陳佳瑜 吳勝平 黃華毅

(1.惠東縣林業(yè)局，廣東 惠東 516300；2.廣東省森林培育與保護(hù)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/廣東省林業(yè)科學(xué)研究院，廣東 廣州510520）

紅肉蜜柚Citrus maxima‘Hongroumiyou’是我國南方地區(qū)廣泛種植的經(jīng)濟(jì)作物，果實(shí)不僅富含維生素C﹑維生素A﹑鈣﹑鎂﹑鉀等營養(yǎng)元素，其所含的天然色素還具有抗氧化﹑抗壞血和降低患癌風(fēng)險(xiǎn)等保健作用[1-2]。合理施肥是影響紅肉蜜柚品質(zhì)的重要因素，研究紅肉蜜柚的施肥時(shí)間﹑施肥量和施肥種類等施肥因素有助于推動(dòng)紅肉蜜柚的發(fā)展和品質(zhì)的提高[3-4]。現(xiàn)有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，施用有機(jī)肥料和無機(jī)肥料均可以促進(jìn)紅肉蜜柚產(chǎn)量與品質(zhì)的提升[5]，適量施用有機(jī)肥料能夠顯著提高紅肉蜜柚的甜度和VC 含量[3]，且有機(jī)肥料具有良好的促發(fā)根和促進(jìn)植物生長的能力，能提高土壤的有機(jī)質(zhì)含量和保持土壤微生物群落的活性。但是，有機(jī)肥施用量較大，且需要配合其他肥料施用，施肥過程較為繁瑣。如何有效控制有機(jī)肥施用量，合理搭配其他肥料施用，是紅肉蜜柚施肥管理中存在的主要問題。

對于林業(yè)中的多指標(biāo)﹑多因素﹑多水平問題，常采用正交試驗(yàn)和極差分析來確定最佳的處理方法。如尹國強(qiáng)等[6]采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法分析了不同處理對葡萄的葉片﹑枝條以及產(chǎn)量的影響，通過極差分析法確定了影響葡萄生長的最優(yōu)組合。部分學(xué)者指出，極差分析與方差分析只能評價(jià)多因素對單個(gè)指標(biāo)的影響，不能很好的解決多指標(biāo)優(yōu)選問題，林業(yè)當(dāng)中應(yīng)用較多的評價(jià)方法包括主成分分析法[7-8]和層次分析法[9-10]，但主成分分析法對樣本量要求較大，層次分析法的主觀性較大，因此選擇合適的評價(jià)方法顯得尤其重要。目前在工程機(jī)械方面應(yīng)用較多的評價(jià)方法包括排隊(duì)評分法﹑功效系數(shù)法和矩陣分析法等[11]。如唐佳軍等[11]在研究多因素對再生混凝土力學(xué)性能的影響時(shí)，利用排隊(duì)評分法對正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，準(zhǔn)確的確定了影響再生混凝土力學(xué)性能的最優(yōu)組合。目前，這幾種方法在林業(yè)領(lǐng)域正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)中的報(bào)道還很少，因此，本研究嘗試運(yùn)用排隊(duì)評分法﹑功效系數(shù)法﹑矩陣分析法對紅肉蜜柚的正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以確定影響紅肉蜜柚品質(zhì)的最佳施肥組合。

