遂川金柑果实品质与土壤、叶片、果实矿质养分的相关性分析

文 婷，杨 莉，刘德春，胡 威，马青龄，余 璇，刘 勇

（江西农业大学 农学院，江西 南昌 330045）

【研究意义】遂川金柑是江西省的一种地方特色优良水果，具有上千年的栽培历史，1999年遂川被国家农业部命名为“中国金桔之乡”。金柑果实色香味型俱佳，皮薄肉厚不仅可以鲜食，因其药用价值较高，也可通过加工成产品药用等[1]。【前人研究进展】前人在遂川金柑的基本品质调查上有过相应研究，如陈金印等[2]对遂川金柑果实的糖、酸、果胶、氨基酸、维生素、蛋白质等营养成分，以及人体必需的矿质元素等营养成分进行了分析；邱丽等[3]以遂川金柑等果实为材料，进行了果皮油胞的显微结构和精油组分的观察和分析；马张正等[4]用滑皮金柑和融安金柑两品种进行了外观及其营养品质的比较。此外，春永强等[5]利用60Co-γ射线辐照处理遂川金柑花粉进行授粉处理以减少遂川金柑种子数，并研究了对果实生长发育及内源激素含量变化的影响；王淑娟等[6-7]研究了使用蒽醌类化合物和水杨酸在金柑果实采后生理和品质上的作用。【本研究切入点】果实的品质不仅依靠优良单株的先天优势，更需要配置高产优质的栽培技术。采用土壤、叶片及果实矿质元素测定，制订配方施肥方案加强对果树的栽培养护的方法已大范围应用于柑橘，通过对症下药，合理施肥，从而提高产量和品质。如鲍江峰等[8]研究表明，土壤中多数因子直接影响湖北省纽荷尔脐橙的生长发育和品质表现，土壤pH、碱解氮和速效钾显著影响果皮亮度和果实可滴定酸含量；赵宜波[9]认为施用有机肥能不同程度降低果实可滴定酸含量，且周先艳等[10]研究发现增施有机肥能够提高可溶性固形物和Vc 的含量；另外，矿质营养元素之间的协同影响也被认为对柑橘果实品质有着很大的影响[11-16]，这与苹果[17-19]等果树上研究结果一致。【拟解决的关键问题】近年来，遂川金柑品质参差不齐的现象日渐突出，金柑产业受到波动[20]，本研究拟通过对遂川县34个果园金柑土壤、叶片和果实的矿质养分以及果实的基本品质进行测定，分析土壤、叶片、果实矿质营养的丰缺情况，以及果实品质与它们之间的相关性，找准关键影响因素，以期为遂川县金柑的合理营养施肥和优质高效生产提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 样品采集与制备

选取遂川金柑（Fortunella margarita（Lour.）Swingle“Suichuan Jingan”），采集时间于2019 年11 月中旬，样品来自吉安市遂川县草林镇、大汾镇、大坑乡、堆子前镇、黄坑乡、南江乡、西溪乡等遂川核心产区，进入挂果期的果园共34个，果树树龄为10～12年，每个果园均采集土壤、叶片、果实样品。

土壤样品：随机在果园选取树体长势基本一致且健壮的7～10株树，每株树滴水线外30 cm 处选为取样点，用“S”形法绕树采集0～40 cm深处的土壤，注意避开夹杂于泥土中石块和植物残枝等。混合所有取样点土壤样品，用四分法取约1 kg 土壤，作为一个检测样品，带回实验室烘干。将样品研磨细碎后过60和100目筛，装入磨口玻璃瓶中，盖塞放置于阴凉干燥处保存备用。

叶片样品：随机选取采样树树冠外围生长状况基本一致的春梢，收集顶端树梢以下第2～3 片叶，每个方向随机采集。各株树采集10 片叶作为一个检测样品带回实验室。配置体积分数75%酒精进行喷洗，用纸巾擦拭干净后置于75 ℃烘干箱烘干。样品研磨后过60目尼龙筛，装入磨口玻璃瓶中，盖塞放置于阴凉干燥处保存备用。

