滴灌條件下不同灌水定額對(duì)歐李果實(shí)理化指標(biāo)和營(yíng)養(yǎng)元素含量的影響

張洪銀 蔡嶄紅 殷韶梅 吳佳瑞 王昊 靳韋 張芳紅 馬文禮

(寧夏農(nóng)墾農(nóng)林牧技術(shù)推廣服務(wù)中心，寧夏 銀川 750024)

寧夏位于西北地區(qū)東部?jī)?nèi)陸，人均耕地0.10hm2，低產(chǎn)田占32.5%，特別是北部干旱地區(qū)，多年降水量平均值不到200mm，地下水埋深較大，可供有效水量低，引黃河水是當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)灌溉的根基，但近年來(lái)在黃河配水量不斷減少的情況下還要有相當(dāng)一部分供給銀川生活用水，加之作為寧夏回族自治區(qū)重點(diǎn)發(fā)展產(chǎn)業(yè)的畜牧業(yè)規(guī)模越來(lái)越大，需水量不斷增加，使得可供農(nóng)業(yè)用水量持續(xù)減少，這就要求不僅要在節(jié)水措施上下功夫，還要在種植結(jié)構(gòu)上合理布局，歐李作為抗旱耐寒、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值極高的品種，集經(jīng)濟(jì)林和生態(tài)林于一體。歐李果實(shí)鈣含量遠(yuǎn)高于其它水果已得到業(yè)界普遍認(rèn)可，莖、葉、果等均有很高利用價(jià)值，葉子可制作茶葉，果實(shí)可釀造果酒、飲品，經(jīng)濟(jì)效益前景可觀，在本地區(qū)規(guī)模化栽培有著節(jié)水增效、增產(chǎn)增收、防風(fēng)固沙的預(yù)期效果[1-7]?；诖?，在滴灌水肥一體化技術(shù)成熟的地區(qū)優(yōu)化布設(shè)歐李授粉樹和主栽品種栽植比例條件下，開展不同灌水定額對(duì)歐李理化指標(biāo)和營(yíng)養(yǎng)元素含量的影響試驗(yàn)研究，以期獲得水分對(duì)歐李果實(shí)的影響程度，為歐李作為經(jīng)果林進(jìn)行示范推廣提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)時(shí)間為2021年4—9月，試驗(yàn)區(qū)布設(shè)在寧夏銀川市永寧縣玉泉營(yíng)苗木中心示范區(qū)內(nèi)。試驗(yàn)區(qū)地處寧夏北部干旱帶，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全部通過(guò)西干渠揚(yáng)水灌溉，可利用地下水量少，無(wú)有效降水補(bǔ)給，土壤質(zhì)地多以砂土、砂壤土為主，蒸發(fā)強(qiáng)，溫差大，無(wú)霜期長(zhǎng)，日照充足，適宜歐李樹生長(zhǎng)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)材料為歐李成樹，其中2行為“歐李七號(hào)”授粉樹，4行為“歐李四號(hào)”主栽樹。以灌溉水平為控制因子，設(shè)4個(gè)灌水處理，分別為11m3·667m-2、14m3·667m-2、17m3·667m-2、19m3·667m-2，計(jì)劃濕潤(rùn)層深度為40cm。試驗(yàn)小區(qū)的長(zhǎng)、寬分別為20m和7.8m，每小區(qū)種植6行作物，行距按200cm和60cm的寬窄行方式布置，株距為30cm。灌溉方式為滴灌，滴灌首部、管網(wǎng)、施肥單獨(dú)布設(shè)配套設(shè)備，嚴(yán)格按照滴灌水肥一體化技術(shù)規(guī)范執(zhí)行。試驗(yàn)區(qū)田間管網(wǎng)布設(shè)為1條滴灌管控制1行，滴灌管沿歐李樹根部布置，滴灌管間距60cm。其它農(nóng)事活動(dòng)按常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一操作。

1.3 觀測(cè)項(xiàng)目及方法

1.3.1 理化指標(biāo)測(cè)定

單寧含量測(cè)定采用福林-丹尼斯比色法[8]；總黃酮含量測(cè)定采用NaNO2-AI(NO3)3比色法[9]；總酚含量測(cè)定采用福林-當(dāng)卡法[10]；總糖和總酸含量采用2，6-二氯靛酚滴定法、蒽酮比色法、氫氧化鈉滴定法測(cè)定[11]。

