不同施肥方式对苹果桃园土壤养分及果实香气成分的影响

彭 程，陆育生，常晓晓，陈 喆，林志雄，邱继水

（广东省农业科学院果树研究所/农业农村部南亚热带果树生物学与遗传资源利用重点实验室/广东省热带亚热带果树研究重点实验室，广东 广州 510640）

【研究意义】苹果桃（Prunus persica‘apple’Peach）是从红花桃中选育出来的优良芽变品种，其果实外观近圆形，外形似苹果而得名［1-2］。苹果桃主要在广西、贵州、湖南、湖北有商业种植，其中贵州省黔南苗族布依族自治州、遵义市等种植面积累计约2 666 hm2。贵州省黔南苗族布依族自治州属亚热带季风湿润气候，年平均气温13.6 ℃，年降水量为1 148.2 mm。独特的气候条件，促使苹果桃成为当地主导产业［3］。然而，由于当地土地资源缺乏，大部分果园都种植在荒山荒坡非耕地或坡地上，果园立地条件差。再加上长期重产量轻品质，重视化学肥料、忽略有机肥施用等现象，导致桃园土壤有机质含量下降、养分平衡失调和果实品质下降等诸多问题，致使产业发展受限［3］。【前人研究进展】已有研究表明，施肥直接关系到果树的生长、花芽分化、果实品质，影响其生产能力和经济效益［4-9］。在农业生产中，施肥还能改变土壤生物活性和土壤化学性质，对土壤的可持续利用具有重要影响［10］。另外，不同施肥处理对果实香气成分影响较大。邹晶晶等［11］证实施用不同肥料显著影响桂花精油中醇类、酯类、醛类物质的质量，其中施用复合肥、饼肥显著提高了酮类物质的质量。史星雲等［12］证实施有机肥可以提高葡萄果实中高级醇类、脂肪酸类等物质的质量。施入有机肥在枸杞［4］、蓝莓［5］、葡萄［6］、苹果［7］及番茄［8］等研究已有报道，但大多集中在营养品质的影响上。【本研究切入点】关于苹果桃的研究，尤其是不同施肥方法对苹果桃果园土壤养分和果实香气影响方面的研究尚未见报道。【拟解决的关键问题】因此，本研究通过研究不同种类肥料对苹果桃果园土壤肥力指标和果实香气成分的影响，旨在找出适宜于贵州东部地区苹果桃种植的施肥方案，以期为黔南苗族布依族自治州瓮安县地区苹果桃生产实践和理论研究提供依据或指导作用，从而促进贵州东部及东北部地区苹果桃产业健康发展。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于贵州省黔南苗族布依族自治州瓮安县猴场镇草堂社区（107º07′～107º42′E，26º53′～27º29′N），该地区属亚热带季风湿润气候，年平均气温13.6 ℃，最热月（7 月）平均气温23.1 ℃，最冷月（1 月）平均气温2.9 ℃，年降水量为1 148.2 mm。苹果桃果园中苹果桃树栽植于2013 年，栽植株行距为4 m×5 m。

1.2 试验方法

1.2.1 果园改造方法 果园改土于2018 年秋进行，改土时将果园（约2 hm2）的土壤进行深耕，在果树滴水线两侧开沟，沟深60 cm、宽30 cm，填入肥料，覆盖土壤。其中0.67 hm2使用2 000 kg菜籽麸肥（当地常见）作为基肥，0.67 hm2使用2 000 kg 商用有机肥作为基肥，0.67 hm2使用2 000 kg 复合肥作为基肥。其余肥水药进行统一管理。

1.2.2 采样方法 土壤取样时间为2019 年8 月上旬，以苹果桃树滴水线附件采取土壤，每棵树的6 个方向取土壤样品，3 次重复，每个重复3 棵树。土壤样品置于4 ℃储藏备用。不同施肥处理均按照此方法取土壤样品。

苹果桃果实取样时间为2019 年8 月中旬，待果实成熟取样。选取长势一致的4 棵树进行取样，每棵树选取大小颜色一致的果实20 个，均匀分成3 份。不同施肥处理均按照此方法取果实样品。

1.2.3 测定方法 土壤pH值采用土壤pH计检测，土壤有机质含量采用重铬酸钾容量法-外加热法测定，土壤有效氮、速效磷、速效钾分别采用碱解扩散法、碳酸氢钠提取-钼锑抗比色法和乙酸铵浸提-火焰光度法测定［13］。单果质量采用千分之一电子天平逐个称量，采用游标卡尺逐个测量果实横径、纵径。可溶性固形物含量采用手持折光仪ATAGO 测定，果实硬度采用GY-1 型果实硬度计进行测定，果实糖分采用铁氰化钾滴定法［14］测定，果实中有机酸质量采用标准NaOH溶液中和滴定法［15］测定。

1.2.4 挥发性成分检测 样品处理：在50 mL顶空瓶加入10 g 苹果桃果肉，加入10 μL 浓度2.05 mg/L 2-辛醇（内标），10 mL饱和NaCl水溶液。用锡箔纸密封后，40℃水浴10 min，插入固相微萃取纤维DVB/CAR/PDMS（50/30 μm），萃取30 min，解吸3 min。

