水肥耦合對主干型蘋果樹果實(shí)品質(zhì)的影響

摘 要：【目的】研究主干型蘋果樹在水肥一體化模式下的最佳水肥耦合方案。【方法】通過水肥一體化模式進(jìn)行水肥耦合灌溉施肥管理，磷鉀因素各設(shè)置2個(gè)水平（P₁：109.5kg/hm²，P₂：54.75 kg/hm²;K₁：199.5 kg/hm²，K₂：99.75 kg/hm²），水因素4個(gè)水平（充分灌溉W₁：5 256m³/hm²、輕度虧缺W₂：4 248 m³/hm²、中度虧缺W₃：1 050 m³/hm²、重度虧缺W₄：840 m³/hm²。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共16個(gè)處理。采用方差分析法和主成分分析法綜合評(píng)價(jià)16個(gè)處理的蘋果果實(shí)品質(zhì)。【結(jié)果】各處理間5個(gè)果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)存在顯著差異，綜合得分最高處理為W₂P₁K₁，其次為W₁P₁K₁處理，最低處理為W₂P₂K₂。【結(jié)論】7種果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)簡化為3種關(guān)鍵因子指標(biāo)，建立果實(shí)品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)體系，確定16個(gè)水肥處理下果實(shí)品質(zhì)綜合排名前五分別為W₂P₁K₁、W₁P₁K₁、W₄P₁K₁、W₃P₁K₁和W₁P₂K₁，W₃P₂K₂處理排名最后。

關(guān)鍵詞：蘋果;水肥耦合;主干型;果實(shí)品質(zhì)

中圖分類號(hào)：S661.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1001-4330（2024）10-2458-07

收稿日期（Received）：2024-02-15

基金項(xiàng)目：新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)重大科技計(jì)劃項(xiàng)目“果園主干結(jié)果型栽培技術(shù)與主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)機(jī)械化技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用（2021AA005）”;塔里木大學(xué)校長基金創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目“水肥高效利用創(chuàng)新研究團(tuán)隊(duì)”（TDZKCX202301）

作者簡介：胡志偉（2000-），男，新疆昌吉人，碩士研究生，研究方向?yàn)橥寥浪矢咝Ю茫‥-mail）1013148386@qq.com

通訊作者：遲春明（1978-），男，吉林遼源人，教授，博士，碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)橥寥浪矢咝Ю茫‥-mail）chichunming@126.com

