靈武長棗果實品質與土壤肥力、葉片養分的相關性

嚴亮亮，岳 坤，宋麗華

（寧夏大學 農學院，寧夏 銀川 750021）

靈武長棗Zizyphus jujuba‘Lingwuchangzao’是寧夏特色棗樹栽培品種[1]，其果個大，味道好，口感脆，富含維生素，有“活維生素丸”的美稱[2]。目前靈武長棗的栽植面積逐年增加，已達9 467 hm2[3]。隨著靈武長棗栽植面積的不斷擴大，產業規模越來越大，人們對靈武長棗的品質要求也越來越高。然而近幾年，由于自然環境變化、管理技術不到位等因素導致靈武長棗的果實品質良莠不齊，個別栽植基地棗樹的果實品質有所下降。為了全面了解靈武長棗不同栽植基地影響果品的因子，制定科學的施肥與管理措施，研究土壤、葉片、果實養分與靈武長棗品質的關系，對建立靈武長棗科學施肥體系，提高果實品質有重要意義。馬亞平等[4]研究了靈武長棗果實品質與土壤肥力之間的相關性。王文放[5]研究表明：篩選合理的施肥配方可以揭示靈武長棗養分需求的規律；白琳云等[6]研究發現：覆蓋處理有利于促進設施靈武長棗營養生長與果實營養品質的提高；孫亞萍等[7]研究表明：行間種草可以改善果實品質，提高坐果率；賈昊等[8]發現：不同磁強磁化水處理能促進靈武長棗的營養增加；另外，對不同栽植基地靈武長棗果實品質[9]、土壤與果實品質的關系[10]也開展了相關的研究。但是，對靈武長棗葉片與果實、土壤與葉片的相關性研究還未見報道?；诖?，本研究對5個靈武長棗栽植基地的影響因素進行調查，分析了土壤、葉片、果實養分與果實品質之間的相關性，并對篩選的影響因子進行多重線性逐步回歸分析，以期為靈武長棗科學施肥提供理論依據。

1 研究地區與研究方法

1.1 研究區概況

寧夏靈武位于 38°04′42″～38°04′47″N，106°31′45″～106°31′59″E，該區海拔 1 250.0 m，屬中溫帶大陸性干旱氣候，春遲秋早，四季分明、日照充足、熱量豐富、蒸發強烈、氣候干燥、晴天多、雷雨少，全年日照時數4 434.7 h，平均無霜期157.0 d，植物生長期持續170.0 d，有效積溫3 351.3 h，年平均氣溫8.8 ℃，年均降水量206.2～255.2 mm。土壤為砂壤土，土質深厚肥沃，引黃河水灌溉，水源充裕，極適宜長棗的生長。本研究5個種植基地施肥情況基本一致，春季3月中旬按照每棵樹0.1 kg的量施用生物有機肥，夏季5月上旬按照每棵樹各施用0.4 kg磷酸二銨、1.1 kg硫酸鉀。6月中旬按照每棵樹施用1.0 kg 的元素水溶肥料 [各元素配比為m(氮)∶m(五氧化二磷)∶m(氧化鉀)=9∶15∶30。硼質量分數為0.20%，鋅質量分數為0.05%]。各基地基本情況見表1。

表1 靈武長棗各栽植基地基本情況Table 1 Basic situation of Z. jujuba ‘Lingwuchangzao’ plantation

1.2 材料

于2018年9月下旬，分別在銀川靈武市5個靈武長棗栽植基地，采集樹齡為10～12 a的成熟期靈武長棗、葉片和栽植基地土壤為試材，土壤類型均為砂壤土。

1.3 取樣方法

1.3.1 土壤樣品 每個基地隨機選取3個采樣小區，每采樣小區采用五點取樣法采集0～60 cm土層土壤，靈武長棗根系深度分布為0～70 cm[5]，各取樣點土樣均勻混合，取樣3份，將土樣裝入自封袋帶回實驗室自然風干，研磨后分別過2.25和1.00 mm的篩，裝入自封袋中保存待測。

1.3.2 葉片樣品 在各栽植基地分別選3個樣地，每個樣地選取3棵樹齡、長勢基本一致的棗樹，分別在每棵樹的東、西、南、北4個方向選取二次枝中部，各取5片健康成熟的葉，每個取樣點共180片葉，并對采集的樹葉進行標記，帶回實驗室后洗凈、殺青、經80 ℃烘干，粉碎后裝入自封袋中保存。

