有機肥替代化肥對玉露香梨生長及果實品質的影響

羅園園 陳萍 尹志榮 楊洋 馬玲芳

摘要? 為篩選出適宜玉露香梨生長及提質的最優施肥處理，采用主成分分析的評價函數確定常規測土配方施肥處理（T1）、有機肥替代25%（T2）、50%（T3）、75%（T4）的化肥氮和單施有機肥（T5）5 個處理對玉露香梨生長及品質指標的影響。結果表明，前 2 個主成分的累計貢獻率達90.946%。第一主成分占70.492%的累計貢獻率，可溶性糖、可溶性固形物是改善果實品質的主要指標；第二主成分（F2）占 20.454%的累計貢獻率，其中果實縱徑占比最高。結合 PCA 綜合評價，有機肥替代化肥氮50%處理果實品質綜合得分最高?？梢?，T3處理是促進玉露香梨生長及提質的最佳處理。

關鍵詞? 有機肥替代化肥；玉露香梨；主成分分析；果實品質

中圖分類號? S661.2? 文獻標識碼? A? 文章編號? 0517-6611（2024）01-0155-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.01.034

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Effect of Organic Fertilizer Replacing Chemical Fertilizer on the Growth and Fruit? Quality of Yuluxiangli

LUO Yuan-yuan1，? CHEN Ping1， YIN Zhi-rong2? et al

（1. Agricultural Technology Extension and Service Center of Ningxia Agricultural Reclamation， Yinchuan， Ningxia? 750004；2. Institute of Agricultural Resources and Environment，Ningxia Academy of Agriculture and Forestry，Yinchuan，Ningxia? 750004）

Abstract? In order to screen the best fertilization treatment for the growth and quality improvement of Yuluxiangli. In this experiment， the evaluation function of principal component analysis was used to determine the effects of conventional soil testing formula fertilization treatment （T1）， organic fertilizer replacement of 25% （T2）， 50% （T3）， 75% （T4） of chemical fertilizer nitrogen and single application of organic fertilizer （T5） on the growth and quality of Yuluxiangli. The results showed that the cumulative contribution rate of the first two principal components reached 90.946%. The first principal component reached 70.492% of the cumulative contribution rate. Soluble sugar and soluble solids were the main indicators to improve fruit quality; The second principal component （F2） accounted for 20.454% of the cumulative contribution， and the vertical diameter of the fruit accounted for the highest proportion. Combined with the comprehensive evaluation of PCA， the treatment of organic fertilizer replacing 50% of chemical fertilizer nitrogen had the highest comprehensive score of fruit quality. It can be seen that T3 treatment is the best treatment to promote the growth and quality of Yuluxiangli.

Key words? Organic fertilizer replacing chemical fertilize;Yuluxiangli;Principal component analysis;Fruit quality

基金項目? 寧夏回族自治區農業科技自主創新資金（NGSB-2021-11-02）。

作者簡介? 羅園園（1994—），女，陜西榆林人，農藝師，碩士，從事測土配方與化肥減量研究。

*通信作者，高級農藝師，碩士，從事養分高效利用與土壤培肥研究。

收稿日期? 2023-02-01

梨樹是我國第三大果樹栽培樹種，僅次于蘋果和柑橘，種植面積和產量占世界梨樹總面積和總產量的70%左右，且每年呈動態增長趨勢［1］。玉露香梨以其皮薄肉細、酥脆甘甜、香氣濃郁、易儲存的特點，在眾多梨樹品種中脫穎而出，備受廣大消費者青睞［2-3］。近年來因其優質的果實品質受到了國內外的認可，已經出口到美國等國家，成為國際市場的新寵［4-6］。在國內多地廣大果農也積極引種，連年獲得高產，成為農民主要經濟收入來源之一［7］。

在玉露香梨生產中，多數果農為追求高產，憑借經驗隨意施用以尿素為主的氮肥，造成樹體和土壤營養不均衡［8］，影響果園的土壤肥力，制約梨果的產量與品質。研究表明，增施有機肥，可以提高土壤有機質，改善果實品質［9］。宋金龍［10］在庫爾勒香梨上研究發現，與常規施肥處理相比，采用部分有機肥替代化肥技術能夠顯著提高單株產量、改善其果實品質。肖時運等［11］指出，減少氮肥施用量，不僅不會對農作物產量帶來影響，還可提高維生素 C、可溶性糖等品質指標。杜春燕［12］研究表明，有機肥部分替代化肥可提高蘋果與櫻桃中的可溶性固形物、可溶性糖和維生素Ｃ含量。盧精林等［13］研究表明，與單施有機肥或化肥相比，有機肥與化肥配施能有效提高蘋果梨的產量和果實品質。因此，采用有機肥替代化肥技術對改善土壤肥力、提高果實產量、優化果實品質方面具有重要意義。

