龍州縣桄榔粉品質性狀與土壤養分的相關分析

蘭 秀，梁振華，楊海霞，李恒銳，馬仙花，黃珍玲

（廣西南亞熱帶農業科學研究所，廣西 龍州 532415）

桄榔（Arenga pinnata）屬于棕櫚科桄榔屬植物，是一種特色經濟作物[1]，原產于印度、緬甸、馬來西亞等潮濕熱帶國家，通常生長于深山峽谷、低洼深處常年濕潤的地方。桄榔主要分布在我國廣西、海南、云南、廣東、貴州、四川、臺灣等地[2]，廣西桄榔樹主要分布南寧、靖西、德保、大新、天等、龍州等地帶，其中龍州縣是廣西桄榔分布最多的地區。桄榔樹的髓心含有可食用的淀粉，經提取可得到桄榔粉，每棵桄榔樹可提取5 ～50 kg桄榔粉。桄榔粉是廣西四大名粉（龍州桄榔粉、桂林馬蹄粉、貴縣大紅蓮藕粉、平樂百合粉）之一[3-4]，其味甘、香，屬于堿性食品，是一種營養且可口的食用淀粉，含有豐富的碳水化合物和人體必需的微量元素、膳食纖維等[5]，是純天然的森林營養珍品。《中國風味食品大全》記載：桄榔粉是一種富含營養的食用淀粉，性涼，有去濕熱和滋補之功能，夏日用沸水沖熟作甜品，清涼解暑，對小兒疳積、發熱、痢疾、咽喉炎癥頗有功效[6]，可見桄榔粉是一種藥食同源的食品。

桄榔粉豐富的營養品質離不開土壤養分的供給，因為植物生長過程所需水分和營養絕大部分是通過根系從土壤中吸收，土壤因子也影響著植物的生長和品質[7]。目前，國內科技工作者已經做了很多關于土壤養分與植物（果實、種子、葉片等）品質的定量分析與綜合評價，在駿棗[8]、澳洲堅果[9]、茶樹[10]、冰糖橙[11]、枇杷[12]、油茶[13]等植物方面取得了較大的研究進展，劉偉鋒等[8]運用典型相關分析方法對環塔里木盆地駿棗種植區土壤養分和駿棗果實品質的測定研究，發現土壤養分對果實品質有著顯著的影響，不同果實品質指標受土壤養分的影響程度各異。譚秋錦等[9]連續兩年對桂西南澳洲堅果園的土壤養分因子和果實品質指標進行調查與分析，認為在實際的土壤管理中，應針對目標果實品質指標的需要，適當提高土壤全氮和全鉀的含量。葉江華等[10]分析大紅袍茶樹生長及鮮葉品質與土壤特性的相關性，提出了應“減氮控磷補鉀，增加有機質”的管理措施。李俊杰等[14]通過分析湖北省秭歸縣紐荷爾臍橙園土壤、葉片、果實等養分水平及其與果實品質的關系，發現果實品質與土壤酸堿性密切相關，須精準合理施肥。楊旭等[15]研究木姜葉柯活性成分差異與土壤因子的耦合關系發現葉片有效成分受土壤pH 值、土壤有機質及土壤含氮量等因子的影響較大。這些研究結果對于改良土壤、品種選育和科學施肥等均有重要的指導作用。由于桄榔比較特殊，被砍伐取粉后再無復萌能力，要保證其可持續發展以及保證桄榔粉的來源不斷，必須引出大山，進行人工栽培。目前，有關桄榔粉的研究也主要集中于桄榔繁育技術[16]、桄榔粉理化性質[17]、桄榔粉加工[4]等方面，關于桄榔土壤養分與果實品質、桄榔粉品質間的關系的研究未有報道，研究分析桄榔粉品質與土壤養分間的關系對指導桄榔的栽培管理具有重要現實意義。因此，本試驗選擇桄榔分布最多的廣西龍州縣為研究區，以在縣內不同地區生長的野生桄榔居群為研究對象，對其土壤養分水平和桄榔粉品質各指標進行測定，分析龍州縣土壤養分與桄榔粉品質的關系，探究土壤養分水平對桄榔粉品質的影響，明確影響桄榔粉品質的主要土壤因子，以期為桄榔的后期人工栽培管理和施肥管理以及可持續發展提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

