不同土壤條件下灰棗葉片與果實營養(yǎng)品質(zhì)的相關(guān)性

哈地爾·依沙克，木合塔爾·扎熱，馬合木提·阿不來提，吳正保，史彥江

(新疆林科院經(jīng)濟(jì)林研究所，烏魯木齊 830063)

0 引 言

【研究意義】棗(ZizyphusjujubeMill.)為鼠李科(Rhamnaceae)棗屬(ZizyphusMill.)植物，原產(chǎn)于中國[1]，是在新疆干旱半干旱地區(qū)發(fā)展節(jié)水型林果業(yè)中并有經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的首選良種[2]。據(jù)2013年新疆統(tǒng)計年簽[3]，新疆紅棗種植面積已達(dá)473 672 hm2，總產(chǎn)量為1 453 977 t，約占我國紅棗總面積的近1/3。由于部分棗園科學(xué)管理技術(shù)水平較低，影響紅棗產(chǎn)量和品質(zhì)。研究養(yǎng)分與果實品質(zhì)間的內(nèi)在關(guān)系對制定紅棗科學(xué)施肥技術(shù)研究具有生產(chǎn)實際意義。【前人研究進(jìn)展】目前有關(guān)灰棗開花生物學(xué)特性[4-6]、抗寒能力[7]、光合特性[8]、貯藏加工[9,10]、肥力效應(yīng)[11-16]等。【本研究切入點】關(guān)于不同土壤條件下其葉片營養(yǎng)成分含量與果實營養(yǎng)成分和果實品質(zhì)間的相關(guān)性方面的研究尚未見報道。研究不同土壤條件(沙土、沙壤土和粘土)下，成齡灰棗樹果實膨大期葉片營養(yǎng)成分與果實成熟期果實營養(yǎng)成分和品質(zhì)之間的相關(guān)性。【擬解決的關(guān)鍵問題】以阿克蘇地區(qū)成齡灰棗樹作為研究對象，在沙土、沙壤土和粘土土壤條件下，測定灰棗葉片和果實的主要營養(yǎng)成分和果實品質(zhì)，研究三種土壤中成齡灰棗樹葉片營養(yǎng)成分與果實營養(yǎng)成分和果實品質(zhì)間的相關(guān)性，為灰棗生產(chǎn)中的科學(xué)施肥提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗材料為10年生(盛果期)的灰棗，位于阿克蘇市周邊棗園。阿克蘇市地處歐亞大陸深處(N39°30～41°27，E79°39～82°01)，遠(yuǎn)離海洋，降水稀少，蒸發(fā)量大，氣候干燥，無霜期較長，具有典型的暖溫帶大陸性干旱氣候特征。全年日照時數(shù)2 505～3 136 h，平均日照時數(shù)2 809 h，年平均氣溫在10.8℃，極端最高氣溫達(dá)40.7℃，極端最低氣溫為-27.6℃，日平均溫度大于10℃的天數(shù)有197 d，年平均≥10℃穩(wěn)定積溫達(dá)3 953℃，≥15℃穩(wěn)定積溫達(dá)3 299℃，≥20℃穩(wěn)定積溫達(dá)1 857℃，無霜期最長可達(dá)295 d。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設(shè)計

選擇樹齡為10年生(盛果期)，樹勢中庸，樹體健康，產(chǎn)量適中，病蟲害較少，以常規(guī)水肥管理為主的沙土、沙壤土和粘土三種土壤類型(國際制土壤質(zhì)地分級標(biāo)準(zhǔn))灰棗園作為試驗園，每種土壤類型棗園面積至少為6 670 m2(10畝)，每塊試驗園以“S”型選定10株代表株(10個重復(fù))，并在每株代表株樹干上噴紅漆和掛牌標(biāo)記。

1.2.2 取樣

葉樣采集：在8月15～20日，分別摘取每處理代表樹東西南北、中部、內(nèi)膛及頂部等6個部分的功能葉共150片，將采回的葉樣分別裝入網(wǎng)套用蒸餾水清洗3遍，放置晾干處將葉片表面的水分風(fēng)干，然后每株樹的葉樣裝入牛皮紙信封，葉片置于烘干箱在105℃下殺青30 min，80℃下烘干至恒重，將烘干好的葉樣放入無銹鋼粉碎機(jī)分碎并裝入塑料密封袋備用測定葉片中養(yǎng)分含量的測定。

