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灵武长枣作为宁夏回族自治区具有地方优良特色的经济林果树品种，已有800多年的栽培历史，其具有抗旱、抗寒、耐盐碱的特点，且果实鲜嫩多汁、营养丰富，因其维生素C含量非常高，被誉为 “活维生素丸”[1-4]。灵武长枣作为灵武等地区农村经济的支柱产业，集约化生产随之加强，氮肥的施用量也随之增加[5]。氮素作为植物必需的大量营养元素，不仅是植株生长发育的重要物质基础，还是影响果实品质形成的重要因子，氮肥施用过少会导致产量下降；施用过量不仅影响果实品质、增加农业生产投入、降低生产效益、造成资源浪费，而且会对环境造成负面影响[6-8]。目前种植灵武长枣的果农施肥多以经验为主，并没有可参考的施氮量，氮肥常常施用过量，导致果实出现品质差、商品性不好等现象，不但没有增加收入，反而污染了环境、破坏了土壤中其他矿质养分的平衡[6-9]。在西瓜[10]、柑桔[11]、香梨[12]和草莓[13]等水果的实际生产过程中也出现了类似的报道。果树所需氮素主要来源于土壤和施用的氮肥，在土壤氮含量一定的情况下，氮肥施用量对果树的生长、果实品质及产量等有直接影响[14]。因此，研究不同氮肥施用量与果实品质和当季土壤氮含量变化的相关关系，探索灵武长枣种植中可参考的氮肥施肥量，对灵武长枣生产优质高产果实、科学施肥、产业可持续发展具有重要意义。前人多通过测土配方施肥试验研究不同肥料配比对枣营养生长、叶片养分及果实品质的影响，但对不同氮肥施用量对灵武长枣果实品质和土壤氮含量影响的研究较少[1，15-17]。
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灵武长枣果实品质包括单果重、纵横径、果形指数，可溶性糖、维生素C、有机酸含量，以及糖酸比等多项评价指标。为了评价不同施氮量下灵武长枣果实品质，还需要对果实品质进行客观、准确、科学的综合评价，其中主成分分析法是进行果实综合评价的重要方法。主成分分析这一通过降维的方式对多指标进行综合评价的分析方法逐渐被用于评价果实品质[18-20]。近年来，许多学者利用主成分分析对葡萄[21]、石榴[22]、猕猴桃[23]、蓝莓[24]等果实品质进行了分析和综合评价。罗会婷等[25]建议用单项性状筛选法对薄壳山核桃优良品种选育后，可采用主成分分析法进行补充。樊保国等[26]、蒋卉等[27]研究表明，主成分分析能够更好地对鲜食枣品种的品质性状进行综合评价。张露荷等[28]采用主成分分析法对引种枣树品种的树体营养生长、产量和果实品质等相关指标进行综合评价，认为其评价结果与各鲜食品种在该地区引种栽培适应性及其果实品质的感官评价结果基本一致。截至目前，采用主成分分析法对不同氮肥施用量下灵武长枣果实品质进行综合评价的研究较少。本试验以灵武长枣为试验材料，通过单株施肥的方式，对灵武长枣进行不同量的氮肥施用，分析不同氮肥施用量对枣园当季土壤氮含量的影响，探究土壤氮素稀释状况，并通过主成分分析法对灵武长枣果实品质进行综合评价，研究不同氮肥施用量对灵武长枣成熟期土壤氮含量与果实品质的综合影响，最后确定能让枣园优质高产、可持续发展可参考的氮肥施用量。
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1 材料与方法
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1.1 试验地概况
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宁夏灵武市大泉林场千亩设施果业基地地处105°35′24″E，38°00′36″N，海拔1112.05m，属于典型的大陆性季风气候。试验区土质属于砂壤土，试验地0～20cm土层的土壤有机质、全氮含量分别为16.29、0.71g/kg，有效磷、速效钾含量分别为30.97、284.00mg/kg，pH值为8.10；20～40cm土层的土壤有机质、全氮含量分别为13.25、 0.37g/kg，有效磷、速效钾含量分别为28.99、 144.90mg/kg，pH值为8.17。
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1.2 试验设计
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供试肥料品种为尿素（N 46%）、过磷酸钙 （P2O5 12%）、硫酸钾（K2O 50%）。在试验区选取长势差异较小的7～8年生嫁接灵武长枣（砧木为酸枣）健康植株为材料，其株行距为3m×2m。采用完全随机区组试验设计，共设4个氮肥处理以及不施肥对照。分别为150kg/hm2 （T1）、300kg/hm2 （T2）、450kg/hm2 （T3）、600kg/hm2 （T4）、0kg/hm2 （CK），每个处理施用等量磷肥P2O5 150kg/hm2 和钾肥K2O 60kg/hm2，并做3个重复，每个重复选取5株枣树，对枣树进行单株施肥。施肥分2次进行，萌芽前施用基肥，为氮肥、磷肥、钾肥的2/3；花期之前施用追肥，为氮肥、磷肥、钾肥的1/3。单株枣树施肥量见表1。施肥完成后按物候期测定叶片养分、土壤养分及果实品质等相关指标。
