有機(jī)肥替代化肥對(duì)玉露香梨生長(zhǎng)及果實(shí)品質(zhì)的影響

羅園園 陳萍 尹志榮 楊洋 馬玲芳

摘要? 為篩選出適宜玉露香梨生長(zhǎng)及提質(zhì)的最優(yōu)施肥處理，采用主成分分析的評(píng)價(jià)函數(shù)確定常規(guī)測(cè)土配方施肥處理（T1）、有機(jī)肥替代25%（T2）、50%（T3）、75%（T4）的化肥氮和單施有機(jī)肥（T5）5 個(gè)處理對(duì)玉露香梨生長(zhǎng)及品質(zhì)指標(biāo)的影響。結(jié)果表明，前 2 個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)90.946%。第一主成分占70.492%的累計(jì)貢獻(xiàn)率，可溶性糖、可溶性固形物是改善果實(shí)品質(zhì)的主要指標(biāo)；第二主成分（F2）占 20.454%的累計(jì)貢獻(xiàn)率，其中果實(shí)縱徑占比最高。結(jié)合 PCA 綜合評(píng)價(jià)，有機(jī)肥替代化肥氮50%處理果實(shí)品質(zhì)綜合得分最高。可見，T3處理是促進(jìn)玉露香梨生長(zhǎng)及提質(zhì)的最佳處理。

關(guān)鍵詞? 有機(jī)肥替代化肥；玉露香梨；主成分分析；果實(shí)品質(zhì)

中圖分類號(hào)? S661.2? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼? A? 文章編號(hào)? 0517-6611（2024）01-0155-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.01.034

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Effect of Organic Fertilizer Replacing Chemical Fertilizer on the Growth and Fruit? Quality of Yuluxiangli

LUO Yuan-yuan1，? CHEN Ping1， YIN Zhi-rong2? et al

（1. Agricultural Technology Extension and Service Center of Ningxia Agricultural Reclamation， Yinchuan， Ningxia? 750004；2. Institute of Agricultural Resources and Environment，Ningxia Academy of Agriculture and Forestry，Yinchuan，Ningxia? 750004）

Abstract? In order to screen the best fertilization treatment for the growth and quality improvement of Yuluxiangli. In this experiment， the evaluation function of principal component analysis was used to determine the effects of conventional soil testing formula fertilization treatment （T1）， organic fertilizer replacement of 25% （T2）， 50% （T3）， 75% （T4） of chemical fertilizer nitrogen and single application of organic fertilizer （T5） on the growth and quality of Yuluxiangli. The results showed that the cumulative contribution rate of the first two principal components reached 90.946%. The first principal component reached 70.492% of the cumulative contribution rate. Soluble sugar and soluble solids were the main indicators to improve fruit quality; The second principal component （F2） accounted for 20.454% of the cumulative contribution， and the vertical diameter of the fruit accounted for the highest proportion. Combined with the comprehensive evaluation of PCA， the treatment of organic fertilizer replacing 50% of chemical fertilizer nitrogen had the highest comprehensive score of fruit quality. It can be seen that T3 treatment is the best treatment to promote the growth and quality of Yuluxiangli.

Key words? Organic fertilizer replacing chemical fertilize;Yuluxiangli;Principal component analysis;Fruit quality

基金項(xiàng)目? 寧夏回族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金（NGSB-2021-11-02）。

作者簡(jiǎn)介? 羅園園（1994—），女，陜西榆林人，農(nóng)藝師，碩士，從事測(cè)土配方與化肥減量研究。

*通信作者，高級(jí)農(nóng)藝師，碩士，從事養(yǎng)分高效利用與土壤培肥研究。

收稿日期? 2023-02-01

梨樹是我國第三大果樹栽培樹種，僅次于蘋果和柑橘，種植面積和產(chǎn)量占世界梨樹總面積和總產(chǎn)量的70%左右，且每年呈動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)趨勢(shì)［1］。玉露香梨以其皮薄肉細(xì)、酥脆甘甜、香氣濃郁、易儲(chǔ)存的特點(diǎn)，在眾多梨樹品種中脫穎而出，備受廣大消費(fèi)者青睞［2-3］。近年來因其優(yōu)質(zhì)的果實(shí)品質(zhì)受到了國內(nèi)外的認(rèn)可，已經(jīng)出口到美國等國家，成為國際市場(chǎng)的新寵［4-6］。在國內(nèi)多地廣大果農(nóng)也積極引種，連年獲得高產(chǎn)，成為農(nóng)民主要經(jīng)濟(jì)收入來源之一［7］。

