2011年中国柑橘种植面积和产量己经超过美国和巴西，成为世界第一大柑橘生产国^[1–2]。近年来我国柑橘生产已由供求基本平衡变为局部供过于求，因此改善果实品质尤为重要。纽荷尔脐橙口感甘甜、营养丰富，深受消费者青睐。磷是柑橘生长必需的大量元素之一，在降低柑橘果实有机酸、提高果实糖酸比方面有重要作用^[3–4]。钾被誉为“品质元素”，合理施钾可提高柑橘果实单果重，增加维生素C和糖含量^[5–6]。钾肥合理施用可以增强甘薯等作物中蔗糖代谢相关酶的活性^[7–11]，进而提高果实中蔗糖含量，达到改善作物品质的作用。单施磷、钾肥均可提高柑橘产量和品质^[8]，磷钾配施对温州蜜柑产量提高和品质改善的效果优于磷钾肥单施^[9]；在木薯上的研究也表明，磷钾配施效果优于磷钾单施效果^[10]。目前，国内外磷钾单施对柑橘果实品质指标 (可溶性固形物、可滴定酸、固酸比和维生素C) 影响研究较多，而磷钾配施对纽荷尔脐橙可溶性糖及主要有机酸影响的研究较少。本试验在合理施氮量0.80 kg/株的基础上，以纽荷尔脐橙为试验材料，设置不同磷钾配比处理，探讨氮磷钾肥配施对纽荷尔脐橙果实产量、品质及糖酸积累的影响，旨在优化纽荷尔脐橙的施肥配方，为实现纽荷尔脐橙优质高产提供理论依据。

2007年12月在湖北省秭归县王家桥村18～20年树龄枳壳砧木的纽荷尔脐橙园开展田间试验。试验地为山区丘陵地貌，成土母质为紫色页岩。柑橘园土壤基本理化性状：有机质8.42 g/kg、碱解氮113.91 mg/kg、有效磷108.4 mg/kg、速效钾219.51 mg/kg、pH值5.94。除有机质在缺乏范围，其他指标均为适宜。

本试验磷肥设P₀、P₁、P₂、P₃四个水平，P₂O₅施用量依次为0、0.20、0.40和0.60 kg/株；钾肥设K₀、K₁、K₂、K₃四个水平，K₂O施用量依次为 0、0.25、0.50和0.75 kg/株。各处理施氮 (N) 量均为0.80 kg/株。采用“3414”试验方案 (固定氮水平)，共计7个处理。每个处理8株树，4次重复。供试肥料为尿素 (N 46%)、磷酸二氢铵 (P₂O₅ 44%，N 11%) 和硫酸钾 (K₂O 50%)，分3次沟施，萌芽肥 (每年3月上旬施40%氮、60%磷、30%钾)，保果肥 (每年5月中下旬30%氮、40%磷、50%钾)，壮果肥 (每年8月中旬30%氮、20%钾)。于2012年11月26日 (处理后第5年) 脐橙成熟期调查挂果数，每株选树冠中部外围果实4个，取用适量果肉组织，用液氮保存后带回实验室，–70℃超低温冰箱保存，测定品质。

果实可溶性固形物含量用手持数显糖量计测定；可滴定酸含量用0.1 mol/L NaOH中和滴定法测定；维生素C含量用2,6-二氯靛酚钠滴定法测定^[11]。

果实果糖、葡萄糖和蔗糖的测定：准确称取果肉样品1 g，放入研钵在微波炉杀酶30 s，加入5 mL 90%乙醇匀浆，10000 g离心15 min，残渣加入5 mL 90%乙醇再提取2次，合并上清液于90℃水浴锅水浴蒸干，用水定容至10 mL，经0.45 μm微孔滤膜过滤，高效液相色谱仪测定 (Agilent 1200LC，RID示差检测器，CNW NH₂色谱柱 (4.6 × 250 mm，5 μm)，流动相乙腈∶水 = 7∶3，流速1 mL/min，柱温35℃，进样量10 μL)^[12]。