研究區為廣西龍州縣，該縣位于廣西西南部，地處東經106°33′～107°12′、北緯22°8′～22°44′之間，海拔約200 ～1045 m，坡度8°～15°，有明顯的南亞熱帶季風氣候，熱量豐富，日照充足，年平均氣溫22.3 ℃～23.0 ℃，年極端高溫為41.6 ℃，年極端最低氣溫為-3.0 ℃，日照時數1 582.7 h，無霜期達350 天以上，雨量充沛，年均降水量1 174 ～1 752 mm，年蒸發量1 569 mm，雨熱同期，夏季高溫多雨，適合多種熱帶植物生長[18]。

1.2 桄榔粉的提取與測定

桄榔粉的提取一般選擇在樹開花前期，在廣西龍州區域內選擇3個具有代表性的桄榔天然居群，3個居群的具體情況見表1，居群大小為20 m×20 m，在每個居群內隨機選取8 棵無病害健壯的成熟桄榔樹，在樹干上打洞取其少量髓部檢測淀粉（打洞不影響樹生長），其中選2 棵淀粉含量差異較小含量較高的桄榔樹作為取粉樹種[4]。本研究選取的桄榔樹樹齡約為10 ～12 a，在保護好其他幼樹和根部前提下，砍伐桄榔樹的根部，去除多余枝葉，將莖稈外緣的木質削除干凈，取出內徑髓心部分，由于整株髓心較大，先用電鋸分成2段，放到木材切片機中切片，再將切片送進粉碎機中粉碎，將粉碎物放入孔徑為200 μm 的布袋中，綁緊袋口，在清水中搓洗，換多次清水重復搓洗，直至清洗的最后一遍清水清澈，說明淀粉全部濾入水中，所有搓洗的水混合，靜置4個小時以上，待淀粉全部沉淀，倒去上清液，最后底部就是濕的桄榔粉，濕的桄榔粉在太陽下晾干，然后保存待測。

表1 3個桄榔居群的基本情況Table 1 The basic situation of the three sugar palm populations

桄榔粉淀粉測定參照標準GB 5009.9—2016（食品中淀粉的測定）[19]；膳食纖維的測定：液相色譜法（食品中膳食纖維的測定GB/T 22224—2008）[20]；蛋白質測定：凱氏定氮法（GB5009.5—2010）[21]；水分：直接干燥法（GB/T5009.3—2010）[22]；鐵、鈣、鉀、鈉的測定：原子吸收分光光度法、熒光法（GB 5009.90—2016，GB 5009.92—2016，GB 5009.91—2017）[23-25]。

1.3 土壤采集與測定

在每個居群內（20 m×20 m）按五點法用土鉆鉆取表層（0 ～20 cm）土壤樣品，各點樣品合成1個混合樣（約1 kg）。將混合樣帶回實驗室風干過篩待測土壤有機質、pH、全氮（TN）、全磷（TP）、全鉀（TK）、堿解氮（AN）、速效磷（AP）、速效鉀（AK）等化學性狀。

參照《土壤農化分析方法》[26]進行土壤樣品的分析：電位法測定土壤pH 值；土壤有機質的測定采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法；全氮的測定采用半微量開氏法-流動注射儀；全磷的測定采用NaOH 熔融-鉬銻抗顯色-紫外分光光度法；全鉀的測定采用NaOH 熔融-原子吸收法；堿解氮的測定采用擴散法；速效磷的測定采用0.5 mol /L NaHCO3提取-鉬銻抗顯色-紫外分光光度法；速效鉀的測定采用 NH4Ac 浸提-原子吸收法，烘干法測定土壤含水量。

1.5 數據分析

采用Excel 2010 軟件整理統計數據，運用SPSS 21.0 軟件進行相關性分析、多重比較、逐步回歸分析等，用Canoco 5.0 軟件繪制RDA 圖。

2 結果與分析

2.1 龍州縣桄榔居群土壤養分的基本概況

桄榔居群土壤養分的基本概況和統計分析見表2 ～3。由表可知，所調查的桄榔居群土壤均為酸性土，pH 值平均值為4.17，變異系數為28.32%，pH 值變異系數最大，有機質次之（20.01%）。居群1 的有機質含量最高（31.37 g/kg），與其他2個居群差異顯著，2個居群的有機質平均值為30.93 g/kg。水分含量適中，水分平均值為14.62%，最高水分含量為15.69%。居群3 的全氮、全磷、全鉀和速效鉀均大于居群1 和2，值分別為1.83 g/kg、0.51 g/kg、15.82 g/kg、142.58 mg/kg，居群1 的堿解氮（125.45 mg/kg） 和速效磷（10.88 mg/kg）大于另外2個居群。3個居群全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀的平均值分別為1.68 g/kg、0.40 g/kg、13.28 g/kg、116.78 mg/kg、11.34 mg/kg、119.05 mg/kg，變異系數分別為6.73%、3.96%、4.74%、4.75%、2.69%、4.50%，由此可見，除了pH 值和有機質外，其他指標變異系數均小于10%，即屬于弱變異。

