秭歸‘紐荷爾’臍橙養分水平與果實品質相關性分析

李俊杰，張 績，萬連杰，周 翔，鄭永強，呂 強，謝讓金，馬巖巖，鄧 烈，易時來*

（1.西南大學柑桔研究所/中國農業科學院柑桔研究所，重慶 400712；2.國家柑桔工程技術研究中心，重慶 400712；3.中化現代農業有限公司，北京 100033）

湖北省秭歸縣地處我國三峽庫區、長江流域甜橙優勢生產帶［1］，2018年柑橘種植面積達2.28萬hm2，產量達60.15萬t［2］，秭歸臍橙成為全縣農業特色品牌。但果園存在立地條件差、部分土壤肥力不足、栽培管理粗放、單產較低、品質不高等問題，在一定程度上制約了秭歸臍橙優質高效與可持續健康發展［1］。國內外研究發現，溫州蜜柑、甜橙、琯溪蜜柚、‘紐荷爾’臍橙園等樹體養分狀況、果實品質均與果園土壤養分存在密切關系［3-7］。魯劍巍等［8］通過紅壤地區早熟溫州蜜桔的試驗發現，合理施用氮磷鉀能提高其產量及品質。曹勝等［9-10］研究發現，溫州蜜柑果實礦質營養成分與果園土壤養分間具有90.59%的相關性，果實全鈣、全鎂含量受土壤pH及土壤交換性鎂等影響。凌麗俐等［11］的研究表明，贛南臍橙果實總酸含量與葉片氮含量顯著正相關，氮肥過量誘導果實酸度增加。阮科等［12］研究發現奉節臍橙果園土壤及葉片鎂含量極度缺乏，無一達到適宜生長水平。魯劍巍等［13］對湖北省柑橘園土壤養分進行了分級研究，隨后鮑江峰等［7］對湖北省秭歸等地臍橙果實品質進行了研究，但由于秭歸臍橙園長期盲目性、經驗性、甚至濫用與撒施化肥，較大地影響了樹體生長、果實產量品質、土壤肥力水平等。目前針對秭歸臍橙果園土壤、植株養分與果實品質等系統性的研究鮮有報道，且多數研究主要集中在“土壤與葉片營養”、“土壤營養與果實品質”和“葉片營養與果實品質”等單一性方面，未針對“土壤養分-葉片養分-果實養分-果實品質”的相互關系開展系統研究。因此，弄清秭歸臍橙果園養分狀況與品質水平，系統研究分析“土壤養分-葉片養分-果實養分-果實品質”相互之間的關系，針對性提出科學合理的施肥技術，為實現秭歸臍橙優質生產提供理論與技術支撐，對實現秭歸臍橙優質豐產和促進產業健康發展意義重大。

1 材料與方法

1.1 樣品采集與處理

2019年11～12月在湖北省秭歸縣兩河口鎮、沙鎮溪鎮、郭家壩鎮、歸州鎮等‘紐荷爾’臍橙主產鄉鎮，選擇71個典型的‘紐荷爾’臍橙果園進行定位定點調研和采樣，樹齡與砧木相同，樹齡15年，砧木為枳殼，每公頃栽植1200株。各個果園多用45%的氮磷鉀復合肥，調查所得各果園所用養分為：N 1015.28 kg/hm2、P2O5551.04 kg/hm2、K2O 1072.02 kg/hm2，果園肥料施用過量，養分施用量分別為國內成年結果樹推薦施肥量［14］的2.26、2.20和2.68倍。

1.1.1 土壤樣品采集

土壤樣品采用“S”形布點取樣法采集，每個果園選擇有代表性的柑橘植株10株，在樹冠滴水線施肥溝、穴外側10～20 cm處，除去土壤表面雜物，利用采土器采集0～40 cm土層的土壤，每株對稱采集2個點，共采集20個點的土壤進行混合，除去樣品中混雜的根系和石礫等，按四分法獲取1 kg左右的土壤樣品，統一編號，帶回實驗室自然風干，粉碎、研磨制樣，分別過0.85、0.15 mm尼龍篩后，自封袋密封保存，用于實驗分析。

1.1.2 葉片樣品采集

對應土壤取樣的柑橘植株，于樹冠外圍中部位置處的東、南、西、北4個方位，隨機選取當年生的春梢營養枝，采集春梢頂端往下第3片正常葉片，每株樹采集20片葉，10株樹的葉片樣品混合為一份樣品，每份樣品共采集200片葉。新鮮葉片樣品保存在低溫環境，立即帶回實驗室，經自來水和去離子水清洗，105 ℃殺青30 min，75 ℃烘干至恒重，將樣品粉碎并保存在干燥器中。

