貴州喀斯特山區(qū)野生華榛土壤、葉片和果實礦質元素的相關性及通徑分析

楊 霞，朱佳敏，趙玉雪，楊小紅

（貴州省核桃研究所，貴陽 550005）

0 引言

榛子為榛科(Corylaceae)榛屬(Corylus L.)植物，貴州地區(qū)的野生榛子資源豐富，分布于貴州西部及西南部，主要分布在興仁、普安、安龍、盤縣、威寧等地區(qū)[1]。貴州榛子的品種有：藏刺榛(C.ferox Wall.var.thibetica(Batal.)Franch)、滇 榛 (C.yunnanensis A.Camus)、川榛(C.kweichowensis Hu)、華榛(C.chinensis Franch.)和披針葉榛(C.fargesii Schneid.)[2-4]，其中以華榛和川榛為主。榛子作為四大堅果之一，具有極強的食用及藥用價值，榛子果實的營養(yǎng)成分與土壤肥力有著密切關系，目前有文獻報道了榛子產(chǎn)量與種植年限、土壤成分及葉片的關系[5-6]，也有文獻報道了榛子果實營養(yǎng)成分含量及果實特征主成分分析[7-9]。但是榛子果實品質指標與果實、土壤及葉片礦質元素的相關研究未見報道。針對貴州華榛的生長狀況不明的情況，為了進一步了解野生華榛的生長狀況及養(yǎng)分含量，本研究對盤州市華榛的果實養(yǎng)分、土壤及葉片的礦質元素等指標進行了測定，并采用相關分析法和通徑分析法對其相關性進行分析，明確其養(yǎng)分需求及礦質元素的相關性。通過對野生華榛果實、土壤、葉片的營養(yǎng)成分、礦質元素的測定及相關性分析，可以為貴州省野生華榛資源的開發(fā)、種植提供一定的理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗地及品種

實驗材料于2019年9—10月取自貴州盤州市娘娘山淤泥鄉(xiāng)，該地屬喀斯特高原山地地貌，26°1'52″—26°5'56″N，104°50'39″—104°51'15″E，海拔1606～2252m。選取長勢一致，樹齡10～15年的樹進行取樣，各個地區(qū)設置3個取樣地，每個樣地取樣6株樹。

1.2 樣品采集

1.2.1 土壤樣品在每株采樣樹的樹冠外緣線下東、南、西、北方向上分別確定4個點，取距地表0～40cm的土樣，除去植物殘體及礫石等雜物，將土壤混合均勻后，用四分法取約1000 g土壤，作為一個樣品，帶回實驗室自然風干，粉碎研磨，過60目尼龍篩，保存在密封袋中備用。

1.2.2 葉片樣品 在每株采樣樹樹冠中部外圍選長勢中庸的營養(yǎng)春梢，取頂端往下的第2片或第3片葉，東、南、西、北方向均勻采樣，每株樹采集20片左右，帶回實驗室經(jīng)70℃烘干至恒重，粉碎研磨，過60目網(wǎng)篩，貯于密封袋中備用。

1.2.3 榛子樣品 在每株土壤采樣樹東、南、西、北方向上各采集成熟度和大小相對一致的新鮮果實，每個樣地點共采集果實50個左右，標記好帶回實驗室，晾曬后人工去殼得到榛仁，存放于-4℃冷庫中保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3 測定指標及方法

1.3.1 礦質元素測定 土壤、葉片和果實的礦質元素參照林業(yè)行業(yè)標準LY/T 1270—1999《森林土壤分析方法》進行測定。

1.3.2 果實的營養(yǎng)成分測定 蛋白質根據(jù)GB 5009.5—2016中的凱氏定氮法測定；粗脂肪根據(jù)GB 5009.6—2016中的索氏抽提法測定；脂肪酸根據(jù)JY/T 021—1996《分析型氣相色譜通則》和GB/T 14488.1—2008《植物油料含量測定》進行測定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010進行數(shù)據(jù)整理，采用SPSS19.0軟件對數(shù)據(jù)進行相關性及通徑分析。

2 結果與分析

2.1 榛子果實、葉片和土壤的礦質元素分析

榛子果園土壤、葉片和果實中礦質元素含量測定結果如表1～3所示，華榛土壤為偏酸性，平均PH 6.08，有機質含量為26.59 g/kg。華榛果園土壤中大量元素全氮、全磷、全鉀、水解氮、有效磷和速效鉀分別為2.26g/kg、1.55g/kg、23.48g/kg、82.24mg/kg、9.59mg/kg、260.97 mg/kg；微量元素交換性鈣、交換性鎂、有效鐵、有效鋅、有效錳和有效銅分別為12.23 g/kg、8.03 g/kg、3.44 mg/kg、1.72 mg/kg、3.05 mg/kg、0.91 mg/kg。

