土壤養(yǎng)分與新疆灰棗果實(shí)品質(zhì)的多元分析及優(yōu)化方案

萬 勝，劉偉鋒，于 婷，孫 佳，黃 瑤，劉豐鳴，楊智鵬，王利娜，王姝婧，趙 文，李建貴

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) a.林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院；b.資源與環(huán)境學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052；2.新疆紅棗工程技術(shù)研究中心，新疆 烏魯木齊 830052；3.新疆大學(xué)，新疆 烏魯木齊 830046）

棗Ziziphus jujuba Mill.為鼠李科棗屬植物，紅棗原產(chǎn)于我國，迄今已有5 000多年的歷史[1]。棗果含有豐富的維生素、多種微量元素和糖分。有關(guān)研究結(jié)果表明，紅棗對肝臟的保護(hù)及安神均有一定的效果，同時(shí)可以補(bǔ)血、降壓、增強(qiáng)人體免疫力。2000年以前在新疆地區(qū)已有棗樹的栽培，自從優(yōu)質(zhì)鮮食兼制干品種的紅棗被引種于新疆以來，其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得以大面積的推廣，現(xiàn)已成為新疆紅棗產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心品種[2]。相較于其他地區(qū)的灰棗，其肉厚核小，皮薄，甜度極高，具有較高的藥用價(jià)值和較好的保健功效[3-4]。

土壤是果樹生長發(fā)育的搖籃，果樹的生長發(fā)育離不開土壤的孕育，因此土壤養(yǎng)分對果樹生長尤為重要，優(yōu)質(zhì)的土壤能夠?yàn)楣麡渖L提供養(yǎng)分，還能為獲得高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的果實(shí)奠定基礎(chǔ)。近年來，國內(nèi)外果樹研究者對獼猴桃[5]、冰糖橙[6-7]、金沙柚[8]等種植園中果實(shí)品質(zhì)與土壤養(yǎng)分間的關(guān)系已進(jìn)行了大量的研究；王麗娟等[9]、李艷麗等[10]、胡文杰等[11]研究了施肥處理下經(jīng)濟(jì)林木和土壤養(yǎng)分間的關(guān)系，其研究結(jié)果皆表明，土壤養(yǎng)分與果實(shí)品質(zhì)之間存在著密切的關(guān)系，且可以通過調(diào)節(jié)土壤養(yǎng)分來提升果實(shí)品質(zhì)。關(guān)于棗果品質(zhì)與土壤養(yǎng)分間關(guān)系的研究也有一些報(bào)道：陳虹[12]研究了駿棗樹體養(yǎng)分與土壤礦物質(zhì)之間的關(guān)系，結(jié)果表明，二者間具有相關(guān)性；馬亞平等[13]采用多元統(tǒng)計(jì)方法篩選出了影響靈武長棗果實(shí)品質(zhì)的土壤因子；王英鵬等[14]通過多元逐步回歸分析篩選出了影響灰棗果實(shí)各品質(zhì)指標(biāo)的土壤因子；宋健等[15]基于不同類型土壤養(yǎng)分的測定結(jié)果，分析了棗果品質(zhì)受土壤有效硼和有效硫的影響程度。目前，有關(guān)學(xué)者對棗果品質(zhì)與土壤養(yǎng)分間關(guān)系的研究內(nèi)容主要集中于土壤因子的篩選方面，有關(guān)灰棗棗園土壤養(yǎng)分的優(yōu)化方案卻鮮見報(bào)道，而其優(yōu)化方案是建立在因子篩選基礎(chǔ)之上的線性規(guī)劃方案，這正是科學(xué)指導(dǎo)棗樹栽培提高棗果品質(zhì)的關(guān)鍵因素。為給新疆棗園的科學(xué)施肥與精準(zhǔn)化管理提供參考依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)，對新疆灰棗主產(chǎn)區(qū)棗園的土壤養(yǎng)分因子與灰棗果實(shí)主要營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行了測定，并應(yīng)用偏最小二乘回歸分析法與線性規(guī)劃方法對測定結(jié)果進(jìn)行了分析，以期定量化分析出棗園棗果品質(zhì)最佳時(shí)的土壤養(yǎng)分優(yōu)化方案。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