表2 3個桄榔居群土壤養分的基本情況?Table 3 The basic situation of soil nutrients of three sugar palm populations

表3 3個桄榔居群土壤養分的統計分析Table 3 Statistical analysis of soil nutrients in three sugar palm populations

2.2 龍州縣桄榔居群桄榔粉品質的基本概況

3個居群桄榔粉的品質性狀的基本概況和統計分析見表4 ～5。由表可知，碳水化合物的占比最高，平均值達85.08%，變異系數也最大，為52.19%，3個居群差異不顯著。桄榔粉淀粉含量較高，3個居群的桄榔粉淀粉含量分別為54.21%、54.51%、55.89%，平均淀粉含量為54.87%，淀粉的變異系數為15.855。膳食纖維也較豐富，平均膳食纖維占比為13.39%，3個居群的蛋白質占比分別為4.34%、4.19%、4.67%，差異顯著，但變異系數較小（6.16%），說明桄榔粉是一種高膳食纖維、高蛋白質的食品。水分含量最大值為10.24%，在正常范圍內，但變異較大，變異系數為22.93%。桄榔粉同時還含有豐富的礦物質元素，特別是鐵和鈣，其平均值均為0.23 mg/g，最大值分別為0.26、0.25 mg/g，變異系數為10.96%、18.18%。另外鉀和鈉的平均含量為0.27、4.87 mg/kg，3個居群均差異顯著，鉀的變異成都較低（CV 為3.71%），鈉的變異系數較高（11.31%）。

表4 3個桄榔居群桄榔粉品質性狀的基本情況Table 4 The basic situation of the quality traits of sugar palm powder in three populations of sugar palm

2.3 桄榔居群土壤養分與桄榔粉品質的相關分析

土壤養分與桄榔粉品質性狀的相關性見表6。由表可知，淀粉與全氮、全鉀顯著正相關，相關系數為0.86、0.84，與速效磷相關系數也較高（0.81），但是是負相關。碳水化合物與土壤水分含量顯著相關（0.90），與堿解氮負相關但不顯著，相關系數為0.81。膳食纖維除了與速效磷顯著負相關外，與其他因素關系不密切。而蛋白質與土壤性質關系較密切，蛋白質與全氮、全磷顯著正相關，與全鉀極顯著正相關，相關系數很高，分別為0.89、0.89、0.96；與速效磷極顯著負相關（0.95）。桄榔粉水分與土壤水分相關系數為0.79，未達到顯著水平，與速效鉀相關性達到顯著水平，相關系數為0.87。礦質元素中，鐵與全鉀和速效鉀顯著負相關，相關系數為0.83、0.89；鈣與有機質顯著相關，與其他因素相關性較低；鉀與堿解氮極顯著正相關，相關系數達0.96；鈉除了與速效鉀顯著相關外，與其他因素關系不密切。

表5 3個桄榔居群桄榔粉品質性狀的統計分析Table 5 Statistical analysis of quality traits of sugar palm powder in three populations

表6 土壤養分與桄榔粉品質性狀的相關系數?Table 6 Correlation coefficients of soil nutrients and quality traits of sugar palm powder

為更直觀地分析土壤與桄榔粉品質性狀之間的相互關系，對品質性狀指標與土壤性狀進行冗余分析（RDA）（圖1）。由圖可知，冗余分析得到的結果與相關分析得到的結果一致。但RDA 圖更加直觀地通過發射線段長短與夾角看出各因子之間的相關性。結果表明，第1 軸可以解釋變量的58.06%的信息，第2 軸可以解釋29.48%的信息，能夠比較好的反應土壤因子與品質性狀之間的相關性關系。淀粉、蛋白質與膳食纖維和土壤全氮、全磷、全鉀，夾角較小且同向，兩兩緊密正相關，與速效磷負相關。桄榔粉水分、土壤水分、速效鉀、桄榔粉鈉含量（第二象限）與土壤有機質、堿解氮、桄榔粉鉀、鈣、鐵含量（第四象限）反向即負相關。所有土壤性質的連線均較長，說明土壤性質對桄榔居群的影響均較大。

圖1 土壤養分與桄榔粉品質性狀的冗余分析Fig.1 Redundant analysis of soil nutrients and quality characters of sugar palm powder

