土壤養分狀況與馬家柚果實品質相關性的多元分析

張涓涓，楊 莉，劉德春，劉山蓓，徐炳星 ，周施清 ，毛衛平 ，劉 勇

（1. 江西農業大學 農學院，江西 南昌 330045；2. 江西省廣豐縣林業科學研究所，江西 廣豐 334600）

土壤養分狀況與馬家柚果實品質相關性的多元分析

張涓涓1，楊 莉1，劉德春1，劉山蓓1，徐炳星2，周施清2，毛衛平2，劉 勇1

（1. 江西農業大學 農學院，江西 南昌 330045；2. 江西省廣豐縣林業科學研究所，江西 廣豐 334600）

為給指導馬家柚測土配方施肥提供理論依據，對江西省廣豐縣馬家柚主產區5種不同類型土壤的養分狀況、果實礦質營養及品質的調查，應用WPS表格和SPSS軟件進行相關性分析和多元回歸分析，篩選出影響馬家柚果實礦質營養及品質的主要土壤因子。結果表明，不同類型土壤養分狀況、馬家柚果實品質及礦質營養含量均存在較大的差異；土壤養分狀況與果實品質及礦質營養含量間均存在較強的相關性，且不同土壤養分狀況與果實品質因子和礦質元素含量之間相關系數差異較大。多元分析結果表明，可溶性固形物含量與土壤全氮含量呈負相關，可滴定酸含量與土壤有機質含量呈負相關，與土壤有效錳含量正相關，固酸比與土壤pH值呈負相關，與土壤全氮含量呈正相關，Vc含量與土壤全氮含量呈負相關，總糖含量與土壤有效磷和有機質含量呈正相關，與土壤堿解氮和有效鐵含量呈負相關；果實中的磷含量與土壤pH值呈負相關，果實中的鉀含量與土壤速效鉀含量呈負相關，與土壤堿解氮、有效鐵含量呈正相關，果實中的氮含量與土壤全氮、有效鐵、有效銅、交換性鎂含量呈負相關，與土壤有效錳含量呈正相關，果實中的鐵含量與土壤全氮含量呈正相關，果實中的錳含量與土壤有效錳含量呈正相關，果實中的銅含量受土壤養分影響較弱，果實中的鋅含量與土壤pH值呈負相關，果實中的鈣含量與土壤全氮含量呈正相關，果實中的鎂含量與土壤pH值呈正相關，與土壤有效銅含量呈負相關。提高土壤有效磷和有機質含量，適當增加土壤全氮、有效鐵含量，合理控制鉀肥的施用，對于生產品質高且鉀、鈣、鐵含量豐富的馬家柚具有重要作用。

馬家柚；土壤；品質；礦質營養；多元分析

江西省廣豐縣是馬家柚的主產區，栽培面積達8 000 hm2，馬家柚已成為當地的主要栽培樹種和農民的重要經濟來源。但馬家柚主栽區的土壤類型多樣，導致土壤養分類型及含量也各不相同。國內外研究者在土壤養分與柑橘果實品質間的關系及果實礦質營養變化規律上做了大量的研究[1-5]。趙小敏等[6]對不同地質類型的土壤養分與南豐蜜桔果實品質的關系進行研究，認為地質類型是影響南豐蜜桔果實品質的重要原因；周學伍等[7]對種植于不同母質上的3年生錦橙進行缺素癥的觀察及誘因分析，認為土壤母質對柑橘的生長狀況有明顯影響，表明土壤養分對柑橘生長和品質的形成具有著重要影響。而前人對馬家柚的研究僅限于授粉對果實品質的影響、病蟲害防治及栽培技術[8-10]等，對土壤類型與果實礦質營養及品質相關性的研究還未見報道。本研究中通過對馬家柚果園分布的5種不同土壤類型的養分、果實礦質營養及品質的調查，應用相關性分析和多元回歸分析等方法，探討土壤養分與果實礦質營養和品質的關系，篩選影響馬家柚果實礦質營養及品質的主要土壤因子，旨在為不同土壤類型的果園科學施肥提供理論依據。