1.3.3 果實樣品 在果實成熟期(2018年9月下旬)，分別在各栽植基地，選取采集葉片標記的植株，分別在每棵樹的東、西、南、北4個方向各取5顆棗，每個取樣點共180顆棗，帶回實驗室冷藏并進行果實品質測定。

1.4 測定方法

土壤有機質采用重鉻酸鉀容量法，氮采用凱氏定氮法，堿解氮采用堿解擴散法，磷采用氫氧化鈉-鉬銻抗比色法，有效磷采用0.5 mol·L?1碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法，鉀采用氫氟酸-高氯酸法，速效鉀采用乙酸銨浸提-火焰光度計法，有效鐵、有效鋅、有效錳采用二乙基三胺五乙酸浸提-火焰光度計法，硒采用硝酸-高氯酸消煮熒光法。葉片和果實用硫酸-過氧化氫消煮后，采用凱氏定氮法測定氮，磷采用鉬銻抗比色法測定，鉀采用火焰光度計法測定，鈣、鎂、鋅、鐵、硒采用原子吸收法測定。果實品質用分析天平和游標卡尺分別測定單果質量和縱橫經，用手持糖度計測定可溶性固形物，用手持果實硬度計測定硬度，采用2,6-二氯靛酚氧化滴定法測定維生素C，采用酸堿滴定法測定滴定酸，采用蒽酮比色法測定可溶性糖。葉片與果實測定時均使用鮮樣。

1.5 數據處理

采用Excel進行數據處理，采用SPSS 25.0進行數據統計分析。

2 結果與分析

2.1 栽植基地土壤、棗樹葉片、果實養分和果實品質基本情況

2.1.1 棗樹栽植基地土壤肥力 由表2可知：根據靈武長棗栽植基地土壤肥力性質指標分級標準[11]，本次調查栽植基地有機質、全氮、速效氮的平均質量分數較低，全磷、速效磷、速效鉀的平均質量分數較高。不同栽植基地有機質、速效氮、速效磷、速效鉀的平均質量分數分別為7.86 g·kg?1、54.86 mg·kg?1、43.31 mg·kg?1、173.07 mg·kg?1，不同栽植基地之間有機質、氮、磷、鉀有較大差異。根據寧夏土壤肥力性質指標分級標準[11]發現：本研究土壤有機質、全氮、速效氮極度缺乏。正常土壤硒為0.200 0 mg·kg?1，中國土壤硒的背景值為 0.210 0 mg·kg?1， 黃土高原地區的土壤硒為 0.001 0～0.165 0 mg·kg?1[12]，可見，本研究土壤硒的平均值為0.150 0 mg·kg?1，在黃土高原地區屬于正常范圍。

表2 靈武長棗種植基地土壤肥力性質指標概況Table 2 Soil nutrients situation of Z. jujuba ‘Lingwuchangzao’ plantation

2.1.2 棗樹葉片礦物質養分 由表3可以看出：不同栽植基地棗樹葉片全鉀和鈣質量分數差異較大。與馬建江等[13]對駿棗Ziziphus jujuba‘Junzao’葉片養分的研究相比，靈武長棗葉片全磷明顯偏低，鈣高于駿棗，全鉀略高于駿棗，鐵略低于駿棗。

2.1.3 棗樹果實養分和果實品質 從表4和表5可以看出：不同栽植基地之間果實(不包含果核)礦物質養分和果實品質有較大差異。

2.2 相關性分析

2.2.1 土壤肥力與果實養分及品質的相關性 從表6可見：不同土壤肥力性質與靈武長棗果實養分及品質之間存在較強的相關性。其中：土壤有機質、全氮與棗果滴定酸、氮、鋅都呈顯著正相關(P＜0.01)；土壤全磷、速效氮與果實滴定酸、可溶性糖、氮、鋅都呈顯著正相關(P＜0.05)；土壤全鉀與果實縱徑、滴定酸、可溶性糖、氮、鋅都呈顯著正相關(P＜0.05)；土壤速效磷與果實可溶性糖、氮、鋅呈顯著正相關(P＜0.05)；土壤速效鉀與果實滴定酸、可溶性糖、鋅呈顯著正相關(P＜0.05)；土壤有效鐵與果實可溶性糖、鉀、鋅具有顯著相關性(P＜0.05)，其中有效鐵與鉀呈負相關；土壤有效鋅、有效錳、土壤硒與果實鋅具有顯著正相關性(P＜0.05)。

