施硫、控水和施肥對(duì)藍(lán)莓葉片葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊憿?/h1>
2016-08-11 08:24:23張會(huì)慧李可心魏殿文東北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院哈爾濱50030黑龍江省科學(xué)院自然與生態(tài)研究所濕地與生態(tài)保育國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室林下經(jīng)濟(jì)資源研發(fā)與利用協(xié)同創(chuàng)新中心黑龍江省特色動(dòng)植物利用工程技術(shù)研究中心哈爾濱50040
土壤 2016年3期
張會(huì)慧，周 琳，劉 昆，李可心，魏殿文，張 悅*（ 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，哈爾濱 50030； 黑龍江省科學(xué)院自然與生態(tài)研究所，濕地與生態(tài)保育國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，林下經(jīng)濟(jì)資源研發(fā)與利用協(xié)同創(chuàng)新中心，黑龍江省特色動(dòng)植物利用工程技術(shù)研究中心，哈爾濱 50040）
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施硫、控水和施肥對(duì)藍(lán)莓葉片葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊憿?/p>
張會(huì)慧1，周 琳2，劉 昆1，李可心1，魏殿文2，張 悅2*
（1 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，哈爾濱 150030；2 黑龍江省科學(xué)院自然與生態(tài)研究所，濕地與生態(tài)保育國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，林下經(jīng)濟(jì)資源研發(fā)與利用協(xié)同創(chuàng)新中心，黑龍江省特色動(dòng)植物利用工程技術(shù)研究中心，哈爾濱 150040）
摘 要：在我國(guó)藍(lán)莓主產(chǎn)區(qū)大興安嶺利用正交設(shè)計(jì)方法研究了施硫、控水和施肥 3個(gè)因素對(duì)藍(lán)莓葉片葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊懀瑪M確定3個(gè)因素對(duì)藍(lán)莓葉片PSⅡ反應(yīng)中心功能的影響順序及最佳水平。結(jié)果表明：3個(gè)因素互作對(duì)藍(lán)莓葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)影響顯著，且不同處理下各熒光參數(shù)均明顯優(yōu)于對(duì)照。極差分析和偏最小二乘回歸結(jié)果均顯示，3個(gè)因素對(duì)藍(lán)莓葉片PSⅡ反應(yīng)中心功能的影響順序?yàn)榭厮臼┝颍臼┓?。另外，偏最小二乘回歸方程中的二次項(xiàng)系數(shù)結(jié)果揭示3個(gè)因素均存在一個(gè)最適宜范圍，當(dāng)超過(guò)這一范圍時(shí)會(huì)起到相反的作用。綜合極差分析結(jié)果中各因素最優(yōu)水平可以確定：施用硫磺70 ～ 80 g/m2，土壤相對(duì)含水率約45% ～ 60%，硫酸鉀復(fù)合肥5 ～ 7.5 g/株為最適宜我國(guó)大興安嶺地區(qū)藍(lán)莓“美登”的農(nóng)藝措施。
關(guān)鍵詞：藍(lán)莓；正交設(shè)計(jì)；硫磺；控水；施肥；葉綠素?zé)晒?/p>
藍(lán)莓為杜鵑花科（Ericaceae）越橘屬（Vaccinium spp.）落葉灌木，果實(shí)甜酸適口，風(fēng)味獨(dú)特，既可鮮食又可加工果酒、果汁和果醬等［1］。藍(lán)莓果實(shí)中含有豐富的花色素苷和維生素等，具有較高的營(yíng)養(yǎng)和保健價(jià)值［2-3］，是抗氧化作用最強(qiáng)的水果之一。因此，藍(lán)莓堪稱“世界第三代水果之王”［4］，是目前保健功能果品的研究熱點(diǎn)之一。但是由于藍(lán)莓栽培過(guò)程中對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境的要求相對(duì)較高，特別是需要相對(duì)較低的土壤pH，適宜的土壤水分和養(yǎng)分含量等［5-7］。在藍(lán)莓種植過(guò)程中，為尋求最適宜當(dāng)?shù)貤l件的調(diào)控技術(shù)，常常進(jìn)行多因素共同處理，因此不但要考慮單因素的正效應(yīng)，還要考慮多因素之間的耦合或拮抗效應(yīng)［8］。由于藍(lán)莓獨(dú)特的喜酸性土壤特性，因此，目前我國(guó)藍(lán)莓人工栽培過(guò)程中常常采用施硫磺、硫酸鋁等一些酸性肥料的方法調(diào)控土壤pH［9-10］。硫磺在 S 氧化為 SO42-的過(guò)程中可以產(chǎn)生 H+以達(dá)到降低土壤 pH 的目的［11-12］，并且SO42-具有改變土壤電荷的性質(zhì)［13］，因其成本低、作用效果明顯在鹽堿地土壤酸堿度改中得到了廣泛的應(yīng)用［14］。目前已有藍(lán)莓人工種植中施用硫磺促進(jìn)其生長(zhǎng)的報(bào)道［15］。正交設(shè)計(jì)是研究多因素多水平的一種設(shè)計(jì)方法，它是根據(jù)正交性從全面試驗(yàn)中挑選出部分有代表性的點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)，這些有代表性的點(diǎn)具備了“均勻分散，齊整可比”的特點(diǎn)，是一種高效、經(jīng)濟(jì)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法［16-17］。偏最小二乘回歸（PLSR）是一種集多元線性回歸分析、典型相關(guān)分析和主成分分析等功能于一體的多元統(tǒng)計(jì)分析方法，可以有效克服其他回歸方程在自變量間存在多重相關(guān)性時(shí)導(dǎo)致估計(jì)結(jié)果誤差較大且不穩(wěn)定等弊端［18-19］。植物葉片的葉綠素?zé)晒鈪?shù)是反映植物光合能力的重要指標(biāo)，特別在研究光系統(tǒng)功能方面發(fā)揮著重要的作用［20-21］。本研究設(shè)計(jì)施硫、控水和施肥 3 個(gè)試驗(yàn)因素，每個(gè)試驗(yàn)因素設(shè)置 4 個(gè)梯度水平，利用正交設(shè)計(jì)法研究了3 個(gè)因素對(duì)藍(lán)莓葉片 PSⅡ 功能的影響，并利用PLSR 法進(jìn)行了不同因素對(duì)藍(lán)莓葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的數(shù)學(xué)擬合，以尋求最優(yōu)的試驗(yàn)組合，為藍(lán)莓栽培過(guò)程中的綜合調(diào)控提供理論依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 試驗(yàn)材料和處理
