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灵武长枣果实品质与土壤肥力、叶片养分的相关性

严亮亮 岳坤 宋丽华

严亮亮, 岳坤, 宋丽华. 灵武长枣果实品质与土壤肥力、叶片养分的相关性[J]. 浙江农林大学学报, 2020, 37(4): 631-638. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190462
引用本文: 严亮亮, 岳坤, 宋丽华. 灵武长枣果实品质与土壤肥力、叶片养分的相关性[J]. 浙江农林大学学报, 2020, 37(4): 631-638. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190462
Tang Zhaoyuan. Scall Administration of Small Town-run Wood Enterprise in Collective Forest Region[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 1994, 11(2): 183-188.
Citation: YAN Liangliang, YUE Kun, SONG Lihua. Correlation between fruit quality and soil fertility and leaf nutrients of Zizyphus jujuba ‘Lingwuchangzao’[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2020, 37(4): 631-638. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190462

灵武长枣果实品质与土壤肥力、叶片养分的相关性

DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190462
基金项目: 西部一流大学重大创新资助项目(ZKZD2017008)
详细信息
    作者简介: 严亮亮,从事经济林栽培学。E-mail: 1226702154@qq.com
    通信作者: 宋丽华,教授,从事林木良种繁育与经济林栽培研究。E-mail: slh382@126.com
  • 中图分类号: S718.43

Correlation between fruit quality and soil fertility and leaf nutrients of Zizyphus jujuba ‘Lingwuchangzao’

  • 摘要:   目的  研究土壤、叶片、果实养分与灵武长枣Zizyphus jujuba ‘Lingwuchangzao’品质的关系,用于建立灵武长枣的科学施肥体系。  方法  以宁夏灵武市5个灵武长枣栽植基地的果实、果树叶片及土壤为试材,通过多重线性逐步回归分析,研究了灵武长枣果实品质与土壤肥力、叶片养分的相关性。  结果  不同栽植基地土壤肥力差异较大,栽植基地普遍缺锰;灵武长枣果实纵径与土壤全钾、果实硬度与果实氮呈负相关;果实滴定酸与土壤速效钾、叶片磷、果实氮呈正相关,与果实铁呈负相关;果实氮与土壤有机质、叶片铁、果实锌呈正相关,与土壤硒呈负相关;果实钾与土壤有效铁呈负相关,与土壤全磷呈正相关;果实锌与土壤速效钾、叶片锌、果实氮呈正相关。  结论  灵武长枣栽植基地应增加有机肥和微量元素的施用量,特别是锰,而应减少铁的施用量。表11参24
  • 土壤有机质是土壤的重要组成部分,是土壤团聚体形成的胶结物质,同时也是衡量土壤肥力的重要指标,其含量和质量一定程度上影响着土壤团聚体的形成和稳定[1]。土壤酶作为直接参与土壤生态系统碳、氮、磷代谢的重要动力,主要由高等植物根系和土壤动物分泌、土壤微生物生命活动释放的一类具有高度催化作用的蛋白质组成[2]。土壤酶中的水解酶具有高效催化水解作用,参与土壤中有机物的转化,能裂解有机化合物中的糖苷键、脂键和肽键等,把高分子化合物水解成植物和微生物可利用的营养物质,在促进土壤有机物质分解和腐殖质合成、生态系统的物质循环及能量流动中起着重要作用[3-4]。土壤酶活性作为土壤质量的生物活性指标,比土壤物理、化学指标对土壤环境的变化更敏感[5],它可以从本质上反映土壤碳、氮、磷的转化强度,对土壤生态系统中各种生物化学过程调控的功能发挥具有重要的意义[6]。团聚体作为土壤结构的基本单元,能协调土壤中的水、肥、气、热以及维持和稳定不同土壤层,是形成良好土壤结构的物质基础[7]。不同粒径团聚体不仅决定着土壤形态特征、孔隙的分布和数量等土壤理化性质,更在土壤养分供应、保持及转化等方面发挥着重要作用[7-8]。岩溶石漠化是中国西南地区主要的土地退化形式,虽然石漠化整体扩展趋势得到了有效遏制,生态状况稳定好转[9],但局部石漠化土地仍在扩展,加之岩溶生态系统属于脆弱生态区,石漠化治理具有长期性和艰巨性特点[10]。多年来,石漠化区域进行了大规模的退耕还林还草等植被恢复活动,很多研究关注植被恢复过程对土壤肥力的影响,主要集中在土壤养分空间分布及在石漠化恢复过程中的变化规律[11]、土壤水文结构特征[12]、不同植被恢复模式的优劣[13]、土壤微生物群落结构特征[14]、人为活动等对土壤物理化学性质的影响等方面,关于土壤酶活性,尤其是水解酶的分布特征鲜有报道。此外,以往研究土壤酶活性时多以过筛后均匀混合的土壤样品作为研究对象[6, 15-18],很少考虑到团聚体中酶活性的变化情况。事实上,不同粒径团聚体的形成环境和胶结类型不同,常导致团聚体的稳定性及内部物质组成等表现出特殊性,进而导致不同粒径团聚体之间土壤酶活性[5]和养分的差异[15],因此,探究岩溶区土壤团聚体碳、氮、磷含量及水解酶活性特征具有重要意义。为此,本研究选择滇中高原典型岩溶石漠化区为研究区域,以4种石漠化程度(潜在、轻度、中度、重度)的土壤为研究对象,探究土壤团聚体分布特征以及碳、氮、磷和水解酶活性在团聚体中的分布情况,为岩溶石漠化区土壤改良和植被恢复提供科学依据。

    研究区位于云南省昆明市石林县(24°38′~24°58′N,103°11′~103°29′E),海拔1 500~1 900 m,属亚热带低纬度高原山地季风气候,干湿季差异明显,年均气温约16.0 ℃,年均降水量946.0 mm,多集中在5—10月。该县石漠化土地约占国土面积的20%,以中度为主,其次为轻度、强度石漠化土地。境内为滇中岩溶高原红壤分布地带,土壤pH为4.5~6.5,主要土壤类型为红壤、紫色土和水稻土,以石灰岩红壤分布最广,约85.2%,石灰岩红壤普遍质地黏重,通透性差,有机质含量低。2016年石林县林业局调查结果显示:石林岩溶石漠生境土地面积约2.9 万hm2,包括轻度1.1 万hm2、中度1.3 万hm2和重度0.5 万hm2[19]。研究区植物类型大都以由先锋物种构成的低矮灌丛为主,多生长于裸露岩石的缝隙中,无明显的乔木层,成零星状分布,灌木与同一地区的亚热带常绿阔叶林的次生林灌木相近,植被覆盖率均较低。优势植被主要有云南松Pinus yunnanensis、桤木Alnus cremastogyne、柏木Cupressus funebris、清香木Pistacia weinmannifolia、云南含笑Michelia yunnanensis、茅叶荩草Arthraxon prionodes、沙针Osyris wightiana、地石榴Ficus tikoua、薄皮木Leptodermis oblonga、四脉金茅Eulalia quadrinervis、铁仔Myrsine africana、破坏草Ageratina adenophora等。

    2018年4月,选择发育类型基本相同,海拔、坡度、坡向等相近,成土母质相同且具有代表性的不同石漠化程度(潜在、轻度、中度和重度)土壤为研究对象。石漠化程度的划分参照王宇等[20]的方法。随机设置面积为10 m×10 m的3个样方,每个样方内按“S”型设置5个采样点。由于石漠化区基岩裸露、土层浅薄,采集0~10 cm土层土壤样品。采样时先去除凋落物及腐殖质层,再采集土样,装入自封袋,带回实验室进行后续分析处理。土样沿自然结构掰成直径约1 cm的土块,去除动植物残体后置于室内阴凉通风处风干,风干后取一部分土样用于测定全土理化性质及酶活性,剩余部分用干筛法[21]分离出粒径<0.25 mm、粒径0.25~2.00 mm、粒径>2.00 mm团聚体用于测定土壤团聚体理化性质及酶活性。土壤团聚体的分离方法如下:将土样放在筛上,按筛孔大小(直径0.25 mm、2.00 mm)套好,用手摇动筛子,直至筛上的土团不再下漏为止,从而将土样分成粒径>2.00 mm、粒径0.25~2.00 mm、粒径<0.25 mm共3个粒级,最后收集筛上的土样,分别称量,计算各粒径级土壤团聚体质量分数。样地基本概况如表1所示。

