滴灌水肥條件對櫻桃產量、品質和土壤理化性質的影響

李憑峰 譚 煌 王嘉航 楊培嶺

(中國農業大學水利與土木工程學院，北京100083)

滴灌水肥條件對櫻桃產量、品質和土壤理化性質的影響

李憑峰 譚 煌 王嘉航 楊培嶺

(中國農業大學水利與土木工程學院，北京100083)

以櫻桃果樹為研究對象，通過滴灌對植株進行灌溉施肥，設置9個不同水、肥量的試驗處理，測定了櫻桃果園土壤水分和理化性質，同時測定不同處理下櫻桃果實產量和品質，綜合分析了土壤養分各指標與櫻桃果實微量元素之間的線性關系，引入Spearman秩相關系數法對土壤養分各指標與果實品質各指標作了敏感性分析。結果表明:不同水分處理下，在櫻桃整個生育期內，土壤含水率呈下降趨勢，在灌水時期，灌水越多，淺層土壤含水率越高，而對較深層次土壤含水率無明顯影響。試驗處理下的水肥條件能顯著提高櫻桃果實品質，較高施肥量能提高果實果徑;適當灌水量能顯著提高果實硬度;較高施肥量和較低灌水量能降低可滴定酸含量;較低灌水量和施肥量能提高可溶性固形物含量;中等施肥量和較低灌水量能提高粗蛋白的含量;較低灌水量和較低施肥量能提高果實內維生素C含量;適當灌水量以及較低施肥量能提高可溶性總糖含量。土壤中銨態氮與硝態氮含量處于不穩定狀況，養分變化無明顯規律;土壤各養分指標中，有機質含量與果實內全鐵含量正相關;有效銨態氮含量與全氯含量呈正相關;有效硝態氮含量與果實內全鈣、全鋅、全氯含量呈正相關;有效磷含量與全鐵含量正相關;速效鉀含量與全鈣含量呈負相關。土壤養分中，銨態氮、硝態氮含量與果實品質中的大多數指標有著密切聯系。

櫻桃;滴灌施肥;果實品質;土壤養分;層次分析法

引言

滴灌施肥技術具有顯著的省水、省肥、省工等效果。諸多學者研究表明，滴灌施肥技術可以提高果實品質［1］。路永莉等［2］和高義民等［3］在渭北旱原的試驗研究表明，與傳統的地面灌溉配合施肥相比，滴灌施肥技術不僅不會使蘋果減產，還能增產13.0%，另外還有助于提高果實品質，果實硬度增加了10.6%，糖酸比提高了19.1%，果實中N、P、K累積量分別提高了36%、75.3%和44.8%，值得注意的是，當施肥量減少50%時，并未導致減產。周罕覓等［4］在半干旱地區研究了水肥精準管理模式下蘋果幼樹生理特性和水分生產率對不同水肥的響應，結果表明水肥耦合的交互效應更能提高水分生產率。

滴灌條件下櫻桃果樹的水肥試驗研究較少，本文通過水量和肥量各設置不同的3個梯度，共9個試驗處理，探究不同水肥組合對土壤水分和化學性質的影響。研究不同處理對櫻桃產量、果徑、硬度、維生素C含量、可溶性固形物含量等指標的影響。將土壤養分指標與果實所測上述指標聯系起來，分析土壤養分指標與微量元素的相關關系，并進行果實品質與土壤養分指標的敏感性分析。進一步明確土壤中養分對果實品質提升的貢獻率，以期為櫻桃果園科學灌水施肥提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗區位于北京市通州區于家務鄉(39°42'30″N、116°41'27″E)，屬北溫帶半濕潤半干旱大陸季風氣候區。多年平均氣溫11.5℃，日照時數2 250～2 600 h，無霜期185～190 d，多年平均降水量520mm。多年平均天然水面蒸發量1 140mm。降水呈現年際變化大、年內集中的特點，汛期為6—9月份，一般汛期降水量占全年降水量的80%以上。凍土層深度80 cm。供試品種為 3年生紅燈櫻桃(Prunus avium)。

1.2 試驗區布置方案

1.2.1 試驗布置

所選用地塊面積約為0.67 hm2。種植行距、株距為4m×4m，每個小區為3棵×6棵。試驗施肥裝置采用海卓公司生產的AquaBlend型比例施肥泵。

灌溉方式采用滴灌，滴灌管采用雙行布置，滴頭間距為0.3 m，滴頭流量為2 L/h，滴灌管距離植株0.7m。所有灌水、施肥操作均由一個統一的首部實現，其中施肥采用比例施肥泵，通過與主管線串聯的方式(施肥時關閉并聯主管道)，同時調整吸肥比例，能準確控制吸肥比例，通過水表控制灌水量，能實現水肥用量的精確控制。其余田間管理措施與當地一致。

