攀枝花芒果幼果黑心病與土壤理化性狀相關(guān)性分析

潘宏兵，劉 偉，羅 玲，李貴利，李桂珍，王 斌，杜 邦*

（1.四川省攀枝花市農(nóng)林科學(xué)研究院，四川 攀枝花 617061；2.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所，四川 成都 610066；3.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)果蔬研究所，四川 成都 611130）

芒果（Mangifera indica L.）是熱帶、亞熱帶重要水果之一，被譽(yù)為熱帶水果之王［1］。攀枝花市金沙江干熱河谷區(qū)域具典型的南亞熱帶氣候類型［2］，在海拔900～1 800 m均有芒果種植，主栽品種為‘凱特’芒，是國內(nèi)少有的晚熟芒果生態(tài)最適宜區(qū)。截至2018年底，攀枝花芒果種植面積3.4萬hm2，投產(chǎn)面積1.4萬hm2，產(chǎn)量24萬t，產(chǎn)值達(dá)25億元。

芒果幼果黑心病為果實(shí)常見生理性病害，多發(fā)病于種子液態(tài)胚乳后期或果實(shí)長至大拇指大小，初期果肉出現(xiàn)褐色水漬狀或種子壞死變黑伴有種子積液外滲，嚴(yán)重時(shí)果肉、種核、種子等組織壞死變黑，果皮出現(xiàn)凹陷黑色病斑，最后病果萎蔫脫落。近年，攀枝花芒果園幼果黑心病危害越來越嚴(yán)重，病果園減產(chǎn)明顯，嚴(yán)重者絕收，雖然在幼果期噴施多次Ca和B葉面肥能起到部分緩解作用，但幼果黑心病成因尚缺乏系統(tǒng)的研究。隨著果園不合理肥料施入和種植年限的增加，土壤性狀固有平衡被打亂，易加速果樹衰敗和生產(chǎn)力降低［3］。有關(guān)植物病害與土壤養(yǎng)分、酶活性、微生物、環(huán)境因子等相關(guān)性研究發(fā)現(xiàn)，青稞根腐病與土壤有效磷和速效鉀呈正相關(guān)，與過氧化氫酶和放線菌等呈負(fù)相關(guān)［4］，姜溫病與土壤溫度呈正相關(guān)，與含水量呈顯著正相關(guān)，與速效磷呈極顯著正相關(guān)［5］，蘋果樹腐爛病與土壤速效鉀呈極顯著負(fù)相關(guān)［6］，晚稻菌核病、橡膠樹死皮病均與土壤氮含量呈正相關(guān)［7-8］。由于受到氣候、管理水平及土壤性狀等因素的影響，各地不同作物果園土壤問題存在差異［9］。芒果園土壤pH值、養(yǎng)分等性狀是影響芒果生長的重要因素，能引起病害或產(chǎn)量、品質(zhì)改變，不同地區(qū)芒果園土壤限制因子可能不同。為此，試驗(yàn)選攀枝花芒果幼果黑心病果園，開展幼果黑心病與土壤pH值和養(yǎng)分相關(guān)性等研究，旨在分析芒果幼果黑心病成因，進(jìn)而提出芒果幼果黑心病防治對(duì)策，促進(jìn)攀枝花晚熟芒果產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

土壤樣品采集：2018年1月，在調(diào)研基礎(chǔ)上選擇具有代表性的16個(gè)幼果黑心病芒果園作為采樣地，土壤類型有紅壤土、燥紅土、黃壤土、黃沙土、灰沙土和昔格達(dá)土。采用“S”形土壤取樣法，每樣地取點(diǎn)15個(gè)，土壤采集深度0～20 cm，各樣地所采集土壤混合后四分法留取土樣用于分析。土壤樣品按相關(guān)要求，經(jīng)風(fēng)干、研磨、過篩處理后備用。