試驗(yàn)于 2011—2014 年在大興安嶺地區(qū)阿木爾林業(yè)局中心苗圃藍(lán)莓人工栽培試驗(yàn)示范區(qū)進(jìn)行，試驗(yàn)地基本土壤理化性質(zhì)：堿解氮 305.96 mg/kg、速效磷 19.59 mg/kg、速效鉀 149.83 mg/kg、有機(jī)質(zhì)21.7 g/kg、pH 5.06。供試藍(lán)莓品種為矮叢類“美登”，2011年移栽（移栽苗 3 年生），試驗(yàn)采用壟作方式，壟長(zhǎng) 160 m，壟寬 1.3 m，種植株距 0.6 m，即每壟種植 236 株。
正交試驗(yàn)的 3 個(gè)因素分別選取施硫（A）、控水（B）和施肥（C），每個(gè)因素設(shè)置 4 個(gè)水平，分別以 1、2、3 和 4 表示，具體方案見(jiàn)表 1。其中，以不施硫磺、無(wú)灌溉和不施肥為處理 1，即對(duì)照（CK）。施硫處理硫磺的施用方式在移栽前撒施，然后 15 cm 深翻混勻，施用硫磺在 2011 年移栽前施用一次。控水處理是以土壤相對(duì)含水率為標(biāo)準(zhǔn)，隨時(shí)監(jiān)控各處理 0 ～ 20 cm土層土壤相對(duì)含水率，隨時(shí)采用試驗(yàn)地的噴灌裝置進(jìn)行水分控制，控水試驗(yàn)在 2011—2014 年均按相同梯度進(jìn)行控制，其中 0 水平為無(wú)灌溉措施、無(wú)防雨棚的自然生長(zhǎng)處理。施肥處理選用的肥料為硫酸鉀復(fù)合肥，施肥方式采用單株環(huán)施法，施肥深度約 10 cm。施肥試驗(yàn)的肥料在 2011—2014 年每年的 6 月施用。本研究于 2014 年 8 月進(jìn)行葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測(cè)定。
表1 正交處理各因素水平及編號(hào)Table 1 Levels and codes of the experimental factors
1.2 測(cè)定項(xiàng)目和方法
葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測(cè)定：利用暗適應(yīng)夾對(duì)藍(lán)莓新生枝條上的中部完全展開(kāi)葉片進(jìn)行 0.5 h 的暗適應(yīng)，采用便攜式脈沖調(diào)制熒光儀 FMS-2（Hansatch公司，英國(guó)）測(cè)定初始熒光（Fo）、最大熒光（Fm）和可變熒光（Fv），以及光適應(yīng)下的最大熒光（Fm′）、光適應(yīng)下的最小熒光（Fo′）及穩(wěn)態(tài)熒光（Fs），計(jì)算 PSⅡ 最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）、實(shí)際光化學(xué)效率（ФPSⅡ）、光化學(xué)淬滅系數(shù)（qP）和非光化學(xué)淬滅（NPQ）等，其中，F(xiàn)v/Fm=（Fm/Fo）/Fm，ФPSⅡ=（Fm/Fs）/Fm′，qP=（Fm′-Fs）/（Fm′-Fo′ ），NPQ=（Fm/Fm′ ）/Fm′［22］。
1.3 數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)方法
運(yùn)用Excel和DPS軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果中的數(shù)據(jù)為3次重復(fù)的平均值±標(biāo)準(zhǔn)差（SE），采用最小顯著差異法（LSD）進(jìn)行不同處理結(jié)果之間的多重比較。
分別計(jì)算各葉綠素?zé)晒鈪?shù)在不同因素和不同水平下的K值及極差R，其中K值即各因素不同水平所對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)指標(biāo)和，由K值大小可以判斷各因素優(yōu)水平和優(yōu)組合。各因素素的極差R=max（Kj）-min（K），R越大，說(shuō)明該因素對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的影響越大，根據(jù)R大小，可以判斷因素的主次順序。
利用 DPS軟件中的偏最小二乘回歸分析法（PLSR）擬合不同葉綠素?zé)晒鈪?shù)Fv/Fm（y1）、ФPSⅡ（y2）、qP（y3）和NPQ（y4）與施硫磺量（x1）、土壤相對(duì)含水率（x2）和施肥量（x3）3個(gè)因子間的偏最小二乘回歸方程，擬合出不同因素互作下藍(lán)莓葉片 PSⅡ光化學(xué)活性最優(yōu)的因素組合。
2 結(jié)果與分析
2.1 葉綠素?zé)晒鈪?shù)
由圖 1結(jié)果可以看出，不同處理下藍(lán)莓葉片的Fv/Fm變化幅度相對(duì)較小，均維持在 0.8左右，但處理2 ～ 16 的Fv/Fm均較處理1（即CK）有不同程度的增加，其中處理6、11、13增加幅度較大，其他處理與CK差異不顯著，即處理6、11、13在一定程度上提高了藍(lán)莓葉片的光化學(xué)活性，但不同處理均沒(méi)有使藍(lán)莓葉片發(fā)生光抑制現(xiàn)象。與Fv/Fm相比，藍(lán)莓葉片的 ФPSⅡ變化幅度較大，說(shuō)明反映藍(lán)莓葉片的光化學(xué)活性方面，ФPSⅡ較Fv/Fm更具代表性。但同樣也表現(xiàn)為CK處理ФPSⅡ最低，ФPSⅡ相對(duì)較低的為處理為5、9和16，而ФPSⅡ值相對(duì)較高的處理分別為處理2、3、7、11和15，分別較處理1增加了25.03%、23.29%、29.90%、30.77%和29.14%。
圖1 施硫、控水和施肥處理下藍(lán)莓葉片的Fv/Fm和ФPSⅡFig.1 Effects of sulphur application， water-controlled irrigation and fertilization on Fv/Fmand ФPSⅡin leaves of blueberry
由圖2可以看出，不同處理藍(lán)莓葉片的qP存在較大的變異，但與 CK相比，其他處理藍(lán)莓葉片的qP均有不同程度的增加，其中增加幅度較小的為處理9和處理16，與CK無(wú)顯著差異，增加幅度相對(duì)較大的為處理7和處理15，均顯著高于CK，此時(shí)土壤相對(duì)含水率均維持在45% ～ 60%，即土壤水分對(duì)藍(lán)莓葉片qP的影響相對(duì)較大。與其他葉綠素?zé)晒鈪?shù)不同，不同處理下藍(lán)莓葉片的NPQ與CK相比整體呈降低趨勢(shì)，但處理8和處理16與CK基本無(wú)明顯差異，并且處理9藍(lán)莓葉片的NPQ卻較CK稍有增加，但未達(dá)顯著差異水平。其中藍(lán)莓葉片NPQ最低的為處理15，較CK降低了39.84%（P＜0.05）。
圖2 施硫、控水和施肥處理下藍(lán)莓葉片的qP和NPQFig.2 Effects of sulphur application， water-controlled irrigation and fertilization on qPand NPQ in leaves of blueberry
2.2 極差分析