果实样品：随机在采样树四周方向各摘取大小基本一致的金柑果实45 个，其中15 个果实用于矿质养分测定，样品处理方法与叶片样品一致。其余30 个金柑样品用于果实品质测定，分为3 次重复，做好标记后带回实验室。

1.2 样品处理

土壤测定方法：样品测定pH 值采用电极法，用重铬酸钾氧化-外加热法测定土壤有机质含量，用碱解扩散法测定碱解氮含量，盐酸-氟化铵浸提钼锑抗比色法测定速效磷含量，乙酸铵浸提-ICP-AES火焰光度计法测定土壤速效钾含量，乙酸铵提取和ICP-AES法测定有效钙镁含量，测定有效铁、有效锰、有效铜和有效锌含量，采用DTPA 法提取ICP-AES 测定，沸水浸提后ICP-MS 法测定土壤有效硼含量，有效钼含量采用以草酸-草酸铵溶液为浸提ICP-MS法测定。

叶片与果实测定方法：叶片样品采用硫酸-双氧水消解后，微量凯氏定氮法测定氮含量，钼锑抗比色法测定磷含量，火焰光度计法测定钾含量。利用硝酸-双氧水消解和ICP-AES 法测定钙、镁、铁、锰、铜、锌、硼的含量。钼含量采用ICP-MS法测定。

果实品质测定方法：单果质量使用电子天平测定，果实横纵径测量使用游标卡尺。果实色泽用CR-400 色差仪（日本，Minolta 公司）测定果实赤道部位对角4 个方向的色差值。取果汁测定果实内含物含量：可溶性固形物含量测定用手持折光仪；可滴定酸含量测定用酸碱滴定法；Vc 含量测定采用2,6-二氯靛酚氧化滴定法；总糖采用蒽酮-比色法；果实硬度使用SMSTA.XT Plus 质构分析仪（英国，Stable Micro Systems公司)测定果实赤道部位对角4个方向的硬度值。

1.3 数据处理与分析

土壤养分分级标准参考鲁剑巍等[21]、庄伊美[22]和何天富[23]，叶片养分分级标准综合参考庄伊美[24]、Thomas等[25]。数据结果运用WPS2020和SPSS22.0软件进行相关性分析和逐步线性回归方程建立。

2 结果与讨论

2.1 金柑土壤、叶片及果实矿质元素含量和品质指标

2.1.1 土壤矿质元素含量结果分析 遂川金柑果园土壤矿质元素含量情况详见表1。通过pH（5.5～6.5）及有机质适宜范围（15～30 g/kg）综合分析，发现土壤pH 平均值为5.12，而88.35%的果园处于酸性状态。有机质平均值为18.94 g/kg，有63.53%处于适宜状态。

表1 遂川金柑果园土壤矿质营养情况及分布规律Tab.1 The content and distribution of mineral nutrients in the soil of‘Suichuan’kumquat orchard

根据文献中柑橘土壤养分分级标准[21-23]，土壤大量和常量元素适宜范围分别为碱解氮（100～200 mg/kg）、速效磷（15～80 mg/kg）、速效钾（100～200 mg/kg）、交换性钙（1 000～2 000 mg/kg）、交换性镁（150～300 mg/kg），而遂川金柑土壤碱解氮、速效磷、速效钾、交换性钙、交换性镁的平均值分别为128.01，114.91，93.66，834.07，99.15 mg/kg。其中，碱解氮有82.35%的果园处于适宜范围中；速效磷从极缺到高量都有分布，变异系数达到了130.29；速效钾缺乏及以下果园比例达到了67.65%；交换性钙和镁的缺乏更为严重，分别有91.18%果园和88.24%的果园比例处于缺乏及以下水平。微量元素有效铁、有效锰、有效铜、有效锌、有效硼、有效钼的适宜范围分别为10～20，5～20，0.5～1，1～5，0.5～1，0.15～0.2 mg/kg，遂川金柑果园各养分平均含量分别为92.85，13.34，2.44，3.35，0.17，0.1 mg/kg，整体情况来看，有效铁和有效铜超出适宜范围，并且分别有76.47%和67.64%的果园处于高量水平；有效硼和有效钼含量偏低明显，并且有82.36%和79.42%果园处于极缺状态；有效锰和有效锌基本适中，但部分果园也存在缺乏或者过量情况。