研究表明，有機肥部分替代化肥是提高果實品質的重要措施。但有機肥替代化肥的比例仍是目前存在的科學問題，也是阻礙該技術在果園生產中大量推廣的技術瓶頸。為了提高肥料利用率，降低化肥過量投入，減少面源污染。筆者開展有機肥部分替代化肥的施肥試驗，采用主成分分析法，旨在為果園生產探索出適宜的施肥處理，為寧夏地區果農合理施肥提供理論依據。

1? 材料與方法

1.1? 試驗地概況

試驗于2021年4月中旬在寧夏農墾平吉堡生態莊園玉露香梨園進行（坐落在銀川市西夏區平吉堡現代農業示范園區內，106°02′E，38°25′N）。果園平均海拔1 100 m，年均氣溫8.4 ℃，年均降水量198 mm，年日照時數2 969 h。試驗區內地條平整，排灌通暢，具有生產優質經濟林果實的生態資源優勢。試驗前采集0～20、20～40、40～60 cm土層土壤樣品，測定土壤基本理化性狀見表1。

1.2? 試驗材料

品種為3年生“玉露香梨”幼樹，第一年掛果，樹形為疏散分層形。試驗選擇長勢一致、無病蟲害、正常結果、健壯的梨樹掛牌標記，作為研究對象，株行距為3 m×4 m，東西行向。

供試有機肥（液體雞糞肥）：全氮含量38.5 g/kg，有機質含量95.2 g/kg；供試無機肥料為尿素（N 46%）、磷酸一銨（N 12%，P2O5 61%）、硫酸鉀（K2O 50%）。

1.3? 試驗設計

在保持氮、磷、鉀施肥量一致的情況下，梨樹從萌芽至成熟期所需養分N 80.96 kg/hm2、P2O5 37.48 kg/hm2、K2O 77.96 kg/hm2，試驗共設5個處理，

T1為常規測土配方施肥；T2為有機肥替代化肥25%處理；T3為有機肥替代化肥50%處理；T4為有機肥替代化肥75%處理；T5為純施有機肥處理。

每個處理重復3次，隨機區組排列，每個小區6株樹，小區面積45 m2，共計15個小區，90棵果樹。具體施肥處理見表2。

氮磷鉀肥料分4次施用。氮肥為基肥30%-萌芽期25%-果實膨大期20%-壯果期25%；磷肥為基肥50%-萌芽期20%-果實膨大期30%；鉀肥為基肥20%-萌芽期20%-果實膨大期30%-壯果期30%。采用滴灌水肥一體化在3月中下旬對試驗地進行灌水施肥，9月上旬采摘玉露香梨果實計產，并調查果實著色狀況，測定果實糖分、有機酸、可溶性固形物含量及硬度等。梨園的除草、修剪、打藥等其他田間管理措施與農民習慣保持一致，且未做疏花疏果處理。

1.4? 測定項目與方法

株高增長量采用塔尺定期測量；新梢生長采用鋼卷尺定期測量；干周增長量采用游標卡尺測量；果實橫徑和縱經采用游標卡尺測量；果心大小采用果心半徑/果實半徑；單果重采用電子天平稱重；可溶性糖采用蒽酮比色法測量；有機酸采用高效液相色譜法測量；果肉的硬度采用果實硬度計測定；果肉可溶性固形物采用PAL-BX/ACIDF5 型糖酸一體機測定。

1.5? 數據分析

用 Excel 2010進行數據整理制表，用DPS軟件進行數據統計和主成分分析，SigmaPlot 12.5軟件制圖。

2? 結果與分析

2.1? 不同施肥方式對玉露香梨生長指標的影響

由圖1可知，不同處理全生育期株高平均增長量為T3>T2>T4>T1>T5，其中T3處理與T1、T5處理間差異顯著（P<0.05），T2、T3與T4處理間差異不顯著（P>0.05）。全生育期T3處理株高增長量最大為88.7 cm，T5處理株高增長量最小為51.0 cm，T3處理較T5處理顯著提高了73.9%?？梢?，不同施肥處理對株高的生長影響顯著，且T3處理株高增長最大。