1.2.2 試驗方案

CK為對照處理，灌水施肥方式為當地傳統的地面灌溉，施肥為行間溝施，施用的基肥為有機肥，追肥方式為沖施。設置水肥耦合不同梯度的9個處理(表1)。經計算，灌水定額為24.5 mm，并以此為100%，按梯度遞減灌水量，灌水時間為花前水(3月下旬—4月初)、膨果水(5月10日—成熟前)、采收水(果實采收后)、封凍水(11月中下旬);施用肥料為水溶肥1與水溶肥2，其配比為:滴灌水溶肥1: 18-10-18(N-P-K)2.0Mg+TE，0.2B，0.07Fe(螯合態);滴灌水溶肥2:18-10-28(N-P-K)1.0Mg+TE，0.2B，0.07Fe(螯合態)。追肥時期分別為花期、膨果期、采收后隨水追施3次水溶肥，其中，花期施用滴灌水溶肥1，膨果期和采收后施用滴灌水溶肥2。當地肥料用量225 kg/hm2，以此為100%用量，按梯度遞減施肥量。其他果園管理方式均與園區內相統一。

表1 試驗處理設計Tab．1 Experimental treatment design %

1.2.3 測定指標及測定方法

(1)土壤含水率

利用TRIME水分監測儀觀測土壤含水率動態，并配合用取土烘干法進行標定測量。測點位于滴灌濕潤區域，距離滴灌管外側10 cm處。所有TRIME管長度為1m，管外徑為44.3mm，管內徑為42mm，基于TDR(Time domain reflectometry)原理，利用圓柱式T3探頭。埋深均為0.8m。數據分層采集，具體分層為 0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm、60～80 cm。測定時間:含水率監測每3 d進行一次，并在降水前、后以及灌水前、后加測。

(2)土壤理化參數

每個處理利用土鉆取土，采集0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm、60～80 cm、80～100 cm土層土樣。采集位置為滴灌灌水區域，距離滴灌管10 cm范圍內的土壤。各生育期追肥后測量1次。

(3)櫻桃產量

櫻桃進入采收期后，在初期與末期進行2次采收，每次收獲時，每個處理選取3株長勢均勻的櫻桃樹進行摘收、計數并且稱量計產。

(4)果實品質參數

果實成熟后于同一時間對不同處理分別摘收50個果實，測定品質參數:果實硬度采用FHR-5型硬度計測量;果徑采用手持式游標卡尺測定;可溶性固形物采用PR-32α型手持數字糖量計測量;可滴定酸采用氫氧化鈉滴定法測定;可溶性糖用硫酸蒽酮比色法測定;維生素C含量采用二氯靛酚(DPI)氧化還原滴定法測定。

2 結果與分析

2.1 不同水肥耦合條件對土壤含水率的影響

櫻桃屬于早熟果品，在5—6月份間果實迅速膨大并在6月初達到成熟水平;在此期間，北京市未進入汛期，降水量較少，但櫻桃樹正處于結果的關鍵生育期，需水量較大，需要進行合理灌溉并及時檢測土壤墑情保證果實的優質高產。由圖1試驗期間降水資料可以看出，降水多集中在6—9月份，日降水量為0～50mm不等。由圖2可以看出，在無外來水分補給的情況下，土壤含水率呈緩慢下降趨勢，其中絕大部分被櫻桃樹吸收利用，少部分逐漸上移至土壤表層并蒸發至大氣中。當有降水或者灌溉時，土壤含水率會上升，之后再緩慢下降;當降水量小于10mm時，對表層土壤含水率的貢獻并不明顯，其中絕大部分通過土壤表面和植株葉片蒸發或通過地表徑流損失。

在0～20 cm土層間，土壤含水率變化的幅度比較大，且含水率曲線斜率較大，變化速度較快。原因是由于土壤表層直接接受降水和灌溉等外來水源，水分很快進入土體中并運移，包括表土蒸發和入滲等，其中很少部分被植株吸收，所以在降水、灌水前后含水率有一個相對急劇變化的過程。土壤含水率在15%～35%之間的不同處理中，在外來水源為灌溉時，體現為高水量處理土壤含水率大于中等水量處理，中等水量處理大于低水量處理;不同肥量處理之間并無顯著差異。而當外來水源為降水時，不同處理間沒有體現出規律性差異，土壤含水率有較強的隨機性。

圖1 降水量及灌水量Fig．1 Rainfall and irrigation amount

圖2 0～20 cm土層土壤含水率Fig．2 Soilmoisture content of 0～20 cm soil layer

如圖3所示，在20～40土層內，土壤含水率變化的趨勢相對較緩，且在整個櫻桃生育期內呈下降趨勢，其可能原因是此層為櫻桃果樹主要的吸水層，外來水源從表層土入滲下來，會有一個短暫的上升過程，而其中的水分主要供植物體吸收利用，土壤含水率在不斷減小。不同處理土壤含水率在21% ～29%之間，灌溉以后，顯示出高水量處理含水率大于中等水量處理，中等水量處理大于低水量處理，不同施肥量并未對土壤含水率產生明顯影響。