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1.3 样品的采集与测定
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土壤样品：采用“S”形五点取样法在灵武长枣施肥前和成熟期采集土壤样品，每个氮肥处理取0～20、20～40cm两层土样，3个重复，然后自然阴干，过筛备用。
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果实样品：在成熟期分别在每株枣树上随机采集20个枣子，将同处理的100个枣子混合后用清水快速洗去灰尘，再用超纯水冲洗3次，置于-80℃冰箱内冷藏，备用。
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样品的测定：土壤氮含量采用凯氏定氮法测定。单果重采用电子天平测定；果实纵横径采用游标卡尺测定；果实可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定；果实维生素C含量采用钼蓝比色法测定；果实有机酸含量采用NaOH中和滴定法测定。
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1.4 数据处理及分析
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数据分析用SPSS 23.0进行以不同氮肥处理为固定因素的方差分析，分析不同氮肥处理对灵武长枣当季果实品质与土壤氮含量的影响，若处理间差异显著，则采用最小显著差异法（LSD）在0.05水平上进行多重比较，采用Excel 2007和Origin 2018对处理结果进行归纳，并制作图表。采用主成分分析法对果实品质进行赋权重，是果实品质综合评价的主要方法之一[25-28]，在进行主成分分析之前，参照刘科鹏等[29]用隶属函数法对数据进行转化：正相关指标（单果重、果实纵经、果实横经、糖酸比、可溶性糖和维生素C含量）依据公式（1），负相关指标（果形指数和有机酸含量）依据公式 （2）。使用SPSS 23.0进行主成分分析，得到各样品的各主成分特征值和贡献率 Ei，再通过Excel 2007统计分析计算出各主成分得分分值 Fi，通过公式 （3）得到综合分值Dn。
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式中，Uin 和 Vin分别指第 i 个指标第 n 个样品经过隶属函数法转化后的值；Xin 指第 i 个指标第 n 个样品的原始值；Ximax 和 Ximin 分别指样品组中第 i 个指标的最大和最小值；Dn 为主成分分析的最终得分； m 为特征值大于1的主成分的个数；Fi 为第 i 个指标主成分的分值；Ei 为第 i 个主成分的贡献率。
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2 结果与分析
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2.1 不同氮肥施用量对灵武长枣果实外观品质的影响
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由表2可知，T1、T2、T3、T4 处理的灵武长枣单果重均高于CK，其中T1 和T2 处理显著高于其他各处理，以T2 处理单果重最高，各处理比CK分别增加了7.91%、15.94%、0.23%、6.09%。随着施肥量的增加果实横径呈先增加后降低的趋势，其中， T1、T2、T3 处理的灵武长枣果实横径差异均显著高于CK，提高了3.17%～9.30%，以T2 处理果实横径最高；但各施氮处理与CK的果实横径和果形指数差异不显著。
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注：同列不同小写字母表示处理间差异达显著水平（P<0.05）。下同。
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2.2 不同氮肥施用量对灵武长枣果实营养品质的影响
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各施氮处理和CK果实营养品质分析结果见表3。果实维生素C含量的变化范围为263.94～309.52mg/100g，其中T2、T3、T4 处理显著高于CK，以T2 处理的灵武长枣果实维生素C含量最高。T2、T3 和T4 处理的灵武长枣可溶性糖含量均高于CK，其中T3 和T4 处理显著高于CK，各处理分别比CK增加了3.60%、13.30%和9.93%。随着氮肥施用量的增加灵武长枣果实有机酸含量呈先降低再升高的趋势，其中T2 处理的有机酸含量显著低于其他各处理，相较于T1、T3、T4 和CK处理分别降低了10.00%、15.63%、12.90%和3.57%。果实糖酸比在72.06～86.99范围内变化，其中T2 处理的糖酸比显著高于其他各处理，相较于T1、T3、T4 和CK处理分别提高了20.72%、9.30%、8.74%、10.90%。
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2.3 不同氮肥施用量对土壤氮含量的影响
