基于PCA不同肥料配施方案對(duì)櫻花開花及葉綠素含量的影響

高照亮，雋加香，沈童飛，朱建軍*

(1.上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院 林木果樹研究所，上海 201403；2.上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院 食用菌研究所，上海 201403；3.齊齊哈爾大學(xué) 生命科學(xué)與農(nóng)林學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾 161006)

櫻花(Cerasuscampanulata)是薔薇科櫻屬植物，觀賞價(jià)值高，深受人們喜愛，是我國重要的園林觀賞植物。全世界約40種櫻花類植物野生種祖先，其中原產(chǎn)于中國的就有33種[1]。櫻花每年因開花需要消耗大量的營養(yǎng)物質(zhì)，需要不斷地從外界獲取充足的養(yǎng)分，所以在栽培管理中，施肥極其重要[2]。國內(nèi)外對(duì)櫻花肥料配施有了一定的研究，高晨等[3]研究了施肥對(duì)喜馬拉雅櫻花與其他7個(gè)櫻花品種扦插苗新梢長度和葉片葉綠素含量的影響，發(fā)現(xiàn)施1 000倍液濃度尿素的扦插苗新梢生長最快、葉片葉綠素含量最高。Hamed等[4]使用橄欖果渣與氮、磷、鉀肥配合，在特萊姆森地區(qū)(Tlemcen Region)對(duì)兩種櫻花配合施用，發(fā)現(xiàn)這種配施方案增加了土壤的碳含量，促進(jìn)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，為花卉生長所必需。微生物菌劑(活菌數(shù)≥1億CFU·mL-1)是指目標(biāo)微生物(有效菌)經(jīng)過工業(yè)化生產(chǎn)擴(kuò)繁后，具有一定特殊功能的活菌制劑。研究表明，大量元素水溶肥、中量元素水溶肥和微生物菌劑均對(duì)植物的生長有助益[5-7]。目前，國內(nèi)外尚無大量元素水溶肥、中量元素水溶肥和微生物菌劑對(duì)櫻花最佳配施方案的研究，結(jié)合主成分分析(PCA)對(duì)櫻花不同肥料配施方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，可以探究大量元素水溶肥和中量元素水溶肥、微生物菌劑等配合使用的最佳配施方案，為櫻花栽培和施肥方案的優(yōu)化提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地基本情況與試驗(yàn)材料

試驗(yàn)用地為上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院奉浦院區(qū)，屬北亞熱帶季風(fēng)性氣候，四季分明，日照充分，雨量充沛。地勢平坦，排灌條件好，土壤質(zhì)地為壤土偏黏，肥力中等。供試苗木為5年生飛寒櫻(Cerasuscampanulatacv. Feihan)嫁接苗，生長一致，栽培密度為60 cm×100 cm，平均地徑1.5～2.5 cm，平均高度為150～200 cm。肥料品種為：哈爾濱艾加生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)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)和微生物菌劑(解淀粉芽孢桿菌，活菌數(shù)≥2億CFU·mL-1)。

1.2 不同肥料配施方案開花過程葉綠素含量影響的測定

如表1所示，依照此配方設(shè)置T1～T9共9個(gè)處理，每個(gè)處理在3個(gè)小區(qū)中進(jìn)行種植，每個(gè)小區(qū)每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)。大量元素水溶肥、中量元素水溶肥和微生物菌劑肥料均采用量筒稱量，等量均勻的澆灌方法施于櫻花根部，施用量見表1。澆灌時(shí)間選在櫻花休眠季，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劑。將櫻花開花過程設(shè)置為芽鱗開裂、露紅、產(chǎn)生花苞、初花、開花等5個(gè)階段。定期統(tǒng)計(jì)芽鱗開裂率、露紅率、產(chǎn)生花苞率、初花率、開花率、開花數(shù)、葉綠素含量等反映櫻花開花過程及生長狀況的指標(biāo)。

表1 不同施肥處理試驗(yàn)設(shè)計(jì)Table 1 Experimental design of different fertilization treatments

1.3 最佳肥料配施方案的確定

對(duì)芽鱗開裂率、露紅率、產(chǎn)生花苞率、初花率、開花率、開花數(shù)、葉綠素含量等指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理，使用歸一化后的數(shù)據(jù)基于主成分分析法(PCA)建立綜合反映櫻花生長狀況的數(shù)學(xué)模型，得出衡量櫻花開花過程和生長狀況的櫻花生長評(píng)價(jià)指數(shù)(cherry blossom growth evaluation index，CBGEI)，CBGEI為0.23乘以芽鱗開裂率加上0.27乘以露紅率加上0.45乘以產(chǎn)生花苞率加上0.33乘以初花率加上0.29乘以開花率加上0.34乘以開花數(shù)加上0.17乘以葉綠素含量，最終確定能使櫻花開花過程和生長最好的最佳肥料配施方案。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，用SPSS軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行one-way ANOVA處理。

