不同施肥對(duì)百香果產(chǎn)量和營(yíng)養(yǎng)成分的影響

張麗敏 蔡國(guó)俊 彭熙 郭春艷 任春光 李安定

摘 ?要：為了篩選百香果最佳施肥模式，本研究設(shè)置5種不同施肥處理：不施肥（CK）、氮磷鉀肥（NPK）、有機(jī)肥（M）、氮磷鉀與有機(jī)肥配施（MNPK）、高量氮磷鉀與高量有機(jī)肥配施（2MNPK），通過(guò)分析比較百香果的生長(zhǎng)狀況、產(chǎn)量、營(yíng)養(yǎng)成分差異，進(jìn)一步采用多元統(tǒng)計(jì)分析方法進(jìn)行主成分分析及綜合評(píng)價(jià)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：與CK處理相比，NPK、MNPK、2MNPK處理百香果生長(zhǎng)最快，尤其在定植66 d后效果最明顯。NPK、M、MNPK和2MNPK處理均提高了百香果產(chǎn)量及品質(zhì)，MNPK、2MNPK處理效果最明顯。與CK處理相比，NPK、M、MNPK和2MNPK處理百香果產(chǎn)量分別增產(chǎn)112.86%、74.40%、191.00%、244.30%，維生素、礦質(zhì)元素、糖類物質(zhì)、氨基酸含量均有上升趨勢(shì)，總酸呈下降趨勢(shì)，2MNPK處理總氨基酸、必需氨基酸、風(fēng)味氨基酸含量分別增加了82.40%、76.11%、76.89%，總酸含量降低了22.61%。對(duì)36種指標(biāo)進(jìn)行多元統(tǒng)計(jì)分析，從中提取了3個(gè)主成分因子，其累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為97.925%。建立綜合評(píng)價(jià)模型計(jì)算綜合總得分排序?yàn)?MNPK（123.04）>MNPK（39.06）>M（–12.01）>NPK（–45.36）>CK（–104.73）。說(shuō)明在這5種施肥處理中，2MNPK處理是百香果種植過(guò)程中最佳施肥模式。該研究可以為百香果大面積推廣應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：百香果;施肥處理;營(yíng)養(yǎng)成分;主成分分析;綜合評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：143.6 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： In order to select the best fertilization mode for passion fruit， five different fertilization treatments were set up in this study： no fertilization （CK）， nitrogen， phosphorus and potassium fertilizer （NPK）， organic fertilizer （M）， nitrogen， phosphorus and potassium combined with organic fertilizer （MNPK）， high amount of nitrogen， phosphorus and potassium and high amount of organic fertilizer （2MNPK）. After the analysis and comparison of the difference of yield and nutritional components of passion fruit， the principal component analysis and comprehensive evaluation were done by the multivariate statistical analysis method （PCA）. The results showed that compared with CK， the growth of passion fruit treated with NPK， MNPK and 2MNPK was the fastest， especially after 66 days of planting. NPK， M， MNPK and 2MNPK increased the yield and quality， MNPK and 2MNPK treatments was the most obvious. Compared with CK， the yield of passion fruit treated with NPK， M， MNPK and 2MNPK increased by 112.86%， 74.40%， 191.00% and 244.30%， respectively， and the content of vitamins， mineral elements， sugars and amino acids increased， while the contents of total acids decreased. The content of total amino acids， essential amino acids and flavor amino acids increased by 82.40%， 76.11% and 76.89%， respectively， and the total acid content decreased by 22.61% in 2MNPK. Based on the multivariate statistical analysis of 36 indexes， three principal component factors were extracted， and the contribution rate of cumulative variance was 97.925%. According to the variance contribution rate of the three principal components， the comprehensive evaluation model was established to calculate the comprehensive total scores of different fertilization treatments， and the order was 2MNPK （123.04）>MNPK （39.06）>M （–12.01）>NPK （–45.36）>CK （–104.73）. It shows that among the five fertilization treatments， 2MNPK is the best fertilization mode in the process of passion fruit planting. This study could lay a theoretical foundation for the large-scale popularization and application of passion fruit.

