攀枝花芒果幼果黑心病与土壤理化性状相关性分析

潘宏兵，刘 伟，罗 玲，李贵利，李桂珍，王 斌，杜 邦*

（1.四川省攀枝花市农林科学研究院，四川 攀枝花 617061；2.四川省农业科学院园艺研究所，四川 成都 610066；3.四川农业大学果蔬研究所，四川 成都 611130）

芒果（Mangifera indica L.）是热带、亚热带重要水果之一，被誉为热带水果之王［1］。攀枝花市金沙江干热河谷区域具典型的南亚热带气候类型［2］，在海拔900～1 800 m均有芒果种植，主栽品种为‘凯特’芒，是国内少有的晚熟芒果生态最适宜区。截至2018年底，攀枝花芒果种植面积3.4万hm2，投产面积1.4万hm2，产量24万t，产值达25亿元。

芒果幼果黑心病为果实常见生理性病害，多发病于种子液态胚乳后期或果实长至大拇指大小，初期果肉出现褐色水渍状或种子坏死变黑伴有种子积液外渗，严重时果肉、种核、种子等组织坏死变黑，果皮出现凹陷黑色病斑，最后病果萎蔫脱落。近年，攀枝花芒果园幼果黑心病危害越来越严重，病果园减产明显，严重者绝收，虽然在幼果期喷施多次Ca和B叶面肥能起到部分缓解作用，但幼果黑心病成因尚缺乏系统的研究。随着果园不合理肥料施入和种植年限的增加，土壤性状固有平衡被打乱，易加速果树衰败和生产力降低［3］。有关植物病害与土壤养分、酶活性、微生物、环境因子等相关性研究发现，青稞根腐病与土壤有效磷和速效钾呈正相关，与过氧化氢酶和放线菌等呈负相关［4］，姜温病与土壤温度呈正相关，与含水量呈显著正相关，与速效磷呈极显著正相关［5］，苹果树腐烂病与土壤速效钾呈极显著负相关［6］，晚稻菌核病、橡胶树死皮病均与土壤氮含量呈正相关［7-8］。由于受到气候、管理水平及土壤性状等因素的影响，各地不同作物果园土壤问题存在差异［9］。芒果园土壤pH值、养分等性状是影响芒果生长的重要因素，能引起病害或产量、品质改变，不同地区芒果园土壤限制因子可能不同。为此，试验选攀枝花芒果幼果黑心病果园，开展幼果黑心病与土壤pH值和养分相关性等研究，旨在分析芒果幼果黑心病成因，进而提出芒果幼果黑心病防治对策，促进攀枝花晚熟芒果产业发展。

1 材料与方法

1.1 样品采集

土壤样品采集：2018年1月，在调研基础上选择具有代表性的16个幼果黑心病芒果园作为采样地，土壤类型有红壤土、燥红土、黄壤土、黄沙土、灰沙土和昔格达土。采用“S”形土壤取样法，每样地取点15个，土壤采集深度0～20 cm，各样地所采集土壤混合后四分法留取土样用于分析。土壤样品按相关要求，经风干、研磨、过筛处理后备用。

果实样品采集：2018年4月，选择3个幼果黑心病率高于0.3的芒果园作为采样地，地点及土壤类型分别是福田镇黄壤土、同德镇灰沙土、金江镇红壤土。采用随机多点抽样法，每样地随机选8株黑心病芒果树，沿每株树冠外围东、西、南、北4个方向采集正常果和病果各8～12个。采集果实随即带回实验室，用超纯水清洗后切块，经105℃杀青30 min和70℃烘干至恒重，再进行粉碎、过筛处理后备用。

1.2 测定、调查指标及方法

采用pH酸度计测定土壤pH值；重铬酸钾-硫酸氧化-硫酸亚铁滴定法测定土壤有机质；碱解扩散法测定碱解氮；碳酸氢钠/氟化铵-盐酸浸提-钼锑抗比色法测定土壤有效磷；乙酸铵浸提-火焰光度法测定速效钾；乙酸铵浸提-原子吸收分光光度法测定交换性钙、镁；采用磷酸盐-乙酸浸提-硫酸钡比浊法测定有效硫；二乙三胺五乙酸（DTPA）浸提-原子吸收分光光度法测定土壤有效铁、铜、锰、锌；沸水浸提-甲亚胺比色法测定有效硼。

参照食品安全国家标准，果实矿质养分钾、钙、镁、铁、铜、锰、锌采用火焰原子吸收光谱法，磷采用钼蓝分光光度法；参考土壤农化分析常用方法，果实矿质养分氮采用凯氏蒸馏法，硫采用硝酸镁氧化-硫酸钡比浊法，硼采用碳酸钠熔融-甲亚胺比色法。

