摘 要：【目的】研究主干型苹果树在水肥一体化模式下的最佳水肥耦合方案。【方法】通过水肥一体化模式进行水肥耦合灌溉施肥管理，磷钾因素各设置2个水平（P1：109.5kg/hm2，P2：54.75 kg/hm2;K1：199.5 kg/hm2，K2：99.75 kg/hm2），水因素4个水平（充分灌溉W1：5 256m3/hm2、轻度亏缺W2：4 248 m3/hm2、中度亏缺W3：1 050 m3/hm2、重度亏缺W4：840 m3/hm2。采用随机区组设计，共16个处理。采用方差分析法和主成分分析法综合评价16个处理的苹果果实品质。【结果】各处理间5个果实品质指标存在显著差异，综合得分最高处理为W2P1K1，其次为W1P1K1处理，最低处理为W2P2K2。【结论】7种果实品质指标简化为3种关键因子指标，建立果实品质的综合评价体系，确定16个水肥处理下果实品质综合排名前五分别为W2P1K1、W1P1K1、W4P1K1、W3P1K1和W1P2K1，W3P2K2处理排名最后。
关键词：苹果;水肥耦合;主干型;果实品质
中图分类号：S661.1 文献标志码：A 文章编号：1001-4330（2024）10-2458-07
收稿日期（Received）：2024-02-15
基金项目：新疆生产建设兵团重大科技计划项目“果园主干结果型栽培技术与主要生产环节机械化技术研发与应用（2021AA005）”;塔里木大学校长基金创新团队项目“水肥高效利用创新研究团队”（TDZKCX202301）
作者简介：胡志伟（2000-），男，新疆昌吉人，硕士研究生，研究方向为土壤水肥高效利用，（E-mail）1013148386@qq.com
通讯作者：迟春明（1978-），男，吉林辽源人，教授，博士，硕士生导师，研究方向为土壤水肥高效利用，（E-mail）chichunming@126.com
0 引 言
【研究意义】我国是世界上最大的苹果生产国，近年来，我国苹果种植面积和产量快速增长［1］。目前，我国苹果树种植四大主产区分别为环渤海湾、黄土高原、西南冷凉高地和新疆特色产区［2］。新疆地处我国干旱区，光热资源丰富、昼夜温差大等气候特定为苹果形成良好的果实品质提供了有利条件，但区域降雨不足、土壤肥力偏低等因素也成为阻碍区域苹果产业发展的不利条件。因此，在果树栽培管理过程中，根据不同水分条件，实现灌溉与施肥在时间、数量和方式上合理配合即“水肥耦合”，有利于提高果实产量与品质。近年来随着新疆果树面积的不断扩大，苹果种植面积也呈增长趋势，以新疆生产建设兵团为例，截止2019年苹果面积已达2.38×104hm2，产量达到68.72×104 t［3］。由于不同区域苹果园管理粗放，水肥耦合效果差，导致肥料利用率偏低，影响了苹果的果实品质，限制了苹果产业的发展［4-5］。因此，提高水分耦合效果是区域苹果栽培管理的主要目标之一。水肥一体化是实现水肥高效耦合的关键技术手段。水肥一体化是利用管道灌溉系统，将肥料溶解在水中，同时进行灌溉与施肥，适时、适量地满足农作物对水分和养分的需求，实现水肥同步管理和高效利用的节水农业技术［6］。分析在水肥一体化下，不同水肥耦合处理对主干型苹果树果实品质及产量的影响，对提高新疆主干型苹果树果实品质有重要意义。【前人研究进展】合理的滴灌施肥技术可以有效改善作物根区土壤的供肥状况，提高作物产量和品质［7-8］。