1 材料與方法

試驗中土壤和果實材料分別采自江西省廣豐縣馬家柚5個主產區（管村、大南、排山、湖豐、軍潭鄉/鎮）的14年生的果園，土壤類型分別為紅壤、棕色石灰土、鈣質頁巖風化土、紫色土、沖積土。在每個產區分別選取3個果園，于2013年11月中旬（馬家柚果實成熟期）進行土壤和果實樣品采集。

在每個果園按照“S”形隨機選取3株取樣樹，每株作為1個采樣單元，避開堆積過肥料的地方和施肥穴、路邊，分別在每株樹滴水線外30cm處用土鉆采集0～40cm深處的土壤，去除植物殘體并將其混合均勻后，用四分法約取1.0 kg土壤，用無菌袋裝回實驗室，晾于塑料紙上，自然風干后過2mm篩，用密封袋保存于干燥器中待分析測定。在土壤取樣樹體的中上部各隨機取果實3～5個，作為樣品，進行果實品質和礦質營養分析。分別取果汁和果肉進行果實品質和礦質營養測定，土壤和果實礦質營養參照張強等[11]的方法測定，參考曹建康等[12]的方法測定果實品質。

采用WPS表格和SPSS軟件對土壤養分含量和果實理化性狀數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同類型土壤養分和果實品質基本狀況

表1中是廣豐縣5個不同類型土壤的測定數據。按照魯劍巍，沈兆敏等[13-14]的柑橘園土壤養分分級標準，pH值適宜范圍為4.8～8.5，紅壤、棕色石灰土偏酸，其它土壤類型表現為酸性適宜范圍；有機質適宜含量為＞15 g/kg，紫色土含量偏低，其余類型土壤含量適中；堿解氮適宜范圍為100～200mg/kg，除鈣質頁巖風化土含量偏高外，其它土壤類型屬于適宜；有效磷適宜含量為15～80mg/kg，紅壤、棕色石灰土、紫色土缺乏，鈣質頁巖風化土、沖積土適宜；速效鉀適宜范圍為100～200mg/kg，除鈣質頁巖風化土、沖積土適宜外，其它土壤類型缺乏；有效鐵適宜范圍為15～75mg/kg，除棕色石灰土含量略有偏高外，其余均在適宜范圍；有效錳、有效銅、有效鋅、交換性鈣適宜范圍分別為5～50、0.5～4.0、1～5、714～1 428mg/kg，5個不同類型土壤都比較適宜；交換性鎂適宜范圍為90～180mg/kg，除紫色土含量偏低外，其余類型土壤均適宜。

表1 馬家柚果園不同類型土壤養分概況Table 1 Soil nutrient status in Majia shaddock orchards with different types of soils

5個不同土壤類型果園馬家柚果實品質狀況如表2所示。從2表可以看出，各果園果實品質差異較大。綜合各項指標，鈣質頁巖風化土果園果實固酸比最大，為22.08，含糖豐富，風味最濃，Vc含量豐富，果皮薄，品質最優；沖積土果園果實固酸比僅12.9，含糖量低，風味淡，Vc含量低，果皮厚，品質最差；紅壤、棕色石灰土、紫色土果園果實品質中等。在5個不同土壤類型的果園中，紅壤馬家柚含磷、鋅最高，分別為249.509 5、1.108 1mg/kg，鐵、銅含量最低，分別為3.240 1、0.353 9mg/kg；棕色石灰土果園馬家柚氮、錳、鎂含量最高，分別為1 186.219 6、0.649 5、43.057 9mg/kg，鉀、鈣含量較豐富；鈣質頁巖風化土馬家柚銅含量最高，為0.550 1mg/kg，磷、鈣、鎂含量最低，分別為177.183 9、36.804 1、26.665 6mg/kg；紫色土馬家柚含鐵、鈣最豐富，分別為5.600 6、57.145 0mg/kg，鉀、鋅含量最低；沖積土馬家柚果實含鉀最高，達1 754.985 3mg/kg，氮、錳含量最低，分別為856.873 5、0.065 9mg/kg。