表 2顯示了各因素互作下藍(lán)莓葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的K值及其極差結(jié)果。從表2中可以看出，各因素對(duì) 4個(gè)葉綠素?zé)晒鈪?shù)影響順序均表現(xiàn)為控水（B）＞施硫（A）＞施肥（C），即對(duì)藍(lán)莓葉片各葉綠素?zé)晒鈪?shù)影響最大的因素均為 B（控水，即土壤相對(duì)含水率），次要因素為施硫磺量，而施肥量對(duì)藍(lán)莓葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響最小。K值分析結(jié)果表明，F(xiàn)v/Fm、ФPSⅡ和NPQ均在A因素為水平3時(shí)K值最大，qP為A因素為水平4時(shí)K值最大，各參數(shù)均在B因素為水平3時(shí)K值最大，除NPQ在C因素為水平3時(shí) K值達(dá)最大值外，F(xiàn)v/Fm、ФPSⅡ和qP均在C因素為水平2時(shí)達(dá)最大K值，即Fv/Fm和ФPSⅡ的最優(yōu)組合為A3B3C2，qP的最優(yōu)組合為A4B3C2，NPQ的最優(yōu)組合為A3B3C3。
2.3 偏最小二乘回歸分析
為進(jìn)一步明確不同因素的最佳水平，分別建立了葉綠素?zé)晒鈪?shù)Fv/Fm、ФPSⅡ、qP和NPQ（分別以y1、y2、y3和y4表示）與施硫磺量（x1）、土壤相對(duì)含水率（x2）和施肥量（x3）之間的偏最小二乘回歸數(shù)學(xué)方程。通過(guò)方程（1）～（4）可以看出，各方程的常數(shù)項(xiàng)均與各葉綠素?zé)晒鈪?shù)的基準(zhǔn)值接近，因此，方程的擬合效果相對(duì)較好。y1、y2和y33個(gè)方程中的x1、x2和x3一次項(xiàng)系數(shù)均為正值，y4方程中的x1、x2和 x3一次項(xiàng)系數(shù)均為負(fù)值，說(shuō)明3個(gè)因素對(duì)Fv/Fm、ФPSⅡ和qP的影響均為正效應(yīng)，而對(duì)NPQ的影響為負(fù)效應(yīng)。并且y1、y2和y33個(gè)方程中的一次項(xiàng)系數(shù)以及y4方程中一次項(xiàng)系數(shù)絕對(duì)值均表現(xiàn)為x2＞x1＞x3，即土壤相對(duì)含水率對(duì)各葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響最大，其次為施用硫磺量，施肥量對(duì)葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響最小。y1、y2和y33個(gè)方程中的x1、x2和x3二次項(xiàng)系數(shù)均為負(fù)值，而 y4方程中的 x1、x2和 x3二次項(xiàng)系數(shù)均為正值，說(shuō)明 3個(gè)因素對(duì) Fv/Fm、ФPSⅡ和 qP的影響均有一個(gè)適宜范圍，當(dāng)超過(guò)這一范圍時(shí)會(huì)起到相反的作用，而對(duì)于y4即NPQ則表現(xiàn)為隨著各單因素值的增加，藍(lán)莓葉片 NPQ持續(xù)增加。單因素互作結(jié)果表明，y1、y2和y33個(gè)方程中的x1x2和x1x3項(xiàng)系數(shù)均為負(fù)值，即施用硫磺和土壤相對(duì)含水率以及施用硫磺和施肥之間存在一定的拮抗效應(yīng)，而x2x3項(xiàng)系數(shù)為正值，即土壤相對(duì)含水率和施肥量之間存在促進(jìn)效應(yīng)，同樣，y4方程中各因素互作效應(yīng)的變化趨勢(shì)也與y1、y2和y33個(gè)方程相反。
表2 多因素處理下藍(lán)莓葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的極差分析Table 2 Range analysis of chlorophyll fluorescence parameters in leaves of blueberry under different treatments
3 討論
植物葉片的葉綠素?zé)晒馓匦允欠从持参锕夂夏芰Φ闹匾笜?biāo)，特別是在反映植物光能的吸收、利用以及 PSⅡ反應(yīng)中心光化學(xué)活性方面發(fā)揮著重要的作用［23］。本研究中，不同因素正交處理下藍(lán)莓葉片的Fv/Fm、ФPSⅡ和qP均較處理1（CK）有不同程度的增加，說(shuō)明施硫、控水和施肥3個(gè)因素互作均可以提高藍(lán)莓葉片的 PSⅡ光化學(xué)活性，而不同處理下藍(lán)莓葉片的NPQ整體較CK呈降低趨勢(shì)，即3個(gè)因素正交處理可以降低藍(lán)莓葉片吸收光能以無(wú)效熱能形式的耗散，保證光化學(xué)反應(yīng)中正常的能量供應(yīng)。不同處理下藍(lán)莓葉片的Fv/Fm均維持在0.8左右，沒(méi)有大幅度變化，F(xiàn)v/Fm是反映PSⅡ光抑制的重要指標(biāo)，這說(shuō)明不同處理下藍(lán)莓葉片僅存在光化學(xué)活性方面的差異，并沒(méi)有明顯光抑制現(xiàn)象的發(fā)生。整體來(lái)看，不同處理下藍(lán)莓葉片PSⅡ光化學(xué)活性相對(duì)較低的為處理9即施用硫磺70 g/m2、不進(jìn)行灌溉和施肥10 g/株，其原因可能是由于在土壤含水量較低時(shí)，施肥量的增加使土壤水勢(shì)進(jìn)一步降低，導(dǎo)致植物吸收水分更加困難［24-25］，進(jìn)而導(dǎo)藍(lán)莓物的光合能力受到限制，并且此時(shí)施用硫磺量可能未達(dá)到藍(lán)莓生長(zhǎng)所需的最適pH。處理9藍(lán)莓葉片的NPQ較CK稍有增加，NPQ雖與光化學(xué)反應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)能量，但在逆境下NPQ的增加可以有效耗散過(guò)剩光能，以免PSⅡ反應(yīng)中心受過(guò)剩光能的破壞［26-27］。施用硫磺會(huì)通過(guò)降低土壤的 pH而影響?zhàn)B分的有效性，在一定程度上促進(jìn)藍(lán)莓根際土壤酶的活性，提高土壤養(yǎng)分的活化［28］，這與施肥的作用相似，但這也降低土壤水勢(shì)，因此處理9藍(lán)莓葉片NPQ增加可能是在無(wú)灌溉和施硫及施肥等因素共同作用導(dǎo)致土壤水勢(shì)降低時(shí)藍(lán)莓葉片啟動(dòng)了熱耗散機(jī)制進(jìn)行過(guò)剩光能的利用，這也是此時(shí)藍(lán)莓葉片沒(méi)有發(fā)生光抑制的重要原因。不同處理下藍(lán)莓葉片 PSⅡ光化學(xué)活性相對(duì)較高的為處理7和處理15等，即保證適宜的土壤相對(duì)含水率、合理施用硫磺和施肥，這也說(shuō)明不同因素之間存在明顯的耦合效應(yīng)。