果实柠檬酸的测定：准确称取果肉样品1 g，用5 mL 0.2%偏磷酸冰浴研磨，10000 × g离心15 min，残渣加入4 mL 0.2%偏磷酸再次提取，合并上清液，定容至10 mL，经0.45 μm微孔滤膜过滤，高效液相色谱仪测定 [Agilent 1200LC，RID示差检测器，色谱柱Athena C18 (4.6 mm × 250 mm，5 μm)，流动相0.2%偏磷酸，流速1 mL/min，柱温35℃，进样量10 μL]^[13–14]。

利用Microsoft Excel 2007进行数据处理，SPSS 19.0进行统计分析，Duncan法进行多重比较，Origin 2017进行作图。

由表1可知，各处理中，P₂K₃处理产量最高，显著高于其他处理。K₂水平下，产量随磷肥施用量的增加呈先增后降的变化规律，P₂K₂处理产量显著高于其他处理，较P₀K₂处理产量提高44.6%。根据果实产量与磷肥施用量的回归方程y = –2500x² + 2240.2x + 1278.05 (r = 0.867)，得出果实产量理论最大值对应的磷肥施用量为0.45 kg/株，其值最接近P₂处理磷肥施用量。各钾肥处理中，P₂K₃处理产量最高，较P₂K₀显著提高24.6%。

表1(Table 1)

表1 不同磷钾配比下的纽荷尔脐橙产量 (kg/tree) Table 1 Yield of ‘Newhall’ navel Orange under different ratios of P and K fertilizers

表1 不同磷钾配比下的纽荷尔脐橙产量 (kg/tree) Table 1 Yield of ‘Newhall’ navel Orange under different ratios of P and K fertilizers 处理Treatment 产量Yield P0K2 26.52 ± 4.13 c P1K2 30.76 ± 2.80 c P2K2 38.34 ± 4.10 b P3K2 30.09 ± 5.12 c P2K0 40.71 ± 3.88 b P2K1 37.95 ± 2.95 b P2K3 50.75 ± 4.55 a 注（Note）：P0、P1、P2、P3 代表 P2O5施用量依次为 0、0.20、0.40 和 0.60 kg/株, K0、K1、K2、K3 代表 K2O 施用量依次为 0、0.25、0.50 和 0.75 kg/株. 同列数据后不同字母表示差异显著 (P < 0.05). P 0、P1、P2、P3 represent applying P2O5 0, 0.20, 0.40 and 0.60 kg/tree; K0, K1, K2 and K3 represent applying K2O at 0、0.25、0.50和0.75 kg/tree. Values followed by different letters in the same column indicate significant differences at the 0.05 level.

各磷肥处理中，P₂K₂处理果实可溶性固形物含量最高，显著高于其他处理 (表2)。根据果实可溶性固形物含量与磷肥施用量的回归方程y = –126.0x³ + 112.5x² – 23.7x + 12.1 (r = 1.000)，得出果实可溶性固形物理论最大值对应的磷肥施用量为0.46 kg/株，其值最接近P₂处理磷肥施用量。P₂水平下，果实可溶性固形物含量随钾肥用量的增加先上升后下降，P₂K₂处理含量最高，显著高于其他处理；根据果实可溶性固形物含量与钾肥施用量的回归方程y = –5.4x² + 4.91x + 10.88 (r = 0.732)，得出果实可溶性固形物理论最大值对应的钾肥施用量为0.45 kg/株，其值最接近K₂处理钾肥施用量。各磷钾配比处理中，P₂K₂处理果实可溶性固形物含量最高，且显著高于其他处理。

由表2可知，增施磷肥，各处理果实可滴定酸含量较P₀K₂处理均有降低，其中P₁K₂ 和P₃K₂处理显著降低；根据果实可滴定酸含量与磷肥施用量的回归方程y = 0.75x² – 0.61x + 0.94 (r = 0.688)，得出果实可滴定酸理论最小值对应的磷肥施用量为0.41 kg/株，其值最接近P₂处理磷肥施用量。钾肥处理中，P₂K₁处理果实可滴定酸含量低于P₂K₀处理，P₂K₂处理果实可滴定酸含量显著高于P₂K₀和P₂K₁处理；根据果实可滴定酸含量与钾肥施用量的回归方程y = –0.4x² + 0.43x + 0.70 (r = 0.647)，得出果实可滴定酸理论最大值对应的钾肥施用量为0.54 kg/株，其值最接近K₂处理钾肥施用量。各磷钾配比中，P₂K₁处理果实可滴定酸含量最低，显著低于P₀K₂和P₂K₂处理。