表3 靈武長棗葉片礦物質養分Table 3 Survey data of leaf nutrients in Z. jujuba ‘Lingwuchangzao’

表4 靈武長棗果實礦物質養分Table 4 Survey data of fruit mineral nutrients in Z. jujuba ‘Lingwuchangzao’

表5 靈武長棗果實品質Table 5 Survey data of fruit quality in Z. jujuba ‘Lingwuchangzao’

表6 土壤肥力與果實養分及品質之間的相關系數Table 6 Correlation coefficients between soil nutrients and fruit index

2.2.2 葉片養分與果實指標之間的相關性 從表7可見：葉片氮、磷與果實滴定酸、可溶性糖、氮呈顯著相關(P＜0.05)或極顯著相關(P＜0.01)；葉片鉀與果實滴定酸(P＜0.01)、氮(P＜0.05)具有相關性；果實各指標與葉片鈣相關不顯著(P＞0.05)；葉片鎂與果實滴定酸(P＜0.05)、可溶性糖(P＜0.01)具有相關性；葉片鋅與果實可溶性糖(P＜0.05)、氮(P＜0.05)、鋅(P＜0.01)具有相關性；葉片鐵與果實滴定酸(P＜0.01)、氮(P＜0.01)、鋅(P＜0.05)具有相關性；葉片硒與果實鋅呈顯著相關(P＜0.05)，并且以上均為正相關。而果實單果質量、縱橫經、硬度、可溶性固形物、維生素C、磷、鉀、鈣、鎂、鐵、硒與所有測定的指標差異都不顯著(P＞0.05)。

表7 葉片養分與果實指標之間的相關系數Table 7 Correlation coefficients between leaf nutrients and fruit index

2.2.3 果實養分與果實品質之間的相關性 由表8可知：果實氮與硬度、滴定酸具有顯著相關性(P＜0.01)，其中果實氮與硬度呈負相關；果實鎂與硬度具有顯著相關性(P＜0.05)；果實鋅與滴定酸具有顯著相關性(P＜0.05)；果實品質與果實中的磷、鉀、鈣、鐵、硒相關不顯著(P＞0.05)。

2.3 影響因子及回歸方程

礦物質元素綜合影響果樹生長，簡單的線性相關不能客觀反映礦物質養分各因子對果實的綜合影響。因此，本研究將果實與土壤指標進行多元線性逐步回歸分析(表9)可知：影響果實縱徑的因子是土壤全鉀；影響果實滴定酸的因子是土壤速效鉀；影響果實可溶性糖的因子是土壤速效鉀；影響果實氮的因子是土壤有機質與硒；影響果實鉀的因子是土壤有效鐵與全磷；影響果實鋅的因子是土壤速效鉀。

表8 果實養分與果實品質之間的相關系數Table 8 Correlation coefficients between fruit nutrients and fruit quality

表9 影響果實養分及品質的土壤因子及回歸方程Table 9 Soil factors and regression equations that affect fruit nutrient and quality

用同樣的方法，建立靈武長棗果實養分與葉片養分的回歸方程。由表10可見：果實滴定酸主要受葉片磷的影響；果實可溶性糖主要受葉片磷和鎂的影響；果實氮主要受葉片鐵的影響；果實鋅主要受葉片鋅的影響。以上影響果實養分及品質的葉片因子與果實養分及品質之間均為正相關。說明：*表示在0.05水平上顯著相關；**表示在0.01水平上顯著相關；***表示在0.001水平上顯著相關

表10 影響果實養分及品質的主要葉片養分因子及回歸方程Table 10 Selection of leaf nutrient factors and establishment of regression equation affecting fruit nutrients

對影響果實養分及品質的主要礦物質因子進行多重線性逐步回歸分析(表11)可知：果實硬度主要受果實氮的影響；果實滴定酸主要受果實氮和鐵的共同影響；果實氮主要受果實鋅的影響；果實鈣主要受果實鎂和鐵的共同影響；果實鎂主要受果實鈣和鐵的共同影響；果實鋅主要受果實氮影響；果實硒主要受果實鎂的影響。

表11 影響果實養分及品質的主要果實礦物質因子及回歸方程Table 11 Selection of fruit mineral factors and establishment of regression equation affecting fruit nutrients

