根施氮磷鉀肥對平歐雜種榛堅(jiān)果營養(yǎng)品質(zhì)的影響

張 晉，史彥江，宋鋒惠,，趙善超

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與園藝學(xué)院，烏魯木齊 830052；2. 新疆林科院經(jīng)濟(jì)林研究所，烏魯木齊 830000)

0 引 言

【研究意義】平歐雜種榛(Corylusheterophylla×Corylusavellana) 是平榛(C.heterophyllaFisch. )和歐洲榛(C.avellanaL. ) 通過種間遠(yuǎn)緣雜交選育出來的的優(yōu)良栽培種，集父本和母本優(yōu)勢基因，具有果大、豐產(chǎn)、殼薄、出仁率高、果實(shí)口感佳的特點(diǎn)，而且抗性好、適應(yīng)性廣[1]。榛子與腰果、核桃、杏仁并稱世界“四大堅(jiān)果”，榛仁中含有大量的脂肪、蛋白質(zhì)、氨基酸、各類微量元素及碳水化合物，還含有對人體有特別功能的營養(yǎng)物質(zhì)，具有很高的營養(yǎng)價值，可生食、炒食，因口感香美，余味綿長，深受消費(fèi)者的偏愛，享有“堅(jiān)果之王”的美名[2-3]，是我國北部重要木本油料及堅(jiān)果經(jīng)濟(jì)林樹種[4-5]。自平歐雜種榛在新疆進(jìn)行引種栽培推廣示范以來，栽培面積已超667×104hm2(1萬畝)，成為北疆地區(qū)農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整的首選生態(tài)經(jīng)濟(jì)林樹種，豐富了新疆特色林果樹種的種類。合理追施氮、磷、鉀肥是提高榛果產(chǎn)量和營養(yǎng)品質(zhì)的主要途徑之一?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】有研究發(fā)現(xiàn)果實(shí)生育期噴施氨基酸硒肥明顯提高了“達(dá)維”榛果硒、淀粉和脂肪含量，改善了果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)，增加了堅(jiān)果營養(yǎng)價值[6]。陳鳳等[7]研究葉面噴施磷肥可以提高平歐雜種榛果實(shí)中的粗蛋白含量，降低粗脂肪含量， 而噴施鉀肥則起相反作用?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】榛子堅(jiān)果品質(zhì)主要包含外觀品質(zhì)和內(nèi)在品質(zhì)，果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)是堅(jiān)果商品性好壞的主要標(biāo)志，其中粗脂肪和粗蛋白含量是表現(xiàn)其營養(yǎng)價值的重要生化指標(biāo)。根部施肥對榛子堅(jiān)果營養(yǎng)品質(zhì)影響的研究很少。研究根施 N、P、K施肥量與平歐雜種榛堅(jiān)果粗脂肪、粗蛋白含量之間的效應(yīng)關(guān)系?！緮M解決的關(guān)鍵問題】以新疆種植的平歐雜種榛為研究對象，通過“3414”田間施肥試驗(yàn)，了解其對平歐雜種榛的營養(yǎng)成分粗脂肪和粗蛋白含量的影響。為平歐雜種榛田間生產(chǎn)管理的施肥技術(shù)、改善堅(jiān)果營養(yǎng)品質(zhì)提供科學(xué)實(shí)踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)地位于烏魯木齊縣新疆農(nóng)科院安寧渠綜合試驗(yàn)場平歐雜種榛豐產(chǎn)栽培示范園，地處天山北坡，海拔935.3 m，晝夜溫差大，蒸發(fā)量大、陽光照射充足、干旱少雨，屬中溫帶半干旱大陸性氣候，年均溫 6.9℃，年均降水量 208.3 mm，年均蒸發(fā)量 2 616.9 mm，年均日照時數(shù)為 2 813.5 h，年均無霜期 105～168 d，土層深厚，有機(jī)質(zhì)含量較低。

試驗(yàn)樣園面積2 hm2，以平歐雜種榛新榛1號為試材，授粉品種新榛2號，南北行向栽植，株行距1.5 m×4 m，樹齡8 a ，樹形、冠幅基本一致。試驗(yàn)樣園土壤為土層深厚的沙土，經(jīng)土壤采樣和養(yǎng)分分析得到，施肥前土壤中有機(jī)質(zhì)0.914%、速效N 38.20 mg/kg、有效P 7.97 mg/kg、速效K 114.67 mg/kg。依據(jù)全國第2次土壤普查養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)[8]，試驗(yàn)樣園土壤堿解N為五級、有效P為四級、速效K為三級，綜合土壤養(yǎng)分情況屬中等。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計

