不同施肥对百香果产量和营养成分的影响

张丽敏 蔡国俊 彭熙 郭春艳 任春光 李安定

摘  要：為了筛选百香果最佳施肥模式，本研究设置5种不同施肥处理：不施肥（CK）、氮磷钾肥（NPK）、有机肥（M）、氮磷钾与有机肥配施（MNPK）、高量氮磷钾与高量有机肥配施（2MNPK），通过分析比较百香果的生长状况、产量、营养成分差异，进一步采用多元统计分析方法进行主成分分析及综合评价。结果发现：与CK处理相比，NPK、MNPK、2MNPK处理百香果生长最快，尤其在定植66 d后效果最明显。NPK、M、MNPK和2MNPK处理均提高了百香果产量及品质，MNPK、2MNPK处理效果最明显。与CK处理相比，NPK、M、MNPK和2MNPK处理百香果产量分别增产112.86%、74.40%、191.00%、244.30%，维生素、矿质元素、糖类物质、氨基酸含量均有上升趋势，总酸呈下降趋势，2MNPK处理总氨基酸、必需氨基酸、风味氨基酸含量分别增加了82.40%、76.11%、76.89%，总酸含量降低了22.61%。对36种指标进行多元统计分析，从中提取了3个主成分因子，其累计方差贡献率为97.925%。建立综合评价模型计算综合总得分排序为2MNPK（123.04）>MNPK（39.06）>M（–12.01）>NPK（–45.36）>CK（–104.73）。说明在这5种施肥处理中，2MNPK处理是百香果种植过程中最佳施肥模式。该研究可以为百香果大面积推广应用奠定理论基础。

关键词：百香果;施肥处理;营养成分;主成分分析;综合评价

中图分类号：143.6      文献标识码：A

Abstract： In order to select the best fertilization mode for passion fruit， five different fertilization treatments were set up in this study： no fertilization （CK）， nitrogen， phosphorus and potassium fertilizer （NPK）， organic fertilizer （M）， nitrogen， phosphorus and potassium combined with organic fertilizer （MNPK）， high amount of nitrogen， phosphorus and potassium and high amount of organic fertilizer （2MNPK）. After the analysis and comparison of the difference of yield and nutritional components of passion fruit， the principal component analysis and comprehensive evaluation were done by the multivariate statistical analysis method （PCA）. The results showed that compared with CK， the growth of passion fruit treated with NPK， MNPK and 2MNPK was the fastest， especially after 66 days of planting. NPK， M， MNPK and 2MNPK increased the yield and quality， MNPK and 2MNPK treatments was the most obvious. Compared with CK， the yield of passion fruit treated with NPK， M， MNPK and 2MNPK increased by 112.86%， 74.40%， 191.00% and 244.30%， respectively， and the content of vitamins， mineral elements， sugars and amino acids increased， while the contents of total acids decreased. The content of total amino acids， essential amino acids and flavor amino acids increased by 82.40%， 76.11% and 76.89%， respectively， and the total acid content decreased by 22.61% in 2MNPK. Based on the multivariate statistical analysis of 36 indexes， three principal component factors were extracted， and the contribution rate of cumulative variance was 97.925%. According to the variance contribution rate of the three principal components， the comprehensive evaluation model was established to calculate the comprehensive total scores of different fertilization treatments， and the order was 2MNPK （123.04）>MNPK （39.06）>M （–12.01）>NPK （–45.36）>CK （–104.73）. It shows that among the five fertilization treatments， 2MNPK is the best fertilization mode in the process of passion fruit planting. This study could lay a theoretical foundation for the large-scale popularization and application of passion fruit.

Keywords： passion fruit; fertilization treatments; nutritional components; principal component analysis; comprehensive evaluation