1.3.2 營(yíng)養(yǎng)元素測(cè)定

鈣鐵鋅含量測(cè)定采用羊灰億一原予較收分光斃度法[12]；硒含量測(cè)定采用熒光法[13]。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析方法

數(shù)據(jù)整理軟件為WPS 2019，試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析軟件軟件為DPS 7.05，各項(xiàng)指標(biāo)均采用LSD方法進(jìn)行方差分析，采用SPSS 25.0進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同灌水定額對(duì)歐李果實(shí)理化指標(biāo)含量的影響

試驗(yàn)取樣為定點(diǎn)監(jiān)測(cè)的歐李植株，定期查看監(jiān)測(cè)植株長(zhǎng)勢(shì)狀況，確保植株不受病蟲害等其它因素影響。果實(shí)成熟期，按照不同處理的植株，分別進(jìn)行人工采摘后，立即用自封袋包好后裝入采樣箱內(nèi)并送到化驗(yàn)室進(jìn)行檢測(cè)。本次選取具有代表性的單寧、總酚、總黃酮、總糖、總酸等理化指標(biāo)作為分析對(duì)象。通過(guò)對(duì)歐李果實(shí)代表性理化指標(biāo)顯著性分析結(jié)果看，P值分布在0.01～0.05，各指標(biāo)顯著性檢驗(yàn)數(shù)據(jù)間差異表現(xiàn)不同，除總酸外各指標(biāo)在趨于T2和T3灌溉水平時(shí)表現(xiàn)突出，特征明顯。

2.1.1 不同灌水處理對(duì)歐李果實(shí)單寧含量的影響

通過(guò)對(duì)歐李果實(shí)單寧含量進(jìn)行差異顯著性分析可知，不同灌水處理下P值小于0.05，表明處理間差異顯著，各處理間差異不同。灌水處理T1與T2、T4間差異不顯著，而與T3差異顯著，處理T2、T3間無(wú)顯著差異。這說(shuō)明水分嚴(yán)重脅迫不利于單寧含量的積累。

由圖1可看出，歐李果實(shí)單寧含量與灌水處理間存在一元二次函數(shù)曲線的規(guī)律，呈開口向下的拋物線形態(tài)，且R值均在0.8822，表明這一趨勢(shì)具有較高的契合度，歐李果實(shí)單寧含量與灌水處理間呈正相關(guān)?？傮w表現(xiàn)為隨著灌水量增加，單寧含量呈先增后減趨勢(shì)，T3處理時(shí)達(dá)到最大值，隨后降低，增加量趨勢(shì)較下降趨勢(shì)強(qiáng)，但總體表現(xiàn)出緩慢變化態(tài)勢(shì)，這說(shuō)明灌溉嚴(yán)重不足較過(guò)量對(duì)單寧含量影響大，總體表現(xiàn)出水分對(duì)單寧含量的影響不明顯。

圖1 不同灌水定額下歐李果實(shí)單寧含量的變化趨勢(shì)

2.1.2 不同灌水處理對(duì)歐李果實(shí)總黃酮和總酚含量的影響

通過(guò)對(duì)歐李果實(shí)總黃酮和總酚含量進(jìn)行差異顯著性分析可知，不同灌水處理下各處理P值均小于0.01，處理間差異特別顯著。T1與其它處理差異較大，T2、T3、T4間無(wú)顯著差異，說(shuō)明嚴(yán)重脅迫條件下對(duì)總黃酮和總酚含量影響明顯。

由圖2可看出，歐李果實(shí)總黃酮和總酚含量與灌水處理間存在一元二次函數(shù)曲線的規(guī)律，且呈開口向下的拋物線形態(tài)，且R值均在0.9左右，表明這一趨勢(shì)具有較高的契合度，歐李果實(shí)總黃酮和總酚含量與灌水處理間呈正相關(guān)。具體為隨著灌水量增加，總黃酮和總酚含量呈先增后減趨勢(shì)，總黃酮含量在T2處理時(shí)達(dá)到最大值，總酚含量在T3處理時(shí)達(dá)到最大值，隨后緩慢降低，這說(shuō)明在適宜水分偏少時(shí)總黃酮含量最大，但水分脅迫嚴(yán)重時(shí)對(duì)其含量影響特別大，而總酚含量在適宜水分下最大，總體表現(xiàn)出水分對(duì)總酚含量的影響明顯。

