油茶林地中微量養分與果實經濟性狀的相關性

關鍵詞：油茶；中微量元素；產量；品質

中圖分類號：S601 文獻標志碼：A 文章編號：1003—8981（2024）03—0272—09

油茶Camellia oleifera 作為我國重要的經濟樹種之一，具有巨大的經濟和生態價值[1]。在植物體中，中微量元素雖然含量低，但是其在植物生長發育過程中直接參與有機體內眾多的生理生化反應，發揮著不可替代的重要作用。當植物缺乏某種中微量元素時，作物產量和產品品質會降低，中微量元素過多則會造成作物的肥害[2]。羅佳等[3]的研究結果顯示，土壤中Fe、Zn、Mn、Pb 與油茶各器官中相對應的微量元素存在一定的耦合關系。劉偉等[4] 的研究結果顯示，土壤中Cu、Mn對油茶產量起一定的負面作用。但上述研究中偏重中微量元素之間的互作效應或僅對單一元素的影響進行了分析，中微量元素對油茶產量、果實經濟指標及其種仁營養品質的直接與間接效應鮮見報道。本研究中通過比較油茶高產林與低產林的土壤及葉片的中微量元素Ca、Mg、B、Fe、Mn、Zn 含量的差異，分析其與油茶產量和果實品質之間的相關性，旨在為油茶人工林的土壤改良及養分精準管理提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地分別位于湖南省永州市冷水灘區仁灣鎮里灣村、邵陽市新邵縣陳家坊鎮、常德市臨澧縣四新崗鎮、長沙市望城區茶亭鎮等4 個主要油茶產區（111°4′ ～ 112°49′E，26°25′ ～ 29°18′N）（表1）。試驗地的年平均氣溫16.1 ～ 18.6 ℃，年平均降水量1 200 ～ 1 900 mm，無霜期272 ～ 311 d。屬亞熱帶季風性濕潤氣候，光照充足，四季分明，雨水豐富。土壤多為黃壤、黃紅壤，呈微酸性。其土壤和氣候條件適宜油茶生長。

1.2 研究對象

油茶品種為湖南主栽品種‘華金’，試驗林分為水肥管理一致的8 年生油茶林。根據試驗地油茶結實狀況，設置株行距一致的5 個調查樣地（20 m×20 m）。在采樣地范圍內進行抽樣調查測產，并劃分高產林（＞ 12 000 kg/hm²）、中產林（7 500 ～12 000 kg/hm²）、低產林（＜7500 kg/hm²）。在每個樣地中選擇5 個最小間距為3 m 的代表性植株作為取樣株，要求生長良好、無病蟲害、長勢一致。在不同產量林分中各隨機設置3 個重復，對每個樣株進行編號并詳細記錄樣點信息。

1.3 采樣方法

于2021年10 月底油茶果實成熟時，測量樣株的冠幅、胸徑、樹高、產量等指標（見表2），并采用S 形采樣法進行多點取樣。

用環刀采集土壤表層（0 ～ 20 cm）作為土壤樣品，先去除雜物，經過風干處理后，分別過2.000、1.000、0.149 mm 孔徑篩，用于各項理化指標的測定。采集的葉片為上冠層外圍生長狀況一致的健康葉片，采集的果實為樣樹成長情況基本相同的樹冠外圍果實，將樣品帶回實驗室，經洗滌后置于45 ℃恒溫條件下烘至恒定質量，粉碎過篩（孔徑0.25 mm），用于養分元素含量的測定。果實經烘干處理后，用分析天平測果實鮮質量、干籽質量和種仁干質量，種仁含油率采用索式提油法進行測定[5]。

1.4 測定方法

分別采用HCL-HNO溶浸法、硫酸- 高氯酸消化法，制備土壤樣品和葉片待測液，然后均使用ICP-MS 測定待測液的中微量元素含量[6-7]。使用酶標儀，采用李合生硫酸蒽酮比色法測定果實中可溶性糖含量[8]，采用考馬斯亮藍法測定可溶性蛋白質含量[9]，采用Solarbio 檢測試劑盒測定可溶性淀粉含量。茶油（油茶籽油）經使用正庚烷提取后，采用氣象色譜測定其脂肪酸組成[10]。所有試驗均設3 個對照。指標計算公式：

1.5 統計分析

采用Microsoft Excel 2003軟件對數據進行統計并計算平均值和標準差；采用SPSS Statistics26.0 軟件對油茶林土壤與葉片養分及果實經濟性狀指標進行獨立樣本t 檢驗和差異顯著性檢驗，并進行Pearson 相關分析；使用Origin 軟件繪圖。

