不同土壤類型中土壤有效硫、有效硼對(duì)灰棗果實(shí)品質(zhì)的影響

宋 健，張少博，王英鵬，李建貴*

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052；2.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)林業(yè)研究所，新疆 烏魯木齊 830052)

【研究意義】棗，為鼠李科棗屬落葉灌木或小喬木，是原產(chǎn)我國(guó)的特有果樹。紅棗作為我國(guó)的一種特色果品，色澤紅艷，酸甜適口，歷來(lái)受到人們青睞[1-3]。棗具有重要的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值，除含有大量的糖和纖維素以外，還含有豐富的維生素和多種微量礦物質(zhì)[4-5]。棗樹具有耐旱、抗寒、開花晚、花期長(zhǎng)等生理特性。作為紅棗主產(chǎn)區(qū)之一的新疆南疆區(qū)域，地域遼闊、日照時(shí)間久、降雨量少、蒸發(fā)量大。這一獨(dú)有的氣候特征，同內(nèi)地產(chǎn)棗大省的氣候相比均有明顯優(yōu)勢(shì)，這也無(wú)疑成為了紅棗產(chǎn)業(yè)發(fā)展的先天條件。這些有利條件，使得新疆紅棗在含糖量、維生素含量等品質(zhì)方面要遠(yuǎn)高于其他產(chǎn)區(qū)的產(chǎn)品[6]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】營(yíng)養(yǎng)元素是紅棗生長(zhǎng)過程中的物質(zhì)基礎(chǔ)，直接影響到紅棗的產(chǎn)量、品質(zhì)等。其中，棗果在生長(zhǎng)過程中需要的常量營(yíng)養(yǎng)元素有氮、磷、鉀等，中量營(yíng)養(yǎng)元素有鈣、鎂、硫等，微量營(yíng)養(yǎng)元素有硼、鋅、鐵等,這些元素對(duì)于棗果的生長(zhǎng)都起著必不可少的作用。硫是植物生長(zhǎng)必須的營(yíng)養(yǎng)元素，不能被其他養(yǎng)分所替代，其對(duì)植物的光合作用、呼吸作用、碳水化合物的代謝等生理過程都有重要作用。對(duì)植物的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)、解毒等過程起一定的作用，并會(huì)影響體內(nèi)某些物質(zhì)的成分和結(jié)構(gòu)，從而影響到作物的產(chǎn)量和品質(zhì)[7]。硼，是一種稀有元素，對(duì)與果實(shí)中碳水化合物的運(yùn)轉(zhuǎn)、植物光合作用以及生殖器官的發(fā)育都有重要作用。缺硼會(huì)使得果實(shí)產(chǎn)量、品質(zhì)下降，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致光合作用受阻，開花不結(jié)果。有研究指出，土壤中的有效硼含量與果樹中含量呈顯著正相關(guān)[8]，但關(guān)于中微量營(yíng)養(yǎng)元素對(duì)棗果實(shí)品質(zhì)的研究相對(duì)較少?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】本試驗(yàn)以不同土壤類型為基礎(chǔ)，以阿瓦提縣種植的灰棗作為研究對(duì)象，應(yīng)用相關(guān)性分析和多元線性回歸分析的方法，對(duì)5種不同土壤類型的土壤有效硫、有效硼及灰棗果實(shí)品質(zhì)進(jìn)行分析?！緮M解決的關(guān)鍵問題】探討不同土壤類型條件下土壤有效硫、有效硼與灰棗果實(shí)品質(zhì)之間的關(guān)系，為灰棗的種植、果實(shí)品質(zhì)以及合理施肥提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概述