供試的灰棗果實(shí)采自新疆維吾爾自治區(qū)的8個(gè)具有代表性的紅棗產(chǎn)區(qū)，這8個(gè)產(chǎn)區(qū)分別為吐魯番市的托克遜縣（東經(jīng)87°14′～89°11′，北緯41°21′～43°18′），巴音郭楞蒙古自治州的庫爾勒市（東 經(jīng)85°14′～86°34′，北 緯41°10′～42°21′）、若羌縣（東 經(jīng)86°45′～93°45′，北緯36°05′～41°23′）、且末縣（東 經(jīng)83°25′～87°30′，北 緯35°40′～40°10′），喀什地區(qū)的澤普縣（東 經(jīng)76°52′～77°29′，北 緯37°57′～38°19′），阿克蘇地區(qū)的溫宿縣（東經(jīng)40°52～42°15′，北 緯79°28′～81°30′），阿拉爾市（東經(jīng)80°30′～81°58′，北 緯40°22′～40°57′）及和田地區(qū)的策勒縣（東 經(jīng)80°03′～82°10′，北 緯35°18′～39°30′）。托克遜縣位于吐魯番盆地西部，屬于典型的大陸性溫帶荒漠氣候區(qū)；庫爾勒縣位于塔里木盆地東北邊緣，屬暖溫帶干旱氣候區(qū)；若羌縣位于巴音郭楞蒙古自治州東南部，屬于典型的大陸溫帶干旱、半干旱氣候區(qū)；且末縣位于塔里木盆地東南緣，該地區(qū)的災(zāi)害性天氣較多；澤普縣位于塔克拉瑪干沙漠的西緣，屬于典型的暖溫帶大陸性干旱氣候區(qū)；溫宿縣位于塔里木盆地西北邊緣，屬于典型大陸性暖溫帶干旱氣候區(qū)；阿拉爾市位于阿克蘇市境內(nèi)，屬于暖溫帶極端大陸性干旱荒漠氣候區(qū)；策勒縣位于塔克拉瑪干沙漠南緣，屬于極端干旱大陸荒漠氣候區(qū)。研究區(qū)的土壤以灌淤土、草甸土、風(fēng)沙土、鹽土、棕漠土等類型的土壤為主。

1.2 方 法

1.2.1 棗果與土壤樣品的采集

2020年10月中下旬采集干棗樣品，選取不同主產(chǎn)區(qū)具有代表性的灰棗園24個(gè)，其中托克遜縣3個(gè)樣點(diǎn)，庫爾勒市2個(gè)樣點(diǎn)，若羌縣5個(gè)樣點(diǎn)，且末縣5個(gè)樣點(diǎn)，澤普縣5個(gè)樣點(diǎn)，阿克蘇市2個(gè)樣點(diǎn)，阿拉爾市2個(gè)樣點(diǎn)。每個(gè)棗園各選5株灰棗樣樹，且需符合基本的抹芽修枝、水肥管理且5年內(nèi)保持穩(wěn)產(chǎn)等采樣條件。采用中心五點(diǎn)法，在每個(gè)灰棗園的5株棗樹上，分別按5個(gè)方位（東、西、南、北、中）隨機(jī)采摘個(gè)頭和生長度均一致且無黑斑病、無擦傷、無破損的棗果10個(gè)，每個(gè)棗園共采摘50個(gè)棗果，將采集的棗果放入無菌自封袋中冷藏保存以備其營養(yǎng)品質(zhì)的測定之用；并在采集棗果的相應(yīng)5株棗樹根部30 cm處，挖取土層深度為0～30 cm的邊緣土，刨去土壤中的有機(jī)肥，將5份土壤樣品混合均勻裝入自封袋并編號，帶回實(shí)驗(yàn)室以備果實(shí)營養(yǎng)品質(zhì)和土壤養(yǎng)分因子的測定之用。

1.2.2 棗果品質(zhì)指標(biāo)的測定

采用考馬斯亮藍(lán)比色法測定棗果樣品的蛋白質(zhì)含量，將棗果樣品加入5 mL的蒸餾水磨碎，離心，將上清液與考馬斯亮藍(lán)混合反應(yīng)，在595 nm下測定吸光度值；采用2,4-二硝基苯肼比色法測定其抗壞血酸含量；采用蒽酮比色法測定其可溶性糖含量；采用NaOH滴定法測定可滴定酸含量；采用鹽酸甲醇比色法測定其類黃酮和總酚含量；采用茚三酮比色法測定其氨基酸含量。

