土壤养分状况与马家柚果实品质相关性的多元分析

张涓涓，杨 莉，刘德春，刘山蓓，徐炳星 ，周施清 ，毛卫平 ，刘 勇

（1. 江西农业大学 农学院，江西 南昌 330045；2. 江西省广丰县林业科学研究所，江西 广丰 334600）

土壤养分状况与马家柚果实品质相关性的多元分析

张涓涓1，杨 莉1，刘德春1，刘山蓓1，徐炳星2，周施清2，毛卫平2，刘 勇1

（1. 江西农业大学 农学院，江西 南昌 330045；2. 江西省广丰县林业科学研究所，江西 广丰 334600）

为给指导马家柚测土配方施肥提供理论依据，对江西省广丰县马家柚主产区5种不同类型土壤的养分状况、果实矿质营养及品质的调查，应用WPS表格和SPSS软件进行相关性分析和多元回归分析，筛选出影响马家柚果实矿质营养及品质的主要土壤因子。结果表明，不同类型土壤养分状况、马家柚果实品质及矿质营养含量均存在较大的差异；土壤养分状况与果实品质及矿质营养含量间均存在较强的相关性，且不同土壤养分状况与果实品质因子和矿质元素含量之间相关系数差异较大。多元分析结果表明，可溶性固形物含量与土壤全氮含量呈负相关，可滴定酸含量与土壤有机质含量呈负相关，与土壤有效锰含量正相关，固酸比与土壤pH值呈负相关，与土壤全氮含量呈正相关，Vc含量与土壤全氮含量呈负相关，总糖含量与土壤有效磷和有机质含量呈正相关，与土壤碱解氮和有效铁含量呈负相关；果实中的磷含量与土壤pH值呈负相关，果实中的钾含量与土壤速效钾含量呈负相关，与土壤碱解氮、有效铁含量呈正相关，果实中的氮含量与土壤全氮、有效铁、有效铜、交换性镁含量呈负相关，与土壤有效锰含量呈正相关，果实中的铁含量与土壤全氮含量呈正相关，果实中的锰含量与土壤有效锰含量呈正相关，果实中的铜含量受土壤养分影响较弱，果实中的锌含量与土壤pH值呈负相关，果实中的钙含量与土壤全氮含量呈正相关，果实中的镁含量与土壤pH值呈正相关，与土壤有效铜含量呈负相关。提高土壤有效磷和有机质含量，适当增加土壤全氮、有效铁含量，合理控制钾肥的施用，对于生产品质高且钾、钙、铁含量丰富的马家柚具有重要作用。

马家柚；土壤；品质；矿质营养；多元分析

江西省广丰县是马家柚的主产区，栽培面积达8 000 hm2，马家柚已成为当地的主要栽培树种和农民的重要经济来源。但马家柚主栽区的土壤类型多样，导致土壤养分类型及含量也各不相同。国内外研究者在土壤养分与柑橘果实品质间的关系及果实矿质营养变化规律上做了大量的研究[1-5]。赵小敏等[6]对不同地质类型的土壤养分与南丰蜜桔果实品质的关系进行研究，认为地质类型是影响南丰蜜桔果实品质的重要原因；周学伍等[7]对种植于不同母质上的3年生锦橙进行缺素症的观察及诱因分析，认为土壤母质对柑橘的生长状况有明显影响，表明土壤养分对柑橘生长和品质的形成具有着重要影响。而前人对马家柚的研究仅限于授粉对果实品质的影响、病虫害防治及栽培技术[8-10]等，对土壤类型与果实矿质营养及品质相关性的研究还未见报道。本研究中通过对马家柚果园分布的5种不同土壤类型的养分、果实矿质营养及品质的调查，应用相关性分析和多元回归分析等方法，探讨土壤养分与果实矿质营养和品质的关系，筛选影响马家柚果实矿质营养及品质的主要土壤因子，旨在为不同土壤类型的果园科学施肥提供理论依据。