不同處理全生育期干周的增長量表現為T3>T2>T1>T5>T4，不同處理的干周增長量為6.1～8.2 cm，且T3與T4、T5處理組間均差異顯著（P<0.05），與T1、T2處理組間差異不顯著（P>0.05）。表明不同施肥處理對樹干的生長影響顯著，且T3處理干周增長最大。

不同處理全生育期新梢平均增長量為T3>T2>T1>T4>T5，其中T3處理與T1、T4和T5處理間均差異顯著（P<0.05），與T2處理間差異不顯著（P>0.05）。全生育期T3處理新梢平均增長量為7.00 cm，T1處理為5.17 cm，T3較T1處理增加了35.4%。表明不同施肥處理對新梢平均增長量的影響顯著，且T3處理下新梢平均增長量最大。

2.2? 不同施肥方式對玉露香梨果實指標的影響

果實橫、縱徑變化影響果實形態，果形指數決定著果實整齊度與美觀度［14］。從表3可以看出，T3處理的果實橫徑、縱徑和單果重均顯著高于其他4個處理（P<0.05），較T1處理果實橫徑增加了7.03%，果實縱徑增加了3.44%，單果重增加了12.20%。不同處理果心大小為T5>T1>T4>T3>T2，且各處理間差異顯著（P<0.05），其中T1處理果心大小為37.25%，T3處理果心大小為35.15%，T3較T1處理果心大小顯著降低了5.64%。

2.3? 不同施肥方式對玉露香梨果實品質的影響

從表4可以看出，不同用量的有機肥替代化肥氮對玉露香梨的果實品質具有增益效果。T3處理可溶性糖和可溶性固形物含量最高，分別為7.94% 和13.35%，比T1處理分別提高了17.80%和9.52%。有機酸含量則表現為T4>T2>T3>T5>T1，且T2、T3、T4處理間差異不顯著（P>0.05），與T1、T5處理間差異顯著（P<0.05）。硬度則表現為T4>T3>T2>T5>T1，且T3、T4處理間差異不顯著（P>0.05），與T1、T2、T5處理間差異顯著（P<0.05）。

2.4? 玉露香梨果實品質各指標相關性分析

由表5可知，橫徑與單果重、可溶性糖和硬度的相關系數分別為0.944、0.912和0.909，均呈顯著正相關；可溶性糖與有機酸和硬度呈顯著正相關，與可溶性固形物呈極顯著正相關，相關系數分別為0.892、0.920和0.972；有機酸與可溶性固形物呈顯著正相關，相關系數為0.927。由于果實各品質指標之間存在不同程度的相關性，通過某一個指標評定果實品質的優劣不客觀，因此通過主成分分析來評價不同果實的品質。

2.5? 不同施肥方式下玉露香梨果實品質性狀主成分分析

選取香梨8個品質性狀數據（橫徑、縱徑、果心大小、單果重、可溶性糖、有機酸、硬度和可溶性固形物）進行主成分分析，以評價不同施肥處理對香梨果實品質的影響效果。在對不同果實品質進行評價時，不能僅考慮一個特性和幾個特性的優劣，而應考慮到所有指標對其進行全面、科學、系統的綜合評價。

結合表6可提取出2 個主成分，累計方差貢獻率達90.946％，前2個主成分的特征值均大于１，綜合了香梨品質指標的大部分信息，因此可以用這2個主成分代替上述的8 個品質指標對不同施肥處理下香梨果實品質進行評價和判斷。2個主成分分別定義為F1、F2，以成分矩陣中的數據除以主成分相對應的特征值開平方根得到2個主成分中每個指標所對應系數，其各主成分對應特征向量：

