澄江蓝莓产区土壤速效养分空间分布及对蓝莓品质的影响

王晟 刘志宗 刘奇 陈亚俊 谭超 张乃明

DOI：10.3969/j.issn.2095-1191.2023.06.020

摘要：【目的】分析云南澄江露天藍莓产区土壤速效养分和果实品质现状，探究土壤速效养分对蓝莓品质的影响。【方法】在澄江蓝莓产区内采集180个土壤样品和18个蓝莓果实样品，解析澄江蓝莓产区土壤速效养分空间分布状况，并通过主成分分析综合评价春高、珠宝和绿宝石3个蓝莓品种果实品质，采用皮尔逊分析和线性回归分析法探究土壤速效养分与蓝莓果实品质的相关性。【结果】澄江蓝莓产区土壤pH为适宜水平，有机质和碱解氮含量为低水平，有效磷和有效钾含量为高水平。产区内土壤pH较稳定，但土壤有机质、碱解氮、有效磷和有效钾均属于强变异水平，其中有效钾变异系数最高，达97.04%，表明产区内土壤养分含量具有较强空间异质性。种植蓝莓土壤的各养分指标间的相关性相较于非种植蓝莓土壤更加密切。3个品种蓝莓果实综合品质排序为绿宝石>珠宝>春高。蓝莓果实品质与土壤pH、碱解氮、有效磷和有效钾均呈显著相关（P<0.05），其中土壤有效钾含量与蓝莓果实品质的关联最为密切。利于提高蓝莓品质的土壤pH、碱解氮、有效磷和有效钾含量最适范围分别是4.5～4.9、60.00～90.00 mg/kg、25.00～50.00 mg/kg和400.00～500.00 mg/kg。【结论】为提升蓝莓果实品质，澄江蓝莓种植区可根据果实综合品质排序调整不同蓝莓品种种植结构，并进行统一规范管理，同时种植户可适当提升土壤有机质和碱解氮含量并控制钾磷肥用量。

关键词：蓝莓产区；土壤速效养分；空间分布；果实品质；相关性；云南澄江

中图分类号：S663.906.1                    文献标志码：A 文章编号：2095-1191（2023）06-1789-11

Spatial distribution of soil available nutrients and their impact on blueberry quality in Chengjiang blueberry production area

WANG Sheng1，2， LIU Zhi-zong2，3， LIU Qi2，3， CHEN Ya-jun2，3， TAN Chao4，

ZHANG Nai-ming2，3*

（1College of Plant Protection， Yunnan Agricultural University，Kunming，Yunnan 650201， China；2Yunnan Provincial Soil Fertilization and Pollution Remediation Engineering Research Center，Kunming，Yunnan 650201， China；3College of Resources and Environment， Yunnan Agricultural University，Kunming，Yunnan 650201， China；4College of Food Science and Technology， Yunnan Agricultural University，Kunming，Yunnan 650201， China）

Abstract：【Objective】The purpose of the study was to analyze the current status of soil available nutrients and fruit quality in the open-air blueberry production area of Chengjiang， Yunnan and to explore the impact of soil available nutrients on blueberry quality. 【Method】In Chengjiang blueberry production area， 180 soil samples and 18 blueberry fruit samples were collected. The spatial distribution of soil available nutrients in Chengjiang blueberry production area was analyzed， and the fruit quality of three blueberry varieties（Spring height， Jewelry， Emerald） was comprehensively evaluated by principal component analysis. Pearson analysis and linear regression analysis were used to explore the correlation between soil available nutrients and blueberry fruit quality. 【Result】The soil pH in Chengjiang blueberry production area was at a suitable level， the contents of organic matter and alkali-hydro nitrogen were at a low level， and the contents of available phosphorus and available potassium were at a high level. The soil pH in the production area was relatively stable， but soil organic matter， alkali-hydro nitrogen available phosphorus and available potassium all belonged to strong variability levels， among which the available potassium had the highest coefficient of variation （97.04%）， indicating that the soil nutrient content in the production area had strong spatial heterogeneity. The correlation among nutrient indexes in blueberry plan-ting soil was closer than that in non-blueberry planting soil. The comprehensive quality of three kinds of blueberry fruits was ranked as  Emerald>Jewelry>Spring height. The quality of blueberry fruit was significantly correlated with soil pH， alkali-hydro nitrogen， available phosphorus and available potassium （P<0.05）， with the content of avai-lable potassium in soil being the most closely related to the quality of blueberry fruit. The optimal ranges of soil pH， alkali-hydro nitrogen， available phosphorus and available potassium for improving blueberry quality were 4.5-4.9， 60.00-90.00 mg/kg， 25.00-50.00 mg/kg and 400.00-500.00 mg/kg respectively. 【Conclusion】In order to improve the quality of blueberry fruits， Chengjiang blueberry planting area can adjust the planting structure of different blueberry varieties according to the comprehensive quality ranking of the fruits， and carry out unified and standardized management. At the same time， growers can appropriately increase the soil organic matter and alkali-hydro nitrogen content， and control the amount of potassium and phosphorus fertilizer used.

