水肥草调控对玉露香梨果实产量和品质的影响

Effect of Water and Fertilizer Regulation on Fruit Yield and Quality of Yuluxiangli with Grass Between Rows

摘要

以4年生玉露香梨为试验材料，研究有机肥替代氮肥、滴灌量、行间生草、锌肥不同组合模式对玉露香梨果实产量和品质的影响。结果表明：产量和单株结果数最优的组合为百脉根+灌水量180 m³+有机肥替代10%氮肥+锌肥900 g·667^-1m^-2。通过对玉露香梨果实品质指标进行主成分分析，表明可溶性固形物、可滴定酸和果实硬度对果实品质的方差贡献率最大，分别为36.05％、19.53％和17.35％，累计方差贡献率为72.93％。不同滴灌量、有机肥替代氮肥、行间牧草种类、锌肥施用量拟合条件下，玉露香梨果实品质综合得分以T10的最高，为最优组合，即百脉根+滴灌量180 m³+有机肥替代15%氮肥+锌肥900 g·667^-1m^-2，适宜在银川郊区果园大力推广。

Abstract

This study used 4-year-old Yuluxiangli pears as test material to investigate the effects of substituting organic fertilizer for nitrogen fertilizer， irrigation volume， inter-row grass， and zinc fertilizer on the yield and quality of Yuluxiangli pears. The results indicated that the optimal combination for yield and number of fruits per tree was fertilizer Baimaigen plus irrigation volume of 180 m³ plus 10% nitrogen substitution with organic fertilizer plus Zn 900 g·667^-1m^-2. Principal component analysis （PCA） of the fruit quality indicators showed that soluble solids， titratable acid， and fruit hardness contributed the most to the variance in fruit quality， with contribution rates of 36.05%， 19.53%， and 17.35%， respectively， resulting in a cumulative contribution rate of 72.93%. Under different conditions of irrigation volume， organic fertilizer substitution for nitrogen， inter-row grass species， and zinc application， the comprehensive quality score of Yuluxiangli fruit was highest for treatment T10， which is fertilizer Baimaigen plus irrigation volume of 180 m³ plus 15% nitrogen substitution with organic fertilizer plus Zn 900 g·667^-1m^-2， and is recommended for vigorous promotion in orchards in the suburbs of Yinchuan.

关键词

玉露香梨 / 施肥 / 主成分分析 / 果实品质

Key words

Yuluxiangli / fertilization / principal component analysis / fruit quality

梨树是宁夏主要栽种的果树之一，种植面积为0.17万hm²，年产量1.57万t，占全国水果产量比例的0.08%^[1]。玉露香梨是近年来宁夏引进的新品种，具有生长势强、萌芽率高、抗逆性强、果实大而圆，果面光洁、皮薄肉质细、汁多、含糖量高、极耐贮存等优点^[2]。玉露香梨主要在银川城郊种植，目前果园普遍存在经营管理粗放、水肥营养失调、土壤有机质含量低等问题，且果农习惯于施用以尿素为主的氮肥^[3]，并进行大水漫灌或随意滴灌，造成化肥流失严重，水肥利用率低，导致果实产量、品质及经济效益不高，这严重制约了梨果产业的发展。

合理施肥可以提高果实产量、改善果实品质，并且有利于提高果园土壤肥力。有研究表明，有机肥能提高果实产量和果实糖分，降低果实硬度和有机酸含量，提升果实风味^[4]。果实风味受到不同种类糖、酸含量的影响，与糖、酸含量的绝对值及其比值有关^[5]。目前，已有有机肥对苹果^[6]、梨^[7-8]、桃^[9]果实糖、酸含量与风味关系的研究。不同滴灌灌水量处理下，梨树果实的品质有所不同^[10]，1次/20 d的滴灌频率能促进梨树生长、提高果实品质^[11]，梨单果质量随着灌水量的增加而增加，但产量并未随着灌水量的增加而线性提高^[12]。果园生草在改良土壤理化性质^[13]，增加土壤微生物数量与活性、提高酶活性^[14]，改善果园微域生境，促进光合作用^[15]，提高果实产量和品质等方面都有一定的作用。