果實(shí)樣品采集：2018年4月，選擇3個(gè)幼果黑心病率高于0.3的芒果園作為采樣地，地點(diǎn)及土壤類型分別是福田鎮(zhèn)黃壤土、同德鎮(zhèn)灰沙土、金江鎮(zhèn)紅壤土。采用隨機(jī)多點(diǎn)抽樣法，每樣地隨機(jī)選8株黑心病芒果樹，沿每株樹冠外圍東、西、南、北4個(gè)方向采集正常果和病果各8～12個(gè)。采集果實(shí)隨即帶回實(shí)驗(yàn)室，用超純水清洗后切塊，經(jīng)105℃殺青30 min和70℃烘干至恒重，再進(jìn)行粉碎、過篩處理后備用。

1.2 測(cè)定、調(diào)查指標(biāo)及方法

采用pH酸度計(jì)測(cè)定土壤pH值；重鉻酸鉀-硫酸氧化-硫酸亞鐵滴定法測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)；堿解擴(kuò)散法測(cè)定堿解氮；碳酸氫鈉/氟化銨-鹽酸浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定土壤有效磷；乙酸銨浸提-火焰光度法測(cè)定速效鉀；乙酸銨浸提-原子吸收分光光度法測(cè)定交換性鈣、鎂；采用磷酸鹽-乙酸浸提-硫酸鋇比濁法測(cè)定有效硫；二乙三胺五乙酸（DTPA）浸提-原子吸收分光光度法測(cè)定土壤有效鐵、銅、錳、鋅；沸水浸提-甲亞胺比色法測(cè)定有效硼。

參照食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)，果實(shí)礦質(zhì)養(yǎng)分鉀、鈣、鎂、鐵、銅、錳、鋅采用火焰原子吸收光譜法，磷采用鉬藍(lán)分光光度法；參考土壤農(nóng)化分析常用方法，果實(shí)礦質(zhì)養(yǎng)分氮采用凱氏蒸餾法，硫采用硝酸鎂氧化-硫酸鋇比濁法，硼采用碳酸鈉熔融-甲亞胺比色法。

每樣地隨機(jī)選擇8株黑心病芒果樹，沿每株樹冠外圍東、西、南、北4個(gè)方向隨機(jī)采集20個(gè)果，將果實(shí)切開調(diào)查統(tǒng)計(jì)黑心病率。

1.3 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)四川省第二次土壤普查土壤pH值和養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（表1），對(duì)供試芒果園土壤進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)含量等級(jí)劃分，以此評(píng)價(jià)攀枝花幼果黑心病芒果園土壤酸堿度和養(yǎng)分豐缺情況。

表1 土壤pH值和養(yǎng)分含量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

1.4 數(shù)據(jù)分析

研究目的是為了按土壤pH值和養(yǎng)分指標(biāo)來對(duì)病害進(jìn)行相關(guān)性分析，需要對(duì)原始變量進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，分析結(jié)果才有實(shí)際意義。土壤養(yǎng)分狀況系統(tǒng)研究法［10］認(rèn)為，可用高、中、低3個(gè)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)來衡量土壤有效養(yǎng)分測(cè)定值，低水平表示該土壤養(yǎng)分缺乏，中等水平表示土壤養(yǎng)分不足，高水平表示對(duì)一般作物而言，可以不施該養(yǎng)分。參照把高水平的值（3倍臨界值）定為本文數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的最佳值［11］，堿解氮（x3′）、有效磷（x4′）、速效鉀（x5′）、交換性鈣（x6′）、交換性鎂（x7′）、有效硫（x8′）、有效鐵（x9′）、有效銅（x10′）、有效錳（x11′）、有效鋅（x12′）、有效硼（x13′）的最佳值（以土壤密度2.65 kg/L進(jìn)行數(shù)據(jù)換算）分別為84.9（z3）、15.8（z4）、88.3（z5）、498.1（z6）、110.0（z7）、13.6（z8）、11.3（z9）、1.1（z10）、5.7（z11）、2.3（z12）、0.2（z13）mg/kg， 轉(zhuǎn)換公式為：xi=1-sqrt（xi′-zi）2/zi。土壤 pH 值（x1′）偏酸、堿對(duì)植物而言不利，其值以7為最佳，轉(zhuǎn)換公式為：x1=1-sqrt（x1′-7）2（x1′-7）/7。 土壤有機(jī)質(zhì)（x2）含量對(duì)植物而言越高越好，無需數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

用Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，用SAS 9.3統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行相關(guān)、方差、逐步回歸和通徑分析，分析方法詳見參考文獻(xiàn)［12-13］。

2 結(jié)果與分析

2.1 黑心和正常幼果之間礦質(zhì)養(yǎng)分含量比較

結(jié)果（表2）表明，黑心和正常幼果之間礦質(zhì)養(yǎng)分含量差異明顯。黑心病果的礦質(zhì)養(yǎng)分氮、鉀、磷、鎂、鋅含量分別高達(dá)15 625.67、3 503.70、619.67、569.50、8.99 mg/kg，均顯著高于正常果；黑心病果的礦質(zhì)養(yǎng)分鈣、銅、錳含量高于正常果，而鐵、硫、硼含量低于正常果，但差異均不顯著；正常果實(shí)礦質(zhì)養(yǎng)分含量高低為氮＞鉀＞硫＞鎂＞磷＞鈣＞鋅＞鐵＞錳＞硼＞銅，幼果主要吸收大、中量礦質(zhì)元素。

表2 黑心和正常幼果間礦質(zhì)養(yǎng)分含量比較 （mg/kg）

表3 幼果黑心病芒果園黑心病率和土壤pH值、有機(jī)質(zhì)及大量元素基本狀況

表4 幼果黑心病芒果園土壤pH值、養(yǎng)分豐缺度 （%）

2.2 幼果黑心病芒果園幼果黑心病率、土壤pH值、有機(jī)質(zhì)及大量元素基本狀況

本研究調(diào)查發(fā)現(xiàn)，黑心病芒果園的幼果黑心病率、土壤pH值、有機(jī)質(zhì)及大量元素變異系數(shù)在17.84%～67.83%（表3），病果園土壤pH值及養(yǎng)分豐缺度差異明顯（表4）。幼果黑心病率在0.10～0.55之間，土壤pH值在4.61～7.95之間，土壤有機(jī)質(zhì)含量在3.71～13.67 g/kg之間，堿解氮在27.00～116.00 mg/kg之間，有效磷在2.10～26.55 mg/kg之間，速效鉀在28.00～164.00 mg/kg之間；病果園土壤pH值在二至五級(jí)水平，62.50%病果園土壤偏酸性（其中25%偏強(qiáng)酸），土壤中性和偏堿性均為18.75%；病果園土壤有機(jī)質(zhì)含量嚴(yán)重偏低，都低于三級(jí)以下，六級(jí)占25%；病果園土壤堿解氮含量在三至六級(jí)水平，五級(jí)最高，為43.75%；病果園土壤有效磷、速效鉀含量都低于一級(jí)，三、四級(jí)之和均為68.75%。

2.3 幼果黑心病芒果園土壤中、微量元素基本狀況

由表5可以看出，不同幼果黑心病芒果園土壤中、微量元素含量差異明顯，變異系數(shù)在44.94%～123.89%之間，病果園土壤中、微量元素豐缺度差異明顯（表5）。土壤交換性鈣含量在127.00～2 272.00 mg/kg之間，差異最明顯，變異系數(shù)最高；而土壤有效硼含量在0.04～0.27 mg/kg之間，差異最小，變異系數(shù)最低； 62.50%病果園土壤交換性鈣含量在五級(jí)水平，12.50%在一級(jí)水平，其他在三、四級(jí)水平；75.00%病果園土壤交換性鎂含量在一級(jí)水平，其他在二、三級(jí)水平；病果園土壤有效硫含量在三級(jí)水平；病果園土壤有效鐵、銅、錳、鋅含量多在一至五級(jí)水平，分別在一、三、三、二級(jí)水平最高（37.50%～56.25%），75%病果園土壤有效硼含量在四級(jí)水平，其他在五級(jí)水平。