但本研究中不同參數(shù)的變化趨勢(shì)并不完全一致。因此，為選擇最適宜的互作條件，有必要對(duì)不同因素影響順序和不同因素最佳水平進(jìn)行綜合考慮。極差分析結(jié)果中R值可以判斷各因素的主次順序，而K值則判斷各因素的最優(yōu)水平和最優(yōu)組合［29］。本研究結(jié)果表明，3個(gè)因素對(duì)4個(gè)葉綠素?zé)晒鈪?shù)的極差R值均表現(xiàn)為 B＞A＞C，即對(duì)藍(lán)莓葉片各葉綠素?zé)晒鈪?shù)影響最大的因素均為B（土壤相對(duì)含水率），次要因素為施硫磺量，而施肥量對(duì)藍(lán)莓葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響最小。通過(guò)建立的偏最小二乘回歸方程可以看出，F(xiàn)v/Fm、ФPSⅡ和 qP方程中土壤相對(duì)含水率（x2）的一次項(xiàng)系數(shù)以及NPQ的x2一次項(xiàng)系數(shù)絕對(duì)值也明顯大于施硫磺量（x1）和施肥量（x3）的一次項(xiàng)系數(shù)，這同樣說(shuō)明土壤相對(duì)含水率為影響藍(lán)莓葉片 PSⅡ反應(yīng)中心光化學(xué)活性的第一因素，而施用硫磺對(duì)藍(lán)莓葉片PSⅡ反應(yīng)中心光化學(xué)活性的影響程度大于施肥，這與極差R值的結(jié)果相符。K值分析結(jié)果表明，各參數(shù)的A因素最佳水平為3或4，B因素最佳水平為3，而C因素的最佳水平為2或3，均不是在各因素的最高水平使藍(lán)莓葉片 PSⅡ反應(yīng)中心光化學(xué)活性達(dá)最大值，即各因素均的最佳水平均有一個(gè)明顯的極限值，通過(guò)Fv/Fm、ФPSⅡ和qP的偏最小二乘回歸方程中各因變量x1、x2和x3的二次項(xiàng)系數(shù)均為負(fù)值也可以說(shuō)明3個(gè)因素對(duì)藍(lán)莓葉片 PSⅡ反應(yīng)中心光化學(xué)活性的正效應(yīng)均存在一個(gè)適宜范圍，當(dāng)超過(guò)這一范圍時(shí)會(huì)起到相反的作用。偏最小二乘回歸方程中目標(biāo)函數(shù)值 0.86 的x1、x2和x3因素最優(yōu)水平分別為4、2.3和1.7，即施用硫磺80 g/m2、土壤相對(duì)含水率約45% ～ 60%，施肥量在5 ～ 7.5 g/株，這與極差分析中R值結(jié)果基本相符。
4 結(jié)論
施硫、控水和施肥 3 個(gè)因素互作對(duì)藍(lán)莓葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)影響顯著，并均在不同程度上提高了藍(lán)莓葉片的 PSⅡ反應(yīng)中心光化學(xué)活性。3個(gè)因素中，土壤相對(duì)含水率是影響藍(lán)莓葉片 PSⅡ反應(yīng)中功能的第一因素，其次為施用硫磺量，影響最小的為施肥，并且不同因素的正效應(yīng)均有一個(gè)適宜范圍。結(jié)合極差分析和偏最小二乘回歸結(jié)果，我國(guó)大興安嶺地區(qū)藍(lán)莓 PSⅡ反應(yīng)中心最優(yōu)的農(nóng)藝措施建議為施用硫磺 70 ～ 80 g/m2、土壤相對(duì)含水率約 45% ～ 60%，施肥量在 5 ～ 7.5 g/株。
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中圖分類號(hào)：S157.3
DOI:10.13758/j.cnki.tr.2016.03.011
基金項(xiàng)目：①國(guó)家科技支撐項(xiàng)目（2011BAD08B01-03）資助。
* 通訊作者（zyszy1962@163.com）
作者簡(jiǎn)介：張會(huì)慧（1986—），男，內(nèi)蒙赤峰人，講師，主要從事植物生理生態(tài)學(xué)研究。E-mail: xtwfwf@126.com
Sulphur Application， Water-controlled Irrigation and Fertilization on Chlorophyll Fluorescence Parameters in Leaves of Blueberry
ZHANG Huihui1， ZHOU Lin2， LIU Kun1， LI Kexin1， WEI Dianwen2， ZHANG Yue2*
（1 College of Resources and Environment， Northeast Agricultural University， Harbin 150030， China； 2 Natural Resources and Ecology Institute， National and Provincial Joint Engineering Laboratory of Wetlands and Ecological Conservation， Collaborative Innovation Center for Development and Utilization of Forest Resource， Characteristic Animal and Plant Utilization Engineering Technology Research Center of Heilongjiang Province， Heilongjiang Academy of Sciences， Harbin 150040， China）
Abstract:The effects of sulphur powder application， water-controlled irrigation and fertilization on chlorophyll fluorescence parameters in leaves of blueberry were investigated using orthogonal design.The main objective was to identify the order of the three factors and the best level on PSⅡ reaction center function in leaves of blueberry.The results showed that PSⅡ reaction center function in leaves of blueberry was affected by the three factors obviously， and the fluorescence parameters under different treatments were significantly better than that of control.Range analysis and partial least squares regression showed that the effects of the three factors on PSⅡ reaction center function in leaves of blueberry followed the order: water-controlled irrigation＞application of sulphur powder＞fertilization.In addition， quadratic term coefficient of partial least squares regression equation showed that the three factors had the most suitable range.The opposite effect occurred out of this suitable range.Comprehensive analysis suggested that the best agronomic measures in the Greater khingan mountain area of China are: 70-80 g/m2of sulfur powder， soil relative water content at 45%-60%， potassium sulphate fertilizer of 5-7.5 g/plant.
