云南地处低纬高原，区位优势明显，有着丰富的光照、热量等自然资源。随着近些年乡村振兴战略的实施和持续推进，利用自身优势，结合自身实际，聚焦优势农产品，打造区域品牌已成为促进产业发展的重要抓手^[1]。我国葡萄总产量居世界第一位^[2]，鲜食葡萄产量占世界总产量近 50%，产业链相对完善，产品丰富多样^[3-4]，种植葡萄已成为很多贫困地区脱贫攻坚、实现乡村振兴的支柱产业^[5]。云南是全国早熟葡萄生长区，红河弥勒、大理宾川、楚雄元谋等典型干热河谷地带阳光照射充分，气候干爽，昼夜温差大，气候特征明显^[6-7]，是不在传统的葡萄适种带（即南北纬 30°～50°） 内的优良葡萄种植区，享有独特的自然资源优势和种植条件，适合葡萄生长^[8]。据云南省统计局数据，2021 年云南省葡萄种植面积为 3.78 万 hm²，产量达 100.82 万 t^[9]，全省葡萄总产量的 95% 在国内销售，有 5% 出口到国外市场。随着农业产业结构调整，葡萄产业以其见效快、收益高等特点已成为云南特色经济作物产业发展的中坚力量。

土壤是植物生长的物质基础。土壤养分主要来源于土壤矿物质和土壤有机质，能够直接影响植株的生长发育，是评价土壤肥力的重要指标之一^[10]。产区土壤环境对葡萄品质影响十分重要^[11-12]，良好的土壤养分条件可以有效保证葡萄高品质、可持续生产，土壤养分成为限制葡萄品质的关键因素^[13]。有学者研究指出，土壤养分状况影响酿酒葡萄着色、产量以及品质^[14-15]，土壤 pH 值能影响葡萄对土壤养分的吸收，在中性土壤中葡萄吸收养分的能力较好，过酸或过碱的土壤会降低元素离子运移和活性，影响葡萄根系对养分的吸收效率^[16-17]；土壤有机质和养分含量的提高能促进葡萄根系发育，增强根系对养分吸收能力的同时提高葡萄抗逆性^[18]；氮磷钾和有效态微量元素含量较高的土壤上的葡萄产量显著较高^[19]；此外，葡萄栽培种植中如若施肥不合理，会导致土壤微环境酸化、盐渍化等问题，造成果实品质良莠不齐，甚至减产。目前适用于土壤养分及养分综合评价的方法主要包括模糊数学分析法、聚类分析法、Nemerow 综合肥力指数法^[20-21]、主成分分析法和隶属度函数分析法^[22]等。

研究采用 Nemerow 综合肥力指数法从云南鲜食葡萄不同产区土壤养分情况进行分析入手，根据《南方地区耕地土壤肥力诊断与评价》（NT/Y 1749—2009）^[23]对鲜食葡萄园区土壤养分进行评价，之后对不同产地的鲜食葡萄品质指标与土壤养分指标进行相关性分析，并将采样点土壤养分指标与葡萄品质指标分别进行主成分分析与评价，旨在为云南鲜食葡萄栽培管理、产地环境选择和合理施肥提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 鲜食葡萄采样地区基本情况

根据试验开展情况，记录 12 个采样地区的主要气候、经纬度、海拔、采样点等基本信息，具体情况见表1，采样点分布见图1。

1.2 试验样品采集、处理

本研究于 2022 年选择云南 12 个鲜食葡萄产区，采用梅花 5 点采样法采集葡萄种植园区内 0～20 cm 土层土壤样品，采样均在葡萄行间内进行，剔除石块和植物残根等杂物，每个土样重 500 g，用自封袋装带回实验室待测；同时采集对应葡萄样品，选择全树有 75% 果实从色泽、风味等方面具备该品种成熟特征时进行采样，每个采样点随机选 3 株无病虫害健康的植株，每株随机选取健康无病虫害的典型果穗 1 穗，并在每穗“上、中、下”对应部位取 10 粒果实，放入 4℃取样箱保鲜带回实验室待测。