表5 幼果黑心病芒果園土壤中、微量元素基本狀況

2.4 幼果黑心病率和主要土壤性狀的相關(guān)分析

表6 幼果黑心病率和主要土壤性狀的相關(guān)系數(shù)

幼果黑心病率和土壤主要性狀的相關(guān)性詳見表6。幼果黑心病率與土壤pH值、有效硼、有效磷、交換性鈣、有效鐵和有效錳均呈負(fù)相關(guān)，其中與pH值和有效硼負(fù)相關(guān)顯著，相關(guān)系數(shù)分別為-0.531和-0.546；而幼果黑心病率與土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效鉀、交換性鎂、有效硫、有效鋅均呈正相關(guān)，其中與有機(jī)質(zhì)、堿解氮分別呈極顯著和顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.684和0.584。土壤性狀間相關(guān)性明顯，pH值與堿解氮和有效硫均呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.583和-0.558，與有效錳顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.597；有機(jī)質(zhì)與堿解氮、有效鐵分別呈極顯著正和負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.751和-0.758；大量元素間以及與中、微量元素相關(guān)差異不顯著；中量元素交換性鈣與交換性鎂顯著負(fù)相關(guān)，有效硫與有效錳、有效鋅分別為極顯著負(fù)相關(guān)和極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.596、-0.800和0.680；微量元素有效銅與有效鐵、有效鋅均顯著正相關(guān)，有效錳與有效鋅顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.593、0.582和-0.589；其他土壤養(yǎng)分之間相關(guān)性差異不顯著。

現(xiàn)有研究認(rèn)為鈣養(yǎng)分對(duì)果實(shí)生理性病害有重要影響，本研究發(fā)現(xiàn)幼果黑心病率與土壤交換性鈣負(fù)相關(guān)，有關(guān)幼果黑心病率與土壤交換性鈣含量/其他養(yǎng)分含量比的相關(guān)性結(jié)果詳見表7。幼果黑心病率與交換性鈣/有機(jī)質(zhì)、交換性鈣/堿解氮、交換性鈣/有效磷、交換性鈣/速效鉀、交換性鈣/交換性鎂等均成負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)性均不顯著，相關(guān)系數(shù)在-0.488～-0.112之間。

表7 幼果黑心病率與土壤交換性鈣養(yǎng)分平衡的相關(guān)系數(shù)

2.5 幼果黑心病率與主要土壤性狀的逐步回歸分析

研究表明，幼果黑心病率與上述13個(gè)土壤性狀相關(guān)性明顯，為查明土壤性狀對(duì)幼果黑心病發(fā)生影響的重要性，確定哪些土壤性狀因素對(duì)幼果黑心病率的回歸方程預(yù)測(cè)效果最好，同時(shí)能降低分析性狀的共線性對(duì)回歸方程的影響，經(jīng)采用逐步回歸分析對(duì)多選土壤性狀因子進(jìn)行篩選，取sle=0.10、sls=0.10，逐步回歸分析結(jié)果見表8和表9。

表8 回歸模型的方差分析

表9 回歸參數(shù)及顯著性檢驗(yàn)

通過逐步回歸分析得pH值（x1）、有機(jī)質(zhì)（x2）、交換性鎂（x7）及有效硼（x13）對(duì)幼果黑心病率（y）的回歸方程：y=1.319 38-0.876 92x1+0.011 08x2+0.017 94x7-0.432 12x13，（F=45.8，P＜0.000 1，R2=0.943 4），所求多重線性回歸方程非常顯著，說明做y關(guān)于x1、x2、x7、x13的通徑分析是有意義的。