Keywords： passion fruit; fertilization treatments; nutritional components; principal component analysis; comprehensive evaluation

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.11.017

百香果學(xué)名西番蓮，是西番蓮科（Passifloraceae）西番蓮屬（Passiflora Linn.）多年生常綠藤本植物，廣泛分布于熱帶及亞熱帶地區(qū)，我國(guó)主要分布在廣東、福建、廣西、海南、貴州等地[1-2]。百香果因其濃郁芳香的香氣而聞名，具有“水果之王”的美譽(yù)。隨著百香果種植面積的快速發(fā)展，種植戶不合理施用化肥不僅造成資源浪費(fèi)，還增加了面源污染[3-4]和土壤次生鹽堿化、土壤酸化[5-7]、水體富營(yíng)養(yǎng)化[8]等風(fēng)險(xiǎn)，也是制約百香果產(chǎn)量及品質(zhì)的關(guān)鍵因素。大量研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施不僅能減少化肥的施用量，還能提高果樹(shù)產(chǎn)量及品質(zhì)、維持和提高土壤質(zhì)量及生產(chǎn)力，是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一[9-12]。目前有關(guān)有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施在獼猴桃、柑橘、檸檬等果樹(shù)上已有研究，朱歲層等[13]通過(guò)增施有機(jī)肥比農(nóng)民常規(guī)施肥減少化肥用量20.03%～32.15%，使獼猴桃增產(chǎn)13.89%～18.48%，維生素C（Vc）含量提高11.79%～12.24%。盛良學(xué)等[14]通過(guò)對(duì)柑橘園連續(xù)3年施用綠肥，發(fā)現(xiàn)柑橘產(chǎn)量、果實(shí)Vc、可溶性固形物等含量具有顯著提高，平均增產(chǎn)34.80%。馮曉等[15]研究發(fā)現(xiàn)，使用優(yōu)化施肥后產(chǎn)量與對(duì)照相比增產(chǎn)30.60%，與常規(guī)施肥相比增產(chǎn)17.70%，果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)具有增加趨勢(shì)。有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施在其他果樹(shù)上已有大量研究，但是在百香果樹(shù)種上研究相對(duì)較少，尤其是把多元統(tǒng)計(jì)分析應(yīng)用到比較不同施肥處理下百香果產(chǎn)量與品質(zhì)的報(bào)道更為缺乏。本研究以百香果為研究對(duì)象，研究不同施肥處理對(duì)百香果產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，利用主成分分析方法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)分析，旨在篩選出最優(yōu)的施肥模式。

1 ?材料與方法

1.1 ?試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于貴州省黔南州平塘縣克度鎮(zhèn)光明村貴州省山地資源研究所特色藤本植物產(chǎn)學(xué)研基地（106°48′19″ E，25°43′37″ N），屬中亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū)，平均海拔853 m，年平均氣溫17 ℃，年均降雨量1259 mm，無(wú)霜期312 d。土壤為黃壤，石礫含量高。土壤有機(jī)碳、全氮、全磷、全鉀含量分別為23.16、1.53、0.27、3.81 g/kg，堿解氮、有效磷、有效鉀含量分別為166.50 、4.00、40.25 mg/kg。

1.2 ?試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以‘臺(tái)農(nóng)1號(hào)’百香果為試驗(yàn)品種，2020年4月初定植，株行距為2 m×2 m，種植密度2505株/hm2，采用平棚垂簾式搭架。設(shè)置5個(gè)不同施肥處理：（1）不施肥（CK）;（2）氮磷鉀肥（NPK）;（3）有機(jī)肥（M）;（4）氮磷鉀與有機(jī)肥配施（MNPK）;（5）高量氮磷鉀與高量有機(jī)肥配施（2MNPK）。每個(gè)施肥處理設(shè)置3個(gè)試驗(yàn)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)種植30株百香果苗，小區(qū)面積為120 m2。所施用化肥為復(fù)合肥料（市售），N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15，有效養(yǎng)分為45%，所施用有機(jī)肥為秸稈有機(jī)肥料（市售），有機(jī)質(zhì)含量為45%，有效養(yǎng)分為4.5%。所有施肥處理以等有效養(yǎng)分方式施入，其中NPK處理年施復(fù)合肥料1252.5 kg/hm2，M處理年施有機(jī)肥料12.5 t/hm2，MNPK處理年施有機(jī)肥料7.5 t/hm2、復(fù)合肥料501.0 kg/hm2，2MNPK處理年施有機(jī)肥料15.0 t/hm2、復(fù)合肥料1002.0 kg/hm2，所有肥料全部以基肥施入，穴施，在百香果整個(gè)生育期不再施肥。