1.1.3 果實樣品采集

每個果園對應采集葉片的10株柑橘樹，沿每株樹樹冠中部東、南、西、北4個方位共隨機采集4個果實，共采集40個果子混合成一個樣品。從71個果園的果樣中隨機選取46個果實樣品，每個果實樣品的一半果子經清洗擦干后，測定果面色差、糖酸等內外品質。每個果樣的另一半果子的果皮經殺青、烘干、粉碎制樣，果渣與果汁經高速破壁機粉碎成勻漿后稱取5 g左右用于氮、磷、鉀等養分測定，同步稱取20 g左右測定樣品含水量［15-16］。

1.2 測定項目與方法

1.2.1 土壤營養指標測定

土壤養分測定參照《土壤農化分析》［15］進行，電位法測定土壤pH值（土水比1∶2.5）；重鉻酸鉀容量法-外加熱測定土壤有機質；堿解擴散法測定土壤堿解氮；碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定土壤有效磷；乙酸銨浸提-火焰光度法測定土壤速效鉀。

1.2.2 葉片和果實營養元素測定

葉片、果實樣品采用H2SO4-H2O2消煮，半微量凱氏定氮法測定氮含量、鉬銻抗比色法測定磷含量、火焰光度法測定鉀含量。其中，果實將果皮與果肉分開分別處理測定養分，根據果肉勻漿含水量計算果肉干基養分含量［果肉干基養分含量=果肉鮮樣養分含量×（1-果肉含水率）］。整果干基養分含量計算公式如下：

其中，L為整果養分含量，干基，%；Y為1 t鮮果養分帶走量（吸收量），kg；A為果肉（鮮）養分含量，%；B為果肉占比，%；C為果皮（干）養分含量，%；D為果皮含水率，%；E為果肉含水率，%；100為養分含量單位%換算成kg/kg；1000為噸果重量，kg；

1.2.3 果實品質測定

采用稱量-均值法測定果實單果重；卷尺測量-均值法測定果實縱橫徑；比值法計算果實果形指數；CR-10手持色差計測定果實表面色差（Lab色差模型法，L值為明亮度，數值越大果面亮度越大；a為紅綠色階，正值為紅色，數值越大果面紅色越深，負值為綠色，數值越小果面綠色越深；b為黃藍色階，正值為黃色，數值越大果面黃色越深，負值為藍色，數值越小果面藍色越深）；數顯果實硬度計（GY-4）邵氏硬度測量法測定果實硬度；PAL-1手持式數顯折射儀折光法測定果實可溶性固形物含量；酸堿中和滴定法測定果實可滴定酸含量；比值法計算果實固酸比；2，6-二氯靛酚鈉滴定法測定果實維生素C含量；稱重-比值法測定果實出汁率和可食率。具體測定方法參照馬小川等［3］、鮑江峰等［7］、魯劍巍等［8］、鮑士旦等［15］、楊江波等［16］的果實品質分析方法。

1.3 柑橘園養分及果實品質分級標準

1.3.1 柑橘園土壤有效養分分級標準

柑橘適宜生長在微酸性的土壤上，其最適pH值為5.5～6.5，不宜種植在強酸或強堿性的土壤上。具體土壤pH值分級標準參照蘇婷婷等［17］，其中，強酸性土壤的pH值不高于4.5、酸性土壤的pH值為4.5～5.5、弱酸性土壤的pH值為5.5～6.5、中性土壤的pH值為6.5～7.5、堿性土壤的pH值為7.5～8.5、強堿性土壤的pH值高于8.5。

柑橘園土壤有機質分級標準參照魯劍巍等［13］。其中，土壤有機質含量不高于5 g/kg，為缺乏水平；5～10 g/kg，為低量水平；10～15 g/kg，為偏低水平；15～30 g/kg，為適宜水平；大于30 g/kg，為豐富水平。