圖3 20～40 cm土層土壤含水率Fig．3 Soilmoisture content of20～40 cm soil layer

如圖4所示，在40～60 cm土層內，土壤含水率維持在一個較高的水平，其可能原因是土壤容重較小，土壤比較黏重，能持有較多的水分，土壤含水率在27%～35%之間;在滴灌條件下，灌溉不是造成土壤含水率升高的原因，因為滴灌水量較少，灌溉后植株吸收較快，所以灌溉水對此層土壤含水率影響較小。不同處理間，高水量處理的土壤含水率比中等水量和低水量處理高，而后兩者之間沒有明顯的區別，由此可見，滴灌不同灌水量處理對40～60 cm的土壤含水率影響較小。

圖4 40～60 cm土層土壤含水率Fig．4 Soilmoisture content of 40～60 cm soil layer

如圖5所示，在60～80 cm土層內，土壤含水率在開始階段維持在一個較高的水平，從5月底開始有明顯下降趨勢，由35%左右下降至8月底的25%左右。可以看出，在有灌溉或者降水時，含水率沒有相應地出現升高的現象，說明這些因素不是造成土壤含水率變化的原因。深層土壤含水率的變化或與其他因素有關。不同灌水量與施肥量對60～80 cm土層含水率幾乎沒有影響，不同處理之間的差異很小且不存在明顯的規律。

圖5 60～80 cm土層土壤含水率Fig．5 Soilmoisture content of 60～80 cm soil layer

2.2 不同水肥耦合條件對櫻桃產量及品質的影響

2.2.1 產量

如表2所示，傳統的地面灌溉方式下產量最小，為2.46 kg/棵，而高水高肥處理下的產量最高，為2.92 kg/棵。整體來看，灌水量和施肥量對產量都有比較明顯的影響;具體由大到小表現為:高肥、中肥、低肥處理，分別較 CK提高了8.6%、6.0%、5.2%;從灌水量處理來看，由大到小表現為高水、中水、低水處理，分別較CK提高了10.1%、6.4%、3.0%。在本次試驗中，較高的水肥量能促進產量。在方差分析中，灌水量 P=0.033＜0.05，施肥量P=0.049＜0.05，故灌水量和施肥量對產量均有顯著影響，兩因素交互也存在顯著影響。

表2 不同處理對櫻桃產量的影響及方差分析Tab．2 Effects and variance analysis of different treatments on cherry yield

2.2.2 果徑及果實硬度

(1)果徑

如表3所示，各處理中低水高肥處理(W3F1)果徑最大，為22.73mm，較對照處理提高了5.32%。整體來看，高肥量處理的果徑大于中肥量處理，中肥量處理大于低肥量處理。在高肥量處理中，果徑隨灌水量減少而增加。就灌水量處理來看，3個水平的果徑并無差異。在雙因素方差分析中，施肥量P=0.046＜0.05，拒絕原假設，故施肥量對果徑有顯著影響。灌水量P=0.097＞0.05，接受原假設，灌水量對果徑無顯著影響。而兩因素交互對果徑有影響。

表3 不同處理對櫻桃果徑的影響及方差分析Tab．3 Effects and variance analysis of different treatments on cherry diameter

(2)硬度

如表4所示，各處理中果實硬度差異并不明顯，其中中水高肥處理(W2F1)最大，為0.63 kg/cm2，低水低肥處理(W3F3)最小，為0.47 kg/cm2。滴灌施肥處理較CK硬度提高16%。試驗結果表明中等水量處理較其他水量處理的果實硬度大。如表4所示，在方差分析中，灌水量P=0.045＜0.05，故對硬度有顯著影響，施肥量及兩因素交互無顯著影響。而不同的施肥量處理對果實硬度無規律性影響。

2.2.3 可滴定酸及可溶性固形物含量

(1)可滴定酸含量

如表5所示，高水低肥處理(W1F3)下的可滴定酸含量最大，低水中肥處理(W3F2)可滴定酸含量最低。在高肥和中肥處理下，可滴定酸含量能維持在一個較低水平，而在低肥處理下，酸度會明顯上升。而在不同水量處理下，表現為高水量處理顯著提升可滴定酸含量，而中水和低水處理酸度較低，但在這2種水量處理中可滴定酸含量并無規律性變化。兩因素方差分析同樣表明:灌水量P=0.012＜0.05，故拒絕原假設，灌水量對可滴定酸含量有顯著影響;施肥量P=0.016＜0.05，同理也對可滴定酸含量有顯著影響;而兩者交互下P=0.063＞0.05，對其無顯著影響。