2 結果與分析

2.1 油茶林土壤的中微量元素含量

由表3 可知，不同產量油茶林土壤的中微量元素含量無統一的規律。在永州地區的不同產量油茶林分中，土壤中Ca、B、Fe 含量的差異達到了顯著水平，其高產林土壤的Ca 含量、B 含量顯著高于低產林，高產林土壤的Fe 含量明顯低于低產林。在長沙地區的2 種油茶林分中，土壤的B、Mg、Mn 含量存在顯著差異，高產林土壤Mg、Mn 含量顯著低于低產林。中微量養分含量存在著顯著的地域性差異。如邵陽高產林的土壤Mg 含量為常德的1.61 倍；長沙與永州高產林土壤B 含量差異顯著，其含量僅占永州高產林的15.43%。

2.2 油茶葉片的中微量元素含量

油茶葉片的中微量元素測定結果見表4，永州、邵陽、長沙高產林葉片Ca 含量顯著高于低產林；永州高產林葉片Mg 含量顯著低于低產林，常德高產林葉片Mg 含量則顯著高于低產林；常德、長沙高產林葉片Fe 元素含量顯著高于低產林；永州、常德高產林葉片Mn 含量顯著低于低產林；邵陽、常德高產林葉片Zn 含量則顯著低于低產林。葉片中微量元素含量在不同樣地間差異也達到了顯著水平，如邵陽與長沙高產林葉片Fe 含量差異顯著，其含量為長沙高產林的1.57 倍；邵陽高產林葉片Mn 含量與永州、常德、長沙高產林含量差異顯著，僅占含量最高的常德高產林的11.41%。

2.3 油茶果實的經濟性狀及脂肪酸組成

4 個地區不同產量樣地的果實經濟性狀指標與脂肪酸組成的測定結果分別見表5、圖1。各經濟性狀指標無統一規律，在永州、邵陽，不同產量水平的油茶林分中果實干出仁率均存在顯著差異，其高產林果實干出仁率顯著大于低產林。在永州、常德、長沙，不同產量水平下種仁含油率和果實種仁中淀粉含量差異也具有顯著差異，其高產林果實種仁含油率均顯著大于低產林，常德、長沙高產林果實種仁中淀粉含量顯著高于低產林，而永州高產林果實種仁中淀粉含量顯著低于低產林。邵陽與長沙2 種油茶林分中的果實種仁蛋白質含量差異也達到了顯著水平，邵陽高產林果實種仁蛋白質含量顯著低于低產林，而長沙高產林果實種仁中蛋白質含量顯著較高。此外，除長沙油茶林茶油中的硬脂酸含量外，不同產量水平下茶油的脂肪酸組成均無顯著差異。

2.4 油茶林土壤與葉片中微量元素含量的相關性

油茶林土壤與葉片的中微量養分含量間的相關性分析結果（圖2）表明：葉片中Ca 含量與土壤Mg 含量顯著負相關，與土壤B 含量呈顯著正相關，相關系數分別為-0.731 和0.748。土壤Mg含量與葉片中Mg、B、Mn 含量均顯著正相關，相關系數分別為0.719、0.754、0.891；土壤Zn 含量與葉片中Mg、B、Mn 含量均顯著正相關，相關系數分別為0.784、0.883、0.917。表明葉片對某些養分的吸收受土壤中多種養分的影響，土壤與葉片養分之間關系復雜[11]。

2.5 油茶林地的中微量養分含量、果實產量及品質的相關性

2.5.1 土壤及葉片的中微量養分含量與果實產量的相關性

由表6 可以看出：油茶果實產量與土壤及葉片Ca 含量間分別呈現顯著或極顯著正相關，相關系數分別為0.543、0.508；油茶果實產量與葉片Zn 含量呈現顯著負相關，其相關系數為-0.454。表明林地土壤與葉片Ca含量的增加可以促進產量的提高。

2.5.2 土壤的中微量養分含量與果實品質的相關性

土壤的中微量養分含量與果實經濟性狀指標的相關性分析結果見圖3。土壤Ca 含量與干出籽率顯著正相關，相關系數為0.482；土壤Mg 含量與干出仁率、茶油花生酸含量均存在顯著正相關，相關系數分別為0.480、0.468；土壤Fe 含量與種仁含油率、干籽出仁率、種仁蛋白質含量均存在顯著或極顯著負相關，相關系數分別為-0.547，-0.446，-0.426；土壤Mn 含量與單果質量、干籽出仁率以及茶油的花生酸、棕櫚酸含量均呈現顯著或極顯著正相關，相關系數分別為0.406，0.418，0.542，0.586，與茶油油酸含量為顯著負相關，相關系數為-0.461；土壤Zn 含量與干籽出仁率呈現顯著正相關，相關系數為0.457。

2.5.3 葉片中微量養分與果實品質的相關性分析

葉片中微量養分與果實經濟指標相關性分析結果（見圖4）顯示：葉片Mg 含量與種仁含油率存在顯著正相關，相關系數為0.483；葉片Fe含量與種仁中可溶性糖含量呈現極顯著負相關，與淀粉含量呈現極顯著正相關，相關系數分別達到-0.523，0.533；葉片Mn 含量與干籽出仁率呈顯著正相關，相關系數為0.415；葉片Zn 含量與單果質量、種仁含油率均存在極顯著負相關，相關系數為-0.533，-0.680。