柑橘園土壤氮、磷、鉀分級狀況參照莊伊美等［18］、魯劍巍等［13］制定，具體如表1所示。

表1 柑橘園土壤有效養分豐缺標準 （mg/kg）

1.3.2 柑橘園4～6月齡營養枝春梢葉片養分分級標準

柑橘園春梢葉片有效養分分級標準參照何天富［19］、淳長品等［20］，并將葉片養分分為5個等級：缺乏、低量、適宜、高量、過量，具體標準如表2所示。

表2 柑橘園4～6月齡營養枝春梢葉片養分分級標準 （%）

1.3.3 柑橘果實品質分級標準

柑橘果實品質參照國家標準GB/T 21488-2008臍橙，具體見表3。根據臍橙橫徑大小分級如下：60～70 mm為S，70～75 mm為M，75～80 mm為L，80～85 mm為2L，85～90 mm為3L，90～100 mm為4L，對于不在等級范圍內的果實統稱為等外級果。

表3 臍橙果實品質分級標準

1.4 數據分析

采用Excel 2016進行數據處理、SPSS 20.0統計分析、Graphpad prism 8.0作圖。

2 結果與分析

2.1 秭歸臍橙果園土壤養分水平

2.1.1 土壤pH值與有機質含量

秭歸臍橙果園土壤pH值如圖1所示，土壤整體呈偏酸性，pH值平均為4.88，變幅為4.16～5.72，僅4.3%的土壤pH值處于最適宜生長的范圍內，不適宜柑橘生長的酸性及強酸性土壤比例達95.8%。秭歸臍橙果園土壤有機質含量大多處于適宜水平，其比例達97.9%，平均含量為21.51 g/kg。

圖1 土壤pH值及有機質含量頻數分布

2.1.2 土壤養分含量與分級水平

如表4所示，秭歸臍橙園土壤氮磷鉀有效養分水平呈現不同趨勢，具體表現為土壤堿解氮、有效磷較低或缺乏，速效鉀處于適宜甚至過量水平。秭歸臍橙園土壤堿解氮含量均值為111.99 mg/kg，39.4%果園土壤堿解氮處于適宜水平，54.9%比例果園土壤堿解氮含量處于低量水平；土壤有效磷含量平均為35.14 mg/kg，變異程度較大，變異系數為96.54%，其中54.9%的土壤有效磷含量處于適量水平，33.9%的土壤有效磷處于低量及缺乏水平；果園土壤速效鉀平均含量為242.02 mg/kg，其中35.2%的土壤速效鉀處于適量水平，57.7%的土壤速效鉀含量處于高量與過量水平。

表4 土壤養分含量及頻數分布

2.2 當年生春梢營養枝葉片養分水平

秭歸臍橙園春梢葉片養分含量水平如表5所示。葉片氮、磷、鉀含量平均值分別為2.45、0.13、1.41 mg/kg，分別有59.1%、46.5%的果園春梢葉片氮、磷含量處于低量及缺乏水平，葉片鉀含量與葉片氮、磷含量呈現相反的趨勢，即葉片鉀含量處于適量水平的果園占54.9%，38.0%的果園葉片鉀處于高量及過量水平。

表5 葉片營養狀況及頻數分布

2.3 秭歸臍橙果實品質及果實養分狀況

2.3.1 秭歸臍橙果實品質及等級分析

秭歸臍橙果實各品質指標情況如表6所示。

表6 秭歸臍橙果實內外品質指標

根據臍橙果實品質分級標準分析，如圖2所示。從圖2（a）可以看出，秭歸臍橙果實可溶性固形物及果皮厚度均符合優等果的要求，其占比分別為100%和100%；從果實固酸比進行評價，其中優等果24.5%、一等果比例38.8%、等外級果22.4%，主要由于果實可滴定酸含量偏高，導致果實固酸比不符合優級果要求；從圖2（b）可以看出，秭歸臍橙果實可食率僅14.3%的比例達到等級果的要求；從圖2（c）可以看出，果實橫徑頻數分布基本呈正態分布趨勢，以M級的果實最多，所占比例為49.0%，其次是S級和L級，占比分別為26.5%和16.3%。

圖2 秭歸臍橙果實品質分級頻數分布

2.3.2 秭歸臍橙果實氮磷鉀含量及養分帶走量

從表7可以看出，秭歸臍橙果實的氮含量相對最高，其次是鉀，磷含量相對最低。根據果皮養分含量及含水量、果肉養分含量及其二者的比重，可分別計算出每生產1 t鮮果時氮、磷、鉀的吸收量（帶走量）分別為1.92、0.14、1.73 kg。

表7 秭歸臍橙果實養分含量及養分帶走量

2.4 土壤、葉片、果實養分及其對品質的影響

2.4.1 土壤與葉片氮、磷、鉀水平對果實氮、磷、鉀吸收的影響

如表8所示，土壤氮、磷、鉀含量與果實氮、磷、鉀養分之間相關性均不顯著。葉片氮含量與果實氮含量呈顯著負相關（-0.299**），葉片磷含量與果實氮、磷、鉀含量之間均有顯著或極顯著正相關關系。