采樣點(diǎn)位于新疆維吾爾自治區(qū)阿克蘇地區(qū)阿瓦提縣，地處北緯39°31′～40°50′、東經(jīng)79°45′～ 81°05′之間，屬于暖溫帶干旱氣候區(qū)，多年平均氣溫10.4 ℃，極端高溫39.4 ℃，極端低溫-8.3 ℃，年均降水量46.7 mm，年均蒸發(fā)量1890.7 mm，無(wú)霜期211 d，年均日照時(shí)數(shù)2679 h[9]，晝夜溫差較大適于灰棗生長(zhǎng)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 供試灰棗樣品與土壤樣品選擇在阿瓦提縣5個(gè)栽培管理基本一致，樹齡3年以上，土壤類型不同(潮土，灌淤土，風(fēng)沙土，草甸土和沼澤土)的灰棗園進(jìn)行采樣，每種土壤類型的棗園選擇5個(gè)取樣點(diǎn)，共計(jì)25個(gè)取樣點(diǎn)。從每個(gè)棗園內(nèi)不同方位，避開堆肥，隨機(jī)選取5株棗樹，每株為1個(gè)處理組并采集15顆成熟棗果。以每株棗樹為中心，距離1 m，垂直向下30～40 cm處采集土壤樣品，共采集25個(gè)土壤樣品，混勻裝袋并標(biāo)記，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)測(cè)定。

1.2.2 土壤養(yǎng)分測(cè)定方法 測(cè)定土壤樣品前，根據(jù)測(cè)定的項(xiàng)目不同，分別使用1和0.25 mm篩對(duì)土樣進(jìn)行過篩處理。土壤有效硫含量測(cè)定采用碳酸氫鈉浸提—硫酸鉬銻抗比色法；土壤有效硼含量測(cè)定采用沸水提取法；pH和電導(dǎo)率采用電導(dǎo)率儀進(jìn)行測(cè)定；土壤有機(jī)質(zhì)測(cè)定采用重鉻酸鉀法；堿解氮含量測(cè)定采用堿解擴(kuò)散法；速效鉀測(cè)定采用乙酸銨提取火焰光度法；速效磷含量的測(cè)定采用鉬銻抗比色法；土壤含水量采用烘干法進(jìn)行測(cè)定。

1.2.3 棗果品質(zhì)測(cè)定方法 平均單果重、可食率測(cè)定：抽取每一處理組的灰棗棗果5個(gè)，分別放在電子天秤上稱量，計(jì)算平均值，取出相應(yīng)的果核后再進(jìn)行稱量取平均值，計(jì)算其可食率；果肉密度測(cè)定采用排水法，將稱重后的棗果放入成有一定體積水的容器中，所增加的容積為棗果體積，再根據(jù)公式計(jì)算得棗果肉密度。

可溶性糖含量測(cè)定使用3,5-二硝基水楊酸法；可滴定酸含量測(cè)定使用中和滴定法；可溶性蛋白質(zhì)含量測(cè)定使用考馬斯亮藍(lán)染色法；棗果中游離氨基酸含量測(cè)定使用茚三酮顯色法；Vc含量測(cè)定使用可見分光光度法；黃酮含量測(cè)定使用紫外分光光度法；單寧含量測(cè)定使用高錳酸鉀法；果膠物質(zhì)含量測(cè)定用咔唑比色法。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

使用SPSS17.0和Excel軟件對(duì)棗果品質(zhì)和土壤指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同土壤類型養(yǎng)分測(cè)定

由表1可知，5種不同土壤類型養(yǎng)分之間存在一定的差異。從計(jì)算得出的變異系數(shù)來(lái)看，土壤電導(dǎo)率差異最為明顯，風(fēng)沙土的電導(dǎo)率最大，其次為潮土、草甸土、沼澤土和灌淤土；差異相對(duì)較大的是土壤含水率及土壤速效磷含量，沼澤土的含水量最大，其次為風(fēng)沙土、灌淤土、潮土、草甸土，潮土中速效磷含量最大，其次為風(fēng)沙土、草甸土、灌淤土和沼澤土；土壤中的有效硫和有效硼之間也存在差異，沼澤土中土壤有效硫含量最大，其次為風(fēng)沙土、草甸土、灌淤土和潮土，風(fēng)沙土中土壤有效硼的含量最大，其次為潮土、灌淤土、沼澤土和草甸土；土壤堿解氮、速效鉀及有機(jī)質(zhì)也存在差異，但差異程度不大；土壤pH差異最小，均在6.8左右。