1.2.3 土壤養(yǎng)分因子的測定

采用K2Cr2O7-H2SO4消煮、FeSO4容量法測定土壤有機(jī)質(zhì)含量；采用擴(kuò)散法測定土壤堿解氮含量；采用鉬銻抗比色法測定土壤速效磷含量，采用火焰光度法測定土壤速效鉀含量；采用電導(dǎo)率儀測定土壤pH值。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

采用R語言、SIMCA14.1和Microsoft Excle 2019軟件對所測數(shù)據(jù)進(jìn)行多元分析，采用Lingo 12.0軟件進(jìn)行線性規(guī)劃分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 棗園土壤養(yǎng)分和棗果營養(yǎng)品質(zhì)狀況

2.1.1 土壤養(yǎng)分狀況

參照新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與農(nóng)業(yè)節(jié)水研究所提出的新疆土壤養(yǎng)分含量主要評價(jià)指標(biāo)與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對24個(gè)灰棗園的土壤堿解氮、有機(jī)質(zhì)、速效磷、速效鉀含量及土壤pH值進(jìn)行了測定與評價(jià)分析，結(jié)果見表1。由表1可知，各個(gè)樣點(diǎn)所選棗園的土壤有機(jī)質(zhì)含量為12.29～28.79 g/kg，除少量棗園外，大部分棗園的土壤有機(jī)質(zhì)含量處于適宜或高水平的范圍內(nèi)；土壤中堿解氮的含量均值為18.3 mg/kg，說明所測棗園土壤中的堿解氮含量較為匱乏，且其變異系數(shù)為53.55%；土壤中速效磷的含量均值為68.25 mg/kg，其速效磷含量極其豐富，且其變異系數(shù)達(dá)到90.11%；土壤中速效鉀的含量均值為143.10 mg/kg，且其變異系數(shù)為42.72%，速效鉀含量（55%）處于適宜水平；土壤pH值為7.11～8.61，其變異系數(shù)僅為4.32%，說明其差異不大，但是，由于灰棗不宜定植于pH值高于8.5的土壤中，所以還有小部分棗園的土壤不能滿足灰棗正常生長發(fā)育所需。

表1 研究區(qū)灰棗園的土壤養(yǎng)分概況Table 1 General situation of soil nutrients in jujube orchard in the research area

2.1.2 果實(shí)營養(yǎng)品質(zhì)狀況

研究區(qū)灰棗園的灰棗果實(shí)營養(yǎng)品質(zhì)概況見表2。由表2可知，可溶性糖與蛋白質(zhì)的含量差異均很大，可溶性糖含量的變異系數(shù)高達(dá)72.66%；其次，Vc、類黃酮、總酚及氨基酸的含量差異也都較大，而可滴定酸的含量差異較小。棗果中蛋白質(zhì)、可溶性糖、可滴定酸、Vc、類黃酮、總酚、氨基酸的含量均值分別為0.10 mg/g、63.31%、0.34%、0.77 mg/g、7.26 mg/g、65.93 mg/g、1.64 μg/g。

表2 研究區(qū)灰棗果實(shí)營養(yǎng)品質(zhì)概況Table 2 General situation of nutritional quality of grey jujube fruit in the study area

2.2 棗果品質(zhì)與土壤養(yǎng)分的關(guān)系

2.2.1 土壤各養(yǎng)分因子間的相關(guān)性分析結(jié)果

土壤中的不同養(yǎng)分因子在植物的生長發(fā)育過程中發(fā)揮著不同的作用，然而各養(yǎng)分因子間的關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，相互間既有協(xié)調(diào)作用也存在著拮抗作用。棗園土壤各養(yǎng)分因子間的相關(guān)性分析結(jié)果見表3。從表3中可以看出，除pH值以外，其他土壤養(yǎng)分因子與土壤有機(jī)質(zhì)之間均呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，且其相關(guān)性均顯著；與土壤有機(jī)質(zhì)之間的正相關(guān)性，土壤堿解氮（其相關(guān)系數(shù)為0.775**）、速效磷（其相關(guān)系數(shù)為0.827**）較土壤速效鉀（其相關(guān)系數(shù)為0.472*）均更顯著；土壤堿解氮與速效磷之間呈顯著的正相關(guān)性（相關(guān)系數(shù)為0.659**），土壤pH值僅與速效磷之間呈正相關(guān)關(guān)系，而與其余土壤養(yǎng)分因子之間皆呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，且僅與土壤速效鉀之間的相關(guān)性顯著。