2.4 影響桄榔粉品質的主要土壤因子

土壤性質與桄榔粉品質性狀呈正相關或負相關關系，尚不能確定其中的主要影響因子，因此利用逐步回歸分析方法對土壤指標進行篩選，可得到土壤因子與桄榔粉品質性狀的多元線性回歸方程，對所建立的回歸方程進行顯著性分析，結果均為顯著或極顯著水平，表明所建立的方程可靠，結果見表7，對淀粉含量影響最大的因子為全氮，表現為正效應；碳水化合物受土壤水分和速效鉀影響最大，也表現為正效應；膳食纖維受速效磷影響最大，表現為負效應；蛋白質與全鉀呈正效應相關；影響桄榔粉水分的因素有有機質、全氮、堿解氮、速效磷、速效鉀，其中全氮、堿解氮、速效磷、速效鉀表現為正效應，有機質表現為負效應；影響鐵含量和鈣含量最大的因子分別是速效鉀和有機質，其中與速效鉀表現為負相關，與有機質表現為正相關；影響鉀含量的因素有土壤水分、全氮和堿解氮，都表現為正效應；與鈉含量緊密相關的因素是全磷和速效鉀，其中，速效鉀表現為正效應，全磷表現為負效應。

表7 影響桄榔粉品質的主要土壤養分因子及回歸方程Table 7 Main soil nutrient factors and regression equations affecting the quality of sugar palm powder

3 討 論

3.1 桄榔居群土壤養分與桄榔粉品質的基本狀況

土壤是植物生長的基礎，能源源不斷地為植物提供各種礦質營養元素[27]，土壤養分狀況直接影響樹體養分的吸收[28]。本研究測定了桄榔居群的基本土壤性質，發現3個居群的土壤水分含量均不高，平均水分含量為14.62%，雖然桄榔大多生長于陰濕的環境中，但因為采樣時間在夏季高溫季節，采樣的表層土較為干燥導致測定的水分含量較低。同時測定的有機質平均含量為30.93 g/kg，全氮為1.68 g/kg，全磷為0.40 g/kg，pH 值為4.17，這幾個指標遠低于譚秋錦等[9]測定的同一研究區（廣西龍州）的澳洲堅果地的土壤指標，因為堅果地受人工管理施肥等的影響，養分含量較高，而桄榔居群大多處于野外，土壤養分含量整體較低。桄榔不像其他果樹一樣采收果實，而是從莖髓中提取桄榔粉，本研究測定桄榔粉的品質性狀發現，桄榔粉碳水化合物最高（85.08%），可以作為主食以提供更多能量，李榮華等[29]也指出嶺南人素來有以桄榔粉做餅以充饑的習慣。桄榔粉淀粉平均含量為54.87%，比吳穎珍[3]測的桄榔粉淀粉含量低（62.32%），同時也比玉米淀粉含量低（68.36%）[30]，但比馬鈴薯淀粉（21.63%）[31]和藕粉（12%）高很多[32]。蛋白質是人體必需的營養物質，既為人體提供能量來源，又參與細胞內的物質轉化和結構的形成（大別山），本研究桄榔粉蛋白質含量為4.4%，相比吃法相似的葛根粉（9.34%）[33]低一些，但比藕粉（1.5%）高[32]。膳食纖維占比達13.39%，因此桄榔粉可用于便秘、肥胖、高脂血癥等病人食用，高膳食纖維對調節血脂、促進消化和排泄固體廢物等具有重要的作用[17]。桄榔粉中礦質元素鐵、鈣、鉀、鈉等也具有重要的保健價值，人缺鐵將引起貧血，還可引起心理活動，智力發育的損害和行為改變[17]；高鈣可以幫助體內鐵的代謝，桄榔粉還可以作為補鈣的輔食，促進發育；元素鉀可以調節體液平衡，維持肌肉和神經的功能及代謝[34]；元素鈉是人體膽汁、胰液、汗液及眼淚的組成成分，對維持人體內酸堿平衡具有重要作用[34]。本研究測定的桄榔粉中鐵、鈣、鉀、鈉的平均值為0.23 mg/g、0.23 mg/g、0.27 mg/g、4.87 mg/g，均比相關研究測定的高[3,17]，處于較高水平，這些礦質元素對人體的生命活動都具有十分重要的作用[34]。