由表2可知，P₂K₁处理果实固酸比最高，P₂K₀处理次之，两处理均显著高于P₀K₂处理，与其他处理无显著差异。分别在K₂、P₂水平下增施磷肥、钾肥，各处理果实固酸比均无显著差异。

表2可知，各磷肥处理中，果实Vc含量在P₂K₂处理最高，显著高于其他处理；P₂水平下，随钾肥用量增加果实Vc含量先上升后下降，P₂K₂处理果实Vc含量最高，与其他处理差异显著。各磷钾配比中，P₂K₂处理果实Vc含量最高，显著高于其他处理。

表2(Table 2)

表2 不同磷钾配比下纽荷尔脐橙果实品质 Table 2 Fruit quality of Newhall navel orange under different ratios of P and K

表2 不同磷钾配比下纽荷尔脐橙果实品质 Table 2 Fruit quality of Newhall navel orange under different ratios of P and K 处理 Treatment 可溶性固形物 (%) Soluble solid 可滴定酸 (%) Titratable acid 固酸比 Solid/acid ratio 维生素 (mg/100 g) Vc P0K2 12.05 ± 0.13 b 0.96 ± 0.03 a 12.54 ± 0.32 b 53.61 ± 3.08 bc P1K2 10.80 ± 0.48 d 0.78 ± 0.09 bc 14.03 ± 2.28 ab 50.84 ± 1.27 c P2K2 12.50 ± 0.42 a 0.88 ± 0.07 ab 14.33 ± 0.91 ab 61.46 ± 3.04 a P3K2 11.10 ± 0.24 cd 0.82 ± 0.08 bc 13.65 ± 1.63 ab 53.25 ± 3.51 bc P2K0 11.05 ± 0.31 cd 0.72 ± 0.04 c 15.43 ± 1.20 a 51.08 ± 2.74 c P2K1 11.25 ± 0.21 cd 0.71 ± 0.10 c 16.05 ± 2.08 a 56.27 ± 3.31 b P2K3 11.35 ± 0.13 c 0.77 ± 0.03 bc 14.69 ± 0.58 ab 52.41 ± 4.20 bc 注（Note）：P0、P1、P2、P3 代表 P2O5 施用量依次为 0、0.20、0.40 和 0.60 kg/株, K0、K1、K2、K3 代表 K2O 施用量依次为 0、0.25、0.50 和 0.75 kg/株. 同列数据后不同字母表示处理间差异显著(P < 0.05). P 0、P1、P2、P3 represent applying P2O5 at 0, 0.20, 0.40 and 0.60 kg/tree; K0, K1, K2 and K3 represent applying K2O at 0、0.25、0.50和0.75 kg/tree. Values followed by different letters in the same column indicate significant differences among treatment at the 0.05 level.

由图1可知，各处理中，P₀K₂处理果实柠檬酸含量最高，显著高于其他处理 (除P₁K₂处理)，P₂K₁处理果实柠檬酸含量最低。K₂水平下，增施磷肥果实柠檬酸含量先下降后上升，在P₂K₂处理果实柠檬酸含量最低，显著低于P₀K₂处理。P₂水平下，果实柠檬酸含量随钾肥施用量的增加呈增加趋势，各处理差异不显著。

各处理中，P₂K₂处理果实果糖含量最高，显著高于P₂K₀处理，与其他处理差异不显著 (图1)。K₂水平下，果实果糖含量随磷肥施用量的增加呈先增后降的趋势，各处理差异不显著。P₂水平下，果实果糖含量随钾肥施肥量的增加先上升后下降，P₂K₂处理果实果糖含量达到最高，较P₂K₀显著提高23.8%。

各处理中，P₂K₃处理果实葡萄糖含量最高，显著高于其他处理 (图1)。K₂水平下，果实葡萄糖含量随磷肥用量的增加先上升后下降，P₂K₂处理果实葡萄糖含量最高，较P₂K₀显著提高20.8%。P₂水平下，果实葡萄糖随钾肥用量的增加而增加，P₂K₂和P₂K₃处理果实葡萄糖含量较P₂K₀分别显著提高33.2%和66.4%。