色谱条件：使用Rtx-wax 毛细管气相色谱柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）。升温程序初始温度为40 ℃，以5 ℃/min 的速度升至180 ℃，然后以10 ℃/min 的速度升至230 ℃。载气He（纯度大于99.99 %），不分流，流速1.0 mL/min。进样口温度240 ℃，传输线温度240 ℃。质谱条件：离子源温度为230 ℃，电离方式为EI。电子能量设为70 eV，扫描范围35～450 m/z。定性采用各组分在图谱库NIST11.lib 中匹配度大于99 %的鉴定结果，并根据C7-C30 正构烷烃标准样品保留时间计算相关化合物保留指数。采用内标法对样品的峰面积进行校正。

分别用Excel 和SPSS 22.0 软件进行数据整理和方差分析，用Sigma plot 绘图。

2 结果与分析

2.1 不同施肥方式对土壤养分的影响

2.1.1 不同施肥方式对土壤pH 值和有机质含量的影响 由表1 可知，不同施肥处理对土壤pH值和有机质含量的影响存在差异。不同施肥处理对土壤pH 值影响不大，3 种施肥处理土壤pH 值差异不显著；而不同施肥处理对土壤有机质含量影响显著，其中菜籽麸肥处理和商用有机肥处理土壤有机质含量较高，分别为28.81、27.18 g/kg，均高于复合肥处理的土壤有机质含量。由此可见，苹果桃果园施用菜籽麸肥和商用有机肥均能提高土壤有机质含量，其中菜籽麸肥效果最为明显。

表1 不同施肥处理对土壤pH 值和有机质含量的影响Table 1 Effects of different fertilization treatments on soil pH value and organic matter content

2.1.2 不同施肥方式对土壤氮、磷、钾含量的影响 由表2 可知，不同施肥处理对土壤中氮、磷、钾含量的影响显著。菜籽麸肥处理土壤铵态氮含量最高，为0.53 mg/kg，而商用有机肥处理和复合肥处理分别为0.38、0.37 mg/kg。商用有机肥处理硝态氮含量最高，为1.26 mg/kg；而菜籽麸肥处理含量最低，为0.93 mg/kg。不同施肥处理对土壤中速效氮含量影响不显著，而对有效磷和速效钾含量影响显著。商用复合肥处理土壤有效磷含量最高，为129.47 g/kg；菜籽麸肥含量次之，为121.47 g/kg，均显著高于复合肥处理。商用复合肥处理土壤速效钾含量最高，为357.67 g/kg；菜籽麸肥处理次之，为286.00 g/kg，均显著高于复合肥处理。由此可见，菜籽麸肥和商用有机肥处理能够显著提高土壤中的有效磷、速效钾含量。

表2 不同施肥处理对土壤氮、磷、钾含量的影响Table 2 Effects of different fertilization treatments on the contents of N,P,K in soil（mg/kg）

2.1.3 不同施肥方式对土壤微量元素的影响由表3 可知，不同施肥处理对土壤中微量元素的影响不同。菜籽麸肥处理土壤中交换性钙、交换性镁含量均为最高，其次为复合肥处理，含量最低的为商用有机肥处理。有效硫含量在各处理中情况则正好相反，商用有机肥处理最高，为87.46 mg/kg；其次为复合肥处理，为72.84 mg/kg；菜籽麸肥处理最低，为62.40 mg/kg。土壤中有效硼和有效铜在3 种处理中均未发生显著变化。土壤中有效锌含量菜籽麸肥处理最高，为3.38 mg/kg；其次为商用有机肥处理，为2.79 mg/kg；复合肥处理最低，为2.46 mg/kg。土壤中有效锰和有效铁含量均是复合肥处理最高，分别为78.34、59.99 mg/kg；有效锰含量最低的为商用有机肥处理，为63.17 mg/kg；有效铁含量最低的为菜籽麸肥处理，为35.18 mg/kg。由此可见，相较于复合肥，施用有机肥能够提高土壤中交换性钙、有效硫、有效铜、有效锌、有效硼含量，降低有效铁、有效锰含量。

表3 不同施肥处理对土壤微量元素的影响Table 3 Effects of different fertilization treatments on the contents of trace elements in soil

2.2 不同施肥方式对果实品质的影响

2.2.1 不同施肥方式对苹果桃果实品质的影响由表4 可知，与复合肥处理相比，菜籽麸肥处理能够显著提高果实硬度、可溶性固形物含量和总糖含量，而商用有机肥处理效果不显著。其中菜籽麸肥处理苹果桃果实总糖含量为9.51%，硬度为10.38 kg/cm2，均显著高于其他处理。而果实单果重、纵径、横径、总酸含量在不同处理间未见显著差异。由此可见，有机肥处理对苹果桃单果重、纵径、横径、总酸含量影响不显著，只有菜籽麸肥处理能够提升苹果桃果实总糖含量和硬度。

表4 不同施肥处理对果实品质的影响Table 4 Effects of different fertilization treatments on fruit quality