1 材料与方法

试验中土壤和果实材料分别采自江西省广丰县马家柚5个主产区（管村、大南、排山、湖丰、军潭乡/镇）的14年生的果园，土壤类型分别为红壤、棕色石灰土、钙质页岩风化土、紫色土、冲积土。在每个产区分别选取3个果园，于2013年11月中旬（马家柚果实成熟期）进行土壤和果实样品采集。

在每个果园按照“S”形随机选取3株取样树，每株作为1个采样单元，避开堆积过肥料的地方和施肥穴、路边，分别在每株树滴水线外30cm处用土钻采集0～40cm深处的土壤，去除植物残体并将其混合均匀后，用四分法约取1.0 kg土壤，用无菌袋装回实验室，晾于塑料纸上，自然风干后过2mm筛，用密封袋保存于干燥器中待分析测定。在土壤取样树体的中上部各随机取果实3～5个，作为样品，进行果实品质和矿质营养分析。分别取果汁和果肉进行果实品质和矿质营养测定，土壤和果实矿质营养参照张强等[11]的方法测定，参考曹建康等[12]的方法测定果实品质。

采用WPS表格和SPSS软件对土壤养分含量和果实理化性状数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同类型土壤养分和果实品质基本状况

表1中是广丰县5个不同类型土壤的测定数据。按照鲁剑巍，沈兆敏等[13-14]的柑橘园土壤养分分级标准，pH值适宜范围为4.8～8.5，红壤、棕色石灰土偏酸，其它土壤类型表现为酸性适宜范围；有机质适宜含量为＞15 g/kg，紫色土含量偏低，其余类型土壤含量适中；碱解氮适宜范围为100～200mg/kg，除钙质页岩风化土含量偏高外，其它土壤类型属于适宜；有效磷适宜含量为15～80mg/kg，红壤、棕色石灰土、紫色土缺乏，钙质页岩风化土、冲积土适宜；速效钾适宜范围为100～200mg/kg，除钙质页岩风化土、冲积土适宜外，其它土壤类型缺乏；有效铁适宜范围为15～75mg/kg，除棕色石灰土含量略有偏高外，其余均在适宜范围；有效锰、有效铜、有效锌、交换性钙适宜范围分别为5～50、0.5～4.0、1～5、714～1 428mg/kg，5个不同类型土壤都比较适宜；交换性镁适宜范围为90～180mg/kg，除紫色土含量偏低外，其余类型土壤均适宜。

表1 马家柚果园不同类型土壤养分概况Table 1 Soil nutrient status in Majia shaddock orchards with different types of soils

5个不同土壤类型果园马家柚果实品质状况如表2所示。从2表可以看出，各果园果实品质差异较大。综合各项指标，钙质页岩风化土果园果实固酸比最大，为22.08，含糖丰富，风味最浓，Vc含量丰富，果皮薄，品质最优；冲积土果园果实固酸比仅12.9，含糖量低，风味淡，Vc含量低，果皮厚，品质最差；红壤、棕色石灰土、紫色土果园果实品质中等。在5个不同土壤类型的果园中，红壤马家柚含磷、锌最高，分别为249.509 5、1.108 1mg/kg，铁、铜含量最低，分别为3.240 1、0.353 9mg/kg；棕色石灰土果园马家柚氮、锰、镁含量最高，分别为1 186.219 6、0.649 5、43.057 9mg/kg，钾、钙含量较丰富；钙质页岩风化土马家柚铜含量最高，为0.550 1mg/kg，磷、钙、镁含量最低，分别为177.183 9、36.804 1、26.665 6mg/kg；紫色土马家柚含铁、钙最丰富，分别为5.600 6、57.145 0mg/kg，钾、锌含量最低；冲积土马家柚果实含钾最高，达1 754.985 3mg/kg，氮、锰含量最低，分别为856.873 5、0.065 9mg/kg。

表2 马家柚不同类型土壤果园果实品质概况Table 2 Fruit quality status in Majia shaddock orchards with different types of soils