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由图1可知，不同氮肥施用量下0～20和20～40cm土层的土壤氮含量均有显著差异。在0～20cm土层的土壤中T1、T2、T3、T4 处理后土壤氮含量分别比CK增长7.38%、66.47%、144.30%、 155.67%，在20～40cm土层的土壤中T2、T3、 T4 处理后土壤氮含量分别比CK增长31.38%、 81.02%、107.29%，而T1 处理比CK降低22.64%。当施氮量在150kg/hm2 以上时，0～20和20～40cm土层成熟期土壤氮含量随着施肥量的增加而增加，其中T2 处理土壤氮含量相较于初始氮含量增加最少；T3 和T4 处理氮含量较高且差异不显著。
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图1 不同施氮处理对成熟期灵武长枣的土壤氮含量的影响
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注：柱上不同大写字母表示各处理差异显著（P<0.05）。
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2.4 不同氮肥处理灵武长枣果实品质的主成分分析
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不同氮肥处理灵武长枣的成分特征值、贡献率及累积贡献率见表4。第一主成分的特征值为2.879，贡献率为35.992%，主要由单果重、果实纵径、果实横径、维生素C和有机酸含量决定；第二主成分的特征值为1.898，贡献率为23.724%，主要由果形指数、糖酸比和可溶性糖含量决定；第三主成分的特征值为1.471，贡献率为18.388%，主要由果实维生素C和可溶性糖含量决定；第四主成分的特征值为1.167，贡献率为14.584%，主要由果形指数决定。前4个主成分（特征值> 1.0）的累积贡献率达到92.687%，可以反映所测灵武长枣果实品质90%以上的信息。因此选取这4个主成分来代替灵武长枣果实品质的8个指标变量，达到了降维的目的。主成分分析中指标变量的特征值越大，说明其在该成分中的代表性越大。
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2.5 不同氮肥处理下的灵武长枣果实品质综合评价
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通过表4显示的主成分分析结果，得到特征向量与各果实品质指标标准化后的数值来表示主成分与对应变量的相关关系，得出4个主成分表达式：
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PC1=0.904X1+0.513X2+0.821X3+0.237X4+ 0.621X5-0.333X6+0.647X7+0.392X8
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PC2=-0.143X1-0.717X2-0.060X3+0.635X4+ 0.233X5+0.557X6+0.231X7+0.734X8
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PC3=0.095X1+0.383X2-0.271X3-0.604X4+ 0.549X5+0.657X6-0.238X7+0.295X8
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PC4=0.166X1-0.057X2+0.394X3+0.418X4+0.264X5+ 0.283X6-0.684X7-0.435X8
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其中，PC1、PC2、PC3、PC4分别代表主成分一、二、三、四的得分，X1 为单果重，X2 为果实纵径，X3 为果实横径，X4 为果形指数，X5 为维生素C含量，X6 为可溶性糖含量，X7 为有机酸含量，X8 为糖酸比。
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将各主成分对应的贡献率作为权重，可以得出主成分的综合得分模型为：Dn=35.992%PC1+ 23.724%PC2+18.388%PC3+14.584%PC4。综合得分越高的处理代表该处理后的灵武长枣果实品质越好。由表5可知，在施用不同氮肥处理后，综合得分结果为T2>T4>T3>T1>CK，其中T2 处理的综合得分远高于CK和其他氮肥处理，据此可认为促进灵武长枣果实品质的最优施肥处理为T2，即当施氮量为300kg/hm2 时最有利于灵武长枣果实品质的形成。
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3 讨论
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3.1 不同氮肥施用量对灵武长枣果实品质的影响