為有效規(guī)范紅肉蜜柚的施肥管理，促進(jìn)紅肉蜜柚品質(zhì)與產(chǎn)量的提升，本研究以惠東縣安墩鎮(zhèn)為試驗(yàn)區(qū)，考慮精制有機(jī)肥﹑花生餅肥﹑施肥時(shí)間共3 個(gè)試驗(yàn)因素的不同水平，設(shè)計(jì)紅肉蜜柚不同施肥處理的正交試驗(yàn)，采用不同評價(jià)方法比較不同施肥處理對紅肉蜜柚品質(zhì)的影響，確定最佳的紅肉蜜柚施肥方案，為當(dāng)?shù)氐募t肉蜜柚施肥管理提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)區(qū)位于惠東縣安墩鎮(zhèn)九州蜜柚場內(nèi)，屬于南亞熱帶海洋季風(fēng)氣候區(qū)。全年陽光充足，雨量充沛，年平均氣溫22.1 ℃，年平均日照時(shí)數(shù)1 313.0 h，年平均降雨量2 101.3 mm，全年90%的降雨量集中在4—10 月份。試驗(yàn)區(qū)地貌為山地，平均坡度在30°～40°，坡向以陽坡為主。土壤類型為紅壤，土壤表土層基礎(chǔ)肥力：有機(jī)質(zhì)為10.2 g/kg，全氮為0.59 g/kg，速效氮為70.2 mg/kg，速效磷為0.86 mg/kg，速效鉀為68.4 mg/kg，pH 值為5.12。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 試驗(yàn)材料 長勢較一致﹑樹冠發(fā)育完整﹑無病蟲害的紅肉蜜柚成年樹，均為同一年種植，樹齡5 年，每年結(jié)果穩(wěn)定且差異性較小，平均單株產(chǎn)量50 kg 左右，株行距4 m×4 m，立地條件一致。

1.2.2 試驗(yàn)肥料 以當(dāng)?shù)刂麂N﹑農(nóng)民常用的樂夫精制有機(jī)肥（產(chǎn)于惠州市惠東縣吉隆鎮(zhèn)）和高山牌花生餅肥（產(chǎn)于湖北荊門）作為試驗(yàn)用肥。樂夫精制有機(jī)肥是以蘑菇渣﹑雞糞等優(yōu)質(zhì)有機(jī)質(zhì)腐熟發(fā)酵精制而成（N+P2O5+K2O ≥5%，有機(jī)質(zhì)≥45%）；高山牌花生餅肥是花生經(jīng)榨油后剩下的殘?jiān)∟+P2O5+K2O ≥5%，有機(jī)質(zhì)≥75%）。

1.2.3 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì) 以相關(guān)文獻(xiàn)指導(dǎo)施肥量﹑施肥時(shí)間為基礎(chǔ)，根據(jù)紅肉蜜柚的需肥特性和土壤肥力分析結(jié)果，將精制有機(jī)肥用量以10 kg/株的梯度遞增：Y1=20 kg/株﹑Y2=30 kg/株﹑Y3=40 kg/株；花生餅肥用量以4 kg/株的梯度遞增：H1=2 kg/株﹑H2=6 kg/株﹑H3=10 kg/株；進(jìn)行不同施肥時(shí)間處理:T1（冬肥12 月+穩(wěn)果肥5 月）﹑T2（冬肥12 月+壯果肥8 月）﹑T3（冬肥12 月+穩(wěn)果肥5 月+壯果肥8 月），采用三因素三水平正交設(shè)計(jì)，每處理3 株，3 次重復(fù)，正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)詳情見表1。

表1 紅肉蜜柚的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)Table 1 Orthogonal experimental design table for the Citrus maxima ‘Hongroumiyou’ experiment

1.3 試驗(yàn)評價(jià)指標(biāo)

各試驗(yàn)組在果實(shí)成熟時(shí)（9 月份）采摘果實(shí)進(jìn)行產(chǎn)量和品質(zhì)測定，每處理3 株樹，每株樹取3個(gè)大小平均的果實(shí)，共采243 個(gè)果，分別進(jìn)行果實(shí)外觀品質(zhì)﹑食用品質(zhì)﹑營養(yǎng)品質(zhì)3 個(gè)方面的指標(biāo)測定。各項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)的測定方法見表2。

表2 紅肉蜜柚評價(jià)指標(biāo)的測定方法Table 2 Measuring methods for evaluating indicators of Citrus maxima ‘Hongroumiyou’

1.4 評價(jià)方法

本研究分別采用排隊(duì)評分法﹑功效系數(shù)法﹑矩陣分析法對影響紅肉蜜柚品質(zhì)的多指標(biāo)進(jìn)行分析，以確定最優(yōu)施肥組合。不同評價(jià)方法的步驟如下。