2.1.2 叶片矿质元素含量分析 遂川县金柑叶片矿质元素含量调查情况详见表2。根据柑橘叶片养分分级标准[24-25]，叶片大量和常量元素适宜范围分别为氮（25～28 mg/kg）、磷（1.2～1.6 mg/kg）、钾（10～15 mg/kg）、钙（30～50 mg/kg）、镁（3～5 mg/kg），金柑叶片氮、磷、钙、钾、镁的含量平均值分别为24.58，2.12，21.90，14.43，2.34 mg/kg。按照柑橘叶片营养诊断指标含量[24-25]，磷元素没有存在缺乏现象，钾元素91.76%处于适宜及适宜以上。而钙元素全部果园处于缺乏状态，氮和镁元素分别有47.06%和67.75%的果园处于缺乏状态。微量元素铁、锰、铜、锌、硼和钼适宜范围分别为60～120，25～100，6～16，25～100，35～100，0.1～2.0 mg/kg，微量元素铁、锰、铜、锌、硼和钼元素的含量平均值为163.24，61.39，5.48，15.99，35.96，0.21 mg/kg，其中铁元素全部果园处于适宜及适宜以上水平，钼元素全部果园处于适宜水平，锰、铜、硼处于适宜含量的比例为61.76%、26.47%、35.29%，锌元素含量均为缺乏。

表2 遂川金柑叶片矿质营养含量情况及分布规律Tab.2 The content and distribution of mineral nutrients in‘Suichuan’kumquat leaves

2.1.3 果实矿质元素含量分析 表3 为遂川金柑鲜果矿质元素含量详情。大量元素氮、磷、钾元素的平均值分别为1.66，0.22，1.79 g/kg。钙镁元素平均值为0.65 g/kg和0.32 g/kg。微量元素铁、锰、铜、锌、硼的平均值分别为4.69，3.47，0.58，1.7，2.01 mg/kg。

表3 遂川金柑鲜果矿质营养含量概况Tab.3 General situation of mineral nutrient content of‘Suichuan’kumquat fresh fruit

2.1.4 果实品质概况 表4 为遂川金柑鲜果矿质营养含量详情。不同果园金柑品质差异较大，单果质量、果形指数平均值分别为14.16 g、1.08，硬度范围为6.25～12.17 kg，可溶性固形物平均值为14.1%，总糖、可滴定酸平均值为13.63%、0.5%，Vc范围在13.17～53.83 mg/（100g）。色差L*、a*、b*、c*、h值的平均值分别为62.72、20.21、61.55、65.51、72.82。

表4 遂川县金柑果实品质概况Tab.4 General situation of‘Suichuan’kumquat fruit quality

2.2 影响果实品质因子的相关性分析

2.2.1 土壤养分与果实品质的相关性分析 遂川金柑土壤矿质元素含量与果实品质的相关性分析如表5。可以看出不同果园土壤矿质元素含量不同，与果实品质之间也存在着不同程度的相关性。相关性呈显著负相关的有土壤pH 与单果质量（-0.383）、有机质与果形指数（-0.404）、碱解氮与果形指数（-0.506）、交换性镁与c*（-0.360）、有效锰与单果质量（-0.366）。相关性呈显著正相关的有pH 与果形指数（0.390）、速效磷与单果质量（0.471）、速效钾与单果质量（0.476）、有效锰与硬度（0.368）、有效钼与Vc（0.345）。其中pH 值与有效锰与果实品质呈不同程度的正负相关，表明不同果园果实对不同土壤养分的吸收的作用不一样。