表2 馬家柚不同類型土壤果園果實品質概況Table 2 Fruit quality status in Majia shaddock orchards with different types of soils

2.2 土壤養分與果實品質指標的相關性

土壤養分指標間的相關性見表3。從表3可以看出，除土壤pH值和交換性鈣含量外，土壤有機質含量與其它指標均呈正相關，其相關系數較大的為有效鐵含量（0.783）、有效鋅含量（0.761）、交換性鎂含量（0.863），說明提高土壤有機質含量可以有效提高土壤中各礦質元素的含量；pH值與各土壤養分含量呈不同程度的正、負相關，表明pH值對不同土壤養分吸收的作用不同；土壤礦質元素含量間相關系數大于0.700的包括有效磷含量與速效鉀含量（0.925）、堿解氮含量（0.870）、交換性鈣含量（0.806），速效鉀含量與堿解氮含量（0.920），全氮含量與有效錳含量（0.834）、有效鋅含量（0.777），有效鐵含量與有效銅（0.813）含量、交換性鎂含量（0.931），有效錳含量與有效鋅含量（0.991），有效銅含量與交換性鈣含量（－0.845）、交換性鎂含量（0.898）。

表3 土壤養分指標間的相關性?Table 3 Correlation among soil nutrient indexes

土壤養分狀況與馬家柚果實品質指標間的相關性見表4。從表4可以看出，土壤養分狀況與果實品質也具有較強的相關性。其中相關系數大于0.600的有可溶性固形物含量與有效銅含量（－0.636）、交換性鈣含量（0.694），可滴定酸含量與速效鉀含量（－0.602），固酸比與土壤有效磷含量（0.669）、土壤速效鉀含量（0.643），Vc含量與有效鐵含量（－0.814）。果實中的礦質養分都能找到與之達到顯著甚至極顯著相關的土壤養分因子，表明兩者之間相關性強。其中相關系數大于0.700的包括果實中的磷含量與土壤pH值（－0.722）、有效磷含量（－0.842）、速效鉀含量（－0.826）、堿解氮含量（－0.973）、交換性鈣含量（－0.759），果實中的鉀含量與土壤有機質含量（0.753）、有效鐵含量（0.831）、交換性鎂含量（0.715），果實中的氮含量與有效錳含量（0.788）、有效鋅含量（0.749），果實中的鐵含量與有機質含量（－0.845）、有效鐵含量（－0.702）、有效銅含量（－0.795）、交換性鎂含量（－0.864），果實中的錳含量與土壤全氮含量（0.812）、有機質含量（0.707）、有效錳含量（0.998），果實中的銅含量與全氮含量（0.741）、交換性鈣含量（0.728），果實中的鋅含量與土壤pH值（－0.905）、有機質含量（0.763）、有效銅含量（0.797）、交換性鎂含量（0.880），果實中的鈣含量與土壤有效磷含量（－0.714）、速效鉀含量（－0.834）。

但是不同土壤養分與果實品質指標和礦質元素之間相關系數差異較大，說明相互之間的關系復雜，果實品質和礦質營養受不同土壤養分之間相互作用的影響。而簡單的相關分析不包括自變量之間的相互作用，因此在單一因子分析的基礎上，還需要進行多元統計分析。

表4 土壤養分與果實品質指標間的相關性?Table 4 Correlation between soil nutrient indexes and fruit quality indexes