每样地随机选择8株黑心病芒果树，沿每株树冠外围东、西、南、北4个方向随机采集20个果，将果实切开调查统计黑心病率。

1.3 评价标准

根据四川省第二次土壤普查土壤pH值和养分分级标准（表1），对供试芒果园土壤进行相关指标含量等级划分，以此评价攀枝花幼果黑心病芒果园土壤酸碱度和养分丰缺情况。

表1 土壤pH值和养分含量分级标准

1.4 数据分析

研究目的是为了按土壤pH值和养分指标来对病害进行相关性分析，需要对原始变量进行数据转换，分析结果才有实际意义。土壤养分状况系统研究法［10］认为，可用高、中、低3个等级标准来衡量土壤有效养分测定值，低水平表示该土壤养分缺乏，中等水平表示土壤养分不足，高水平表示对一般作物而言，可以不施该养分。参照把高水平的值（3倍临界值）定为本文数据转换的最佳值［11］，碱解氮（x3′）、有效磷（x4′）、速效钾（x5′）、交换性钙（x6′）、交换性镁（x7′）、有效硫（x8′）、有效铁（x9′）、有效铜（x10′）、有效锰（x11′）、有效锌（x12′）、有效硼（x13′）的最佳值（以土壤密度2.65 kg/L进行数据换算）分别为84.9（z3）、15.8（z4）、88.3（z5）、498.1（z6）、110.0（z7）、13.6（z8）、11.3（z9）、1.1（z10）、5.7（z11）、2.3（z12）、0.2（z13）mg/kg， 转换公式为：xi=1-sqrt（xi′-zi）2/zi。土壤 pH 值（x1′）偏酸、碱对植物而言不利，其值以7为最佳，转换公式为：x1=1-sqrt（x1′-7）2（x1′-7）/7。 土壤有机质（x2）含量对植物而言越高越好，无需数据转换。

用Excel 2010软件进行数据整理，用SAS 9.3统计分析软件进行相关、方差、逐步回归和通径分析，分析方法详见参考文献［12-13］。

2 结果与分析

2.1 黑心和正常幼果之间矿质养分含量比较

结果（表2）表明，黑心和正常幼果之间矿质养分含量差异明显。黑心病果的矿质养分氮、钾、磷、镁、锌含量分别高达15 625.67、3 503.70、619.67、569.50、8.99 mg/kg，均显著高于正常果；黑心病果的矿质养分钙、铜、锰含量高于正常果，而铁、硫、硼含量低于正常果，但差异均不显著；正常果实矿质养分含量高低为氮＞钾＞硫＞镁＞磷＞钙＞锌＞铁＞锰＞硼＞铜，幼果主要吸收大、中量矿质元素。

表2 黑心和正常幼果间矿质养分含量比较 （mg/kg）

表3 幼果黑心病芒果园黑心病率和土壤pH值、有机质及大量元素基本状况

表4 幼果黑心病芒果园土壤pH值、养分丰缺度 （%）

2.2 幼果黑心病芒果园幼果黑心病率、土壤pH值、有机质及大量元素基本状况

本研究调查发现，黑心病芒果园的幼果黑心病率、土壤pH值、有机质及大量元素变异系数在17.84%～67.83%（表3），病果园土壤pH值及养分丰缺度差异明显（表4）。幼果黑心病率在0.10～0.55之间，土壤pH值在4.61～7.95之间，土壤有机质含量在3.71～13.67 g/kg之间，碱解氮在27.00～116.00 mg/kg之间，有效磷在2.10～26.55 mg/kg之间，速效钾在28.00～164.00 mg/kg之间；病果园土壤pH值在二至五级水平，62.50%病果园土壤偏酸性（其中25%偏强酸），土壤中性和偏碱性均为18.75%；病果园土壤有机质含量严重偏低，都低于三级以下，六级占25%；病果园土壤碱解氮含量在三至六级水平，五级最高，为43.75%；病果园土壤有效磷、速效钾含量都低于一级，三、四级之和均为68.75%。

2.3 幼果黑心病芒果园土壤中、微量元素基本状况

由表5可以看出，不同幼果黑心病芒果园土壤中、微量元素含量差异明显，变异系数在44.94%～123.89%之间，病果园土壤中、微量元素丰缺度差异明显（表5）。土壤交换性钙含量在127.00～2 272.00 mg/kg之间，差异最明显，变异系数最高；而土壤有效硼含量在0.04～0.27 mg/kg之间，差异最小，变异系数最低； 62.50%病果园土壤交换性钙含量在五级水平，12.50%在一级水平，其他在三、四级水平；75.00%病果园土壤交换性镁含量在一级水平，其他在二、三级水平；病果园土壤有效硫含量在三级水平；病果园土壤有效铁、铜、锰、锌含量多在一至五级水平，分别在一、三、三、二级水平最高（37.50%～56.25%），75%病果园土壤有效硼含量在四级水平，其他在五级水平。