1.2.1 土壤养分指标的测定

采用《土壤农化分析》测定土壤样品中的有机质、全氮、全磷、全钾、水解性氮、有效磷和速效钾的含量 7 个指标^[24]，土壤有机质的测定参照《土壤检测第 6 部分：土壤有机质的测定》（NY/T1121.6—2006）；有效磷的测定参照《土壤检测第 7 部分：土壤有效磷的测定》（NY/T1121.7—2014）；速效钾的测定参照《土壤速效钾和缓效钾含量的测定》（NY/T889—2004）；水解性氮测定参照《森林土壤氮的测定》（LY/T1228— 2015）；全氮的测定参照《土壤检测第 24 部分：土壤全氮的测定自动定氮仪法》（NY/T1121.24—2012）；全磷的测定参照《土壤全磷测定法》（NY/T88—1988）； 全钾的测定参照《土壤全钾测定法》（NY/T87—1988）。

1.2.2 葡萄品质指标的测定

测量葡萄单粒重、穗重、横径、纵径、颗数和可溶性糖、可溶性固形物、总酸、可滴定酸含量 9 个品质指标。穗重和粒重分别用实验室配备的电子天平测量，果实纵径、横径用游标卡尺进行测量，其余品质指标根据相应标准在实验室进行测定。

可溶性糖的测定《参照水果及制品可溶性糖的测定 3，5-二硝基水杨酸比色法》（NY/T2742— 2015）；总酸的测定参照《食品安全国家标准食品中总酸的测定》（GB 12456—2021）；可滴定酸的测定参照《鲜李》（NY/T839—2004）；可溶性固形物的测定参照《水果和蔬菜可溶性固形物含量的测定折射仪法》（NY/T2637—2014）。

1.3 土壤养分含量分级、分析与评价方法

土壤养分分级标准依据全国第 2 次土壤普查养分分级标准，具体指标分级见表2。

采用改进的 Nemerow 法计算土壤单项养分指数和土壤综合养分指数^[25]，根据《南方地区耕地土壤肥力诊断与评价》（NT/Y 1749—2009）^[23]附录 C 中建议标准值作为评价标准值（Si），从而定量分析云南不同葡萄产区的土壤养分水平：

$\text{单项养分指数:}Pi=Ci/Si$

式中，Pi 为土壤中某指标 i 的单项养分指数，值越高表明该指标越丰富，土壤养分越高；Ci 为土壤中某项指标 i 的实测值；Si 为土壤中某项指标 i 的评价标准值。

$\text{综合养分指数:}{P}_{\text{com}}^2=\left[（Ci/Si）{}_{min}^2+（Ci/Si）{}_{\text{ave}}^2\right]/2\times （N-1）/N$

式中，（Ci/Si）² _min 为土壤所有养分指标中单项养分指数最小值平方，其中单项养分指数 Pi>3 时，该项养分指数以 Pi=3 计算；（Ci/Si）² _ave 为土壤所有养分指数的平均值平方，其中单项养分指数 Pi>3 时，该项养分指数以 Pi=3 计算；N 为参与评价的土壤养分指标个数。

根据《南方地区耕地土壤肥力诊断与评价》 （NY/T1749—2009）进行土壤养分等级评价。划分等级为 I 级：土壤养分指数 P_com ≥ 1.7，土壤养分处于高水平，肥沃或很肥沃，作物产量较高，施肥增产的边际效应降低，适当控制肥料用量，应视作物产量与品质的需求，适当施肥，不宜多施，以促进平衡为主，防止过量流失；划分等级为 II 级： 0.9 ≤ P_com<1.7，土壤养分处于一般水平，个别指标可能显示缺乏，作物产量随施肥量提高较明显，需平衡施肥，尤其针对个别养分单项指数较低的因子，需增加其单因子施肥量；划分等级为 III 级：P_com<0.9，土壤养分处于低水平、贫瘠，作物处于缺肥状态，大部分养分指标缺乏，个别指标严重缺乏或不宜，施肥增产显著，需增施多种肥料，加强土壤培肥，对个别养分单项指数较低的指标要优先增加相应用量，促进养分平衡，发挥肥料增产增效作用。

1.4 数据分析与处理

采用 Excel 2003 进行数据收集、整理，SPSS 27.0 进行相关性、多元方差分析、主成分分析等。

2 结果与分析

2.1 土壤养分与葡萄品质相关性分析

将采集到的土壤养分指标（有机质、全氮、全磷、全钾、有效磷、速效钾、水解性氮）数据与葡萄品质指标（可溶性糖、总酸、可滴定酸、可溶性固形物、单粒重、粒径长、粒径宽、穗重、颗数）数据进行多元方差分析主体间效应检验，各项指标除粒径长（P=0.71>0.05）外，P 值均小于 0.05，表明不同取样点间各项指标具有显著差异。将 12 个鲜食葡萄产地土壤与葡萄品质数据进行相关性分析，结果见表3，可见多个土壤养分指标与葡萄品质指标呈极显著相关，有机质、有效磷、速效钾、水解性氮均与总酸、可滴定酸呈极显著正相关；全氮、水解性氮与可溶性糖呈极显著正相关；全钾与单粒重、粒径长、粒径宽呈极显著负相关，全磷与单粒重呈极显著负相关。