在玉露香梨生產(chǎn)中，多數(shù)果農(nóng)為追求高產(chǎn)，憑借經(jīng)驗(yàn)隨意施用以尿素為主的氮肥，造成樹體和土壤營(yíng)養(yǎng)不均衡［8］，影響果園的土壤肥力，制約梨果的產(chǎn)量與品質(zhì)。研究表明，增施有機(jī)肥，可以提高土壤有機(jī)質(zhì)，改善果實(shí)品質(zhì)［9］。宋金龍［10］在庫爾勒香梨上研究發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)施肥處理相比，采用部分有機(jī)肥替代化肥技術(shù)能夠顯著提高單株產(chǎn)量、改善其果實(shí)品質(zhì)。肖時(shí)運(yùn)等［11］指出，減少氮肥施用量，不僅不會(huì)對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量帶來影響，還可提高維生素 C、可溶性糖等品質(zhì)指標(biāo)。杜春燕［12］研究表明，有機(jī)肥部分替代化肥可提高蘋果與櫻桃中的可溶性固形物、可溶性糖和維生素Ｃ含量。盧精林等［13］研究表明，與單施有機(jī)肥或化肥相比，有機(jī)肥與化肥配施能有效提高蘋果梨的產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)。因此，采用有機(jī)肥替代化肥技術(shù)對(duì)改善土壤肥力、提高果實(shí)產(chǎn)量、優(yōu)化果實(shí)品質(zhì)方面具有重要意義。

研究表明，有機(jī)肥部分替代化肥是提高果實(shí)品質(zhì)的重要措施。但有機(jī)肥替代化肥的比例仍是目前存在的科學(xué)問題，也是阻礙該技術(shù)在果園生產(chǎn)中大量推廣的技術(shù)瓶頸。為了提高肥料利用率，降低化肥過量投入，減少面源污染。筆者開展有機(jī)肥部分替代化肥的施肥試驗(yàn)，采用主成分分析法，旨在為果園生產(chǎn)探索出適宜的施肥處理，為寧夏地區(qū)果農(nóng)合理施肥提供理論依據(jù)。

1? 材料與方法

1.1? 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2021年4月中旬在寧夏農(nóng)墾平吉堡生態(tài)莊園玉露香梨園進(jìn)行（坐落在銀川市西夏區(qū)平吉堡現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園區(qū)內(nèi)，106°02′E，38°25′N）。果園平均海拔1 100 m，年均氣溫8.4 ℃，年均降水量198 mm，年日照時(shí)數(shù)2 969 h。試驗(yàn)區(qū)內(nèi)地條平整，排灌通暢，具有生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟(jì)林果實(shí)的生態(tài)資源優(yōu)勢(shì)。試驗(yàn)前采集0～20、20～40、40～60 cm土層土壤樣品，測(cè)定土壤基本理化性狀見表1。

1.2? 試驗(yàn)材料

品種為3年生“玉露香梨”幼樹，第一年掛果，樹形為疏散分層形。試驗(yàn)選擇長(zhǎng)勢(shì)一致、無病蟲害、正常結(jié)果、健壯的梨樹掛牌標(biāo)記，作為研究對(duì)象，株行距為3 m×4 m，東西行向。

供試有機(jī)肥（液體雞糞肥）：全氮含量38.5 g/kg，有機(jī)質(zhì)含量95.2 g/kg；供試無機(jī)肥料為尿素（N 46%）、磷酸一銨（N 12%，P2O5 61%）、硫酸鉀（K2O 50%）。

1.3? 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在保持氮、磷、鉀施肥量一致的情況下，梨樹從萌芽至成熟期所需養(yǎng)分N 80.96 kg/hm2、P2O5 37.48 kg/hm2、K2O 77.96 kg/hm2，試驗(yàn)共設(shè)5個(gè)處理，

T1為常規(guī)測(cè)土配方施肥；T2為有機(jī)肥替代化肥25%處理；T3為有機(jī)肥替代化肥50%處理；T4為有機(jī)肥替代化肥75%處理；T5為純施有機(jī)肥處理。

每個(gè)處理重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組排列，每個(gè)小區(qū)6株樹，小區(qū)面積45 m2，共計(jì)15個(gè)小區(qū)，90棵果樹。具體施肥處理見表2。