結果表明：葉片Ca 含量與產量為顯著正相關，與葉片Zn 含量存在一定的負相關，按照相關性由大到小排列依次為Ca、Zn。葉片中Fe、Zn 含量的增加分別會對單果質量、種仁含油率、種仁可溶性糖含量產生一定的負向影響，Mn 含量則對干出仁率產生明顯的正效應；葉片中Mg 含量的增加對種仁含油率具有顯著的促進作用，Zn 含量的增加則對其產生一定的負效應。葉片Fe 含量的增加對可溶性糖和淀粉的積累具有一定的負向或促進作用。

3 結論與討論

本研究中選擇湖南永州市、邵陽市、常德市、長沙市等地的油茶及土壤為對象，運用相關性分析、逐步回歸分析等數學方法，在產量劃分的基礎上，分析油茶林地土壤中微量養分現狀和油茶營養特性，及其對果實經濟性狀的影響。主要結論：不同產量下油茶土壤與葉片中微量礦質營養及果實經濟性狀的差異均達到顯著水平；土壤與葉片Ca 含量的增加可顯著促進果實產量的提升；土壤B、Zn 含量增加有利于葉片對Ca、Mn 的吸收；葉片Mg 含量與土壤Fe 含量是種仁含油率的主控因子；葉片Mn 含量增加可顯著促進干出仁率的增加，茶油中脂肪酸組成主要受土壤Mn 含量影響。

與大量元素相比，植物組織內中微量元素的濃度相對較低，但是作物需求卻較為嚴格，供應不足或過量會嚴重影響產量和品質。胡玉玲等[12]和嚴江勤等[13] 報道鉬和鎂等微量元素對花器官發育有積極影響，在開花時施用硼肥則可提高坐果率。馮名開等[14] 和Tai 等[15] 的研究結果表明在油茶生長發育過程中微量元素不僅影響腋芽與果實的內源激素含量，同時還影響氮、磷、鉀、鈣、鎂、硼、鋅7 種礦質養分在葉片、花芽與果實中的含量。

中微量元素Ca 參與光合的放氧過程，參與了葉綠素合成[16]。Mg 則是組成葉綠素的重要元素，在植物的光合作用中起到重要作用[17]。果實膨大期油茶葉中光合產物在合成后的24 h 內會向各庫器官快速運輸[18]。此次調查過程中發現，永州高產林土壤與葉片中Ca 含量顯著高于低產林，永州、常德高產林葉片Mg 含量均顯著高于低產林。有研究結果顯示，高產油茶林葉片Mg、Ca 含量顯著高于中產林和低產林[19-20]。這與上述研究結果基本一致。逐步回歸分析結果表明土壤與葉片Ca 含量是油茶產量的主控因子，土壤Mg 含量增加可促進果實干出仁率的提高。相關性分析結果表明土壤B 含量與葉片中Ca 含量存在顯著正相關。因此，可通過適當提高低產林土壤B 的含量促進葉片對Ca 的吸收，以提高油茶果實產量。

微量元素Fe、Mn、B、Zn 是植物體多數酶的主要組成成分，影響酶促反應和酶的活性[21]。Fe元素參與合成葉綠素，B 對花芽分化、花粉管伸長、授粉受精有顯著促進作用，處于成長過程的油茶根系中存貯的Fe 元素會向地上部分轉運[22-23]。永州高產林土壤Fe 含量與常德、長沙高產林葉片Fe 含量顯著低于低產林，而其高產林果實種仁含油率均顯著大于低產林。永州、常德高產林葉片Mn 含量顯著高于低產林。逐步回歸分析結果顯示，葉片Mg 含量的增加可顯著促進種仁含油率的提升，土壤Fe 含量的增加則對其存在顯著抑制作用。葉片Mn 含量與干出仁率存在顯著正相關，土壤Zn 含量對葉片中Mn 的積累具有顯著促進作用。這表明當地低產林果實種仁含油率與干出仁率較低的原因可能是Fe 元素的過量與葉片Mn 元素的缺乏。此外，回歸分析結果顯示土壤Mn 含量增加可顯著促進單果質量以及茶油中棕櫚酸、花生酸含量的增加，但對茶油中油酸含量存在一定負向效應，葉片Zn 含量的增加也對種仁含油率具有一定抑制作用。因此可根據這一研究結果在適當的范圍內對油茶林中微量元素進行補充或調節。合理調控土壤Ca、Mg、Fe、Mn、Zn 的有效性，對維持油茶良好生長和穩產高產非常重要。本研究中僅在油茶果實成熟期開展，若要明確油茶各個生長時期最適宜的養分濃度范圍與養分互作機制，還需要進一步展開施肥試驗進行深入研究。