2.6 主要土壤性狀對(duì)幼果黑心病率的通徑分析

回歸方程中自變量除可以通過直接作用引起因變量變化外，還可以通過與其相關(guān)的其他自變量間接引起因變量的變化［14］。而通徑分析主要是在對(duì)簡單相關(guān)系數(shù)進(jìn)行分解的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究自變量直接和通過其它自變量間接影響因變量效果的大小，即直接通徑系數(shù)和間接通徑系數(shù)。由表10可知，pH值與幼果黑心病率顯著負(fù)相關(guān)，而對(duì)幼果黑心病率負(fù)直接作用影響達(dá)到極顯著水平（-0.681），pH值通過有機(jī)質(zhì)、交換性鎂和有效硼對(duì)幼果黑心病率起間接作用總和為0.150，較直接作用低很多，說明pH值對(duì)幼果黑心病率的影響主要是其直接作用決定，土壤偏酸、堿都易引起幼果黑心病發(fā)生；有機(jī)質(zhì)與幼果黑心病率極顯著正相關(guān)，而對(duì)幼果黑心病率正直接作用僅達(dá)到顯著水平（0.269），有機(jī)質(zhì)通過pH值對(duì)幼果黑心病率起正間接作用（0.331），通過交換性鎂、有效硼起負(fù)或正間接作用較小，說明有機(jī)質(zhì)對(duì)幼果黑心病率的影響主要由其直接作用和通過pH值間接作用決定；交換性鎂與幼果黑心病率不顯著正相關(guān)，而對(duì)幼果黑心病率正直接作用影響達(dá)到極顯著水平（0.290），交換性鎂通過pH值、有機(jī)質(zhì)和有效硼對(duì)幼果黑心病率起間接作用總和為-0.175，說明交換性鎂對(duì)幼果黑心病率的影響主要是其直接作用決定；有效硼與幼果黑心病率顯著負(fù)相關(guān)，而對(duì)幼果黑心病率負(fù)直接作用影響達(dá)到極顯著水平（-0.668）。有效硼通過pH值對(duì)幼果黑心病率的正間接作用（0.188），遠(yuǎn)高于通過有機(jī)質(zhì)和交換性鎂的負(fù)間接作用，說明有效硼對(duì)幼果黑心病率的影響主要是通過其直接作用決定，同時(shí)受通過pH值正間接作用影響較大。

綜上，芒果幼果黑心病發(fā)生受多個(gè)重要土壤性狀因子影響，土壤性狀因子之間相互促進(jìn)與制約關(guān)系并存；4個(gè)土壤性狀因子對(duì)幼果黑心病率的直接作用（絕對(duì)值）大小順序?yàn)椋簆H值＞有效硼＞交換性鎂＞有機(jī)質(zhì)，pH值、交換性鎂和有效硼對(duì)幼果黑心病率影響主要是其直接作用決定，有機(jī)質(zhì)對(duì)幼果黑心病率的影響主要其直接作用和通過pH值間接作用決定。

表10 逐步回歸后的土壤性狀與幼果黑心病率的通徑分析

3 討論與結(jié)論

幼果實(shí)礦質(zhì)養(yǎng)分氮、鉀、鎂、磷、硫含量遠(yuǎn)高于其他礦質(zhì)元素，可能和芒果果實(shí)礦質(zhì)養(yǎng)分的生物吸收系數(shù)大小相關(guān)［15］。黑心和正常幼果之間礦質(zhì)養(yǎng)分含量差異明顯，黑心病果礦質(zhì)養(yǎng)分氮、鉀、磷、鎂、鋅含量均顯著高于正常果，其他礦質(zhì)養(yǎng)分含量差異不顯著，說明芒果果實(shí)礦質(zhì)營養(yǎng)吸收失衡引起幼果黑心病發(fā)生，與王春枝等［16］研究結(jié)果相一致。由于土壤養(yǎng)分含量與果實(shí)礦質(zhì)元素含量的相關(guān)性較強(qiáng)［9］，即幼果黑心病發(fā)生和土壤營養(yǎng)狀況緊密相關(guān)。