表4 不同處理對櫻桃硬度的影響及方差分析Tab．4 Effects and variance analysis of different treatments on cherry firmness

表5 不同處理對櫻桃可滴定酸含量的影響及方差分析Tab．5 Effects and variance analysis of different treatments on cherry titration acid content

(2)可溶性固形物含量

如表6所示，低水低肥處理(W3F3)下可溶性固形物含量最大，而高水中肥(W1F2)處理為最小。另外在低水量處理下，可溶性固形物含量較中等水量和低水量處理有顯著提高。另外，值得注意的是，當施肥量減少至60%時，可溶性固形物含量有大幅度提升，較當地水平有16%～26%的提高。方差分析中，灌水量P=0.046＜0.05，拒絕原假設，即灌水量對可溶性固形物含量有顯著影響。而施肥量以及兩因素交互作用對可溶性固形物含量無顯著影響。

表6 不同處理對櫻桃可溶性固形物含量的影響及方差分析Tab．6 Effects and variance analysis of different treatments on cherry soluble solids content

2.2.4 粗蛋白及維生素C含量

(1)粗蛋白含量

如表7所示，低水中肥(W3F2)處理下粗蛋白含量最高，CK處理最低。整體來看，高肥和中肥處理下的粗蛋白含量比低肥處理下的含量普遍偏高，其中中等施肥量下粗蛋白含量最高。灌水量對粗蛋白含量無明顯影響，值得注意的是，高水量處理下粗蛋白含量較其他灌水量處理顯著降低。方差分析表明:施肥量P=0.038＜0.05，故拒絕原假設，證明施肥量對粗蛋白含量有顯著影響。而灌水量及水水量與施肥量的交互效應對粗蛋白含量無顯著影響。

表7 不同處理對櫻桃粗蛋白含量的影響及方差分析Tab．7 Effects and variance analysis of different treatments on cherry crude protein content

(2)維生素C含量

如表8所示，維生素C含量隨施肥量的增加而減少。維生素C含量也同樣隨灌水量的增加而減少。由方差分析可得，灌水量P=0.007＜0.05;施肥量P=0.001＜0.05;水肥交互P=0.046＜0.05，都拒絕原假設，灌水量、施肥量、水肥交互都對維生素C含量有顯著影響。

2.2.5 可溶性總糖含量

如表9所示，中等水量處理可溶性總糖含量較低水和高水處理有較大幅度提升，其次高水量處理比低水量處理可溶性總糖含量稍高。整體來看，滴灌施肥條件下各處理比CK可溶性總糖含量提高10.68%。而高、中、低肥量處理下可溶性總糖含量變化不明顯。方差分析顯示:灌水量P=0.049＜0.05，接受原假設，故灌水量對可溶性總糖含量有影響，而施肥量及水肥交互效應則對其無顯著影響。

表8 不同處理對櫻桃維生素C的影響及方差分析Tab．8 Effects and variance analysis of different treatments on cherry vitam in C content

表9 不同處理對櫻桃可溶性總糖含量的影響及方差分析Tab．9 Effects and variance analysis of different treatments on total soluble sugar content

以上研究結果表明，在高肥量情況下，灌水越多，果徑越小，其可能的原因是在肥量充足的情況下，較為充分的水量會將土壤養分淋溶至土壤更深層，而櫻桃樹吸收根較淺，相對來說吸收養分較少，導致果徑減小。而在中肥量和低肥量處理中，呈現出果徑隨水量減少而減小的趨勢，此時水分的影響對果徑有主導作用，在結果前的關鍵生育期，北京通州地區降水量極少，所以花期和膨果期灌水2次，較多水分能刺激果實膨大。LI等［5］研究表明充分供水能提高單果質量及果徑;馮夢喜［6］研究表明在櫻桃需水關鍵期進行充分灌水對果實增產膨大有很好的促進作用。

當灌水施肥量較多時，會顯著提高果實的酸度，在此基礎上減少灌水量能顯著降低可滴定酸的含量。同時，較低水平施肥量下，可滴定酸含量也較高，在高肥量和中等水平施肥量的情形下，最有利于降低果實酸度。其可能原因是，施肥較多改善了土壤的物理及化學性質，促進了微生物活動，為植株提供了良好的養分吸收環境，從而抑制了合成有機酸酶的活性，導致有機酸含量下降。滴灌施肥較傳統地面灌溉也能顯著提高可溶性固形物含量。其可能原因是過多的水分對可溶性固形物具有稀釋作用，且灌水量適當虧缺能夠增強可溶性酸性轉化酶和細胞壁轉化酶的活性，從而提高可溶性固形物的含量［7－9］。LI等［5］研究表明果實成熟期局部控水可提高果實中可溶性固形物含量。而不同施肥量處理組間沒有規律，差異并不明顯。周罕覓等［10］研究表明，在水肥一體化條件下，施肥量對蘋果可滴定酸含量和糖酸比影響不顯著。馮夢喜［6］研究表明不同肥量處理下的櫻桃果園可溶性固形物含量之間無顯著差異。

