陳永發(fā)，周 慧，宋劉斌，范 成，王躍峰

（長(zhǎng)沙理工大學(xué)化學(xué)與食品工程學(xué)院，長(zhǎng)沙 410114）

0 引言

臍橙屬蕓香科柑橘，是甜橙類(lèi)中的主要品種群，臍橙無(wú)核、味甜、清香，經(jīng)常食用可降脂、養(yǎng)顏、抗癌，被稱(chēng)為柑橘之王[1]。新寧縣是湖南省級(jí)貧困縣，臍橙栽培歷史悠久，1979年被農(nóng)業(yè)部和外貿(mào)部定為中國(guó)四大出口臍橙生產(chǎn)基地之一。近年來(lái)，臍橙已成為新寧縣農(nóng)業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)。截至2020年，新寧縣臍橙種植面積達(dá)2.8萬(wàn)hm2，總產(chǎn)量超40萬(wàn)t，臍橙產(chǎn)業(yè)發(fā)展越來(lái)越壯大，逐漸成為農(nóng)民增收的重要來(lái)源[2]，因此，發(fā)展臍橙產(chǎn)業(yè)有望成為新寧縣擺脫貧困的重要出路。但是，果農(nóng)為了追求產(chǎn)量，長(zhǎng)期過(guò)量施用化學(xué)肥料，果園土壤酸化趨勢(shì)明顯，土壤有機(jī)質(zhì)含量降低，已影響到臍橙單產(chǎn)和品質(zhì)，不利于臍橙產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

已有研究表明，施用有機(jī)肥可提升土壤肥力[3-7]、增強(qiáng)樹(shù)勢(shì)和根系活力[8-10]，顯著改善蘋(píng)果[11-12]、桃[9,13]、梨[10]、葡萄[14]、獼猴桃[15-16]等果實(shí)的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。施用促進(jìn)植物生長(zhǎng)的微生物菌劑還可以顯著提高草莓[17]、杏[18]、櫻桃[19]和蘋(píng)果[20]等果實(shí)的產(chǎn)量。

筆者通過(guò)田間試驗(yàn)，研究有機(jī)肥和微生物菌劑對(duì)臍橙產(chǎn)量、品質(zhì)的影響，以期為新寧縣臍橙產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)于2019—2020年在湖南省新寧縣水廟鎮(zhèn)枧桿山村臍橙試驗(yàn)示范基地進(jìn)行（26°28′N(xiāo)，110°42′E，海拔301 m）。

1.2 試驗(yàn)材料

供試品種為‘7904’臍橙，砧木品種為枳殼（Poncirus trifoliate）。供試材料為生長(zhǎng)狀態(tài)良好、株高和冠幅相對(duì)一致的7年生掛果植株，定植密度4.0 m×4.0 m。供試土壤為紅壤，pH 6.79，全氮1.51 g/kg，全磷473 mg/kg，速效鉀183 mg/kg，緩效鉀349 mg/kg。

牛肉浸膏、蛋白胨均購(gòu)自上海盛思生化科技有限公司；氯化鈉，購(gòu)自天津市化學(xué)試劑三廠，純度≥99.5%。

復(fù)合肥（史丹利農(nóng)業(yè)集團(tuán)股份有限公司），總氮≥20%，P2O5≥6%，K2O≥20%；有機(jī)肥（邯鄲市源沃肥業(yè)科技有限公司生產(chǎn)），有機(jī)質(zhì)≥70%，有效活菌數(shù)≥5億/g；微生物菌劑由長(zhǎng)沙理工大學(xué)生物專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室提供。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置有機(jī)肥組（T1）、有機(jī)肥+微生物菌劑組（T2）、化肥組（T3）3個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)3次，每個(gè)重復(fù)5棵樹(shù)，共45棵，處理間設(shè)隔離行。

1.3.1 有機(jī)肥組（T1）2019年3月10日、2020年3月10日分別在圍繞樹(shù)冠投影外沿東西和南北方向開(kāi)挖寬30 cm、深40 cm的條狀施肥溝，施肥溝長(zhǎng)度隨樹(shù)冠冠幅而異，開(kāi)挖時(shí)盡量防止破壞根系，每株每次施20 kg有機(jī)肥。