表3 棗園土壤各養(yǎng)分因子間的相關(guān)性分析結(jié)果?Table 3 Correlation among various factors of jujube orchard soil

2.2.2 棗果營養(yǎng)品質(zhì)與土壤養(yǎng)分間的相關(guān)性分析結(jié)果

土壤養(yǎng)分是棗樹生長發(fā)育的搖籃，土壤養(yǎng)分因子之間存在著復(fù)雜的交互作用關(guān)系，而且，并不是土壤養(yǎng)分含量越高棗樹的生長就越好，因此，分析棗果品質(zhì)與土壤養(yǎng)分間的關(guān)系是十分重要的。棗園土壤養(yǎng)分因子與灰棗果實(shí)營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)間的相關(guān)性分析結(jié)果見表4。由表4可知，棗果營養(yǎng)品質(zhì)含量與棗園土壤養(yǎng)分含量間的相關(guān)性較弱，其原因是，土壤中的各養(yǎng)分因子先作用于棗樹的各營養(yǎng)器官，然后間接地體現(xiàn)于棗果營養(yǎng)品質(zhì)之中。從表4中可以看出，僅有棗果中的可溶性糖含量與土壤速效鉀含量呈顯著負(fù)相關(guān)（相關(guān)系數(shù)為-0.498*）、與土壤pH值呈顯著正相關(guān)（相關(guān)系數(shù)為0.613**），棗果中的可滴定酸含量與土壤pH值之間呈顯著正相關(guān)（相關(guān)系數(shù)為0.492*），棗果中的Vc含量與土壤速效鉀含量呈顯著負(fù)相關(guān)（相關(guān)系數(shù)為-0.572*）、而與土壤pH值間卻呈顯著正相關(guān)（相關(guān)系數(shù)為0.597*），類黃酮含量與土壤pH之間呈顯著負(fù)相關(guān)（相關(guān)系數(shù)為-0.481*）。

表4 棗園土壤養(yǎng)分因子與灰棗果實(shí)營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)間的相關(guān)性分析結(jié)果Table 4 Correlation analysis results between soil nutrient factors in jujube orchard and nutritional quality indexes of grey jujube fruit

2.3 影響棗果品質(zhì)的土壤因子的篩選及回歸方程的建立

不同的棗果營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)受到不同土壤養(yǎng)分因子不同程度的影響，同一棗果品質(zhì)指標(biāo)受到土壤各養(yǎng)分因子影響的程度也不相同，且土壤各養(yǎng)分因子之間也存在著相互影響與相互作用的關(guān)系，而單一的相關(guān)性分析結(jié)果并不能反映出指標(biāo)內(nèi)部的交互影響與相互作用，因此，還需要采用多元統(tǒng)計(jì)法分析棗果品質(zhì)指標(biāo)與土壤養(yǎng)分因子之間的多重共線性關(guān)系。

土壤養(yǎng)分因子與棗果品質(zhì)指標(biāo)間的關(guān)系屬于自變量組與因變量組之間的關(guān)系，采用逐步回歸法進(jìn)行分析，只能篩選出一個(gè)土壤因子，這與事實(shí)不相符，因此采用偏最小二乘回歸的方法，將土壤養(yǎng)分因子（X）作為自變量，以棗果品質(zhì)指標(biāo)（Y）為因變量，利用偏最小二乘回歸中的因子重要性投影，根據(jù)專業(yè)需要，選取VIP值大于0.8的因子，建立土壤養(yǎng)分因子與棗果品質(zhì)指標(biāo)之間的回歸方程，并對回歸方程進(jìn)行了顯著性檢驗(yàn)，結(jié)果均呈現(xiàn)出顯著性差異，表明所建立的回歸方程是可以用來進(jìn)一步分析的。影響棗果營養(yǎng)品質(zhì)的主要土壤因子的篩選結(jié)果及回歸方程見表5。由表5的回歸分析結(jié)果可知，棗果中的蛋白質(zhì)含量主要受土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮和土壤pH值的影響；可溶性糖含量主要受土壤速效鉀和土壤pH值的影響；可滴定酸含量主要受土壤速效磷、速效鉀和土壤pH值的影響；Vc含量主要受土壤速效鉀和土壤pH值的影響；類黃酮含量主要受土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷和土壤pH值的影響，總酚含量主要受土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷和土壤pH值的影響，氨基酸含量主要受土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效鉀和土壤pH值的影響。