1.3 ?指標(biāo)測(cè)定方法

1.3.1 ?生長(zhǎng)情況測(cè)定方法 ?在百香果生長(zhǎng)至上架前，每種施肥處理的每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)隨機(jī)選擇10株百香果，于定植后17、32、47、66 d分別測(cè)定百香果株高、地徑及葉片數(shù)。

1.3.2 ?產(chǎn)量測(cè)定方法 ?于2020年6—11月，在百香果開(kāi)始掛果至整個(gè)生育期結(jié)束期間，每種施肥處理的每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)隨機(jī)選擇10株百香果，統(tǒng)計(jì)每株百香果的果實(shí)數(shù)量，在盛果期每個(gè)小區(qū)隨機(jī)采摘50個(gè)百香果稱重，平均得到每個(gè)百香果的單重，百香果產(chǎn)量（t/hm2）=每株果實(shí)數(shù)（個(gè)/株）×每個(gè)果單重（g）×每公頃株數(shù)（株/hm2）/106。

1.3.3 ?品質(zhì)測(cè)定方法 ?2020年10月，在百香果盛果期從不同方位采集成熟度一致果實(shí)樣品，每種施肥處理的每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)隨機(jī)采摘果實(shí)5.0 kg，樣品果帶回實(shí)驗(yàn)室測(cè)定。維生素C、E：參考GB 5009.86—2016《水果、蔬菜中的維生素C、E測(cè)定》;蛋白質(zhì)：參考GB 5009.5—2016《食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》;脂肪：參考GB5009.6—2016《食品中脂肪的測(cè)定》;粗纖維：參考GB/T 5009.10—2003《植物類食品中粗纖維的測(cè)定》;鈣、鐵、鋅、鉀、鎂：火焰原子吸收分光光度法，其中鈣、鐵參考GB 5009.92—2016和鋅、鉀、鎂參考GB 5009.91—2017;總黃酮：參考SN/T 4592— 2016《出口食品中總黃酮的測(cè)定》;超氧化物歧化物：參考GB/T 5009.171—2003《保健食品中超氧化物歧化酶（SOD）活性的測(cè)定》;可溶性固形物：參考NY/T 2637—2014《水果和蔬菜可溶性固形物含量的測(cè)定》折射儀法;總糖：參考GB 5009.8— 2016《食品中果糖、葡糖糖、蔗糖、麥芽糖、

乳糖的測(cè)定》滴定法;總酸：參考GB/T12456— 2008《食品中總酸的測(cè)定》滴定法;糖酸比為總糖與總酸的比值;氨基酸：參考GB 5009.124— 2016《食品中氨基酸的測(cè)定》氨基酸自動(dòng)分析儀法。

1.4 ?數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，采用SPSS 19.0軟件和Duncan’s新復(fù)極差法進(jìn)行顯著性分析，用R語(yǔ)言軟件進(jìn)行主成分分析及綜合評(píng)價(jià)。

2 ?結(jié)果與分析

2.1 ?不同施肥處理百香果生長(zhǎng)變化特征

由表1可知，不同施肥處理下百香果生長(zhǎng)具有顯著差異。隨著時(shí)間推移，百香果株高、地徑和葉片數(shù)呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，尤其是在定植66 d后，百香果生長(zhǎng)最快，株高、地徑和葉片數(shù)分別比定植32、47 d后增長(zhǎng)1375.23%和198.48%、845.85%和4.09%、31.45%和43.63%。與CK處理相比，NPK、M、MNPK、2MNPK處理百香果株高分別增加37.50%、2.62%、31.71%、40.07%，地徑增加17.02%、10.08%、6.24%、13.47%，葉片數(shù)增加30.48%、3.29%、14.50%、22.63%，NPK、2MNPK處理效果最明顯。