2 結(jié)果分析

2.1 不同肥料配施方案對(duì)櫻花芽鱗開裂的影響

從圖1看出，相比于T1和T7處理，T2、T3、T4、T5、T6、T8和T9處理顯著促進(jìn)了櫻花的芽鱗開裂率(P<0.05)。但T2、T3、T4、T5、T6、T8和T9處理之間無顯著差異(P>0.05)。

不同處理間無相同小寫字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)，圖2～6同。圖1 不同肥料配施方案對(duì)櫻花芽鱗開裂率的影響Fig.1 Effect of different fertilizer combinations on the cracking rate of bud scales in oriental cherry

2.2 不同肥料配施方案對(duì)櫻花露紅的影響

從圖2看出，相比于T1、T3、T6、T7、T8和T9處理，T2、T4和T5處理顯著促進(jìn)了櫻花的露紅率(P<0.05)。但T2、T4和T5處理之間無顯著差異(P>0.05)。

圖2 不同肥料配施方案對(duì)櫻花露紅率的影響Fig.2 Effect of different fertilizer combinations on red exposure rate of oriental cherry

2.3 不同肥料配方方案對(duì)櫻花產(chǎn)生花苞的影響

從圖3看出，相比于T1、T2、T3、T4、T6、T7、T8、T9處理，T5處理顯著促進(jìn)了櫻花的產(chǎn)生花苞率(P<0.05)。

圖3 不同肥料配施方案對(duì)櫻花產(chǎn)生花苞率的影響Fig.3 Effect of different fertilizer combinations on bud production rate of oriental cherry

2.4 不同肥料配施方案對(duì)櫻花初花的影響

從圖4看出，相比于T2和T3處理，T1、T4、T5、T6、T7、T8和T9處理顯著促進(jìn)了櫻花的初花率(P<0.05)。相比于T1、T6、T8和T9處理，T4、T5和T7處理顯著促進(jìn)了初花率(P<0.05)。但T4、T5和T7處理之間無顯著差異(P>0.05)。

圖4 不同肥料配施方案對(duì)櫻花初花率的影響Fig.4 Effect of different fertilizer combinations on the initial flowering rate of oriental cherry

2.5 不同肥料配施方案對(duì)櫻花開花的影響

從圖5看出，相比于T7處理，T1、T2、T3、T4、T5、T6、T8和T9處理顯著促進(jìn)了櫻花的開花率(P<0.05)。相比于T1、T2、T3、T8和T9處理，T4、T5和T6處理的開花率較高，但未達(dá)到顯著水平(P>0.05)。

圖5 不同肥料配施方案對(duì)櫻花開花的影響Fig.5 Effect of different fertilizer combinations on flowering of oriental cherry

相比于T1、T2、T3、T6、T7、T8處理，T4、T5和T9處理顯著促進(jìn)了櫻花的開花數(shù)(P<0.05)。相比于T4處理，T5和T9處理顯著促進(jìn)了櫻花的開花數(shù)(P<0.05)。

2.6 不同肥料配施方案對(duì)櫻花葉片葉綠素含量的影響

從圖6中可知，與T1、T2、T3處理相比，T4、T5、T6、T7、T8、T9處理顯著增加了櫻花的葉片葉綠素含量(P<0.05)。T4、T5、T6、T7、T8、T9處理之間的櫻花葉片葉綠素含量無顯著差異(P>0.05)。3次測量結(jié)果基本一致。

圖6 不同肥料配施方案對(duì)櫻花葉片葉綠素含量的影響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)對(duì)各處理CBGEI的評(píng)估

如表2所示，將歸一化后的數(shù)據(jù)代入綜合反映櫻花開花過程和生長狀況的數(shù)學(xué)模型。得出各配施方案下櫻花的CBGEI，T5、T4和T9處理促進(jìn)櫻花開花和生長最佳，T2、T1和T3處理的櫻花開花和生長情況最差。

表2 基于主成分分析法(PCA)對(duì)各處理CBGEI的評(píng)估Table 2 Evaluation of CBGEI for each treatment based on principal component analysis (PCA)

3 討論

目前，國內(nèi)外尚無大量元素水溶肥、中量元素水溶肥和微生物菌劑對(duì)櫻花最佳配施方案的研究，本研究基于PCA對(duì)其進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)除了T3處理(大量元素水溶肥0 g·株-1，微生物菌劑100 mL·株-1，中量元素水溶肥10 g·株-1)對(duì)櫻花生長有抑制作用，其余配施方案均對(duì)櫻花生長有促進(jìn)作用。其中，T5處理(大量元素水溶肥100 g·株-1，微生物菌劑50 mL·株-1，中量元素水溶肥10 g·株-1)對(duì)櫻花開花及葉綠素含量的促進(jìn)作用最為顯著，顯著提升了櫻花的芽鱗開裂率、露紅率、產(chǎn)生花苞率、初花率、開花率、平均每株開花數(shù)和葉片葉綠素含量，T4、T9處理對(duì)櫻花開花及葉綠素含量的促進(jìn)作用為其次。從配施方案選用肥料種類來看，是否需要增加其他肥料種類仍有待進(jìn)一步研究。從配施方案的肥料用量來看，是否有更佳的肥料配施方案，T5處理是否就是最佳配方仍需要探索。