表5 影響棗果營養(yǎng)品質(zhì)的主要土壤因子的篩選結(jié)果及回歸方程Table 5 The screening result and regression equation of main soil factors affecting jujube fruit nutritional quality

2.4 棗園土壤養(yǎng)分優(yōu)化方案的制定

精細(xì)化的管理是促使棗產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效的最直接而有效的辦法。為了進(jìn)一步探明灰棗果實(shí)品質(zhì)最優(yōu)時(shí)的土壤養(yǎng)分含量的最適值，在棗果品質(zhì)（Y）與土壤養(yǎng)分（X）這2個(gè)正態(tài)總體中，以棗果某一品質(zhì)指標(biāo)的最大值（Ymax）為目標(biāo)函數(shù)，見式（1），以棗果其他品質(zhì)指標(biāo)和土壤養(yǎng)分因子為約束條件，見式（2），建立了求解棗果各品質(zhì)指標(biāo)值最優(yōu)時(shí)的線性規(guī)劃方程。當(dāng)求解某一棗果品質(zhì)指標(biāo)最大值時(shí)，為了確保其他棗果品質(zhì)指標(biāo)同時(shí)處于優(yōu)質(zhì)狀態(tài)，需要給定土壤養(yǎng)分因子一定的約束范圍值。研究中將棗果可滴定酸含量約束上限值設(shè)定為新疆8個(gè)縣的24個(gè)果園的棗果可滴定酸含量均值，其余棗果品質(zhì)指標(biāo)約束下限值設(shè)定為24個(gè)果園的棗果各品質(zhì)指標(biāo)均值，土壤堿解氮含量的約束值以適宜范圍值的最大值為上限，土壤有機(jī)質(zhì)、速效磷、速效鉀含量的約束值均以采樣棗園的最大值為上限，下限為采樣棗園的均值，土壤pH值選擇適于新疆灰棗生長的范圍值（7.0～8.5）。

棗果品質(zhì)指標(biāo)與土壤養(yǎng)分因子的線性規(guī)劃方程，以棗果中蛋白質(zhì)的最大值（Ymax1）為例說明如下：

式（1）為目標(biāo)函數(shù)，其約束條件如下：

在滿足上列各個(gè)約束條件的情況下，即棗果各營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)值均大于其平均值時(shí)，求解目標(biāo)函數(shù)的最大值，此時(shí)的最大值指的是棗果中可溶性糖含量的最大值。其中，18.27≤X1≤28.79；18.3≤X2≤60.0；68.25≤X3≤206.65；143.1≤X4≤276.0；7≤X5≤8.5。

同理，采用相同的方法構(gòu)建并求解棗果品質(zhì)指標(biāo)的可溶性糖含量最大值（Ymax2）、可滴定酸含量最小值（Ymin3）、Vc含量最大值（Ymax4）、類黃酮含量最大值（Ymax5）、總酚含量最大值（Ymax6）及氨基酸含量最大值（Ymax7）的線性規(guī)劃方程。根據(jù)所構(gòu)建的棗果各營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)最大值的線性規(guī)劃方程求得的結(jié)果見表6。由表6可知，當(dāng)土壤養(yǎng)分（X）含量處于最適值，即當(dāng)土壤pH值為8.12～8.2、土壤中有機(jī)質(zhì)含量為28.79 g/kg和土壤中堿解氮、速效磷、速效鉀的含量分別為18.3～60.0、166.93～206.65、143.10～151.65 mg/kg時(shí)，棗果各品質(zhì)指標(biāo)值則均處于最大值，即棗果中的蛋白質(zhì)含量為0.2 mg/g、可溶性糖含量為70.96%、Vc含量為0.79 mg/g、類黃酮含量為11.71 mg/g、可滴定酸含量為0.33%、總酚含量為87.7 mg/g、氨基酸含量為2.67 μg/g。

表6 棗果營養(yǎng)品質(zhì)最優(yōu)時(shí)土壤養(yǎng)分因子的最適值Table 6 Optimum value of soil nutrient factors for jujube fruits with optimum nutrient quality