表1 不同土壤類型養(yǎng)分測(cè)定

2.2 不同土壤類型條件下灰棗果實(shí)品質(zhì)的測(cè)定

由表2顯示，不同土壤類型條件下，灰棗果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)表現(xiàn)出不同的差異。可溶性糖、糖酸比、游離氨基酸、Vc含量在5種土壤類型中均存在較明顯的差異性，灰棗單果重、可食率、果肉密度、可滴定酸、可溶性蛋白質(zhì)和果膠物質(zhì)總量在5種土壤類型中均存在較小的差異性。

表2 不同土壤類型條件下灰棗果實(shí)品質(zhì)測(cè)定

續(xù)表2 Continued table 2

土壤類型Soil type測(cè)定指標(biāo)Measurement index最大值Max.最小值Min.平均值Mean標(biāo)準(zhǔn)差Standard deviation變異系數(shù)(%)Coefficient of variation可食率(%)Edible ratio0.8990.8640.8770.0151.710果肉密度(g/cm3)Pulp density1.1570.9821.0660.0797.411可溶性糖(%)Soluble sugar69.04333.97246.58513.49728.973可滴定酸(%)Titratable acid1.0500.7130.8150.13416.442糖酸比Acid-sugar ratio65.75543.11256.6239.09016.054可溶性蛋白質(zhì)(mg/g) Soluble protein3.3451.7642.9940.68923.013游離氨基酸(μg/100g)Free amino acid31.61410.12421.9178.15937.227Vc (mg/100g)Vitamin C563.540268.760453.720128.79228.386黃酮含量(mg/g)Flavone content22.50010.63517.2474.77927.709單寧(g/100g)Tan0.2350.1230.2050.04722.927果膠物質(zhì)總量(%)Amount of matter pectin0.1270.1100.1200.0075.833草甸土Meadow soil單果重(g)Weight of fruit5.4503.8404.4620.61013.671可食率(%)Edible ratio0.8780.8290.8460.0202.364果肉密度(g/cm3)Pulp density1.1090.8910.9920.0929.274可溶性糖(%)Soluble sugar67.35143.50958.0609.30416.025可滴定酸(%)Titratable acid1.1000.6750.8330.17220.648糖酸比Acid-sugar ratio86.90561.02271.11113.83219.451可溶性蛋白質(zhì)(mg/g) Soluble protein3.5883.1636.4140.1692.635游離氨基酸(μg/100g)Free amino acid24.15115.29919.5403.83519.626Vc (mg/100g)Vitamin C1297.600361.240649.084386.88059.604黃酮含量(mg/g)Flavone content22.87018.53019.8901.7158.622單寧(g/100g)Tan0.2170.0390.1350.06346.667果膠物質(zhì)總量(%)Amount of matter pectin0.1320.1080.1220.0129.836沼澤土Boggy soil單果重(g)Weight of fruit4.9903.6004.6380.54711.793可食率(%)Edible ratio0.9000.8740.8790.0141.593果肉密度 (g/cm3)Pulp density1.0950.9101.0120.0676.621可溶性糖(%)Soluble sugar88.73229.34162.97922.21335.270可滴定酸(%)Titratable acid0.8750.6750.7650.08410.980