采用“3414”肥料效應(yīng)田間試驗(yàn)[9]，即：肥料為N、P、K 3個因素，每因素設(shè)4個施肥水平，共14個處理，設(shè)3次重復(fù)，合計42個試驗(yàn)小區(qū)。每一小區(qū)5株樣樹，共210株平歐雜種榛樣株，樣株樹體基本一致。樣株 N、P、K 常規(guī)施肥量(純量)分別為0.7、0.3和0.2 kg，供試肥料為含N 46%的尿素、含P2O546%的重鈣、含K2O 51%的硫酸鉀。于2017年4月上旬在榛子萌芽前采取環(huán)狀溝施的方式一次性施入，施肥位置在樹冠 2/3 處，施肥深度為30 cm。表1

于2017年平歐雜種榛堅(jiān)果成熟期(8月28日)，分別從試驗(yàn)小區(qū)每樣株隨機(jī)采摘10枚成熟度良好、大小均勻一致、品種純正無混雜的飽滿堅(jiān)果并編號。將每試驗(yàn)小區(qū)采集的堅(jiān)果混到一塊去掉果殼烘干后，取出種仁碾碎作為1個樣品供試驗(yàn)備用。

1.2.2 測定指標(biāo)

分別采用索氏萃取法[10]和凱氏定氮法測定榛子種仁粗脂肪含量(E,%)和粗蛋白含量(C,%)。

表1 平歐雜種榛根施氮磷鉀肥田間試驗(yàn)方案
Table 1 Field experiment scheme of root fertilizing with N,P and K for Corylus heterophylla×Corylus avellana

序號No.處理Trement單株施肥量(純量,kg)Fertilizing amount per tree(pure amount ,kg)NP2O5K2O1N0P0K00002N0P2K200.30.23N1P2K20.350.30.24N2P0K20.700.25N2P1K20.70.150.26N2P2K20.70.30.27N2P3K20.70.450.28N2P2K00.70.309N2P2K10.70.30.110N2P2K30.70.30.311N3P2K21.050.30.212N1P1K20.350.150.213N1P2K10.350.30.114N2P1K10.70.150.1

1.3 數(shù)據(jù)處理

將試驗(yàn)測得的堅(jiān)果粗脂肪含量(E)進(jìn)行反正弦(ArcsinE)轉(zhuǎn)換，粗蛋白含量(C)進(jìn)行常用對數(shù)轉(zhuǎn)換，然后采用多元線性逐步回歸分析建立肥料效應(yīng)回歸方程，并對回歸方程殘差的正態(tài)、獨(dú)立、等方差假設(shè)進(jìn)行檢驗(yàn)，以判定所得的回歸關(guān)系是否成立和可靠?；貧w方程殘差的正態(tài)分布采用χ2檢驗(yàn)、獨(dú)立性采用DW檢驗(yàn)、方差齊性采用W檢驗(yàn)[11]。統(tǒng)計分析采用 SPSS 17.0和 DPS 7.05 統(tǒng)計軟件；繪圖采用 Microsoft Excel 2003。

2 結(jié)果與分析

2.1 施肥量與堅(jiān)果粗脂肪、粗蛋白含量的關(guān)系

依據(jù)“3414”肥料效應(yīng)田間試驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)，分別以試驗(yàn)小區(qū)榛子堅(jiān)果品質(zhì)的粗脂肪含量(E)的反正弦(ArcsineE)和平均粗蛋白含量(C)的常用對數(shù)(log10C )為因變量，以N、P、K 三元二次多項(xiàng)式的非常數(shù)項(xiàng)(N、P、K、N2、P2、K2、N×P、N×K、P×K)為自變量進(jìn)行多元線性逐步回歸分析(選入變量α≤0.05，剔除變量α≥0.1)，列出所得回歸方程及回歸方程入選自變量P的顯著性水平。表2，表3

表2 堅(jiān)果營養(yǎng)品質(zhì)檢測結(jié)果
Table 2 The nut nutritional quality test results

序號No.處理Trement堅(jiān)果粗蛋白含量Nuts crude protein content (C,%)堅(jiān)果粗脂肪含量Nuts crude fat content (E,%)重復(fù)Ⅰ重復(fù)Ⅱ重復(fù)Ⅲ重復(fù)Ⅰ重復(fù)Ⅱ重復(fù)Ⅲ1N0P0K02.883 3.058 3.133 54.59 53.88 54.162N0P2K22.716 3.051 2.988 53.80 51.96 55.64 3N1P2K22.944 2.905 3.173 54.60 54.38 54.16 4N2P0K22.748 2.691 2.898 57.75 58.51 54.71 5N2P1K22.929 3.062 2.996 55.57 54.00 54.79 6N2P2K22.884 3.218 3.004 56.58 54.50 57.61 7N2P3K22.947 3.005 3.078 57.36 56.69 55.92 8N2P2K03.573 3.389 3.758 58.89 58.77 58.83 9N2P2K13.265 3.340 3.130 56.35 57.04 55.92 10N2P2K33.017 2.919 3.114 53.07 54.68 55.23 11N3P2K23.226 3.170 3.255 55.52 55.56 56.04 12N1P1K23.071 3.333 3.223 53.49 53.91 53.06 13N1P2K13.403 3.465 3.341 56.14 55.38 56.27 14N2P1K13.094 3.214 3.015 55.92 54.50 57.49