Key words:Blueberry； Orthogonal design； Sulphur； Water-controlled irrigation； Fertilization； Chlorophyll fluorescence
張會(huì)慧，周 琳，劉 昆，李可心，魏殿文，張 悅*（ 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，哈爾濱 50030； 黑龍江省科學(xué)院自然與生態(tài)研究所，濕地與生態(tài)保育國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，林下經(jīng)濟(jì)資源研發(fā)與利用協(xié)同創(chuàng)新中心，黑龍江省特色動(dòng)植物利用工程技術(shù)研究中心，哈爾濱 50040）
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施硫、控水和施肥對(duì)藍(lán)莓葉片葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊憿?/p>
張會(huì)慧1，周 琳2，劉 昆1，李可心1，魏殿文2，張 悅2*
（1 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，哈爾濱 150030；2 黑龍江省科學(xué)院自然與生態(tài)研究所，濕地與生態(tài)保育國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，林下經(jīng)濟(jì)資源研發(fā)與利用協(xié)同創(chuàng)新中心，黑龍江省特色動(dòng)植物利用工程技術(shù)研究中心，哈爾濱 150040）
摘 要：在我國(guó)藍(lán)莓主產(chǎn)區(qū)大興安嶺利用正交設(shè)計(jì)方法研究了施硫、控水和施肥 3個(gè)因素對(duì)藍(lán)莓葉片葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊懀瑪M確定3個(gè)因素對(duì)藍(lán)莓葉片PSⅡ反應(yīng)中心功能的影響順序及最佳水平。結(jié)果表明：3個(gè)因素互作對(duì)藍(lán)莓葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)影響顯著，且不同處理下各熒光參數(shù)均明顯優(yōu)于對(duì)照。極差分析和偏最小二乘回歸結(jié)果均顯示，3個(gè)因素對(duì)藍(lán)莓葉片PSⅡ反應(yīng)中心功能的影響順序?yàn)榭厮臼┝颍臼┓?。另外，偏最小二乘回歸方程中的二次項(xiàng)系數(shù)結(jié)果揭示3個(gè)因素均存在一個(gè)最適宜范圍，當(dāng)超過(guò)這一范圍時(shí)會(huì)起到相反的作用。綜合極差分析結(jié)果中各因素最優(yōu)水平可以確定：施用硫磺70 ～ 80 g/m2，土壤相對(duì)含水率約45% ～ 60%，硫酸鉀復(fù)合肥5 ～ 7.5 g/株為最適宜我國(guó)大興安嶺地區(qū)藍(lán)莓“美登”的農(nóng)藝措施。
關(guān)鍵詞：藍(lán)莓；正交設(shè)計(jì)；硫磺；控水；施肥；葉綠素?zé)晒?/p>
藍(lán)莓為杜鵑花科（Ericaceae）越橘屬（Vaccinium spp.）落葉灌木，果實(shí)甜酸適口，風(fēng)味獨(dú)特，既可鮮食又可加工果酒、果汁和果醬等［1］。藍(lán)莓果實(shí)中含有豐富的花色素苷和維生素等，具有較高的營(yíng)養(yǎng)和保健價(jià)值［2-3］，是抗氧化作用最強(qiáng)的水果之一。因此，藍(lán)莓堪稱“世界第三代水果之王”［4］，是目前保健功能果品的研究熱點(diǎn)之一。但是由于藍(lán)莓栽培過(guò)程中對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境的要求相對(duì)較高，特別是需要相對(duì)較低的土壤pH，適宜的土壤水分和養(yǎng)分含量等［5-7］。在藍(lán)莓種植過(guò)程中，為尋求最適宜當(dāng)?shù)貤l件的調(diào)控技術(shù)，常常進(jìn)行多因素共同處理，因此不但要考慮單因素的正效應(yīng)，還要考慮多因素之間的耦合或拮抗效應(yīng)［8］。由于藍(lán)莓獨(dú)特的喜酸性土壤特性，因此，目前我國(guó)藍(lán)莓人工栽培過(guò)程中常常采用施硫磺、硫酸鋁等一些酸性肥料的方法調(diào)控土壤pH［9-10］。硫磺在 S 氧化為 SO42-的過(guò)程中可以產(chǎn)生 H+以達(dá)到降低土壤 pH 的目的［11-12］，并且SO42-具有改變土壤電荷的性質(zhì)［13］，因其成本低、作用效果明顯在鹽堿地土壤酸堿度改中得到了廣泛的應(yīng)用［14］。目前已有藍(lán)莓人工種植中施用硫磺促進(jìn)其生長(zhǎng)的報(bào)道［15］。正交設(shè)計(jì)是研究多因素多水平的一種設(shè)計(jì)方法，它是根據(jù)正交性從全面試驗(yàn)中挑選出部分有代表性的點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)，這些有代表性的點(diǎn)具備了“均勻分散，齊整可比”的特點(diǎn)，是一種高效、經(jīng)濟(jì)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法［16-17］。偏最小二乘回歸（PLSR）是一種集多元線性回歸分析、典型相關(guān)分析和主成分分析等功能于一體的多元統(tǒng)計(jì)分析方法，可以有效克服其他回歸方程在自變量間存在多重相關(guān)性時(shí)導(dǎo)致估計(jì)結(jié)果誤差較大且不穩(wěn)定等弊端［18-19］。植物葉片的葉綠素?zé)晒鈪?shù)是反映植物光合能力的重要指標(biāo)，特別在研究光系統(tǒng)功能方面發(fā)揮著重要的作用［20-21］。本研究設(shè)計(jì)施硫、控水和施肥 3 個(gè)試驗(yàn)因素，每個(gè)試驗(yàn)因素設(shè)置 4 個(gè)梯度水平，利用正交設(shè)計(jì)法研究了3 個(gè)因素對(duì)藍(lán)莓葉片 PSⅡ 功能的影響，并利用PLSR 法進(jìn)行了不同因素對(duì)藍(lán)莓葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的數(shù)學(xué)擬合，以尋求最優(yōu)的試驗(yàn)組合，為藍(lán)莓栽培過(guò)程中的綜合調(diào)控提供理論依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 試驗(yàn)材料和處理
試驗(yàn)于 2011—2014 年在大興安嶺地區(qū)阿木爾林業(yè)局中心苗圃藍(lán)莓人工栽培試驗(yàn)示范區(qū)進(jìn)行，試驗(yàn)地基本土壤理化性質(zhì)：堿解氮 305.96 mg/kg、速效磷 19.59 mg/kg、速效鉀 149.83 mg/kg、有機(jī)質(zhì)21.7 g/kg、pH 5.06。供試藍(lán)莓品種為矮叢類“美登”，2011年移栽（移栽苗 3 年生），試驗(yàn)采用壟作方式，壟長(zhǎng) 160 m，壟寬 1.3 m，種植株距 0.6 m，即每壟種植 236 株。