1.3.2 有機(jī)肥+微生物菌劑組（T2）除按T1組方式施肥外，還需在掛果期間，每隔20天，微生物菌劑稀釋100倍，稀釋液3 L/株，清液噴施，濾渣澆根。

微生物菌劑制作方法：新鮮麩皮與自來(lái)水按1:1拌勻，分裝1000 mL三角瓶，每瓶40 g，121℃滅菌2 h，冷卻后每瓶接種2 mL黑曲霉（Aspergillus niger，本實(shí)驗(yàn)室保藏）斜面孢子懸液。32℃培養(yǎng)至孢子產(chǎn)生，培養(yǎng)期間每天搖瓶1次，即得黑曲霉培養(yǎng)物。500 mL三角瓶裝100 mL牛肉膏蛋白胨液體培養(yǎng)基（pH自然），121℃滅菌20 min，冷卻后接種伯克霍爾德菌（Burkholderia sp.，本實(shí)驗(yàn)室保藏），25℃ 120 r/min搖瓶培養(yǎng)48 h，即得伯克霍爾德菌培養(yǎng)液。7 L自來(lái)水煮沸30 min后加1 kg市購(gòu)紅糖混勻，冷卻至室溫，分別加黑曲霉培養(yǎng)物1 kg、伯克霍爾德菌培養(yǎng)液1 L，25℃以上室溫塑料桶密封發(fā)酵7天即得微生物菌劑（發(fā)酵結(jié)束約pH 3.0）。

1.3.3 化肥組（T3）2019年3月10日、2020年3月10日每棵臍橙樹(shù)追施復(fù)合肥2 kg，2019年6月25日、2020年6月25日每棵臍橙樹(shù)再次追施復(fù)合肥1 kg。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目和方法

1.4.1 果實(shí)品質(zhì)測(cè)定 分別于2019年12月10日和2020年12月3日采摘當(dāng)年試驗(yàn)基地臍橙，收獲前按樹(shù)冠東、南、西、北4個(gè)方位各隨機(jī)采集代表性果2個(gè)，進(jìn)行品質(zhì)分析。測(cè)試項(xiàng)目包括可食率、滴定酸度、還原糖、Vc含量及糖酸比等?？墒陈什捎秒娮犹炱椒Q(chēng)量，計(jì)算如式（1）；滴定酸度采用堿式滴定法[21]測(cè)定；還原糖采用費(fèi)林試劑法測(cè)定；Vc采用碘量法[22]測(cè)定；糖酸比計(jì)算如式（2）。

1.4.2 臍橙產(chǎn)量的測(cè)定 臍橙采摘收獲時(shí)每株果樹(shù)單獨(dú)計(jì)產(chǎn)。

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和方差分析采用Microsoft Excel處理[23]，主成分分析采用SPSS 19.0軟件完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)產(chǎn)量的影響

由表1可知，2019、2020年的試驗(yàn)結(jié)果均表明，單施有機(jī)肥（T1）和單施化肥（T3）差異極顯著，施有機(jī)肥+微生物菌劑（T2）和T3差異顯著，T1和T2差異不顯著。各處理間以單施化肥處理產(chǎn)量最低；施有機(jī)肥處理以及施有機(jī)肥+微生物菌劑處理顯著提高了新寧臍橙產(chǎn)量。

表1 有機(jī)肥和微生物菌劑對(duì)臍橙果實(shí)產(chǎn)量的影響

2.2 不同處理對(duì)平均果重的影響

結(jié)果表2顯示，T1、T2和T3之間的差異都極顯著。各處理間以單施化肥處理單果質(zhì)量最小；施有機(jī)肥處理以及施有機(jī)肥+微生物菌劑處理顯著增加了果重，特別是施有機(jī)肥+微生物菌劑處理增加果重最明顯。

表2 有機(jī)肥和微生物菌劑對(duì)新寧臍橙單果質(zhì)量的影響

2.3 不同處理對(duì)臍橙品質(zhì)的影響

施有機(jī)肥和微生物菌劑對(duì)新寧臍橙品質(zhì)的影響見(jiàn)表3。2019—2020年T1和T2的果實(shí)可滴定酸都高于T3（差異極顯著），T1和T2差異不顯著。通過(guò)施有機(jī)肥或施有機(jī)肥+微生物菌劑增加了果實(shí)可滴定酸。T1和T2果實(shí)還原糖都高于T3（差異極顯著），T1和T2差異不顯著。通過(guò)單施有機(jī)肥以及有機(jī)肥+微生物菌劑可顯著增加果實(shí)還原糖。T1、T2和T3間維生素C差異不顯著。施有機(jī)肥和微生物菌劑對(duì)果實(shí)維生素C含量影響不大。T2果實(shí)可食率高于T1和T3（差異極顯著），但T1和T3差異不顯著，提示施有機(jī)肥并不會(huì)增加可食率，但是施微生物菌劑可以增加可食率。