2.2 ?不同施肥處理百香果產(chǎn)量變化特征

百香果產(chǎn)量在不同施肥處理下表現(xiàn)出顯著差異（圖1）。2MNPK處理百香果產(chǎn)量最高，為15.46 t/hm2，MNPK、NPK處理次之，分別為13.07、9.56 t/hm2，而M處理效果最差，為7.83 t/hm2。NPK、M、MNPK和2MNPK處理百香果產(chǎn)量分別比CK處理增產(chǎn)112.86%、74.40%、191.00%、244.30%。

2.3 ?不同施肥處理百香果營(yíng)養(yǎng)成分變化特征

2.3.1 ?不同施肥處理百香果主要營(yíng)養(yǎng)成分變化特征 ?在檢測(cè)的16種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)中，除了總黃酮外，其余營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在不同施肥處理下均表現(xiàn)出顯著差異（表2）。與CK處理相比，MNPK、2MNPK處理顯著提高了維生素、蛋白質(zhì)、脂肪、粗纖維、礦質(zhì)元素、超氧化物歧化酶、可溶性固形物、總糖及糖酸比含量，顯著降低了總酸含量。2MNPK處理下Vc、可溶性固形物、總糖、糖酸比含量比CK處理增加31.33%、29.93%、34.21%、64.67%，總酸含量降低22.61%。

2.3.2 ?不同施肥處理百香果氨基酸含量變化特征 ?表3所示，16種氨基酸在不同施肥處理下均表現(xiàn)出顯著差異。谷氨酸含量最高，為210.46～ 320.42 mg/100 g，天冬氨酸次之，為121.25～ 216.38 mg/100 g?？偘被帷⒈匦璋被?、風(fēng)味氨基酸含量分別為897.71～1637.45 mg/100 g、267.86～471.74 mg/100 g、523.61～926.22 mg/100 g。與CK處理相比，2MNPK處理顯著提高了各氨基酸含量，總氨基酸、必需氨基酸、風(fēng)味氨基酸含量分別增加82.40%、76.11%、76.89%。

2.4 ?主成分分析及綜合評(píng)價(jià)

在表4中，以特征值大于1為標(biāo)準(zhǔn)，所檢測(cè)的36個(gè)指標(biāo)（X1～X36）共提取了3個(gè)主成分（PC1～PC3），累積解釋方差為97.925。PC1的解釋方差為86.327，特征值為31.078，具有較大載荷值的性狀是產(chǎn)量、維生素、蛋白質(zhì)、脂肪、粗纖維、礦質(zhì)元素、總黃酮、可溶性固形物、總糖、總酸、糖酸比及16種氨基酸;PC2的解釋方差為7.904，特征值為2.845，具有較大載荷值的性狀是株高、地徑、葉片數(shù);PC3的解釋方差為3.694，特征值為1.330，具有較大載荷值的性狀是地徑。

根據(jù)各主成分的特征向量和標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)（表4），可得出前3個(gè)主成分得分的函數(shù)表達(dá)式：

Y1=0.019X1+0.007X2+0.019X3+0.030X4+0.031X5+………+0.031X34+0.031X35+0.032X36

Y2=0.098X1+0.113X2+0.098X3+0.034X4+0.029X5+………–0.023X34–0.020X35–0.003X36

Y3=0.0007X1+0.089X2–0.068X3+0.010X4–0.016X5+………+0.024X34+0.045X35–0.032X36

3個(gè)表達(dá)式中，Y1～Y3分別代表各主成分的得分，X1～X36分別代表不同施肥處理下百香果檢測(cè)指標(biāo)經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化處理后的值。以各主成分對(duì)應(yīng)的解釋貢獻(xiàn)率為權(quán)重，可構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)模型，為：Y=86.327Y1+7.904Y2+3.694Y3，根據(jù)該模型計(jì)算出不同施肥處理的綜合總得分。從表5可看出，綜合得分最高為2MNPK處理，為123.04，最低為CK處理，為–104.73，排序?yàn)?MNPK（123.04）> MNPK（39.06）>M（–12.01）>NPK（–45.36）>CK（–104.73）。