F1=0.396ZX1+0.120ZX2-0.302ZX3+0.356ZX4+0.417ZX5+0.351ZX6+0.390ZX7+0.401ZX8

F2=0.225ZX1+0.736ZX2+0.146ZX3+0.404ZX4-0.081ZX5-0.411ZX6-0.031ZX7-0.217ZX8

各指標對各主成分的影響程度見表7，第1主成分的方差貢獻率為70.492%，其中載荷較高且為正的指標為橫徑、可溶性糖、可溶性固形物、硬度、有機酸和單果重，這些指標對第１主成分產生正面影響；載荷較高且為負的指標為果心大小，該指標對第１主成分產生負面影響。第2主成分的方差貢獻率為20.454%，其中載荷較高且為正的指標為果實縱徑，該指標對第２主成分產生正面影響；載荷為負的指標為有機酸、可溶性固形物和可溶性糖，這些指標對第2主成分產生負面影響。

2.6? 不同施肥方式下玉露香梨品質性狀綜合排名

通過不同施肥方式下主成分分析獲得2個主成分得分（表8）。第一、第二主成分得分高的處理均為有機肥替代化肥50%，以2個主成分的特征值比所提取主成分總特征值之和作為權重計算得出主成分綜合模型，其公式為

F=0.775F1+0.225F2，通過主成分綜合模型可得出綜合主成分值。

綜合得分越高的玉露香梨果實品質性狀越好，不同施肥處理綜合評價由高到低為有機肥替代化肥50%處理>有機肥替代化肥75%處理＞有機肥替代化肥25%處理>純施有機肥處理>常規施肥處理。因此，有機肥替代化肥50%處理玉露香梨品質性狀綜合排名最高，品質性狀表現最好。

3? 結論與討論

有機肥部分替代化肥不僅改善土壤結構，降低土壤緊實度，提高土壤有機質含量，而且為樹體的根系發育和樹干生長補充營養，促進其生長發育，明顯提升果實品質。該研究以有機肥替代化肥50%處理效果最為明顯。杜春燕［12］在果園試驗中也指出，有機肥替代化肥25%和有機肥替代化肥50%，并不會對果樹生長發育造成負面影響，反而會在一定程度上促進果樹的生長發育。史昊［15 ］在梨園研究中也表明，有機肥替代部分化肥顯著提高了梨樹枝條長度，有效地促進其生長發育。施夢馨等［16］研究表明，施用有機肥顯著降低了根冠比，使作物傾向于地上部分的生長。有機肥替代化肥處理可顯著提高果實品質，其中有機肥替代化肥氮50%處理下玉露香梨的果實橫徑、縱徑、單果重、可溶性糖和可溶性固形物含量最大，較常規測土配方施肥處理分別提高了7.03%、4.30%、12.20%、17.80%和9.52%。杜春燕［12］在蘋果樹上研究發現有機肥替代化肥50%處理可溶性糖和可溶性固形物分別顯著高于常規施肥8.75%和3.88%；在“雷尼”櫻桃上研究發現有機肥替代化肥50%處理的各品質指標均高于其他處理。謝軍等［17］通過研究玉米上有機肥（雞糞）替代化肥氮的最優配比，結果顯示有機肥氮替代50%化肥氮顯著提高了玉米品質。肖時運等［11］研究發現，減少氮肥施用量，不僅不會對農作物產量帶來影響，還可使維生素 C、可溶性糖等品質指標含量提高。研究表明，有機肥能提高果實可溶性固形物和可溶性糖含量［18-20］，該研究中也得出了相同的結論。按照主成分分析原理，若前m個主成分的累計貢獻率達85％以上，則這m個主成分即能反映此次分析足夠的信息［21］。郝國偉等［22］對梨的8個果實品質指標進行主成分分析，結果表明可溶性糖、石細胞、硬度和可溶性固形物是關系梨果實品質的重要指標。聶繼云等［23］對白梨的品質指標進行聚類分析，得出可溶性固形物含量、可滴定酸含量、全糖含量、果肉硬度和單果重是評價白梨品質的主要指標。宋金龍［10］在“庫爾勒香梨”上采用主成分分析法，得出可溶性固形物、可溶性糖、維生素Ｃ含量是影響果實品質的重要指標，主成分綜合分析結果表明，有機肥替代化肥30%加施生物肥處理“庫爾勒香梨”果實品質最佳。為了進一步評價不同施肥處理對“玉露香梨”果實品質的影響，該研究對玉露香梨的8個果實品質指標進行主成分分析，依據累計貢獻率大小歸納為2個主成分，包含原有數據90.946％的信息量，得出可溶性糖、可溶性固形物是評價香梨果實品質的最主要指標，主成分綜合分析結果表明，有機肥替代化肥50%處理玉露香梨果實品質最佳。因此，通過該研究，推薦以有機肥替代化肥50%果實產量及品質均最佳，同時為寧夏地區玉露香梨施肥生產提供一定的理論依據。

參考文獻

［1］孫平平，王文輝.2017/2018年世界蘋果、梨、葡萄、桃及櫻桃產量、市場與貿易情況［J］.中國果樹，2018（2）：99-108.