刘小刚等［9］以4a生芒果树为试材，发现轻度亏水灌溉、花芽分化期高肥、开花期低肥和果实膨大期中肥组合为干热区芒果高效生产的最佳水肥耦合模式。一定条件下的水分亏缺处理不会明显降低西瓜的产量，且能获得较高的水分利用效率［10］。对于红富士苹果的水肥一体化试验研究发现，水肥一体化可有效的提高红富士苹果的果实硬度、可溶性固形物以及单果重等［11］。【本研究切入点】目前，区域内有关水肥一体化模式下水肥耦合对主干型苹果树果实品质影响的研究较少。需以水肥一体化为技术手段，研究不同灌水量与施肥量相互耦合对主干型苹果树生长及果实品质的影响。【拟解决的关键问题】通过水肥一体化模式进行水肥耦合灌溉施肥管理，磷钾因素各设置2个水平，采用随机区组设计，共16个处理。筛选最佳水肥配比，为主干型苹果树水肥耦合高效利用提供借鉴。
新疆农业科学第61卷 第10期胡志伟等：水肥耦合对主干型苹果树果实品质的影响
1 材料与方法
1.1 材 料
试验地位于阿拉尔市新疆生产建设兵团第一师5团11连，以8年生主干型苹果树（品种为烟富3号，砧木为旮旯苹果）为试验对象，株距为2.7 m，行间距为4.5 m。试验地位于塔里木盆地，日照充足，降水稀少，蒸发量较大。
1.2 方 法
1.2.1 试验方案
该试验为水、磷、钾三因素耦合试验，其中水因素设置4个水平，充分灌溉W1（5 256 m3/hm2）、轻度亏缺W2（4 248 m3/hm2）、中度亏缺W3（1 050 m3/hm2）、重度亏缺W4（840 m3/hm2）;磷钾因素各设置2个水平P1（109.5 kg/hm2），P2（54.75 kg/hm2）；K1（199.5 kg/hm2），K2（99.75 kg/hm2）。共16个处理（W1P1K1、W1P1K2、W1P2K1、W1P2K2、W2P1K1、W2P1K2、W2P2K1、W2P2K2、W3P1K1、W3P1K2、W3P2K1、W3P2K2、W4P1K1、W4P1K2、W4P2K1和W4P2K2），每组处理设重复3次，共计48个小区，小区内苹果树5棵，每棵果树面积为12.15 m2。表1
制定小区分布（选择果树树形、生长状况相近的区域作为试验用地），测量试验地并确定面积及每个处理及小区面积，划分小区。每小区选择5株为固定调查株，挂牌标记。
肥料种类尿素（N-46%）、磷酸二铵（N-P2O5-K：18-46-0）、硫酸钾（K2O-50%）。
采用滴灌施肥，单独管理每个小区，每个小区安装施肥罐，用水表控制灌水量，将肥料溶解于施肥罐中，通过灌水压强将肥料施入土壤。
分别为在5月初新梢期浇1次水；5月下旬浇1次助花水；6月中旬花期浇1次水，7月上旬浇1次促果水；7月中旬果实膨大期浇1次水；7月下旬浇1次水；8月上旬浇1次水。全生育期共灌水7次。
1.2.2 测定指标
在苹果果实成熟期，采集据地面1.6 m处果实状况良好、无病虫害、生长状况相近的果实进行可溶性糖、可滴定酸和可溶性固形物的测定。
将每个小区果树上的果实全部采摘后进行称重测定产量。
可溶性固形物（使用糖度计测量各处理采回的苹果的可溶性固形物）、可溶性糖（蒽酮比色法）、可滴定酸（标准氢氧化钠滴定法）［12］。
肥料产出率=处理产量/处理总施肥量。
1.3 数据处理
运用Excel、SPSS 26.0分析数据，使用Origin 2018制作图表。