    表 1  样地基本概况
    Table 1  Basic information of the plot
    石漠化
    程度 
    海拔/m经度(E)纬度(N)pH有机碳/
    (g·kg−1)
    全氮/
    (g·kg−1)
    全磷/
    (g·kg−1)
    主要植被裸岩面
    积比例/
    %
    潜在 1 853~1 855103°20′41.8″~
    103°20′43.7″
    24°46′04.1″~
    24°46′05.8″
    4.6824.20±3.14 b1.57±0.27 c1.08±0.15 c云南松、云南含笑、清
     香木、铁仔、四脉金
     茅、茅叶荩草、破坏草
    0~30
    轻度 1 852~1 862103°20′37.6″~
    103°20′39.5″
    24°46′03.4″~
    24°46′06.0″
    5.3532.60± 2.38 a2.18±0.20 b0.94±0.15 c云南松、云南杨梅、铁
     仔、沙针、茅叶荩草、
     破坏草、鬼针草
    30~50
    中度 1 831~1 833103°20′40.9″~
    103°20′48.5″
    24°46′25.7″~
    24°46′30.6″
    4.8713.74±1.64 c1.05±0.09 d1.69±0.31 b云南松、小雀花、薄皮
     木、铁仔、破坏草
    50~70
    重度 1 822~1 833103°20′28.3″~
    103°20′31.5″
    24°46′12.5″~
    24°46′13.6″
    5.6634.34±5.49 a2.73±0.43 a2.74±0.74 a云南松、铁仔、茅叶荩
     草、破坏草、鬼针草
    >70
      说明:有机碳、全氮、全磷数据为平均值±标准差;同列不同小写字母表示不同石漠化程度间土壤养分差异显著(P<0.05)。云南杨     梅Myrica nana;鬼针草Bidens pilosa;小雀花Campylotropis polyantha
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    土壤有机碳、全氮、全磷、pH的测定参照鲍士旦[22]的方法进行;淀粉酶采用3,5-二硝基水杨酸比色法[23]测定,脲酶采用靛酚蓝比色法[24]测定,土壤β-葡萄糖苷酶和酸性磷酸酶采用硝基苯底物比色法[23]测定,并测定了不同粒径团聚体及混合土壤的各项指标。

    土壤团聚体平均质量直径(DMW,mm)的计算公式[25]

    $$ D_{\rm{MW}}={{\displaystyle\sum \limits_{i=1}^{n}({d_i}w_i)}}/{{\displaystyle\sum \limits_{i=1}^{n}w_i}}{\text{。}}$$ (1)

    式(1)中:di为第i粒径团聚体直径的平均值(mm);wi为第i粒径团聚体的质量分数(%)。团聚体贡献率计算公式[26]

    $$\normalsize { {{团聚体的贡献率}}=\frac{{{该级团聚体中酶活性}}({{养分质量分数}})\times {{该级团聚体质量分数}}(\rm{\%})}{{{土壤中酶活性}}({{养分质量分数}})} \times 100\% {{。}}}$$ (2)

    土壤酶活性几何平均数(M)[27]是综合评价土壤酶活性的指标,也是指示土壤生物质量的综合指标,可以反映土壤质量的变化。计算公式为:

    $$ M = \sqrt[\leftroot{-1}\uproot{5}{{4}}]{{E_{{\rm{Amy}}} \times E_{{\rm{Ure}}} \times E_{{\rm{Glu}}} \times E_{\rm{ACP}}}} {\text{。}}$$ (3)

    式(3)中:EAmy为淀粉酶活性(μg·g−1·h−1);EUre为脲酶活性(μg·g−1·h−1);EGlu为β-葡萄糖苷酶活性(μg·g−1·h−1);EACP为酸性磷酸酶活性(μg·g−1·h−1)。

    运用Excel 2010、SPSS 21.0对数据进行分析处理。采用单因素方差分析(one-way ANOVA)检验相同粒径不同石漠化程度之间的差异,同时检验相同石漠化程度不同粒径之间的差异;采用双因素方差分析(two-way ANOVA)检验粒径、石漠化程度及其交互因子对土壤团聚体碳、氮、磷及其土壤酶活性的影响。显著性水平为0.05。

    同种石漠化程度不同粒径土壤团聚体组成比例随粒径的增大而增大。不同石漠化程度土壤团聚体质量分数从大到小依次为粒径>2.00 mm、粒径0.25~2.00 mm、粒径<0.25 mm,粒径>2.00 mm和粒径0.25~2.00 mm的质量分数分别是粒径<0.25 mm的4.26和3.03倍。不同石漠化程度土壤团聚体组成均以粒径>2.00 mm为主,其中重度石漠化土壤团聚体质量分数高达58.47%,显著高于中度石漠化土壤(P<0.05);重度石漠化土壤粒径0.25~2.00 mm团聚体质量分数显著低于其他石漠化程度(P<0.05);不同石漠化程度土壤团聚体平均质量直径(DMW)从大到小依次为重度、潜在、轻度、中度,且潜在和轻度石漠化土壤的DMW差异不显著(P>0.05)(表2)。

    表 2  不同石漠化程度土壤团聚体组成特征
    Table 2  Composition characteristics of soil aggregates at different levels of rocky desertification
    石漠化程度土壤团聚体质量分数/%DMW/mm
    粒径<0.25 mm粒径0.25~2.00 mm粒径>2.00 mm
    潜在   12.00±0.04 aC35.60±0.06 abB52.20±0.09 abA2.25±0.26 ab
    轻度   11.60±0.04 aC39.20±0.08 aB49.07±0.11 abA2.17±0.31 ab
    中度   14.50±0.07 aB39.86±0.08 aA45.50±0.10 bA2.05±0.28 b
    重度   10.07±0.04 aC31.47±0.08 bB58.47±0.11 aA2.41±0.31 a
      说明:数据为平均值±标准差;同列不同小写字母表示相同粒径不同石漠化程度土壤团聚体质量分数差异显著(P<0.05);同行不同     大写字母表示相同石漠化程度不同粒径团聚体质量分数差异显著(P<0.05)
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    土壤有机碳质量分数在粒径<0.25 mm的团聚体中,为17.40~40.34 g·kg−1,在粒径0.25~2.00 mm的团聚体中,为15.45~35.75 g·kg−1,在粒径>2.00 mm的团聚体中,为13.65~29.94 g·kg−1,各粒径土壤团聚体有机碳质量分数随粒径的增大而降低,且在小粒径团聚体中有机碳质量分数较高。相同粒径不同石漠化程度土壤中,潜在和中度石漠化土壤有机碳质量分数显著低于轻度、重度石漠化土壤(图1A)(P<0.05)。表3表明:粒径和石漠化程度对土壤有机碳影响显著(P<0.05),但粒径和石漠化程度的交互作用对土壤有机碳影响不显著(P>0.05)。

    图 1  不同石漠化程度土壤团聚体碳、氮、磷变化
    Figure 1  Change of soil aggregates C, N, P contents under different rocky desertification degrees
    表 3  土壤有机碳、全氮、全磷及土壤酶活性双因素方差分析
    Table 3  Two-factor variance analysis of soil organic carbon, total nitrogen, total phosphorus and soil enzyme activity
    变异来源   P
    有机碳全氮全磷淀粉酶脲酶β-葡萄糖苷酶酸性磷酸酶
    粒径     0.000*0.000*0.9390.000*0.000*0.000*0.002*
    石漠化程度  0.000*0.000*0.000*0.000*0.000*0.000*0.000*
    粒径×石漠化程度0.2660.3220.9990.000*0.2980.0980.737
      说明:*表示差异显著(P<0.05)
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    土壤全氮质量分数在粒径<0.25 mm时,为1.17~3.27 g·kg−1,在粒径0.25~2.00 mm时,为1.00~2.68 g·kg−1,在粒径>2.00 mm时,为0.90~2.39 g·kg−1,各粒径土壤团聚体全氮质量分数随粒径的增大而降低(图1B)。相同粒径团聚体不同石漠化程度土壤中,潜在和中度石漠化土壤全氮质量分数显著低于重度、轻度石漠化土壤(P<0.05),其中粒径<0.25 mm和>2.00 mm的石漠化土壤全氮质量分数从大到小依次为重度、轻度、潜在、中度。表3表明:粒径和石漠化程度对土壤全氮影响显著(P<0.05),但粒径和石漠化程度的交互作用对全氮影响不显著(P>0.05)。

    土壤全磷质量分数在粒径<0.25 mm时,为0.98~2.52 g·kg−1,在粒径0.25~2.00 mm时,为0.96~2.55 g·kg−1,在粒径>2.00 mm时,为0.97~2.67 g·kg−1,各粒径团聚体全磷质量分数差异不显著(图1C)(P>0.05)。表3表明:石漠化程度对土壤全磷影响显著(P<0.05),但粒径、粒径和石漠化程度的交互作用对全磷影响不显著(P>0.05)。

    2.3.1   淀粉酶活性

    不同粒径土壤团聚体淀粉酶活性为2.91~10.51 mg·g−1·h−1,各石漠化程度土壤酶活性从大到小依次为潜在、轻度、重度、中度(图2A)。粒径<0.25 mm及粒径0.25~2.00 mm的团聚体土壤酶活性较高,均值分别为5.99、6.75 mg·g−1·h−1;粒径>2.00 mm的团聚体土壤酶活性最低(4.64 mg·g−1·h−1)。粒径<0.25 mm的团聚体中,潜在、轻度与中度、重度石漠化程度土壤淀粉酶活性差异显著(P<0.05);粒径0.25~2.00 mm的团聚体中,各石漠化程度土壤酶活性差异显著(P<0.05);粒径>2.00 mm的团聚体中,中度石漠化土壤淀粉酶活性显著低于潜在、轻度、重度石漠化土壤。潜在、中度石漠化不同粒径土壤酶活性差异显著,轻度、重度石漠化程度各粒径土壤酶活性差异不显著。双因素方差分析表明:粒径、石漠化程度及粒径和石漠化程度的交互作用均对淀粉酶活性有显著影响(P<0.05)(表3)。

    图 2  不同石漠化程度下土壤团聚体酶活性的变化
    Figure 2  Enzymatic change of soil aggregates in different degrees of rocky desertification
    2.3.2   脲酶活性

    不同粒径团聚体土壤脲酶活性为2.20~6.51 μg·g−1·h−1,各石漠化程度酶活性从大到小依次为重度、轻度、潜在、中度。由图2B可知:不同粒径团聚体土壤脲酶活性随粒径增大而降低。由差异性分析可知:粒径<0.25 mm的团聚体中,潜在、轻度石漠化与中度、重度石漠化土壤酶活性差异显著(P<0.05),各石漠化程度粒径<0.25 mm的团聚体土壤酶活性显著高于粒径0.25~2.00 mm、粒径>2.00 mm的团聚体酶活性。由表3可知:粒径、石漠化程度对土壤脲酶活性影响显著(P<0.05)。

    2.3.3   β-葡萄糖苷酶活性

    不同粒径团聚体土壤β-葡萄糖苷酶活性为0.81~2.12 μg·g−1·h−1,各石漠化程度土壤酶活性从大到小依次为重度、轻度、潜在、中度。由图2C可知:不同粒径团聚体酶活性随粒径增大而降低。粒径<0.25 mm和粒径0.25~2.00 mm的团聚体中,中度石漠化土壤酶活性显著低于潜在、轻度、重度石漠化土壤酶活性(P<0.05)。由表3可知:粒径、石漠化程度对土壤β-葡萄糖苷酶活性影响显著(P<0.05),粒径和石漠化程度的交互作用对β-葡萄糖苷酶活性影响不显著(P>0.05)。

    2.3.4   酸性磷酸酶活性

    不同粒径团聚体土壤酸性磷酸酶活性为1.39~1.45 μg·g−1·h−1,均值为1.42 μg·g−1·h−1 (图2D)。不同石漠化程度及不同粒径团聚体土壤酸性磷酸酶活性差异均较小。粒径和石漠化程度均对酸性磷酸酶活性影响显著(P<0.05),但粒径和石漠化程度的交互作用对其无显著影响(P>0.05)(表3)。

    2.4.1   土壤团聚体酶活性几何平均数

    表4可知:潜在、轻度、中度和重度石漠化土壤团聚体酶活性几何平均数分别为:12.33~17.67、13.40~17.68、9.25~11.91、13.68~18.17 μg·g−1·h−1。中度石漠化土壤团聚体各粒径酶活性几何平均数均显著低于潜在、轻度、重度石漠化(P<0.05),而潜在、轻度、重度石漠化土壤各粒径团聚体酶活性几何平均数差异不显著(P>0.05)。从土壤团聚体来看,土壤酶活性几何平均数随团聚体粒径的增大而减小,说明小团聚体更利于土壤酶活性的积累。

    表 4  土壤酶活性几何平均数
    Table 4  Ceometric averages of soil enzymes activities
    石漠化程度几何平均数/(μg·g−1·h−1)全土
    粒径<0.25 mm粒径0.25~2.00 mm粒径>2.00 mm
    潜在   17.67±1.09 aA16.86±0.58 aAB12.33±1.06 aC15.18±0.04 aB
    轻度   17.68±0.73 aA16.27±1.35 aB13.40±0.81 aC15.37±0.78 aB
    中度   11.91±1.21 bA10.40±1.12 bB9.25±0.95 bB11.78±1.05 bA
    重度   18.17±1.23 aA16.75±3.39 aA13.68±1.96 aB16.53±1.21 aA
      说明:数值为平均值±标准差;同列不同小写字母表示相同粒径不同石漠化程度土壤团聚体酶几何平均数差异显著(P<0.05);同行     不同大写字母表示相同石漠化程度不同粒径团聚体土壤酶活性几何平均数差异显著(P<0.05)
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    2.4.2   各粒径土壤团聚体碳、氮、磷与酶活性的贡献率

    不同石漠化程度下,土壤淀粉酶、脲酶、β-葡萄糖苷酶活性及土壤有机碳、全氮、全磷贡献率均为粒径0.25~2.00 mm、粒径>2.00 mm的团聚体显著高于粒径<0.25 mm(表5表6)(P<0.05)。酸性磷酸酶活性在粒径>2.00 mm的团聚体中贡献率显著高于粒径<0.25 mm、粒径0.25~2.00 mm的团聚体;全氮和全磷在相同石漠化程度不同粒径团聚体中各粒级贡献率差异显著(P<0.05)。重度石漠化土壤淀粉酶、脲酶、β-葡萄糖苷酶活性、有机碳、全氮、全磷各粒级贡献率差异显著(P<0.05)。本研究表明:粒径>2.00 mm的团聚体在土壤养分含量中不是最高,但在各石漠化程度中都占了优势,因此它的贡献率最高。

    表 5  不同石漠化程度土壤团聚体养分贡献率
    Table 5  Nutrient contribution rates of soil aggregates at different rocky desertification degrees
    土壤养分石漠化程度养分贡献率/%
    粒径<0.25 mm粒径0.25~2.00 mm粒径>2.00 mm
    有机碳  潜在15.80±0.01 aC39.69±0.02 aB55.49±0.01 aA
    轻度14.52±0.02 abB43.02±0.04 aA49.38±0.06 aA
    中度18.54±0.03 aB45.03±0.05 aA45.21±0.05 aA
    重度11.15±0.03 bC29.64±0.06 bB48.82±0.09 aA
    全氮  潜在15.27±0.01 abC37.30±0.02 abB48.48±0.00 aA
    轻度13.47±0.02 abC40.41±0.02 aB44.68±0.05 abA
    中度16.12±0.02 aB38.09±0.04 abA38.70±0.02 bA
    重度12.02±0.03 bC30.91±0.07 bB51.05±0.089 aA
    全磷  潜在13.45±0.01 abC35.18±0.00 bcB60.79±0.01 aA
    轻度12.11±0.01 bcC40.01±0.04 abB50.67±0.06 bA
    中度15.63±0.02 aC43.79±0.03 aB47.97±0.02 bA
    重度9.25±0.03 cC29.02±0.07 cB56.68±0.09 abA
      说明:数值为平均值±标准差;同列不同小写字母表示相同粒径不同石漠化程度土壤团聚体养分贡献率差异显著(P<0.05);同行不     同大写字母表示相同石漠化程度不同粒径团聚体土壤养分贡献率差异显著(P<0.05)
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    表 6  不同石漠化程度土壤团聚体酶活性贡献率
    Table 6  Contribution rates of soil aggregates enzyme activities in different degrees of rocky desertification
    土壤酶   石漠化程度酶活性贡献率/%
    粒径<0.25 mm粒径0.25~2.00 mm粒径>2.00 mm
    淀粉酶   潜在15.53±0.01 aC55.00±0.03 aA41.62±0.00 aB
    轻度12.77±0.01 bB46.53±0.07 abA48.22±0.11 aA
    中度17.13±0.01 aB41.48±0.05 bcA36.91±0.05 aA
    重度9.02±0.02 cC33.58±0.10 cB48.95±0.09 aA
    脲酶    潜在14.68±0.01 aB29.66±0.01 aA39.36±0.06 aA
    轻度13.74±0.01 aB37.73±0.05 aA38.82±0.03 aA
    中度18.20±0.02 aB37.41±0.03 aA41.59±0.06 aA
    重度13.78±0.05 aC32.90±0.14 aB45.02±0.07 aA
    β-葡萄糖苷酶潜在15.08±0.00 aB39.44±0.07 abA38.73±0.03 aA
    轻度16.04±0.04 aB44.98±0.17 aA37.31±0.06 aA
    中度10.04±0.02 bB25.01±0.04 bA23.13±0.02 bA
    重度11.82±0.03 abB32.19±0.12 abA41.23±0.06 aA
    酸性磷酸酶 潜在12.56±0.01 abB12.52±0.01 abB52.99±0.01 abA
    轻度12.00±0.01 abB11.89±0.01 abB49.59±0.04 bA
    中度14.86±0.02 aB14.82±0.02 aB45.73±0.02 bA
    重度10.22±0.03 bB10.06±0.03 bB58.75±0.09 aA
      说明:数值为平均值±标准差;同列不同小写字母表示相同粒径不同石漠化程度土壤团聚体酶活性贡献率差异显著(P<0.05);同行     不同大写字母表示相同石漠化程度不同粒径团聚体土壤酶活性贡献率差异显著(P<0.05)
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    土壤团聚体的组成比例及稳定性是评价土壤结构的重要指标,稳定的团聚体可以减少土壤可侵蚀性及提升土壤肥力[28]。土壤颗粒在持久性胶结物质的作用下形成粒径<0.25 mm的微团聚体,具有抵抗机械破坏和调节土壤水、肥、气、热以及各种生物活动等功能[29],之后在瞬时性及暂时性的胶结物质作用下逐级形成粒径>0.25 mm的大团聚体[30]。团聚体的比例能反映不同石漠化程度土壤结构的稳定性。研究区不同石漠化程度土壤粒径团聚体组成比例随粒径的增大而增大,且粒径>0.25 mm团聚体质量分数均值高达87.84%,说明该研究区土壤团聚性较强,分散性较弱,这与黄永珍等[31]、廖洪凯等[32]的研究结果基本一致。该研究认为:表征土壤团聚体结构稳定性的土壤团聚体平均质量直径从大到小依次为重度、潜在、轻度、中度,重度石漠化土壤团聚体平均质量直径较高,可能是由于该区虽然岩石裸露率高,植被覆盖率低,但岩石空隙草本植物较多。有研究认为:天然草地土壤团聚体稳定性高于灌木林地[33],潜在石漠化和轻度石漠化由于植被覆盖率及种类较多,导致植被凋落物量大且凋落物分解速率显著高于其他石漠化程度植被凋落物,使得土壤活性有机质的积累促进了较大粒径团聚体的形成[34]。中度石漠化由于植被覆盖率较低,受到的人为干扰更多,增强了对表层土壤大团聚体的破坏。

    土壤团聚体粒径对酶活性的分布有重要影响,研究区土壤团聚体酶几何平均数、脲酶、β-葡萄糖苷酶、酸性磷酸酶活性均随粒径的增大而减小,淀粉酶活性在粒径<0.25 mm和粒径0.25~2.00 mm的团聚体中较高,在粒径>2.00 mm的团聚体中最低,这与姬秀云等[35]的研究结果一致。朱家琪等[36]研究也显示:蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性随着团聚体粒径的减小而增大,其中粒径0.25 mm团聚体的酶活性最高。NIE等[37]研究表明:大团聚体不利于土壤酶活性的累积。此外,在植被恢复过程中,小粒径团聚体先形成[17],因此导致包裹在大团聚体内部的小粒径团聚体具有稳定的有机物质、酶及其底物。

    本研究显示:不同石漠化程度土壤团聚体有机碳及全氮质量分数均为重度和轻度石漠化显著高于潜在和中度石漠化,粒径<0.25 mm团聚体的有机碳、全氮质量分数均显著高于粒径0.25~2.00 mm和粒径>2.00 mm的团聚体。这是因为土壤团聚体对养分的吸附能力与比表面积呈正比,在质量相同的情况下,粒径越小的土壤团聚体,比表面积越大[31],其次,有机质在团聚体形成的最开始阶段起到的作用更突出,所以较小粒级团聚体中的有机碳高于较大的粒径团聚体[38]。马瑞萍等[39]研究显示:粒径<0.25 mm的团聚体总有机碳含量较高,可能是由于微团聚体中有机碳主要以稳定的腐殖质碳为主,而大团聚体中有机碳则主要以易分解、矿化的活性有机碳为主。因此,小团聚体中有机碳不断积累,而大团聚体中由于活性有机碳的分解、矿化,导致总有机碳含量不断降低。粒径<0.25 mm的团聚体全氮高,主要受到有机碳含量以及小粒级团聚体对铵根离子(NH4 +)吸附力较高的影响[40]。不同石漠化程度土壤全磷含量在各粒级团聚体中分布较均匀,这与卢怡等[26]的研究结果一致。可能是因为全磷含量在土壤中不易迁移,从而使它在土壤中比较稳定。

    本研究区重度石漠化土壤团聚体养分、酶活性均较高,这与大多数的研究结果有所不同,可能是由于该区虽然岩石裸露率高,但雨水冲击等作用导致局部土壤肥沃,岩石空隙间生长了大量的草本植物,其发达的根系,使石漠化程度严重,石灰岩的溶解程度加大,分解出的有机质增多[41]。另外,有研究显示:岩石裸露率较高的地方养分元素并非一定减少,而是呈一定的正相关性,因为基岩裸露的过程其实也是石面土壤被侵蚀、养分物质在岩隙和石槽中沉积的过程[42],这与杨丹等[17]、张伟等[42]的研究结果一致。中度石漠化区土壤团聚体有机碳、全氮含量显著低于潜在、轻度、重度石漠化,淀粉酶、脲酶、β-葡萄糖苷酶活性均最低,酸性磷酸酶活性最高。卢怡等[26]研究表明:土壤养分与酶活性之间有显著相关性。吴丽芳等[43]研究显示:不同石漠化程度土壤有机碳、全氮与淀粉酶、脲酶、β-葡萄糖苷酶活性呈显著正相关,与酸性磷酸酶活性呈负相关,表明酶活性对土壤中各形态有机碳及全氮之间的相互转化起到重要作用。还有研究表明:有机质含量高的土壤团聚体中酶活性较高[44]。研究区中度石漠化土壤酶活性较低,是由于该区属于植被恢复初期,植被覆盖率较低,凋落物量较少,因此土壤养分含量较低。而潜在石漠化与轻度石漠化区植被覆盖率相对较高,有一定的凋落物及腐殖质覆盖在土壤表层,导致底物增加,进而诱导酶活性增强[19]。酸性磷酸酶活性在不同石漠化程度土壤团聚体中差异不明显,是因为酸性磷酸酶活性是影响土壤磷素有效性的重要因子,而土壤中的磷素大部分是以迟效性状态存在[45],在土壤中移动性较小。土壤碳、氮已被广泛证实是影响土壤酶活性的主要因素[17]。因此要提高岩溶石漠化区土壤酶活性,应优先提高土壤有机质含量,而进行植被修复又是提高岩溶区土壤养分含量的有效措施。

    将不同粒径团聚体的组成比例与团聚体中土壤养分进行综合考虑,可以全面反映各粒径团聚体对土壤养分的贡献率。本研究发现:不同石漠化程度土壤中,粒径>2.00 mm和粒径0.25~2.00 mm的团聚体是土壤养分的主要来源,粒径<0.25 mm的团聚体对土壤碳、氮、磷及土壤酶活性贡献率最低。虽然土壤有机碳、全氮、全磷及脲酶、β-葡萄糖苷酶、酸性磷酸酶活性在粒径>2.00 mm的团聚体中均较低,但由于土壤中粒径>2.00 mm团聚体的组成比例最高,所以粒径>2.00 mm的团聚体对土壤养分的贡献率才显示出较高值。这也进一步说明不同粒径团聚体对土壤养分及酶活性的贡献率与团聚体含量的高低有关。邱莉萍等[38]研究也发现:团聚体含量是引起团聚体养分贡献率变化的主要因素。

    在岩溶区不同石漠化程度土壤粒径团聚体中,较大粒径的土壤团聚体在土壤组成上占优势,对土壤养分和酶活性的贡献率也相对较高,而较小粒径的土壤团聚体更有利于土壤营养元素和酶活性的积累,其相应的含量也更高。土壤养分及酶活性在土壤团聚体中的分布情况,可作为评价石漠化地区土壤地力的指标之一,为该地区土壤改良和植被恢复提供数据支撑和理论依据。在不同石漠化程度土壤中,淀粉酶活性变化趋势从大到小依次为潜在、轻度、重度、中度的石漠化土壤,有机碳、全氮、脲酶和β-葡萄糖苷酶活性变化趋势从大到小依次为重度、轻度、潜在、中度的石漠化土壤。研究区重度石漠化土壤养分及酶活性较高,可对重度石漠化区进行一定的植被恢复。