2.2 土壤养分与果实品质指标的相关性

土壤养分指标间的相关性见表3。从表3可以看出，除土壤pH值和交换性钙含量外，土壤有机质含量与其它指标均呈正相关，其相关系数较大的为有效铁含量（0.783）、有效锌含量（0.761）、交换性镁含量（0.863），说明提高土壤有机质含量可以有效提高土壤中各矿质元素的含量；pH值与各土壤养分含量呈不同程度的正、负相关，表明pH值对不同土壤养分吸收的作用不同；土壤矿质元素含量间相关系数大于0.700的包括有效磷含量与速效钾含量（0.925）、碱解氮含量（0.870）、交换性钙含量（0.806），速效钾含量与碱解氮含量（0.920），全氮含量与有效锰含量（0.834）、有效锌含量（0.777），有效铁含量与有效铜（0.813）含量、交换性镁含量（0.931），有效锰含量与有效锌含量（0.991），有效铜含量与交换性钙含量（－0.845）、交换性镁含量（0.898）。

表3 土壤养分指标间的相关性†Table 3 Correlation among soil nutrient indexes

土壤养分状况与马家柚果实品质指标间的相关性见表4。从表4可以看出，土壤养分状况与果实品质也具有较强的相关性。其中相关系数大于0.600的有可溶性固形物含量与有效铜含量（－0.636）、交换性钙含量（0.694），可滴定酸含量与速效钾含量（－0.602），固酸比与土壤有效磷含量（0.669）、土壤速效钾含量（0.643），Vc含量与有效铁含量（－0.814）。果实中的矿质养分都能找到与之达到显著甚至极显著相关的土壤养分因子，表明两者之间相关性强。其中相关系数大于0.700的包括果实中的磷含量与土壤pH值（－0.722）、有效磷含量（－0.842）、速效钾含量（－0.826）、碱解氮含量（－0.973）、交换性钙含量（－0.759），果实中的钾含量与土壤有机质含量（0.753）、有效铁含量（0.831）、交换性镁含量（0.715），果实中的氮含量与有效锰含量（0.788）、有效锌含量（0.749），果实中的铁含量与有机质含量（－0.845）、有效铁含量（－0.702）、有效铜含量（－0.795）、交换性镁含量（－0.864），果实中的锰含量与土壤全氮含量（0.812）、有机质含量（0.707）、有效锰含量（0.998），果实中的铜含量与全氮含量（0.741）、交换性钙含量（0.728），果实中的锌含量与土壤pH值（－0.905）、有机质含量（0.763）、有效铜含量（0.797）、交换性镁含量（0.880），果实中的钙含量与土壤有效磷含量（－0.714）、速效钾含量（－0.834）。

但是不同土壤养分与果实品质指标和矿质元素之间相关系数差异较大，说明相互之间的关系复杂，果实品质和矿质营养受不同土壤养分之间相互作用的影响。而简单的相关分析不包括自变量之间的相互作用，因此在单一因子分析的基础上，还需要进行多元统计分析。

表4 土壤养分与果实品质指标间的相关性†Table 4 Correlation between soil nutrient indexes and fruit quality indexes

2.3 影响果实品质及矿质营养的土壤养分因子的筛选和回归方程的建立

果园土壤各种养分、果实矿质营养及品质都分属于不同的正态总体，根据近代回归分析理论[15]，若某一正态总体中因子间的相关系数R≥0.70，就存在多重共线性问题，容易导致在偏系数很不显著的同时，总回归却很显著，有些系数的符号还与实际情况相矛盾，可借助主成分回归、岭回归、不完全主成分回归等方法补救。在果园土壤各种养分这一正态总体中相关系数大于0.700的达14项（见表4），所以本研究中应用典型相关分析的方法，以土壤pH值（x1）、有效磷含量（x2）、速效钾含量（x3）、全氮含量（x4）、碱解氮含量（x5）、有机质含量（x6）、有效铁含量（x7）、有效锰含量（x8）、有效铜含量（x9）、有效锌含量（x10）、交换性钙含量（x11）、交换性镁含量（x12）为一总体，可溶性固形物含量（y1）、可滴定酸含量（y2）、固酸比（y3）、Vc含量（y4）、总糖含量（y5）为另一总体，分别筛选出影响各品质的土壤因子，将所筛选出的因子与相对应的果实品质建立回归方程，并进行显著性检验，均达到极显著水平，说明所建立的方程可靠。运用同样的方法，以果实中的磷含量（z1）、钾含量（z2）、氮含量（z3）、铁含量（z4）、锰含量（z5）、铜含量（z6）、锌含量（z7）、钙含量（z8）、镁含量（z9）为一整体，筛选出影响营养果实矿质养分的土壤因子并建立回归方程（见表5）。