Key words： blueberry production area；soil available nutrients；spatial distribution；fruit quality；correlation； Cheng jiang， Yunnan

Foundation items： Yunnan Major Science and Technology Special Project（202002AE320005）

0 引言

【研究意义】蓝莓（Blueberry）是杜鹃花科（Ericaceae）越橘属（Vaccinium）植物，因其富含花青素而具有抗氧化、预防心脑疾病等保健功能，被国际粮农组织列为人类五大健康食品之一（范淑芳等，2016；Panchal and Brown，2022）。近年来我国蓝莓产业发展迅速（李亚东等，2021），云南省因优越的气候条件成为国内较为适宜蓝莓种植的地区之一（张瑜瑜等，2021），其中澄江作为云南省主要的露天蓝莓生产基地，蓝莓种植面积达633.65 ha，所形成的蓝莓产业链条为区域经济发展提供了强大助力。然而，在露天环境下，土壤养分状况的不确定性可能会影响蓝莓果实品质。因此，探明澄江蓝莓种植土壤与蓝莓果实品质关联性，不仅是保障澄江蓝莓果实品质的必要前提，也是科学管理蓝莓露天种植的关键。【前人研究进展】相关研究表明，蓝莓对土壤条件要求相对严格，尤其是土壤pH和有机质含量（董克锋和姜惠铁，2015；杨露等，2020）。土壤pH对蓝莓生长发育、果实品质、产量和生理代谢均有较大影响（杨浩等，2022），其pH适宜范围在4.5～5.5，超出该范围蓝莓植株会出现生长发育遲缓及果实品质、产量下降等不良现象（Xu et al.，2017；刘艳妮等，2021）。而土壤中有机质含量的增加不仅可提高蓝莓果实的可溶性糖含量和抗氧化能力，还能改善土壤结构，提高土壤保水能力；当土壤有机质含量达8%～12%时，能有效提高蓝莓成活率和改善其生长发育情况（和阳等，2010）。同时，土壤是蓝莓从外界吸收养分的主要来源，与蓝莓果实品质密切相关。在众多土壤营养元素中，碱解氮（Available nitrogen，AN）、有效磷（Available phosphorus，AP）和有效钾（Available potassium，AK）是植物利用的首要元素（Rickman et al.，2002；李俊杰等，2022）；植物吸收养分的能力主要由根系决定，蓝莓根系不发达，无根毛，且根分布浅，水平分布较狭窄（Lambers et al.，2008），相较其他作物，蓝莓对土壤养分的含量要求更加苛刻，过高或过低的土壤养分都会对蓝莓果实品质产生不利影响。研究发现，适量的碱解氮、有效磷、有效钾肥料对蓝莓的生长和果实品质的提高具有重要作用（张会慧等，2016；孙琛梅等，2022）。适宜的碱解氮含量能增加蓝莓的可溶性糖和抗氧化能力（Ehret et al.，2014）；适量的有效磷含量能提高蓝莓果实的品质（Ochmian et al.，2018）；而适量的有效钾含量不仅能提高蓝莓果实的可溶性糖和总酸度，而且能提高果实的硬度和抗病能力。但氮磷钾肥的过量施用会对果实品质产生负面影响，同时可能对植物和环境造成危害（孙琛梅等，2022）。因此，在蓝莓种植中，需要合理地施用肥料和调节土壤pH，以维持土壤碱解氮、有效磷和有效钾的适宜含量，从而提高蓝莓果实的品质和产量。有关蓝莓品质的研究中，花青素和可溶性固形物是被提及最频繁的品质指标（田密霞等，2014；尹宗艳等，2022），果胶、总糖、总蛋白和酸度等品质指标也受到广泛关注（韩斯等，2015）。对不同蓝莓品种果实综合品质评价的研究较为常见，但多数集中于果实品质的差异研究，未深入探讨果实品质与土壤养分的关联性。【本研究切入点】目前，有关土壤单一元素对蓝莓果实品质的影响研究并不能全面反映蓝莓果实品质对土壤理化性质和养分含量的客观需求（李菊馨等，2017；董丽等，2022）。而在露天种植环境下，对土壤养分与蓝莓果实品质进行相关性研究未见系统报道。【拟解决的关键问题】解析澄江蓝莓产区土壤速效养分空间分布状况，评价土壤养分丰缺程度，并通过主成分分析评价产区内蓝莓果实品质，采用皮尔逊相关分析和线性回归分析对土壤养分和果实品质的关联性进行研究，探索有利于提升蓝莓品质的土壤养分最适范围，为推进澄江蓝莓产业绿色高效发展提供理论依据。