果园土壤施肥的方式有洒施、滴灌随水施用，施用的肥料主要是氮、磷、钾等化肥，较少施用有机肥，特别是液体有机肥。目前，果园施肥及灌木存在的主要问题：果农凭经验施肥，化肥用量偏多，配比不合理；磷肥使用过多，致使其他元素的吸收受到抑制^[16]；灌水多采用漫灌方式，滴灌水量与果树需水量不匹配。关于梨树年滴灌量、有机肥替代化肥比例、微肥施用量、行间不同牧草覆盖组合模式对梨树果实产量和品质的影响尚未见报道，本试验针对当前梨园耗水量过大，施肥不当，树体营养失调和产量、品质下降等问题，研究不同滴灌量、肥料、牧草类型组合模式对玉露香梨产量和品质的影响，旨在为提高银川城郊果树的产量和果实品质风味提供有效参考。

1 材料与方法

1.1 试验地基本情况

试验于2022年在宁夏农垦平吉堡示范园区玉露香梨示范园进行。供试品种为玉露香梨，4 a生，生长发育正常，树势较弱，株、行距为5 ｍ、1.5 ｍ，常规田间管理。肥料：氮肥为尿素（w_Ｎ为46%），磷肥为磷酸二氢铵（w_N为12%、w_{{\mathrm{P}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{5}}}为61%），钾肥为硫酸钾（w_{{\mathrm{K}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}}为52%），微量元素肥料为EDTA-ZnSO₄·7H₂O（w_Zn为99.9%），有机肥为氨基酸水溶肥（液体鸡粪：w_有机质为9.52%、w_N为3.85%）。试验地60 cm深度土壤田间持水量为22.91%，土壤容重为1.42 g·cm^-3。管网由支管和毛管组成，滴灌带滴头间距50 cm，滴头流量4 L/h，计划湿润深度80 cm。试验地土壤基本理化性状见表1。

1.2 试验设计

试验采用L₁₆（4⁵）正交组合设计（表2），不同牧草类型、滴水量、有机肥替代化肥、锌肥用量分别为4个水平。牧草：多年生黑麦草、苜蓿、百脉根、菊苣；滴水量：220、180、140、100 m³；施肥：化肥，有机肥替减氮肥5%、有机肥替减氮肥10%、有机肥替减氮肥15%；微量元素Zn：300、600、900、1 200 g·667^-1m^-2。共16个处理，每个处理重复3次，随机排列。梨树各生育阶段养分分配比例见表3。于3月31日种植牧草，施肥时间见表3，采用滴灌水肥一体化方式。玉露香梨成熟后，于9月12日采收，在每株树的东、南、西、北、中5个方位随机取10个果实，将每个处理的30个果实混合并标记，置于0 ℃冷库备用。

1.3 试验方法

果实品质测定：利用电子天平（精度0.01 g）测定果实单果质量；利用数显游标卡尺测量果实纵横径；利用PAL-1型便携式数显折光仪（日本ATAGO公司）测定可溶性固形物；利用PAL-79S型便携式数显折光仪（日本ATAGO公司）测定总酸；利用意大利FT-327型水果硬度计测定果实硬度；采用2，6-二氯靛酚滴定法测定维生素Ｃ质量比；采用液相色谱法测定维生素E质量比。

单株产量计算公式：单株产量=平均单果质量×单株坐果数。

土壤pH的测定参照《土壤pH的测定》（NY/T 1377—2007）；全盐的测定参照《森林土壤水溶性盐分分析》（LY/T 1251—1999）；有机质的测定参照《土壤有机质测定法》（GB 9834—88）；碱解氮的测定参照《森林土壤氮的测定》（LY/T1228—2015）；有效磷的测定参照《石灰性土壤有效磷测定方法》（GB 12297—90）；速效钾的测定参照《土壤速效钾测定》（DB 13/T 844—2007）。

1.4 数据处理与分析

利用WPS 2010进行数据整理，利用SPSS 22.0进行数据统计和差异显著性分析，采用LSD法进行多重比较（P0.05），使用WPS 2010制图。

2 结果与分析

2.1 不同水肥草拟合的产量及产量性状极差分析

对单株产量、单果质量、单株结果数、果心大小进行极差分析。由表4可知，4个因素对单株产量和单株结果数的影响程度大小依次为锌肥、灌水、施肥、牧草类型；对单果质量的影响程度大小依次为牧草类型、锌肥、灌水、施肥；对果心大小的影响程度大小依次为锌肥、牧草类型、施肥、灌水。可见，产量和单株结果数最优的处理组合为百脉根+灌水量180 m³+液体有机肥替减10%氮肥+锌肥900 g·667^-1m^-2；单果质量最优的处理组合为紫花苜蓿+灌水量220 m³+液体有机肥替减10%氮肥+锌肥900 g·667^-1m^-2。