圖2 不同灌水定額下歐李果實(shí)總黃酮和總酚含量的變化趨勢(shì)

2.1.3 不同灌水處理對(duì)歐李果實(shí)總糖和總酸含量的影響

通過(guò)對(duì)歐李果實(shí)總糖和總酸含量進(jìn)行差異顯著性分析，不同灌水處理的影響效果不一樣，T1和T2 2個(gè)處理間無(wú)明顯差異，而于T3和T4 2個(gè)處理差異顯著，T3和T4處理間差異不顯著。

由圖3可看出，歐李果實(shí)總糖和總酸含量與灌溉水平間存在一元二次函數(shù)曲線規(guī)律，其中，總糖含量與灌溉水平間存在的一元二次函數(shù)曲線，呈開口向下的拋物線形態(tài)，且R值均在0.9092，表明這一趨勢(shì)具有較高的契合度，歐李果實(shí)總糖含量與灌水處理間呈正相關(guān)，在T2處理作用下達(dá)到最大值，表明水分過(guò)高不利于總糖積累；而總酸含量與灌溉水平間存在的一元二次函數(shù)曲線規(guī)律，呈開口向上的拋物線形態(tài)，在處理T3作用下達(dá)到最小值，隨著灌水量加大開始緩慢增加，表明水分脅迫下總酸含量累積量較高，水分與總酸含量呈負(fù)相關(guān)。

圖3 不同灌水定額下歐李果實(shí)總糖和總酸含量的變化趨勢(shì)

2.2 不同灌水處理對(duì)歐李果實(shí)營(yíng)養(yǎng)元素含量的影響

2.2.1 不同灌水處理對(duì)歐李果實(shí)中量營(yíng)養(yǎng)元素含量的影響

作物所需鈣等中量元素通過(guò)轉(zhuǎn)化吸收后，留在果實(shí)中的鈣較少，而歐李果實(shí)中含量較其它水果高，根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)記載，歐李果實(shí)鈣含量是蘋果的7～10倍，是山楂的4.2倍，又稱鈣果[14]，本研究以歐李果實(shí)鈣含量作為典型性中量元素進(jìn)行分析。通過(guò)對(duì)歐李果實(shí)鈣含量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，不同灌水處理下各監(jiān)測(cè)元素含量變化不同，鈣含量在T1處理下含量最低，在T3處理下含量最高，達(dá)到0.29g·kg-1。根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果可知，T2、T3、T4處理較T1處理，鈣含量分別增加4.94%、10.27%、7.98%。表明適宜水分下有利于鈣含量的積累。

由圖4可看出，不同灌水處理對(duì)鈣含量的影響差異不同。通過(guò)差異顯著性分析結(jié)果表明，T1和T2處理間差異不顯著，而與T3、T4處理間差異顯著，T3和T4處理間無(wú)明顯差異。這表明，以鈣為代表的中量營(yíng)養(yǎng)元素隨著灌水量增加呈先升后下降趨勢(shì)，在T3處理時(shí)達(dá)到最大值，上升和下降趨勢(shì)不明顯。

圖4 不同灌水處理對(duì)歐李果實(shí)鈣硒含量的影響

2.2.2 不同灌水處理對(duì)歐李果實(shí)微量營(yíng)養(yǎng)元素含量的影響

通過(guò)對(duì)歐李果實(shí)鐵鋅硒等微量元素含量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，T2、T3、T4處理較T1處理，鐵的含量分別增加12.18%、26.28%、17.31%；T1、T2、T3處理較T4處理，鋅和硒含量分別增加12.21%、18.78%、25.45%和10.24%、18.28%、6.90%。

由圖5可看出，不同灌水定額對(duì)各監(jiān)測(cè)元素含量變化不同，其中，鐵的含量在T1處理下含量最低，鋅和硒的含量在T4處理下含量最低，鐵鋅的含量在T3處理下含量最高，硒的含量在T2處理下含量最高?？傮w來(lái)看，微量元素含量與水分間呈正相關(guān)。

圖5 不同灌水處理對(duì)歐李果實(shí)鐵鋅硒含量的影響

2.2.3 基于歐李果實(shí)營(yíng)養(yǎng)元素含量的方差分析

通過(guò)對(duì)歐李果實(shí)營(yíng)養(yǎng)元素含量試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理，采用主成分分析法計(jì)算因子成分矩陣，對(duì)初始因子成分矩陣進(jìn)行方差最大旋轉(zhuǎn)。選取2個(gè)主成分作為初始因子。

