基于PCA不同肥料配施方案對櫻花開花及葉綠素含量的影響

高照亮，雋加香，沈童飛，朱建軍*

(1.上海市農業科學院 林木果樹研究所，上海 201403；2.上海市農業科學院 食用菌研究所，上海 201403；3.齊齊哈爾大學 生命科學與農林學院，黑龍江 齊齊哈爾 161006)

櫻花(Cerasuscampanulata)是薔薇科櫻屬植物，觀賞價值高，深受人們喜愛，是我國重要的園林觀賞植物。全世界約40種櫻花類植物野生種祖先，其中原產于中國的就有33種[1]。櫻花每年因開花需要消耗大量的營養物質，需要不斷地從外界獲取充足的養分，所以在栽培管理中，施肥極其重要[2]。國內外對櫻花肥料配施有了一定的研究，高晨等[3]研究了施肥對喜馬拉雅櫻花與其他7個櫻花品種扦插苗新梢長度和葉片葉綠素含量的影響，發現施1 000倍液濃度尿素的扦插苗新梢生長最快、葉片葉綠素含量最高。Hamed等[4]使用橄欖果渣與氮、磷、鉀肥配合，在特萊姆森地區(Tlemcen Region)對兩種櫻花配合施用，發現這種配施方案增加了土壤的碳含量，促進了五月花束的形成。

大量元素水溶肥(N+P2O5+K2O≥400 g·L-1)和中量元素水溶肥(Ca+Mg≥100 g·L-1)是可以完全溶于水的植物必需元素水溶肥料，為花卉生長所必需。微生物菌劑(活菌數≥1億CFU·mL-1)是指目標微生物(有效菌)經過工業化生產擴繁后，具有一定特殊功能的活菌制劑。研究表明，大量元素水溶肥、中量元素水溶肥和微生物菌劑均對植物的生長有助益[5-7]。目前，國內外尚無大量元素水溶肥、中量元素水溶肥和微生物菌劑對櫻花最佳配施方案的研究，結合主成分分析(PCA)對櫻花不同肥料配施方案進行評價，可以探究大量元素水溶肥和中量元素水溶肥、微生物菌劑等配合使用的最佳配施方案，為櫻花栽培和施肥方案的優化提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地基本情況與試驗材料

試驗用地為上海市農業科學院奉浦院區，屬北亞熱帶季風性氣候，四季分明，日照充分，雨量充沛。地勢平坦，排灌條件好，土壤質地為壤土偏黏，肥力中等。供試苗木為5年生飛寒櫻(Cerasuscampanulatacv. Feihan)嫁接苗，生長一致，栽培密度為60 cm×100 cm，平均地徑1.5～2.5 cm，平均高度為150～200 cm。肥料品種為：哈爾濱艾加生物技術有限公司生產的艾加生物牌大量元素水溶肥(N+P2O5+K2O≥400 g·L-1)、中量元素水溶肥(Ca+Mg≥100 g·L-1)和微生物菌劑(解淀粉芽孢桿菌，活菌數≥2億CFU·mL-1)。

1.2 不同肥料配施方案開花過程葉綠素含量影響的測定

如表1所示，依照此配方設置T1～T9共9個處理，每個處理在3個小區中進行種植，每個小區每個處理3個重復。大量元素水溶肥、中量元素水溶肥和微生物菌劑肥料均采用量筒稱量，等量均勻的澆灌方法施于櫻花根部，施用量見表1。澆灌時間選在櫻花休眠季，12月中旬。一次性施用大量元素水溶肥、中量元素水溶肥和微生物菌劑。將櫻花開花過程設置為芽鱗開裂、露紅、產生花苞、初花、開花等5個階段。定期統計芽鱗開裂率、露紅率、產生花苞率、初花率、開花率、開花數、葉綠素含量等反映櫻花開花過程及生長狀況的指標。

表1 不同施肥處理試驗設計Table 1 Experimental design of different fertilization treatments

1.3 最佳肥料配施方案的確定

對芽鱗開裂率、露紅率、產生花苞率、初花率、開花率、開花數、葉綠素含量等指標進行歸一化處理，使用歸一化后的數據基于主成分分析法(PCA)建立綜合反映櫻花生長狀況的數學模型，得出衡量櫻花開花過程和生長狀況的櫻花生長評價指數(cherry blossom growth evaluation index，CBGEI)，CBGEI為0.23乘以芽鱗開裂率加上0.27乘以露紅率加上0.45乘以產生花苞率加上0.33乘以初花率加上0.29乘以開花率加上0.34乘以開花數加上0.17乘以葉綠素含量，最終確定能使櫻花開花過程和生長最好的最佳肥料配施方案。