注：** 表示在 0.01 水平相关性显著，为极显著相关。* 表示在 0.05 水平相关性显著，为显著相关。

2.2 土壤养分状况特征分析与评价

根据云南不同鲜食葡萄产区土壤养分含量（图2）和全国第 2 次土壤普查养分分级标准（表2）， 12 个产区土壤全钾含量除建水地区较高外，其余均为一般水平。有机质水平除建水、宾川、弥勒、陆良外，其他均为一般水平。全氮含量建水、弥勒、陆良达到高或较高水平，蒙自、开远、宾川处于一般水平，元谋等 6 个产区为较低，甚至低水平。全磷含量情况较好，除昌宁、永德、永仁外，其余均达到了高水平。12 个产区中，永仁、蒙自土壤偏酸性，宣威、会泽土壤偏碱性，其余 pH 值在 5～7 之间。

参照《南方地区耕地土壤肥力诊断与评价》 （NY/T1749—2009）^[23]对 12 个产地土壤养分进行综合评价，根据 Nemerow 综合养分指数法，分别对云南 12 个鲜食葡萄产地土壤养分等级进行综合分析评价（表4）。从整体状况来看，云南 12 个鲜食葡萄产区整体土壤养分等级为 II 级，其中有机质、全磷、有效磷、速效钾养分指数较高，均达到土壤养分 I 级；建水地区土壤综合养分指数为 1.89，达到土壤养分等级 I 级标准，有机质、全磷、有效磷、速效钾养分指数较高；元谋等 7 个地区土壤养分等级为 II 级，养分水平一般；而永仁、永德、会泽、宣威 4 个地区土壤养分等级为 III 级。

2.3 不同土壤养分水平、葡萄品质综合分析与评价

经过表3 相关性分析，发现多个土壤指标与葡萄品质指标相关性显著，但无法对葡萄品质进行综合评价，因此利用主成分评价方法，分别就土壤养分的 7 个指标与葡萄品质的 9 个指标进行主成分分析，计算综合排名指数 K，进行综合评价。

首先对 7个土壤养分指标与 9 个葡萄品质指标进行数据标准化处理，7 个土壤养分指标共提取 2 个主成分，累计贡献率达到 83.237%，9 个葡萄品质指标提取 4 个主成分，累计贡献率达到 85.233%。以特征向量为权重构建主成分的表达函数式（F 代表葡萄品质指标主成分函数表达式，式中 X₁-X₉ 分别表示标准化后的可溶性糖、总酸、可滴定酸、可溶性固形物、单粒重、粒径长、粒径宽、穗重、颗数；f 代表土壤养分指标主成分函数表达式，式中 x₁-x₇ 分别表示标准化后的有机质、全氮、全磷、全钾、有效磷、速效钾、水解性氮）：

$\begin{array}{c}F1=-0.012{\mathrm{X}}_1-0.7{\mathrm{X}}_2-0.695{\mathrm{X}}_3-0.214{\mathrm{X}}_4+0.837{\mathrm{X}}_5+\\ 0.688{\mathrm{X}}_6+0.746{\mathrm{X}}_7+0.105{\mathrm{X}}_8-0.423{\mathrm{X}}_9\\ F2=0.255{\mathrm{X}}_1+0.421{\mathrm{X}}_2+0.43{\mathrm{X}}_3+0.451{\mathrm{X}}_4+0.406{\mathrm{X}}_5+\\ 0.375{\mathrm{X}}_6+0.349{\mathrm{X}}_7+0.81{\mathrm{X}}_8+0.589{\mathrm{X}}_9\\ F3=0.696{\mathrm{X}}_1+0.276{\mathrm{X}}_2+0.204{\mathrm{X}}_3+0.528{\mathrm{X}}_4+0.099{\mathrm{X}}_5+\\ 0.021{\mathrm{X}}_6+0.229{\mathrm{X}}_7-0.508{\mathrm{X}}_8-0.571{\mathrm{X}}_9\\ F4=-0.468{\mathrm{X}}_1+0.463{\mathrm{X}}_2+0.5{\mathrm{X}}_3-0.454{\mathrm{X}}_4+0.26{\mathrm{X}}_5+\\ 0.075{\mathrm{X}}_6+0.237{\mathrm{X}}_7-0.137{\mathrm{X}}_8-0.324{\mathrm{X}}_9\\ f1=0.912{\mathrm{x}}_1+0.833{\mathrm{x}}_2+0.903{\mathrm{x}}_3+0.932{\mathrm{x}}_4+0.746{\mathrm{x}}_5+\\ 0.002{\mathrm{x}}_6+0.954{\mathrm{x}}_7\\ \end{array}$

