养分补偿对红壤退化地东魁杨梅果实内在品质的影响

李丽红，林 强，林文俊，陈世品，冯丽贞*，张思庭

（1.福建农林大学林学院，福州 350002；2.福建省水土保持试验站，福州 350003）

杨梅（Myrica rubra）属于杨梅科（Myricaceae）杨梅属（Myrica Linn.）植物，是我国南方重要的经济和生态树种，在国外分布极少，且果形小，品质远不及中国[1]。据统计，我国现有杨梅栽培品种有305个，东魁（Myrica rubra cv.Dongkui）是果实最大的杨梅品种，在全国栽培面积最大，占栽培总面积的20%[2]。杨梅风味独特，富含营养元素，有着极高的药用保健价值[3-6]；果实中花色苷也含量丰富，可开发作纯天然抗氧化剂[7]；杨梅树体强健、根系发达，能有效地拦截雨水，减少雨水对地面的冲刷，且其菌根能固氮，是生态经济型的水土保持优良树种[1]。近年来，由于我国重点调整农业产业结构，加强山区综合开发，杨梅产业在我国南方发展速度迅猛，种植面积不断扩大[8-9]。但到目前为止对杨梅产业化发展，栽培管理技术的研究极少见[10]。杨梅一直以来被认定为耐瘠树种，故传统栽培管理较为粗放，缺乏对杨梅栽培的养分补偿研究，致使在杨梅生产上出现较为严重的缺肥或施肥不当的现象[10-11]。这不仅影响到了杨梅产量和果实品质，而且破坏了土壤结构，还对生态环境造成了严重的污染。福建省长汀县水土流失较为严重，当地利用杨梅治理，有效改善了当地的生态环境。随着杨梅种植面积不断扩大，改善品质的问题也受到广泛关注[12-14]。据长汀县河田镇车寮村近年东魁杨梅产量统计，300多hm2杨梅林一年总产量仅10万kg左右，平均每株产量约10 kg。另外，果实个体偏小，甜度不够导致销售困难，加上果园一般管理的人力物资投入成本较高，每年经济损失高达几千万元。可见在实际生产管理中，大部分杨梅林依旧停留在过去传统的栽培模式上，果农仅凭自身经验管理杨梅，未对当地杨梅的生理生态适应性作研究。有鉴于此，本试验以福建省长汀县东魁杨梅为试验材料，在了解当地东魁杨梅的栽培情况及对林下土壤养分分析的基础上，通过不同的养分补偿处理，分析杨梅果实品质对养分补偿的响应，筛选出最佳养分补偿配方，解决杨梅林产量不高和品质低劣等问题，为提高我省贫瘠山地杨梅产业的经济效益，改善杨梅产量和品质提供技术支撑。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验地设在福建省长汀县河田镇车寮村杨梅园内年均气温17.5～18.8℃，平均年无霜期260 d，平均年日照时数1 924.6 h，≥10℃有效积温为4 100～4 650℃，年平均降雨量为1 700 mm，降雨多集中于5—7月。该地以低山、丘陵地貌为主，海拔约在300～500 m。园内试验区坡向为东向，坡度40°，土壤为山地红壤，成土母岩属粗晶花岗岩，土层虽然深厚，但结构疏松，含砂量大，结构不良，是南方水土流失较为严重的土壤类型。土壤中0～40 cm土层有机质含量为14.21 g/kg，全氮含量为0.884 g/kg，全磷含量为0.407 g/kg，全钾含量为7.451 g/kg，速效氮含量为70.65 mg/kg，速效磷含量为69.08 mg/kg，速效钾含量为111.61 mg/kg。可见土壤中全氮和速效钾养分含量均低于杨梅树对土壤养分的需求标准[15]，因此需及时对杨梅林进行养分补偿，提高杨梅林产量和果实品质。

1.2 试验材料

供试杨梅园树龄为13年生，品种树势强健，树木经矮化管理，树高约为2.4～3.1 m，冠幅东西径约为 5.0～6.6 m、南北径约为 4.8～6.0 m，株行距为（5.3～6.8）m×（6.4～6.9）m。园内杨梅果实在 6月上旬成熟，果色紫红，成熟果实口感略酸。

试验中所使用的复合肥由史丹利化肥股份有限公司生产的硫酸钾型复合肥料（N+P2O5+K2O≥45%），菌肥由ETS（天津）生物科技发展有限公司生产（有效活菌数5 000万个/g，有机质≥45%，N+P2O5+K2O≥6%），磷肥由山东阳光化肥有限公司生产的农用级“沃能牌”磷酸二氢钾（KH2PO4含量≥98%）。