1.4.1 排隊(duì)評分法 首先依據(jù)測試結(jié)果在單個(gè)指標(biāo)中的排序?qū)y試結(jié)果進(jìn)行評分，然后對各指標(biāo)下的分?jǐn)?shù)求和，從而把多指標(biāo)問題轉(zhuǎn)化為單指標(biāo)問題，評分總和越高，表明組合越優(yōu)。其具體步驟為：1）對單個(gè)指標(biāo)的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行排名；2）將最優(yōu)結(jié)果設(shè)為10 分，最差結(jié)果設(shè)為1 分，其余結(jié)果依據(jù)線性內(nèi)插法進(jìn)行評分；3）計(jì)算得出每項(xiàng)指標(biāo)中所有試驗(yàn)結(jié)果的評分；4）將每個(gè)處理組的試驗(yàn)結(jié)果評分相加，得到該組的綜合得分；5）對各組的綜合得分進(jìn)行極差分析，選出最優(yōu)處理組合[11]。

1.4.2 功效系數(shù)法 是應(yīng)用于正交試驗(yàn)評價(jià)的一種多目標(biāo)優(yōu)化方法，其原理是將各項(xiàng)指標(biāo)通過功效系數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，然后將同處理組的指標(biāo)取值歸一化處理，將各指標(biāo)功效系數(shù)相加得到各組的總功效系數(shù)，依據(jù)總功效系數(shù)進(jìn)行優(yōu)選評定。

1.4.3 矩陣分析法 通過權(quán)矩陣形式對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，具體步驟包括：1）建立由水平層﹑因素層﹑水平層組成的層次結(jié)構(gòu)模型（圖1）；2）構(gòu)建指標(biāo)層K﹑因素層T﹑水平層R 矩陣；3）依據(jù)公式（1）計(jì)算各因素各水平對試驗(yàn)指標(biāo)的平均影響權(quán)重[10]。

圖1 紅肉蜜柚施肥優(yōu)選層次結(jié)構(gòu)模型Fig.1 Optimal hierarchical structure model for fertilization of Citrus maxima ‘Hongroumiyou’

公式（1）的表達(dá)式為：

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，Minitab 軟件進(jìn)行極差分析，SPSS 軟件進(jìn)行方差分析與矩陣分析，Origin 軟件進(jìn)行圖形的繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同試驗(yàn)組的指標(biāo)分析

對不同施肥處理組的各項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行單因素方差分析，檢驗(yàn)結(jié)果表明紅肉蜜柚含水率不受有機(jī)肥用量﹑種類以及施肥時(shí)間的影響（P＞0.05）；有機(jī)肥用量﹑種類以及施肥時(shí)間對其余9項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)（單果質(zhì)量﹑果形指數(shù)﹑可食率等）造成顯著影響（P＜0.05）。不同試驗(yàn)組的多重比較結(jié)果表明（表3），不同試驗(yàn)組的品質(zhì)指標(biāo)之間存在顯著差異（P＜0.05），單果質(zhì)量﹑可食率﹑出汁率﹑可溶性固形物﹑還原糖﹑總糖﹑VC 含量均隨精制有機(jī)肥施肥量和花生餅肥的增加而提高，果形指數(shù)﹑可滴定酸隨精制有機(jī)肥施肥量的增加呈下降趨勢。

表3 不同試驗(yàn)組紅肉蜜柚的品質(zhì)指標(biāo)測試結(jié)果Table 3 Quality indicator test results for different experimental groups of Citrus maxima ‘Hongroumiyou’

2.2 排隊(duì)分析法的評價(jià)結(jié)果

依據(jù)排隊(duì)評分法計(jì)算方法，計(jì)算紅肉蜜柚各項(xiàng)指標(biāo)的結(jié)果評分和試驗(yàn)組的綜合得分。由表4可知，各試驗(yàn)組的綜合得分大小依次為L6＞L9＞L8＞L7＞L3＞L4＞L5＞L2＞L1。試驗(yàn)組L6的綜合評分最高，達(dá)到83.04，其施肥處理為Y2H3T1（精制有機(jī)肥30 kg/株，花生餅肥10 kg/株，冬肥12 月+穩(wěn)果肥5 月施肥）。施肥處理L1的綜合得分最低，僅為29.31。