$\begin{array}{c}f2=-0.235{\mathrm{x}}_1+0.259{\mathrm{x}}_2-0.132{\mathrm{x}}_3-0.108{\mathrm{x}}_4+\\ 0.301{\mathrm{x}}_5+0.953{\mathrm{x}}_6-0.007{\mathrm{x}}_7\end{array}$

再根据主成分分析中的总方差解释表中特征值权重（具体数值）与构造出的主成分值（Z）计算出土壤养分指标与葡萄品质指标的综合排名指数 K （K_p 表示葡萄品质综合排名指数，K_t 表示土壤养分综合排名指数），同时将 K 值缩放到 0～100 以内：

$\text{综合排名指数}{\mathrm{K}}_{\mathrm{p}}=（2.939\mathrm{Z}1+2.061\mathrm{Z}2+1.528\mathrm{Z}3+1.143\mathrm{Z}4）/（2.939+2.061+1.528+1.143）$

$\text{综合排名指数}{\mathrm{K}}_{\mathrm{t}}=（4.677\mathrm{Z}1+1.15\mathrm{Z}2）/（4.677+1.15）$

最后，对葡萄品质综合排名指数 K_p、土壤养分综合排名指数 K_t 与土壤综合养分指数 P_com 进行皮尔逊相关性分析（表5，图3），验证不同评价方法准确性，确保评价结果科学合理。结果表明，土壤养分综合评价指标 K_t 与土壤综合养分指数 P_com 相关系数为 0.97，证明 2 者有较强相关性，2 种评价与分析方法得出的土壤综合评价基本一致；而葡萄品质综合评价与 2 种土壤综合评价指数相关性不强。

3 讨论

3.1 云南鲜食葡萄品质分析与评价

通过对土壤养分与葡萄品质各项指标进行多元方差分析主体间效应检验，葡萄粒径长 P 值为 0.71 （>0.05），说明该指标没有通过检验，不同地区的葡萄粒径长无显著差异，其原因可能与云南种植的品种有关系，或者说在云南地区的种植葡萄品种粒径长可以不作为其品质评价的指标。通过验证 Nemerow 综合养分指数法与主成分评价法对 2 种土壤养分指标的评价方法，2 种方法结论的相关系数为 0.97，对土壤的综合评价基本一致，但葡萄品质综合评价与 2 种方法得到的土壤综合评价指数相关性不强，从图3 变化趋势来看，葡萄品质较好的两个地区为陆良和弥勒，而土壤综合评价最高的建水地区葡萄品质综合排名指数较低，此外，陆良、弥勒两个地区存在土壤养分评价一般，而葡萄品质较优的情况，经分析有多种原因，首先是土壤养分评价方法没有考虑各项养分指标的限制条件，采用了累计的方法来评价养分指标，当某项指标过低时仍然可以评出较高的综合养分指数；其次，葡萄品质本身并非随着土壤养分或评价指标变好而有所提升，而是受气候、施肥管理方式多个因素影响，同时还与采样等各个环节有密切关系。因此，还需要通过方法改进，设置下限或针对具体指标进行系统分析，在样品采集等环节严格按照试验要求，避免因采样引起的数据偏差，确保得到的结果科学合理。

