方案,最终确定当地甜柿园土壤养分的优化方案为:有机质60.00 g·kg-1,全氮2.50 g·kg-1,碱解氮40.58~200.00 mg·kg-1,有效磷17.95~80.00 mg·kg-1,速效钾35.00~448.17 mg·kg-1,交换性钙2.53~11.00 g·kg-1,交换性镁150.10~1 000.00 mg·kg-1,有效铁107.56~300.00 mg·kg-1,有效锰100.20~450.00 mg·kg-1。叶片养分的优化方案为:全氮15.00~20.22 g·kg-1,全磷1.09~2.00 g·kg-1,全钾15.93~30.00 g·kg-1,全钙10.00~40.00 g·kg-1,全镁2.00~9.70 g·kg-1,全铁0.05~0.20 g·kg-1,全锰0.50~1.50 g·kg-1,全铜1.00 mg·kg-1,全锌5.00~60.00 mg·kg-1。与理论值相比,当地甜柿园应适时增施有机肥,适当减少氮肥施用,增施磷、钾肥,同时注重大量肥料与各种微量肥料配合施用。调节土壤养分比例,改善养分失衡状态,平衡树体营养是今后该地区甜柿土壤和树体养分管理的关键。该优化方案只是理论值,如苹果园[7, 20, 28, 33]研究发现,不同品种、地域、气候条件的其养分优化方案也不尽相同,需要根据各个果园的实际情况进行调整。

    • 本文通过对云南省保山市隆阳区19个‘次郎’甜柿园9种土壤养分、9种叶片养分和5个果实品质因子进行综合分析,最终确定当地甜柿园土壤养分的优化方案为:有机质60.00 g·kg-1,全氮2.50 g·kg-1,碱解氮40.58~200.00 mg·kg-1,有效磷17.95~80.00 mg·kg-1,速效钾35.00~448.17 mg·kg-1,交换性钙2.53~11.00 g·kg-1,交换性镁150.10~1 000.00 mg·kg-1,有效铁107.56~300.00 mg·kg-1,有效锰100.20~450.00 mg·kg-1。叶片养分的优化方案为:全氮15.00~20.22 g·kg-1,全磷1.09~2.00 g·kg-1,全钾15.93~30.00 g·kg-1,全钙10.00~40.00 g·kg-1,全镁2.00~9.70 g·kg-1,全铁0.05~0.20 g·kg-1,全锰0.50~1.50 g·kg-1,全铜1.00 mg·kg-1,全锌5.00~60.00 mg·kg-1。与理论值相比,当地甜柿园应适时增施有机肥,适当减少氮肥施用,增施磷、钾肥,注重大量肥料与各种微量肥料配合施用。该研究结果也可为其它地区甜柿栽培提供参考。

参考文献 (36)

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