表3 有機(jī)肥和微生物菌劑對(duì)臍橙品質(zhì)的影響

2019年T1、T2和T3糖酸比差異不顯著。2020年T1和T2都高于T3（差異極顯著），T1和T2間差異不顯著。2019年施有機(jī)肥和微生物菌劑的果實(shí)糖酸比增加不明顯，但連續(xù)2年施有機(jī)肥后，糖酸比顯著增加。

2.4 有機(jī)肥和微生物菌劑對(duì)新寧臍橙產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)

對(duì)2019年和2020年新寧臍橙果實(shí)可滴定酸、還原糖、維生素C、可食率、糖酸比、平均果重和單株產(chǎn)量共計(jì)7個(gè)指標(biāo)按Z-Score方法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，運(yùn)用SPSS 19.0軟件得到成分矩陣（表4），表中顯示提取了2個(gè)主成分，貢獻(xiàn)率分別為47.27%和39.13%，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)86.40%，且特征值均大于1。因此，可用這2個(gè)主成分對(duì)新寧臍橙產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

表4 主成分特征向量、特征值、貢獻(xiàn)率及累計(jì)貢獻(xiàn)率

根據(jù)主成分載荷矩陣及特征向量可以得出2個(gè)表達(dá)式，如式（3）～（4）。

式中，Y1和Y2分別為主成分1和主成分2，X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7依次代表可滴定酸、還原糖、維生素C、可食率、糖酸比、平均果重、單株產(chǎn)量。

結(jié)合上述2個(gè)主成分表達(dá)式，以表4中的貢獻(xiàn)率分別作為2個(gè)主成分的權(quán)重，對(duì)式（3）～（4）中X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7各項(xiàng)系數(shù)加權(quán)后相加，構(gòu)建新寧臍橙產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)模型方程[24]，如式（5）。

式（3）中，可食率、平均果重和單株產(chǎn)量項(xiàng)系數(shù)都為正，其中單株產(chǎn)量項(xiàng)系數(shù)最大，平均果重項(xiàng)次之，可食率項(xiàng)再次之，可以理解為主成分1主要是評(píng)價(jià)產(chǎn)量的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)。式（4）中，各項(xiàng)系數(shù)都為正，其中還原糖項(xiàng)系數(shù)最大，可滴定酸項(xiàng)次之，糖酸比項(xiàng)再次之，其他各項(xiàng)系數(shù)相對(duì)較小，這可以理解為主成分2主要是評(píng)價(jià)果實(shí)品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)。式（5）中，除維生素C項(xiàng)系數(shù)為負(fù)外，其他各項(xiàng)都為正，其中平均果重項(xiàng)、單株產(chǎn)量項(xiàng)和可食率項(xiàng)系數(shù)相對(duì)較大，平均果重項(xiàng)系數(shù)最大，提示平均果重對(duì)綜合評(píng)價(jià)值Y影響最大。

根據(jù)綜合評(píng)價(jià)模型，對(duì)連續(xù)2年3個(gè)處理的臍橙單株產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)（表5），2019年和2020年的排序均為T(mén)2＞T1＞T3，其中T1和T2處理2年平均得分均為正值，T3為負(fù)值；最高得分處理為T(mén)2，即施有機(jī)肥+微生物菌劑處理，2年平均得分為1.18；得分最低處理為T(mén)3即單施化肥，兩年平均得分為-1.49。因此，施有機(jī)肥+微生物菌劑對(duì)新寧臍橙產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)提高最為有利。

表5 新寧臍橙單株產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)得分

3 結(jié)論

相比單施化肥處理，施有機(jī)肥以及施有機(jī)肥+微生物菌劑處理顯著提高了新寧臍橙產(chǎn)量和平均果重。2019年單株產(chǎn)量分別增加6.88%和6.18%，平均果重分別增加20.41%和26.60%；2020年單株產(chǎn)量分別增加6.03%和5.12%，平均果重分別增加6.19%和10.76%。