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.11.017

百香果学名西番莲，是西番莲科（Passifloraceae）西番莲属（Passiflora Linn.）多年生常绿藤本植物，广泛分布于热带及亚热带地区，我国主要分布在广东、福建、广西、海南、贵州等地[1-2]。百香果因其浓郁芳香的香气而闻名，具有“水果之王”的美誉。随着百香果种植面积的快速发展，种植户不合理施用化肥不仅造成资源浪费，还增加了面源污染[3-4]和土壤次生盐碱化、土壤酸化[5-7]、水体富营养化[8]等风险，也是制约百香果产量及品质的关键因素。大量研究发现，有机无机肥配施不仅能减少化肥的施用量，还能提高果树产量及品质、维持和提高土壤质量及生产力，是当前研究的热点之一[9-12]。目前有关有机无机肥配施在猕猴桃、柑橘、柠檬等果树上已有研究，朱岁层等[13]通过增施有机肥比农民常规施肥减少化肥用量20.03%～32.15%，使猕猴桃增产13.89%～18.48%，维生素C（Vc）含量提高11.79%～12.24%。盛良学等[14]通过对柑橘园连续3年施用绿肥，发现柑橘产量、果实Vc、可溶性固形物等含量具有显著提高，平均增产34.80%。冯晓等[15]研究发现，使用优化施肥后产量与对照相比增产30.60%，与常规施肥相比增产17.70%，果实内在品质具有增加趋势。有机无机肥配施在其他果树上已有大量研究，但是在百香果树种上研究相对较少，尤其是把多元统计分析应用到比较不同施肥处理下百香果产量与品质的报道更为缺乏。本研究以百香果为研究对象，研究不同施肥处理对百香果产量及品质的影响，利用主成分分析方法进行综合评价分析，旨在筛选出最优的施肥模式。

1  材料与方法

1.1  试验地概况

试验地位于贵州省黔南州平塘县克度镇光明村贵州省山地资源研究所特色藤本植物产学研基地（106°48′19″ E，25°43′37″ N），属中亚热带季风湿润气候区，平均海拔853 m，年平均气温17 ℃，年均降雨量1259 mm，无霜期312 d。土壤为黄壤，石砾含量高。土壤有机碳、全氮、全磷、全钾含量分别为23.16、1.53、0.27、3.81 g/kg，碱解氮、有效磷、有效钾含量分别为166.50 、4.00、40.25 mg/kg。

1.2  试验设计

以‘台农1号’百香果为试验品种，2020年4月初定植，株行距为2 m×2 m，种植密度2505株/hm2，采用平棚垂簾式搭架。设置5个不同施肥处理：（1）不施肥（CK）;（2）氮磷钾肥（NPK）;（3）有机肥（M）;（4）氮磷钾与有机肥配施（MNPK）;（5）高量氮磷钾与高量有机肥配施（2MNPK）。每个施肥处理设置3个试验小区，每个小区种植30株百香果苗，小区面积为120 m2。所施用化肥为复合肥料（市售），N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15，有效养分为45%，所施用有机肥为秸秆有机肥料（市售），有机质含量为45%，有效养分为4.5%。所有施肥处理以等有效养分方式施入，其中NPK处理年施复合肥料1252.5 kg/hm2，M处理年施有机肥料12.5 t/hm2，MNPK处理年施有机肥料7.5 t/hm2、复合肥料501.0 kg/hm2，2MNPK处理年施有机肥料15.0 t/hm2、复合肥料1002.0 kg/hm2，所有肥料全部以基肥施入，穴施，在百香果整个生育期不再施肥。

1.3  指标测定方法

1.3.1  生长情况测定方法  在百香果生长至上架前，每种施肥处理的每个试验小区随机选择10株百香果，于定植后17、32、47、66 d分别测定百香果株高、地径及叶片数。

1.3.2  产量测定方法  于2020年6—11月，在百香果开始挂果至整个生育期结束期间，每种施肥处理的每个试验小区随机选择10株百香果，统计每株百香果的果实数量，在盛果期每个小区随机采摘50个百香果称重，平均得到每个百香果的单重，百香果产量（t/hm2）=每株果实数（个/株）×每个果单重（g）×每公顷株数（株/hm2）/106。

1.3.3  品质测定方法  2020年10月，在百香果盛果期从不同方位采集成熟度一致果实样品，每种施肥处理的每个试验小区随机采摘果实5.0 kg，样品果带回实验室测定。维生素C、E：参考GB 5009.86—2016《水果、蔬菜中的维生素C、E测定》;蛋白质：参考GB 5009.5—2016《食品中蛋白质的测定》;脂肪：参考GB5009.6—2016《食品中脂肪的测定》;粗纤维：参考GB/T 5009.10—2003《植物类食品中粗纤维的测定》;钙、铁、锌、钾、镁：火焰原子吸收分光光度法，其中钙、铁参考GB 5009.92—2016和锌、钾、镁参考GB 5009.91—2017;总黄酮：参考SN/T 4592— 2016《出口食品中总黄酮的测定》;超氧化物歧化物：参考GB/T 5009.171—2003《保健食品中超氧化物歧化酶（SOD）活性的测定》;可溶性固形物：参考NY/T 2637—2014《水果和蔬菜可溶性固形物含量的测定》折射仪法;总糖：参考GB 5009.8— 2016《食品中果糖、葡糖糖、蔗糖、麦芽糖、