0 引 言

【研究意義】我國是世界上最大的蘋果生產(chǎn)國，近年來，我國蘋果種植面積和產(chǎn)量快速增長^［1］。目前，我國蘋果樹種植四大主產(chǎn)區(qū)分別為環(huán)渤海灣、黃土高原、西南冷涼高地和新疆特色產(chǎn)區(qū)^［2］。新疆地處我國干旱區(qū)，光熱資源豐富、晝夜溫差大等氣候特定為蘋果形成良好的果實(shí)品質(zhì)提供了有利條件，但區(qū)域降雨不足、土壤肥力偏低等因素也成為阻礙區(qū)域蘋果產(chǎn)業(yè)發(fā)展的不利條件。因此，在果樹栽培管理過程中，根據(jù)不同水分條件，實(shí)現(xiàn)灌溉與施肥在時(shí)間、數(shù)量和方式上合理配合即“水肥耦合”，有利于提高果實(shí)產(chǎn)量與品質(zhì)。近年來隨著新疆果樹面積的不斷擴(kuò)大，蘋果種植面積也呈增長趨勢，以新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)為例，截止2019年蘋果面積已達(dá)2.38×10⁴hm²，產(chǎn)量達(dá)到68.72×10⁴ t^［3］。由于不同區(qū)域蘋果園管理粗放，水肥耦合效果差，導(dǎo)致肥料利用率偏低，影響了蘋果的果實(shí)品質(zhì)，限制了蘋果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展^［4-5］。因此，提高水分耦合效果是區(qū)域蘋果栽培管理的主要目標(biāo)之一。水肥一體化是實(shí)現(xiàn)水肥高效耦合的關(guān)鍵技術(shù)手段。水肥一體化是利用管道灌溉系統(tǒng)，將肥料溶解在水中，同時(shí)進(jìn)行灌溉與施肥，適時(shí)、適量地滿足農(nóng)作物對水分和養(yǎng)分的需求，實(shí)現(xiàn)水肥同步管理和高效利用的節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)^［6］。分析在水肥一體化下，不同水肥耦合處理對主干型蘋果樹果實(shí)品質(zhì)及產(chǎn)量的影響，對提高新疆主干型蘋果樹果實(shí)品質(zhì)有重要意義。【前人研究進(jìn)展】合理的滴灌施肥技術(shù)可以有效改善作物根區(qū)土壤的供肥狀況，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)^［7-8］。劉小剛等^［9］以4a生芒果樹為試材，發(fā)現(xiàn)輕度虧水灌溉、花芽分化期高肥、開花期低肥和果實(shí)膨大期中肥組合為干熱區(qū)芒果高效生產(chǎn)的最佳水肥耦合模式。一定條件下的水分虧缺處理不會(huì)明顯降低西瓜的產(chǎn)量，且能獲得較高的水分利用效率^［10］。對于紅富士蘋果的水肥一體化試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，水肥一體化可有效的提高紅富士蘋果的果實(shí)硬度、可溶性固形物以及單果重等^［11］。【本研究切入點(diǎn)】目前，區(qū)域內(nèi)有關(guān)水肥一體化模式下水肥耦合對主干型蘋果樹果實(shí)品質(zhì)影響的研究較少。需以水肥一體化為技術(shù)手段，研究不同灌水量與施肥量相互耦合對主干型蘋果樹生長及果實(shí)品質(zhì)的影響。【擬解決的關(guān)鍵問題】通過水肥一體化模式進(jìn)行水肥耦合灌溉施肥管理，磷鉀因素各設(shè)置2個(gè)水平，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共16個(gè)處理。篩選最佳水肥配比，為主干型蘋果樹水肥耦合高效利用提供借鑒。

新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)第61卷 第10期胡志偉等：水肥耦合對主干型蘋果樹果實(shí)品質(zhì)的影響

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)地位于阿拉爾市新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第一師5團(tuán)11連，以8年生主干型蘋果樹（品種為煙富3號(hào)，砧木為旮旯蘋果）為試驗(yàn)對象，株距為2.7 m，行間距為4.5 m。試驗(yàn)地位于塔里木盆地，日照充足，降水稀少，蒸發(fā)量較大。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)方案

該試驗(yàn)為水、磷、鉀三因素耦合試驗(yàn)，其中水因素設(shè)置4個(gè)水平，充分灌溉W₁（5 256 m³/hm²）、輕度虧缺W₂（4 248 m³/hm²）、中度虧缺W₃（1 050 m³/hm²）、重度虧缺W₄（840 m³/hm²）;磷鉀因素各設(shè)置2個(gè)水平P₁（109.5 kg/hm²），P₂（54.75 kg/hm²）；K₁（199.5 kg/hm²），K₂（99.75 kg/hm²）。共16個(gè)處理（W₁P₁K₁、W₁P₁K₂、W₁P₂K₁、W₁P₂K₂、W₂P₁K₁、W₂P₁K₂、W₂P₂K₁、W₂P₂K₂、W₃P₁K₁、W₃P₁K₂、W₃P₂K₁、W₃P₂K₂、W₄P₁K₁、W₄P₁K₂、W₄P₂K₁和W₄P₂K₂），每組處理設(shè)重復(fù)3次，共計(jì)48個(gè)小區(qū)，小區(qū)內(nèi)蘋果樹5棵，每棵果樹面積為12.15 m²。表1

制定小區(qū)分布（選擇果樹樹形、生長狀況相近的區(qū)域作為試驗(yàn)用地），測量試驗(yàn)地并確定面積及每個(gè)處理及小區(qū)面積，劃分小區(qū)。每小區(qū)選擇5株為固定調(diào)查株，掛牌標(biāo)記。