表8 土壤與葉片養分水平對果實養分的吸收的影響

2.4.2 土壤、葉片、果實的氮、磷、鉀水平對果實品質的影響

如表9所示，果實單果重與果實磷含量之間具有顯著正相關性（0.363*），與葉片磷含量、果實鉀含量更是表現為極顯著正相關（0.418**、0.393**）。果實果形指數與果實磷、鉀含量之間表現為顯著負相關（-0.367*、-0.366*）。

表9 養分與果實品質間的相關性

果實硬度與葉片鉀含量、果實氮含量和果實鉀含量呈現顯著正相關（0.294*、0.373*、0.363*），與果實磷含量呈現極顯著正相關（0.426**）。果面紅綠色a與果實氮、磷、鉀之間表現為負相關，其中與果實氮含量為顯著負相關（-0.365*），與果實磷含量、鉀含量為極顯著負相關（-0.449*、-0.423**）；果面明亮度、果面黃藍色b與土壤、葉片、果實氮、磷、鉀無顯著相關性。

但果實可溶性固形物與葉片磷含量、果實磷含量、果實鉀含量表現為極顯著負相關（-0.397**、-0.387**、-0.408**）。果 實 中 維 生 素C含 量 與 葉片磷含量呈顯著負相關（-0.317**）。果實可食率與果實氮含量、果實磷含量呈極顯著正相關（0.381**、0.430**），與果實鉀含量具有顯著正相關性（0.291*）。果實出汁率與葉片鉀含量表現出顯著正相關（0.334*）。果實可滴定酸、固酸比與土壤、葉片、果實氮、磷、鉀含量均無顯著相關性。

3 討論

通過土壤與葉片營養診斷施肥是當前柑橘科學施肥不可或缺的一環，但傳統的測土配方施肥過于單一，不能準確地表現柑橘生產中所面臨的各項復雜的問題［21］。土壤養分分析可了解土壤供肥特性，葉片營養分析則是針對果樹生長過程中樹體對養分的吸收及分配能力［3，22］，通過“土壤養分-葉片養分-果實養分-果實品質”多項結合的方式能夠全面了解果樹生長的營養水平狀況，能夠有效指導果農精準調控施肥方案，減少肥料浪費，促進農業綠色健康發展。

3.1 秭歸臍橙園土壤和葉片養分水平

柑橘最適宜于pH值為5.5～6.5的弱酸性土壤環境中生長［13］。秭歸縣臍橙園的土壤整體偏酸性，有95.8%的樣品土壤pH值小于5.5，其中12.8%的土壤為不適宜柑橘生長的強酸性土壤。土壤酸化會引發土壤養分的缺乏，土壤淋溶作用變強，造成土壤中鈣、鎂等養分大量流失。研究表明，鈣、鎂缺乏會導致果實裂果、酸度增加、可溶性固形物降低等品質問題，并且影響果實對其他養分的吸收［23-24］。土壤酸化可能是由于栽培管理中長期單一施用化肥所致，建議通過合理施用石灰和增施有機肥等方法調節土壤的酸堿度，改良土壤結構，進而促進果園土壤中無效礦質元素的有效化，降低果實可滴定酸含量，提高果實品質［25］。秭歸果園土壤有機質適宜，平均含量達21.51 g/kg，但與國外豐產果園有機質含量20～60 g/kg［17］還存在一定差距，仍需進一步重視有機肥的施用。秭歸臍橙有54.9%的果園土壤堿解氮含量處于低量水平，33.9%的果園土壤有效磷處于低量或缺乏水平，這可能與果園土壤的pH值、成土母質、地形地貌、氣候條件和果農習慣施肥情況等有關［26］。強酸性土壤中的鋁離子大量釋放，從而導致土壤磷具有被固定失效的風險。秭歸臍橙大多分布在丘陵山區，加之大多果農習慣撒施化肥，水土肥流失嚴重，使得氮素揮發或隨水土徑流損失［27］。秭歸臍橙果園土壤速效鉀含量偏高，可能是由于果農過度重視作為“品質元素”的鉀，盲目過量偏施鉀肥所致。