果樣采集：在10月10～15日，分別摘取樹冠不同部位的果樣每株50個，將采回的果樣分別裝入網(wǎng)套用蒸餾水清洗3遍，放置晾干處將果實表面的水分風(fēng)干，將水分晾干好的果樣放入牛皮紙信封置于烘干箱在50℃下烘干至恒重，不銹鋼粉碎機(jī)粉碎并裝入塑料密封袋備用，測定葉片中養(yǎng)分含量。

1.2.3 指標(biāo)測定

葉樣和果樣養(yǎng)分含量均采用常規(guī)分析法測定[17]。磷(P)采用HCIO4—H2SO4分解，磷鉬藍(lán)吸光光度法；鉀(K)、鈣(Ca)、鎂(Mg)均采用HF-HClO4分解，原子吸收法。

果實品質(zhì)指標(biāo)的測定參照《果樹營養(yǎng)診斷法》[18]和《食品成分分析手冊》[19]。VC含量采用2、4二硝基苯肼法測定；可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定；可滴定酸含量采用NaOH滴定法測定；可溶性固形物含量采用折光儀測定，果實品質(zhì)指標(biāo)均采用干重中的含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗所有數(shù)據(jù)用SPSS 16.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行單因素方差分析，用SigmaPlot 12.0作圖。圖表中不同土壤類型相同指標(biāo)中的不同大寫字母表示在P<0.01水平上有顯著差異，不同小寫字母表示在P<0.05水平上有顯著差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同土壤條件下灰棗果實膨大期葉片營養(yǎng)成分

研究表明，果實膨大期的灰棗葉片P、K、Ca和Mg含量因土壤類型不同而有差異。在沙壤土和粘土中生長的灰棗葉片P含量極顯著高于沙土，而沙壤土與粘土中生長灰棗葉片P含量間差異不顯著(圖1A)。三種土壤灰棗園中，沙壤土葉片K含量最高，為(37.385±2.478) g/kg，其次為沙土葉片，粘土葉片中K含量最低，三種土壤葉片K含量間均有極顯著差異(圖1B)。沙土棗園棗樹葉片Ca含量極顯著高于沙壤土和粘土棗園棗樹葉片Ca含量，分別高4.773和5.390 g/kg，而沙壤土與粘土棗園棗樹葉片Ca含量間無顯著差異(圖1C)。三種土壤類型棗園棗樹葉片Mg含量間均有極顯著差異，其中粘土棗園棗樹葉片Mg含量最高，為(7.125±0.484) g/kg，沙土棗園棗樹葉片Mg含量次之，沙壤土棗園棗樹葉片Mg含量最低，為(4.746±0.282) g/kg(圖1D)。圖1

圖1 不同土壤條件下灰棗果實膨大期葉片營養(yǎng)成分
Fig.1 Nutrition content in leaf of Huizao at fruit swelling period under different soil type condition

2.2 不同土壤條件下的灰棗果實營養(yǎng)成分

研究表明，不同土壤類型果實成熟期的灰棗果實P、K、Ca和Mg含量表現(xiàn)出不同的差異。在粘土中國灰棗果實P含量和K含量均極顯著高于沙土和沙壤土，P分別高0.334、0.398 g/kg，K分別高1.406、1.789 g/kg，而沙土與沙壤土中生長灰棗果實P含量間差異不顯著(圖2A、圖2B)。三種土壤類型棗園棗樹果實Ca含量間均有極顯著差異，其中沙壤土棗園棗樹果實Ca含量最高，為(0.654±0.043) g/kg，粘土棗園棗樹果實Ca含量為第二，值為(0.542±0.050) g/kg，沙土棗園棗樹果實Ca含量最低(0.332±0.098) g/kg(圖2C)。粘土棗園棗樹果實Mg含量極顯著高于沙壤土和沙土棗園棗樹果實Mg含量，分別高0.086、0.126 g/kg，沙壤土果實Mg含量與沙土果實Mg含量間也有顯著差異(圖2D)。圖2