正交試驗(yàn)的 3 個(gè)因素分別選取施硫（A）、控水（B）和施肥（C），每個(gè)因素設(shè)置 4 個(gè)水平，分別以 1、2、3 和 4 表示，具體方案見(jiàn)表 1。其中，以不施硫磺、無(wú)灌溉和不施肥為處理 1，即對(duì)照（CK）。施硫處理硫磺的施用方式在移栽前撒施，然后 15 cm 深翻混勻，施用硫磺在 2011 年移栽前施用一次。控水處理是以土壤相對(duì)含水率為標(biāo)準(zhǔn)，隨時(shí)監(jiān)控各處理 0 ～ 20 cm土層土壤相對(duì)含水率，隨時(shí)采用試驗(yàn)地的噴灌裝置進(jìn)行水分控制，控水試驗(yàn)在 2011—2014 年均按相同梯度進(jìn)行控制，其中 0 水平為無(wú)灌溉措施、無(wú)防雨棚的自然生長(zhǎng)處理。施肥處理選用的肥料為硫酸鉀復(fù)合肥，施肥方式采用單株環(huán)施法，施肥深度約 10 cm。施肥試驗(yàn)的肥料在 2011—2014 年每年的 6 月施用。本研究于 2014 年 8 月進(jìn)行葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測(cè)定。
表1 正交處理各因素水平及編號(hào)Table 1 Levels and codes of the experimental factors
1.2 測(cè)定項(xiàng)目和方法
葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測(cè)定：利用暗適應(yīng)夾對(duì)藍(lán)莓新生枝條上的中部完全展開(kāi)葉片進(jìn)行 0.5 h 的暗適應(yīng)，采用便攜式脈沖調(diào)制熒光儀 FMS-2（Hansatch公司，英國(guó)）測(cè)定初始熒光（Fo）、最大熒光（Fm）和可變熒光（Fv），以及光適應(yīng)下的最大熒光（Fm′）、光適應(yīng)下的最小熒光（Fo′）及穩(wěn)態(tài)熒光（Fs），計(jì)算 PSⅡ 最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）、實(shí)際光化學(xué)效率（ФPSⅡ）、光化學(xué)淬滅系數(shù)（qP）和非光化學(xué)淬滅（NPQ）等，其中，F(xiàn)v/Fm=（Fm/Fo）/Fm，ФPSⅡ=（Fm/Fs）/Fm′，qP=（Fm′-Fs）/（Fm′-Fo′ ），NPQ=（Fm/Fm′ ）/Fm′［22］。
1.3 數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)方法
運(yùn)用Excel和DPS軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果中的數(shù)據(jù)為3次重復(fù)的平均值±標(biāo)準(zhǔn)差（SE），采用最小顯著差異法（LSD）進(jìn)行不同處理結(jié)果之間的多重比較。
分別計(jì)算各葉綠素?zé)晒鈪?shù)在不同因素和不同水平下的K值及極差R，其中K值即各因素不同水平所對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)指標(biāo)和，由K值大小可以判斷各因素優(yōu)水平和優(yōu)組合。各因素素的極差R=max（Kj）-min（K），R越大，說(shuō)明該因素對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的影響越大，根據(jù)R大小，可以判斷因素的主次順序。
利用 DPS軟件中的偏最小二乘回歸分析法（PLSR）擬合不同葉綠素?zé)晒鈪?shù)Fv/Fm（y1）、ФPSⅡ（y2）、qP（y3）和NPQ（y4）與施硫磺量（x1）、土壤相對(duì)含水率（x2）和施肥量（x3）3個(gè)因子間的偏最小二乘回歸方程，擬合出不同因素互作下藍(lán)莓葉片 PSⅡ光化學(xué)活性最優(yōu)的因素組合。
2 結(jié)果與分析
2.1 葉綠素?zé)晒鈪?shù)
由圖 1結(jié)果可以看出，不同處理下藍(lán)莓葉片的Fv/Fm變化幅度相對(duì)較小，均維持在 0.8左右，但處理2 ～ 16 的Fv/Fm均較處理1（即CK）有不同程度的增加，其中處理6、11、13增加幅度較大，其他處理與CK差異不顯著，即處理6、11、13在一定程度上提高了藍(lán)莓葉片的光化學(xué)活性，但不同處理均沒(méi)有使藍(lán)莓葉片發(fā)生光抑制現(xiàn)象。與Fv/Fm相比，藍(lán)莓葉片的 ФPSⅡ變化幅度較大，說(shuō)明反映藍(lán)莓葉片的光化學(xué)活性方面，ФPSⅡ較Fv/Fm更具代表性。但同樣也表現(xiàn)為CK處理ФPSⅡ最低，ФPSⅡ相對(duì)較低的為處理為5、9和16，而ФPSⅡ值相對(duì)較高的處理分別為處理2、3、7、11和15，分別較處理1增加了25.03%、23.29%、29.90%、30.77%和29.14%。
圖1 施硫、控水和施肥處理下藍(lán)莓葉片的Fv/Fm和ФPSⅡFig.1 Effects of sulphur application， water-controlled irrigation and fertilization on Fv/Fmand ФPSⅡin leaves of blueberry
由圖2可以看出，不同處理藍(lán)莓葉片的qP存在較大的變異，但與 CK相比，其他處理藍(lán)莓葉片的qP均有不同程度的增加，其中增加幅度較小的為處理9和處理16，與CK無(wú)顯著差異，增加幅度相對(duì)較大的為處理7和處理15，均顯著高于CK，此時(shí)土壤相對(duì)含水率均維持在45% ～ 60%，即土壤水分對(duì)藍(lán)莓葉片qP的影響相對(duì)較大。與其他葉綠素?zé)晒鈪?shù)不同，不同處理下藍(lán)莓葉片的NPQ與CK相比整體呈降低趨勢(shì)，但處理8和處理16與CK基本無(wú)明顯差異，并且處理9藍(lán)莓葉片的NPQ卻較CK稍有增加，但未達(dá)顯著差異水平。其中藍(lán)莓葉片NPQ最低的為處理15，較CK降低了39.84%（P＜0.05）。
圖2 施硫、控水和施肥處理下藍(lán)莓葉片的qP和NPQFig.2 Effects of sulphur application， water-controlled irrigation and fertilization on qPand NPQ in leaves of blueberry
2.2 極差分析
表 2顯示了各因素互作下藍(lán)莓葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的K值及其極差結(jié)果。從表2中可以看出，各因素對(duì) 4個(gè)葉綠素?zé)晒鈪?shù)影響順序均表現(xiàn)為控水（B）＞施硫（A）＞施肥（C），即對(duì)藍(lán)莓葉片各葉綠素?zé)晒鈪?shù)影響最大的因素均為 B（控水，即土壤相對(duì)含水率），次要因素為施硫磺量，而施肥量對(duì)藍(lán)莓葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響最小。K值分析結(jié)果表明，F(xiàn)v/Fm、ФPSⅡ和NPQ均在A因素為水平3時(shí)K值最大，qP為A因素為水平4時(shí)K值最大，各參數(shù)均在B因素為水平3時(shí)K值最大，除NPQ在C因素為水平3時(shí) K值達(dá)最大值外，F(xiàn)v/Fm、ФPSⅡ和qP均在C因素為水平2時(shí)達(dá)最大K值，即Fv/Fm和ФPSⅡ的最優(yōu)組合為A3B3C2，qP的最優(yōu)組合為A4B3C2，NPQ的最優(yōu)組合為A3B3C3。