續(xù)表2 Continued table 2

土壤類型Soil type測(cè)定指標(biāo)Measurement index最大值Max.最小值Min.平均值Mean標(biāo)準(zhǔn)差Standard deviation變異系數(shù)(%)Coefficient of variation糖酸比Acid-sugar ratio111.85741.91582.39729.12035.341可溶性蛋白質(zhì)(mg/g) Soluble protein3.6593.2643.4550.1464.226游離氨基酸(μg/100g)Free amino acid39.64510.21225.01212.19948.773Vc (mg/100g)Vitamin C598.220286.100464.124122.43526.380黃酮含量(mg/g)Flavone content19.95013.41015.5542.57416.549單寧(g/100g)Tan0.2140.1220.1440.01812.500果膠物質(zhì)總量(%)Amount of matter pectin0.1310.0920.1140.01815.789潮土Misture soil單果重(g)Weight of fruit4.9604.0304.5340.4018.844可食率(%)Edible ratio0.8900.8630.8750.0101.143果肉密度(g/cm3)Pulp density1.0860.9061.0400.0777.404可溶性糖(%)Soluble sugar78.11925.66645.10521.91848.593可滴定酸(%)Titratable acid0.9520.6750.8180.10312.592糖酸比Acid-sugar ratio94.68934.08854.28324.29044.747可溶性蛋白質(zhì)(mg/g) Soluble protein3.6493.2643.4890.1664.758游離氨基酸(μg/100g)Free amino acid35.72319.66124.4236.47626.516Vc (mg/100g)Vitamin C592.440407.480508.05280.56815.858黃酮含量(mg/g)Flavone content24.70016.21020.2343.39316.769單寧(g/100g)Tan0.2370.1140.1910.05126.702果膠物質(zhì)總量(%)Amount of matter pectin0.1310.0840.1020.02019.608

2.3 不同土壤類型中土壤有效硫、有效硼與灰棗果實(shí)品質(zhì)的相關(guān)性分析

由表3顯示，灌淤土條件下，可食率與土壤有效硼呈負(fù)相關(guān)(r=-0.846)，果肉密度與土壤有效硫、有效硼均呈負(fù)相關(guān)(r=-0.779、r=-0.806)，單寧與土壤有效硫呈現(xiàn)顯著正相關(guān)(r=0.958)，果膠物質(zhì)總量與土壤有效硼呈極顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.964)，游離氨基酸、Vc與土壤有效硼之間也存在負(fù)相關(guān)性(r=-0.845、r=-0.858)。

風(fēng)沙土條件下，單寧與土壤有效硫呈負(fù)相關(guān)性(r=-0.803)，與土壤有效硼呈正相關(guān)性(r=0.785)。

草甸土條件下，游離氨基酸與土壤有效硫呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.937)，可溶性蛋白質(zhì)與土壤有效硫呈正相關(guān)(r=0.707)，與土壤有效硼呈負(fù)相關(guān)(r=-0.850)。

沼澤土中，可溶性糖、糖酸比與土壤有效硫呈正相關(guān)(r=0.863、r=0.799)，可溶性蛋白質(zhì)與土壤有效硫呈負(fù)相關(guān)(r=-0.782)，可滴定酸、游離氨基酸與土壤有效硼呈負(fù)相關(guān)(r=-0.815、r=-0.737)。

潮土條件下，果肉密度與土壤有效硫呈顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.954)，可食率與土壤有效硫呈負(fù)相關(guān)(r=-0.768)可溶性糖、糖酸比與土壤有效硫呈極顯著正相關(guān)(r=0.993、r=0.990)，游離氨基酸與土壤有效硼呈極顯著正相關(guān)(r=0.992)，Vc與土壤有效硫呈正相關(guān)關(guān)系(r=0.776)。雖然其他因子之間的相關(guān)性未達(dá)到顯著及以上水平，但棗果果實(shí)品質(zhì)與土壤有效硫、有效硼的含量都存在著一定的聯(lián)系。