氮磷鉀肥料分4次施用。氮肥為基肥30%-萌芽期25%-果實(shí)膨大期20%-壯果期25%；磷肥為基肥50%-萌芽期20%-果實(shí)膨大期30%；鉀肥為基肥20%-萌芽期20%-果實(shí)膨大期30%-壯果期30%。采用滴灌水肥一體化在3月中下旬對(duì)試驗(yàn)地進(jìn)行灌水施肥，9月上旬采摘玉露香梨果實(shí)計(jì)產(chǎn)，并調(diào)查果實(shí)著色狀況，測(cè)定果實(shí)糖分、有機(jī)酸、可溶性固形物含量及硬度等。梨園的除草、修剪、打藥等其他田間管理措施與農(nóng)民習(xí)慣保持一致，且未做疏花疏果處理。

1.4? 測(cè)定項(xiàng)目與方法

株高增長(zhǎng)量采用塔尺定期測(cè)量；新梢生長(zhǎng)采用鋼卷尺定期測(cè)量；干周增長(zhǎng)量采用游標(biāo)卡尺測(cè)量；果實(shí)橫徑和縱經(jīng)采用游標(biāo)卡尺測(cè)量；果心大小采用果心半徑/果實(shí)半徑；單果重采用電子天平稱重；可溶性糖采用蒽酮比色法測(cè)量；有機(jī)酸采用高效液相色譜法測(cè)量；果肉的硬度采用果實(shí)硬度計(jì)測(cè)定；果肉可溶性固形物采用PAL-BX/ACIDF5 型糖酸一體機(jī)測(cè)定。

1.5? 數(shù)據(jù)分析

用 Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)整理制表，用DPS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和主成分分析，SigmaPlot 12.5軟件制圖。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 不同施肥方式對(duì)玉露香梨生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

由圖1可知，不同處理全生育期株高平均增長(zhǎng)量為T3>T2>T4>T1>T5，其中T3處理與T1、T5處理間差異顯著（P<0.05），T2、T3與T4處理間差異不顯著（P>0.05）。全生育期T3處理株高增長(zhǎng)量最大為88.7 cm，T5處理株高增長(zhǎng)量最小為51.0 cm，T3處理較T5處理顯著提高了73.9%?？梢?，不同施肥處理對(duì)株高的生長(zhǎng)影響顯著，且T3處理株高增長(zhǎng)最大。

不同處理全生育期干周的增長(zhǎng)量表現(xiàn)為T3>T2>T1>T5>T4，不同處理的干周增長(zhǎng)量為6.1～8.2 cm，且T3與T4、T5處理組間均差異顯著（P<0.05），與T1、T2處理組間差異不顯著（P>0.05）。表明不同施肥處理對(duì)樹干的生長(zhǎng)影響顯著，且T3處理干周增長(zhǎng)最大。

不同處理全生育期新梢平均增長(zhǎng)量為T3>T2>T1>T4>T5，其中T3處理與T1、T4和T5處理間均差異顯著（P<0.05），與T2處理間差異不顯著（P>0.05）。全生育期T3處理新梢平均增長(zhǎng)量為7.00 cm，T1處理為5.17 cm，T3較T1處理增加了35.4%。表明不同施肥處理對(duì)新梢平均增長(zhǎng)量的影響顯著，且T3處理下新梢平均增長(zhǎng)量最大。

2.2? 不同施肥方式對(duì)玉露香梨果實(shí)指標(biāo)的影響

果實(shí)橫、縱徑變化影響果實(shí)形態(tài)，果形指數(shù)決定著果實(shí)整齊度與美觀度［14］。從表3可以看出，T3處理的果實(shí)橫徑、縱徑和單果重均顯著高于其他4個(gè)處理（P<0.05），較T1處理果實(shí)橫徑增加了7.03%，果實(shí)縱徑增加了3.44%，單果重增加了12.20%。不同處理果心大小為T5>T1>T4>T3>T2，且各處理間差異顯著（P<0.05），其中T1處理果心大小為37.25%，T3處理果心大小為35.15%，T3較T1處理果心大小顯著降低了5.64%。

2.3? 不同施肥方式對(duì)玉露香梨果實(shí)品質(zhì)的影響

從表4可以看出，不同用量的有機(jī)肥替代化肥氮對(duì)玉露香梨的果實(shí)品質(zhì)具有增益效果。T3處理可溶性糖和可溶性固形物含量最高，分別為7.94% 和13.35%，比T1處理分別提高了17.80%和9.52%。有機(jī)酸含量則表現(xiàn)為T4>T2>T3>T5>T1，且T2、T3、T4處理間差異不顯著（P>0.05），與T1、T5處理間差異顯著（P<0.05）。硬度則表現(xiàn)為T4>T3>T2>T5>T1，且T3、T4處理間差異不顯著（P>0.05），與T1、T2、T5處理間差異顯著（P<0.05）。