从影响马家柚果实品质的土壤因子的筛选可以看出，可溶性固形物主要受全氮含量的影响，并与之呈负相关，碱解氮、交换性钙、交换性镁的影响较弱；可滴定酸与有机质呈负相关，与有效锰正相关；固酸比主要受pH值和全氮含量的影响，并且与pH值呈负相关，与全氮呈正相关；Vc主要受全氮含量影响，并与之呈负相关，还受有效铁、有效铜、有效锰、交换性镁的相互影响；总糖含量主要与有效磷和有机质呈正相关，与碱解氮和有效铁呈负相关。

从影响马家柚果实矿质营养的土壤因子的筛选可以看出，果实中的磷主要受土壤pH值影响并与之呈负相关；果实中的钾和氮都受土壤养分影响较大，前者与土壤速效钾呈负相关，与碱解氮、有效铁呈正相关，后者与土壤全氮、有效铁、有效铜、交换性镁呈负相关，与有效锰呈正相关；果实中的铁主要受土壤全氮的影响并与之呈正相关；果实中的锰主要受土壤有效锰的影响且两者呈正相关；果实中的铜受土壤养分影响较弱；果实中的锌主要受土壤pH值的影响并与之呈负相关；果实中的钙主要受土壤全氮影响并与之呈正相关，与土壤速效钾、碱解氮相关性较弱；果实中的镁受土壤pH值影响最大，且两者呈正相关，有效铜对其也有重要影响。从分析中可以得出，除氮、锰受土壤对应的元素影响最大外，果实中的其它元素不受土壤中对应元素的直接影响，这与张强等[11]的研究结论一致。应用典型相关筛选出的影响果实品质及矿质营养的土壤养分因子与依据单因子相关系数的大小选择的土壤养分因子（见表5）存在较大差异，表明了果实品质及矿质营养受到不同土壤养分因子间的共同作用。

表5 影响果实品质的土壤养分因子的筛选和回归方程的建立†Table 5 Selection of soil nutrient factors affecting fruit quality and establishment of regression equations

3 讨 论

3.1 不同土壤类型对土壤营养状况的影响

土壤养分是树体生长、果实品质形成的物质基础，章明奎等[16]比较了3种不同土壤类型之间主要土壤肥力指标的变化，认为土壤类型对土壤肥力指标具有重要影响。上饶市广丰县马家柚果园分布的土壤类型主要有红壤、棕色石灰土、钙质页岩石灰土、紫色土和冲积土，根据刘勋[17]、龚子彤[18]等人的研究认为，红壤土质黏重，酸性较强，有效养分较少，磷素缺乏；棕色石灰土呈中性反应，土质疏松，有机质含量丰富，磷、钾含量低；钙质页岩石灰土偏碱，土质硬，磷、钾养分贫乏；紫色土养分含量偏低，锌和有效磷含量低，速效钾丰富，土质疏松，土壤酸性至中性；冲积土为砂质壤土及砂土，质地偏黏，酸性至中性，发育层次不明显，保水保肥能力较差。在本研究中，不同土壤类型的养分含量差异较大，土壤母质的典型特征与前人研究结果基本一致，但由于多年的人工施肥和管理，土壤酸碱度及肥力都发生了一定的变化。红壤和棕色石灰土土质偏酸，需要加施石灰。除钙质页岩风化土和冲积土外，其余类型土壤均缺乏有效磷和速效钾，均需要增施磷、钾肥。紫色土有机质极度缺乏，需要增施有机肥。