肥料種類尿素（N-46%）、磷酸二銨（N-P₂O₅-K：18-46-0）、硫酸鉀（K₂O-50%）。

采用滴灌施肥，單獨(dú)管理每個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)安裝施肥罐，用水表控制灌水量，將肥料溶解于施肥罐中，通過灌水壓強(qiáng)將肥料施入土壤。

分別為在5月初新梢期澆1次水；5月下旬澆1次助花水；6月中旬花期澆1次水，7月上旬澆1次促果水；7月中旬果實(shí)膨大期澆1次水；7月下旬澆1次水；8月上旬澆1次水。全生育期共灌水7次。

1.2.2 測定指標(biāo)

在蘋果果實(shí)成熟期，采集據(jù)地面1.6 m處果實(shí)狀況良好、無病蟲害、生長狀況相近的果實(shí)進(jìn)行可溶性糖、可滴定酸和可溶性固形物的測定。

將每個(gè)小區(qū)果樹上的果實(shí)全部采摘后進(jìn)行稱重測定產(chǎn)量。

可溶性固形物（使用糖度計(jì)測量各處理采回的蘋果的可溶性固形物）、可溶性糖（蒽酮比色法）、可滴定酸（標(biāo)準(zhǔn)氫氧化鈉滴定法）^［12］。

肥料產(chǎn)出率=處理產(chǎn)量/處理總施肥量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用Excel、SPSS 26.0分析數(shù)據(jù)，使用Origin 2018制作圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 水肥耦合對主干型蘋果樹果實(shí)產(chǎn)量的影響

研究表明，不同水肥用量下各處理之間產(chǎn)量差異顯著（P＜0.05），W₂P₁K₁產(chǎn)量最高，為處理W₁P₁K₁產(chǎn)量的110%，肥料產(chǎn)出率增加20.88%；W₃P₂K₂產(chǎn)量最低，為處理W₁P₁K₁產(chǎn)量的50%，肥料產(chǎn)出率降低28.27%；當(dāng)水鉀用量一定時(shí)，蘋果產(chǎn)量隨著磷肥用量的增加而增加；當(dāng)水磷用量一定時(shí)，蘋果產(chǎn)量隨著鉀肥用量的增加而增加；僅改變灌水量時(shí)，產(chǎn)隨灌水量的增加而增加。各處理間果形指數(shù)差異顯著（P＜0.05），當(dāng)灌水量為W₂時(shí)，相同磷鉀處理下果形指數(shù)最小，磷鉀肥用量變化對果形指數(shù)影響較小，當(dāng)灌水量增加時(shí)，容易引起果實(shí)膨大，果形更加飽滿。表2

2.2 水肥耦合對主干型蘋果樹果實(shí)品質(zhì)的影響

研究表明，各處理間W₂P₁K₁的可滴定酸含量最高，為常規(guī)處理W₁P₁K₁可滴定酸含量的107.18%，為最低處理W₃P₂K₁可滴定酸含量的259.2%；各處理間可滴定酸含量變化明顯；在水鉀用量一定時(shí)，隨著磷肥用量的增加，可滴定酸含量顯著提升；當(dāng)水磷施用量一定時(shí)，隨著鉀肥用量的增加，可滴定酸含量增加；僅改變灌水量時(shí)，可滴定酸含量隨灌水量的增加而增加。

在各處理間W₁P₂K₂對可溶性糖含量最高，處理W₄P₂K₁對可溶性糖含量影響最小，分別為常規(guī)處理W₁P₁K₁的111%和87.3%（P＜0.05）。可溶性糖含量隨磷鉀肥用量改變呈明顯變化規(guī)律。當(dāng)水磷用量一定下，鉀肥用量的增加使可溶性糖含量降低；當(dāng)水鉀用量一定時(shí)，磷肥的施用量增加同樣使得可溶性糖含量降低；僅改變灌水量時(shí)，可溶性糖無明顯變化規(guī)律。