表5 幼果黑心病芒果园土壤中、微量元素基本状况

2.4 幼果黑心病率和主要土壤性状的相关分析

表6 幼果黑心病率和主要土壤性状的相关系数

幼果黑心病率和土壤主要性状的相关性详见表6。幼果黑心病率与土壤pH值、有效硼、有效磷、交换性钙、有效铁和有效锰均呈负相关，其中与pH值和有效硼负相关显著，相关系数分别为-0.531和-0.546；而幼果黑心病率与土壤有机质、碱解氮、速效钾、交换性镁、有效硫、有效锌均呈正相关，其中与有机质、碱解氮分别呈极显著和显著正相关，相关系数为0.684和0.584。土壤性状间相关性明显，pH值与碱解氮和有效硫均呈显著负相关，相关系数分别为-0.583和-0.558，与有效锰显著正相关，相关系数为0.597；有机质与碱解氮、有效铁分别呈极显著正和负相关，相关系数分别为0.751和-0.758；大量元素间以及与中、微量元素相关差异不显著；中量元素交换性钙与交换性镁显著负相关，有效硫与有效锰、有效锌分别为极显著负相关和极显著正相关，相关系数分别为-0.596、-0.800和0.680；微量元素有效铜与有效铁、有效锌均显著正相关，有效锰与有效锌显著负相关，相关系数分别为0.593、0.582和-0.589；其他土壤养分之间相关性差异不显著。

现有研究认为钙养分对果实生理性病害有重要影响，本研究发现幼果黑心病率与土壤交换性钙负相关，有关幼果黑心病率与土壤交换性钙含量/其他养分含量比的相关性结果详见表7。幼果黑心病率与交换性钙/有机质、交换性钙/碱解氮、交换性钙/有效磷、交换性钙/速效钾、交换性钙/交换性镁等均成负相关关系，相关性均不显著，相关系数在-0.488～-0.112之间。

表7 幼果黑心病率与土壤交换性钙养分平衡的相关系数

2.5 幼果黑心病率与主要土壤性状的逐步回归分析

研究表明，幼果黑心病率与上述13个土壤性状相关性明显，为查明土壤性状对幼果黑心病发生影响的重要性，确定哪些土壤性状因素对幼果黑心病率的回归方程预测效果最好，同时能降低分析性状的共线性对回归方程的影响，经采用逐步回归分析对多选土壤性状因子进行筛选，取sle=0.10、sls=0.10，逐步回归分析结果见表8和表9。

表8 回归模型的方差分析

表9 回归参数及显著性检验

通过逐步回归分析得pH值（x1）、有机质（x2）、交换性镁（x7）及有效硼（x13）对幼果黑心病率（y）的回归方程：y=1.319 38-0.876 92x1+0.011 08x2+0.017 94x7-0.432 12x13，（F=45.8，P＜0.000 1，R2=0.943 4），所求多重线性回归方程非常显著，说明做y关于x1、x2、x7、x13的通径分析是有意义的。

2.6 主要土壤性状对幼果黑心病率的通径分析

回归方程中自变量除可以通过直接作用引起因变量变化外，还可以通过与其相关的其他自变量间接引起因变量的变化［14］。而通径分析主要是在对简单相关系数进行分解的基础上，进一步研究自变量直接和通过其它自变量间接影响因变量效果的大小，即直接通径系数和间接通径系数。由表10可知，pH值与幼果黑心病率显著负相关，而对幼果黑心病率负直接作用影响达到极显著水平（-0.681），pH值通过有机质、交换性镁和有效硼对幼果黑心病率起间接作用总和为0.150，较直接作用低很多，说明pH值对幼果黑心病率的影响主要是其直接作用决定，土壤偏酸、碱都易引起幼果黑心病发生；有机质与幼果黑心病率极显著正相关，而对幼果黑心病率正直接作用仅达到显著水平（0.269），有机质通过pH值对幼果黑心病率起正间接作用（0.331），通过交换性镁、有效硼起负或正间接作用较小，说明有机质对幼果黑心病率的影响主要由其直接作用和通过pH值间接作用决定；交换性镁与幼果黑心病率不显著正相关，而对幼果黑心病率正直接作用影响达到极显著水平（0.290），交换性镁通过pH值、有机质和有效硼对幼果黑心病率起间接作用总和为-0.175，说明交换性镁对幼果黑心病率的影响主要是其直接作用决定；有效硼与幼果黑心病率显著负相关，而对幼果黑心病率负直接作用影响达到极显著水平（-0.668）。有效硼通过pH值对幼果黑心病率的正间接作用（0.188），远高于通过有机质和交换性镁的负间接作用，说明有效硼对幼果黑心病率的影响主要是通过其直接作用决定，同时受通过pH值正间接作用影响较大。