3 討 論

在經(jīng)濟(jì)林生態(tài)系統(tǒng)中，土壤養(yǎng)分作為經(jīng)濟(jì)林生長的基質(zhì)，二者相互影響相互約束，土壤養(yǎng)分因子之間也相互影響共同發(fā)揮作用，為植物根的吸收提供營養(yǎng)。張少博等[16]從土壤類型的角度出發(fā)，研究了土壤類型不同的棗園中棗果品質(zhì)的優(yōu)劣情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，處于不同土壤類型的棗園中的棗果其品質(zhì)差異各不相同，潮土上的棗果其綜合品質(zhì)最優(yōu)。郭瑞等[17]利用空間分析的方法，將棗園土壤養(yǎng)分因子空間化，其研究結(jié)果表明，各區(qū)域土壤養(yǎng)分差異明顯。嚴(yán)亮亮等[18]利用逐步回歸法分析了影響靈武長棗葉片與果實(shí)養(yǎng)分的土壤主要養(yǎng)分因子。但是，國內(nèi)外鮮見關(guān)于灰棗棗園土壤養(yǎng)分與棗果品質(zhì)的多元分析與優(yōu)化方案。優(yōu)化方案的提出能為精細(xì)化管理提供參考依據(jù)，并可應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐之中。

本研究參照阿布力克木·吐爾遜[19]、魯劍巍等[20]所用的養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)，對新疆灰棗主產(chǎn)區(qū)8個(gè)縣的24個(gè)棗園的土壤養(yǎng)分及棗果品質(zhì)進(jìn)行調(diào)查與分析，研究結(jié)果表明，采集的各棗園土壤樣品中堿解氮的含量皆處于低水平的范圍內(nèi)。賴寧等[21]的調(diào)查結(jié)果表明，南疆地區(qū)果園土壤堿解氮的含量均值為39.5 mg/kg；趙蕾等[22]的調(diào)查結(jié)果表明，南疆地區(qū)蘋果園土壤有效氮的含量均值為42.87 mg/kg；張炎等[23]的調(diào)查結(jié)果表明，新疆農(nóng)田中的土壤堿解氮含量最高的僅為34.6 mg/kg，其含量均處于缺乏狀態(tài)。而新疆地區(qū)土壤速效磷含量普遍達(dá)到中等水平，張亞鴿等[24]研究發(fā)現(xiàn)，阿克蘇地區(qū)及周邊縣域的駿棗棗園土壤中速效磷的含量最高，達(dá)到了258.5 mg/kg。這一研究結(jié)果的產(chǎn)生原因可能是，近年來磷肥使用量的增加導(dǎo)致了土壤有效磷的堆積，而忽略了氮肥的施用，但是，過量使用磷肥會(huì)造成環(huán)境污染，而土壤中的鹽分過高又會(huì)使得植物吸收困難，影響棗樹的正常生長發(fā)育，從而打破了土壤養(yǎng)分的平衡，因此，土壤各養(yǎng)分因子含量范圍的確定能為農(nóng)民生產(chǎn)實(shí)踐提供科學(xué)指導(dǎo)。