1.3 研究方法

1.3.1 养分补偿方式

试验地水土流失较为严重，土壤均质性很高。为了消除坡向、坡位和坡度等环境因子的影响，试验地选择充分考虑了环境因子均质性之外，试验对象选择长势一致、种植密度一致、往年结果量较一致的个体，使重复小区的研究背景基本能保持一致。如图1所示，在杨梅园此坡面上于同一高度上选择了位置并列的3个试验重复区（A区、B区、C区），去除边际效应，在每个试验区内均包含从山顶至山脚方向3棵×5列，共15棵树，3次重复共45棵树（数字1～45为试验杨梅树编号）。

图1 试验地设计图Figure 1 The design of experimental area

根据挖根探查，杨梅根幅一般不超过树冠冠幅。为了避开交叉影响、减少肥料对根系的损伤，施肥位置均在树冠滴水线以内，2次施肥位置错开，既达到全园翻土的目的，又促进根的生长。本试验设置5个施肥处理（见表1），施肥时间分春肥和壮果肥。春肥在2016年1月19日施，施肥方式采用条状沟施，在每棵树东西两侧的树冠滴水线内挖4个40 cm×30 cm×30 cm的坑进行施肥再覆土。壮果肥在2016年5月10日施，由于磷肥肥效慢，本次磷肥采用兑水向叶面喷施的方式，磷肥:水=1:300，其余施肥方式与施春肥相同。

1.3.2 取样方法

于杨梅果实成熟时（2016年6月5日）分别采摘3个区内不同处理中长势一致的杨梅树，在候选树体的不同方向及不同高度上采摘10颗成熟果实，装入自封袋，贴上标签标记好采样杨梅树编号及采样日期。包装采用泡沫箱加冰块的方式，及时运回实验室测定品质。

1.3.3 果实内在品质测定

本试验中杨梅果实内在品质检测指标包含可溶性固形物、总糖、还原性糖、总酸、蛋白质、维生素C、钾、钙。其中，①可溶性固形物:采用手持式糖度计测定[16]。②总糖:采用蒽酮比色法测定[17]。③还原性糖:采用斐林氏容量法测定[18]。④总酸:采用氢氧化钠滴定法测定[19]。⑤维生素C:采用2，6-二氯靛酚滴定法测定[17]。⑥蛋白质:采用国标GB 5009.5-2010标准测定。⑦钾采用国标GB/T 5009.91-2003标准测定。⑧钙:采用盐酸浸提原子吸收法测定。以上指标每处理重复3次。

1.3.4 数据统计与分析

本试验取3组重复的平均值，利用SPSS 21对不同养分补偿下杨梅内在品质进行单因素方差分析和主成分分析，并利用Excel绘制图表。

表1 养分补偿方案设计Table 1 The experiment design of nutrient compensation

2 结果与分析

2.1 杨梅果实可溶性固形物、糖和总酸对养分补偿的响应

对杨梅林进行不同养分补偿，我们发现处理Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ对可溶性固形物积累有显著效果，处理Ⅰ、Ⅳ对果实总糖作用明显，4个处理组对总酸均有较大影响。其中可溶性固形物在处理Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ含量分别为12.9%、12.3%、12.1%，较不施肥分别提高16.2%、10.8%、8.1%；总糖在Ⅰ、Ⅳ中分别是CK的1.26倍、1.24倍，但处理Ⅱ、Ⅲ对总糖影响不大。虽然总糖含量在施肥处理有增加趋势，但各处理对可溶性糖含量效果不明显；总酸是检验果实口感风味的重要指标[20]，不同养分补偿对果实总酸有明显降低作用，由图2可以看出，处理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的果实总酸含量分别降低了32.2%、26.4%、23.1%、22.7%，其中处理Ⅰ降酸效果最显著，可见施硫酸钾型复合肥（处理Ⅰ）能有效提高杨梅口感。

2.2 杨梅果实蛋白质对养分补偿的响应

养分补偿后对杨梅果实蛋白质指标进行差异分析（图3），处理Ⅰ、Ⅳ对提高蛋白质含量的效果最明显，分别提高了33.3%、12.8%，然而处理Ⅱ、Ⅲ对提高蛋白质含量影响不大。说明在不同养分补偿中施硫酸钾型复合肥（处理Ⅰ）、菌肥+磷肥复合肥（处理Ⅳ）可以显著提高果实中蛋白质的含量。

图2 杨梅果实可溶性固形物、糖、总酸对养分补偿的响应Figure 2 Response of soluble solids、sugar and total acid of Myrica rubra to nutrient compensation

图3 杨梅果实蛋白质对养分补偿的响应Figure 3 Response of Myrica rubra fruit protein to nutrient compensation

2.3 杨梅维生素C、钾、钙元素对养分补偿的响应

经过不同养分补偿后，我们检测了果实中维生素C、钾、钙元素方面的差异（图4），杨梅果实中的维生素C在处理中含量大小分别为Ⅲ＞Ⅱ＞Ⅰ＞Ⅳ＞Ⅴ，其中处理Ⅲ是CK的1.1倍；由图可见钾、钙元素在各处理均有较大提升，以处理Ⅳ效果最佳。