滴灌施肥整體有助于櫻桃果實內粗蛋白的積累，其中中等水平肥量最有利于提高粗蛋白含量。郁萬文等［11］研究表明合理使用含N、P、K的肥料能顯著提高白果內粗蛋白的含量。OIKEH等［12］對5個品種玉米和4種施氮量進行的研究發現，施氮促進了玉米籽粒產量、籽粒質量和籽粒粗蛋白含量的增加。本試驗中，在花期施用了含N量較高的水溶肥，故有利于粗蛋白的形成，其可能原因是N素是合成蛋白質的基本元素，適量N肥促進粗蛋白在果實內積累，但過多肥量或對粗蛋白的合成有抑制作用。整體來看，滴灌施肥能顯著增加櫻桃果實中維生素C含量，具體規律表現為水量和肥量的局部虧缺反而能增加維生素C含量，而再增加灌水施肥量則會降低維生素C含量。ZENG等［13］研究發現，在甜瓜中維生素C含量最高的處理是水分虧缺程度最高的處理，CUI等［14］研究發現，在果實成熟期進行水分虧缺處理可以顯著增加梨棗中的維生素C含量。同時，張新明等［15］研究表明在較低水平的水肥下，部分處理增加水、氮肥、鉀肥的用量反而會降低維生素C的含量，這也與本研究所得出的結論相似。

高肥量處理較低肥量和中等肥量處理可溶性總糖含量有較明顯的提高，而后兩者對可溶性總糖含量的影響不大。整體來看，滴灌施肥能提高櫻桃果實內可溶性總糖的含量，其規律表現為較合適的水量能促進可溶性總糖的合成，而較高或較低的灌溉水量或不利于其形成。其可能的原因是適當水分有利于植株葉片進行光合作用，從而促進糖分的合成。而在施肥量上，高肥量效果最好，低肥和中肥處理無顯著差異。浦俊［16］研究表明增加灌水量能提高紅棗總糖含量，張福興等［17］研究表明灌水量超過一定限度反而會造成總糖含量降低。而楊俊華［18］研究表明在黃瓜結果初期和中期，相同灌水水平下，各施肥處理之間果實可溶性糖含量差異不顯著;結果末期高肥處理有利于可溶性糖含量的積累。與本研究結果較為相似。

2.3 不同水肥耦合條件對土壤化學性質的影響

櫻桃樹根系為淺根系，主要吸水吸肥的土壤深度為0～40 cm，本試驗在櫻桃樹結果期追肥為速效肥，具有肥效高、作用快等特點。表10為不同水肥處理后0～40 cm深度土壤各養分指標值。其中全磷和全鉀含量在短期耕作中的變化較小未列出。

表10 不同處理對土壤養分的影響Tab．10 Effects of different treatments on soil nutrient

從變化情況可以看出，全氮含量在CK處理較初始值降低了13%，在不同施肥量處理下，由大到小為高肥、低肥、中肥，3種處理平均值分別為1.13、0.97、0.94 g/kg;分別比 CK高出 147%、112%、107%;比初始值分別增加139%、105%、99%;同樣肥量不同水分處理下，表現為85%的滴灌水量全氮含量最高，過多、過少的水量均不利于全氮在0～40 cm土層的積累。在有機質含量上，體現為高肥大于中肥和低肥處理，3種處理的平均值為15.3、11.0、10.3 g/kg;比土壤初始值增加了 239%、145%、127%;比CK增加了272%、169%、150%;在水分處理上，同樣表現為85%的水量灌溉條件下土壤0～40 cm土層的有機質含量最高。CK處理的有效銨態氮含量較土壤初始值降低了15%，在不同肥量處理下由大到小體現為中肥、高肥、低肥，相對于初始值分別增加216%、298%、210%;比CK處理分別高出264%、358%、258%;有效硝態氮含量同樣由大到小體現為中肥、高肥、低肥，分別為50.0、64.9、50.9 mg/kg;相對于初始值分別增加145%、218%、149%;比CK提高164%、243%、169%。有效磷CK處理比土壤初始值降低13%，在不同施肥量處理下，其值由大到小表現為高肥、中肥、低肥，分別為129.2、78.9、53.4 mg/kg;整體來看，85%水量最有利于有效磷的積累，過多的灌水量容易將其淋洗到土壤深層，造成磷素的損失，而過少的水量又不利于其入滲;不同肥量處理分別比土壤初始值提高490%、260%、143%;比CK處理高出569%、308%、177%。速效鉀含量，CK處理比初始值降低了20%，不同施肥量處理下由大到小表現為高肥、低肥、中肥，其值分別為172、140、169mg/kg;與有效磷含量的規律相似，中等水量滴灌條件下，土壤中速效鉀含量最高。