综上，芒果幼果黑心病发生受多个重要土壤性状因子影响，土壤性状因子之间相互促进与制约关系并存；4个土壤性状因子对幼果黑心病率的直接作用（绝对值）大小顺序为：pH值＞有效硼＞交换性镁＞有机质，pH值、交换性镁和有效硼对幼果黑心病率影响主要是其直接作用决定，有机质对幼果黑心病率的影响主要其直接作用和通过pH值间接作用决定。

表10 逐步回归后的土壤性状与幼果黑心病率的通径分析

3 讨论与结论

幼果实矿质养分氮、钾、镁、磷、硫含量远高于其他矿质元素，可能和芒果果实矿质养分的生物吸收系数大小相关［15］。黑心和正常幼果之间矿质养分含量差异明显，黑心病果矿质养分氮、钾、磷、镁、锌含量均显著高于正常果，其他矿质养分含量差异不显著，说明芒果果实矿质营养吸收失衡引起幼果黑心病发生，与王春枝等［16］研究结果相一致。由于土壤养分含量与果实矿质元素含量的相关性较强［9］，即幼果黑心病发生和土壤营养状况紧密相关。

合理施肥是影响作物产量和品质的重要因素，而且还能提高其土壤肥料和环境效益［17］。通过调查发现，攀枝花黑心病芒果园土壤pH值在4.61～7.95之间，与同生态区云南华坪县芒果园土壤pH值4.9～ 7.8相近［18］。土壤pH值影响果树根系对营养成分的吸收和利用，适宜的土壤pH值可以避免作物多种营养元素的缺乏和毒害作用［19-20］，因此需要对43.75%病果园的土壤pH值进行调节，使其满足芒果树最适宜土壤pH值为5.5～7.0。调查发现，不同幼果黑心病芒果园土壤养分丰缺度差异明显，主要表现为有机质严重偏低，交换性镁和有效铁含量偏高，50%以上病果园土壤养分中有效磷、交换性镁、有效硫、有效铁、有效铜、有效锰和有效硼含量超过其3倍临界值，除交换性镁和有效铁外的其他土壤养分都存在低于其临界值情况，可能是长期不合理施用肥料造成，而交换性镁和有效铁含量偏高现象有别于国内其他芒果产区，可能与攀枝花地质构造和土壤发育形成有关。

果园土壤养分状况、微生物及环境因子等与作物病害发生存在相关性［4-8］。本研究发现，幼果黑心病率与土壤pH值和土壤养分存在相关性，同时土壤pH值与土壤养分间存在相关性。其中，幼果黑心病率与土壤pH值和有效硼显著负相关，而与土壤碱解氮和有机质分别达显著和极显著正相关，结果与黑心、正常幼果之间矿质养分含量差异吻合。幼果黑心病率与土壤交换性钙、土壤交换性钙含量/其他养分含量均呈负相关关系，且黑心病幼果钙含量比正常果高，主要是幼果吸收矿质元素钙和铁、硼之间存在着拮抗作用，黑心病幼果吸收铁、硼含量减少促进了钙含量吸收，与缺钙诱发芒果“软鼻病”［21］、果肉海绵组织［22］、果肉溃败［23］等生理病害研究结果不一致。

通过逐步回归分析，建立了土壤pH值、有机质、交换性镁以及有效硼与幼果黑心病率的最优回归方程，可用于预测攀枝花地区芒果园幼果黑心病发生情况。通径分析结果表明，pH值、交换性镁和有效硼对幼果黑心病率影响主要由其直接作用决定，有机质对幼果黑心病率的影响主要由其直接作用和通过pH值间接作用决定，通径分析更能准确地揭示自变量对因变量作用的实质［24］。本研究认为，黑心病发生与土壤pH值和养分紧密相关，土壤pH值失衡影响了芒果树体对部分土壤营养的吸收转化，是否还受土壤水分、温度等其他因素影响有待进一步研究，建议采取调节芒果园土壤的pH值、有机质、交换性镁和有效硼含量改良土壤和幼果期补施叶面肥，减轻幼果黑心病发生。