表1 榛子土壤礦質元素測定結果

表2 榛子葉片礦質元素測定結果

表3 榛子果實礦質元素測定結果

華榛葉片中大量元素氮、磷、鉀分別為5.77 g/kg、0.65 g/kg、11.42 g/kg；微量元素中鈣、鎂、鐵、銅、錳、鋅分別為 1.67 g/kg、2.86 g/kg、148.45 mg/kg、89.42 mg/kg、1122.14 mg/kg、16.10 mg/kg。

華榛果實中平均單果重為1.85 g，平均果仁重0.72 g，平均出仁率為38.91%，平均蛋白質含量為18.52 g/100g。果實中大量元素氮、磷、鉀的含量分別為16.84 g/kg、1.45 g/kg、11.47 g/kg；微量元素鈣、鎂、鐵、銅、錳、鋅分別為2.38 g/kg、3.33 g/kg、73.69 mg/kg、229.50 mg/kg、330.91 mg/kg、124.71 mg/kg。

2.2 榛子果實脂肪酸組成含量分析

對華榛果實的脂肪酸組成含量進行了測定，結果如表4，華榛的脂肪酸組成主要為油酸、亞油酸、硬脂酸，棕櫚酸和棕櫚油酸含量均未檢測出。粗脂肪含量為39.88%，飽和脂肪酸含量為7.04%，不飽和脂肪酸占總脂肪酸含量為87.62%，由此可見其不飽和脂肪酸含量較高。

表4 榛子果實脂肪酸組成含量(g/100g)

2.3 果實品質與果實、土壤及葉片中礦質元素相關性分析

對榛子果實的單果重、蛋白質含量、粗脂肪含量與果實、土壤及葉片中礦質元素進行了相關性分析，結果如表5～6所示。由表5可知，華榛果實各項品質與葉片中的礦質元素相關性不大，果實蛋白質與果實中錳元素為顯著負相關，果實中粗脂肪含量與土壤中的有效磷為極顯著負相關。

表5 華榛果實品質與果實、土壤及葉片中礦質元素的相關性分析

2.4 果實礦質元素與土壤、葉片中礦質元素的相關性分析

分別做華榛果實與果實、土壤、葉片中礦質元素的相關性分析，結果如表6～7。表6顯示，華榛果實中的磷和鈣呈顯著負相關，鐵和鋅呈顯著負相關；果實中K和土壤中的全P呈極顯著正相關，果實中的Cu和土壤中Mg呈顯著正相關，果實中Zn和土壤中Fe呈顯著負相關；果實中的N和葉片中的K呈顯著正相關，果實中的Ca和葉片中的Mg、Fe呈顯著正相關。表7顯示，葉片中的Ca與土壤中的Fe呈顯著正相關。

表6 華榛果實礦質元素與土壤、葉片礦質元素的相關性分析

表7 華榛葉片礦質元素與土壤礦質元素的相關性分析

綜上可知，華榛果實與葉片礦質元素的相關性比果實與土壤的相關性更強，而華榛葉片與土壤的相關性較弱，說明在華榛果實生長過程中，葉片礦質元素含量豐缺狀況可以更好地反映果實礦質元素含量的豐缺狀況，因此，可以利用葉片礦質元素營養(yǎng)診斷技術來明確華榛樹體礦質元素水平。由于葉片、土壤及果實中礦質元素間相關性比較復雜，僅用簡單的相關性分析不能客觀地反映他們之間的關系，為更好地得出他們與果實品質指標之間的關系，以下將借助通徑分析進一步研究。

2.5 通徑分析

設N、P、K、Ca、Mg、Fe、Cu、Zn、Mn分別為x1、x2、x3、x4、x5、x6、x7、x8、x9，單果重、蛋白質、粗脂肪分別為Y1、Y2、Y3。用通徑分析方法研究x對y的作用，結果如表8～16所示，顯示了果實、土壤、葉片中礦質元素對果實品質指標的影響。

