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以陕北米脂县红枣试验基地9年生梨枣树为试验材料，采用三因素二次D-最优饱和设计研究氮、磷、钾对黄土丘陵区红枣生长、产量和品质的影响，结果表明：1、氮、磷、钾对枣树的生长有显著的促进作用。N3P1K3处理的坐果率为17.65%，比对照提高了10.72%；N3P3K1处理的枣树叶片的长宽和叶绿素显著高于对照，促进了枣树的光合作用，钾素对枣树生长后期叶绿素的分解有一定的抑制作用；施肥能够促进枣果的生长。施肥能够显著提高红枣的产量，单一施肥处理中以钾肥效果最好，较对照提高了43%，氮、磷、钾的配施处理中以N1P3K3处理效果最好，较对照提高了48%，氮、磷、钾肥对红枣产量的作用顺序为：钾肥（正效应）>磷肥（正效应）>氮肥（负效应）。2、氮、磷、钾对枣果的品质影响：施肥能够显著降低小果径的枣果个数，显著提高大果径的枣果个数，单施氮、磷、钾肥能够促进中等果径的枣果个数，氮、磷、钾肥的配施能够在提高中等果径枣果个数的基础上显著提高大果径枣果个数，但是对枣果的果形指数影响不显著。氮、磷、钾肥能够显著提高枣果的含水量，各施肥处理之间没有显著差异。磷肥和钾肥对提高枣果中的可溶性固形物含量有显著效果，氮肥对可溶性固形物的含量影响效果不明显。施肥能够有效抑制枣果中抗坏血酸氧化酶的活性，对多酚氧化酶的活性影响效果不明显。钾肥的单施能够显著提高枣果中还原型Vc的含量，氮、磷、钾的配施却会降低枣果中还原型Vc的含量。N3P3K1处理能够显著提高枣果中总糖的含量，施肥对还原糖含量的影响效果不显著。单施磷肥和钾肥会使枣果中有机酸的含量增加，其他施肥处理对降低枣果中有机酸的含量作用效果显著。N3P3K1处理的糖/酸比显著高于对照，对改善口味有重要作用。高量的钾肥对提高枣果中总黄酮的含量效果显著，氮磷的交互作用会降低枣果中总黄酮的含量。氮、磷、钾肥对红枣品质的作用顺序为：钾肥（正效应）>氮肥（正效应）>磷肥（正效应）。3、对红枣产量肥效函数进行频率分析法寻优，结果表明：当红枣目标产量在23000~27000kg/hm2范围内时，优化施肥量为氮（N）271.88~499.31kg/hm2，磷（P2O5）203.94~297.08kg/hm2，钾（K2O）243.03~322.82kg/hm2。对红枣品质肥效函数进行频率分析法寻优，结果表明：当红枣品质综合评分在85分以上时，优化施肥量为氮（N）406.93~736.69kg/hm2，磷（P2O5）157.95~306.39kg/hm2，钾（K2O）285.47~376.32kg/hm2。在本试验条件下红枣目标产量在23000~27000kg/hm2、品质综合评分在85分以上时的优化施肥量为氮（N）406.93~499.31kg/hm2，磷（P2O5）203.94~297.08kg/hm2，钾（K2O）285.47~322.82kg/hm2。