2.4? 玉露香梨果實(shí)品質(zhì)各指標(biāo)相關(guān)性分析

由表5可知，橫徑與單果重、可溶性糖和硬度的相關(guān)系數(shù)分別為0.944、0.912和0.909，均呈顯著正相關(guān)；可溶性糖與有機(jī)酸和硬度呈顯著正相關(guān)，與可溶性固形物呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.892、0.920和0.972；有機(jī)酸與可溶性固形物呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.927。由于果實(shí)各品質(zhì)指標(biāo)之間存在不同程度的相關(guān)性，通過某一個(gè)指標(biāo)評(píng)定果實(shí)品質(zhì)的優(yōu)劣不客觀，因此通過主成分分析來評(píng)價(jià)不同果實(shí)的品質(zhì)。

2.5? 不同施肥方式下玉露香梨果實(shí)品質(zhì)性狀主成分分析

選取香梨8個(gè)品質(zhì)性狀數(shù)據(jù)（橫徑、縱徑、果心大小、單果重、可溶性糖、有機(jī)酸、硬度和可溶性固形物）進(jìn)行主成分分析，以評(píng)價(jià)不同施肥處理對(duì)香梨果實(shí)品質(zhì)的影響效果。在對(duì)不同果實(shí)品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，不能僅考慮一個(gè)特性和幾個(gè)特性的優(yōu)劣，而應(yīng)考慮到所有指標(biāo)對(duì)其進(jìn)行全面、科學(xué)、系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)。

結(jié)合表6可提取出2 個(gè)主成分，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)90.946％，前2個(gè)主成分的特征值均大于１，綜合了香梨品質(zhì)指標(biāo)的大部分信息，因此可以用這2個(gè)主成分代替上述的8 個(gè)品質(zhì)指標(biāo)對(duì)不同施肥處理下香梨果實(shí)品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)和判斷。2個(gè)主成分分別定義為F1、F2，以成分矩陣中的數(shù)據(jù)除以主成分相對(duì)應(yīng)的特征值開平方根得到2個(gè)主成分中每個(gè)指標(biāo)所對(duì)應(yīng)系數(shù)，其各主成分對(duì)應(yīng)特征向量：

F1=0.396ZX1+0.120ZX2-0.302ZX3+0.356ZX4+0.417ZX5+0.351ZX6+0.390ZX7+0.401ZX8

F2=0.225ZX1+0.736ZX2+0.146ZX3+0.404ZX4-0.081ZX5-0.411ZX6-0.031ZX7-0.217ZX8

各指標(biāo)對(duì)各主成分的影響程度見表7，第1主成分的方差貢獻(xiàn)率為70.492%，其中載荷較高且為正的指標(biāo)為橫徑、可溶性糖、可溶性固形物、硬度、有機(jī)酸和單果重，這些指標(biāo)對(duì)第１主成分產(chǎn)生正面影響；載荷較高且為負(fù)的指標(biāo)為果心大小，該指標(biāo)對(duì)第１主成分產(chǎn)生負(fù)面影響。第2主成分的方差貢獻(xiàn)率為20.454%，其中載荷較高且為正的指標(biāo)為果實(shí)縱徑，該指標(biāo)對(duì)第２主成分產(chǎn)生正面影響；載荷為負(fù)的指標(biāo)為有機(jī)酸、可溶性固形物和可溶性糖，這些指標(biāo)對(duì)第2主成分產(chǎn)生負(fù)面影響。

2.6? 不同施肥方式下玉露香梨品質(zhì)性狀綜合排名

通過不同施肥方式下主成分分析獲得2個(gè)主成分得分（表8）。第一、第二主成分得分高的處理均為有機(jī)肥替代化肥50%，以2個(gè)主成分的特征值比所提取主成分總特征值之和作為權(quán)重計(jì)算得出主成分綜合模型，其公式為

F=0.775F1+0.225F2，通過主成分綜合模型可得出綜合主成分值。

綜合得分越高的玉露香梨果實(shí)品質(zhì)性狀越好，不同施肥處理綜合評(píng)價(jià)由高到低為有機(jī)肥替代化肥50%處理>有機(jī)肥替代化肥75%處理＞有機(jī)肥替代化肥25%處理>純施有機(jī)肥處理>常規(guī)施肥處理。因此，有機(jī)肥替代化肥50%處理玉露香梨品質(zhì)性狀綜合排名最高，品質(zhì)性狀表現(xiàn)最好。