進(jìn)一步采用極差分析方法分析各因素各水平對紅肉蜜柚品質(zhì)綜合得分的影響，由表5 的結(jié)果可知，各因素對紅肉蜜柚品質(zhì)綜合得分的影響次序?yàn)榫朴袡C(jī)肥Y ＞花生餅肥H ＞施肥時(shí)間T，對紅肉蜜柚品質(zhì)綜合得分影響最大的水平分別為Y3﹑H3﹑T3。由此可知，排隊(duì)分析法確定的紅肉蜜柚最優(yōu)施肥組合為Y3H3T3,即精制有機(jī)肥40 kg﹑花生餅肥10 kg﹑12 月+5 月+8 月施肥。

表5 三因素對紅肉蜜柚品質(zhì)綜合得分的極差分析Table 5 Range analysis of three factors on the comprehensive quality score of Citrus maxima ‘Hongroumiyou’

2.3 功效系數(shù)法的評價(jià)結(jié)果

依據(jù)功效系數(shù)法計(jì)算各試驗(yàn)組的總功效系數(shù)，由表6 可知，各試驗(yàn)組的總功效系數(shù)大小依次為L9＞L8＞L6=L7＞L3＞L5=L4＞L2＞L1。試 驗(yàn)組L9 的總功效系數(shù)最高，達(dá)到0.49，其施肥處理為Y3H3T2（精制有機(jī)肥40 kg/株, 花生餅肥10 kg/株，冬肥12 月+壯果肥8 月施肥）。試驗(yàn)組L1的總功效系數(shù)最低，僅為0.33。

表6 紅肉蜜柚功效系數(shù)法的計(jì)算結(jié)果Table 6 Calculation results of the efficacy coefficient method of Citrus maxima ‘Hongroumiyou’

采用極差分析方法分析各因素對各試驗(yàn)組總功效系數(shù)的影響，由表7 的結(jié)果可知，各因素對總功效系數(shù)的影響次序?yàn)榫朴袡C(jī)肥Y ＞花生餅肥H ＞施肥時(shí)間T。對紅肉蜜柚品質(zhì)總功效系數(shù)影響最大的水平分別為Y3﹑H3﹑T3。由此可知，總功效系數(shù)法確定的紅肉蜜柚最優(yōu)施肥組合為Y3H3T3，即精制有機(jī)肥40 kg﹑花生餅肥10 kg﹑12 月+5 月+8 月施肥。

2.4 矩陣分析法的評價(jià)結(jié)果

依據(jù)矩陣分析法計(jì)算三因素各水平的平均權(quán)重，由表8 可知，精制有機(jī)肥不同水平對試驗(yàn)指標(biāo)的影響權(quán)重依次為Y3＞Y2＞Y1，花生餅肥不同水平對試驗(yàn)指標(biāo)的影響權(quán)重依次為H3＞H2＞H1，施肥時(shí)間不同水平對試驗(yàn)指標(biāo)的影響權(quán)重依次為T3＞T2＞T1。由此可知，矩陣分析法確定紅肉蜜柚最優(yōu)施肥組合為Y3H3T3，即精制有機(jī)肥40 kg﹑花生餅肥10 kg﹑12 月+5 月+8 月施肥。

表8 紅肉蜜柚矩陣分析法的計(jì)算結(jié)果Table 8 Calculation results of the matrix analysis method of Citrus maxima ‘Hongroumiyou’