2.4 櫻桃果實微量元素與土壤養分的相互關系及敏感性分析

2.4.1 果實微量元素與土壤養分的相互關系

鈣在果實的礦質營養中具有重要的地位，許多果樹的生理病害與鈣素營養失調有密切關系，果實鈣含量不僅影響果實硬度，還影響果實的耐貯性［19］。果樹由于鐵元素的供應不足導致葉片失綠黃化，而阻礙果樹的生長，致使果實產量和品質下降，嚴重影響果農的經濟收入［20］。鋅元素在植物體內主要是酶的金屬活化劑，它能催化果樹對二氧化碳的水合作用，促進其光合作用中二氧化碳的固定［21］。

2015年6 月底果實采收后，對各處理果實內微量元素進行測試，測試內容包括全鈣、全鐵、全鋅、全氯含量，不同處理的測試值如表11所示。就全鈣含量而言，不同肥料處理間，中等肥料處理全鈣含量最高，為164mg/kg，其次為低肥量處理，為148mg/kg，高肥量和CK處理含量最低，分別為115 mg/kg、的127mg/kg。而不同水量處理對果實全鈣含量并無明顯影響。對于全氯含量來說，高水中肥處理下含量最大，為85.7mg/kg，CK處理最小，為8.1mg/kg，整體而言，中肥處理對全氯含量有顯著提高，其平均值為51.4mg/kg，較CK處理提高5倍左右。而灌水量對全氯含量無規律性影響。

將果實所測試4種微量元素與果實發育期間土壤6項主要養分指標進行相關性分析，結果見表12。結果表明，在果實發育期間，全鈣含量與土壤有效硝態氮、速效鉀含量顯著相關;全鐵含量與土壤有機質、有效磷含量顯著相關;全鋅含量與土壤有效硝態氮含量顯著相關;全氯含量與土壤有效硝態氮、有效銨態氮含量顯著相關。

表11 不同處理對果實微量元素的影響Tab．11 Effects of different treatments on m icroelement

表12 果實微量元素與土壤養分各指標的相關系數Tab．12 Correlation coefficient between m icroelem ent and soil nutrients

如圖6所示，將存在顯著相關的微量元素與土壤養分的2項指標提取出來，建立土壤養分指標與果實內微量元素的線性回歸方程。果實內全鈣含量與其發育期間土壤內硝態氮含量呈正相關關系，決定系數達到0.724 0，而與速效鉀呈負相關關系，決定系數為0.435 9;說明硝態氮或有利于果實內全鈣含量的積累，而速效鉀則相反。全氯含量與銨態氮、硝態氮含量都呈顯著正相關，決定系數分別為0.420 0和0.435 4，說明這2項指標可能有益于全氯含量的增加。就全鐵含量來看，它與土壤中有機質、有效磷含量密切相關，決定系數分別為0.431 0、0.596 5，隨著這2項指標的增加，果實內全氯含量增加。全鋅含量與硝態氮含量密切相關，決定系數為0.454 3。

圖6 果實微量元素與土壤各養分指標相關關系Fig．6 Correlations betweenmicroelement and soil nutrients

2.4.2 果實品質參數對土壤養分的敏感性分析

科學施肥是提高產量和品質的重要因素之一［22］。通過測定果實發育期間各處理土壤養分指標和采收后各處理果實品質指標，利用非參數統計方法，分析土壤各養分指標對各項果實品質的貢獻。

(1)敏感性分析概述

常用的敏感性分析方法大多是針對單因素進行研究的，但本文存在多指標，對果品的影響也是多方面的，因而簡單的指標敏感性分析并不能滿足本研究的要求。其次，由于數據的強非線性，對所得數據結果的分布不得而知。在這種情況下采用非參數統計的方法進行隨機變量之間的相關性分析是一個比較接近實際的方法［23］。為此采用一種多因素分析方法，將所有變化一起進行分析。雖然尚未明確數據整體分布的形式，但可以將其按大小排序，使得每一個數據都有自己的位置，稱為“秩”。在非參數統計中用Spearman秩相關系數來度量2個隨機變量之間的相關性。它利用2個變量的秩次作線性相關分析，對原始變量的分布不作要求，屬于非參數統計的方法，適用范圍廣［24］。

Spearman秩相關系數假設2個隨機變量X和Y。兩者的樣本值分別為X1，X2，…，Xn，Y1，Y2，…，Yn，以Ti和Qi分別表示Xi和Yi在(X1，X2，…，Xn)，(Y1，Y2，…，Yn)中的秩，則定義統計量rs為Spearman秩相關系數，計算式為