2.2 不同水肥草拟合对产量及产量性状的方差分析

2.2.1 产量结果的方差分析

对产量结果进行方差分析，结果显示因素B（灌水）、C（有机肥替减氮肥）、D（锌肥）都是显著因素，最优水平组合为B2C3D3。对于不显著因素A，经综合考虑选择A2（因紫花苜蓿产草量百脉根）。因此，最优组合为A2B2C3D3，即紫花苜蓿+灌水量180 m³+有机肥替减10%氮肥+锌肥900 g·667^-1m^-2。

2.2.2 单株结果数量的方差分析

对单株结果数进行方差分析，结果表明因素A、B、C、D各水平之间差异不显著（P0.05）。

2.2.3 单果质量的方差分析

对单果质量进行方差分析，结果表明因素B、D是显著因素（P0.05）。对于不显著因素A，经综合考虑选择A2（因紫花苜蓿产草量百脉根）；对于不显著因素C，根据表4极差分析，宜选C3。因此，最优组合为A2B1C3D3，即紫花苜蓿+灌水量220 m³+有机肥替减10%氮肥+锌肥900 g·667^-1m^-2。

2.3 不同水肥草拟合对玉露香梨果实品质指标的影响

2.3.1 玉露香梨果实品质指标方差分析

在不同滴水量、有机肥替代量、锌肥量、牧草种类组合模式下，对玉露香梨果实品质指标进行多重比较（表5）。结果表明，T1的可溶性固形物质量分数最低，T10的最高，两者差异达到显著水平（P0.05），但这2个处理与其他各处理之间差异均不显著；T6的可滴定酸质量分数显著低于T16（P0.05），这2个处理与其他各处理之间差异不显著；T8的果实硬度最大，T1的最低，T6的w_维生素E最大，T16的最小，两者差异不显著（P0.05）；T6的固酸比最大，T11的最小，两者差异显著（P0.05），且两者与其他各处理之间差异显著（P0.05）。

2.3.2 玉露香梨果实品质主成分分析

由表6可知，前3个主成分方差贡献率分别为36.050%、19.529%、17.353%，累计方差贡献率为72.932%，可以用这3个主成分评价果实品质。由各特征向量值可以看出，决定第1主成分大小的指标主要是w_可滴定酸（0.856）和w_{可溶性固形物}（0.645），为正相关，说明这2项指标对玉露香梨果实品质有促进作用。决定第2主成分大小的指标主要是果实硬度（0.745），为正相关，对果实品质有促进作用。决定第3主成分大小的指标主要是w_{可溶性固形物}（0.672），为正相关，对果实品质有促进作用。

2.3.3 玉露香梨果实品质综合分析

由于玉露香梨果实品质指标主成分的贡献率不同，所以在进行果实品质指标综合评价时，还要结合各指标的贡献率，综合考虑各品质指标主成分之间的侧重关系。由主成分综合得分（表7）可知，在不同水、肥、草拟合条件下，各处理果实品质的综合得分由高到低依次为T10、T16、T11、T4、T15、T12/T13、T3、T14、T2、T1、T5、T8、T7、T9、T6，其中T10的得分最高，为最优组合，即百脉根+灌水量180 m³+有机肥替代15%氮肥+锌肥900 g·667^－1m^－2。

3 结论

1）各滴水量、肥料、牧草组合模式中，玉露香梨产量和单株结果数最优的处理组合为百脉根+灌水量180 m³+有机肥替代10%氮肥+锌肥900 g·667^-1m^-2；单果质量最优的处理组合为紫花苜蓿+灌水量220 m³+有机肥替代10%氮肥+锌肥900 g·667^-1m^-2。

2）影响玉露香梨品质的主要指标中，w_{可溶性固形物}、w_可滴定酸、果实硬度的方差贡献率最大，分别为36.050%、19.529%、17.353%，累计方差贡献率为72.932%。

3）不同滴水量、肥料、牧草类型拟合条件下，玉露香梨果实品质综合得分最高的为T10。T10为最优组合，即百脉根+灌水量180 m³+有机肥替代15%氮肥+锌肥900 g·667^-1m^-2。

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基金资助

宁夏农业高质量发展和生态保护科技创新示范项目(NGSB-2021-11-02)