各處理間W₁P₂K₁的可溶性固形物含量最高，處理W₄P₂K₂可溶性固形物含量最低，分別為常規(guī)處理W₁P₁K₁可溶性固形物含量的157.8%、68.8%，且各處理間可溶性固形物變化規(guī)律明顯。在水磷用量一定時(shí)，鉀肥用量增加可顯著提高果實(shí)可溶性固形物含量；在灌水量不變的情況下，當(dāng)鉀肥施用量較低時(shí)，增加磷肥施用量可提高果實(shí)可溶性固形物含量，當(dāng)鉀肥用量較高時(shí)，增施磷肥可使果實(shí)可溶性固形物含量降低；僅改變灌水量時(shí)，增加灌水量會(huì)提高可溶性固形物含量。

當(dāng)減少磷鉀施用時(shí)，可顯著提高果實(shí)的糖酸比。在W₃P₂K₂處理時(shí)，果實(shí)糖酸比最高，為常規(guī)處理W₁P₁K₁的297%。在W₁P₂K₁處理時(shí)，糖酸比含量最低，為常規(guī)處理W₁P₁K₁的66%。處理間糖酸比變化較為明顯，磷肥對糖酸比的影響大于鉀肥，同時(shí)降低磷鉀肥的用量可顯著提高果實(shí)糖酸比，提高果實(shí)風(fēng)味。圖1

有3個(gè)主成分初始特征值大于1，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為83.955%，其中主成分1占比41.621%，主成分2占比26.626%，主成分3占比15.708%，解釋了大部分信息，因此，3個(gè)主成分代替了最初評(píng)價(jià)蘋果果實(shí)的7個(gè)品質(zhì)指標(biāo)。主成分1中荷載值為正數(shù)的指標(biāo)為產(chǎn)量、可滴定酸、可溶性固形物、單果重，產(chǎn)量與可溶性固形物在主成分1中荷載值最大。主成分2中荷載值為正數(shù)的指標(biāo)為產(chǎn)量、可滴定酸、可溶性糖、單果重、果形指數(shù)，單果重在主成分2中荷載值最大。主成分3中荷載值為正數(shù)的指標(biāo)為可溶性糖、可滴定酸、可溶性固形物、果形指數(shù)。表3～4

①F=∑mi=1Ki×Fi（m=3）.

②F₁=∑ni=1Xi×F₁i/λF₁.

③F₂=∑ni=1Xi×F₂i/λF₂.

④F₃=∑ni=1Xi×F₃i/λF₃.

處理W₂P₁K₁的綜合評(píng)分最高，為1.36，處理W₃P₂K₂的綜合評(píng)分最低，為-0.86。處理W₂P₁K₁為灌水施肥量最佳。表5

3 討 論

3.1 水肥一體化在設(shè)施農(nóng)業(yè)、果園、以及大田經(jīng)濟(jì)作物栽培中得到廣泛應(yīng)用，具有省肥節(jié)水、增產(chǎn)高效的特點(diǎn)^［12］。合理的水肥耦合方案可以促進(jìn)果樹生長，有利于提升土壤肥力，并提高果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)^［13］。果實(shí)品質(zhì)是衡量園藝產(chǎn)品商品性最重要的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，直接影響到產(chǎn)品的價(jià)格和銷量^［14］。果品的品質(zhì)包含內(nèi)在品質(zhì)和外在品質(zhì)兩個(gè)方面，外在品質(zhì)表現(xiàn)包括果品的產(chǎn)量、形狀和大小等;內(nèi)在品質(zhì)表現(xiàn)包含果品含有的糖分、有機(jī)酸、可溶性固形物、糖酸比等^［15］。試驗(yàn)選用八年生果樹，各處理間產(chǎn)量、單果重、果形指數(shù)、肥料利用率、可滴定酸、可溶性糖、可溶性固形物，糖酸比均有顯著差異。