1 材料与方法

1. 1 研究区概况

澄江蓝莓产区栽培面积约为633.65 ha，种植蓝莓品种以珠宝为主，春高和绿宝石为辅。种植区位于云南省澄江市境内（东经24°29′～24°55′，北纬102°47′～103°04′），属中亚热带高原季风型气候，平均海拔1775 m，年平均气温11.9～17.5 ℃，年降雨量900～1200 mm，全年日照总时数2172.3 h。种植区土壤类型以红壤为主，占陆地面积的68.1%。产区内采用人为调酸土壤以满足蓝莓种植需求，调酸原料主要采用硫磺、有机质和松针。

1. 2 研究方法

1. 2. 1 土壤和果实样品采集与处理 于2022年5月采集土壤和果实样品，采样点分布如图1所示。土壤样品采用五点取样法，取土深度为0～30 cm，用四分法将多余的土壤弃去，每个混合样品1 kg，共采集土壤样品180个，包括150个种植蓝莓土壤样品和30个非种植蓝莓土壤样品，将土壤样品带回实验室后风干、研磨、过筛备用。根据种植蓝莓土壤采样点随机选取18个蓝莓果实协同采样点，分别采集5个春高、8个珠宝和5个绿宝石果实样品，每个果实样品在对应土壤采样点附近采用五点采样法采集成熟果实1 kg（东南西北中5个方向各200 g），并编号为G1～G18；采摘后立即带回实验室4±1 ℃贮藏待测。

1. 2. 2 测定项目及方法 土壤检测指标包括pH、有机质（Organic matter，OM）、碱解氮、有效磷、有效钾，检测方法参照《土壤农化分析》（第三版）（鲍士旦，2000）。蓝莓果实检测指标及方法：水分含量（Moisture content，MC）采用GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》第一法直接干燥法测定，脂肪含量（干重）测定参照GB 5009.6—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》，可溶性固形物（TSS）含量测定参照NY/T 2637—2014《水果和蔬菜可溶性固形物含量的测定 折射仪法》，pH采用GB 12456—2021《食品安全国家标准 食品中总酸的测定》第二法pH计电位滴定法测定，灰分含量测定参照GB 5009.4—2016《食品安全国家标准 食品中灰分的测定》，超氧化物歧化酶（SOD）采用分光光度计法测定，总糖（Total sugar，TS）含量采用斐林试剂法测定，果胶含量测定参照NY/T 2016—2011《水果及其制品中果胶含量的测定 分光光度法》，酸度测定参照GB 5009.239—2016《食品安全国家标准 食品酸度的测定》，花青素含量（干重）测定参照DB 12/T 885—2019《植物提取物中原花青素的测定 紫外/可见分光光度法》。