2.5.1 果實礦質元素與品質指標的通徑分析表8所示，果實中的N(x1)、P(x2)、K(x3)、Mn(x9)對果實的單果重有影響。通徑系數(shù)的絕對值大小反映了各礦質元素對果實品質的影響大小。各礦質元素對單果重直接貢獻大小 依 次 為 ：N(1.302)＞K(-1.104)＞ Mn(-0.861)＞P(0.207)。其中N和P對單果重的直接貢獻為正值，K和Mn對單果重的直接貢獻為負值。果實礦質元素除了能直接作用引起果實品質變化外，還可以通過與其相關的其他自變量間接引起果實品質的變化（以間接通徑系數(shù)進行衡量）。N對單果重的間接作用最大(-1.134)，其次為K(1.013)，P對單果重的間接作用為-0.416，Mn的間接作用最弱(0.021)。因此，果實中的N對單果重的影響最大，K次之，P和Mn對單果重的影響最小。

表8 單果重與果實礦質元素的通徑分析

表9所示，果實中N(x1)、P(x2)、K(x3)、Mn(x9)對果實的蛋白質含量有影響。各礦質元素對蛋白質含量的直接作用為負值，直接貢獻大小依次為：Mn(-0.941)＞K(-0.347)＞ P(-0.268)＞ N(0.207)。P對蛋白質的間接作用最大(0.387)，其次為N(-0.183)，K對蛋白質的間接作用為-0.416，Mn的間接作用最弱(0.041)。由此可見，Mn對果實蛋白質的直接影響最大，通過其他元素而影響蛋白質的作用最小。

表9 蛋白質與果實礦質元素的通徑分析

表10所示，果實中N(x1)、P(x2)、K(x3)、Mn(x9)對果實的粗脂肪含量有影響。各礦質元素對粗脂肪含量的直接作用為負值，直接貢獻大小依次為：N(-2.597)＞P(-2.102)＞K(1.903)＞Mn(-0.567)。N對粗脂肪的間接作用最大(2.979)，其次為K(-1.675)，P對粗脂肪的間接作用為1.425，Mn的間接作用最弱(0.334)。由此可見，N對果實粗脂肪的作用最大，Mn對果實粗脂肪的作用最小。

表10 粗脂肪與果實礦質元素的通徑分析

2.5.2 土壤礦質元素與品質指標的通徑分析 表11所示，土壤中的P(x2)、Mg(x5)、Fe(x6)、Mn(x9)對果實的單果重有影響。各礦質元素對單果重直接貢獻大小依次為：Mg(-0.832)＞ Mn(0.516)＞ P(-0.498)＞ Fe(-0.163)。其中Mn對單果重的直接貢獻為正值，Mg、P、Fe對單果重的直接貢獻為負值。Fe對單果重的間接作用最大(-1.152)，其次為Mn(0.629)，Mg對單果重的間接作用為-0.201，P的間接作用最弱(0.101)。因此，土壤中的Mg對單果重的直接影響最大，而Fe對單果重的間接影響最大。

表11 單果重與土壤礦質元素的通徑分析

表 12所示，土壤中的 P(x2)、Mg(x5)、Fe(x6)、Mn(x9)對果實的蛋白質有影響。各礦質元素對蛋白質直接貢獻大小依次為：Mg(-0.877)＞ P(-0.825)＞ Mn(0.380)＞Fe(0.235)。其中Mn和Fe對蛋白質含量的直接貢獻為正值，Mg、P對蛋白質的直接貢獻為負值。Mn對蛋白質的間接作用最大Mn(-0.996)，其次為Fe(-0.449)，Mg對蛋白質的間接作用為0.241，P的間接作用最弱(0.116)。土壤中Mg對果實中蛋白質的直接作用最大，Mn對果實中蛋白質的間接作用最大。

表12 蛋白質與土壤礦質元素的通徑分析

表 13所示，土壤中的 P(x2)、Mg(x5)、Fe(x6)、Mn(x9)對果實的粗脂肪有影響。各礦質元素對粗脂肪直接貢獻大小依次為：Mn(-0.787)＞ Fe(-0.715)＞ P(-0.332)＞Mg(-0.223)。其中Mn和Fe對粗脂肪含量的直接貢獻為正值，Mg、P對粗脂肪的直接貢獻為負值。Mn對粗脂肪的間接作用最大Mn(0.564)，其次為P對粗脂肪的間接作用為0.511，第三是Fe(0.369)，Mg的間接作用最弱(0.068)。因此，土壤中Mn對果實粗脂肪的直接作用和間接作用影響都最大。