由图1可知，各处理中，P₂K₂处理果实蔗糖含量最高，显著高于P₀K₂、P₂K₀、P₂K₁处理。K₂水平下，果实蔗糖含量随磷肥用量的增加先上升后下降，P₂K₂处理果实蔗糖含量最高，较P₀K₂显著提高12.5%。P₂水平下，果实蔗糖含量随钾肥用量的增加亦呈先增后降的变化规律，果实蔗糖含量P₂K₁、P₂K₂和P₂K₃处理较P₂K₀分别显著增加10.7%、25.1%和23.4%。

图1(Fig. 1)

图1 不同磷钾配比纽荷尔脐橙柠檬酸和可溶性糖含量 Fig. 1 The citric acid and soluble sugar content of Newhall navel orange under different ratios of P and K fertilizers [注（Note）：P0、P1、P2、P3代表P2O5施用量依次为0、0.20、0.40和0.60 kg/株, K0、K1、K2、K3代表K2O施用量依次为 0、0.25、0.50和0.75 kg/株. 方柱上不同字母表示处理间差异显著 (P < 0.05). P0、P1、P2、P3 represent applying P2O5 at 0, 0.20, 0.40 and 0.60 kg/tree; K0, K1, K2 and K3 represent applying K2O at 0、0.25、0.50和0.75 kg/tree. Different letters above the bars indicate significant differences among treatments at the 0.05 level.]

将脐橙果实可溶性固形物、可滴定酸、固酸比、Vc、柠檬酸、果糖、葡萄糖及蔗糖含量，分别用X₁、X₂、X₃、X₄、X₅、X₆、X₇、X₈表示，对这8个品质指标先进行主成分分析提取，根据提取的各主成分对各品质指标进行综合打分，以综合得分进行聚类分析，将7个处理果实的品质进行分类。

通过对8个因子进行主成分提取，得到主要代表纽荷尔脐橙果实糖、酸各含量指标、固酸比指标及可溶性固形物与Vc含量指标的3个主成分，其贡献率分别为44.6%、29.2%、17.0% (表3)，累积贡献率达到90.7%，因此，用这3个主成分即可对果实品质进行可信性评价。以各主成分特征值的贡献率为分配系数，构建纽荷尔脐橙果实品质综合评价模型为：Y = 0.49Y₁ + 0.32Y₂ + 0.19Y₃，式中Y₁、Y₂、Y₃分别代表第1、2、3主成分的线性组合。

表3(Table 3)

表3 主成分特征值、贡献率、累计贡献率及特征向量 Table 3 Principal component eigenvalue, contribution rate, cumulative contribution rate and eigenvector

表3 主成分特征值、贡献率、累计贡献率及特征向量 Table 3 Principal component eigenvalue, contribution rate, cumulative contribution rate and eigenvector 主成分 Principal component 特征值 (%) Characteristic value 贡献率 (%) Contribution rate 累积贡献率 (%) Cumulative contribution X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 1 3.56 44.55 44.55 0.40 0.46 –0.38 0.30 0.33 0.32 0.20 0.39 2 2.33 29.18 73.73 0.09 –0.30 0.44 0.39 –0.47 0.35 0.35 0.30 3 1.36 16.99 90.72 0.48 0.18 0.13 0.49 –0.23 –0.13 –0.50 –0.39 注（Note）：X1—可溶性固形物 Soluble solids; X2—可滴定酸 Titratable acid; X3—固酸比 Solid/acid; X4—Vc; X5—柠檬酸 Citrus acid; X6—果糖Fructose; X7—葡萄糖 Glucose; X8—蔗糖含量 Sucrose.

