氮磷钾配施对藤稔葡萄产量和品质的影响

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　　摘要 通过田间试验，采用3因素5水平二次回归正交旋转组合设计，建立了相应的数学模型。结果表明，氮磷钾肥对产量的影响表现为氮>钾>磷， 互作效应对产量的影响表现为氮磷>磷钾>氮钾;氮磷钾肥对可溶性糖含量的影响表现为磷>钾>氮。互作效应对可溶性糖含量的影响表现为氮磷>氮钾>磷钾;对 糖酸比的影响表现为磷>钾>氮，当氮磷钾肥施用量分别为51、63 和72 g/株时，果实品质最好;氮磷钾肥施用量分别为75、63和48 g/株时，果实单株产量达最大为4.58 kg/株。
　　关键词 葡萄;氮磷钾;产量;品质
　　中图分类号 S663.1  文献标识码 A
　　文章编号 0517-6611（2020）05-0168-04
　　doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.05.047
　　开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
　　Abstract The effects of N，P，K on the yield and quality of the grape were investigated by using orthogonal quadratic rotatory regression and field experiment，and the mathematical models were established.The results showed that the influence order of nitrogen，phosphorus，potassium on the yield of grape  was N > K > P，and the interactive effects on the yield of grape was NP > PK > NK.To the soluble sugar content，the impact orders were N > K > P，and the interactive effect order was NP > NK > PK.To the sugar /acid，the impact orders were P > K >N， grape could achieve the best quality as the usage amount of nitrogen，phosphorus，and potassium were 51，63 and 72 g per plant，respectively，and grape production could achieve the high yield as the concentrations of nitrogen，phosphorus，and potassium were 75，63 and 48 g per plant，respectively.
　　Key words Grape;NPK;Yield ;Quality
　　葡萄（Vitis vinifera L）是葡萄科（Vitaceae L ）葡萄属（Vitis L）多年生落叶木质藤本植物[1]，与柑橘、苹果、香蕉和梨并称五大水果，我国栽培葡萄的历史有2 000多年，葡萄生长需要多种营养元素，吸收量较多的营养元素有 C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S 等，在这些营养元素中，除 C、H、O 来自于空气中的 H2O、CO2，其余营养元素主要来自于土壤和肥料[2]。由于土壤供给的营养有限，需要肥料的大量供应才能满足葡萄生长的要求。藤稔葡萄（Fujiminori grape）系欧美杂交巨峰系第三代鲜食葡萄品种，是日本青木一直于1978年以“井川682”ד先锋”育成，1986年引入我国。该品种具有树势强、丰产、果穗大、味美、色艳等优良性状[3]。近年来，由于受传统栽培模式的影响，致使藤稔葡萄的产量和品质下降。氮、磷、钾是葡萄生长发育所必需的三大营养元素，对葡萄的产量和品质形成有重要影响[4]。如何在高效利用肥料的同时保证葡萄的产量和品质是当今研究的热点。笔者采用二次回归正交旋转组合设计[5-6]，研究氮磷钾配施对葡萄产量和品质的影响，旨在为藤稔葡萄的合理施肥提供科学依据，为实现藤稔葡萄高产、优质提供借鉴。