2.3 影響果實品質及礦質營養的土壤養分因子的篩選和回歸方程的建立

果園土壤各種養分、果實礦質營養及品質都分屬于不同的正態總體，根據近代回歸分析理論[15]，若某一正態總體中因子間的相關系數R≥0.70，就存在多重共線性問題，容易導致在偏系數很不顯著的同時，總回歸卻很顯著，有些系數的符號還與實際情況相矛盾，可借助主成分回歸、嶺回歸、不完全主成分回歸等方法補救。在果園土壤各種養分這一正態總體中相關系數大于0.700的達14項（見表4），所以本研究中應用典型相關分析的方法，以土壤pH值（x1）、有效磷含量（x2）、速效鉀含量（x3）、全氮含量（x4）、堿解氮含量（x5）、有機質含量（x6）、有效鐵含量（x7）、有效錳含量（x8）、有效銅含量（x9）、有效鋅含量（x10）、交換性鈣含量（x11）、交換性鎂含量（x12）為一總體，可溶性固形物含量（y1）、可滴定酸含量（y2）、固酸比（y3）、Vc含量（y4）、總糖含量（y5）為另一總體，分別篩選出影響各品質的土壤因子，將所篩選出的因子與相對應的果實品質建立回歸方程，并進行顯著性檢驗，均達到極顯著水平，說明所建立的方程可靠。運用同樣的方法，以果實中的磷含量（z1）、鉀含量（z2）、氮含量（z3）、鐵含量（z4）、錳含量（z5）、銅含量（z6）、鋅含量（z7）、鈣含量（z8）、鎂含量（z9）為一整體，篩選出影響營養果實礦質養分的土壤因子并建立回歸方程（見表5）。

從影響馬家柚果實品質的土壤因子的篩選可以看出，可溶性固形物主要受全氮含量的影響，并與之呈負相關，堿解氮、交換性鈣、交換性鎂的影響較弱；可滴定酸與有機質呈負相關，與有效錳正相關；固酸比主要受pH值和全氮含量的影響，并且與pH值呈負相關，與全氮呈正相關；Vc主要受全氮含量影響，并與之呈負相關，還受有效鐵、有效銅、有效錳、交換性鎂的相互影響；總糖含量主要與有效磷和有機質呈正相關，與堿解氮和有效鐵呈負相關。

從影響馬家柚果實礦質營養的土壤因子的篩選可以看出，果實中的磷主要受土壤pH值影響并與之呈負相關；果實中的鉀和氮都受土壤養分影響較大，前者與土壤速效鉀呈負相關，與堿解氮、有效鐵呈正相關，后者與土壤全氮、有效鐵、有效銅、交換性鎂呈負相關，與有效錳呈正相關；果實中的鐵主要受土壤全氮的影響并與之呈正相關；果實中的錳主要受土壤有效錳的影響且兩者呈正相關；果實中的銅受土壤養分影響較弱；果實中的鋅主要受土壤pH值的影響并與之呈負相關；果實中的鈣主要受土壤全氮影響并與之呈正相關，與土壤速效鉀、堿解氮相關性較弱；果實中的鎂受土壤pH值影響最大，且兩者呈正相關，有效銅對其也有重要影響。從分析中可以得出，除氮、錳受土壤對應的元素影響最大外，果實中的其它元素不受土壤中對應元素的直接影響，這與張強等[11]的研究結論一致。應用典型相關篩選出的影響果實品質及礦質營養的土壤養分因子與依據單因子相關系數的大小選擇的土壤養分因子（見表5）存在較大差異，表明了果實品質及礦質營養受到不同土壤養分因子間的共同作用。

表5 影響果實品質的土壤養分因子的篩選和回歸方程的建立?Table 5 Selection of soil nutrient factors affecting fruit quality and establishment of regression equations