表3 不同土壤類型中土壤有效硼、有效硫與灰棗果實(shí)品質(zhì)相關(guān)性分析

2.4 不同土壤類型中土壤有效硫、有效硼與灰棗果實(shí)品質(zhì)多元線性回歸分析

將不同土壤類型中土壤有效硫和土壤有效硼作為自變量，分別編號(hào)x1、x2…x10，將灰棗果實(shí)品質(zhì)中所測(cè)得的12項(xiàng)指標(biāo)作為因變量，分別編號(hào)y1、y2…y12。進(jìn)行多元線性回歸分析，如表4所示。灌淤土中，果肉密度與土壤有效硫、有效硼均呈顯著正相關(guān)，單寧與土壤有效硫呈顯著正相關(guān)，果膠物質(zhì)總量與土壤有效硼呈顯著正相關(guān)；風(fēng)沙土中，可溶性糖與土壤有效硫、有效硼均呈顯著正相關(guān)；草甸土中，可溶性蛋白質(zhì)與土壤有效硫、有效硼均呈顯著正相關(guān)，果膠物質(zhì)總量與土壤有效硫呈顯著正相關(guān)；潮土中，果肉密度與土壤有效硫呈顯著正相關(guān)，糖酸比與土壤有效硫呈顯著正相關(guān)，游離氨基酸與土壤有效硼呈顯著正相關(guān)；灰棗果實(shí)品質(zhì)未與沼澤土中土壤有效硫、有效硼表現(xiàn)出顯著的相關(guān)關(guān)系。

表4 不同土壤類型中土壤有效硫、有效硼與灰棗果實(shí)品質(zhì)多元線性回歸分析

3 討 論

棗果生長(zhǎng)過程中大部分營(yíng)養(yǎng)來(lái)自土壤，果實(shí)營(yíng)養(yǎng)的形成是土壤中眾多因子綜合作用的結(jié)果，土壤中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量直接影響棗果的生長(zhǎng)發(fā)育及棗果品質(zhì)。硫是植物生長(zhǎng)過程中不可缺少的必須營(yíng)養(yǎng)元素,由于在植物體內(nèi)硫元素含量?jī)H次于氮、磷、鉀而高于其它微量元素，所以人們一般將硫元素稱作中量元素[10]。硫與植物的生長(zhǎng)發(fā)育有緊密的聯(lián)系，而且影響植物的產(chǎn)量和品質(zhì)，特別是影響植物的抗逆性(如抗旱等)[11]。土壤中施用硫會(huì)導(dǎo)致其pH值降低，pH值降低能夠促進(jìn)土壤中的硫轉(zhuǎn)化、運(yùn)輸與吸收，并提高土壤微量元素的有效性,而土壤中的有效硫又是植物體內(nèi)硫元素的主要來(lái)源[12-13]。微量元素硼，屬于類金屬元素，所有缺硼的高等植物，其生殖器官的形成均會(huì)受到影響，出現(xiàn)花而不孕[14]。與鐵、錳、鋅、銅等微量元素不同，硼不是酶的組成，不以酶的方式參與營(yíng)養(yǎng)生理作用，沒有化合價(jià)的變化，不參與電子傳遞，也沒有氧化還原能力，其只對(duì)植物具有某些特殊的營(yíng)養(yǎng)功能。主要是促進(jìn)植物體內(nèi)碳水化合物的運(yùn)輸和代謝，參與半纖維及有關(guān)細(xì)胞壁物質(zhì)的合成，促進(jìn)生殖器官的建成和發(fā)育，促進(jìn)核酸和蛋白質(zhì)的合成等。缺少硼元素時(shí)，不僅蛋白質(zhì)合成受阻，而且細(xì)胞膜重要組份的磷脂蛋白的合成也會(huì)受其影響[15]。影響灰棗果實(shí)品質(zhì)差異的因素很多，本研究只是從不同土壤類型的土壤有效硫和土壤有效硼方面入手，探討影響灰棗果實(shí)品質(zhì)的一種途徑。通過比較棗果果實(shí)中的各營(yíng)養(yǎng)成分和不同土壤類型中的土壤有效硫、土壤有效硼的相關(guān)關(guān)系，了解其中的促進(jìn)與制約性。