(2)計算結果及分析

果實發育膨大期間所測各處理下土壤養分指標分別是全氮含量、有機質含量、銨態氮含量、硝態氮含量、有效磷含量、速效鉀含量6項指標;9種不同水肥處理以及CK共10種參數組合。不同處理下果實品質指標分別是維生素C含量、粗蛋白含量、果實硬度、可滴定酸含量、可溶性固形物含量和可溶性總糖含量6項指標。

利用Spearman秩相關系數計算方法，可以得到有關果品的秩相關系數，由此可以分析果實品質對土壤養分各指標的敏感性程度。計算結果如表13所示。

表13 果實品質的秩相關系數Tab．13 Rank correlation coefficient of fruit quality

由計算結果可以看出，櫻桃中維生素C含量與土壤中的氮素含量較其他養分指標相關性更強，即土壤中氮含量是維生素C含量的決定性因素，由大到小表現為:銨態氮、硝態氮、全氮、速效鉀含量，且與銨態氮、硝態氮含量呈負相關關系，與速效鉀含量呈正相關關系;對于粗蛋白含量，同樣由大到小表現為:銨態氮、硝態氮、速效鉀含量，值得注意的是，土壤中全氮含量或與粗蛋白含量無直接關系，其中與銨態氮、硝態氮含量呈負相關關系，與速效鉀含量呈正相關關系;對于果徑，由大到小表現為:銨態氮、硝態氮、速效鉀含量，均呈負相關關系;對于果實硬度，土壤中速效鉀含量成為關鍵因素，表現為速效鉀含量越高，果實硬度越大;對于可滴定酸含量，土壤中銨態氮含量相關系數最大，表現為銨態氮含量越高，可滴定酸含量越高;對于可溶性固形物含量，則與有效磷、有機質含量較為相關，由大到小表現為:速效磷、有機質含量;對于可溶性總糖含量，除了與全氮無直接聯系外，其他指標均有較大的相關性，由大到小表現為:有機質、銨態氮、速效鉀、有效磷、硝態氮含量。

土壤中氮素的含量并未隨施肥量減少而由高到低排列，其原因可能是土壤中的銨態氮容易揮發，且容易被植物吸收，還能發生硝化反應轉化為硝態氮，作用因素復雜，易損失，所以不一定施肥量越多，土壤中氮素越多。

櫻桃果實內鈣的含量與土壤養分有較大關系，張彤彤［25］研究表明，氮肥和鉀肥的配施尤其為高氮高鉀條件下，可促進梨棗樹體對土壤中鈣含量的吸收和利用，并具有一定協同作用。而本研究表明土壤中以硝態氮形式存在的氮素更能促進植株對鈣的利用。土壤中較高的速效鉀含量會被迅速吸收至植株，鉀主要以離子狀態存在，具有很強的移動性，在果實發育時會大量由葉片運送至果實，而這一過程可能會抑制果實對鈣的吸收。宋剛等［26］研究表明土壤有機質含量與有效鐵含量呈正相關關系，本文認為土壤中有機質含量能影響有效鐵的含量，從而促進植株對鐵離子的吸收。同時，柴仲平等［27］在對梨樹施用氮、磷、鉀復合肥時，得出較合適的配比才能獲得果實中Fe元素的最大含量。本試驗中，在花期和膨果期均使用含氮、磷較高比例的復合水溶肥，此時，磷素相對來說較為缺乏，或成為影響Fe吸收的關鍵因素。同時，柴仲平等［27］還指出土壤中增施氮肥可以改善蘋果果實中礦質Zn的含量。值得注意的是，全氮和銨態氮均與果實內全鋅的含量無關聯，而硝態氮與其含量呈較為顯著的正相關關系，這或許表明土壤有效硝態氮中的氮素是促進植株吸收、利用Zn的關鍵所在。果實內全氯含量與土壤氮素也密切相關，彭致功等［28］研究表明不同銨硝比的相同氮質量濃度情況下，葉片氯含量有隨銨硝比增大而提高的趨勢，表明銨態氮有利于葉片氯的積累，本文發現果實的氯含量也與土壤氮素有關聯。而本研究表明銨態氮、硝態氮在一定程度上都對果實氯的積累起到積極作用。

土壤中的氮素對果實品質的影響尤為突出，在果實生長的過程中，氮作為養分的一種會直接影響植株的發育，同時它也能間接影響光合作用或植物的激素水平。氮素作為合成蛋白質的元素之一，與果實內的粗蛋白具有一定的相關關系，而速效鉀能促進果實內微量元素鈣的積累，從而能提高果實硬度，這也解釋了速效鉀與果實硬度的相關關系較大的原因。同時，氮素能提高PEPC的活性，提高了果實內可滴定酸的含量;本試驗中過量氮素與可溶性總糖呈負相關關系，可能是增施氮肥光合產物的分配量較對照減少，ABA/IAA降低，蔗糖代謝相關酶(特別是分解酶類)的活性增加，最終導致果實中糖含量降低。