3 討 論

3.1 不同土壤類型對土壤營養狀況的影響

土壤養分是樹體生長、果實品質形成的物質基礎，章明奎等[16]比較了3種不同土壤類型之間主要土壤肥力指標的變化，認為土壤類型對土壤肥力指標具有重要影響。上饒市廣豐縣馬家柚果園分布的土壤類型主要有紅壤、棕色石灰土、鈣質頁巖石灰土、紫色土和沖積土，根據劉勛[17]、龔子彤[18]等人的研究認為，紅壤土質黏重，酸性較強，有效養分較少，磷素缺乏；棕色石灰土呈中性反應，土質疏松，有機質含量豐富，磷、鉀含量低；鈣質頁巖石灰土偏堿，土質硬，磷、鉀養分貧乏；紫色土養分含量偏低，鋅和有效磷含量低，速效鉀豐富，土質疏松，土壤酸性至中性；沖積土為砂質壤土及砂土，質地偏黏，酸性至中性，發育層次不明顯，保水保肥能力較差。在本研究中，不同土壤類型的養分含量差異較大，土壤母質的典型特征與前人研究結果基本一致，但由于多年的人工施肥和管理，土壤酸堿度及肥力都發生了一定的變化。紅壤和棕色石灰土土質偏酸，需要加施石灰。除鈣質頁巖風化土和沖積土外，其余類型土壤均缺乏有效磷和速效鉀，均需要增施磷、鉀肥。紫色土有機質極度缺乏，需要增施有機肥。

3.2 土壤營養狀況與果實品質的相關性

土壤養分與果實品質之間的關系錯綜復雜，張強[19]、劉科鵬[20]分別通過對蘋果和獼猴桃品質與土壤養分之間的關系進行多元分析，認為僅用簡單的相關性分析不能反映不同土壤養分間的相互作用，需要借助多元分析的方法探討土壤養分對果實品質的影響。本研究中結果也表明，運用簡單相關性分析和運用多元分析方法的結果差異較大，說明土壤營養對果實品質的影響是綜合的。磷可以促進植株根系生長和花芽分化，降酸增糖[21]，有機質可以改良土壤結構，促進團粒結構形成，改善土壤通氣性和透水性，提高土壤肥力，促進果樹高產穩產，改善柑橘的果實品質[22]。在影響果實品質的主要土壤養分因子的篩選中，有效磷與固酸比、總糖呈線性正相關，有機質與總糖含量呈正相關，與可滴定酸含量呈負相關，說明提高土壤有效磷和有機質含量，可以降低馬家柚果實酸度，增加糖含量，提高固酸比，改善果實品質。氮素是構成生命物質的重要元素，對柑橘植株代謝活動和生長結果及產量形成有很大影響[23]，植株缺氮會造成枝梢生長不良，果實產量下降[24]，氮素過多會造成植株徒長，可溶性固形物和Vc含量降低，柑橘品質下降[25]。在本研究中，土壤全氮含量與可溶性固形物、Vc含量呈負相關，與固酸比呈正相關，堿解氮含量與可溶性固形物、總糖含量均呈負相關。因此，為保證馬家柚高產、優質，應將氮肥控制在適宜施用量范圍。

3.3 土壤營養狀況與果實礦質營養的相關性

果實礦質營養水平影響果樹生長發育、產量及品質[26-27]，還與果樹病害、生長素代謝等有密切關系[27]。本研究中對馬家柚果實礦質營養含量與土壤養分含量之間的相關性進行分析，相關系數在0.5以上的達44項，說明土壤養分含量與馬家柚果實礦質養分含量之間存在很強的相關性。前人的研究僅限于簡單的相關分析，本研究中運用多元分析方法，篩選出影響馬家柚果實礦質養分的主要土壤因子，并且在土壤養分與果實礦質養分簡單相關性分析和多元分析中可以發現果實與土壤中同種礦質營養的直線相關性復雜，有時土壤中有效成分含量低時果實含量反而較高，反之亦然，說明果實礦質養分含量受土壤中各養分的綜合作用。從本研究結果可以發現，土壤pH值對果實中的磷、鋅、鎂含量影響較大，并且與磷、鋅含量呈負相關，與鎂含量呈正相關，pH值過高和過低均會影響樹體對礦質養分的吸收。土壤全氮含量與果實中的鐵和鈣含量、有效鐵含量與果實中的鉀和鐵含量均呈正相關，適當增加土壤全氮、有效鐵含量，對于生產含鐵、鈣、鉀高的馬家柚具有重要作用；土壤速效鉀含量與果實中的鉀、鐵、鈣含量均呈負相關，因此為了兼顧樹體生長和果實礦質養分含量，應適當控制鉀肥的施用量。關于土壤養分狀況與果實礦質營養間的關系在柑橘中的報道尚少，本研究中應用多元分析的方法篩選了影響馬家柚果實礦質營養的主要土壤因子并且建立回歸方程。

