嚴(yán)亮亮,岳 坤,宋麗華
(寧夏大學(xué) 農(nóng)學(xué)院,寧夏 銀川 750021)
靈武長(zhǎng)棗Zizyphus jujuba‘Lingwuchangzao’是寧夏特色棗樹(shù)栽培品種[1],其果個(gè)大,味道好,口感脆,富含維生素,有“活維生素丸”的美稱(chēng)[2]。目前靈武長(zhǎng)棗的栽植面積逐年增加,已達(dá)9 467 hm2[3]。隨著靈武長(zhǎng)棗栽植面積的不斷擴(kuò)大,產(chǎn)業(yè)規(guī)模越來(lái)越大,人們對(duì)靈武長(zhǎng)棗的品質(zhì)要求也越來(lái)越高。然而近幾年,由于自然環(huán)境變化、管理技術(shù)不到位等因素導(dǎo)致靈武長(zhǎng)棗的果實(shí)品質(zhì)良莠不齊,個(gè)別栽植基地棗樹(shù)的果實(shí)品質(zhì)有所下降。為了全面了解靈武長(zhǎng)棗不同栽植基地影響果品的因子,制定科學(xué)的施肥與管理措施,研究土壤、葉片、果實(shí)養(yǎng)分與靈武長(zhǎng)棗品質(zhì)的關(guān)系,對(duì)建立靈武長(zhǎng)棗科學(xué)施肥體系,提高果實(shí)品質(zhì)有重要意義。馬亞平等[4]研究了靈武長(zhǎng)棗果實(shí)品質(zhì)與土壤肥力之間的相關(guān)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(zhǎng)棗養(yǎng)分需求的規(guī)律;白琳云等[6]研究發(fā)現(xiàn):覆蓋處理有利于促進(jìn)設(shè)施靈武長(zhǎng)棗營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與果實(shí)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的提高;孫亞萍等[7]研究表明:行間種草可以改善果實(shí)品質(zhì),提高坐果率;賈昊等[8]發(fā)現(xiàn):不同磁強(qiáng)磁化水處理能促進(jìn)靈武長(zhǎng)棗的營(yíng)養(yǎng)增加;另外,對(duì)不同栽植基地靈武長(zhǎng)棗果實(shí)品質(zhì)[9]、土壤與果實(shí)品質(zhì)的關(guān)系[10]也開(kāi)展了相關(guān)的研究。但是,對(duì)靈武長(zhǎng)棗葉片與果實(shí)、土壤與葉片的相關(guān)性研究還未見(jiàn)報(bào)道?;诖耍狙芯繉?duì)5個(gè)靈武長(zhǎng)棗栽植基地的影響因素進(jìn)行調(diào)查,分析了土壤、葉片、果實(shí)養(yǎng)分與果實(shí)品質(zhì)之間的相關(guān)性,并對(duì)篩選的影響因子進(jìn)行多重線性逐步回歸分析,以期為靈武長(zhǎng)棗科學(xué)施肥提供理論依據(jù)。
寧夏靈武位于 38°04′42″~38°04′47″N,106°31′45″~106°31′59″E,該區(qū)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(fā)強(qiáng)烈、氣候干燥、晴天多、雷雨少,全年日照時(shí)數(shù)4 434.7 h,平均無(wú)霜期157.0 d,植物生長(zhǎng)期持續(xù)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(zhì)深厚肥沃,引黃河水灌溉,水源充裕,極適宜長(zhǎng)棗的生長(zhǎng)。本研究5個(gè)種植基地施肥情況基本一致,春季3月中旬按照每棵樹(shù)0.1 kg的量施用生物有機(jī)肥,夏季5月上旬按照每棵樹(shù)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(shù)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(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.20%,鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05%]。各基地基本情況見(jiàn)表1。
表1 靈武長(zhǎng)棗各栽植基地基本情況Table 1 Basic situation of Z. jujuba ‘Lingwuchangzao’ plantation
于2018年9月下旬,分別在銀川靈武市5個(gè)靈武長(zhǎng)棗栽植基地,采集樹(shù)齡為10~12 a的成熟期靈武長(zhǎng)棗、葉片和栽植基地土壤為試材,土壤類(lèi)型均為砂壤土。