3.2 云南鲜食葡萄不同产区土壤养分分析与评价

12 个葡萄产区整体土壤养分等级为 II 级，土壤养分处于一般水平，具体指标中有机质、全磷、有效磷、速效钾养分指数较高，均达到了土壤养分 I 级。从不同地区来看，建水地区土壤综合养分指数为 1.89，达到了土壤养分等级 I 级的标准，有机质、全磷、有效磷、速效钾养分指数较高，土壤肥沃，施肥增产的边际效应降低，应适当施肥，不宜多施，以促进平衡为主；元谋等 7 个地区土壤养分等级为 II 级，养分水平一般；而永仁、永德、会泽、宣威 4 个地区土壤养分等级为 III 级，土壤养分处于低水平、贫瘠，作物处于缺肥状态，个别指标严重缺乏或不宜，施肥增产显著，需增施多种肥料，加强土壤培肥，对个别养分单项指数较低的指标要优先增加相应用量，促进养分平衡，发挥肥料增产增效作用，经过分析，主要是有机质和全氮的单项指数较低，因此该 4 个地区葡萄园区土壤应增施有机肥和氮肥，适当提高土壤养分。经过对 12 个地区土壤养分指标进行分析评价，发现有 9 个地区的速效钾和有效磷单项养分指数均为 3（单项养分指数大于 3 的均按 3 计），说明云南多个葡萄产区的速效钾和有效磷处于较高水平，具体分析原因首先与取土样相关，其次也与葡萄园区施肥管理有密切关系。

3.3 云南鲜食葡萄园区施肥建议

根据云南不同鲜食葡萄产区土壤养分含量（图3） 和全国第 2 次土壤普查养分分级标准（表2），12 个产区土壤钾含量除建水地区较高外，其余均为一般水平，有学者研究表明，葡萄是喜钾类植物，钾的吸收周期较长，钾可以提高葡萄光合作用，提升可溶性固形物含量和含糖量等品质指标^[26]；有机质水平除建水、宾川、弥勒、陆良外其他均为一般水平，葡萄种植中，需要有足够的有机肥才能保证果实产量和质量；建水、弥勒、陆良氮含量较高，元谋等 6 个产区为较低甚至低水平，磷含量情况较好，除昌宁、永德、永仁外，其余均达到了高水平。韩真等^[27]研究表明，土壤 pH 值对葡萄砧木中钾含量及丙二醛含量有影响，土壤 pH 值为 6 时，葡萄砧木中的钾含量和积累量最高，12 个产区中，永仁、蒙自土壤偏酸性，宣威、会泽土壤偏碱性，其余 pH 值在 5～7 之间，有利于葡萄生长。因此，建议加强有机肥的施用，针对个别地区，如建水、弥勒、宾川产区应适当控制肥料用量，视作物产量与品质的需求，适当施肥，以促进平衡为主，防止过量流失；永仁、宣威产区，除施有机肥外，还应增施氮磷钾肥，提高土壤肥力；蒙自、宣威、会泽产区则需要调整土壤酸碱性，以更有利产区葡萄生长。

本研究针对不同产地土壤养分评价及对葡萄品质的影响开展研究，后续还应结合具体气候特征，挖掘更多的土壤养分评价指标和葡萄品质指标，建立相应的数学模型，进行更为完善的综合分析与评价。

4 结论

利用主成分评价方法开展多因子评价的研究有很多，但多为单一评价、排序，缺乏方法之间的对比和验证，本研究从云南不同产区土壤养分水平及对葡萄果品质影响开展综合分析与评价，同时对结果进行验证，得到以下结论。

有机质、有效磷、速效钾、水解性氮均与总酸、可滴定酸呈极显著正相关；全氮、水解性氮与可溶性糖呈极显著正相关；全钾与单粒重、粒径长、粒径宽呈极显著负相关，全磷与单粒重呈极显著负相关，表明土壤养分指标与可溶性糖、总酸等葡萄化学品质指标正向关联，在一定范围内，土壤养分指标越高，葡萄化学品质指标越好，而葡萄单粒重、粒径长和宽等表型指标与土壤养分指标无明显关联。云南地区葡萄种植不仅与土壤养分水平有一定关系，还与施肥方式息息相关，目前云南地区葡萄种植仍以大水大肥为主，综上研究与分析可见，云南多个葡萄产区速效钾和有效磷处于较高水平，但施肥管理存在问题，葡萄品质不高，因此，可以结合云南葡萄产区施肥管理开展控水控肥、减施增效的施肥方式和制种模式研究，减少肥料施用，保持土壤的可持续利用，通过精准、高效的施肥来提升葡萄品质，建立适用于各环节的标准体系，打造优质示范园区，提升品牌质量，促进云南葡萄产业持续高效发展。

参考文献