［2］劉麗，郭寶貝，劉娟桃，等.蚯蚓糞肥對‘玉露香梨’果實品質及土壤理化性狀和酶活性的影響［J］.中國農學通報，2019，35（20）：38-43.

［3］楊盛，郝國偉，張曉偉，等.‘玉露香梨’僵芽發生與內源激素和碳氮營養的關系［J］.園藝學報，2015，42（6）：1057-1065.

［4］姚曉鋒.玉露香梨高效管理技術［J］.河北果樹，2017（5）：26，30.

［5］孫艷改，武志堅.玉露香梨引種表現及栽培技術［J］.果農之友，2013（12）：10.

［6］田彩芳，李浩男，劉毅，等.赤霉酸對‘酥梨’及‘玉露香’梨果實品質及貯藏的影響［J］.北京農學院學報，2016，31（3）：57-62.

［7］李養義，張峰，關曉媛.‘庫爾勒香梨’產業發展優勢、問題及對策［J］.北方果樹，2019（5）：45-48.

［8］郝國偉.氮、磷、鉀配比施肥對玉露香梨品質和礦質元素含量的影響［D］.太谷：山西農業大學，2014.

［9］李養義.轉變生產方式，促進庫爾勒香梨提質增效［J］.果樹實用技術與信息，2019（7）：37-40.

［10］宋金龍.用有機肥部分替代化肥技術在‘庫爾勒香梨’園的應用效果評估［D］.烏魯木齊：新疆農業大學，2020.

［11］肖時運，劉強，榮湘民，等.不同施氮水平對萵苣產量、品質及氮肥利用率的影響［J］.植物營養與肥料學報，2006，12（6）：913-917.

［12］杜春燕.有機肥替代化肥對果實產量、品質及土壤肥力的影響［D］.楊凌：西北農林科技大學，2019.

［13］盧精林，張紅菊，趙懷勇，等.有機肥與N、P、K化肥配施對蘋果梨品質的影響［J］.土壤通報，2013，44（4）：931-933.

［14］楊波，王昊，陳永偉，等.蚯蚓生物套種套養對設施番茄生長、品質及根際土壤微生物的影響［J］.山東農業科學，2021，53（12）：118-123.

［15］史昊.梨樹樹枝粉碎還田對梨園土壤及梨樹生長的影響［D］.合肥：安徽農業大學，2021.

［16］施夢馨，王豪吉，土馨雨，等.施用有機肥對堿性土壤理化特征與作物生長的影響［J］.云南師范大學學報（自然科學版），2022，42（1）：50-57，63.

［17］謝軍，趙亞南，陳軒敬，等.有機肥氮替代化肥氮提高玉米產量和氮素吸收利用效率［J］.中國農業科學，2016，49（20）：3934-3943.

［18］陳大超，張躍強，甘濤，等.有機肥施用量及深度對柑橘產量和品質的影響［J］.中國土壤與肥料，2018（4）：143-147.

［19］MARZOUK H A，KASSEM H A.Improving fruit quality，nutritional value and yield of Zaghloul dates by the application of organic and/or mineral fertilizers［J］.Scientia horticulturae，2011，127（3）：249-254.

［20］SONG X H，XIE K，ZHAO H B，et al.Effects of different organic fertiliaers on tree growth，yield，fruit quality，and soil microorganisms in a pear orchard［J］.European journal of horticultural science，2012，77（5）：204-210.

［21］李剛，梁家卷，潘建新，等.多元統計分析及其應用［J］.中國科學：數學，2020，50（5）：571-584.

［22］郝國偉，白牡丹，高鵬，等.氮、磷、鉀配比施肥對玉露香梨果實品質的影響［J］.山西農業大學學報（自然科學版），2017，37（1）：23-27.

［23］聶繼云，李明強，張桂芬，等.白梨品質評價指標的聚類分析［J］.中國果樹，2000（2）：16-17.