表13 粗脂肪與土壤礦質元素的通徑分析

2.5.3 葉片礦質元素與品質指標的通徑分析 表14所示，葉片中的 P(x2)、Mg(x5)、Zn(x8)、Mn(x9)對果實的單果重有影響。各礦質元素對單果重直接貢獻大小依次為：P(1.101)＞ Mn(0.891)＞ Mg(0.281)＞ Zn(0.041)。各元素對單果重的直接貢獻均為正值。各元素對單果重的間接作用皆為負值，M對單果重的間接作用最大(-0.738)，其次為Zn(-0.594)，Mn對單果重的間接作用為-0.486，P的間接作用最弱(-0.383)。因此，葉片中的P對單果重主要為直接作用，Mg對單果重主要為間接作用。

表14 單果重與葉片礦質元素的通徑分析

表 15所示，葉片中的P(x2)、Mg(x5)、Zn(x8)、Mn(x9)對果實的蛋白質有影響。各礦質元素對蛋白質直接貢獻大小依次為：Mn(0.976)＞P(0.617)＞ Zn(-0.055)＞ Mg(0.027)。各元素對蛋白質的直接貢獻均為正值。各元素對蛋白質的間接作用皆為負值，Mg對蛋白質的間接作用最大(-0.664)，其次為Zn(-0.647)，P對蛋白質的間接作用為-0.298，Mn的間接作用最弱(-0.175)。因此，葉片中的Mn和Mg對果實蛋白質的作用主要為直接作用，Zn對蛋白質主要為間接作用。

表15 蛋白質與葉片礦質元素的通徑分析

表16所示，葉片中的P(x2)、Mg(x5)、Zn(x8)、Mn(x9)對果實的粗脂肪有影響。各礦質元素對粗脂肪直接貢獻大小依次為：Zn(1.167)＞ Mn(1.326)＞ P(0.798)＞Mg(0.353)。各元素對粗脂肪的直接貢獻均為正值。各元素對粗脂肪的間接作用皆為負值，Mn對粗脂肪的間接作用最大(-0.996)，其次為P(-0.843)，Zn對粗脂肪的間接作用為-0.697，Mg的間接作用最弱(-0.215)。Zn對果實粗脂肪的作用主要為直接作用，Mn對粗脂肪既有直接作用，也有間接作用（Mn通過Zn對粗脂肪進行作用）。

表16 粗脂肪與葉片礦質元素的通徑分析

3 結論

盤州市野生華榛土壤PH呈弱酸性。按照《全國土壤養(yǎng)分含量分級標準表》分級，土壤中大量元素含量皆處于中等偏上級別，而按照《全國土壤有效微量元素微量元素分級指標》，土壤中微量元素除有效Zn外，皆處于中等偏低的級別。由于葉片營養(yǎng)分級標準尚未確定，所以無法進行確定的葉片礦質元素營養(yǎng)診斷，但根據(jù)其他果樹的葉片營養(yǎng)分級進行參考判定[10-11]，可以得知華榛葉片中大量元素k含量較高；微量元素Fe、Cu、Mn、Zn含量較高。華榛果實的出仁率較低，這是由于野生華榛果殼較厚導致[12]。果實主要營養(yǎng)成分是蛋白質和粗脂肪，蛋白質含量為18.52%，粗脂肪含量為39.88%，其不飽和脂肪酸占總脂肪酸含量較高(87.62%)。在本研究中，應用簡單相關分析判斷的礦質元素相關性與應用通徑分析的方法篩選出的影響果實品質的土壤、葉片、果實礦質元素存在較大差異，說明不同礦質元素間存在相互作用，很多礦質元素是通過其他礦質元素一起對果實品質調節(jié)，這與在其他果樹上研究結果一致[12-14]。

4 討論

本研究通徑分析結果也表明，華榛果實中的N對單果重和粗脂肪的影響較大，Mn對果實蛋白質的影響較大。土壤中的Mg對單果重和蛋白質的影響較大，Mn對果實的蛋白質和粗脂肪也有一定影響。葉片中的P和Mg對單果重有一定影響，而Mn對果實的各項指標皆有一定影響。綜上，無論是果實、葉片還是土壤中的Mn元素，都與果實品質有一定的相關性，說明Mn元素是影響華榛果實品質的重要元素。植物體內的Mn元素是光合作用、氮素代謝、植物體內氧化還原反應的重要元素，可以促進氨基酸和蛋白質的合成[15]。Mn元素還能協(xié)助其他礦質元素一起提高葉片的光合速率、促進花芽分化、提高坐果率等[16]。因此，在華榛栽培過程中，可以通過葉片和土壤礦質元素診斷分析，對植株Mn元素含量進行科學合理地調控，進而提高華榛果實品質。而果實中的N、土壤中的Mg、葉片中的P和Mg元素對于果實品質均有較大影響，因此在栽培中，適當調整N、Mg、P元素對于提高果實品質具有重要意義。