3 結論

(1)田間不同處理下土壤含水率在整個生育期內整體呈下降趨勢，且在0～40 cm土層，在灌水期，灌水量較多的處理含水率較高，而在非灌水期，主要外來水源是降水，各處理間含水率差異無明顯規律。

(2)不同水肥處理對櫻桃果實產量和品質都會產生不同的影響，在本試驗滴灌條件下，高水高肥處理下的產量最大;對于粗蛋白而言，低水中肥處理下最高，且肥量對粗蛋白含量影響較為顯著;低水中肥處理下果徑最大，整體來看，在本次試驗中，施肥越多，果徑越大，灌水量對果徑無明顯影響;在滴灌條件下，9個試驗處理硬度平均比CK提高了16%，而不同處理之間并未顯示出明顯的規律;在灌水量較少、施肥量較多的情況下，可滴定酸的含量較低;對于可溶性固形物含量，低水低肥處理的含量最高，灌水量和施肥量均能對可溶性固形物含量產生顯著影響;櫻桃果實中維生素C含量介于15～35mg/(100 g)之間，維生素C含量隨施肥量的增加而減少，同樣也隨灌水量的增加而減少;可溶性總糖含量在中等灌水量下其含量最高，而施肥量對其含量無明顯影響。

(3)土壤養分中，硝態氮與銨態氮在土壤中的相互轉化不穩定，與施肥量不呈絕對的線性關系;在土壤各養分指標中，有機質的含量與果實內全鐵含量正相關;有效銨態氮與全氯的含量呈正相關;有效硝態氮含量與果實內全鈣、全鋅、全氯含量呈正相關;有效磷含量與全鐵含量正相關;速效鉀含量與全鈣含量呈正比。同時土壤中硝態氮和銨態氮含量與果實中例如可溶性固形物、維生素C含量等都有密切聯系。

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Effect of Water and Fertilizer Conditions under Drip Irrigation on Yield，Quality of Cherry and Physicochem ical Properties of Soil

LIPingfeng TAN Huang WANG Jiahang YANG Peiling
(College ofWater Resources and Civil Engineering，China Agricultural University，Beijing 100083，China)

Totally nine experimental treatments for cherry treeswith differentwater-fertilizer amountswere established through fertigation with drip irrigation method，based on which the soil moisture and physicochemical property of cherry orchard weremeasured，as well as output and quality of cherry fruit under different treatments．Results showed that under different treatments，during the whole growth period of cherry trees，soilmoisture content had a downward trend;during the irrigation period，themore the irrigation amount was，the higher the moisture content of shallow soil was，and it had no obvious influence on the deep soil．Water-fertilizer conditions under such experimental treatments can significantly improve the fruit quality．Higher fertilizer amount can increase fruit diameters;appropriate water amount can significantly improve the fruithardness;higher fertilizer amountand lowerwater amount can reduce the content of titratable acid;lower water and fertilizer amounts can increase the soluble solid content;middle-level fertilizer amount and lower water amount can increase the crude protein content; lower water and fertilizer amounts can increase the vitamin C content of fruit，and appropriate water amount and lower fertilizer amount can increase the content of total soluble sugar．The linear relations between various indexes of soil nutrients and microelements of cherry fruit were comprehensively analyzed，and the sensitivity analysis regarding various indexes of soil nutrients and fruit quality was conducted by introducing Spearman rank correlation coefficientmethod．Ammonium nitrogen and nitrate nitrogen contents in soilwere under instable conditions and no clear ruleswere found in nutrient changes;among various indexes of soil nutrients，the organic content had positive correlation with full iron content of fruit;the content of available ammonium nitrogen had positive correlation with total chlorine content; content of available nitrate nitrogen had positive correlation with contents of total calcium，zinc and chlorine of fruit;content of available phosphate had positive correlation with full iron content;content of rapidly available potassium was negatively correlated with full calcium content．Among soil nutrients，ammonium nitrogen and nitrate nitrogen had close relationswith most indexes of fruit quality．

cherry;drip fertigation;fruit quality;soil nutrition;analytic hierarchy process

S275.6;S152.7+5

A

1000-1298(2017)07-0236-11

2016-11-04

2017-01-04

北京市科技計劃項目(D151100004115003)

李憑峰(1986—)，男，博士生，主要從事農業水土工程研究，E-mail:pingfeng_li@163．com

楊培嶺(1958—)，男，教授，博士生導師，主要從事農業水土工程和水資源高效利用研究，E-mail:yangpeiling@126．com

10．6041/j．issn．1000-1298．2017．07．030