圖2 不同土壤條件下的果實成熟期灰棗果實營養(yǎng)成分
Fig.2 Nutrition content in fruit of Huizao at fruit matured stage under different soil type condition

2.3 不同土壤條件下的灰棗果實品質(zhì)

研究表明，三種土壤類型果實中VC含量間均有極顯著差異，其中粘土果實中VC含量最高，值為(15.182±2.763) mg/100 g，沙壤土果實中VC含量為第二，沙土果實中VC含量最低。三種土壤類型灰棗園中，沙壤土果實中可滴定酸含量最高，值為(0.107±0.006)%，與粘土果實中可滴定酸含量有顯著差異，與沙土果實中可滴定酸含量間有極顯著差異。粘土果實中可溶性糖含量與沙土果實中可溶性糖含量間差異不顯著，沙壤土果實中可溶性糖含量極顯著低于粘土和沙土果實中可溶性糖含量。三種土壤類型灰棗園中，沙土果實中的糖酸比最高，值為795.956±76.409，與粘土果實相比有顯著差異，而與沙壤土果實相比有極顯著差異，粘土果實中的糖酸比與沙壤土果實相比有顯著差異。粘土果實中的可溶性固形物含量與沙土果實中的可溶性固形物含量間無顯著差異，而這兩種土壤果實中的可溶性固形物含量極顯著高于沙壤土，分別高7.627%、6.627%。表1

表1 不同土壤條件下的灰棗果實品質(zhì)
Table 1 Fruit quality of Huizao under different soil type condition

土壤類型Soil typeVC含量VC (mg/100g)可滴定酸含量Titratable acid (%)可溶性糖含量Soluble sugar (%)糖酸比S/A可溶性固形物含量Soluble solids (%)沙土 Sandy5.530±1.035 Cc0.089±0.008 Bc69.875±3.701 Aa795.956±76.409 Aa70.179±3.696 Aa沙壤土 Sandy loam10.237±1.248 Bb0.107±0.006 Aa63.250±2.899 Bb593.159±46.420 Bc63.552±2.901 Bb粘土 Clay15.182±2.763 Aa0.099±0.011 ABb70.875±3.230 Aa725.167±95.195 Ab71.179±3.233 Aa

注：表中不同大寫字母代表同一果實品質(zhì)指標(biāo)在不同土壤類型間差異在0.01水平顯著；不同小寫字母代表同一果實品質(zhì)指標(biāo)在不同土壤類型間差異在0.05水平顯著

Note: Different capital letters mean values significant different among same fruit quality index in different soil type at 0.01 levels; Different small letters mean values significant different among same fruit quality index in different soil type at 0.05 levels