2.3 偏最小二乘回歸分析
為進(jìn)一步明確不同因素的最佳水平，分別建立了葉綠素?zé)晒鈪?shù)Fv/Fm、ФPSⅡ、qP和NPQ（分別以y1、y2、y3和y4表示）與施硫磺量（x1）、土壤相對(duì)含水率（x2）和施肥量（x3）之間的偏最小二乘回歸數(shù)學(xué)方程。通過(guò)方程（1）～（4）可以看出，各方程的常數(shù)項(xiàng)均與各葉綠素?zé)晒鈪?shù)的基準(zhǔn)值接近，因此，方程的擬合效果相對(duì)較好。y1、y2和y33個(gè)方程中的x1、x2和x3一次項(xiàng)系數(shù)均為正值，y4方程中的x1、x2和 x3一次項(xiàng)系數(shù)均為負(fù)值，說(shuō)明3個(gè)因素對(duì)Fv/Fm、ФPSⅡ和qP的影響均為正效應(yīng)，而對(duì)NPQ的影響為負(fù)效應(yīng)。并且y1、y2和y33個(gè)方程中的一次項(xiàng)系數(shù)以及y4方程中一次項(xiàng)系數(shù)絕對(duì)值均表現(xiàn)為x2＞x1＞x3，即土壤相對(duì)含水率對(duì)各葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響最大，其次為施用硫磺量，施肥量對(duì)葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響最小。y1、y2和y33個(gè)方程中的x1、x2和x3二次項(xiàng)系數(shù)均為負(fù)值，而 y4方程中的 x1、x2和 x3二次項(xiàng)系數(shù)均為正值，說(shuō)明 3個(gè)因素對(duì) Fv/Fm、ФPSⅡ和 qP的影響均有一個(gè)適宜范圍，當(dāng)超過(guò)這一范圍時(shí)會(huì)起到相反的作用，而對(duì)于y4即NPQ則表現(xiàn)為隨著各單因素值的增加，藍(lán)莓葉片 NPQ持續(xù)增加。單因素互作結(jié)果表明，y1、y2和y33個(gè)方程中的x1x2和x1x3項(xiàng)系數(shù)均為負(fù)值，即施用硫磺和土壤相對(duì)含水率以及施用硫磺和施肥之間存在一定的拮抗效應(yīng)，而x2x3項(xiàng)系數(shù)為正值，即土壤相對(duì)含水率和施肥量之間存在促進(jìn)效應(yīng)，同樣，y4方程中各因素互作效應(yīng)的變化趨勢(shì)也與y1、y2和y33個(gè)方程相反。
表2 多因素處理下藍(lán)莓葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的極差分析Table 2 Range analysis of chlorophyll fluorescence parameters in leaves of blueberry under different treatments
3 討論
植物葉片的葉綠素?zé)晒馓匦允欠从持参锕夂夏芰Φ闹匾笜?biāo)，特別是在反映植物光能的吸收、利用以及 PSⅡ反應(yīng)中心光化學(xué)活性方面發(fā)揮著重要的作用［23］。本研究中，不同因素正交處理下藍(lán)莓葉片的Fv/Fm、ФPSⅡ和qP均較處理1（CK）有不同程度的增加，說(shuō)明施硫、控水和施肥3個(gè)因素互作均可以提高藍(lán)莓葉片的 PSⅡ光化學(xué)活性，而不同處理下藍(lán)莓葉片的NPQ整體較CK呈降低趨勢(shì)，即3個(gè)因素正交處理可以降低藍(lán)莓葉片吸收光能以無(wú)效熱能形式的耗散，保證光化學(xué)反應(yīng)中正常的能量供應(yīng)。不同處理下藍(lán)莓葉片的Fv/Fm均維持在0.8左右，沒(méi)有大幅度變化，F(xiàn)v/Fm是反映PSⅡ光抑制的重要指標(biāo)，這說(shuō)明不同處理下藍(lán)莓葉片僅存在光化學(xué)活性方面的差異，并沒(méi)有明顯光抑制現(xiàn)象的發(fā)生。整體來(lái)看，不同處理下藍(lán)莓葉片PSⅡ光化學(xué)活性相對(duì)較低的為處理9即施用硫磺70 g/m2、不進(jìn)行灌溉和施肥10 g/株，其原因可能是由于在土壤含水量較低時(shí)，施肥量的增加使土壤水勢(shì)進(jìn)一步降低，導(dǎo)致植物吸收水分更加困難［24-25］，進(jìn)而導(dǎo)藍(lán)莓物的光合能力受到限制，并且此時(shí)施用硫磺量可能未達(dá)到藍(lán)莓生長(zhǎng)所需的最適pH。處理9藍(lán)莓葉片的NPQ較CK稍有增加，NPQ雖與光化學(xué)反應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)能量，但在逆境下NPQ的增加可以有效耗散過(guò)剩光能，以免PSⅡ反應(yīng)中心受過(guò)剩光能的破壞［26-27］。施用硫磺會(huì)通過(guò)降低土壤的 pH而影響?zhàn)B分的有效性，在一定程度上促進(jìn)藍(lán)莓根際土壤酶的活性，提高土壤養(yǎng)分的活化［28］，這與施肥的作用相似，但這也降低土壤水勢(shì)，因此處理9藍(lán)莓葉片NPQ增加可能是在無(wú)灌溉和施硫及施肥等因素共同作用導(dǎo)致土壤水勢(shì)降低時(shí)藍(lán)莓葉片啟動(dòng)了熱耗散機(jī)制進(jìn)行過(guò)剩光能的利用，這也是此時(shí)藍(lán)莓葉片沒(méi)有發(fā)生光抑制的重要原因。不同處理下藍(lán)莓葉片 PSⅡ光化學(xué)活性相對(duì)較高的為處理7和處理15等，即保證適宜的土壤相對(duì)含水率、合理施用硫磺和施肥，這也說(shuō)明不同因素之間存在明顯的耦合效應(yīng)。
但本研究中不同參數(shù)的變化趨勢(shì)并不完全一致。因此，為選擇最適宜的互作條件，有必要對(duì)不同因素影響順序和不同因素最佳水平進(jìn)行綜合考慮。極差分析結(jié)果中R值可以判斷各因素的主次順序，而K值則判斷各因素的最優(yōu)水平和最優(yōu)組合［29］。本研究結(jié)果表明，3個(gè)因素對(duì)4個(gè)葉綠素?zé)晒鈪?shù)的極差R值均表現(xiàn)為 B＞A＞C，即對(duì)藍(lán)莓葉片各葉綠素?zé)晒鈪?shù)影響最大的因素均為B（土壤相對(duì)含水率），次要因素為施硫磺量，而施肥量對(duì)藍(lán)莓葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響最小。通過(guò)建立的偏最小二乘回歸方程可以看出，F(xiàn)v/Fm、ФPSⅡ和 qP方程中土壤相對(duì)含水率（x2）的一次項(xiàng)系數(shù)以及NPQ的x2一次項(xiàng)系數(shù)絕對(duì)值也明顯大于施硫磺量（x1）和施肥量（x3）的一次項(xiàng)系數(shù)，這同樣說(shuō)明土壤相對(duì)含水率為影響藍(lán)莓葉片 PSⅡ反應(yīng)中心光化學(xué)活性的第一因素，而施用硫磺對(duì)藍(lán)莓葉片PSⅡ反應(yīng)中心光化學(xué)活性的影響程度大于施肥，這與極差R值的結(jié)果相符。