合理施肥是影響作物產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素，而且還能提高其土壤肥料和環(huán)境效益［17］。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，攀枝花黑心病芒果園土壤pH值在4.61～7.95之間，與同生態(tài)區(qū)云南華坪縣芒果園土壤pH值4.9～ 7.8相近［18］。土壤pH值影響果樹根系對(duì)營養(yǎng)成分的吸收和利用，適宜的土壤pH值可以避免作物多種營養(yǎng)元素的缺乏和毒害作用［19-20］，因此需要對(duì)43.75%病果園的土壤pH值進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其滿足芒果樹最適宜土壤pH值為5.5～7.0。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，不同幼果黑心病芒果園土壤養(yǎng)分豐缺度差異明顯，主要表現(xiàn)為有機(jī)質(zhì)嚴(yán)重偏低，交換性鎂和有效鐵含量偏高，50%以上病果園土壤養(yǎng)分中有效磷、交換性鎂、有效硫、有效鐵、有效銅、有效錳和有效硼含量超過其3倍臨界值，除交換性鎂和有效鐵外的其他土壤養(yǎng)分都存在低于其臨界值情況，可能是長期不合理施用肥料造成，而交換性鎂和有效鐵含量偏高現(xiàn)象有別于國內(nèi)其他芒果產(chǎn)區(qū)，可能與攀枝花地質(zhì)構(gòu)造和土壤發(fā)育形成有關(guān)。

果園土壤養(yǎng)分狀況、微生物及環(huán)境因子等與作物病害發(fā)生存在相關(guān)性［4-8］。本研究發(fā)現(xiàn)，幼果黑心病率與土壤pH值和土壤養(yǎng)分存在相關(guān)性，同時(shí)土壤pH值與土壤養(yǎng)分間存在相關(guān)性。其中，幼果黑心病率與土壤pH值和有效硼顯著負(fù)相關(guān)，而與土壤堿解氮和有機(jī)質(zhì)分別達(dá)顯著和極顯著正相關(guān)，結(jié)果與黑心、正常幼果之間礦質(zhì)養(yǎng)分含量差異吻合。幼果黑心病率與土壤交換性鈣、土壤交換性鈣含量/其他養(yǎng)分含量均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，且黑心病幼果鈣含量比正常果高，主要是幼果吸收礦質(zhì)元素鈣和鐵、硼之間存在著拮抗作用，黑心病幼果吸收鐵、硼含量減少促進(jìn)了鈣含量吸收，與缺鈣誘發(fā)芒果“軟鼻病”［21］、果肉海綿組織［22］、果肉潰?。?3］等生理病害研究結(jié)果不一致。

通過逐步回歸分析，建立了土壤pH值、有機(jī)質(zhì)、交換性鎂以及有效硼與幼果黑心病率的最優(yōu)回歸方程，可用于預(yù)測(cè)攀枝花地區(qū)芒果園幼果黑心病發(fā)生情況。通徑分析結(jié)果表明，pH值、交換性鎂和有效硼對(duì)幼果黑心病率影響主要由其直接作用決定，有機(jī)質(zhì)對(duì)幼果黑心病率的影響主要由其直接作用和通過pH值間接作用決定，通徑分析更能準(zhǔn)確地揭示自變量對(duì)因變量作用的實(shí)質(zhì)［24］。本研究認(rèn)為，黑心病發(fā)生與土壤pH值和養(yǎng)分緊密相關(guān)，土壤pH值失衡影響了芒果樹體對(duì)部分土壤營養(yǎng)的吸收轉(zhuǎn)化，是否還受土壤水分、溫度等其他因素影響有待進(jìn)一步研究，建議采取調(diào)節(jié)芒果園土壤的pH值、有機(jī)質(zhì)、交換性鎂和有效硼含量改良土壤和幼果期補(bǔ)施葉面肥，減輕幼果黑心病發(fā)生。