　　1 材料与方法
　　1.1 试验材料 以藤稔葡萄为试材。所用肥料为氮肥（纯氮）、磷肥（纯磷）、钾肥（纯钾）。
　　1.2 试验地概况 试验田土质为黑壤土，其养分性状：有机质含量为14.2 g/kg，碱解氮为123.6 mg/kg，速效磷（P2O5）为11.0 mg/kg，速效钾（ K2O）为690.5 mg/kg，pH 7.86。
　　1.3 试验方法
　　试验在吉林农业大学果树基地葡萄园进行。氮磷钾分2次进行沟施，施肥深度35 cm，宽度30 cm，沟中心与树干垂直距离30 cm;第一次于萌芽期施入，其中氮肥占施用量的2/3，磷肥占施用量的1/3，鉀肥占施用量的1/2;第二次于果实膨大期施入，其中氮肥占施用量的1/3，磷肥占施用量的2/3，钾肥占施用量的1/2，施肥期间灌水，其他栽培管理措施与大田一致。
　　选取长势较一致的 6 年生藤稔葡萄作为试验材料，株距0.5 m，行距2 m，全部试验设置23个小区，小区随机排列，每个小区3株葡萄，2次重复，采用二次回归正交旋转组合设计，各因素均为5个水平，以氮、磷、钾肥的施用量为自变因素。零水平X0J=（XrJ+XrJ）/2，变化间距△j=（ XrJ-X0J））/r，星号臂（r）=1.682，根据试验设计的要求，进行施氮磷钾肥试验，设计的诸参数取值表1。 　　1.4 测定项目与方法
　　土壤有机质的测定采用K2CrO7-H2SO4氧化法[7]。速效钾含量测定采用火焰光度法;速效磷含量测定采用钼锑抗比色法;速效氮含量测定采用碱解扩散法;产量于果实成熟期测定单果重、单穗重，采用1/100天平称量法测定，折合成单株产量。可滴定酸采用 NaOH 中和滴定法测定;可溶性糖采用蒽酮比色法测定。
　　2 结果與分析
　　应用3因素5水平的二次回归正交旋转组合设计的计算原理，通过DPS统计软件对表2的试验结果进行分析。
　　2.1 不同氮磷钾处理与葡萄可溶性糖含量的关系
　　2.1.1 回归模型和主效应分析。
　　利用DPS数据处理系统[8]对试验结果进行分析得到氮肥（X1）、磷肥（X2）、钾肥（X3）与试验指标（Y）的数学模型：
　　Y=13.603 43-0.205 89X1+0.830 88X2+0.349 11X3-0.849 49X1.2-0.552 51X2.2-0.508 31X3.2+0.471 25X1X2-0.398 75X1X3+0.376 25X2X3（1）
　　通过方程（1）可知，F失拟=1.487<F0.05（5，8）=3.69，说明回归方程的拟合程度较好，可以进一步进行显著性检验。同时F回归=13.179>F0.01（9，13）=4.19，说明各变异项与试验指标的总回归关系极显著，所建立的数学模型可靠度高。此模型可以反映氮磷钾施用量与可溶性糖含量之间的关系，故可进一步作相关分析。氮二次效应，磷的一次效应和磷的二次效应和钾的二次效应达极显著水平，钾的一次效应，氮磷、氮钾和磷钾的互作效应达显著水平[9]。通过回归方程可知3个因素对果实可溶性糖含量的影响表现为磷>钾>氮。
　　2.1.2 单因素效应分析。对回归方程（1）进行降维处理，依3个因素不同水平作单效应图（图1），可知氮、磷、钾对葡萄可溶性糖含量的影响均呈开口向下的抛物线，说明在一定的施用范围内，可溶性糖含量随着氮磷钾施用量的增加而增加，但超过一定水平后，随着施用量的增加，可溶性糖含量反而下降;当氮、磷、钾的施用量分别为51、63、48 g/株时可溶性糖含量达到最大值。
　　2.1.3 两因素的交互作用效应分析。从氮磷的互作效应可知（图2），随着氮肥和磷肥施用量的增加，果实可溶性糖含量呈先增加后减少的趋势。氮肥和磷肥的互作效应使可溶性糖含量基本处在10%～12%。整个图形呈中间凸起的曲面图。当氮水平为 0，且磷水平为0时达最大值。由图3和图4可知，氮钾、磷钾互作对可溶性糖含量的影响与氮磷互作影响基本相似，当互作效应达到最大时，氮磷钾的水平取值略有不同。三因素互作效应对可溶性固形物含量的影响表明氮磷>氮钾>磷钾。
　　 由图3可知，随着氮肥和钾肥施用量的增加，果实可溶性糖含量呈先增加后减少的趋势。氮肥和钾肥的互作效应使可溶性糖含量大部分在12%～14%，增加较明显。当氮肥处在-1.682～-1水平时，随着钾肥施用量的增加果实可溶性糖含量先增加后减小，在1水平时达到最大，在1～1.682水平时，随着钾肥施用量的增加可溶性糖含量先增加后减小，在0水平时达到最大。当钾肥在-1.682～1.682水平时，随着氮肥施用量的增加，果实可溶性糖含量增加，在0水平达到最大，继续增加氮肥施用量，可溶性糖含量反而下降。氮肥和钾肥的互作效应使可溶性糖含量基本处在10%～12%，氮肥和磷肥的互作效应使可溶性糖含量呈中间凸起的曲面图。