2.2.2 不同施肥方式对苹果桃果实香气成分的影响 由表5 可知，不同施肥处理苹果桃果实共检测出57 种香气物质，各处理香气物质总含量差异显著。其中菜籽麸肥处理果实香气物质总含量最高，为396.00 μg/kg（FW）；商用有机肥处理次之，为337.59 μg/kg（FW）；复合肥处理最低，为274.86 μg/kg（FW）。先前的研究表明桃类果实香气以酯类物质为主［16］。本研究发现各处理酯类香气物质总含量差异显著，其中菜籽麸肥处理苹果桃果实共检测出8 种酯类，分别为乙酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯、乙酸己酯、乙酸壬酯、辛酸乙酯、丁酸，2-乙烯酯，共计含量为44.52 μg/kg（FW）；商用有机肥处理苹果桃果实共检测出6 种酯类，分别为乙酸乙酯、己酸乙酯、乙酸己酯、乙酸壬酯、辛酸乙酯、丁酸-2-乙烯酯，共计含量为29.10 μg/kg（FW）；复合肥处理苹果桃果实共检测出6 种酯类，分别为乙酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯、乙酸己酯、乙酸壬酯、3-己烯酸乙酯，共计含量为19.95 μg/kg（FW）。由此可见，经菜籽麸肥处理和商用有机肥处理后，苹果桃果实香气酯香型物质含量均显著提升。

表5 不同施肥方式对苹果桃果实香气成分的影响Table 5 Effects of different fertilization treatments on the aroma components of Prunus persica ‘apple’ Peach（μg/kg,FW）

（续表5）

3 讨论

贵州的气候条件具有生产优质果品供应市场的优势，但由于土地资源缺乏，为保证粮食生产，果园立地条件较差；加上栽培管理技术缺乏以及长期重产量轻品质，重视化学肥料、忽略有机肥施用等原因，该地区苹果桃果园土壤有机质和养分含量低［3］。已有研究表明，有机肥能够改善土壤肥力，提高肥料利用效率，提升果实品质［17-18］。本研究结果表明，施用有机肥苹果桃果园土壤养分如有机质、有效磷、速效钾、交换性钙、有效硫、有效铜、有效锌、有效硼含量均有提升趋势。这与陈洁［17］和邱吟霜等［18］的研究结果一致。这可能是由于菜籽麸肥和商用有机肥中含有易分解的碳氮和营养元素［23］，能够促进微生物生长和代谢［24］，提高土壤酶活性［25］以及土壤肥力［26-27］。

本研究发现相较于复合肥处理，菜籽麸肥处理和商用有机肥处理苹果桃果实香气物质含量分别提升44.07%和22.82%，有机肥处理能够提升果实香气物质含量。罗华等［16］研究发现施入有机肥能提高肥城桃香气物质相对含量，提升酯类化合物相对含量。王孝娣等［24］研究发现有机肥栽培红富士苹果主要香气成分相对含量显著提升，尤其是酯类香气物质。本研究也证实菜籽麸肥和商用有机肥处理能够显著提升果实酯类香气物质含量，相较于复合肥处理分别提升123.16%和45.68%。有机肥如何提升果实香气物质含量的机理尚不明晰，且各种挥发性物质的生物合成前体不同，其合成途径也不尽相同。已有研究表明，脂肪酸是形成果实香气成分的主要前体物质。果实挥发性物质中的一些C6、C9 的醇类、醛类以及由C6、C9 的脂肪酸所形成的酯类物质，多是以脂肪酸为前体，在脂氧合酶的催化作用下形成。脂肪酸代谢途径主要包括脂氧合酶LOX 氧化、α-氧化、β-氧化及γ-氧化等，其中LOX氧化和β-氧化两个代谢途径是大多数植物香气形成的主要来源。可能是经有机肥处理后，土壤理化性质得以改善［18,25-26］，树体吸收的营养元素种类更加全面，脂肪酸代谢途径以及香气物质合成途径的相关基因或酶活性增加，从而使香气物质含量显著增加。关于菜籽麸肥和商用有机肥对苹果桃香气物质作用机理还有待进一步研究。

4 结论

本试验分析了复合肥、菜籽麸肥和商用有机肥对苹果桃果园土壤养分和果实品质的影响，结果表明，2 种有机肥处理均能够增加苹果桃果园有机质含量，分别提升22.80%和17.15%；菜籽麸肥和商用有机肥处理土壤有效磷含量分别上调60.63%和71.21%，速效钾含量分别上调34.06%和67.66%。相较于复合肥处理，菜籽麸肥和商用有机肥处理对果实可溶性固形物含量、总酸、单果重和纵径、横径未见显著影响，只有菜籽麸肥能够提升果实总糖含量和果实硬度，分别提升17.26%和17.16%。菜籽麸肥和商用有机肥能够显著提升果实总香气物质含量，分别提升44.07%和22.82%。综上所述，菜籽麸肥对果实基本品质和香气物质的提升效果最佳。综合考虑因地制宜和经济效益等因素，推荐使用菜籽麸肥作为提升苹果桃品质和商业价值主要施用肥料。