灌淤土種植條件下，棗果的果肉密度與土壤有效硫、有效硼均呈顯著正相關(guān)，單寧與土壤有效硫呈顯著正相關(guān)，果膠物質(zhì)總量與土壤有效硼呈顯著正相關(guān)。適當(dāng)增加土壤有效硫、有效硼的含量能夠提高棗果的果肉密度、單寧含量和果膠物質(zhì)總量。單寧是廣泛存在于各種蔬菜與水果體內(nèi)的一類多元酚化合物，在我們?nèi)粘z食、飲茶等活動(dòng)中，都會(huì)攝取一定量的單寧，其抗?fàn)I養(yǎng)特性與人體的健康有著密切的關(guān)系，單寧與唾液蛋白質(zhì)的結(jié)合達(dá)到一定程度時(shí)會(huì)產(chǎn)生澀味的感覺，吃某些水果(柿子、蘋果)或飲茶時(shí)的澀口感即是這種反應(yīng)的體現(xiàn)，但并不是單寧含量越高，澀味就越強(qiáng)，這二者之間并不一定呈線性正相關(guān)關(guān)系[16]。棗果中的單寧含量是否也滿足這種關(guān)系，有待進(jìn)一步研究。

風(fēng)沙土種植條件下，可溶性糖與土壤有效硫、有效硼均呈顯著正相關(guān)。該土壤容重小，表面含沙而多孔，下層土質(zhì)精密、松軟，上沙下黏，具有良好的通透性，但是其缺點(diǎn)是土壤肥力較弱，土壤礦物質(zhì)含量不豐富[17]。增加土壤中的有效硫、有效硼含量有助于提高棗果中可溶性糖的含量，進(jìn)而影響糖酸比，糖酸比越高，則棗果的風(fēng)味約適口。從分析結(jié)果來(lái)看，風(fēng)沙土條件下，棗果的平均糖酸比為56.623，口感風(fēng)味達(dá)到酸甜適口[18]。

草甸土種植條件下，可溶性蛋白質(zhì)與土壤有效硫、有效硼均呈顯著正相關(guān)，果膠物質(zhì)總量與土壤有效硫呈顯著正相關(guān)。增加土壤有效硫、有效硼的含量可以提高棗果中的可溶性蛋白質(zhì)含量，而可溶性蛋白質(zhì)含量的增加，有助于作物在低溫環(huán)境下生存以及果實(shí)的低溫保存。土壤有效硫的增加，還會(huì)提高棗果中的果膠物質(zhì)總量。果膠物質(zhì)主要以原果膠、果膠、果膠酸等3種不同的形態(tài)存在于果實(shí)組織中，在植物細(xì)胞間有接著劑的作用，并對(duì)植物組織的強(qiáng)度和密度有影響[19]。

潮土種植條件下，果肉密度與土壤有效硫呈顯著正相關(guān)；果實(shí)糖酸比與土壤有效硫呈顯著正相關(guān)，平均糖酸比達(dá)到54.283，口感風(fēng)味達(dá)到酸甜適中，適當(dāng)增加土壤有效硫的含量對(duì)提高棗果品質(zhì)有一定的幫助；游離氨基酸與棗果品質(zhì)和特殊風(fēng)味的呈現(xiàn)有關(guān)，游離氨基酸含量的變化還會(huì)影響到棗果組織的生理生化代謝，其與土壤有效硼呈顯著正相關(guān)，適當(dāng)提高土壤有效硼的含量，對(duì)提高游離氨基酸的含量有一定幫助。

4 結(jié) 論

在不同土壤類型條件下，土壤有效硫、土壤有效硼均與棗果中不同成分指標(biāo)呈現(xiàn)不同的相關(guān)性。綜上分析結(jié)果表明，土壤中的有效硫、有效硼含量對(duì)灰棗果實(shí)營(yíng)養(yǎng)成分的積累及提升棗果品質(zhì)是有一定的幫助。在棗樹的種植過程中，可以通過科學(xué)有效的田間管理，伴隨常規(guī)施肥措施同時(shí)針對(duì)不同土壤類型中有效硫及有效硼含量的差異，進(jìn)行人為改善，以幫助灰棗果實(shí)品質(zhì)的提升。