1. 2. 3 土壤养分丰缺程度评价标准 以蓝莓对土壤pH和有机质要求（杨浩等，2022），以及全国第二次土壤普查养分分级标准（王天娇等，2017）为依据，划分土壤pH、有机质及主要养分等级，对土壤养分丰缺程度进行评价。土壤养分变异系数（CV）是研究土壤养分空间差异性的重要指标，计算公式：

CV（%）=[δμ]

式中，δ代表样本养分含量标准差，μ代表样本养分含量平均值。CV>30%的样本差异称为强变异，CV介于10%～30%的样本差异称为中等变异，CV<10%的样本差异称为弱变异（薛正平等，2002）。

1. 3 统计分析

使用Excel 2016及SPSS 26.0进行数据分析，采用皮尔逊分析法进行相关分析，使用ArcGIS 10.7及派森诺基因云数据分析平台（https：//www.genescloud.cn）制图。

2 结果与分析

2. 1 澄江蓝莓产区土壤营养元素分布状况及评价

2. 1. 1 土壤pH及有机质分布状况及评价 如图2所示，澄江蓝莓产区土壤pH范围在3.45～7.87；土壤有机质含量范围在1.35～94.90 g/kg。经计算，土壤pH变异系数为中等变异，土壤有机质变异系数处于强变异水平，变异系数达65.64%，表明产区内土壤pH较稳定，有机质含量差距较大。

对產区土壤pH及有机质含量进行统计，产区土壤pH在最适范围的占53.59%，在适宜范围的占33.33%，整体上产区内土壤pH较为适宜。土壤有机质含量为2级的占25.49%，3级的占29.41%。整体上有机质含量属于偏低水平（表1）。

2. 1. 2 土壤速效养分分布状况及评价 如图3所示，澄江蓝莓产区土壤碱解氮含量在7.20～227.03 mg/kg，有效磷含量在0.75～182.67 mg/kg，有效钾含量在102.18～1670.48 mg/kg。产区内土壤碱解氮、有效磷和有效钾均属于强变异水平，其中有效钾变异系数最高，达97.04%，表明产区内土壤养分差距较大。

根据国家第二次土壤普查养分分级标准，对产区土壤养分含量进行分级（表2），碱解氮含量为4级的占41.83%，5级占22.88%，整体上属于偏低水平；有效磷含量为1级的占37.91%，3级的占19.61%，整体评价为高水平；有效钾含量为1级的占94.12%，2级的占3.27% ，总体含量为高水平。综上所述，澄江蓝莓产区土壤pH较为适宜且稳定，有机质含量属于偏低水平，但采样点间差距较大；土壤主要养分含量除碱解氮外均属于较高水平，但差距十分明显。

2. 2 澄江蓝莓产区土壤pH、有机质与速效养分相关分析

采用皮尔逊相关分析法分别对种植蓝莓土壤与非种植蓝莓土壤中pH、有机质、碱解氮、有效磷和有效钾5个指标进行相关分析，结果（图4）显示，非种植蓝莓土壤理化指标中，pH与有机质呈极显著负相关（P<0.01，下同），其余指标之间无显著相关性。但在种植蓝莓土壤中，pH与有效磷呈显著负相关（P<0.05，下同）；其次在碱解氮、有效磷、有效钾和有机质4个指标中，除碱解氮与有效磷无显著相关性外，其余指标间均呈现极显著正相关。该结果表明种植蓝莓、非种植蓝莓土壤中养分的相关性存在差异，相较于非种植蓝莓土壤，种植蓝莓土壤各理化性质指标间的关联性更密切。