表4是根据脐橙果实品质综合评价模型，对各处理果实品质进行综合评价得出的各处理主成分综合得分，其排序结果表现为：P₂K₂ > P ₀K₂ > P ₂K₃ > P ₃K₂ > P ₂K₁ > P ₁K₂ > P ₂K₀，其中P₂K₂处理的得分为7个处理中最高，其品质也相对最好。

表4(Table 4)

表4 各处理主成分综合得分 Table 4 Comprehensive scores of the treatments obtained by principal component method

表4 各处理主成分综合得分 Table 4 Comprehensive scores of the treatments obtained by principal component method 处理 Treatment 得分 Score 排名 Ranking P2K2 2.05 1 P0K2 0.17 2 P1K2 –0.48 6 P3K2 –0.12 4 P2K0 –1.54 7 P2K1 –0.18 5 P2K3 0.11 3 注（Note）：P0、P1、P2、P3 代表 P2O5 施用量依次为 0、0.20、0.40 和 0.60 kg/株, K0、K1、K2、K3 代表 K2O 施用量依次为 0、0.25、0.50 和 0.75 kg/株 K0, P0、P1、P2、P3 represent applying P2O5 at 0, 0.20, 0.40 and 0.60 kg/tree; K1, K2 and K3 represent applying K2O at 0, 0.25, 0.50 , 0.75 kg/tree.

图2(Fig. 2)

图2 不同磷钾配比纽荷尔脐橙果实品质评价因子聚类分析 Fig. 2 Component cluster analysis on fruit quality of ‘Newhall’ navel orange under different P and K ratios [注（Note）：P0、P1、P2、P3代表P2O5施用量依次为0、0.20、0.40和0.60 kg/株, K0、K1、K2、K3代表K2O施用量依次为 0、0.25、0.50和0.75 kg/株 P0、P1、P2、P3 represent applying P2O5 at 0, 0.20, 0.40 and 0.60 kg/tree; K0, K1, K2 and K3 represent applying K2O at 0, 0.25, 0.50, 0.75 kg/tree.]

聚类结果如图2所示，可将果实品质分为3个类群，类群一包含P₂K₂处理，其可溶性固形物、维生素C、果糖、蔗糖含量在3个类群中均是最高的，固酸比、葡萄糖含量相对较高，其风味和营养品质均属较优；类群二包含P₂K₀处理，其固酸比较高，但可溶性固形物、可滴定酸、Vc、柠檬酸、果糖、葡萄糖及蔗糖的含量均比较低，因此果实的风味和营养价值不高，品质较差；类群三包含P₀K₂、P₁K₂、P₃K₂、P₂K₁、P₂K₃处理，与类群一和类群二相比较，柠檬酸、可溶性固形物、可滴定酸、Vc、果糖、葡萄糖、蔗糖含量相对较高，其品质介于类群一和类群二之间。综合分析，可基本判定P₂K₂构成的类群一品质较优，P₂K₀构成的类群二品质较差，P₀K₂、P₁K₂、P₃K₂、P₂K₁、P₂K₃构成的类群三品质中等；即各处理品质排序为P₂K₂ > P ₀K₂、P₁K₂、P₃K₂、P₂K₁、P₂K₃ > P ₂K₀。

磷是植物体内ATP主要组成成分，缺磷会导致植株光合作用受阻^[15]，造成果实减产、糖积累下降及可滴定酸上升，果实品质变差^[16]。研究表明，供磷水平过低或过高，会导致椪柑果实产量降低、品质下降^[13]；导致纽荷尔脐橙幼树叶片中磷、镁、锰和铜元素的缺乏或过量累积，同时不利于氮、钾、铁、锌和硼元素的吸收^[17–18]；还会降低库尔勒香梨叶绿素含量和叶面积指数，造成产量下降^[19]。磷肥 (P₂O₅) 施用量在0.62 kg/株范围内，温州蜜柑果实糖含量随磷肥用量增加而上升，当施用量高于0.62 kg/株时，果实中糖的积累则会降低^[23]。本试验条件下，施磷 (P₂O₅)0.40 kg/株时，纽荷尔脐橙产量最高，品质最佳，因此适宜磷肥 (P₂O₅) 用量为0.40 kg/株；根据纽荷尔脐橙产量、可溶性固形物、可滴定酸含量与施磷量函数关系，可得施磷 (P₂O₅) 量分别为0.45、0.46 kg/株时，产量、果实可溶性固形物含量最高，施磷 (P₂O₅) 量0.41 kg/株时，果实可滴定酸含量最低，综合试验设计和理论施肥量得纽荷尔脐橙推荐施磷量为0.41～0.46 kg/(tree·a)。