3 ?討論

3.1 ?不同施肥處理對(duì)百香果生長(zhǎng)發(fā)育的影響

株高、地徑和葉片數(shù)都是植物生長(zhǎng)過(guò)程中最重要的農(nóng)藝性狀，均與產(chǎn)量有關(guān)[16-17]。在本研究中，定植66 d后，也就是5月下旬，百香果生長(zhǎng)較快。這可能與溫度有關(guān)，百香果屬于熱帶水果，溫度在25 ℃左右最適宜生長(zhǎng)，試驗(yàn)地5月下旬的溫度大致在23 ℃～27 ℃，是百香果快速生長(zhǎng)的關(guān)鍵時(shí)期。不同施肥處理均顯著增加了百香果株高、地徑和葉片數(shù)，NPK、2MNPK處理效果最明顯。與CK處理相比，NPK、2MNPK處理百香果株高、地徑和葉片數(shù)分別增加37.50%、17.02%、30.48%和40.07%、13.47%、22.63%，主要原因可能是化肥釋放肥效較快，能滿足百香果早期生長(zhǎng)，而有機(jī)肥屬于緩慢釋放型，主要影響百香果的產(chǎn)量及品質(zhì)，這與王清等[18]在甘薯上的研究及童龍等[19]在竹蓀上的研究結(jié)果相似。

3.2 ?不同施肥處理對(duì)百香果產(chǎn)量的影響

在本研究中，不同施肥處理百香果產(chǎn)量具有顯著差異。2MNPK處理百香果產(chǎn)量最高，為15.46 t/hm2，MNPK、NPK處理次之，分別為13.07 t/hm2、9.56 t/hm2，而M處理效果最差，為7.83 t/hm2。說(shuō)明單施化肥及有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)百香果的增產(chǎn)效果最明顯，而單施有機(jī)肥效果不顯著，這與王丹丹等[20]研究結(jié)果相一致。單施化肥與單施有機(jī)肥對(duì)增產(chǎn)有顯著差異的原因可能與肥料的釋放速度有關(guān)[25-28]，化肥釋放速度快，促進(jìn)植株生長(zhǎng)，提前上架開(kāi)花，導(dǎo)致產(chǎn)量較高，而單施有機(jī)肥肥效較慢，早期植物因缺肥而生長(zhǎng)滯后，影響產(chǎn)量。有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施增產(chǎn)有兩方面的原因：一是有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)培肥土壤、提高土壤有機(jī)質(zhì)含量的作用明顯[32-34]，從而促進(jìn)了百香果增產(chǎn)，二是有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施能夠提高作物當(dāng)季肥料利用率，進(jìn)一步提高單產(chǎn)[35-36]。

3.3 ?不同施肥處理對(duì)百香果品質(zhì)的影響

在不同施肥處理中，與CK處理相比，NPK處理對(duì)百香果品質(zhì)的影響不顯著，而MNPK、2MNPK顯著提高了百香果的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，2MNPK處理效果最佳。這與羅龍?jiān)淼萚30]研究結(jié)果相一致。沈中泉等[31]研究發(fā)現(xiàn)單施化肥使果實(shí)可溶性固形物降低、風(fēng)味變差，這可能與化肥導(dǎo)致碳水化合物代謝合成受阻，糖酸比失調(diào)有關(guān)，從而使可溶性固形物降低，嚴(yán)重影響風(fēng)味。趙佐平等[32]、肖時(shí)運(yùn)等[33]研究也表明單施化肥不利于果實(shí)Vc、可溶性糖及氨基酸含量的積累。本研究也證實(shí)，單施化肥百香果主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（Vc、可溶性固形物、糖酸比）及氨基酸含量處于較低水平。有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施既能提高土壤質(zhì)量，又可給植物提供營(yíng)養(yǎng)，在調(diào)控百香果果樹(shù)生長(zhǎng)和提高果實(shí)品 質(zhì)方面具有極其重要的作用[29-31]，因此有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施下百香果維生素C、可溶性固形物、總糖、糖酸比、氨基酸含量均顯著提高。

4 ?結(jié)論

本研究結(jié)果表明，2MNPK處理產(chǎn)量比CK處理增產(chǎn)244.30%，Vc、可溶性固形物、總糖、糖酸比、總氨基酸、必需氨基酸、風(fēng)味氨基酸含量比CK處理增加了31.33%、29.93%、34.21%、64.67%、82.40%、76.11%、76.89%，綜合評(píng)價(jià)模型計(jì)算總得分最高。綜上，2MNPK處理是百香果種植過(guò)程中最佳施肥模式。

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