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Multivariate analysis of relationship between soil nutrient status and fruit quality of Majia shaddock

ZHANG Juan-juan1, YANG Li1, LIU De-chun1, LIU Shan-bei1, XU Bing-xing2, ZHOU Shi-qing2, MAO Wei-ping2, LIU Yong1
(1. Agricultural College, Jiangxi Agricultural University, Nanchang 330045, Jiangxi, China;2. Guangfeng Forestry Institute of Jiangxi Province, Guangfeng 334600, Jiangxi, China)

In order to obtain a theoretical basis for fertilization of Majia shaddock, using correlation analysis and multiple regression analysis in WPS and SPSS software, soil nutrient status, fruit mineral nutrients and fruit quality were investigated in Majia shaddock orchards with fi ve soil types in Guanfeng County, Jiangxi Province, and the main affecting factors of fruit quality and mineral nutrients were fi nd out. The results showed that there were signi fi cant differences of soil nutrient status, fruit quality and mineral nutrient contents among the orchards with different soil types. The correlations between soil nutrient status and fruit qualities, mineral nutrient contents were stronger, and the correlation coef fi cients among them were different. The results of multivariate analysis showed that the soluble solids content in fruit had a negative correlation with total N content in soil. The titratable acid content had a negative correlation with organic matter content in soil, and had a positive correlation with available Mn content in soil. The soluble solids-acid ratio had a negative correlation with soil pH value, and had a positive correlation with total N content in soil. Vc content had a negative correlation with total N content in soil. The total sugar content had positive correlations with available P and organic matter contents in soil, and had negative correlations with alkaline N and available Fe contents in soil.The P content in fruit had a negative correlation with soil pH value. The K content in fruit had a negative correlation with available K content in soil, and had positive correlations with alkaline N and available Fe contents in soil. The N content in fruit had negative correlations with total N, available Fe, available Cu, exchangeablemg contents in soil, and had a positive correlation with available Mn content in soil. The Fe content in fruit had a positive correlation with total N content in soil. The Mn content in fruit had a positive correlation with available Mn content in soil. The Cu content in fruit was weakly correlated with nutrient contents in soil. The Zn content in fruit had a negative correlation with soil pH value. The Ca content in fruit had a positive correlation with total N content in soil. Themg content in fruit had a positive correlation with soil pH value, and had a negative correlation with available Cu content in soil. The treatments could improve the quality of Majia shaddock and increase K, Ca and Fe contents in fruit, to increase available P and organic matter contents in soil, to increase total N and available Fe contents in soil within limits, and to reasonable control applying K fertilizer.

Majia shaddock; soil; quality; mineral nutrients; multivariate analysis

S666.3

A

1003—8981(2015)04—0025—07

10.14067/j.cnki.1003-8981.2015.04.004

2015-04-02

江西省高等學校科技落地計劃（KJLD13025）；江西省教育廳科技計劃項目（GJJ14308）。

張涓涓，碩士研究生。

劉 勇，教授，博士。E-mail： liuyongjxau@163.com

張涓涓,楊 莉,劉德春,等. 土壤養分狀況與馬家柚果實品質相關性的多元分析[J].經濟林研究,2015,33(4)：25－31.

[本文編校：聞 麗]