3 結(jié)論與討論

有機(jī)肥富含的有機(jī)與無機(jī)養(yǎng)分能為植物提供全面的營養(yǎng)物質(zhì)，其中的氨基酸﹑維生素等活性生理物質(zhì)還能有效地增強(qiáng)植物的新陳代謝能力和抗病能力。同時(shí)，部分有機(jī)肥中富含的有益微生物菌群能與植物形成共生關(guān)系，促進(jìn)植物的生長發(fā)育。大量的研究表明，合理施用有機(jī)肥能有效提高植物果實(shí)的品質(zhì)與產(chǎn)量[4,16-20]，如劉申[19]分析施用有機(jī)肥與復(fù)合肥對棗樹Ziziphus jujuba的影響，發(fā)現(xiàn)有機(jī)肥能顯著提高棗樹的品質(zhì)與產(chǎn)量；夏雪[20]研究發(fā)現(xiàn)，增施有機(jī)肥能提高矮化蘋果樹Malus pumila的各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)，且能改善土壤狀況。朱國權(quán)[4]發(fā)現(xiàn)施用有機(jī)肥能提高紅肉蜜柚的葉片葉綠素含量和土壤有機(jī)質(zhì)含量。本研究分析了不同有機(jī)肥施肥量與施肥時(shí)間對紅肉蜜柚品質(zhì)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有機(jī)肥的施用能顯著提高紅肉蜜柚的單果質(zhì)量﹑可食率﹑出汁率﹑可溶性固形物﹑還原糖﹑總糖和VC 含量，顯著減少果實(shí)中的可滴定酸含量（表3），有效提高紅肉蜜柚的口感與營養(yǎng)含量。

經(jīng)實(shí)地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，紅肉蜜柚的施肥次數(shù)每年在3～4 次左右，郭秀珠等[21]的研究表明，多階段分次施肥的紅肉蜜柚果實(shí)品質(zhì)優(yōu)于一次性施肥，朱國權(quán)[4]的研究也有類似結(jié)論。本研究以冬肥為基準(zhǔn)，分別設(shè)置冬肥+穩(wěn)果肥﹑冬肥+壯果肥﹑冬肥+穩(wěn)果肥+壯果肥3 種水平，試驗(yàn)結(jié)果表明，紅肉蜜柚的各項(xiàng)品質(zhì)評價(jià)指標(biāo)以施用冬肥+穩(wěn)果肥+壯果肥為佳，符合紅肉蜜柚的種植生產(chǎn)情況。

研究發(fā)現(xiàn)，精制有機(jī)肥的施肥量能顯著影響紅肉蜜柚的品質(zhì)與產(chǎn)量，且與施肥量的增加成正比關(guān)系[3]。正交試驗(yàn)中精制有機(jī)肥的最優(yōu)水平為第3 水平，即施肥量40 kg，而實(shí)際生產(chǎn)中果實(shí)品質(zhì)可能隨著施肥量的增加繼續(xù)提高，也可能隨著施肥量的增加而降低。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析，本研究確定紅肉蜜柚的施肥最佳組合為精制有機(jī)肥40 kg﹑花生餅肥10 kg﹑12 月+5 月+8 月施肥，此組合雖然未出現(xiàn)在正交試驗(yàn)的設(shè)計(jì)中，但不會(huì)對研究結(jié)果產(chǎn)生較大影響，因?yàn)檎辉囼?yàn)的設(shè)計(jì)具有代表性。后續(xù)試驗(yàn)中，可以進(jìn)一步探討多水平有機(jī)肥與施肥成本對紅肉蜜柚產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)效益的影響，以有效提高果農(nóng)的經(jīng)濟(jì)收益。

排隊(duì)評分法﹑功效系數(shù)法和矩陣分析法在分析多目標(biāo)問題時(shí)都具有一定的優(yōu)缺點(diǎn)，如排隊(duì)評分法的結(jié)果受主觀因素的影響較大，功效系數(shù)法的結(jié)果雖然受主觀因素的影響較小，但更適用于各項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)重要性相當(dāng)?shù)脑囼?yàn)，矩陣分析法的多目標(biāo)優(yōu)選過程比較客觀，且在指標(biāo)重要性不一致的試驗(yàn)中應(yīng)用較好[22]。本研究中，排隊(duì)評分法﹑功效系數(shù)法和矩陣分析法確定的影響紅肉蜜柚品質(zhì)的因素主次順序均為精制有機(jī)肥＞花生餅肥＞施肥時(shí)間，矩陣分析法確定的各因素最優(yōu)水平與排隊(duì)評分法﹑功效系數(shù)法相同。3 種評價(jià)方法分析得出的研究結(jié)論相同，說明本研究依據(jù)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)確定的紅肉蜜柚施肥方案具有較高的科學(xué)性和可應(yīng)用性，可以在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用。