對試驗(yàn)小區(qū)榛子堅(jiān)果營養(yǎng)品質(zhì)的平均粗脂肪含量(E)的反正弦(ArcsineE)和平均粗蛋白含量(C)的常用對數(shù)(log10C)與回歸方程估計值(Arcsine的殘差eij(i=1，2，3，……，14；j=1，2，3)進(jìn)行正態(tài)分布、一階自相關(guān)和方差齊性檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果表明，χ2檢驗(yàn)說明殘差eij服從正態(tài)分布，殘差獨(dú)立性Durbin-Watson(DW)檢驗(yàn)說明殘差之間相互獨(dú)立，不存在一階自相關(guān)；殘差方差齊性Levene's(W)檢驗(yàn)說明殘差方差差異不顯著，并且由殘差散點(diǎn)圖可知，殘差表現(xiàn)為方差齊性。圖1～4以上檢驗(yàn)結(jié)果表明，平歐雜種榛堅(jiān)果粗脂肪含量(E)的反正弦與N、N×K之間的線性關(guān)系假設(shè)成立；堅(jiān)果粗蛋白含量(C)的常用對數(shù)與P、P2(或P×P)、K、N×P之間的線性關(guān)系假設(shè)成立。此外，殘差最大絕對值均小于3倍標(biāo)準(zhǔn)差，說明“3414”肥料效應(yīng)田間試驗(yàn)小區(qū)粗脂肪含量(E)的反正弦和蛋白含量(C)的常用對數(shù)無奇異值。

2.2 堅(jiān)果營養(yǎng)品質(zhì)的施肥效應(yīng)

由施肥量與堅(jiān)果粗脂肪含量反正弦的線性相關(guān)關(guān)系得到，在中等土壤養(yǎng)分條件下施用N肥時，對平歐雜種榛的堅(jiān)果粗脂肪含量存在正效應(yīng)，N肥與K肥的交互作用(N×K)則對堅(jiān)果的粗脂肪含量存在負(fù)效應(yīng)。另外，N、P、K肥的施肥量與堅(jiān)果粗脂肪含量反正弦的線性相關(guān)關(guān)系也反映出，N肥與P肥的交互作用(N×P)、P肥與K肥的交互作用(P×K)、P肥施用量(純P量)、K肥施用量(純K量)對平歐雜種榛的堅(jiān)果粗脂肪含量效應(yīng)不顯著(P>0.1)。

由施肥量與堅(jiān)果粗蛋白含量的常用對數(shù)的線性相關(guān)關(guān)系得到，在中等土壤養(yǎng)分情況下P肥施用量小于0.238 7 kg/株時，對平歐雜種榛堅(jiān)果的粗蛋白含量存在正效應(yīng)，反之則存在負(fù)效應(yīng)。當(dāng)施用K肥時，對堅(jiān)果的粗蛋白含量存在負(fù)效應(yīng)，N肥與P肥的交互作用(N×P)則對堅(jiān)果的粗蛋白含量存在正效應(yīng)。另外，N、P、K肥的施肥量與堅(jiān)果粗蛋白含量的線性相關(guān)關(guān)系也反映出，N肥與K肥的交互作用(N×K)、P肥與K肥的交互作用(P×K)、N肥施用量(純N量)對平歐雜種榛堅(jiān)果的粗蛋白含量效應(yīng)不顯著(P>0.1)。圖3，圖4

表3 平歐雜種榛根施氮磷鉀肥堅(jiān)果營養(yǎng)品質(zhì)的效應(yīng)回歸方程及其殘差檢驗(yàn)
Table 3 Effect regression equations of nut nutritional quality of root fertilizing with N, P and K for Corylus heterophylla×Corylus avellana and its residuals inspection