在對棗園土壤進(jìn)行分析時(shí)，如果拋開果實(shí)品質(zhì)單獨(dú)地討論土壤養(yǎng)分問題，這是不合理且不科學(xué)的，只有將果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)和土壤養(yǎng)分因子結(jié)合起來，才能探明有利于提高棗果品質(zhì)的土壤養(yǎng)分因子。本研究對棗園5個(gè)土壤養(yǎng)分因子與7個(gè)棗果品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行了簡單的相關(guān)性分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，土壤養(yǎng)分因子與棗果品質(zhì)指標(biāo)之間的相關(guān)性較弱。曹勝等[7]采用相關(guān)分析法分析了土壤養(yǎng)分與柑橘果實(shí)品質(zhì)間的相關(guān)性，結(jié)果表明，兩者間的相關(guān)性較弱，這一分析結(jié)果無法直接反映出各養(yǎng)分因子對棗果品質(zhì)的影響程度，因此進(jìn)一步采用多元統(tǒng)計(jì)法進(jìn)行分析，利用偏最小二乘回歸的方法進(jìn)行因子的篩選和回歸方程的建立，他們分析發(fā)現(xiàn)，棗果品質(zhì)指標(biāo)受到土壤不同養(yǎng)分因子的相互作用，其回歸分析結(jié)果表明，回歸方程均達(dá)到顯著性差異水平，即建立的回歸方程可靠。因此，將偏最小二乘回歸法用在分析棗園土壤養(yǎng)分與棗果品質(zhì)間的關(guān)系是可性的，吳翠云[25]研究發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)含量主要受土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮含量和土壤pH值的影響，氮與蛋白質(zhì)合成、細(xì)胞分裂等方面均有密切的關(guān)系，在果樹生長和果實(shí)發(fā)育中均起著重要作用；可溶性糖含量主要受土壤速效鉀和土壤pH值的影響，施用鉀肥，一方面可促使棗樹在葉片向棗果的運(yùn)輸中增加糖含量，另一方面促進(jìn)淀粉向糖的轉(zhuǎn)化，以此提高棗果中的可溶性糖含量[26]。高疆生等[27]研究發(fā)現(xiàn)，鉀肥對棗果品質(zhì)的影響主要集中在可溶性糖含量上；可滴定酸含量主要受土壤速效磷、速效鉀含量和土壤pH的影響。余璇等[8]研究發(fā)現(xiàn)，增加果實(shí)對磷的吸收可以減少可滴定酸的形成。本研究對土壤養(yǎng)分因子與棗果品質(zhì)指標(biāo)之間的關(guān)系進(jìn)行了偏最小二乘回歸分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，棗果中的Vc含量主要受土壤速效鉀含量和土壤pH值的影響，類黃酮含量主要受土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷的含量和土壤pH值的影響，總酚含量主要受土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷的含量和土壤pH值的影響，氨基酸含量主要受土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效鉀的含量和土壤pH值的影響。適宜的土壤pH值有利于棗樹對礦質(zhì)營養(yǎng)的吸收，土壤中的有機(jī)質(zhì)可以改善土壤的理化性質(zhì)，增強(qiáng)棗樹的光合作用，進(jìn)而促進(jìn)有機(jī)物的形成，影響糖代謝和棗果品質(zhì)。綜上所述，土壤pH值對于棗果各品質(zhì)指標(biāo)而言都表現(xiàn)出一定的重要性，棗果品質(zhì)受到土壤有效養(yǎng)分的直接影響，根據(jù)棗果對水肥的要求，通過施入配比合適的肥料，能夠直接而又明顯地提高棗果品質(zhì)。周貝貝等[28]采用偏最小二乘法研究了蘋果果實(shí)品質(zhì)與土壤養(yǎng)分間的關(guān)系，結(jié)果得出了影響果實(shí)品質(zhì)的各土壤養(yǎng)分因子的影響程度的大小順序。研究結(jié)果表明，土壤有機(jī)質(zhì)、速效鉀、堿解氮、速效磷和土壤pH值對棗果各品質(zhì)指標(biāo)都有不同程度的影響，其中，土壤pH值的影響程度最大。這一研究結(jié)果與國內(nèi)學(xué)者對靈武長棗[18]和冰糖橙[7]等的研究結(jié)果均一致。