1.3.1 土壤樣品 每個(gè)基地隨機(jī)選取3個(gè)采樣小區(qū),每采樣小區(qū)采用五點(diǎn)取樣法采集0~60 cm土層土壤,靈武長(zhǎng)棗根系深度分布為0~70 cm[5],各取樣點(diǎn)土樣均勻混合,取樣3份,將土樣裝入自封袋帶回實(shí)驗(yàn)室自然風(fēng)干,研磨后分別過(guò)2.25和1.00 mm的篩,裝入自封袋中保存待測(cè)。
1.3.2 葉片樣品 在各栽植基地分別選3個(gè)樣地,每個(gè)樣地選取3棵樹(shù)齡、長(zhǎng)勢(shì)基本一致的棗樹(shù),分別在每棵樹(shù)的東、西、南、北4個(gè)方向選取二次枝中部,各取5片健康成熟的葉,每個(gè)取樣點(diǎn)共180片葉,并對(duì)采集的樹(shù)葉進(jìn)行標(biāo)記,帶回實(shí)驗(yàn)室后洗凈、殺青、經(jīng)80 ℃烘干,粉碎后裝入自封袋中保存。
1.3.3 果實(shí)樣品 在果實(shí)成熟期(2018年9月下旬),分別在各栽植基地,選取采集葉片標(biāo)記的植株,分別在每棵樹(shù)的東、西、南、北4個(gè)方向各取5顆棗,每個(gè)取樣點(diǎn)共180顆棗,帶回實(shí)驗(yàn)室冷藏并進(jìn)行果實(shí)品質(zhì)測(cè)定。
土壤有機(jī)質(zhì)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(kuò)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(jì)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(jì)法,硒采用硝酸-高氯酸消煮熒光法。葉片和果實(shí)用硫酸-過(guò)氧化氫消煮后,采用凱氏定氮法測(cè)定氮,磷采用鉬銻抗比色法測(cè)定,鉀采用火焰光度計(jì)法測(cè)定,鈣、鎂、鋅、鐵、硒采用原子吸收法測(cè)定。果實(shí)品質(zhì)用分析天平和游標(biāo)卡尺分別測(cè)定單果質(zhì)量和縱橫經(jīng),用手持糖度計(jì)測(cè)定可溶性固形物,用手持果實(shí)硬度計(jì)測(cè)定硬度,采用2,6-二氯靛酚氧化滴定法測(cè)定維生素C,采用酸堿滴定法測(cè)定滴定酸,采用蒽酮比色法測(cè)定可溶性糖。葉片與果實(shí)測(cè)定時(shí)均使用鮮樣。
采用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,采用SPSS 25.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。
2.1.1 棗樹(shù)栽植基地土壤肥力 由表2可知:根據(jù)靈武長(zhǎng)棗栽植基地土壤肥力性質(zhì)指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[11],本次調(diào)查栽植基地有機(jī)質(zhì)、全氮、速效氮的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低,全磷、速效磷、速效鉀的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高。不同栽植基地有機(jī)質(zhì)、速效氮、速效磷、速效鉀的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀有較大差異。根據(jù)寧夏土壤肥力性質(zhì)指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[11]發(fā)現(xiàn):本研究土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、速效氮極度缺乏。正常土壤硒為0.200 0 mg·kg?1,中國(guó)土壤硒的背景值為 0.210 0 mg·kg?1, 黃土高原地區(qū)的土壤硒為 0.001 0~0.165 0 mg·kg?1[12],可見(jiàn),本研究土壤硒的平均值為0.150 0 mg·kg?1,在黃土高原地區(qū)屬于正常范圍。
表2 靈武長(zhǎng)棗種植基地土壤肥力性質(zhì)指標(biāo)概況Table 2 Soil nutrients situation of Z. jujuba ‘Lingwuchangzao’ plantation
2.1.2 棗樹(shù)葉片礦物質(zhì)養(yǎng)分 由表3可以看出:不同栽植基地棗樹(shù)葉片全鉀和鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異較大。與馬建江等[13]對(duì)駿棗Ziziphus jujuba‘Junzao’葉片養(yǎng)分的研究相比,靈武長(zhǎng)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(shù)果實(shí)養(yǎng)分和果實(shí)品質(zhì) 從表4和表5可以看出:不同栽植基地之間果實(shí)(不包含果核)礦物質(zhì)養(yǎng)分和果實(shí)品質(zhì)有較大差異。