項(xiàng)目Item堅(jiān)果粗脂肪含量Nuts crude fat content (E,g/g)堅(jiān)果粗蛋白含量Nuts crude protein content (C,g/g)回歸方程Arcsineê=0.569+0.074Nlog10^C =-1.514-0.233K+0.338PRegression equation-0.229N×K-0.708P2+0.092N×Pr20.5180.62N4242回歸方程顯著性水平P值Regression equation significance level P valueP=0.000P=0.000^σ20.014 10.018 9選入變量顯著性水平P值Elected to variables significance level P valuesN:P=0.000N×K:P=0.000P:P=0.000 P2:P=0.000K:P=0.000 N×P:P=0.046殘差正態(tài)分布χ2檢驗(yàn)Normal distribution chi-square test of residualsχ2=4.401 7<χ20.1(5)=9.236 0e^N(0,0.014 1)χ2=2.082 7<χ20.1(5)=9.236 0e^N(0,0.018 9)殘差一階自相關(guān)DW檢驗(yàn)First-order autocorrelation DW test of residuals1.764∈[1.662,2.338]α=0.051.823∈[1.662,2.338]α=0.05殘差方差齊性 W 檢驗(yàn)Homogeneity test for variance of residualsW=0.159

圖1 堅(jiān)果粗脂肪含量效應(yīng)回歸方程殘差正態(tài)P-P
Fig.1 Residuals normals P-P plot of regressionequation of nuts crude fat content effect

圖2 堅(jiān)果粗蛋白含量效應(yīng)回歸方程殘差正態(tài)P-P
Fig.2 Residuals normals P-P plot of regressionequation of nuts crude protein content effect

圖3 堅(jiān)果粗脂肪含量效應(yīng)回歸方程的殘差散點(diǎn)
Fig.3 Residuals scatter plot of regression equations of nuts crude fat content effect

圖4 堅(jiān)果粗蛋白含量效應(yīng)回歸方程的殘差散點(diǎn)
Fig.4 Residuals scatter plot of regression equations of nuts crude protein content effect

3 討 論

在中等土壤養(yǎng)分情況下施用N肥時，對平歐雜種榛堅(jiān)果的粗脂肪含量存在正效應(yīng)，N肥與K肥的交互作用(N×K)則對堅(jiān)果的粗脂肪含量存在負(fù)效應(yīng)。N元素是平歐雜種榛正常生長發(fā)育所必需的營養(yǎng)元素，是樹體及果實(shí)的主要成分。N元素可以促進(jìn)榛樹營養(yǎng)生長，延遲衰老，提高光和效能，增進(jìn)品質(zhì)和提高產(chǎn)量[12]。作為生命元素的N是細(xì)胞結(jié)構(gòu)物質(zhì)的重要組成部分,是酶、ATP、多種輔酶和輔基的成分，在物質(zhì)和能量代謝中起重要作用,還是某些植物激素、維生素等的成分，調(diào)節(jié)生命活動。肥料因素中N對光合作用的影響最為顯著，光合作用的所有生理、生化過程都有含氮化合物的參與，在一定范圍內(nèi)，葉的含氮量、葉綠素含量、Rubisco含量分別與光合速率呈正相關(guān)[13]。氮肥是改善無芒雀麥品質(zhì)的關(guān)鍵因素，可顯著提高其粗脂肪含量[14]。也有研究表明隨著氮肥施用量的增加，全株玉米粗脂肪含量相應(yīng)增加，且營養(yǎng)成分的產(chǎn)量有明顯提高[15]。氮肥的施用有利于大豆籽粒中脂肪含量的提高，基肥對籽粒脂肪的形成起決定作用[16]。隨著氮肥施用時期的后推，提高了小麥籽粒脂肪含量，可以通過氮肥的施用時期來調(diào)控小麥籽粒的脂肪含量[17]。果樹的生理代謝、果實(shí)的形態(tài)建成以及果實(shí)發(fā)育時期受不同形態(tài)N素的影響，有研究表明硝態(tài)N和尿素對提升核桃粗脂肪含量效果較好[18]。N肥施用量對榛子堅(jiān)果粗脂肪含量影響顯著，這與胡淵、梁智等[19-20]對核桃的施肥研究結(jié)果不同，這可能與榛子的需肥特性和烏魯木齊土壤有機(jī)質(zhì)、氮肥含量很低有關(guān)。氮肥的施用時期和不同形態(tài)氮素對堅(jiān)果粗脂肪含量的影響，該研究中沒有探討，在今后的研究中有待進(jìn)一步完善。研究結(jié)果還表明：N肥與K肥的交互作用對堅(jiān)果粗脂肪含量呈現(xiàn)顯著負(fù)效應(yīng)，這可能與試驗(yàn)地土壤速效鉀含量高有關(guān)。高同雨等在富K土壤的施肥試驗(yàn)也得出了K過量會導(dǎo)致核桃種仁粗脂肪含量下降[21]的類似結(jié)論。這可能與K含量過高，會導(dǎo)致植株體內(nèi)陽離子失衡，致使植株出現(xiàn) