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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。
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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。
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 1 123.9 37°58′27″N,106°19′36″E 4×2 12 壤土 5 1 087 银湖公司 1 171.8 37°53ʹ51″N,106°23ʹ38″E 4×2 10~12 砂壤土 3 925 园艺场 1 113.4 38°05′20″N,106°23′26″E 4×2 12 壤土 2 1 200 长枣庄园 1 109.8 38°10ʹ57″N,106°20ʹ38″E 4×2 10~12 壤土 3 614 中玺公司 1 170.2 38°19′17″N,106°24′21″E 4×2 10 砂土 3 523 Table 1. Basic situation of Z. jujuba ‘Lingwuchangzao’ plantation
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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采用Excel进行数据处理,采用SPSS 25.0进行数据统计分析。
1.1. 研究区概况
1.2. 材料
1.3. 取样方法
1.3.1. 土壤样品
1.3.2. 叶片样品
1.3.3. 果实样品
1.4. 测定方法
1.5. 数据处理
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由表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。
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 16.90 1.40 1.92 19.80 168.00 197.00 520.00 66.20 6.88 17.00 0.310 0 最小值 1.79 0.14 0.34 14.10 12.00 3.51 70.00 1.60 0.18 1.34 0.020 0 平均值 7.86 0.59 0.78 16.16 54.86 43.31 173.07 15.71 1.00 4.12 0.150 0 标准差 5.02 0.38 0.52 1.69 42.92 49.14 130.48 20.38 1.66 3.97 0.090 0 Table 2. Soil nutrients situation of Z. jujuba ‘Lingwuchangzao’ plantation
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由表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。
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 30.80 3.19 24.00 90.00 14.00 32.00 504.00 0.130 0 最小值 19.50 1.72 9.30 54.00 5.20 14.00 180.00 0.050 0 平均值 27.95 2.69 16.47 65.50 6.40 17.33 262.83 0.080 0 标准差 1.98 0.20 4.16 11.01 1.06 1.89 21.62 0.020 0 Table 3. Survey data of leaf nutrients in Z. jujuba ‘Lingwuchangzao’
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从表4和表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。
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 3.00 0.42 2.82 4.58 563.00 2.00 11.60 0.003 3 最小值 2.05 0.37 1.90 0.16 104.00 1.20 3.50 0.001 8 平均值 2.54 0.39 2.38 0.63 277.69 1.49 5.31 0.002 4 标准差 0.26 0.01 0.22 1.02 84.20 0.24 2.42 0.000 4 Table 4. Survey data of fruit mineral nutrients 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 15.91 47.31 27.91 15.22 25.84 0.165 2 0.18 18.83 最小值 11.47 40.93 24.43 13.15 18.04 0.104 1 0.14 12.94 平均值 13.90 44.22 26.10 14.18 22.20 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 Table 5. Survey data of fruit quality in Z. jujuba ‘Lingwuchangzao’
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从表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)。
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 氮 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 磷 −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 钾 −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 钙 −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 镁 −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 锌 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 铁 −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* 硒 −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 Table 6. Correlation coefficients between soil nutrients and fruit index
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从表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)。
果实指标 氮 磷 钾 钙 镁 锌 铁 硒 滴定酸 0.557* 0.683** 0.541** −0.469 0.506* 0.467 0.637** 0.244 可溶性糖 0.671** 0.565* 0.259 −0.280 0.646** 0.548* 0.399 −0.015 氮 0.627** 0.537* 0.580* −0.479 0.358 0.519* 0.710** 0.329 锌 0.183 0.322 0.393 0.007 0.484 0.812** 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 Table 7. Correlation coefficients between leaf nutrients and fruit index
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由表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)。
果实指标 氮 镁 锌 单果质量 0.211 −0.061 0.046 纵径 0.414 −0.159 0.344 横径 −0.132 0.022 −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 0.275 0.034 0.340 滴定酸 0.687** −0.174 0.539* 可溶性糖 0.439 −0.034 0.346 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 Table 8. Correlation coefficients between fruit nutrients and fruit quality
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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。
果实养分及品质 影响果实的土壤因子 回归方程 F R2 纵径(y1) 全钾(x1) y1=33.066−0.693x1 5.834* 0.213 滴定酸(y2) 速效钾(x2) y2=33.066−0.693x2 9.813** 0.358 可溶性糖(y3) 速效钾(x2) y3=15.064+0.008x2 13.145** 0.895 氮(y4) 有机质(x4)、硒(x5) y4=2.246+0.073x4−1.799x5 24.746*** 0.642 钾(y5) 有效铁(x6)、全磷(x7) y5=2.249−0.017x6+0.504x7 9.126** 0.735 锌(y6) 速效钾(x2) y6=1.230+0.020x2 28.114** 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 Table 9. Soil factors and regression equations that affect fruit nutrient and quality
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。
果实养分及品质 影响果实的叶片因子 回归方程 F R2 滴定酸(y2) 磷(α1) y2=0.044+0.039α1 12.248** 0.667 可溶性糖(y3) 磷(α2)、镁(α3) y3=0.662+0.424α2+0.496α3 11.186** 0.546 氮(y4) 铁(α4) y4=1.310+0.005α4 12.244** 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 Table 10. Selection of leaf nutrient factors and establishment of regression equation affecting fruit nutrients
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。
果实养分及品质 果实矿物质因子 回归方程 F R2 硬度(y7) 氮(β1) y7=18.248−1.600β1 17.591** 0.714 滴定酸(y2) 氮(β1)、铁(β2) y2=0.690+0.380β1−0.002β2 12.241** 0.626 氮(y4) 锌(β3) y4=1.536+0.673β3 8.775* 0.841 钙(y8) 镁(β5)、铁(β2) y8=−3.250+0.012β5+0.114β2 46.118*** 0.857 镁(y9) 钙(β6)、铁(β2) y9=282.122+74.399β6−9.634β2 49.996*** 0.867 锌(y6) 氮(β1) y6=0.038+0.573β1 8.775* 0.561 硒(y10) 镁(β5) y10=0.001−3.189×10−6 β5 9.171** 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 Table 11. Selection of fruit mineral factors and establishment of regression equation affecting fruit nutrients