2.4 不同土壤條件下灰棗葉片營養(yǎng)與果實營養(yǎng)和果實品質(zhì)間的相關(guān)性

研究表明，3種土壤條件下的灰棗葉片P含量與其果實中K、Ca、Mg、VC、可溶性糖含量、糖酸比和可溶性固形物含量間均有正相關(guān)性，而與棗果中P和可滴定酸含量間均有負(fù)相關(guān)性，其中沙壤土和粘土灰棗果中VC含量與其葉片中P含量間的正相關(guān)性均達(dá)極顯著水平，相關(guān)系數(shù)(R2)分別為0.928和0.869。沙土棗果K和VC含量，沙壤土棗果中Ca、Mg、可溶性糖和可溶性固形物含量，粘土棗果中Mg含量與其葉片中的P含量間的正相關(guān)性均達(dá)顯著水平，沙土棗果中P和可滴定酸含量，粘土棗果中P含量與其葉片中P含量間的負(fù)相關(guān)性均達(dá)顯著水平。3種土壤條件下的灰棗果實中P、Mg、VC和糖酸比與其葉片中的K含量間均有正相關(guān)性，其余果實指標(biāo)與葉片中的K含量間均有負(fù)相關(guān)性，其中沙土和沙壤土棗果中VC含量與其葉片中K含量間的正相關(guān)性均達(dá)極顯著水平，沙壤土棗果中P含量與其葉片K含量間的正相關(guān)性達(dá)顯著水平。3種不同土壤條件下的灰棗葉片中Ca含量與其果實中的P、K、Mg、VC和可滴定酸含量間均有正相關(guān)性，其中沙土灰棗果實中K含量及粘土灰棗果實中P和VC含量與其葉片中Ca含量間的正相關(guān)性均達(dá)顯著水平，沙壤土灰棗果實中VC含量與其葉片中Ca含量的間的正相關(guān)性達(dá)極顯著水平；3種土壤條件下的灰棗果實中Ca、可溶性糖、糖酸比和可溶性固形物含量與其葉片中Ca含量間均有負(fù)相關(guān)性，但均未達(dá)顯著水平。3種不同土壤條件下的灰棗葉片中Mg含量與其果實中的P、K、Ca、VC和可滴定酸含量間均有正相關(guān)性，與果實中的其余指標(biāo)間均有負(fù)相關(guān)性，沙土果實中的K含量，沙壤土果實中的P和可滴定酸含量以及粘土果實中的VC含量與其葉片中Mg含量間的正相關(guān)性均達(dá)顯著水平，且沙壤土果實中的糖酸比和粘土果實中的Mg含量與其果實中Mg含量間的負(fù)相關(guān)性均也達(dá)顯著水平。表2

3 討 論

營養(yǎng)元素是果樹各器官內(nèi)有機(jī)化合物的重要組成成分，是有機(jī)物質(zhì)合成的原料，會直接或間接的影響著果實內(nèi)的新陳代謝活動及有機(jī)物質(zhì)的累積，對果實口感風(fēng)味的形成起著重要作用[20]。果樹所吸收的礦質(zhì)營養(yǎng)基本上都來自于土壤，這些營養(yǎng)元素的協(xié)調(diào)、均衡供應(yīng)是土壤地質(zhì)的重要內(nèi)涵，也是保證果樹優(yōu)質(zhì)高效的關(guān)鍵。研究證明，土壤營養(yǎng)成分含量與樹體各器官營養(yǎng)成分含量間存在著一定的相關(guān)性[1,21]，其中葉片營養(yǎng)含量狀況在一定程度上能夠表示土壤肥力狀況的高低[22]。研究結(jié)果表示，三種土壤類型的葉片和果實中P、K、Ca和Mg含量間存在一定差異，其中沙土灰棗葉片中的Ca含量為最高，但是其果實中的Ca含量為最低，可能是由于沙土中Ca元素首先用于前形成的葉片，而后形成的果實沒有足夠的Ca元素，加上Ca元素本身是難移礦質(zhì)元素，葉片中Ca元素也無法用于果實的形成；沙壤土灰棗葉片中K含量最高，其果實中的K含量較低，這可能因紅棗對K營養(yǎng)的需求量較高，到果實營養(yǎng)臨界期(約在果實膨大期)土壤中的有效K含量無法滿足果實的需求量；粘土灰棗葉片和果實中的P和Mg含量均最高，說明粘土棗園P和Mg肥的施用量足夠灰棗生長發(fā)育。通過相關(guān)性分析得知，三種土壤中，沙土和粘土灰棗葉片P與果實P含量間的負(fù)相關(guān)性均達(dá)顯著水平，說明這兩種土壤下多根據(jù)土壤情況施用P肥能夠緩解果實和葉片間的營養(yǎng)競爭，沙壤土和粘土灰棗葉片中P與果實Mg含量間的正相關(guān)性也均達(dá)顯著水平，可能是由于P和Mg間的拮抗作用而造成的；沙壤土灰棗葉片K含量與其果實P含量間的正相關(guān)性也達(dá)顯著水平，這可能因為K與P間的協(xié)助作用導(dǎo)致葉片中P含量的提高，從而在一定程度上影響果實P含量；沙土灰棗葉片Ca含量與其果實K含量，粘土灰棗葉片Ca含量與其果實P含量間也均有顯著正相關(guān)性，這說明葉片中Ca含量的提高可能協(xié)助增加果實中K和P含量；沙土灰棗葉片中Mg與其葉片K含量及沙壤土灰棗葉片Mg含量與其果實P含量間的正相關(guān)性也均達(dá)顯著水平，可能是由于礦質(zhì)營養(yǎng)間的協(xié)助作用或拮抗作用而造成的。灰棗葉片(代謝源)是制造養(yǎng)料，并向其它器官提供營養(yǎng)物質(zhì)的部位或器官，而果實(代謝庫)是消耗養(yǎng)料或儲藏養(yǎng)料的器官，它們間存在著相互促進(jìn)和相互制約的關(guān)系，果樹生長發(fā)育過程中，源庫關(guān)系在動態(tài)變化中相互協(xié)調(diào)取得平衡，是果樹獲得高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的基礎(chǔ)。張林等[23]研究發(fā)現(xiàn)，溫州蜜柑果實品質(zhì)與其土壤和葉片養(yǎng)分狀況有一定的關(guān)系，果樹營養(yǎng)狀況一定程度上其葉片營養(yǎng)成分含量的高低也影響著果實品質(zhì)，此結(jié)果在蘋果[22]、梨[21]、棗[16]和獼猴桃[24]等果樹上的研究中均被證明。研究結(jié)果可見，雖然3種土壤類型條件下灰棗果實中VC、可滴定酸、可溶性糖、可溶性固形物含量上均存在一定的差異，但各果實品質(zhì)指標(biāo)與葉片礦質(zhì)營養(yǎng)間的相關(guān)性基本相似，果實VC含量與其葉片P、K、Ca和Mg間均有正相關(guān)性，其中與P間的相關(guān)性均達(dá)顯著水平，此結(jié)果與魏敏等[24]在甜瓜上及劉科鵬等[25]在獼猴桃上所得到的研究結(jié)果一致；果實可滴定酸含量與其葉片P和K間有負(fù)相關(guān)性，與葉片Ca和Mg含量間有正相關(guān)性，此結(jié)果與路超等[26]在蘋果上的試驗結(jié)果以及張林等[23]在溫州蜜柑上的試驗結(jié)果基本相符；果實中可溶性糖含量和可溶性固形物含量與其葉片中P含量間有正相關(guān)性，與K、Ca和Mg含量間有負(fù)相關(guān)性，此結(jié)果與劉科鵬等[25]在獼猴桃上的試驗結(jié)果有所差異。