3.2 桄榔居群土壤養分與桄榔粉品質的相關性

本實驗還分析土壤性質與桄榔粉品質性狀的相關性，眾多的研究結果表明，土壤養分與植物果實品質之間存在不同程度的相關性，表現為相互拮抗或相互協同[8-11]，最后導致植物體對營養元素吸收減少或增加。相關分析發現，淀粉與全氮、全鉀呈顯著正相關關系，蛋白質與全氮、全鉀也顯著正相關，說明土壤全氮、全鉀適當增加有利于淀粉和蛋白質的積累。RDA 分析的第一、第二軸提供了原性狀87.54%的信息，可以反應土壤因子與桄榔粉品質性狀之間的相關性關系。譚秋錦等[9]、宋少華等[35]均認為簡單的相關性分析結果還不能反映土壤養分與果實品質間的互惠作用，不同的土壤性質對桄榔粉品質的影響各異，本研究也認為，在土壤性狀與桄榔粉品質關系的研究中僅用簡單的相關分析不夠具體，需要應用逐步回歸分析方法進一步分析，結果表明，對淀粉含量影響最大的因子為全氮，影響鉀含量的因素有土壤水分、全氮和堿解氮，都表現為正效應，說明氮素對植物生長及代謝活動具有重要作用，研究表明植物體從土壤吸收氮素約為30%～60%[8]。碳水化合物受土壤水分和速效鉀影響最大，與之呈正相關，蛋白質受全鉀調控，與鈉含量緊密相關的因素是全磷（負效應）和速效鉀（正效應），膳食纖維受速效磷影響最大（負效應），說明鉀素可以促進桄榔粉品質的提高，在實際大田栽培中可以適當提高鉀肥，降低磷肥。影響鈣含量最大的因子是有機質，有機質可以促進多種礦物質的吸收，改良土壤結構[26]，因此也可增加有機質的施入。

需要指出的是，本研究只測定了9個常規的土壤基本指標和桄榔粉的9個性狀，不夠全面，因為其他土壤養分指標并未涉及，例如土壤礦質元素、微生物、土壤類型等，桄榔粉的其他礦質元素例如鎂、鋅、銅、鉻等也未測定，因此在今后的研究中，還應分析研究其他土壤指標和桄榔粉品質指標之間的關系以得到更準確的研究結論，同時研究桄榔粉的保健功能也是開發桄榔粉的一個重要方向。

4 結 論

廣西龍州縣3個桄榔居群的土壤養分含量整體不高，土壤全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀的平均值分別為1.68 g/kg、0.40 g/kg、13.28 g/kg、116.78 mg/kg、11.34 mg/kg、119.05 mg/kg，變異性程度較低。pH 值為4.17，有機質含量較低，為30.93 g/kg；土壤pH 值和有機質變異較大。水分含量適中，水分平均值為14.62%。本實驗桄榔粉具有高碳水、高淀粉、高纖維的特點，碳水化合物的占比達85.08%，變異最大；平均淀粉含量為54.87%，平均膳食纖維占比為13.39%。蛋白質變異程度低，占比為4.40%。桄榔粉同時還含有豐富的礦物質元素，鐵、鈣，鉀和鈉的含量分別為0.23、0.23、0.27、4.87 mg/kg，3個居群均差異顯著。土壤養分與桄榔粉品質性狀的相關分析發現，淀粉與全氮、全鉀顯著正相關，與速效磷負相關；碳水化合物與土壤水分含量顯著相關；蛋白質與全氮、全磷顯著正相關，與全鉀極顯著正相關；膳食纖維與速效磷顯著負相關。礦質元素中， 鐵與全鉀和速效鉀顯著負相關；鈣與有機質顯著相關，與其他因素相關性較低；鉀與堿解氮極顯著正相關；鈉除了與速效鉀顯著相關外，與其他因素關系不密切。進一步用RDA 分析驗證得到，累積貢獻率為87.54%，可以反應土壤因子與桄榔粉品質性狀之間的相關性關系。逐步回歸分析表明，對淀粉含量影響最大的因子為全氮，表現為正效應；碳水化合物的主要影響因子為土壤水分和速效鉀；蛋白質受全鉀影響最大；膳食纖維的主要影響因子為速效磷，兩者負相關；影響桄榔粉水分的因素為有機質、全氮、堿解氮、速效磷、速效鉀；影響鐵含量和鈣含量最大的因子分別是速效鉀和有機質；影響鉀含量的因素有土壤水分、全氮和堿解氮，與鈉含量緊密相關的因素是全磷（負相關）和速效鉀（正相關）。對于桄榔的施肥管理，可適當多施氮、鉀肥和有機質，少施磷肥，以保證桄榔粉的品質。