2. 3 不同蓝莓品种果实品质分析

如表3所示，对比春高、珠宝和绿宝石3个蓝莓品种果实品质指标，果实品质存在明显差异。3个品种的pH、总糖含量和酸度均呈显著差异。其中，pH在1.70～2.05，总糖含量范围在5.46～12.11 g/100 g，酸度范围在1.50%～2.93%。珠宝与春高、绿宝石的水分含量呈显著差异；绿宝石与春高、珠宝的花青素和TSS含量呈显著差异；珠宝与春高、绿宝石的果胶含量呈显著差异。3个品种间脂肪、SOD及灰分含量无显著差异（P>0.05），其范围分别为1.63～2.44 g/100 g、287.85～563.58 U/mL、0.13%～0.21%。此外，不同采样点的相同品种蓝莓果实品质也存在差异。春高的5个采样点（G1～G5）果实中，脂肪含量、果胶含量、酸度的变异系数均达到10.00%以上；珠宝的8个采样点（G6～G13）果实中，总糖含量、果胶含量、酸度、灰分含量的变异系数均达到10.00%以上；绿宝石的5个采样点（G14～G18）果实中，脂肪和SOD含量的变异系数均达到10.00%以上。

对3个品种蓝莓的10个品质指标进行主成分分析（表4），提取出5个主成分（PC1～PC5），累积贡献率达95.744%，能解释绝大部分变量信息。主成分载荷矩阵能表示变量对相应主成分的影响程度，与PC1～PC5正相关且具有最高载荷权数的变量分别为花青素、水分、灰分、酸度、pH（表5）。

将5个主成分的得分依次记为F1、F2、F3、F4、F5，以5组主成分相应的特征值除以特征值总和作为权重数，建立主成分综合得分模型F = 0.37×F1+0.24×F2+0.16×F3+0.12×F4+0.11×F5，最终得出3种蓝莓的综合评分排序依次为绿宝石>珠宝>春高（表6）。

2. 4 蓝莓产区土壤pH、有机质、速效养分与果实品质指标的相关分析

采用皮尔逊相关分析对蓝莓果实品质及协同土壤性质的关联性进行研究，结果（图5）显示，土壤pH与果实总糖含量呈显著正相关，果实的总糖含量与花青素含量呈显著正相关；土壤有效钾、有效磷含量分别与果实总糖含量、pH呈极显著负相关，且果实的SOD含量与脂肪含量呈极显著负相关；土壤有效钾含量与果实的花青素含量和灰分含量均呈显著负相关，土壤碱解氮含量与果实灰分含量也呈显著负相关，且果实的花青素含量与TSS含量呈显著负相关。综上所述，土壤pH、碱解氮、有效磷、有效钾均与蓝莓果实品质指标存在紧密关联，同时各果实品质指标间也具有相关性。

2. 5 蓝莓果实品质与产区土壤养分含量的关系

根据蓝莓产区土壤pH、有机质和速效养分与果实品质指标相关分析结果，将果实品质与土壤养分间具有显著相关的指标进行线性回归分析。结果（图6）表明，有利于蓝莓果实品质的土壤pH、碱解氮、有效磷和有效钾含量的最适范围分别为4.5～4.9、60.00～90.00 mg/kg、25.00～50.00 mg/kg和400.00～500.00 mg/kg。

3 讨论

土壤pH是影响蓝莓栽培的关键因素，其过高或过低会对蓝莓生长和果实质量产生影响（董丽等，2022）。同时蓝莓生长对有机物质的需求大，若土壤中的有机物质太少则会对蓝莓的长势和产量产生影响（孙运杰等，2015；Messiga et al.，2018）。土壤是植物从外界吸收营养元素的主要来源，在这些营养元素中，碱解氮、有效磷和有效钾是植物利用的首要元素（李俊杰等，2022）。本研究发现，澄江蓝莓产区的土壤pH较为适宜并且稳定，有机质含量偏低且不同采样点间有较大差距，碱解氮含量属于中等水平偏下水平，有效磷和有效钾含量整体评价为高水平。分析其根本原因在于种植区内农户较多、管理水平参差不齐、土壤调酸方式不同、有机肥投入不足等。除土壤条件外，气候和海拔等自然因素对蓝莓种植同样重要，热量条件和降雨量是影响蓝莓品质最重要的因素。澄江蓝莓产区属于亚热带湿润气候，年平均气温、年降雨量及年日照时数等气候条件均适宜蓝莓生长和发育，有利于果实营养素的积累（莫建国等，2016）。此外，蓝莓产区的海拔高度约为1775 m，中高海拔所形成的环境条件也有助于蓝莓生长，更强的光照强度和较大的日夜温差，利于蓝莓果实糖分和花色苷含量的提高（张晓晓等，2022）。

而蓝莓的内在品质是评价蓝莓果实商品性最重要的指标（朱旭等，2020）。本研究对春高、珠宝和绿宝石3个蓝莓品种果实的10个品质指标进行分析，结果表明，在同一种植区内3种蓝莓果实品质的差异明显，说明蓝莓品种是决定其内在品质的重要因素，与辽宁丹东（朱诗慧等，2014）和山东青岛（李冬男，2016）等地相比，澄江蓝莓产区3个蓝莓品种果实综合品质较高。本研究中不同采样点的相同蓝莓品种果实品质存在明显差异，一定程度上表明不同土壤养分状况对蓝莓果实品质的影响。皮尔逊相关分析结果显示，果实总糖含量与土壤pH呈显著正相关，而与土壤有效钾含量呈极显著负相关，一方面可能是由于研究植物不同导致（冼丽铧等，2021），另一方面也说明土壤酸碱度、有效钾含量与蓝莓果实糖分存在密切关联（张广富等，2011）。同时，果实花青素含量与土壤有效钾含量呈显著负相关，说明过量钾肥不利于提升蓝莓果实花青素含量（李明潞等，2021），且蓝莓果实花青素含量的提升对土壤有效钾的需求可能存在最适范围（何忠俊等，2002）。果实灰分含量均与土壤有效钾、碱解氮呈显著负相关，表明土壤有效钾和碱解氮含量的提升能降低果实灰分含量，提高果实品质。果实pH与土壤有效磷呈极显著负相关，原因是当土壤有效磷含量过高时（>9 mg/kg），植物体的呼吸作用强烈增强，消耗大量糖分，导致浆果含糖量下降（张玉，2013；郑丽静等，2015）。

本研究对具有显著相关性的土壤养分和果实品质指标进行线性回归分析，推测出利于提升蓝莓果实总糖和花青素含量的土壤pH、碱解氮、有效磷和有效钾适宜范围分别在4.5～4.9、60.00～90.00 mg/kg、25.00～50.00 mg/kg和400.00～500.00 mg/kg。土壤养分管理是蓝莓种植中极为重要的一环，适当的肥料施用能提高产量和果实品质，增加经济价值。而选择合适的肥料类型和用量，避免浪费，是提高经济效益的关键。此外，定期进行土壤速效养分检测，可及时了解土壤状况，有针对性地调整施肥，从而最大限度地提高经济效益和环境效益。

4 结论

澄江蓝莓产区土壤养分状况总体适宜蓝莓种植，但除pH外的养分指标均具有较强的空间异质性，且利于提高蓝莓品质的土壤养分含量存在最适范围。为进一步提升蓝莓品质，澄江蓝莓种植区应进行统一规范管理，降低土壤养分空间异质性，种植户可适当提升土壤有机质和碱解氮含量并控制钾磷肥用量，同时可根据蓝莓果实品种综合品质排序适当调整种植结构。

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（責任编辑 邓慧灵）

收稿日期：2023-03-08

基金项目：云南省重大科技专项（202002AE320005）

通讯作者：张乃明（1963-），https：//orcid.org/0000-0002-5733-0671，教授，主要从事土壤培肥与污染修复研究工作，E-mail：zhang naiming@sina.com

第一作者：王晟（1994-），https：//orcid.org/0000-0003-3754-0310，研究方向为土壤培肥与改良，E-mail：wangshengynu@163.com