由表1可看出，選取的2個(gè)主成分的方差貢獻(xiàn)率達(dá)到了98.12%，提取了充分的信息量，能夠滿足歐李水分對(duì)歐李果實(shí)營(yíng)養(yǎng)元素含量影響的評(píng)價(jià)。其中，成分1的方差貢獻(xiàn)率為66.52%，成分2的方差貢獻(xiàn)率為31.60%，說(shuō)明鈣和鐵含量貢獻(xiàn)率較大，經(jīng)得分歸一化處理，得出各指標(biāo)權(quán)重。表明不同果實(shí)營(yíng)養(yǎng)元素含量受水分影響大小從高到低依次為鐵>鈣>鋅>硒，不同灌水處理對(duì)歐李果實(shí)營(yíng)養(yǎng)元素含量的影響由高到低依次為T3>T4>T2>T1。

表1 不同歐李果實(shí)營(yíng)養(yǎng)元素含量及灌水處理的方差分析

2.2.4 基于歐李果實(shí)營(yíng)養(yǎng)元素含量的最大灌水定額

歐李果實(shí)較其它水果具有鮮明的特點(diǎn)，根據(jù)不同灌水處理下歐李果實(shí)營(yíng)養(yǎng)元素含量與灌溉定額間函數(shù)關(guān)系，由表2可知，鈣含量達(dá)到最大值時(shí)對(duì)應(yīng)灌水量為19.00m3·667m-2，鐵含量達(dá)到最大值時(shí)對(duì)應(yīng)灌水量為17.05m3·667m-2，鋅含量達(dá)到最大值時(shí)對(duì)應(yīng)灌水量為14.54m3·667m-2，硒含量達(dá)到最大值時(shí)對(duì)應(yīng)灌水量為13.84m3·667m-2，通過(guò)方差分析由表1得到各營(yíng)養(yǎng)元素權(quán)重占比，進(jìn)行加權(quán)平均計(jì)算，可知基于歐李果實(shí)營(yíng)養(yǎng)元素含量的最大灌水定額為16.57m3·667m-2。

表2 基于歐李果實(shí)營(yíng)養(yǎng)元素含量的最大灌水定額

3 結(jié)論

不同灌溉定額對(duì)歐李果實(shí)理化指標(biāo)和營(yíng)養(yǎng)元素的影響總體表現(xiàn)為一元二次函數(shù)曲線趨勢(shì)，R值均在0.9左右，呈開口向下的拋物線形態(tài)，各項(xiàng)指標(biāo)都出現(xiàn)差異，特別對(duì)總糖、總酚及硒的影響較大，表明這些指標(biāo)與灌溉水平間呈正相關(guān)，在區(qū)域T2和T3處理之間的作用下含量最高，表明適宜灌溉水量有利于本次研究歐李果實(shí)理化指標(biāo)和營(yíng)養(yǎng)元素含量的積累；只有總酸呈現(xiàn)出開口向上一元二次函數(shù)曲線的拋物線形態(tài)，在處理T3作用下達(dá)到最小值，隨著灌水量加大開始緩慢增加，表明水分脅迫下總酸含量累積量高，反之隨著水分增加總酸含量下降，灌水量過(guò)大，雖然有一定增長(zhǎng)趨勢(shì)，但又會(huì)降低水分利用效率和果實(shí)品質(zhì)。不同果實(shí)營(yíng)養(yǎng)元素含量受水分影響大小從高到低依次為鐵>鈣>鋅>硒，不同灌水處理對(duì)歐李果實(shí)營(yíng)養(yǎng)元素含量的影響由高到低依次為T3>T4>T2>T1。通過(guò)數(shù)據(jù)分析基于歐李果實(shí)營(yíng)養(yǎng)元素含量的最大灌水定額得出，綜合不同灌水定額作用下各果實(shí)營(yíng)養(yǎng)元素權(quán)重占比，計(jì)算得出最優(yōu)灌水定額為16.57m3·667m-2，這表明灌水定額趨于16.57m3·667m-2更有利于歐李果實(shí)理化指標(biāo)和營(yíng)養(yǎng)元素含量的積累和品質(zhì)的提升。