施肥是棗樹栽培中的重要技術(shù)措施，而精準(zhǔn)化的施肥是一種提質(zhì)增效的技術(shù)。提質(zhì)增效的原則是“以果定肥、因土追肥”，在遵循此原則的基礎(chǔ)上，本研究通過線性規(guī)劃定量分析了新疆地區(qū)棗果品質(zhì)最優(yōu)時(shí)的土壤養(yǎng)分最佳施用方案。將計(jì)算出的土壤養(yǎng)分因子含量最適范圍值與實(shí)際采樣結(jié)果進(jìn)行比較分析，即可制定出適用于新疆棗園的施肥方案。當(dāng)棗果中可溶性糖、可滴定酸、Vc和總酚的含量均為最優(yōu)值時(shí)，土壤堿解氮含量即取適宜值的下限值（18.30 mg/kg）；而其余棗果品質(zhì)指標(biāo)值均為最優(yōu)值時(shí)，土壤堿解氮含量即取適宜值的上限值（60 mg/kg）。當(dāng)棗果中蛋白質(zhì)、可溶性糖、可滴定酸Vc及氨基酸的含量均為最優(yōu)值時(shí)，土壤速效磷含量即取適宜值的上限值（205.65 mg/kg）；而其余棗果品質(zhì)指標(biāo)值均為最優(yōu)值時(shí)，土壤速效磷含量即取適宜值的下限值（166.93 mg/kg）。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)、可滴定酸、Vc、類黃酮及總酚含量均為最優(yōu)值時(shí)，土壤速效鉀含量即取適宜值的下限值（143.10 mg/kg）；而其余棗果品質(zhì)指標(biāo)值均為最優(yōu)值時(shí)，土壤速效鉀含量即取適宜值的上限值（151.65 mg/kg）。當(dāng)棗果中可滴定酸、類黃酮及總酚含量均為最優(yōu)值時(shí)，土壤pH值即取8.12；當(dāng)棗果中可溶性糖和氨基酸含量均為最優(yōu)值時(shí)，土壤pH值即取8.17；而其余棗果品質(zhì)指標(biāo)值均為最優(yōu)值時(shí)，土壤pH值即取8.2。當(dāng)棗果各品質(zhì)指標(biāo)值均處于最優(yōu)值時(shí)，土壤有機(jī)質(zhì)含量即取最適值（28.79 g/kg）。與張亞鴿等[24]調(diào)查到的南疆地區(qū)84個(gè)棗園的土壤各養(yǎng)分因子含量均值相比，該優(yōu)化方案中土壤速效磷的含量偏高，速效鉀的含量偏低、堿解氮的含量相當(dāng)，這可能與氣候、樹種、樹齡等因素均有關(guān)，此優(yōu)化方案能為精細(xì)化施肥提供參考依據(jù)，但需具體情況具體分析，應(yīng)該進(jìn)行大田驗(yàn)證以調(diào)整施肥方案。

本研究只選取了土壤大量養(yǎng)分因子，沒有引入土壤礦物質(zhì)元素進(jìn)行分析，且該優(yōu)化方案中土壤各養(yǎng)分因子的含量值均屬理論值，尚需根據(jù)不同品種、地域、氣候條件等實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。因此，制定空間層次的土壤養(yǎng)分優(yōu)化方案將成為下一步研究的方向，綜合土壤和氣候因子，可利用空間信息技術(shù)，在線查詢具體地點(diǎn)的土壤養(yǎng)分優(yōu)化方案，這也將是今后有關(guān)智能化管理研究的重點(diǎn)。

4 結(jié) 論

多元分析結(jié)果表明，不同的棗果營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)受到土壤各養(yǎng)分因子的綜合影響，且同一養(yǎng)分因子影響著不同的棗果營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)，由此可知，土壤養(yǎng)分與棗果營養(yǎng)品質(zhì)之間存在著復(fù)雜而交互的影響。適宜的土壤pH值有利于棗樹對礦質(zhì)營養(yǎng)的吸收，土壤中的有機(jī)質(zhì)可以改善土壤的理化性質(zhì)，提高棗樹的光合作用，進(jìn)而促進(jìn)有機(jī)物的形成，影響糖代謝和棗果品質(zhì)。綜上所述，土壤pH值對于棗果各品質(zhì)指標(biāo)均表現(xiàn)出一定的重要性，棗果品質(zhì)受到土壤有效養(yǎng)分的直接影響，根據(jù)棗果對水肥的需求，通過施入配比合適的肥料，可直接且顯著地提高棗果品質(zhì)。

新疆灰棗總體品質(zhì)優(yōu)良，但是，灰棗中蛋白質(zhì)及可溶性糖的含量差異較大。被調(diào)查果園的土壤皆呈堿性，土壤養(yǎng)分分布不平衡。本研究采取偏最小二乘回歸法構(gòu)建了線性規(guī)劃方程，求解出了適合南疆地區(qū)大部分棗園中土壤各養(yǎng)分因子的最適含量范圍值，即當(dāng)土壤pH值為8.12～8.2，土壤有機(jī)質(zhì)的含量為28.79 g/kg，土壤堿解氮、速效磷、速效鉀的含量分別為18.3～60.0、166.93～206.65、143.1～151.65 mg/kg時(shí)，棗果各品質(zhì)指標(biāo)才會(huì)達(dá)到最優(yōu)值。參照這一理論值，當(dāng)?shù)鼗覘棃@應(yīng)適時(shí)增施有機(jī)肥，調(diào)節(jié)土壤pH值，適當(dāng)減少磷肥、鉀肥的施用量，增施氮肥，注重水肥管理的科學(xué)性，因地制宜，選擇適宜的施肥配比。