2 结果与分析
2.1 水肥耦合对主干型苹果树果实产量的影响
研究表明，不同水肥用量下各处理之间产量差异显著（P＜0.05），W2P1K1产量最高，为处理W1P1K1产量的110%，肥料产出率增加20.88%；W3P2K2产量最低，为处理W1P1K1产量的50%，肥料产出率降低28.27%；当水钾用量一定时，苹果产量随着磷肥用量的增加而增加；当水磷用量一定时，苹果产量随着钾肥用量的增加而增加；仅改变灌水量时，产随灌水量的增加而增加。各处理间果形指数差异显著（P＜0.05），当灌水量为W2时，相同磷钾处理下果形指数最小，磷钾肥用量变化对果形指数影响较小，当灌水量增加时，容易引起果实膨大，果形更加饱满。表2
2.2 水肥耦合对主干型苹果树果实品质的影响
研究表明，各处理间W2P1K1的可滴定酸含量最高，为常规处理W1P1K1可滴定酸含量的107.18%，为最低处理W3P2K1可滴定酸含量的259.2%；各处理间可滴定酸含量变化明显；在水钾用量一定时，随着磷肥用量的增加，可滴定酸含量显著提升；当水磷施用量一定时，随着钾肥用量的增加，可滴定酸含量增加；仅改变灌水量时，可滴定酸含量随灌水量的增加而增加。
在各处理间W1P2K2对可溶性糖含量最高，处理W4P2K1对可溶性糖含量影响最小，分别为常规处理W1P1K1的111%和87.3%（P＜0.05）。可溶性糖含量随磷钾肥用量改变呈明显变化规律。当水磷用量一定下，钾肥用量的增加使可溶性糖含量降低；当水钾用量一定时，磷肥的施用量增加同样使得可溶性糖含量降低；仅改变灌水量时，可溶性糖无明显变化规律。
各处理间W1P2K1的可溶性固形物含量最高，处理W4P2K2可溶性固形物含量最低，分别为常规处理W1P1K1可溶性固形物含量的157.8%、68.8%，且各处理间可溶性固形物变化规律明显。在水磷用量一定时，钾肥用量增加可显著提高果实可溶性固形物含量；在灌水量不变的情况下，当钾肥施用量较低时，增加磷肥施用量可提高果实可溶性固形物含量，当钾肥用量较高时，增施磷肥可使果实可溶性固形物含量降低；仅改变灌水量时，增加灌水量会提高可溶性固形物含量。
当减少磷钾施用时，可显著提高果实的糖酸比。在W3P2K2处理时，果实糖酸比最高，为常规处理W1P1K1的297%。在W1P2K1处理时，糖酸比含量最低，为常规处理W1P1K1的66%。处理间糖酸比变化较为明显，磷肥对糖酸比的影响大于钾肥，同时降低磷钾肥的用量可显著提高果实糖酸比，提高果实风味。图1
有3个主成分初始特征值大于1，累计方差贡献率为83.955%，其中主成分1占比41.621%，主成分2占比26.626%，主成分3占比15.708%，解释了大部分信息，因此，3个主成分代替了最初评价苹果果实的7个品质指标。主成分1中荷载值为正数的指标为产量、可滴定酸、可溶性固形物、单果重，产量与可溶性固形物在主成分1中荷载值最大。主成分2中荷载值为正数的指标为产量、可滴定酸、可溶性糖、单果重、果形指数，单果重在主成分2中荷载值最大。主成分3中荷载值为正数的指标为可溶性糖、可滴定酸、可溶性固形物、果形指数。表3～4
①F=∑mi=1Ki×Fi（m=3）.
②F1=∑ni=1Xi×F1i/λF1.
③F2=∑ni=1Xi×F2i/λF2.
④F3=∑ni=1Xi×F3i/λF3.