K值分析結(jié)果表明，各參數(shù)的A因素最佳水平為3或4，B因素最佳水平為3，而C因素的最佳水平為2或3，均不是在各因素的最高水平使藍(lán)莓葉片 PSⅡ反應(yīng)中心光化學(xué)活性達(dá)最大值，即各因素均的最佳水平均有一個(gè)明顯的極限值，通過(guò)Fv/Fm、ФPSⅡ和qP的偏最小二乘回歸方程中各因變量x1、x2和x3的二次項(xiàng)系數(shù)均為負(fù)值也可以說(shuō)明3個(gè)因素對(duì)藍(lán)莓葉片 PSⅡ反應(yīng)中心光化學(xué)活性的正效應(yīng)均存在一個(gè)適宜范圍，當(dāng)超過(guò)這一范圍時(shí)會(huì)起到相反的作用。偏最小二乘回歸方程中目標(biāo)函數(shù)值 0.86 的x1、x2和x3因素最優(yōu)水平分別為4、2.3和1.7，即施用硫磺80 g/m2、土壤相對(duì)含水率約45% ～ 60%，施肥量在5 ～ 7.5 g/株，這與極差分析中R值結(jié)果基本相符。
4 結(jié)論
施硫、控水和施肥 3 個(gè)因素互作對(duì)藍(lán)莓葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)影響顯著，并均在不同程度上提高了藍(lán)莓葉片的 PSⅡ反應(yīng)中心光化學(xué)活性。3個(gè)因素中，土壤相對(duì)含水率是影響藍(lán)莓葉片 PSⅡ反應(yīng)中功能的第一因素，其次為施用硫磺量，影響最小的為施肥，并且不同因素的正效應(yīng)均有一個(gè)適宜范圍。結(jié)合極差分析和偏最小二乘回歸結(jié)果，我國(guó)大興安嶺地區(qū)藍(lán)莓 PSⅡ反應(yīng)中心最優(yōu)的農(nóng)藝措施建議為施用硫磺 70 ～ 80 g/m2、土壤相對(duì)含水率約 45% ～ 60%，施肥量在 5 ～ 7.5 g/株。
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中圖分類號(hào)：S157.3
DOI:10.13758/j.cnki.tr.2016.03.011
基金項(xiàng)目：①國(guó)家科技支撐項(xiàng)目（2011BAD08B01-03）資助。
* 通訊作者（zyszy1962@163.com）
作者簡(jiǎn)介：張會(huì)慧（1986—），男，內(nèi)蒙赤峰人，講師，主要從事植物生理生態(tài)學(xué)研究。E-mail: xtwfwf@126.com
Sulphur Application， Water-controlled Irrigation and Fertilization on Chlorophyll Fluorescence Parameters in Leaves of Blueberry
ZHANG Huihui1， ZHOU Lin2， LIU Kun1， LI Kexin1， WEI Dianwen2， ZHANG Yue2*
（1 College of Resources and Environment， Northeast Agricultural University， Harbin 150030， China； 2 Natural Resources and Ecology Institute， National and Provincial Joint Engineering Laboratory of Wetlands and Ecological Conservation， Collaborative Innovation Center for Development and Utilization of Forest Resource， Characteristic Animal and Plant Utilization Engineering Technology Research Center of Heilongjiang Province， Heilongjiang Academy of Sciences， Harbin 150040， China）
Abstract:The effects of sulphur powder application， water-controlled irrigation and fertilization on chlorophyll fluorescence parameters in leaves of blueberry were investigated using orthogonal design.The main objective was to identify the order of the three factors and the best level on PSⅡ reaction center function in leaves of blueberry.The results showed that PSⅡ reaction center function in leaves of blueberry was affected by the three factors obviously， and the fluorescence parameters under different treatments were significantly better than that of control.Range analysis and partial least squares regression showed that the effects of the three factors on PSⅡ reaction center function in leaves of blueberry followed the order: water-controlled irrigation＞application of sulphur powder＞fertilization.In addition， quadratic term coefficient of partial least squares regression equation showed that the three factors had the most suitable range.The opposite effect occurred out of this suitable range.Comprehensive analysis suggested that the best agronomic measures in the Greater khingan mountain area of China are: 70-80 g/m2of sulfur powder， soil relative water content at 45%-60%， potassium sulphate fertilizer of 5-7.5 g/plant.
Key words:Blueberry； Orthogonal design； Sulphur； Water-controlled irrigation； Fertilization； Chlorophyll fluorescence