　　 由图4可知，随着钾肥和磷肥施用量的增加，果实可溶性糖含量呈先增加后减少的趋势，当磷肥在1～1.682水平时，随着钾肥施用量的增加可溶性糖含量增加，在1水平时达到最大。继续增加磷肥施用量，果实可溶性糖含量减小。当磷肥施用量在-1.682 0水平时，随着钾肥施用量的增加果实可溶性糖含量增加，在0水平时达到最大，继续增加钾肥施用量，可溶性糖含量下降，氮肥和磷肥的互作效应使可溶性糖含量呈中间凸起的曲面图。
　　2.1.4 模拟寻优。经DPS处理得到氮磷钾三因素的取值水平在端点（0，1，1），即氮肥施用量为51g/株，磷肥施用量为63 g/株，钾肥施用量为72 g/株时，果实可溶性糖含量达到最大值为14.10%。
　　 由表3可知，氮磷钾的实际用量分别控制在44.04～57.48、55.86～65.1、56.42～88.26 g/株时可溶性糖含量大于12.5%的可靠性达95%。
　　2.2 不同氮磷钾处理与果实糖酸比的关系
　　2.2.1 回归模型和主效应分析。
　　但超过一定水平后，随着施用量的增加，糖酸比反而下降;当氮、磷、钾的施用量分别为51、63、72 g/株时糖酸比达最大值。根据子模型，可绘制出葡萄果实糖酸比随各因子变化的趋势（图5）。
　　2.2.3 模拟寻优。经DPS数据处理系统处理后，氮磷钾3因素的取值水平在端点（0，1，1）即氮肥施用量为51 g/株，磷肥施用量为63 g/株，钾肥施用量为72 g/株时，果实糖酸比达最大值为21.43。由表4可知，氮磷钾的实际用量分别控制在43.61～58.39、51.16～63.273、54.58～70.87 g/株，糖酸比大于18.4的可靠性达95%。
　　 由图6可知，随着氮肥施用量的增加果实单株产量增加较明显。1水平时，果实单株产量最高，继续增施氮肥，果实单株产量下降。同样随着磷肥施用量的增加，果实单株产量呈先增加后减小趋势，在0水平达到最大值，钾肥与磷肥变化趋势相同。
　　2.3.3 两因素的交互效应分析。氮肥和磷肥的交互作用显著，采用“降维法”，得到氮肥和磷肥的交互作用编码方程：
　　YN.P=4.363 77+0.246 89X1+0.109 07X2-0.107 94X1.2-0.113 24X2.2+0.107 50X1X2 　　由图7可知，氮肥在1～1.682水平时，随着磷肥施用量的增加，单株产量增加，在1水平达到最大，继续增加磷肥，单株产量先增加后降低。当氮肥在-1.6821～0水平时，随着磷肥施用量的增加，单株产量先增大后减小，最大值出现在0水平。磷肥在-1～1.682水平时，随着氮肥施用量的增加，单株产量先增加后减小，最大值出现在1水平。当氮肥在0～1.682水平时，磷肥在-1～1.682水平时，氮肥和磷肥的互作效应最大，此时果实单株产量为4～5 kg/株。
　　2.3.4 模拟寻优。氮磷钾三因素的取值水平在端点（1，1，0）即氮肥施用量为75 g/株，磷肥施用量为63 g/株，钾肥施用量为48  g/株时果实单株产量最大，其值为4.58  kg/株。
　　由表5可知，氮磷钾的实际用量分别控制在68.64～78.94、49.9～61.89、53.14～67.49 g/株，产量大于 4.14 kg/株的可靠性达95%。
　　3 结论与讨论
　　可溶性糖，糖酸比是葡萄品质的重要指标，其含量高低将直接影响葡萄的风味与口感及其营养价值。施肥对葡萄可溶性糖和糖酸比有明显的影响，适量施用氮磷钾肥可以显著提高葡萄的内在品质，过量或少量施用氮磷钾则会使葡萄品质降低。
　　氮磷钾配施不仅会影响葡萄的品质，而且会影响葡萄的产量。氮磷钾肥对果实品质的影响表現为磷>钾>氮。对果实产量的影响表现氮>钾>磷。只有氮、磷和钾肥合理配施才有利于葡萄产量和品质的提高，综合品质相关指标，当氮磷钾肥施用量分别为51、63和72  g/株时，果实品质最好;氮磷钾肥施用量分别为75、63和48 g/株时，果实单株产量达最大为4.58 kg/株。理论值的最优条件在试验处理组合中没有出现，需要进一步试验验证。
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