图4 杨梅果实维生素、钾、钙对养分补偿的响应Figure 4 Responses of vitamins、kalium and calcium in Myrica rubra to nutrient compensation

2.4 主成分分析

本试验中8个果实品质指标具有不同的衡量标准，对原始数据进行标准化处理，计算特征值、方差贡献率以及各指标的相关关系。如表2所示，显示KMO值为0.585，在Bartlett球形度检验中P值＜0.03，综合两个指标，说明变量之间存在相关性可进行后续分析。表3中特征值3.317、1.603、1.188均大于1，提取前3个特征值的主成分，其累积贡献率达76.36%，表明提取的前3个主成分可以基本反映8个指标的所有信息，能在一定程度上说明施肥的综合影响。通过主成分分析得到最佳施肥方式排序为硫酸钾型复合肥＞菌肥+磷肥＞菌肥＞磷肥＞不施肥。

表2 养分补偿对果实品质影响的主成分分析KMO和Bartlett的检验Table 2 Tests on KMO and Bartlett of principal component analysis for effect of nutrient compensation on fruit quality

3 讨论与结论

杨梅单株产量不高、品质不稳定是我国杨梅产业发展的主要问题[21]。本试验对长汀县红壤退化地东魁杨梅进行不同养分补偿后果实内在品质研究。结果表明养分补偿可以提高杨梅果实中可溶性固形物、总糖、蛋白质、维生素C、钾、钙这些营养物质的含量，并且对降低果实中总酸含量的效果达到显著差异，但是对提高果实中还原糖含量无明显意义。可溶性固形物包括糖、酸、维生素、矿物质元素等，其在处理Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ中呈显著差异，而总糖、总酸、蛋白质、维生素、矿物质元素的变化情况与之大致相同，可见本试验结果的合理性。

硫酸钾型复合肥对提高杨梅果实中可溶性固形物、总糖、蛋白质含量效果最佳，对降低果实中总酸含量的作用最显著。虽然硫酸钾型复合有效的改善果实口感风味，但长期反复施硫酸钾型复合肥会导致土壤的板结与酸化，因此需权衡复合肥的施用量和施用时间，在不破坏土壤营养结构的前提下达到改善果实品质效果最大化。微生物肥料是指某类微生物或复合微生物菌剂与有机肥或无机肥共同作用的一类菌肥[22]。这类菌肥可改良土壤，加强农作物对营养的吸收，减少病虫害和提高作物的品质[23-24]。其应用在苹果、梨、猕猴桃、香蕉和黄瓜、西瓜均有报道[25-28]。但本试验中单施菌肥对提高杨梅果实品质效果不是最佳，这可能是因为菌肥的作用机制是通过增加土壤微生物数量使土壤中微生物的活性增加，土壤中营养元素可以更快地被循环和利用[29]，而福建省长汀县水土流失较为严重，土壤贫瘠，不像氮磷钾肥可以直接被果树吸收利用，因此菌肥的施用量、肥效快慢和肥效时间有待进一步研究。维生素在人体维持正常机能的过程中是必不可缺的，试验结果表明，维生素C含量在施磷肥后最高。磷肥施用量过少会不利于杨梅花芽的分化，影响产量；过多则会导致结果过多，果树不堪重负而品质下降，全树出现畸形果。因此，倘若磷肥施用量控制得当，可以很好地提高果实中维生素C的含量；菌肥+磷肥复合肥在本试验中比单施菌肥和磷肥的综合效果更佳，这主要是因为磷肥易导致土壤固化，造成土壤板结，影响根系生长，而菌肥却可以改良、活化土壤，二者中和后有利于杨梅树体营养吸收，但这一作用机制还有待深入探究。

表3 养分补偿对果实品质影响的主成分分析的特征值和方差贡献率Table 3 Eigenvalues and variance contribution ratios of principal component analysis for effect of nutrient compensation on fruit quality

表4 不同养分补偿果实品质的各主成分、综合得分及排序Table 4 The main components，comprehensive scores and ranking of fruit quality compensated by different nutrients

综上所述，养分补偿种类、时间及养分补偿方式不同，对增加杨梅产量，提升果实品质有重要意义，但不同果实品质指标的衡量标准不一，本试验在不同养分补偿后对果实品质进行主成分分析得出施用硫酸钾型复合肥效果最佳。由于时间、环境等因素限制，本试验未能测试采后肥和冬肥对杨梅产业的影响，后续我们将补充施肥次数，设置不同施肥梯度，以筛选出高效的养分补偿方式及补偿量，为科学、高效、环保可持续杨梅产业提供技术支撑。