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氮不仅是植株生长发育的重要物质基础，也是影响果实外观品质及营养品质的重要因素，合理施氮是提高植物果实品质的重要途径[30-31]。本试验研究表明，各施肥处理中以300kg/hm2 氮肥处理灵武长枣植株单果重最高，施氮水平在0～300kg/hm2 时，灵武长枣单果重呈增加趋势，但施肥量增加到450kg/hm2 时，灵武长枣单果重开始下降，表明适量施氮有利于提高灵武长枣单果重，超出一定量后会变成无效施肥，该结果与王晶晶等[32]在沙地骏枣上的研究一致[33]。本试验研究发现，不同氮肥处理对灵武长枣果实横径的影响显著，但对果实纵径和果形指数影响不显著，该结果与张艳珍等[34]的苹果果形指数因氮肥施用显著提高的研究结果不同，这可能与果实的种类、树龄以及地域差异有关[35]。施用氮肥能够显著提高苹果等作物的果实品质，但施氮量过高或过低均不利于作物果实品质的形成[36-39]。本试验研究显示，施氮量为300kg/hm2 时，糖酸比、单果重和维生素C含量分别比CK增加了10.90%、15.94%和17.27%，有机酸含量降低了3.57%；施肥量过高或过低，果实内的糖酸比、维生素C含量均降低，有机酸含量升高，说明在各施肥水平中300kg/hm2 的施氮量最有利于灵武长枣果实内在品质的形成。这与钱玲等[13]在草莓上的研究结果相似，施肥过量时果实品质下降，可能是因为氮肥过多导致果树营养生长过度，进而加剧营养生长与生殖生长的竞争，影响果树开花坐果，果实生长缓慢，使各指标均下降[40]。
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3.2 不同氮肥施用量对土壤氮含量的影响
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灵武长枣植株自身生长发育所需氮素主要来源于土壤氮和肥料氮，其中土壤氮含量对植物果实品质的提高位于首要地位；随着氮肥施用量的不断增加，肥料氮也会对植物果实品质起到调节作用[41-42]。本研究中，选用比较适合灵武长枣的磷肥量和钾肥量作为不变量，以氮肥为单一自变量，随着施氮量的增加可显著提高灵武长枣果实成熟期土壤氮含量，该结果与曾伟男[43]、肖新等[44]的研究结果基本一致。土壤氮含量随着土层深度增加呈下降趋势，当施氮量在150kg/hm2 以上时，果实成熟期土壤氮含量随着施肥量的增加而增加；当施氮量为450和600kg/hm2 时灵武长枣成熟期土壤氮含量较高且差异不显著。因此，推测当施肥量高于450kg/hm2 时，土壤氮含量可能不再随施氮量增加而增加，具体结果有待进一步研究验证[45]。T1 处理下20～40cm土层的土壤氮含量低于CK，可能是钾肥与氮肥发生的交互作用比较强烈，促进了灵武长枣植株对尿素中硝态氮和铵态氮的吸收，进而增加了植株对氮肥的吸收量[46]。由测量数据进一步分析可知，0～20、20～40和0～40cm土层的当季土壤含氮变化量都随着氮肥施用量的增加而增加，其中T2 处理时0～40cm的土壤含氮变化量为0.248g/kg，此时土壤当季氮素消耗量近似于当季补充量，极大降低了土壤的氮素残留，减少了肥料污染风险[47]。
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3.3 不同氮肥处理下的灵武长枣果实品质综合评价
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本研究通过主成分分析得出，可以将果实品质的8个指标简化为4个特征值大于1的主要成分， 反映了超90%的原始信息。根据主成分得分方程计算得到不同氮肥处理的综合得分，由此可知，施氮处理对灵武长枣果实品质的影响得分由高到低分别为T2、T4、T3、T1、CK。这一结果反映了施用氮肥有益于果实品质的形成，但施用氮肥过量会减弱其的促进效果，这与张瑜等[48]、刘志刚等[49]、韩雪等[50]在油桃等作物上的研究结果一致。T2处理的综合得分最高，可认为300kg/hm2 为灵武长枣的最佳氮肥施用量，该施用量不仅能降低种植者的经营成本、减少人力物力的投入、增强果实口感、提升果实品质，还能有效降低氮肥在土壤中的残留和积累，进而减弱施用氮肥导致环境污染的风险。
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4 结论
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（1）施氮对灵武长枣果实品质具有一定影响，不同施氮量对灵武长枣果实品质的促进作用强度不一。施肥量为300kg/hm2 时可以更好地提升灵武长枣成熟期单果重、糖酸比和维生素C含量，降低有机酸含量，所以灵武长枣最佳施氮量为300kg/hm2。
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（2）施氮量在150kg/hm2 以上时，成熟期土壤氮含量随着施肥量的增加而增加，其中施肥量为300kg/hm2 时土壤氮含量相较于初始氮含量增加最少，此时既减少了肥料的投入与浪费，又实现了氮肥的减施增效。
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摘要