表5 土壤养分与果实品质的相关性Tab.5 Correlation between soil mineral nutrients and fruit quality

2.2.2 叶片养分与果实品质的相关性分析 表6 所示为遂川金柑叶片矿质元素含量与果实品质的相关性分析。其中相关性呈显著负相关的有氮与硬度（-0.481）、氮与Vc（-0.518）、磷与单果质量（-0.499）、钙与Vc（-0.385）、镁与单果质量（-0.579）、铁与Vc（-0.363）、锰与硬度（-0.341）、锌与硬度（-0.466）。相关性呈显著正相关的有氮与单果质量（0.532）、氮与果形指数（0.355）、镁与硬度（0.410）、镁与可溶性固形物（0.472）、锰与单果质量（0.444）、锌与单果质量（0.766）。

表6 叶片矿质养分与果实品质的相关性Tab.6 Correlation between leaf mineral nutrients and fruit quality

2.2.3 果实矿质营养与果实品质的相关性分析 表7 所示为遂川金柑果实矿质元素含量与果实品质的相关性分析。其中相关性呈显著负相关的有氮与可滴定酸（-0.441）、氮与h（-0.436）、磷与单果质量（-0.639）、钙与单果质量（-0.784）、镁与单果质量（-0.702）、锰与种子数（-0.405）、锰与h（-0.366）、铜与可滴定酸（-0.346）、铜与h（-0.344）、锌与单果质量（-0.369）、锌与L*（-0.502）、锌与b*（-0.426）、锌与c*（-0.356）、钼与h（-0.411）。相关性呈显著正相关的有氮与a*（0.483）、氮与b（0.403）、氮与c*（0.480）、磷与硬度（0.351）、磷与总糖（0.339）、钾与Vc（0.436）、钙与硬度（0.558）、钙与h（0.346）、镁与硬度（0.463）、镁与可溶性固形物（0.346）、锰与单果质量（0.576）、锰与a*（0.388）、锰与c*（0.342）、铜与可溶性固形物（0.665）、铜与a*（0.358）、锌与Vc（0.424）、硼与Vc（0.485）、钼与Vc（0.399）。

表7 果实矿质营养与果实品质的相关性Tab.7 The correlation between fruit mineral nutrition and fruit quality

2.3 影响遂川金柑果实品质的主要矿质因子筛选及回归方程的建立

遂川金柑土壤、叶片、果实与果实品质之间两两存在明显差异，且关系错综复杂，仅仅使用简单的相关性分析不足以显示出各个因子之间存在的复杂关系。因此，采用逐步线性回归多元统计分析的方法对已有的相关性分析进行进一步验证，筛选出关键影响因子，并建立方程。

本研究将果实单果质量（y1）、果型指数（y2）、硬度（y3）、可溶性固形物（y4）、总糖（y5）、可滴定酸（y6）、Vc（y7）、L*（y8）、a*（y9）、b*（y10）、c*（y11）、h（y12）与土壤pH 值（x1）、有机质（x2）、碱解氮（x3）、速效磷（x4）、速效钾（x5）、交换性钙（x6）、交换性镁（x7）、有效铁（x8）、有效锰（x9）、有效铜（x10）、有效锌（x11）、有效硼（x12）、有效钼（x13）进行多元线性回归分析，并建立线性回归方程。

表8为影响果实品质的主要土壤养分因子及回归方程。从表中得出：单果质量受到土壤速效钾和有效锰的影响，有效锰对单果质量的影响更大，且与之呈负相关；硬度与有效锰呈正相关，与有效钾呈负相关；c*与速效磷和交换性镁相关。

表8 影响果实品质的主要土壤养分因子筛选及回归方程的建立Tab.8 Main soil nutrient factors and regression equations affecting fruit quality