处理W2P1K1的综合评分最高，为1.36，处理W3P2K2的综合评分最低，为-0.86。处理W2P1K1为灌水施肥量最佳。表5
3 讨 论
3.1 水肥一体化在设施农业、果园、以及大田经济作物栽培中得到广泛应用，具有省肥节水、增产高效的特点［12］。合理的水肥耦合方案可以促进果树生长，有利于提升土壤肥力，并提高果实产量和品质［13］。果实品质是衡量园艺产品商品性最重要的评价标准，直接影响到产品的价格和销量［14］。果品的品质包含内在品质和外在品质两个方面，外在品质表现包括果品的产量、形状和大小等;内在品质表现包含果品含有的糖分、有机酸、可溶性固形物、糖酸比等［15］。试验选用八年生果树，各处理间产量、单果重、果形指数、肥料利用率、可滴定酸、可溶性糖、可溶性固形物，糖酸比均有显著差异。
3.2 随着灌水量的增加，苹果产量呈先增加后降低的趋势，灌水量越大产量不一定越高，适当降低灌水量可以提升苹果产量，与刘胜尧等［16］的试验结果一致。王端等［17］的研究结果表明，随着磷钾用量的提升，杏果实中可滴定酸与可溶性固形物含量呈现上升趋势。当灌水量变化时，W2处理与其他水处理间存在显著差异，灌水量为常规灌水量的60%～80%，可滴定酸含量最高，与仇银生等［18］的试验结论相同。刘艳武等［19］研究发现，当磷肥为常规施用量时，钾肥减少，苹果果实可溶性固形物含量呈降低趋势，适宜的磷钾肥施用量可明显提高苹果的可溶性固形物含量，研究结果与此相近。当磷钾施用量均较低时，果实可溶性糖含量最高，磷钾肥对可溶性糖影响大小为钾gt;磷，该试验结果与李春辉等［20］的结论相近。
4 结 论
4.1 处理W2P1K1时，产量最高，果实品质评分较高。处理W2P1K1排名第1，常规处理W1P1K1排名第2。在实际生产应用中，适当降低灌水量可提高苹果产量与果实品质。
4.2 水肥耦合可有效提升主干型苹果树的果实产量及品质，其中以处理W2P1K1（W：4 248 m3/hm2，P2O5：109.5 kg/hm2，K2O：199.5 kg/hm2）的果实产量与品质最高。
参考文献（References）
［1］陈红， 王倩， 高强. 我国苹果产业发展及其影响因素分析——基于7个主产省份的面板数据［J］.中国果树， 2019， （1）： 92-95.
CHEN Hong， WANG Qian， GAO Qiang. Analysis of apple industry development and its influencing factors in China—based on panel data of seven major producing provinces［J］.China Fruits， 2019， （1）： 92-95.
［2］ 赵政阳， 冯宝荣， 王雷存， 等. 我国苹果产业向优势区域集中的战略思考［J］.西北农业学报， 2004， 13（4）： 195-199.
ZHAO Zhengyang， FENG Baorong， WANG Leicun， et al. The strategic thinkings on the concentrating apple industry in the superior district of China［J］.Acta Agriculturae Boreali-occidentalis Sinica， 2004， 13（4）： 195-199.
［3］新疆维吾尔自治区统计局. 新疆统计年鉴［M］.北京： 中国统计出版社，2020．
Statistic Bureau of Xinjiang Uiygur Autonomous Region. Xinjiang Statistical Yearbook ［M］.Beijing： China Statistics Press， 2020.
［4］ 杨莉莉， 胡凡， 李水利， 等. 基于GM（1， 1）模型的不同措施下陕西省苹果园化肥消耗量预测分析［J］.中国农学通报， 2020， 36（23）： 74-80.
YANG Lili， HU Fan， LI Shuili， et al. Apple orchards in Shaanxi under measures based on GM（1， 1） model： prediction and analysis of fertilizer consumption［J］.Chinese Agricultural Science Bulletin， 2020， 36（23）： 74-80.
［5］ 路永莉， 白凤华， 杨宪龙， 等. 水肥一体化技术对不同生态区果园苹果生产的影响［J］.中国生态农业学报， 2014， 22（11）： 1281-1288.
LU Yongli， BAI Fenghua， YANG Xianlong， et al. Effect of fertigation on apple production in different ecological-regions orchards［J］.Chinese Journal of Eco-Agriculture， 2014， 22（11）： 1281-1288.
［6］ 王凯. 我国水肥一体化技术研究进展［J］.作物研究， 2018， 32（3）： 260-264.
WANG Kai. Research progress of fertigation technology in China［J］.Crop Research， 2018， 32（3）： 260-264.
［7］ 张江辉， 王全九， 巨龙. 大田滴灌条件下葡萄生育期土壤水盐的平均分布特征［J］.西北农林科技大学学报（自然科学版）， 2009， 37（9）： 83-88.