以灵武长枣为试验材料，设置 5 个氮肥处理：0 kg/hm2 （CK）、150 kg/hm2 （T1）、300 kg/hm2 （T2）、 450 kg/hm2 （T3）、600 kg/hm2 （T4），同时配施相同量的钾肥（150 kg/hm2 ）和磷肥（60 kg/hm2 ），用以探明不同氮肥施用对灵武长枣果实品质的影响以及土壤氮含量随施氮量增加的变化趋势。结果表明，灵武长枣果实维生素 C 含量、单果重和糖酸比随施氮水平的增加呈先升高后降低的趋势，且均在 T2 处理达到最大值。与 CK 相比，T2 处理的灵武长枣果实维生素 C 含量、单果重和糖酸比对照分别提高了 17.27%、15.94% 和 10.90%。当施氮量在 150 kg/hm2 以上时，成熟期土壤氮含量随着施肥量的增加而增加，其中 T2 处理的土壤氮含量相较于初始氮含量增加最少，表明 T2 处理在满足灵武长枣植株需求的同时最大程度降低了对土壤氮含量的影响。利用主成分分析提取出的 4 个主成分涵盖了原始信息的 92.687%，其中 T2 处理的得分最高。综上所述，灵武长枣最佳氮肥施用量为 300 kg/hm2 ，此施肥量既能改善灵武长枣果实品质，又能对灵武长枣科学施肥提供理论依据。
Abstract
Five nitrogen fertilizer treatments：0 kg/hm2 （CK），150 kg/hm2 （T1），300 kg/hm2 （T2），450 kg/hm2 （T3），600 kg/hm2 （T4）were set up in this experiment，and the same amount of potassium fertilizer（150 kg/hm2 ）and phosphorus fertilizer（60 kg/hm2 ）were also applied to explore the effects of different nitrogen fertilizer applications on the fruit quality of Lingwu long jujube and the change trend of soil nitrogen content with the increase of nitrogen application rate． The results showed that the vitamin C content，single fruit weight and sugar-acid ratio of Lingwu long jujube fruit increased first and then decreased with the increase of nitrogen application rate，and reached the maximum value under T2 treatment． Compared with the control，the vitamin C content，single fruit weight and sugar-acid ratio of Lingwu long jujube treated with T2 increased by 17.27%，15.94% and 10.90%，respectively．When the nitrogen application rate was above 150 kg/hm2 ， the soil nitrogen content at maturity increased with the increase of fertilizer application rate，and the soil nitrogen content of T2 treatment increased the least compared with the initial nitrogen content，indicating that T2 treatment met the needs of Lingwu long jujube plants while minimizing the impact on the soil nitrogen content．Using principal component analysis，the four principal components extracted covered 92.687% of the original information，and the T2 treatment had the highest score． To sum up，the best nitrogen application rate of Lingwu long jujube is 300 kg/hm2 ，which can not only improve the fruit quality of Lingwu long jujube，but also provide a theoretical basis for scientific fertilization of Lingwu long jujube.
Keywords
Lingwu long jujube ； nitrogen fertilizer ； soil nitrogen content ； fruit quality