柑橘葉片養分狀況真實地反映樹體的養分吸收利用情況，其豐缺程度與土壤肥力、施肥情況等息息相關。秭歸臍橙葉片氮、磷含量表現缺乏，與果園土壤中的氮、磷缺乏有關，可能與秭歸臍橙果園的成土母質、地形地貌以及長期單一撒施化肥等因素有關［26］。

3.2 秭歸臍橙果實品質及養分狀況

秭歸臍橙果實可溶性固形物、可滴定酸含量和維生素C含量分別為14.83%、1.59%和65.42 mg/mL，與18年前鮑江峰等［7］調查的秭歸臍橙品質相比發生了較大變化，其中可溶性固形物、可滴定酸和維生素C含量平均值分別提高了22.56%、89.28%和24.30%，果實出汁率相比提高了19.49%，果皮厚度減少了0.55 mm。經過近20年的栽培管理，秭歸臍橙果實品質有了較大提高，與秭歸臍橙樹齡、施肥及土壤pH值改變等有關。黃振東等［28］研究表明，果實可溶性固形物含量與土壤pH值呈顯著負相關，適當降低土壤pH值有利于提高果實可溶性固形物含量。秭歸臍橙長期單一施用化肥不利于果實可滴定酸含量的降低，同時果農片面追求品質元素鉀而盲目過量施用鉀肥，據相關研究表明，鉀肥過量反而使果實酸度增加［29］。果實氮、磷、鉀含量整體相對較低，尤其是磷素的積累不足，影響了果實品質的形成，可能與秭歸臍橙果園土壤和葉片磷素缺乏與轉運有關。果實氮素較低可能與土壤中氮淋溶流失有關，氮素易經雨水帶走導致土壤氮缺乏，影響根系對養分的利用。樹體氮、磷的缺乏影響葉片葉綠素的形成，降低光合效率及光合產物的形成［18-19］。果實鉀積累與土壤速效鉀呈正相關，與曹勝等［9］研究一致。此外，果實養分吸收可能與土壤中微量元素豐缺、經緯度、海拔、施肥方式、果實產量和品種特性等因素相關［12］。因此，弄清秭歸臍橙果實養分的吸收利用及其“以果定肥”“以產定肥”施肥管理下的科學合理精準施肥作用與意義重大。

3.3 “土壤養分-葉片養分-果實養分”與果實品質的相關關系

果園土壤是柑橘生命活動必需的重要場所，前人在土壤與柑橘植株營養方面做了一定研究。秭歸土壤、葉片氮磷鉀與果實氮磷鉀等的相關性分析結果與前人研究［30-31］基本一致，葉片與果實養分吸收之間存在不同的拮抗或協同作用，其中果實氮、磷、鉀的積累與葉片磷含量具有顯著正相關關系，可能與葉片中磷元素參與光合作用不同程度促進果實成熟過程中氮、磷、鉀等營養元素的轉運與累積有關；果實氮與葉片氮素呈相關，可能與果實成熟過程中氮素從成熟葉片向果實轉移有關。

秭歸臍橙果實品質與土壤、葉片及果實養分之間相關性系統分析可知，果實氮、磷、鉀養分含量對果實品質的形成影響較大，與單果重、果實硬度、可食率、果面紅綠色、可溶性固形物等果實品質多為顯著性相關，可能與果實品質形成過程中果實氮、磷、鉀積累對果實膨大、果皮細胞壁發育、果實糖分積累有關［28，32-33］。

4 結論

秭歸‘紐荷爾’臍橙果園土壤存在酸化的趨勢，土壤堿解氮含量普遍偏低；部分果園土壤有效磷水平較低甚至缺乏；絕大部分果園土壤有效鉀含量豐富。部分果園春梢葉片的氮、磷含量較低，鉀含量偏高；果實可溶性固形物較高，但果實偏酸、可食率較低、果實大小不一等問題突出；果實中氮、磷、鉀與葉片中磷顯著正相關，同時影響果實單果重、可溶性固形物、硬度等大部分品質形成。因此，建議秭歸‘紐荷爾’臍橙栽培管理上應重視酸性土壤的石灰改良與生理堿性肥料的使用，同時通過增施或深施有機肥改良土壤結構，增強樹體養分吸收能力；適當增施氮、磷肥，減輕鉀肥的過量偏施，減少單一肥料的使用，減輕土壤、樹體及環境負擔；根據“土壤養分-葉片養分-果實養分-果實品質”相互關系，采取“以果定肥”“以產定肥”施肥管理技術模式實現精準合理施肥，有效防止盲目過量施肥造成生態環境的污染，從而促進秭歸臍橙產業提質增效與可持續的健康發展。