3 討論與結論

土壤養分體系是一個復雜的系統，有機質與礦質元素水平間存在密切關系。王立新等[14]研究了不同立地條件下紅樹莓Rubus idaeus果實品質的差異性。王宏安等[15]研究了土壤質地對蛇龍珠葡萄Cabernet gernischet釀酒品質的影響，表明含砂石的壤土條件下生長的葡萄，釀酒品質較佳?？藷崧べ惷椎萚16]研究表明：不同土壤類型下不同樹齡葡萄果實品質之間存在一定的差異。本研究選取的5個試驗點是靈武長棗主要產區，土壤和樹體管理水平一致，但土壤類型分別屬于壤土、砂壤土、砂土，存在一定差異，這種差異性也影響了靈武長棗果實的養分及品質。張強[17]研究表明：蘋果Malus sieversii果園的土壤營養成分對果實品質特性的影響復雜，土壤營養元素間存在協同與拮抗作用及不同程度的相關性，用多元線性回歸或逐步回歸建立方程，容易導致系數不穩、系數符號相反或與生產實際不一致等問題。本研究根據靈武長棗種植基地土壤肥力性質指標分級標準[11]，在分析土壤肥力和果實養分的相關性過程中發現：栽植基地土壤中全氮和速效氮低于標準。大量元素中鉀和磷較高，微量元素除錳外，各微量元素也處于較高水平，微量元素在果實生長發育過程中具有不可替代的作用。本研究表明：靈武長棗栽植基地錳含量較低，錳是植物葉綠體的組成和維持葉綠體形態的必要元素，也是植物體內多種酶的激活劑[18?20]，因此以后在進行施肥時應增加氮肥和微量元素中錳肥的施用。

本研究通過相關性分析和多重線性逐步回歸分析發現：靈武長棗果實養分及品質與土壤、葉片養分因子之間存在較大差異，說明一種營養元素的吸收和積蓄與其他元素具有密切關系[21]，不同的營養元素之間存在著相互作用，這與在蘋果和獼猴桃Actinidia chinensis上的研究結果基本一致[22?23]。土壤有機質作為土壤中礦物質養分的主要來源，有利于提高土壤的保水保肥能力，本研究土壤有機質升高可以使果實氮升高，從而促使果實蛋白質升高。

不同的礦質營養元素對果實品質的影響各異。鉀對果實品質的形成影響顯著[24]，相比于全鉀，速效鉀與果樹的生長和果實品質形成的關系更加密切，速效鉀的升高可使果實可溶性糖和鋅提高。鋅是植物正常生長發育所必需的微量營養元素，也是植物某些酶的成分。與葉綠素及生長素物質合成有關，在促進光合作用和碳水化合物的轉化中具有重要作用。本研究發現：靈武長棗果實品質主要受土壤有機質、堿解氮、有效磷、鉀、鐵、鋅錳、硒的相互影響，土壤有機質、全氮、有效鉀、鈣和鐵對果實可溶性固形物具有較大的影響，說明不同果實品質受土壤養分的影響程度各異，不同土壤類型棗園，果實品質主要受土壤養分的共同影響因素所決定。

本研究多重線性逐步回歸分析發現：果實氮的升高可以使果實硬度降低，使滴定酸和果實鋅提高，而提高土壤有機質可使果實氮增加。果實鈣主要受果實鎂和鐵的影響，且為正相關；果實鎂與果實鈣為正相關，與鐵為負相關。這說明果實鈣與鎂是相互促進的關系，果實鎂與鐵是拮抗關系，再次證明各元素在植物體內的相互作用不同。

本研究各栽植基地普遍缺錳、有機質、全氮以及速效氮，其他微量元素均處于正常水平。為了提高靈武長棗果實品質和營養價值，提升靈武長棗經濟價值，在各栽植基地應增加有機肥和微量元素的施用量，特別是錳，應減少鐵元素的施用。在實際生產中應根據土壤質地的差異，采取不同的栽培管理措施來減輕土壤質地對靈武長棗果實品質和礦質元素的影響。如大泉林場、園藝場、長棗莊園栽植基地土壤屬于壤土，應該適度控制肥水，結合配方施肥和痕量灌溉，加強微量元素的施用，以提高果實品質；銀湖公司栽植基地屬于砂壤土，應及時補充肥水，保證靈武長棗良好生長的同時，增加有機質施用量，可大大提高果實品質；中璽棗業栽植基地土壤為砂質土，土壤有機質嚴重缺乏，土壤養分差，果實脆度、含糖量明顯下降，可加強生長期微量元素的補充。