ZHANG Jianghui， WANG Quanjiu， JU Long. Soil water and salt distribution features during the grape growth season under field drip irrigation［J］.Journal of Northwest A amp; F University （Natural Science Edition）， 2009， 37（9）： 83-88.
［8］ Kumar M， Rajput T B S， Kumar R， et al. Water and nitrate dynamics in baby corn （Zea mays L.） under different fertigation frequencies and operating pressures in semi-arid region of India［J］.Agricultural Water Management， 2016， 163： 263-274.
［9］ 徐月华. 蓬莱市红富士苹果精品化管理技术效果研究［J］.落叶果树， 2016， 48（2）： 14-16.
XU Yuehua. Study on the technical effect of excellent management of red Fuji apple in Penglai city［J］.Deciduous Fruits， 2016， 48（2）： 14-16.
［10］ 刘小刚， 孙光照， 彭有亮， 等. 水肥耦合对芒果光合特性和产量及水肥利用的影响［J］.农业工程学报， 2019， 35（16）： 125-133.
LIU Xiaogang， SUN Guangzhao， PENG Youliang， et al. Effect of water-fertilizer coupling on photosynthetic characteristics， fruit yield， water and fertilizer use of mango［J］.Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering， 2019， 35（16）： 125-133.
［11］ 鲍士旦. 土壤农化分析［M］.3版. 北京： 中国农业出版社， 2000.
BAO Shidan. Soil and agricultural chemistry analysis［M］. 3rd ed. Beijing： China Agriculture Press， 2000.
［12］ 曾华. 果树栽培中滴灌水肥一体化技术应用探析［J］.现代农村科技， 2023， （7）： 67-68.
ZENG Hua. Application of drip irrigation water and fertilizer integration technology in fruit tree cultivation［J］.Xiandai Nongcun Keji， 2023，（7）： 67-68.
［13］ 崔佳伟， 任佳伟， 李著帅， 等. 水肥耦合效应对苹果幼树生长、果实产量品质及土壤养分特征的影响［J］.果树学报， 2023， 40（10）： 2098-2111.
CUI Jiawei， REN Jiawei， LI Zhushuai， et al. Effects of water and fertilizer coupling on growth， fruit yield and quality and soil nutrient characteristics of apple saplings［J］.Journal of Fruit Science， 2023， 40（10）： 2098-2111.
［14］ 杜孟持， 王文燕， 于建强， 等. 皇家嘎啦与GL-3苹果果实的品质分析［J］.河北农业大学学报， 2023， 46（3）： 28-35.
DU Mengchi， WANG Wenyan， YU Jianqiang， et al. Quality analysis of Royal Gala and GL-3 apple fruit［J］.Journal of Hebei Agricultural University， 2023， 46（3）： 28-35.
［15］ 张瑜瑜， 用成健， 刘佳妮， 等. 外源植物激素对园艺产品品质形成的调控探究［J］.农业与技术， 2020， 40（14）： 19-20.
ZHANG Yuyu， YONG Chengjian， LIU Jiani， et al. Study on the regulation of exogenous plant hormones on the quality formation of horticultural products［J］.Agriculture and Technology， 2020， 40（14）： 19-20.
［16］ 刘胜尧， 贾宋楠， 张哲， 等. 华北地区灌水量对设施甜瓜产量、品质及耗水特征影响［J］.北方园艺， 2021，（12）： 57-63.
LIU Shengyao， JIA Songnan， ZHANG Zhe， et al. Effects of irrigation amount on yield， quality and water consumption characteristics of protected muskmelon in North China［J］.Northern Horticulture， 2021，（12）： 57-63.
［17］ 王端， 景晨娟， 陈雪峰， 等. 不同氮磷钾配比对杏光合性能及果实品质的影响［J］.中国土壤与肥料， 2021，（6）： 175-179.
WANG Duan， JING Chenjuan， CHEN Xuefeng， et al. Effects of different NPK ratios on photosynthetic characteristics and fruit quality of a pricot［J］.Soil and Fertilizer Sciences in China， 2021，（6）： 175-179.