表9为影响果实品质的主要叶片养分因子及回归方程。从表中可以得到，单果质量主要受锌元素的影响，两者呈正相关；硬度受氮元素的影响，呈负相关；可溶性固形物受其镁和锰元素的影响，都与其呈正相关；Vc与氮和磷元素呈负相关。

表9 影响果实品质的主要叶片养分因子及回归方程Tab.9 Main nutrient factors and regression equations affecting fruit quality

采用同样的方法，表10 为影响果实品质的主要果实矿质养分因子及回归方程。对金柑果实单果质量影响较大的是钙元素，两者为负相关，受锰元素影响相对较小，呈正相关；硬度与钙元素呈现出极显著正相关；可溶性固形物与铜元素呈正相关，具有极显著差异；总糖含量主要受磷元素的影响，两者为正相关；可滴定酸受氮元素的影响，两者为负相关；Vc 受硼和氮元素两者的影响，均呈正相关；c*与氮元素呈正相关，与锌元素呈负相关，呈极显著差异。

表10 影响果实品质的主要果实矿质养分因子及回归方程Tab.10 Mineral nutrient factors and regression equations affecting fruit quality

3 讨论与结论

江西省是我国主要柑橘栽培地区，包括柚类、橙类、橘类和金柑等。由于果树发育和果实品质与果园土壤、树体以及果实矿质营养状况密切相关，江西本地栽培品种赣南脐橙[26-28]、金沙柚[29]、南丰蜜桔[30-31]、新余蜜桔[32]、马家柚[33-34]等都已开展了相关研究。

土壤pH 值和有机质含量对果树根系营养吸收的影响较大。通过对江西各柑橘品种果园的调查发现，土壤pH 值偏酸和有机质含量不足问题突出，这与江西柑橘栽培多以红壤土为主有关。在所调查遂川金柑果园中，88.35%的果园土壤处于酸性状态，也还有36.47%果园的土壤有机质不足。因此，生产上应继续重视土壤性状的改良，调节pH值，多施有机肥，从而满足遂川金柑生长需求。

在江西各柑橘品种果园中，刘桂东等[35]发现分别有87.09%、41.94%和38.71%的赣南脐橙果园在土壤氮、磷、钾含量上缺乏；本课题组对金沙柚[29]、新余蜜桔[32]和马家柚[33-34]果园土壤中大量元素氮、磷、钾的调查发现，都基本以缺乏为主。而所调查的遂川金柑果园土壤中大量元素氮、磷、钾丰缺情况与其他品种果园存在差异，82.35%果园的碱解氮含量适宜，88.29%果园的速效磷处于适宜及适宜以上水平，只有速效钾在67.65%的果园中存在缺乏情况。大量研究报道表明，通过叶片和土壤营养诊断协同分析更有利于准确把握树体真实的营养吸收状况。遂川金柑叶片中磷和钾元素分别在97.06%和100%的果园处于适宜及适宜以上水平，其中磷元素还存在11.76%的过量果园。这与土壤丰缺分布情况有所不同，可能与当地着重叶片喷施磷酸二氢钾的施肥习惯有关；从土壤和叶片大量元素含量情况对比可以看出，氮元素在部分土壤中含量适宜的果园出现叶片缺乏的情况，推测与不同地区施肥习惯存在差异有关。大量元素含量是影响柑橘品质的重要因素，郑苍松[36]通过对南丰蜜橘土壤-树体养分和果实品质分析，在南丰蜜橘酸味品质因子中，可食率主要受果实氮和磷的影响。王艳语等[37]研究了氮磷钾对柑橘生长、产量和品质的影响，发现增施氮肥可以提高果汁含量、可溶性固形物总量，使果实酸度适宜，且磷肥对生长、保持果实的产量和品质都十分重要。遂川金柑果实品质与矿质元素的线性回归方程结果显示，叶片氮元素与果实硬度和Vc 含量呈负相关，果实中氮元素与可滴定酸呈负相关，但与色泽指数c*值呈正相关。果实中磷元素正向影响总糖含量，而土壤速效钾与单果重呈正相关。因此，在土壤速效钾缺乏的果园适当提高施肥量，并通过调整树势，增强果实对氮和磷元素的吸收能力来提高果实外观和内在品质。