2.2.1 土壤肥力與果實(shí)養(yǎng)分及品質(zhì)的相關(guān)性 從表6可見(jiàn):不同土壤肥力性質(zhì)與靈武長(zhǎng)棗果實(shí)養(yǎng)分及品質(zhì)之間存在較強(qiáng)的相關(guān)性。其中:土壤有機(jī)質(zhì)、全氮與棗果滴定酸、氮、鋅都呈顯著正相關(guān)(P<0.01);土壤全磷、速效氮與果實(shí)滴定酸、可溶性糖、氮、鋅都呈顯著正相關(guān)(P<0.05);土壤全鉀與果實(shí)縱徑、滴定酸、可溶性糖、氮、鋅都呈顯著正相關(guān)(P<0.05);土壤速效磷與果實(shí)可溶性糖、氮、鋅呈顯著正相關(guān)(P<0.05);土壤速效鉀與果實(shí)滴定酸、可溶性糖、鋅呈顯著正相關(guān)(P<0.05);土壤有效鐵與果實(shí)可溶性糖、鉀、鋅具有顯著相關(guān)性(P<0.05),其中有效鐵與鉀呈負(fù)相關(guān);土壤有效鋅、有效錳、土壤硒與果實(shí)鋅具有顯著正相關(guān)性(P<0.05)。
表3 靈武長(zhǎng)棗葉片礦物質(zhì)養(yǎng)分Table 3 Survey data of leaf nutrients in Z. jujuba ‘Lingwuchangzao’
表4 靈武長(zhǎng)棗果實(shí)礦物質(zhì)養(yǎng)分Table 4 Survey data of fruit mineral nutrients in Z. jujuba ‘Lingwuchangzao’
表5 靈武長(zhǎng)棗果實(shí)品質(zhì)Table 5 Survey data of fruit quality in Z. jujuba ‘Lingwuchangzao’
表6 土壤肥力與果實(shí)養(yǎng)分及品質(zhì)之間的相關(guān)系數(shù)Table 6 Correlation coefficients between soil nutrients and fruit index
2.2.2 葉片養(yǎng)分與果實(shí)指標(biāo)之間的相關(guān)性 從表7可見(jiàn):葉片氮、磷與果實(shí)滴定酸、可溶性糖、氮呈顯著相關(guān)(P<0.05)或極顯著相關(guān)(P<0.01);葉片鉀與果實(shí)滴定酸(P<0.01)、氮(P<0.05)具有相關(guān)性;果實(shí)各指標(biāo)與葉片鈣相關(guān)不顯著(P>0.05);葉片鎂與果實(shí)滴定酸(P<0.05)、可溶性糖(P<0.01)具有相關(guān)性;葉片鋅與果實(shí)可溶性糖(P<0.05)、氮(P<0.05)、鋅(P<0.01)具有相關(guān)性;葉片鐵與果實(shí)滴定酸(P<0.01)、氮(P<0.01)、鋅(P<0.05)具有相關(guān)性;葉片硒與果實(shí)鋅呈顯著相關(guān)(P<0.05),并且以上均為正相關(guān)。而果實(shí)單果質(zhì)量、縱橫經(jīng)、硬度、可溶性固形物、維生素C、磷、鉀、鈣、鎂、鐵、硒與所有測(cè)定的指標(biāo)差異都不顯著(P>0.05)。
表7 葉片養(yǎng)分與果實(shí)指標(biāo)之間的相關(guān)系數(shù)Table 7 Correlation coefficients between leaf nutrients and fruit index
2.2.3 果實(shí)養(yǎng)分與果實(shí)品質(zhì)之間的相關(guān)性 由表8可知:果實(shí)氮與硬度、滴定酸具有顯著相關(guān)性(P<0.01),其中果實(shí)氮與硬度呈負(fù)相關(guān);果實(shí)鎂與硬度具有顯著相關(guān)性(P<0.05);果實(shí)鋅與滴定酸具有顯著相關(guān)性(P<0.05);果實(shí)品質(zhì)與果實(shí)中的磷、鉀、鈣、鐵、硒相關(guān)不顯著(P>0.05)。
礦物質(zhì)元素綜合影響果樹(shù)生長(zhǎng),簡(jiǎn)單的線性相關(guān)不能客觀反映礦物質(zhì)養(yǎng)分各因子對(duì)果實(shí)的綜合影響。因此,本研究將果實(shí)與土壤指標(biāo)進(jìn)行多元線性逐步回歸分析(表9)可知:影響果實(shí)縱徑的因子是土壤全鉀;影響果實(shí)滴定酸的因子是土壤速效鉀;影響果實(shí)可溶性糖的因子是土壤速效鉀;影響果實(shí)氮的因子是土壤有機(jī)質(zhì)與硒;影響果實(shí)鉀的因子是土壤有效鐵與全磷;影響果實(shí)鋅的因子是土壤速效鉀。