由于營養(yǎng)元素間存在著協(xié)同與拮抗作用，葉片營養(yǎng)成分含量與果實營養(yǎng)成分含量和果實品質(zhì)間的關(guān)系錯綜復(fù)雜，灰棗葉片營養(yǎng)成分含量與果實營養(yǎng)成分含量在時空上的協(xié)助和拮抗作用有待進(jìn)一步研究。

4 結(jié) 論

雖然3種土壤條件下的灰棗和果實中礦質(zhì)營養(yǎng)含量以及果實品質(zhì)指標(biāo)間有較大的差異，但葉片P、K、Ca和Mg含量與果實中P、K、Ca、Mg、VC、可溶性糖、可滴定酸和可溶性固形物含量間的相關(guān)性基本相似，葉片P含量與果實K、Ca、Mg、VC、可溶性糖含量、糖酸比和可溶性固形物含量間均有正相關(guān)性，而與棗果中P和可滴定酸含量間均有負(fù)相關(guān)性；葉片K含量與果實P、Mg、VC含量和糖酸比間均有正相關(guān)性，與果實K、Ca、可滴定酸、可溶性糖和可溶性固形物含量間均有負(fù)相關(guān)性；葉片中Ca含量與與其果實中的P、K、Mg、VC和可滴定酸含量間均有正相關(guān)性，其余指標(biāo)間均有負(fù)相關(guān)性；葉片中Mg含量與其果實中的P、K、Ca、VC和可滴定酸含量間均有正相關(guān)性，而與果實Mg、可溶性糖含量、糖酸比和可溶性固形物含量含量間均有負(fù)相關(guān)性。