3? 結(jié)論與討論

有機(jī)肥部分替代化肥不僅改善土壤結(jié)構(gòu)，降低土壤緊實(shí)度，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，而且為樹體的根系發(fā)育和樹干生長(zhǎng)補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)，促進(jìn)其生長(zhǎng)發(fā)育，明顯提升果實(shí)品質(zhì)。該研究以有機(jī)肥替代化肥50%處理效果最為明顯。杜春燕［12］在果園試驗(yàn)中也指出，有機(jī)肥替代化肥25%和有機(jī)肥替代化肥50%，并不會(huì)對(duì)果樹生長(zhǎng)發(fā)育造成負(fù)面影響，反而會(huì)在一定程度上促進(jìn)果樹的生長(zhǎng)發(fā)育。史昊［15 ］在梨園研究中也表明，有機(jī)肥替代部分化肥顯著提高了梨樹枝條長(zhǎng)度，有效地促進(jìn)其生長(zhǎng)發(fā)育。施夢(mèng)馨等［16］研究表明，施用有機(jī)肥顯著降低了根冠比，使作物傾向于地上部分的生長(zhǎng)。有機(jī)肥替代化肥處理可顯著提高果實(shí)品質(zhì)，其中有機(jī)肥替代化肥氮50%處理下玉露香梨的果實(shí)橫徑、縱徑、單果重、可溶性糖和可溶性固形物含量最大，較常規(guī)測(cè)土配方施肥處理分別提高了7.03%、4.30%、12.20%、17.80%和9.52%。杜春燕［12］在蘋果樹上研究發(fā)現(xiàn)有機(jī)肥替代化肥50%處理可溶性糖和可溶性固形物分別顯著高于常規(guī)施肥8.75%和3.88%；在“雷尼”櫻桃上研究發(fā)現(xiàn)有機(jī)肥替代化肥50%處理的各品質(zhì)指標(biāo)均高于其他處理。謝軍等［17］通過研究玉米上有機(jī)肥（雞糞）替代化肥氮的最優(yōu)配比，結(jié)果顯示有機(jī)肥氮替代50%化肥氮顯著提高了玉米品質(zhì)。肖時(shí)運(yùn)等［11］研究發(fā)現(xiàn)，減少氮肥施用量，不僅不會(huì)對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量帶來影響，還可使維生素 C、可溶性糖等品質(zhì)指標(biāo)含量提高。研究表明，有機(jī)肥能提高果實(shí)可溶性固形物和可溶性糖含量［18-20］，該研究中也得出了相同的結(jié)論。按照主成分分析原理，若前m個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)85％以上，則這m個(gè)主成分即能反映此次分析足夠的信息［21］。郝國偉等［22］對(duì)梨的8個(gè)果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，結(jié)果表明可溶性糖、石細(xì)胞、硬度和可溶性固形物是關(guān)系梨果實(shí)品質(zhì)的重要指標(biāo)。聶繼云等［23］對(duì)白梨的品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行聚類分析，得出可溶性固形物含量、可滴定酸含量、全糖含量、果肉硬度和單果重是評(píng)價(jià)白梨品質(zhì)的主要指標(biāo)。宋金龍［10］在“庫爾勒香梨”上采用主成分分析法，得出可溶性固形物、可溶性糖、維生素Ｃ含量是影響果實(shí)品質(zhì)的重要指標(biāo)，主成分綜合分析結(jié)果表明，有機(jī)肥替代化肥30%加施生物肥處理“庫爾勒香梨”果實(shí)品質(zhì)最佳。為了進(jìn)一步評(píng)價(jià)不同施肥處理對(duì)“玉露香梨”果實(shí)品質(zhì)的影響，該研究對(duì)玉露香梨的8個(gè)果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，依據(jù)累計(jì)貢獻(xiàn)率大小歸納為2個(gè)主成分，包含原有數(shù)據(jù)90.946％的信息量，得出可溶性糖、可溶性固形物是評(píng)價(jià)香梨果實(shí)品質(zhì)的最主要指標(biāo)，主成分綜合分析結(jié)果表明，有機(jī)肥替代化肥50%處理玉露香梨果實(shí)品質(zhì)最佳。因此，通過該研究，推薦以有機(jī)肥替代化肥50%果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)均最佳，同時(shí)為寧夏地區(qū)玉露香梨施肥生產(chǎn)提供一定的理論依據(jù)。

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