表8 果實(shí)養(yǎng)分與果實(shí)品質(zhì)之間的相關(guān)系數(shù)Table 8 Correlation coefficients between fruit nutrients and fruit quality
表9 影響果實(shí)養(yǎng)分及品質(zhì)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(zhǎng)棗果實(shí)養(yǎng)分與葉片養(yǎng)分的回歸方程。由表10可見(jiàn):果實(shí)滴定酸主要受葉片磷的影響;果實(shí)可溶性糖主要受葉片磷和鎂的影響;果實(shí)氮主要受葉片鐵的影響;果實(shí)鋅主要受葉片鋅的影響。以上影響果實(shí)養(yǎng)分及品質(zhì)的葉片因子與果實(shí)養(yǎng)分及品質(zhì)之間均為正相關(guān)。說(shuō)明:*表示在0.05水平上顯著相關(guān);**表示在0.01水平上顯著相關(guān);***表示在0.001水平上顯著相關(guān)
表10 影響果實(shí)養(yǎng)分及品質(zhì)的主要葉片養(yǎng)分因子及回歸方程Table 10 Selection of leaf nutrient factors and establishment of regression equation affecting fruit nutrients
對(duì)影響果實(shí)養(yǎng)分及品質(zhì)的主要礦物質(zhì)因子進(jìn)行多重線性逐步回歸分析(表11)可知:果實(shí)硬度主要受果實(shí)氮的影響;果實(shí)滴定酸主要受果實(shí)氮和鐵的共同影響;果實(shí)氮主要受果實(shí)鋅的影響;果實(shí)鈣主要受果實(shí)鎂和鐵的共同影響;果實(shí)鎂主要受果實(shí)鈣和鐵的共同影響;果實(shí)鋅主要受果實(shí)氮影響;果實(shí)硒主要受果實(shí)鎂的影響。
表11 影響果實(shí)養(yǎng)分及品質(zhì)的主要果實(shí)礦物質(zhì)因子及回歸方程Table 11 Selection of fruit mineral factors and establishment of regression equation affecting fruit nutrients
土壤養(yǎng)分體系是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng),有機(jī)質(zhì)與礦質(zhì)元素水平間存在密切關(guān)系。王立新等[14]研究了不同立地條件下紅樹(shù)莓Rubus idaeus果實(shí)品質(zhì)的差異性。王宏安等[15]研究了土壤質(zhì)地對(duì)蛇龍珠葡萄Cabernet gernischet釀酒品質(zhì)的影響,表明含砂石的壤土條件下生長(zhǎng)的葡萄,釀酒品質(zhì)較佳??藷崧べ惷椎萚16]研究表明:不同土壤類(lèi)型下不同樹(shù)齡葡萄果實(shí)品質(zhì)之間存在一定的差異。本研究選取的5個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)是靈武長(zhǎng)棗主要產(chǎn)區(qū),土壤和樹(shù)體管理水平一致,但土壤類(lèi)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(zhǎng)棗果實(shí)的養(yǎng)分及品質(zhì)。張強(qiáng)[17]研究表明:蘋(píng)果Malus sieversii果園的土壤營(yíng)養(yǎng)成分對(duì)果實(shí)品質(zhì)特性的影響復(fù)雜,土壤營(yíng)養(yǎng)元素間存在協(xié)同與拮抗作用及不同程度的相關(guān)性,用多元線性回歸或逐步回歸建立方程,容易導(dǎo)致系數(shù)不穩(wěn)、系數(shù)符號(hào)相反或與生產(chǎn)實(shí)際不一致等問(wèn)題。本研究根據(jù)靈武長(zhǎng)棗種植基地土壤肥力性質(zhì)指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[11],在分析土壤肥力和果實(shí)養(yǎng)分的相關(guān)性過(guò)程中發(fā)現(xiàn):栽植基地土壤中全氮和速效氮低于標(biāo)準(zhǔn)。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(shí)生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中具有不可替代的作用。本研究表明:靈武長(zhǎng)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(tài)的必要元素,也是植物體內(nèi)多種酶的激活劑[18?20],因此以后在進(jìn)行施肥時(shí)應(yīng)增加氮肥和微量元素中錳肥的施用。