乳糖的测定》滴定法;总酸：参考GB/T12456— 2008《食品中总酸的测定》滴定法;糖酸比为总糖与总酸的比值;氨基酸：参考GB 5009.124— 2016《食品中氨基酸的测定》氨基酸自动分析仪法。

1.4  数据处理

采用Excel 2007软件对实验数据进行处理，采用SPSS 19.0软件和Duncan’s新复极差法进行显著性分析，用R语言软件进行主成分分析及综合评价。

2  结果与分析

2.1  不同施肥处理百香果生长变化特征

由表1可知，不同施肥处理下百香果生长具有显著差异。随着时间推移，百香果株高、地径和叶片数呈增长趋势，尤其是在定植66 d后，百香果生长最快，株高、地径和叶片数分别比定植32、47 d后增长1375.23%和198.48%、845.85%和4.09%、31.45%和43.63%。与CK处理相比，NPK、M、MNPK、2MNPK处理百香果株高分别增加37.50%、2.62%、31.71%、40.07%，地径增加17.02%、10.08%、6.24%、13.47%，叶片数增加30.48%、3.29%、14.50%、22.63%，NPK、2MNPK处理效果最明显。

2.2  不同施肥处理百香果产量变化特征

百香果产量在不同施肥处理下表现出显著差异（图1）。2MNPK处理百香果产量最高，为15.46 t/hm2，MNPK、NPK处理次之，分别为13.07、9.56 t/hm2，而M处理效果最差，为7.83 t/hm2。NPK、M、MNPK和2MNPK处理百香果产量分别比CK处理增产112.86%、74.40%、191.00%、244.30%。

2.3  不同施肥处理百香果营养成分变化特征

2.3.1  不同施肥处理百香果主要营养成分变化特征  在检测的16种营养物质中，除了总黄酮外，其余营养物质在不同施肥处理下均表现出显著差异（表2）。与CK处理相比，MNPK、2MNPK处理显著提高了维生素、蛋白质、脂肪、粗纤维、矿质元素、超氧化物歧化酶、可溶性固形物、总糖及糖酸比含量，显著降低了总酸含量。2MNPK处理下Vc、可溶性固形物、总糖、糖酸比含量比CK处理增加31.33%、29.93%、34.21%、64.67%，总酸含量降低22.61%。

2.3.2  不同施肥处理百香果氨基酸含量变化特征  表3所示，16种氨基酸在不同施肥处理下均表现出显著差异。谷氨酸含量最高，为210.46～ 320.42 mg/100 g，天冬氨酸次之，为121.25～ 216.38 mg/100 g。总氨基酸、必需氨基酸、风味氨基酸含量分别为897.71～1637.45 mg/100 g、267.86～471.74 mg/100 g、523.61～926.22 mg/100 g。与CK处理相比，2MNPK处理显著提高了各氨基酸含量，总氨基酸、必需氨基酸、风味氨基酸含量分别增加82.40%、76.11%、76.89%。

2.4  主成分分析及综合评价

在表4中，以特征值大于1为标准，所检测的36个指标（X1～X36）共提取了3个主成分（PC1～PC3），累积解释方差为97.925。PC1的解释方差为86.327，特征值为31.078，具有较大载荷值的性状是产量、维生素、蛋白质、脂肪、粗纤维、矿质元素、总黄酮、可溶性固形物、总糖、总酸、糖酸比及16种氨基酸;PC2的解释方差为7.904，特征值为2.845，具有较大载荷值的性状是株高、地径、叶片数;PC3的解释方差为3.694，特征值为1.330，具有较大载荷值的性状是地径。