在江西各柑橘品种果园中，土壤交换性钙和交换性镁含量不足为共同现象，这是由于酸性土壤pH下降导致土壤正电荷增加，使得对钙和镁等养分离子的吸附量显著减少[38]，而且叶片中钙镁元素缺乏这一现象也非常普遍[29,32]。遂川金柑钙和镁元素在土壤和叶片中都存在大量果园缺乏的情况，尤其是镁元素，在土壤和叶片中分别有38.24%和35.29%的果园含量极度缺乏。遂川金柑叶片镁元素与可溶性固形物呈正相关，所以需重视镁肥的施用及树体对镁肥的吸收。遂川金柑果实钙元素与单果重量呈负相关，与果实硬度呈正相关，表明钙肥需适量增施。李中勇等[39]对果实桃喷施钙的实验发现，随施钙量的增加，设施油桃果实单果重、产量、钙含量、可溶性糖含量、果实硬度、Vc 含量均呈显著性增加。此外，苹果[40]、梨[41]、樱桃[42]上的研究表明，在生产中适当喷施钙镁肥，会提升果实的糖酸比，果实品质提高。

微量元素中铁、锰和铜元素受酸性土壤的影响含量普遍较高，如卢映琼[43]调查了477 个赣南脐橙园土壤微量元素有效铜、铁和锰含量情况，发现分别有76.45%、98.58%和85.55%的土壤样本处于适量及以上水平。新余蜜桔土壤有效铁、有效锰和有效铜含量超标的果园比例分别为100%、48.6%和48.7%[31]。金沙柚土壤有效铁、有效锰和有效铜含量适宜及适宜以上比例分别达到78.26%、65.22%和56.52%，并且达到过量的果园比例分别为8.70%、4.35%和13.04%[29]。所检测的遂川金柑中铁元素在土壤和叶片中含量都存在丰富和过量的情况，而锰元素也在土壤和叶片中以适宜及适宜以上水平为主；而铜元素虽然在土壤含量很高，但在叶片中却以缺乏为主，这与新余蜜桔[32]、金沙柚[29]、马家柚[33-34]、冰糖橙[44]的研究情况相反，可能金柑对铜元素吸收的能力，或者金柑叶片中铜元素适宜分布范围与其他柑橘有所不同，如何苇竹[45]分别制定了宽皮柑橘、橙类和柚类叶片矿质养分含量标准；凌丽俐等[46]研究发现脐橙叶片铜缺乏或不足的果园还占有较大的比例；黄春辉等[47]对奉新猕猴桃园叶片营养状况分析结果显示锰含量充足。通过线性回归方程分析发现，果实中铜元素与可溶性固形物呈正相关，锰元素含量正向影响了果实硬度、可溶性固形物以及Vc。

江西各柑橘品种果园在土壤锌含量丰缺情况存在差异，新余蜜桔和马家柚以适宜为主，赣南脐橙和金沙柚存在40%～45%的缺乏比例。而遂川金柑锌元素在土壤中含量丰富，而叶片中缺乏，可能与高浓度磷和铁元素对锌元素的拮抗作用有关[33]，解除拮抗和增强树体对锌元素的吸收能力有利于提高果实单果质量。另外，虽然通过叶片喷施解决了一些果园硼缺乏的问题，但仍存在64.71%的果园需要重视硼元素的施入，遂川金柑果实硼元素与果实单果质量以及Vc 呈正相关，在土壤和叶片中缺乏的果园需要增施硼肥。而钼元素在土壤中缺乏，叶片中全部果园处于适宜的情况还需要进一步研究。