3.2 土壤营养状况与果实品质的相关性

土壤养分与果实品质之间的关系错综复杂，张强[19]、刘科鹏[20]分别通过对苹果和猕猴桃品质与土壤养分之间的关系进行多元分析，认为仅用简单的相关性分析不能反映不同土壤养分间的相互作用，需要借助多元分析的方法探讨土壤养分对果实品质的影响。本研究中结果也表明，运用简单相关性分析和运用多元分析方法的结果差异较大，说明土壤营养对果实品质的影响是综合的。磷可以促进植株根系生长和花芽分化，降酸增糖[21]，有机质可以改良土壤结构，促进团粒结构形成，改善土壤通气性和透水性，提高土壤肥力，促进果树高产稳产，改善柑橘的果实品质[22]。在影响果实品质的主要土壤养分因子的筛选中，有效磷与固酸比、总糖呈线性正相关，有机质与总糖含量呈正相关，与可滴定酸含量呈负相关，说明提高土壤有效磷和有机质含量，可以降低马家柚果实酸度，增加糖含量，提高固酸比，改善果实品质。氮素是构成生命物质的重要元素，对柑橘植株代谢活动和生长结果及产量形成有很大影响[23]，植株缺氮会造成枝梢生长不良，果实产量下降[24]，氮素过多会造成植株徒长，可溶性固形物和Vc含量降低，柑橘品质下降[25]。在本研究中，土壤全氮含量与可溶性固形物、Vc含量呈负相关，与固酸比呈正相关，碱解氮含量与可溶性固形物、总糖含量均呈负相关。因此，为保证马家柚高产、优质，应将氮肥控制在适宜施用量范围。

3.3 土壤营养状况与果实矿质营养的相关性

果实矿质营养水平影响果树生长发育、产量及品质[26-27]，还与果树病害、生长素代谢等有密切关系[27]。本研究中对马家柚果实矿质营养含量与土壤养分含量之间的相关性进行分析，相关系数在0.5以上的达44项，说明土壤养分含量与马家柚果实矿质养分含量之间存在很强的相关性。前人的研究仅限于简单的相关分析，本研究中运用多元分析方法，筛选出影响马家柚果实矿质养分的主要土壤因子，并且在土壤养分与果实矿质养分简单相关性分析和多元分析中可以发现果实与土壤中同种矿质营养的直线相关性复杂，有时土壤中有效成分含量低时果实含量反而较高，反之亦然，说明果实矿质养分含量受土壤中各养分的综合作用。从本研究结果可以发现，土壤pH值对果实中的磷、锌、镁含量影响较大，并且与磷、锌含量呈负相关，与镁含量呈正相关，pH值过高和过低均会影响树体对矿质养分的吸收。土壤全氮含量与果实中的铁和钙含量、有效铁含量与果实中的钾和铁含量均呈正相关，适当增加土壤全氮、有效铁含量，对于生产含铁、钙、钾高的马家柚具有重要作用；土壤速效钾含量与果实中的钾、铁、钙含量均呈负相关，因此为了兼顾树体生长和果实矿质养分含量，应适当控制钾肥的施用量。关于土壤养分状况与果实矿质营养间的关系在柑橘中的报道尚少，本研究中应用多元分析的方法筛选了影响马家柚果实矿质营养的主要土壤因子并且建立回归方程。

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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

江西省高等学校科技落地计划（KJLD13025）；江西省教育厅科技计划项目（GJJ14308）。

张涓涓，硕士研究生。

刘 勇，教授，博士。E-mail： liuyongjxau@163.com

张涓涓,杨 莉,刘德春,等. 土壤养分状况与马家柚果实品质相关性的多元分析[J].经济林研究,2015,33(4)：25－31.

[本文编校：闻 丽]