  • 表  1  灵武长枣各栽植基地基本情况

    Table  1.   Basic situation of Z. jujuba ‘Lingwuchangzao’ plantation

    栽植基地海拔/m 地理位置株行距/(m×m)树龄/a土壤类型样地数/个样地面积/hm2
    大泉林场1 123.937°58′27″N,106°19′36″E4×212壤土 51 087
    银湖公司1 171.837°53ʹ51″N,106°23ʹ38″E4×210~12砂壤土3 925
    园艺场 1 113.438°05′20″N,106°23′26″E4×212壤土 21 200
    长枣庄园1 109.838°10ʹ57″N,106°20ʹ38″E4×210~12壤土 3 614
    中玺公司1 170.238°19′17″N,106°24′21″E4×210砂土 3 523
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    表  2  灵武长枣种植基地土壤肥力性质指标概况

    Table  2.   Soil nutrients situation of Z. jujuba ‘Lingwuchangzao’ plantation

    项目有机质/
    (g·kg−1)
    全氮/
    (g·kg−1)
    全磷/
    (g·kg−1)
    全钾/
    (g·kg−1)
    速效氮/
    (mg·kg−1)
    速效磷/
    (mg·kg−1)
    速效钾/
    (mg·kg−1)
    有效铁/
    (mg·kg−1)
    有效锌/
    (mg·kg−1)
    有效锰/
    (mg·kg−1)
    硒/
    (mg·kg−1)
    最大值16.901.401.9219.80168.00197.00520.0066.206.8817.000.310 0
    最小值 1.790.140.3414.10 12.00 3.51 70.00 1.600.18 1.340.020 0
    平均值 7.860.590.7816.16 54.86 43.31173.0715.711.00 4.120.150 0
    标准差 5.020.380.52 1.69 42.92 49.14130.4820.381.66 3.970.090 0
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    表  3  灵武长枣叶片矿物质养分

    Table  3.   Survey data of leaf nutrients in Z. jujuba ‘Lingwuchangzao’

    项目氮/(g·kg−1)磷/(g·kg−1)钾/(g·kg−1)钙/(g·kg−1)镁/(g·kg−1)锌/(mg·kg−1)铁/(mg·kg−1)硒/(mg·kg−1)
    最大值30.803.1924.0090.0014.0032.00504.000.130 0
    最小值19.501.72 9.3054.00 5.2014.00180.000.050 0
    平均值27.952.6916.4765.50 6.4017.33262.830.080 0
    标准差 1.980.20 4.1611.01 1.06 1.89 21.620.020 0
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    表  4  灵武长枣果实矿物质养分

    Table  4.   Survey data of fruit mineral nutrients in Z. jujuba ‘Lingwuchangzao’

    项目氮/(g·kg−1)磷/(g·kg−1)钾/(g·kg−1)钙/(g·kg−1)镁/(mg·kg−1)锌/(mg·kg−1)铁/(mg·kg−1)硒/(mg·kg−1)
    最大值3.000.422.824.58563.002.0011.600.003 3
    最小值2.050.371.900.16104.001.20 3.500.001 8
    平均值2.540.392.380.63277.691.49 5.310.002 4
    标准差0.260.010.221.02 84.200.24 2.420.000 4
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    表  5  灵武长枣果实品质

    Table  5.   Survey data of fruit quality in Z. jujuba ‘Lingwuchangzao’

    项目单果质量/g纵径/mm横径/mm硬度/
    (kg·cm−2)
    可溶性固形物/
    (mg·g−1)
    维生素C/
    (g·kg−1)
    滴定酸/
    (mol·L−1)
    可溶性糖/
    ( mg·g−1)
    最大值15.9147.3127.9115.2225.84 0.165 2 0.18 18.83
    最小值11.4740.9324.4313.1518.04 0.104 1 0.14 12.94
    平均值13.9044.2226.1014.1822.20 0.136 9 0.15 16.41
    标准差 1.44 2.04 1.07 0.62 2.15 0.148 8 0.01 1.45
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    表  6  土壤肥力与果实养分及品质之间的相关系数

    Table  6.   Correlation coefficients between soil nutrients and fruit index

    果实指标有机质全氮全磷全钾速效氮速效磷果实指标有机质全氮全磷全钾速效氮速效磷
    单果质量 0.136 0.158 0.207 0.266 0.189 0.257 0.819** 0.786** 0.684** 0.794** 0.680** 0.551*
    纵径 0.426 0.455 0.484 0.542* 0.452 0.475−0.183−0.182−0.150−0.007−0.291−0.179
    横径−0.221−0.216−0.169−0.186−0.118−0.065−0.137−0.188−0.191 0.010−0.371−0.165
    硬度−0.470−0.418−0.301−0.395−0.387−0.248−0.252−0.230−0.229−0.237−0.210−0.113
    可溶性固形物−0.140−0.144−0.077−0.226 0.026−0.005−0.242−0.217−0.154−0.243−0.156−0.036
    维生素C 0.079 0.082 0.115 0.060 0.098 0.022 0.748** 0.772** 0.779** 0.771** 0.761** 0.678**
    滴定酸 0.619* 0.607* 0.586* 0.589* 0.591* 0.444−0.142−0.133−0.217−0.079−0.108−0.147
    可溶性糖 0.394 0.446 0.605* 0.530* 0.543* 0.520*−0.203−0.214−0.197−0.220−0.226−0.254
      说明:*表示在0.05水平上显著相关;**表示在0.01水平上显著相关
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    表  7  叶片养分与果实指标之间的相关系数

    Table  7.   Correlation coefficients between leaf nutrients and fruit index

    果实指标
    滴定酸 0.557*0.683**0.541**−0.4690.506*0.4670.637**0.244
    可溶性糖0.671**0.565*0.259−0.2800.646**0.548*0.399−0.015
    氮   0.627**0.537*0.580*−0.4790.3580.519*0.710**0.329
    锌   0.1830.3220.3930.0070.4840.812**0.513*0.640**
      说明:*表示在0.05水平上显著相关;**表示在0.01水平上显著相关
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    表  8  果实养分与果实品质之间的相关系数

    Table  8.   Correlation coefficients between fruit nutrients and fruit quality

    果实指标
    单果质量  0.211−0.0610.046
    纵径    0.414−0.1590.344
    横径    −0.1320.022−0.305
    硬度    −0.673**0.542*−0.454
    可溶性固形物−0.156−0.098−0.156
    维生素C  0.2750.0340.340
    滴定酸   0.687**−0.1740.539*
    可溶性糖  0.439−0.0340.346
      说明:*表示在0.05水平上显著相关;**表示在0.01水平上     显著相关
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    表  9  影响果实养分及品质的土壤因子及回归方程

    Table  9.   Soil factors and regression equations that affect fruit nutrient and quality

    果实养分及品质影响果实的土壤因子回归方程FR2
    纵径(y1)全钾(x1)y1=33.066−0.693x15.834*0.213
    滴定酸(y2)速效钾(x2)y2=33.066−0.693x29.813**0.358
    可溶性糖(y3)速效钾(x2)y3=15.064+0.008x213.145**0.895
    氮(y4)有机质(x4)、硒(x5)y4=2.246+0.073x4−1.799x524.746***0.642
    钾(y5)有效铁(x6)、全磷(x7)y5=2.249−0.017x6+0.504x79.126**0.735
    锌(y6)速效钾(x2)y6=1.230+0.020x228.114**0.720
      说明:*表示在0.05水平上显著相关;**表示在0.01水平上显著相关;***表示在0.001水平上显著相关
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    表  10  影响果实养分及品质的主要叶片养分因子及回归方程

    Table  10.   Selection of leaf nutrient factors and establishment of regression equation affecting fruit nutrients

    果实养分及品质影响果实的叶片因子回归方程FR2
    滴定酸(y2)磷(α1)y2=0.044+0.039α112.248**0.667
    可溶性糖(y3)磷(α2)、镁(α3)y3=0.662+0.424α2+0.496α311.186**0.546
    氮(y4)铁(α4)y4=1.310+0.005α412.244**0.769
    锌(y6)锌(α5)y6=0.872+0.033α5 21.129***0.635
      说明:*表示在0.05水平上显著相关;**表示在0.01水平上显著相关;***表示在0.001水平上显著相关
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    表  11  影响果实养分及品质的主要果实矿物质因子及回归方程

    Table  11.   Selection of fruit mineral factors and establishment of regression equation affecting fruit nutrients

    果实养分及品质果实矿物质因子回归方程FR2
    硬度(y7)氮(β1)y7=18.248−1.600β117.591**0.714
    滴定酸(y2)氮(β1)、铁(β2)y2=0.690+0.380β1−0.002β212.241**0.626
    氮(y4)锌(β3)y4=1.536+0.673β38.775*0.841
    钙(y8)镁(β5)、铁(β2)y8=−3.250+0.012β5+0.114β246.118***0.857
    镁(y9)钙(β6)、铁(β2)y9=282.122+74.399β6−9.634β249.996***0.867
    锌(y6)氮(β1)y6=0.038+0.573β18.775*0.561
    硒(y10)镁(β5)y10=0.001−3.189×10−6 β59.171**0.553
      说明:*表示在0.05水平上显著相关;**表示在0.01水平上显著相关;***表示在0.001水平上显著相关
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-08-05
  • 修回日期:  2019-12-01
  • 网络出版日期:  2020-07-21
  • 刊出日期:  2020-07-21

灵武长枣果实品质与土壤肥力、叶片养分的相关性

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190462
    基金项目:  西部一流大学重大创新资助项目(ZKZD2017008)
    作者简介:

    严亮亮,从事经济林栽培学。E-mail: 1226702154@qq.com

    通信作者: 宋丽华,教授,从事林木良种繁育与经济林栽培研究。E-mail: slh382@126.com
  • 中图分类号: S718.43

摘要:   目的  研究土壤、叶片、果实养分与灵武长枣Zizyphus jujuba ‘Lingwuchangzao’品质的关系,用于建立灵武长枣的科学施肥体系。  方法  以宁夏灵武市5个灵武长枣栽植基地的果实、果树叶片及土壤为试材,通过多重线性逐步回归分析,研究了灵武长枣果实品质与土壤肥力、叶片养分的相关性。  结果  不同栽植基地土壤肥力差异较大,栽植基地普遍缺锰;灵武长枣果实纵径与土壤全钾、果实硬度与果实氮呈负相关;果实滴定酸与土壤速效钾、叶片磷、果实氮呈正相关,与果实铁呈负相关;果实氮与土壤有机质、叶片铁、果实锌呈正相关,与土壤硒呈负相关;果实钾与土壤有效铁呈负相关,与土壤全磷呈正相关;果实锌与土壤速效钾、叶片锌、果实氮呈正相关。  结论  灵武长枣栽植基地应增加有机肥和微量元素的施用量,特别是锰,而应减少铁的施用量。表11参24

English Abstract

严亮亮, 岳坤, 宋丽华. 灵武长枣果实品质与土壤肥力、叶片养分的相关性[J]. 浙江农林大学学报, 2020, 37(4): 631-638. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190462
引用本文: 严亮亮, 岳坤, 宋丽华. 灵武长枣果实品质与土壤肥力、叶片养分的相关性[J]. 浙江农林大学学报, 2020, 37(4): 631-638. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190462
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Citation: YAN Liangliang, YUE Kun, SONG Lihua. Correlation between fruit quality and soil fertility and leaf nutrients of Zizyphus jujuba ‘Lingwuchangzao’[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2020, 37(4): 631-638. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190462
  • 灵武长枣Zizyphus jujuba ‘Lingwuchangzao’是宁夏特色枣树栽培品种[1],其果个大,味道好,口感脆,富含维生素,有“活维生素丸”的美称[2]。目前灵武长枣的栽植面积逐年增加,已达9 467 hm2[3]。随着灵武长枣栽植面积的不断扩大,产业规模越来越大,人们对灵武长枣的品质要求也越来越高。然而近几年,由于自然环境变化、管理技术不到位等因素导致灵武长枣的果实品质良莠不齐,个别栽植基地枣树的果实品质有所下降。为了全面了解灵武长枣不同栽植基地影响果品的因子,制定科学的施肥与管理措施,研究土壤、叶片、果实养分与灵武长枣品质的关系,对建立灵武长枣科学施肥体系,提高果实品质有重要意义。马亚平等[4]研究了灵武长枣果实品质与土壤肥力之间的相关性。王文放[5]研究表明:筛选合理的施肥配方可以揭示灵武长枣养分需求的规律;白琳云等[6]研究发现:覆盖处理有利于促进设施灵武长枣营养生长与果实营养品质的提高;孙亚萍等[7]研究表明:行间种草可以改善果实品质,提高坐果率;贾昊等[8]发现:不同磁强磁化水处理能促进灵武长枣的营养增加;另外,对不同栽植基地灵武长枣果实品质[9]、土壤与果实品质的关系[10]也开展了相关的研究。但是,对灵武长枣叶片与果实、土壤与叶片的相关性研究还未见报道。基于此,本研究对5个灵武长枣栽植基地的影响因素进行调查,分析了土壤、叶片、果实养分与果实品质之间的相关性,并对筛选的影响因子进行多重线性逐步回归分析,以期为灵武长枣科学施肥提供理论依据。

    • 宁夏灵武位于38°04′42″~38°04′47″N,106°31′45″~106°31′59″E,该区海拔1 250.0 m,属中温带大陆性干旱气候,春迟秋早,四季分明、日照充足、热量丰富、蒸发强烈、气候干燥、晴天多、雷雨少,全年日照时数4 434.7 h,平均无霜期157.0 d,植物生长期持续170.0 d,有效积温3 351.3 h,年平均气温8.8 ℃,年均降水量206.2~255.2 mm。土壤为砂壤土,土质深厚肥沃,引黄河水灌溉,水源充裕,极适宜长枣的生长。本研究5个种植基地施肥情况基本一致,春季3月中旬按照每棵树0.1 kg的量施用生物有机肥,夏季5月上旬按照每棵树各施用0.4 kg磷酸二铵、1.1 kg硫酸钾。6月中旬按照每棵树施用1.0 kg的元素水溶肥料[各元素配比为m(氮)∶m(五氧化二磷)∶m(氧化钾)=9∶15∶30。硼质量分数为0.20%,锌质量分数为0.05%]。各基地基本情况见表1

      表 1  灵武长枣各栽植基地基本情况

      Table 1.  Basic situation of Z. jujuba ‘Lingwuchangzao’ plantation

      栽植基地海拔/m 地理位置株行距/(m×m)树龄/a土壤类型样地数/个样地面积/hm2
      大泉林场1 123.937°58′27″N,106°19′36″E4×212壤土 51 087
      银湖公司1 171.837°53ʹ51″N,106°23ʹ38″E4×210~12砂壤土3 925
      园艺场 1 113.438°05′20″N,106°23′26″E4×212壤土 21 200
      长枣庄园1 109.838°10ʹ57″N,106°20ʹ38″E4×210~12壤土 3 614
      中玺公司1 170.238°19′17″N,106°24′21″E4×210砂土 3 523
    • 于2018年9月下旬,分别在银川灵武市5个灵武长枣栽植基地,采集树龄为10~12 a的成熟期灵武长枣、叶片和栽植基地土壤为试材,土壤类型均为砂壤土。

    • 每个基地随机选取3个采样小区,每采样小区采用五点取样法采集0~60 cm土层土壤,灵武长枣根系深度分布为0~70 cm[5],各取样点土样均匀混合,取样3份,将土样装入自封袋带回实验室自然风干,研磨后分别过2.25和1.00 mm的筛,装入自封袋中保存待测。

    • 在各栽植基地分别选3个样地,每个样地选取3棵树龄、长势基本一致的枣树,分别在每棵树的东、西、南、北4个方向选取二次枝中部,各取5片健康成熟的叶,每个取样点共180片叶,并对采集的树叶进行标记,带回实验室后洗净、杀青、经80 ℃烘干,粉碎后装入自封袋中保存。

    • 在果实成熟期(2018年9月下旬),分别在各栽植基地,选取采集叶片标记的植株,分别在每棵树的东、西、南、北4个方向各取5颗枣,每个取样点共180颗枣,带回实验室冷藏并进行果实品质测定。

    • 土壤有机质采用重铬酸钾容量法,氮采用凯氏定氮法,碱解氮采用碱解扩散法,磷采用氢氧化钠-钼锑抗比色法,有效磷采用0.5 mol·L−1碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法,钾采用氢氟酸-高氯酸法,速效钾采用乙酸铵浸提-火焰光度计法,有效铁、有效锌、有效锰采用二乙基三胺五乙酸浸提-火焰光度计法,硒采用硝酸-高氯酸消煮荧光法。叶片和果实用硫酸-过氧化氢消煮后,采用凯氏定氮法测定氮,磷采用钼锑抗比色法测定,钾采用火焰光度计法测定,钙、镁、锌、铁、硒采用原子吸收法测定。果实品质用分析天平和游标卡尺分别测定单果质量和纵横经,用手持糖度计测定可溶性固形物,用手持果实硬度计测定硬度,采用2,6-二氯靛酚氧化滴定法测定维生素C,采用酸碱滴定法测定滴定酸,采用蒽酮比色法测定可溶性糖。叶片与果实测定时均使用鲜样。

    • 采用Excel进行数据处理,采用SPSS 25.0进行数据统计分析。

    • 表2可知:根据灵武长枣栽植基地土壤肥力性质指标分级标准[11],本次调查栽植基地有机质、全氮、速效氮的平均质量分数较低,全磷、速效磷、速效钾的平均质量分数较高。不同栽植基地有机质、速效氮、速效磷、速效钾的平均质量分数分别为7.86 g·kg−1、54.86 mg·kg−1、43.31 mg·kg−1、173.07 mg·kg−1,不同栽植基地之间有机质、氮、磷、钾有较大差异。根据宁夏土壤肥力性质指标分级标准[11]发现:本研究土壤有机质、全氮、速效氮极度缺乏。正常土壤硒为0.200 0 mg·kg−1,中国土壤硒的背景值为0.210 0 mg·kg−1,黄土高原地区的土壤硒为0.001 0~0.165 0 mg·kg−1[12],可见,本研究土壤硒的平均值为0.150 0 mg·kg−1,在黄土高原地区属于正常范围。

      表 2  灵武长枣种植基地土壤肥力性质指标概况

      Table 2.  Soil nutrients situation of Z. jujuba ‘Lingwuchangzao’ plantation

      项目有机质/
      (g·kg−1)
      全氮/
      (g·kg−1)
      全磷/
      (g·kg−1)
      全钾/
      (g·kg−1)
      速效氮/
      (mg·kg−1)
      速效磷/
      (mg·kg−1)
      速效钾/
      (mg·kg−1)
      有效铁/
      (mg·kg−1)
      有效锌/
      (mg·kg−1)
      有效锰/
      (mg·kg−1)
      硒/
      (mg·kg−1)
      最大值16.901.401.9219.80168.00197.00520.0066.206.8817.000.310 0
      最小值 1.790.140.3414.10 12.00 3.51 70.00 1.600.18 1.340.020 0
      平均值 7.860.590.7816.16 54.86 43.31173.0715.711.00 4.120.150 0
      标准差 5.020.380.52 1.69 42.92 49.14130.4820.381.66 3.970.090 0
    • 表3可以看出:不同栽植基地枣树叶片全钾和钙质量分数差异较大。与马建江等[13]对骏枣Ziziphus jujuba ‘Junzao’叶片养分的研究相比,灵武长枣叶片全磷明显偏低,钙高于骏枣,全钾略高于骏枣,铁略低于骏枣。

      表 3  灵武长枣叶片矿物质养分

      Table 3.  Survey data of leaf nutrients in Z. jujuba ‘Lingwuchangzao’

      项目氮/(g·kg−1)磷/(g·kg−1)钾/(g·kg−1)钙/(g·kg−1)镁/(g·kg−1)锌/(mg·kg−1)铁/(mg·kg−1)硒/(mg·kg−1)
      最大值30.803.1924.0090.0014.0032.00504.000.130 0
      最小值19.501.72 9.3054.00 5.2014.00180.000.050 0
      平均值27.952.6916.4765.50 6.4017.33262.830.080 0
      标准差 1.980.20 4.1611.01 1.06 1.89 21.620.020 0
    • 表4表5可以看出:不同栽植基地之间果实(不包含果核)矿物质养分和果实品质有较大差异。

      表 4  灵武长枣果实矿物质养分

      Table 4.  Survey data of fruit mineral nutrients in Z. jujuba ‘Lingwuchangzao’

      项目氮/(g·kg−1)磷/(g·kg−1)钾/(g·kg−1)钙/(g·kg−1)镁/(mg·kg−1)锌/(mg·kg−1)铁/(mg·kg−1)硒/(mg·kg−1)
      最大值3.000.422.824.58563.002.0011.600.003 3
      最小值2.050.371.900.16104.001.20 3.500.001 8
      平均值2.540.392.380.63277.691.49 5.310.002 4
      标准差0.260.010.221.02 84.200.24 2.420.000 4

      表 5  灵武长枣果实品质

      Table 5.  Survey data of fruit quality in Z. jujuba ‘Lingwuchangzao’

      项目单果质量/g纵径/mm横径/mm硬度/
      (kg·cm−2)
      可溶性固形物/
      (mg·g−1)
      维生素C/
      (g·kg−1)
      滴定酸/
      (mol·L−1)
      可溶性糖/
      ( mg·g−1)
      最大值15.9147.3127.9115.2225.84 0.165 2 0.18 18.83
      最小值11.4740.9324.4313.1518.04 0.104 1 0.14 12.94
      平均值13.9044.2226.1014.1822.20 0.136 9 0.15 16.41
      标准差 1.44 2.04 1.07 0.62 2.15 0.148 8 0.01 1.45
    • 表6可见:不同土壤肥力性质与灵武长枣果实养分及品质之间存在较强的相关性。其中:土壤有机质、全氮与枣果滴定酸、氮、锌都呈显著正相关(P<0.01);土壤全磷、速效氮与果实滴定酸、可溶性糖、氮、锌都呈显著正相关(P<0.05);土壤全钾与果实纵径、滴定酸、可溶性糖、氮、锌都呈显著正相关(P<0.05);土壤速效磷与果实可溶性糖、氮、锌呈显著正相关(P<0.05);土壤速效钾与果实滴定酸、可溶性糖、锌呈显著正相关(P<0.05);土壤有效铁与果实可溶性糖、钾、锌具有显著相关性(P<0.05),其中有效铁与钾呈负相关;土壤有效锌、有效锰、土壤硒与果实锌具有显著正相关性(P<0.05)。

      表 6  土壤肥力与果实养分及品质之间的相关系数

      Table 6.  Correlation coefficients between soil nutrients and fruit index

      果实指标有机质全氮全磷全钾速效氮速效磷果实指标有机质全氮全磷全钾速效氮速效磷
      单果质量 0.136 0.158 0.207 0.266 0.189 0.257 0.819** 0.786** 0.684** 0.794** 0.680** 0.551*
      纵径 0.426 0.455 0.484 0.542* 0.452 0.475−0.183−0.182−0.150−0.007−0.291−0.179
      横径−0.221−0.216−0.169−0.186−0.118−0.065−0.137−0.188−0.191 0.010−0.371−0.165
      硬度−0.470−0.418−0.301−0.395−0.387−0.248−0.252−0.230−0.229−0.237−0.210−0.113
      可溶性固形物−0.140−0.144−0.077−0.226 0.026−0.005−0.242−0.217−0.154−0.243−0.156−0.036
      维生素C 0.079 0.082 0.115 0.060 0.098 0.022 0.748** 0.772** 0.779** 0.771** 0.761** 0.678**
      滴定酸 0.619* 0.607* 0.586* 0.589* 0.591* 0.444−0.142−0.133−0.217−0.079−0.108−0.147
      可溶性糖 0.394 0.446 0.605* 0.530* 0.543* 0.520*−0.203−0.214−0.197−0.220−0.226−0.254
        说明:*表示在0.05水平上显著相关;**表示在0.01水平上显著相关
    • 表7可见:叶片氮、磷与果实滴定酸、可溶性糖、氮呈显著相关(P<0.05)或极显著相关(P<0.01);叶片钾与果实滴定酸(P<0.01)、氮(P<0.05)具有相关性;果实各指标与叶片钙相关不显著(P>0.05);叶片镁与果实滴定酸(P<0.05)、可溶性糖(P<0.01)具有相关性;叶片锌与果实可溶性糖(P<0.05)、氮(P<0.05)、锌(P<0.01)具有相关性;叶片铁与果实滴定酸(P<0.01)、氮(P<0.01)、锌(P<0.05)具有相关性;叶片硒与果实锌呈显著相关(P<0.05),并且以上均为正相关。而果实单果质量、纵横经、硬度、可溶性固形物、维生素C、磷、钾、钙、镁、铁、硒与所有测定的指标差异都不显著(P>0.05)。

      表 7  叶片养分与果实指标之间的相关系数

      Table 7.  Correlation coefficients between leaf nutrients and fruit index

      果实指标
      滴定酸 0.557*0.683**0.541**−0.4690.506*0.4670.637**0.244
      可溶性糖0.671**0.565*0.259−0.2800.646**0.548*0.399−0.015
      氮   0.627**0.537*0.580*−0.4790.3580.519*0.710**0.329
      锌   0.1830.3220.3930.0070.4840.812**0.513*0.640**
        说明:*表示在0.05水平上显著相关;**表示在0.01水平上显著相关
    • 表8可知:果实氮与硬度、滴定酸具有显著相关性(P<0.01),其中果实氮与硬度呈负相关;果实镁与硬度具有显著相关性(P<0.05);果实锌与滴定酸具有显著相关性(P<0.05);果实品质与果实中的磷、钾、钙、铁、硒相关不显著(P>0.05)。

      表 8  果实养分与果实品质之间的相关系数

      Table 8.  Correlation coefficients between fruit nutrients and fruit quality

      果实指标
      单果质量  0.211−0.0610.046
      纵径    0.414−0.1590.344
      横径    −0.1320.022−0.305
      硬度    −0.673**0.542*−0.454
      可溶性固形物−0.156−0.098−0.156
      维生素C  0.2750.0340.340
      滴定酸   0.687**−0.1740.539*
      可溶性糖  0.439−0.0340.346
        说明:*表示在0.05水平上显著相关;**表示在0.01水平上     显著相关
    • 矿物质元素综合影响果树生长,简单的线性相关不能客观反映矿物质养分各因子对果实的综合影响。因此,本研究将果实与土壤指标进行多元线性逐步回归分析(表9)可知:影响果实纵径的因子是土壤全钾;影响果实滴定酸的因子是土壤速效钾;影响果实可溶性糖的因子是土壤速效钾;影响果实氮的因子是土壤有机质与硒;影响果实钾的因子是土壤有效铁与全磷;影响果实锌的因子是土壤速效钾。

      表 9  影响果实养分及品质的土壤因子及回归方程

      Table 9.  Soil factors and regression equations that affect fruit nutrient and quality

      果实养分及品质影响果实的土壤因子回归方程FR2
      纵径(y1)全钾(x1)y1=33.066−0.693x15.834*0.213
      滴定酸(y2)速效钾(x2)y2=33.066−0.693x29.813**0.358
      可溶性糖(y3)速效钾(x2)y3=15.064+0.008x213.145**0.895
      氮(y4)有机质(x4)、硒(x5)y4=2.246+0.073x4−1.799x524.746***0.642
      钾(y5)有效铁(x6)、全磷(x7)y5=2.249−0.017x6+0.504x79.126**0.735
      锌(y6)速效钾(x2)y6=1.230+0.020x228.114**0.720
        说明:*表示在0.05水平上显著相关;**表示在0.01水平上显著相关;***表示在0.001水平上显著相关

      用同样的方法,建立灵武长枣果实养分与叶片养分的回归方程。由表10可见:果实滴定酸主要受叶片磷的影响;果实可溶性糖主要受叶片磷和镁的影响;果实氮主要受叶片铁的影响;果实锌主要受叶片锌的影响。以上影响果实养分及品质的叶片因子与果实养分及品质之间均为正相关。

      表 10  影响果实养分及品质的主要叶片养分因子及回归方程

      Table 10.  Selection of leaf nutrient factors and establishment of regression equation affecting fruit nutrients

      果实养分及品质影响果实的叶片因子回归方程FR2
      滴定酸(y2)磷(α1)y2=0.044+0.039α112.248**0.667
      可溶性糖(y3)磷(α2)、镁(α3)y3=0.662+0.424α2+0.496α311.186**0.546
      氮(y4)铁(α4)y4=1.310+0.005α412.244**0.769
      锌(y6)锌(α5)y6=0.872+0.033α5 21.129***0.635
        说明:*表示在0.05水平上显著相关;**表示在0.01水平上显著相关;***表示在0.001水平上显著相关

      对影响果实养分及品质的主要矿物质因子进行多重线性逐步回归分析(表11)可知:果实硬度主要受果实氮的影响;果实滴定酸主要受果实氮和铁的共同影响;果实氮主要受果实锌的影响;果实钙主要受果实镁和铁的共同影响;果实镁主要受果实钙和铁的共同影响;果实锌主要受果实氮影响;果实硒主要受果实镁的影响。

      表 11  影响果实养分及品质的主要果实矿物质因子及回归方程

      Table 11.  Selection of fruit mineral factors and establishment of regression equation affecting fruit nutrients

      果实养分及品质果实矿物质因子回归方程FR2
      硬度(y7)氮(β1)y7=18.248−1.600β117.591**0.714
      滴定酸(y2)氮(β1)、铁(β2)y2=0.690+0.380β1−0.002β212.241**0.626
      氮(y4)锌(β3)y4=1.536+0.673β38.775*0.841
      钙(y8)镁(β5)、铁(β2)y8=−3.250+0.012β5+0.114β246.118***0.857
      镁(y9)钙(β6)、铁(β2)y9=282.122+74.399β6−9.634β249.996***0.867
      锌(y6)氮(β1)y6=0.038+0.573β18.775*0.561
      硒(y10)镁(β5)y10=0.001−3.189×10−6 β59.171**0.553
        说明:*表示在0.05水平上显著相关;**表示在0.01水平上显著相关;***表示在0.001水平上显著相关
    • 土壤养分体系是一个复杂的系统,有机质与矿质元素水平间存在密切关系。王立新等[14]研究了不同立地条件下红树莓Rubus idaeus果实品质的差异性。王宏安等[15]研究了土壤质地对蛇龙珠葡萄Cabernet gernischet酿酒品质的影响,表明含砂石的壤土条件下生长的葡萄,酿酒品质较佳。克热曼·赛米等[16]研究表明:不同土壤类型下不同树龄葡萄果实品质之间存在一定的差异。本研究选取的5个试验点是灵武长枣主要产区,土壤和树体管理水平一致,但土壤类型分别属于壤土、砂壤土、砂土,存在一定差异,这种差异性也影响了灵武长枣果实的养分及品质。张强[17]研究表明:苹果Malus sieversii果园的土壤营养成分对果实品质特性的影响复杂,土壤营养元素间存在协同与拮抗作用及不同程度的相关性,用多元线性回归或逐步回归建立方程,容易导致系数不稳、系数符号相反或与生产实际不一致等问题。本研究根据灵武长枣种植基地土壤肥力性质指标分级标准[11],在分析土壤肥力和果实养分的相关性过程中发现:栽植基地土壤中全氮和速效氮低于标准。大量元素中钾和磷较高,微量元素除锰外,各微量元素也处于较高水平,微量元素在果实生长发育过程中具有不可替代的作用。本研究表明:灵武长枣栽植基地锰含量较低,锰是植物叶绿体的组成和维持叶绿体形态的必要元素,也是植物体内多种酶的激活剂[18-20],因此以后在进行施肥时应增加氮肥和微量元素中锰肥的施用。

      本研究通过相关性分析和多重线性逐步回归分析发现:灵武长枣果实养分及品质与土壤、叶片养分因子之间存在较大差异,说明一种营养元素的吸收和积蓄与其他元素具有密切关系[21],不同的营养元素之间存在着相互作用,这与在苹果和猕猴桃Actinidia chinensis上的研究结果基本一致[22-23]。土壤有机质作为土壤中矿物质养分的主要来源,有利于提高土壤的保水保肥能力,本研究土壤有机质升高可以使果实氮升高,从而促使果实蛋白质升高。

      不同的矿质营养元素对果实品质的影响各异。钾对果实品质的形成影响显著[24],相比于全钾,速效钾与果树的生长和果实品质形成的关系更加密切,速效钾的升高可使果实可溶性糖和锌提高。锌是植物正常生长发育所必需的微量营养元素,也是植物某些酶的成分。与叶绿素及生长素物质合成有关,在促进光合作用和碳水化合物的转化中具有重要作用。本研究发现:灵武长枣果实品质主要受土壤有机质、碱解氮、有效磷、钾、铁、锌锰、硒的相互影响,土壤有机质、全氮、有效钾、钙和铁对果实可溶性固形物具有较大的影响,说明不同果实品质受土壤养分的影响程度各异,不同土壤类型枣园,果实品质主要受土壤养分的共同影响因素所决定。

      本研究多重线性逐步回归分析发现:果实氮的升高可以使果实硬度降低,使滴定酸和果实锌提高,而提高土壤有机质可使果实氮增加。果实钙主要受果实镁和铁的影响,且为正相关;果实镁与果实钙为正相关,与铁为负相关。这说明果实钙与镁是相互促进的关系,果实镁与铁是拮抗关系,再次证明各元素在植物体内的相互作用不同。

      本研究各栽植基地普遍缺锰、有机质、全氮以及速效氮,其他微量元素均处于正常水平。为了提高灵武长枣果实品质和营养价值,提升灵武长枣经济价值,在各栽植基地应增加有机肥和微量元素的施用量,特别是锰,应减少铁元素的施用。在实际生产中应根据土壤质地的差异,采取不同的栽培管理措施来减轻土壤质地对灵武长枣果实品质和矿质元素的影响。如大泉林场、园艺场、长枣庄园栽植基地土壤属于壤土,应该适度控制肥水,结合配方施肥和痕量灌溉,加强微量元素的施用,以提高果实品质;银湖公司栽植基地属于砂壤土,应及时补充肥水,保证灵武长枣良好生长的同时,增加有机质施用量,可大大提高果实品质;中玺枣业栽植基地土壤为砂质土,土壤有机质严重缺乏,土壤养分差,果实脆度、含糖量明显下降,可加强生长期微量元素的补充。

参考文献 (24)

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