［18］ 仇银生， 毛娟， 岳圆， 等. 不同灌水量对黑比诺葡萄有机酸积累及成熟期果实品质的影响［J］.甘肃农业大学学报， 2022， 57（3）： 95-102.
QIU Yinsheng， MAO Juan， YUE Yuan， et al. Effects of different irrigation amounts on the accumulation of organic acids and fruit quality of Pinot Noir grapes［J］.Journal of Gansu Agricultural University， 2022， 57（3）： 95-102.
［19］ 刘艳武， 郭向红， 杨凯， 等. 滴灌条件下不同磷钾肥配比对苹果品质的影响及综合评价［J］.节水灌溉， 2020， （6）： 33-37.
LIU Yanwu， GUO Xianghong， YANG Kai， et al. Effects of different ratios of phosphorus and potassium fertilizers on apple quality under drip irrigation and comprehensive evaluation［J］.Water Saving Irrigation， 2020，（6）： 33-37.
［20］ 李春辉， 赵秀芳， 邵红雨， 等. 氮磷钾配施对藤稔葡萄产量和品质的影响［J］.安徽农业科学， 2020， 48（5）： 168-171， 196.
LI Chunhui， ZHAO Xiufang， SHAO Hongyu， et al. Effects of N， P， K on the yield and quality of the grap［J］.Journal of Anhui Agricultural Sciences， 2020， 48（5）： 168-171， 196.
Effects of water and fertilizer coupling application on the fruit quality of main trunk apple trees
HU Zhiwei1， YANG Na1， TANG Zhihui2， ZHI Jinhu1， CHI Chunming1
（1. College of Agriculture， Tarim University/Southern Xinjiang Oasis Agricultural Resources and Environment Research Center， Tarim University/Collaborative Innovation Center of Eco-agriculture around Tarim ， Aral Xinjiang 843300， China; 2. Mechanical Equipment Research Institute， Xinjiang Academy of Agri-Reclamation Sciences， Shihezi Xinjiang 830049， China）
Abstract：【Objective】 To explore the optimal water and fertilizer coupling scheme of the main trunk apple trees under the integrated water fertilizer mode. 【Methods】 Field experiments with random block design of 16 treatments （two levels of phosphorus fertilizer， P1， 109.5 kg/hm2， P2， 54.75 kg/hm2 were perfprmed; two levels of potassium fertilizer， K1， 199.5 kg/hm2， K2， 99.75 kg/hm2）; and four levels of water， W1， full irrigation， 5，256 m3/hm2， W2， mild deficit， 4，248 m3/hm2， W3， moderate deficit， 1，050 m3/hm2， W4， severe deficit， 840 m3/hm2） were conducted to investigate the response of apple fruit quality under different water and fertilizer coupling schemes. 【Results】 The results revealed that the fruit quality indexes were significantly different among the treatments.The highest comprehensive score treatment of fruit quality was W2P1K1， followed by W1P1K1， and the lowest treatment was W2P2K2. 【Conclusion】 Principal component analysis simplified the seven fruit quality indexes into three key factors， and a comprehensive evaluation system of fruit quality was established. The top five fruit quality rankings under the 16 water and fertilizer treatments were W2P1K1， W1P1K1， W4P1K1， W3P1K1 and W1P2K1， respectively.
Key words：apple; water and fertilizer coupling; trunk apple trees; fruit quality
Fund projects：The Major Science and Technology Program Project of XPCC \"Research and Application of Main Fruit Bearing Cultivation Technology and Mechanization Technology in Main Production Links of Orchards （2021AA005）\"; The Tarim University Presidents Foundation Innovation Team Project \"Innovative Research Team for Efficient Utilization of Water and Fertilizer （TDZKCX202301）
Correspondence author： CHI Chunming （1978-）， male， from Liaoyuan， Jilin， doctor， master supervisor， research direction： the efficient utilization of soil water and fertilizer，（E-mail）chichunming@126.com