施有機(jī)肥和微生物菌劑會(huì)增加果實(shí)可滴定酸、還原糖和糖酸比。相對(duì)于單施化肥，2019年施有機(jī)肥的果實(shí)可滴定酸、還原糖分別增加11.50%和12.54%，施有機(jī)肥+微生物菌劑分別增加8.38%和12.85%，2020年施有機(jī)肥分別增加7.67%和72.16%，施有機(jī)肥+微生物菌劑分別增加8.84%和69.68%。通過(guò)2年的田間試驗(yàn)，2020年施有機(jī)肥和有機(jī)肥+微生物菌劑的果實(shí)糖酸比分別增加59.50%和55.34%。施微生物菌劑能顯著提高果實(shí)可食率。2019年和2020年，相對(duì)于單施化肥，施有機(jī)肥+微生物菌劑后果實(shí)可食率分別增加6.72%和5.73%，相對(duì)于施有機(jī)肥分別增加7.63%和6.78%。施有機(jī)肥和微生物菌劑對(duì)果實(shí)維生素C含量無(wú)顯著影響。

通過(guò)主成分分析對(duì)新寧臍橙產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，相對(duì)于單施化肥和單施有機(jī)肥，施有機(jī)肥+微生物菌劑是最佳的施肥方式。

研究認(rèn)為施有機(jī)肥+微生物菌劑不僅能增加臍橙產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)，還能替代化肥，避免環(huán)境污染。

4 討論

4.1 施用有機(jī)肥對(duì)臍橙產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)的影響

據(jù)郭春景等[25]報(bào)道，長(zhǎng)期施用有機(jī)肥，能增進(jìn)土壤肥力，活化土壤，使土壤變松、變軟，促進(jìn)根系生長(zhǎng)，從而增強(qiáng)植株吸收水肥的能力，為植物生長(zhǎng)、發(fā)育提供豐富的營(yíng)養(yǎng)元素。本研究也顯示，自2019年對(duì)現(xiàn)有臍橙園改施有機(jī)肥以來(lái)，相對(duì)單施化肥，臍橙樹(shù)冠長(zhǎng)勢(shì)明顯增強(qiáng)，而且臍橙產(chǎn)量和平均果重明顯增加，雖然提高了臍橙果實(shí)滴定酸度，但是也顯著提高了臍橙果實(shí)還原糖含量，2019年糖酸比沒(méi)有顯著增加，但在2020年糖酸比顯著提升，提示有機(jī)肥提升果實(shí)品質(zhì)可能需要在施有機(jī)肥較長(zhǎng)時(shí)間后才能顯現(xiàn)，這一推測(cè)還需后期試驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證。

4.2 施用有機(jī)肥+微生物菌劑對(duì)臍橙產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

果樹(shù)與微生物之間的互作可以影響其產(chǎn)量、品質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)的吸收和轉(zhuǎn)移。因此，微生物在水果種植中扮演著重要的角色。李保會(huì)等[26]對(duì)草莓的研究表明，施用微生物菌劑后，草莓的成熟果實(shí)糖酸比、可溶性固形物和維生素C含量顯著提高，從而提高了果實(shí)品質(zhì)。將有機(jī)肥與微生物菌劑配施可以不同程度增加柑橘園土壤中速效氮（6.4%）、速效磷（24.7%）和有效鉀（24.9%）含量，同時(shí)還可不同程度提高土壤中微生物的數(shù)量及柑橘葉片中全氮、全鉀及微量元素Cu、Zn、Fe與Mg的含量[27]。微生物菌劑的施用還可增加龍岡茌梨的單果重、可溶性總糖含量、可溶性固形物含量，同時(shí)降低果皮厚度、果實(shí)硬度、可滴定酸含量和石細(xì)胞數(shù)量[28]。本研究也顯示，相對(duì)于單施化肥，施有機(jī)肥+微生物菌劑不僅能顯著增加臍橙產(chǎn)量和糖酸比，更能顯著增加果實(shí)可食率和平均果重，提示配施菌劑對(duì)提高果實(shí)品質(zhì)是有利的。但其機(jī)理還需要在微生物的根際定殖、微生物與臍橙的互作機(jī)制等方面進(jìn)行深入研究。