根据各主成分的特征向量和标准化后的数据（表4），可得出前3个主成分得分的函数表达式：

Y1=0.019X1+0.007X2+0.019X3+0.030X4+0.031X5+………+0.031X34+0.031X35+0.032X36

Y2=0.098X1+0.113X2+0.098X3+0.034X4+0.029X5+………–0.023X34–0.020X35–0.003X36

Y3=0.0007X1+0.089X2–0.068X3+0.010X4–0.016X5+………+0.024X34+0.045X35–0.032X36

3個表达式中，Y1～Y3分别代表各主成分的得分，X1～X36分别代表不同施肥处理下百香果检测指标经过标准化处理后的值。以各主成分对应的解释贡献率为权重，可构建综合评价模型，为：Y=86.327Y1+7.904Y2+3.694Y3，根据该模型计算出不同施肥处理的综合总得分。从表5可看出，综合得分最高为2MNPK处理，为123.04，最低为CK处理，为–104.73，排序为2MNPK（123.04）> MNPK（39.06）>M（–12.01）>NPK（–45.36）>CK（–104.73）。

3  讨论

3.1  不同施肥处理对百香果生长发育的影响

株高、地径和叶片数都是植物生长过程中最重要的农艺性状，均与产量有关[16-17]。在本研究中，定植66 d后，也就是5月下旬，百香果生长较快。这可能与温度有关，百香果属于热带水果，温度在25 ℃左右最适宜生长，试验地5月下旬的温度大致在23 ℃～27 ℃，是百香果快速生长的关键时期。不同施肥处理均显著增加了百香果株高、地径和叶片数，NPK、2MNPK处理效果最明显。与CK处理相比，NPK、2MNPK处理百香果株高、地径和叶片数分别增加37.50%、17.02%、30.48%和40.07%、13.47%、22.63%，主要原因可能是化肥释放肥效较快，能满足百香果早期生长，而有机肥属于缓慢释放型，主要影响百香果的产量及品质，这与王清等[18]在甘薯上的研究及童龙等[19]在竹荪上的研究结果相似。

3.2  不同施肥处理对百香果产量的影响

在本研究中，不同施肥处理百香果产量具有显著差异。2MNPK处理百香果产量最高，为15.46 t/hm2，MNPK、NPK处理次之，分别为13.07 t/hm2、9.56 t/hm2，而M处理效果最差，为7.83 t/hm2。说明单施化肥及有机无机肥配施对百香果的增产效果最明显，而单施有机肥效果不显著，这与王丹丹等[20]研究结果相一致。单施化肥与单施有机肥对增产有显著差异的原因可能与肥料的释放速度有关[25-28]，化肥释放速度快，促进植株生长，提前上架开花，导致产量较高，而单施有机肥肥效较慢，早期植物因缺肥而生长滞后，影响产量。有机无机肥配施增产有两方面的原因：一是有机无机肥配施对培肥土壤、提高土壤有机质含量的作用明显[32-34]，从而促进了百香果增产，二是有机无机肥配施能够提高作物当季肥料利用率，进一步提高单产[35-36]。

3.3  不同施肥处理对百香果品质的影响

在不同施肥处理中，与CK处理相比，NPK处理对百香果品质的影响不显著，而MNPK、2MNPK显著提高了百香果的营养物质，2MNPK处理效果最佳。这与罗龙皂等[30]研究结果相一致。沈中泉等[31]研究发现单施化肥使果实可溶性固形物降低、风味变差，这可能与化肥导致碳水化合物代谢合成受阻，糖酸比失调有关，从而使可溶性固形物降低，严重影响风味。赵佐平等[32]、肖时运等[33]研究也表明单施化肥不利于果实Vc、可溶性糖及氨基酸含量的积累。本研究也证实，单施化肥百香果主要营养物质（Vc、可溶性固形物、糖酸比）及氨基酸含量处于较低水平。有机无机肥配施既能提高土壤质量，又可给植物提供营养，在调控百香果果树生长和提高果实品 质方面具有极其重要的作用[29-31]，因此有机无机肥配施下百香果维生素C、可溶性固形物、总糖、糖酸比、氨基酸含量均显著提高。

4  结论

本研究结果表明，2MNPK处理产量比CK处理增产244.30%，Vc、可溶性固形物、总糖、糖酸比、总氨基酸、必需氨基酸、风味氨基酸含量比CK处理增加了31.33%、29.93%、34.21%、64.67%、82.40%、76.11%、76.89%，综合评价模型计算总得分最高。综上，2MNPK处理是百香果种植过程中最佳施肥模式。

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