钾可以促进酶的活化，提高植物细胞膜的运输能力，促进光合作用产物向储藏器官运输，增加 “库”的储存量^[20]。适量钾肥供应，能提高柑橘产量、果实可溶性固形物和Vc含量，降低酸含量^[21]；显著提高甘薯产量和可溶性糖含量^[7]；超过钾适量值，夏玉米籽粒淀粉含量及积累速率会降低^[22]。柑橘果实中有机酸含量与柑橘叶片中钾含量具有正相关性^[23–24]，钾过量会导致柑橘果实着色差、果皮变厚、出汁率降低及有机酸升高等症状^[25]。钾肥对脐橙产量和品质影响的研究表明，施钾 (K₂O) 量250 kg/hm²时，罗脐35号产量和可溶性固形物含量最高，施钾量 (K₂O) 超过250 kg/hm²，果实产量和可溶性固形物含量均有下降趋势^[26]。本研究表明，纽荷尔脐橙产量会随施钾量的增加持续增加，在0.75 kg/株时产量达到最高，此时果实可溶性固形物和Vc含量均较低，果实品质较差。果农过度施用钾肥以追求最高产量，但消费者更注重其品质。本试验条件下，施钾 (K₂O) 量0.50 kg/株时，纽荷尔脐橙产量较高，果实品质最佳，因此适宜钾肥 (K₂O) 用量为0.50 kg/株；根据纽荷尔脐橙产量、可溶性固形物、可滴定酸含量与施钾量的函数关系，可得施钾 (K₂O) 量0.75 kg/株时产量最高，施钾 (K₂O) 量分别为0.45、0.54 kg/株时，果实可溶性固形物和可滴定酸含量最高，综合试验设计和理论施肥量得纽荷尔脐橙推荐施钾 (K₂O) 量为0.45～0.50 kg/(tree·a)。

氮磷钾肥合理配施，可以显著提高西瓜^[27]、甘蔗^[28]、菠萝^[29]等的产量，改善其品质。已有研究结果中，柑橘最佳施肥量和施肥比例不尽相同。南丰蜜桔合适的N、P₂O₅、K₂O用量分别为0.68、0.31、0.50 kg/株，相应的N∶P₂O₅∶K₂O比例为1∶0.46∶0.74^[30]；罗伯逊脐橙合适的N、P₂O₅、K₂O用量分别为0.80、0.40、0.75 kg/株，相应的N∶P₂O₅∶K₂O比例为1∶0.5∶0.94^[31]；6年树龄的哈姆林果树优化N、P₂O₅、K₂O用量分别为：0.53、0.52、0.43 kg/株，相应的N∶P₂O₅∶K₂O比例为1∶0.98∶0.83^[32]；这些差异主要与土壤基础肥力、试验品种、柑橘树龄等不同有密切关系。

1) 施用适量磷、钾肥可提高纽荷尔脐橙果实产量，过高磷肥投入果实产量有下降趋势。适量磷肥供应可显著提高纽荷尔脐橙果实可溶性固形物和Vc含量，提高果实果糖、葡萄糖及蔗糖含量，有利于降低果实可滴定酸和柠檬酸含量。

2) 施用钾肥可提高果实可溶性固形物、Vc、果糖、葡萄糖及蔗糖含量；钾肥供应量过高会使果实可滴定酸和柠檬酸含量升高，降低其改善品质的效果，低钾供应果实可滴定酸和柠檬酸含量有下降趋势。

3) 在施氮0.8 kg/(tree·a) 基础上，磷肥 (P₂O₅)、钾肥 (K₂O) 用量分别为0.40和0.50 kg/(tree·a) 时，可增加纽荷尔脐橙产量，提高果实可溶性固形物、维生素C、固酸比及可溶性糖含量，降低可滴定酸和柠檬酸含量。以纽荷尔脐橙产量较高、果实风味最佳为目标，推荐18～20树龄纽荷尔脐橙磷肥 (P₂O₅)、钾肥 (K₂O) 施用量分别为0.41～0.46和0.45～0.50 kg/(tree·a)，相应的N∶P₂O₅∶K₂O比例为1∶0.51～0.58∶0.56～0.63。