本研究通過(guò)相關(guān)性分析和多重線性逐步回歸分析發(fā)現(xiàn):靈武長(zhǎng)棗果實(shí)養(yǎng)分及品質(zhì)與土壤、葉片養(yǎng)分因子之間存在較大差異,說(shuō)明一種營(yíng)養(yǎng)元素的吸收和積蓄與其他元素具有密切關(guān)系[21],不同的營(yíng)養(yǎng)元素之間存在著相互作用,這與在蘋(píng)果和獼猴桃Actinidia chinensis上的研究結(jié)果基本一致[22?23]。土壤有機(jī)質(zhì)作為土壤中礦物質(zhì)養(yǎng)分的主要來(lái)源,有利于提高土壤的保水保肥能力,本研究土壤有機(jī)質(zhì)升高可以使果實(shí)氮升高,從而促使果實(shí)蛋白質(zhì)升高。
不同的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素對(duì)果實(shí)品質(zhì)的影響各異。鉀對(duì)果實(shí)品質(zhì)的形成影響顯著[24],相比于全鉀,速效鉀與果樹(shù)的生長(zhǎng)和果實(shí)品質(zhì)形成的關(guān)系更加密切,速效鉀的升高可使果實(shí)可溶性糖和鋅提高。鋅是植物正常生長(zhǎng)發(fā)育所必需的微量營(yíng)養(yǎng)元素,也是植物某些酶的成分。與葉綠素及生長(zhǎng)素物質(zhì)合成有關(guān),在促進(jìn)光合作用和碳水化合物的轉(zhuǎn)化中具有重要作用。本研究發(fā)現(xiàn):靈武長(zhǎng)棗果實(shí)品質(zhì)主要受土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、鉀、鐵、鋅錳、硒的相互影響,土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、有效鉀、鈣和鐵對(duì)果實(shí)可溶性固形物具有較大的影響,說(shuō)明不同果實(shí)品質(zhì)受土壤養(yǎng)分的影響程度各異,不同土壤類(lèi)型棗園,果實(shí)品質(zhì)主要受土壤養(yǎng)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(fā)現(xiàn):果實(shí)氮的升高可以使果實(shí)硬度降低,使滴定酸和果實(shí)鋅提高,而提高土壤有機(jī)質(zhì)可使果實(shí)氮增加。果實(shí)鈣主要受果實(shí)鎂和鐵的影響,且為正相關(guān);果實(shí)鎂與果實(shí)鈣為正相關(guān),與鐵為負(fù)相關(guān)。這說(shuō)明果實(shí)鈣與鎂是相互促進(jìn)的關(guān)系,果實(shí)鎂與鐵是拮抗關(guān)系,再次證明各元素在植物體內(nèi)的相互作用不同。
本研究各栽植基地普遍缺錳、有機(jī)質(zhì)、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(zhǎng)棗果實(shí)品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,提升靈武長(zhǎng)棗經(jīng)濟(jì)價(jià)值,在各栽植基地應(yīng)增加有機(jī)肥和微量元素的施用量,特別是錳,應(yīng)減少鐵元素的施用。在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)土壤質(zhì)地的差異,采取不同的栽培管理措施來(lái)減輕土壤質(zhì)地對(duì)靈武長(zhǎng)棗果實(shí)品質(zhì)和礦質(zhì)元素的影響。如大泉林場(chǎng)、園藝場(chǎng)、長(zhǎng)棗莊園栽植基地土壤屬于壤土,應(yīng)該適度控制肥水,結(jié)合配方施肥和痕量灌溉,加強(qiáng)微量元素的施用,以提高果實(shí)品質(zhì);銀湖公司栽植基地屬于砂壤土,應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充肥水,保證靈武長(zhǎng)棗良好生長(zhǎng)的同時(shí),增加有機(jī)質(zhì)施用量,可大大提高果實(shí)品質(zhì);中璽棗業(yè)栽植基地土壤為砂質(zhì)土,土壤有機(jī)質(zhì)嚴(yán)重缺乏,土壤養(yǎng)分差,果實(shí)脆度、含糖量明顯下降,可加強(qiáng)生長(zhǎng)期微量元素的補(bǔ)充。