1.4 數據處理

采用Excel 2007對數據進行整理，用SPSS軟件對數據進行one-way ANOVA處理。

2 結果分析

2.1 不同肥料配施方案對櫻花芽鱗開裂的影響

從圖1看出，相比于T1和T7處理，T2、T3、T4、T5、T6、T8和T9處理顯著促進了櫻花的芽鱗開裂率(P<0.05)。但T2、T3、T4、T5、T6、T8和T9處理之間無顯著差異(P>0.05)。

不同處理間無相同小寫字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)，圖2～6同。圖1 不同肥料配施方案對櫻花芽鱗開裂率的影響Fig.1 Effect of different fertilizer combinations on the cracking rate of bud scales in oriental cherry

2.2 不同肥料配施方案對櫻花露紅的影響

從圖2看出，相比于T1、T3、T6、T7、T8和T9處理，T2、T4和T5處理顯著促進了櫻花的露紅率(P<0.05)。但T2、T4和T5處理之間無顯著差異(P>0.05)。

圖2 不同肥料配施方案對櫻花露紅率的影響Fig.2 Effect of different fertilizer combinations on red exposure rate of oriental cherry

2.3 不同肥料配方方案對櫻花產生花苞的影響

從圖3看出，相比于T1、T2、T3、T4、T6、T7、T8、T9處理，T5處理顯著促進了櫻花的產生花苞率(P<0.05)。

圖3 不同肥料配施方案對櫻花產生花苞率的影響Fig.3 Effect of different fertilizer combinations on bud production rate of oriental cherry

2.4 不同肥料配施方案對櫻花初花的影響

從圖4看出，相比于T2和T3處理，T1、T4、T5、T6、T7、T8和T9處理顯著促進了櫻花的初花率(P<0.05)。相比于T1、T6、T8和T9處理，T4、T5和T7處理顯著促進了初花率(P<0.05)。但T4、T5和T7處理之間無顯著差異(P>0.05)。

圖4 不同肥料配施方案對櫻花初花率的影響Fig.4 Effect of different fertilizer combinations on the initial flowering rate of oriental cherry

2.5 不同肥料配施方案對櫻花開花的影響

從圖5看出，相比于T7處理，T1、T2、T3、T4、T5、T6、T8和T9處理顯著促進了櫻花的開花率(P<0.05)。相比于T1、T2、T3、T8和T9處理，T4、T5和T6處理的開花率較高，但未達到顯著水平(P>0.05)。

圖5 不同肥料配施方案對櫻花開花的影響Fig.5 Effect of different fertilizer combinations on flowering of oriental cherry

相比于T1、T2、T3、T6、T7、T8處理，T4、T5和T9處理顯著促進了櫻花的開花數(P<0.05)。相比于T4處理，T5和T9處理顯著促進了櫻花的開花數(P<0.05)。

2.6 不同肥料配施方案對櫻花葉片葉綠素含量的影響

從圖6中可知，與T1、T2、T3處理相比，T4、T5、T6、T7、T8、T9處理顯著增加了櫻花的葉片葉綠素含量(P<0.05)。T4、T5、T6、T7、T8、T9處理之間的櫻花葉片葉綠素含量無顯著差異(P>0.05)。3次測量結果基本一致。

圖6 不同肥料配施方案對櫻花葉片葉綠素含量的影響Fig.6 Effect of different fertilizer combinations on chlorophyll content in cherry blossom leaves

2.7 基于主成分分析法(PCA)對各處理CBGEI的評估

如表2所示，將歸一化后的數據代入綜合反映櫻花開花過程和生長狀況的數學模型。得出各配施方案下櫻花的CBGEI，T5、T4和T9處理促進櫻花開花和生長最佳，T2、T1和T3處理的櫻花開花和生長情況最差。

表2 基于主成分分析法(PCA)對各處理CBGEI的評估Table 2 Evaluation of CBGEI for each treatment based on principal component analysis (PCA)

3 討論

目前，國內外尚無大量元素水溶肥、中量元素水溶肥和微生物菌劑對櫻花最佳配施方案的研究，本研究基于PCA對其進行了研究，發現除了T3處理(大量元素水溶肥0 g·株-1，微生物菌劑100 mL·株-1，中量元素水溶肥10 g·株-1)對櫻花生長有抑制作用，其余配施方案均對櫻花生長有促進作用。其中，T5處理(大量元素水溶肥100 g·株-1，微生物菌劑50 mL·株-1，中量元素水溶肥10 g·株-1)對櫻花開花及葉綠素含量的促進作用最為顯著，顯著提升了櫻花的芽鱗開裂率、露紅率、產生花苞率、初花率、開花率、平均每株開花數和葉片葉綠素含量，T4、T9處理對櫻花開花及葉綠素含量的促進作用為其次。從配施方案選用肥料種類來看，是否需要增加其他肥料種類仍有待進一步研究。從配施方案的肥料用量來看，是否有更佳的肥料配施方案，T5處理是否就是最佳配方仍需要探索。