基于PCA不同肥料配施方案对樱花开花及叶绿素含量的影响

高照亮，隽加香，沈童飞，朱建军*

(1.上海市农业科学院 林木果树研究所，上海 201403；2.上海市农业科学院 食用菌研究所，上海 201403；3.齐齐哈尔大学 生命科学与农林学院，黑龙江 齐齐哈尔 161006)

樱花(Cerasuscampanulata)是蔷薇科樱属植物，观赏价值高，深受人们喜爱，是我国重要的园林观赏植物。全世界约40种樱花类植物野生种祖先，其中原产于中国的就有33种[1]。樱花每年因开花需要消耗大量的营养物质，需要不断地从外界获取充足的养分，所以在栽培管理中，施肥极其重要[2]。国内外对樱花肥料配施有了一定的研究，高晨等[3]研究了施肥对喜马拉雅樱花与其他7个樱花品种扦插苗新梢长度和叶片叶绿素含量的影响，发现施1 000倍液浓度尿素的扦插苗新梢生长最快、叶片叶绿素含量最高。Hamed等[4]使用橄榄果渣与氮、磷、钾肥配合，在特莱姆森地区(Tlemcen Region)对两种樱花配合施用，发现这种配施方案增加了土壤的碳含量，促进了五月花束的形成。

大量元素水溶肥(N+P2O5+K2O≥400 g·L-1)和中量元素水溶肥(Ca+Mg≥100 g·L-1)是可以完全溶于水的植物必需元素水溶肥料，为花卉生长所必需。微生物菌剂(活菌数≥1亿CFU·mL-1)是指目标微生物(有效菌)经过工业化生产扩繁后，具有一定特殊功能的活菌制剂。研究表明，大量元素水溶肥、中量元素水溶肥和微生物菌剂均对植物的生长有助益[5-7]。目前，国内外尚无大量元素水溶肥、中量元素水溶肥和微生物菌剂对樱花最佳配施方案的研究，结合主成分分析(PCA)对樱花不同肥料配施方案进行评价，可以探究大量元素水溶肥和中量元素水溶肥、微生物菌剂等配合使用的最佳配施方案，为樱花栽培和施肥方案的优化提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地基本情况与试验材料

试验用地为上海市农业科学院奉浦院区，属北亚热带季风性气候，四季分明，日照充分，雨量充沛。地势平坦，排灌条件好，土壤质地为壤土偏黏，肥力中等。供试苗木为5年生飞寒樱(Cerasuscampanulatacv. Feihan)嫁接苗，生长一致，栽培密度为60 cm×100 cm，平均地径1.5～2.5 cm，平均高度为150～200 cm。肥料品种为：哈尔滨艾加生物技术有限公司生产的艾加生物牌大量元素水溶肥(N+P2O5+K2O≥400 g·L-1)、中量元素水溶肥(Ca+Mg≥100 g·L-1)和微生物菌剂(解淀粉芽孢杆菌，活菌数≥2亿CFU·mL-1)。

1.2 不同肥料配施方案开花过程叶绿素含量影响的测定

如表1所示，依照此配方设置T1～T9共9个处理，每个处理在3个小区中进行种植，每个小区每个处理3个重复。大量元素水溶肥、中量元素水溶肥和微生物菌剂肥料均采用量筒称量，等量均匀的浇灌方法施于樱花根部，施用量见表1。浇灌时间选在樱花休眠季，12月中旬。一次性施用大量元素水溶肥、中量元素水溶肥和微生物菌剂。将樱花开花过程设置为芽鳞开裂、露红、产生花苞、初花、开花等5个阶段。定期统计芽鳞开裂率、露红率、产生花苞率、初花率、开花率、开花数、叶绿素含量等反映樱花开花过程及生长状况的指标。

表1 不同施肥处理试验设计Table 1 Experimental design of different fertilization treatments

1.3 最佳肥料配施方案的确定

对芽鳞开裂率、露红率、产生花苞率、初花率、开花率、开花数、叶绿素含量等指标进行归一化处理，使用归一化后的数据基于主成分分析法(PCA)建立综合反映樱花生长状况的数学模型，得出衡量樱花开花过程和生长状况的樱花生长评价指数(cherry blossom growth evaluation index，CBGEI)，CBGEI为0.23乘以芽鳞开裂率加上0.27乘以露红率加上0.45乘以产生花苞率加上0.33乘以初花率加上0.29乘以开花率加上0.34乘以开花数加上0.17乘以叶绿素含量，最终确定能使樱花开花过程和生长最好的最佳肥料配施方案。

1.4 数据处理

采用Excel 2007对数据进行整理，用SPSS软件对数据进行one-way ANOVA处理。

2 结果分析

2.1 不同肥料配施方案对樱花芽鳞开裂的影响

从图1看出，相比于T1和T7处理，T2、T3、T4、T5、T6、T8和T9处理显著促进了樱花的芽鳞开裂率(P<0.05)。但T2、T3、T4、T5、T6、T8和T9处理之间无显著差异(P>0.05)。

不同处理间无相同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05)，图2～6同。图1 不同肥料配施方案对樱花芽鳞开裂率的影响Fig.1 Effect of different fertilizer combinations on the cracking rate of bud scales in oriental cherry

2.2 不同肥料配施方案对樱花露红的影响

从图2看出，相比于T1、T3、T6、T7、T8和T9处理，T2、T4和T5处理显著促进了樱花的露红率(P<0.05)。但T2、T4和T5处理之间无显著差异(P>0.05)。

图2 不同肥料配施方案对樱花露红率的影响Fig.2 Effect of different fertilizer combinations on red exposure rate of oriental cherry

2.3 不同肥料配方方案对樱花产生花苞的影响

从图3看出，相比于T1、T2、T3、T4、T6、T7、T8、T9处理，T5处理显著促进了樱花的产生花苞率(P<0.05)。

图3 不同肥料配施方案对樱花产生花苞率的影响Fig.3 Effect of different fertilizer combinations on bud production rate of oriental cherry

2.4 不同肥料配施方案对樱花初花的影响

从图4看出，相比于T2和T3处理，T1、T4、T5、T6、T7、T8和T9处理显著促进了樱花的初花率(P<0.05)。相比于T1、T6、T8和T9处理，T4、T5和T7处理显著促进了初花率(P<0.05)。但T4、T5和T7处理之间无显著差异(P>0.05)。

图4 不同肥料配施方案对樱花初花率的影响Fig.4 Effect of different fertilizer combinations on the initial flowering rate of oriental cherry

2.5 不同肥料配施方案对樱花开花的影响

从图5看出，相比于T7处理，T1、T2、T3、T4、T5、T6、T8和T9处理显著促进了樱花的开花率(P<0.05)。相比于T1、T2、T3、T8和T9处理，T4、T5和T6处理的开花率较高，但未达到显著水平(P>0.05)。

图5 不同肥料配施方案对樱花开花的影响Fig.5 Effect of different fertilizer combinations on flowering of oriental cherry

相比于T1、T2、T3、T6、T7、T8处理，T4、T5和T9处理显著促进了樱花的开花数(P<0.05)。相比于T4处理，T5和T9处理显著促进了樱花的开花数(P<0.05)。

2.6 不同肥料配施方案对樱花叶片叶绿素含量的影响

从图6中可知，与T1、T2、T3处理相比，T4、T5、T6、T7、T8、T9处理显著增加了樱花的叶片叶绿素含量(P<0.05)。T4、T5、T6、T7、T8、T9处理之间的樱花叶片叶绿素含量无显著差异(P>0.05)。3次测量结果基本一致。

图6 不同肥料配施方案对樱花叶片叶绿素含量的影响Fig.6 Effect of different fertilizer combinations on chlorophyll content in cherry blossom leaves

2.7 基于主成分分析法(PCA)对各处理CBGEI的评估

如表2所示，将归一化后的数据代入综合反映樱花开花过程和生长状况的数学模型。得出各配施方案下樱花的CBGEI，T5、T4和T9处理促进樱花开花和生长最佳，T2、T1和T3处理的樱花开花和生长情况最差。

表2 基于主成分分析法(PCA)对各处理CBGEI的评估Table 2 Evaluation of CBGEI for each treatment based on principal component analysis (PCA)

3 讨论

目前，国内外尚无大量元素水溶肥、中量元素水溶肥和微生物菌剂对樱花最佳配施方案的研究，本研究基于PCA对其进行了研究，发现除了T3处理(大量元素水溶肥0 g·株-1，微生物菌剂100 mL·株-1，中量元素水溶肥10 g·株-1)对樱花生长有抑制作用，其余配施方案均对樱花生长有促进作用。其中，T5处理(大量元素水溶肥100 g·株-1，微生物菌剂50 mL·株-1，中量元素水溶肥10 g·株-1)对樱花开花及叶绿素含量的促进作用最为显著，显著提升了樱花的芽鳞开裂率、露红率、产生花苞率、初花率、开花率、平均每株开花数和叶片叶绿素含量，T4、T9处理对樱花开花及叶绿素含量的促进作用为其次。从配施方案选用肥料种类来看，是否需要增加其他肥料种类仍有待进一步研究。从配施方案的肥料用量来看，是否有更佳的肥料配施方案，T5处理是否就是最佳配方仍需要探索。