3.2 隨著灌水量的增加，蘋果產(chǎn)量呈先增加后降低的趨勢，灌水量越大產(chǎn)量不一定越高，適當(dāng)降低灌水量可以提升蘋果產(chǎn)量，與劉勝堯等^［16］的試驗(yàn)結(jié)果一致。王端等^［17］的研究結(jié)果表明，隨著磷鉀用量的提升，杏果實(shí)中可滴定酸與可溶性固形物含量呈現(xiàn)上升趨勢。當(dāng)灌水量變化時(shí)，W₂處理與其他水處理間存在顯著差異，灌水量為常規(guī)灌水量的60%～80%，可滴定酸含量最高，與仇銀生等^［18］的試驗(yàn)結(jié)論相同。劉艷武等^［19］研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)磷肥為常規(guī)施用量時(shí)，鉀肥減少，蘋果果實(shí)可溶性固形物含量呈降低趨勢，適宜的磷鉀肥施用量可明顯提高蘋果的可溶性固形物含量，研究結(jié)果與此相近。當(dāng)磷鉀施用量均較低時(shí)，果實(shí)可溶性糖含量最高，磷鉀肥對可溶性糖影響大小為鉀gt;磷，該試驗(yàn)結(jié)果與李春輝等^［20］的結(jié)論相近。

4 結(jié) 論

4.1 處理W₂P₁K₁時(shí)，產(chǎn)量最高，果實(shí)品質(zhì)評(píng)分較高。處理W₂P₁K₁排名第1，常規(guī)處理W₁P₁K₁排名第2。在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，適當(dāng)降低灌水量可提高蘋果產(chǎn)量與果實(shí)品質(zhì)。

4.2 水肥耦合可有效提升主干型蘋果樹的果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)，其中以處理W₂P₁K₁（W：4 248 m³/hm²，P₂O₅：109.5 kg/hm²，K₂O：199.5 kg/hm²）的果實(shí)產(chǎn)量與品質(zhì)最高。

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Effects of water and fertilizer coupling application on the fruit quality of main trunk apple trees

HU Zhiwei¹， YANG Na¹， TANG Zhihui²， ZHI Jinhu¹， CHI Chunming¹

（1. College of Agriculture， Tarim University/Southern Xinjiang Oasis Agricultural Resources and Environment Research Center， Tarim University/Collaborative Innovation Center of Eco-agriculture around Tarim ， Aral Xinjiang 843300， China; 2. Mechanical Equipment Research Institute， Xinjiang Academy of Agri-Reclamation Sciences， Shihezi Xinjiang 830049， China）

Abstract：【Objective】 To explore the optimal water and fertilizer coupling scheme of the main trunk apple trees under the integrated water fertilizer mode. 【Methods】 Field experiments with random block design of 16 treatments （two levels of phosphorus fertilizer， P₁， 109.5 kg/hm²， P₂， 54.75 kg/hm² were perfprmed; two levels of potassium fertilizer， K₁， 199.5 kg/hm²， K₂， 99.75 kg/hm²）; and four levels of water， W₁， full irrigation， 5，256 m³/hm²， W₂， mild deficit， 4，248 m³/hm²， W₃， moderate deficit， 1，050 m³/hm²， W₄， severe deficit， 840 m³/hm²） were conducted to investigate the response of apple fruit quality under different water and fertilizer coupling schemes. 【Results】 The results revealed that the fruit quality indexes were significantly different among the treatments.The highest comprehensive score treatment of fruit quality was W₂P₁K₁， followed by W₁P₁K₁， and the lowest treatment was W₂P₂K₂. 【Conclusion】 Principal component analysis simplified the seven fruit quality indexes into three key factors， and a comprehensive evaluation system of fruit quality was established. The top five fruit quality rankings under the 16 water and fertilizer treatments were W₂P₁K₁， W₁P₁K₁， W₄P₁K₁， W₃P₁K₁ and W₁P₂K₁， respectively.

Key words：apple; water and fertilizer coupling; trunk apple trees; fruit quality

Fund projects：The Major Science and Technology Program Project of XPCC \"Research and Application of Main Fruit Bearing Cultivation Technology and Mechanization Technology in Main Production Links of Orchards （2021AA005）\"; The Tarim University President's Foundation Innovation Team Project \"Innovative Research Team for Efficient Utilization of Water and Fertilizer （TDZKCX202301）

Correspondence author： CHI Chunming （1978-）， male， from Liaoyuan， Jilin， doctor， master supervisor， research direction： the efficient utilization of soil water and fertilizer，（E-mail）chichunming@126.com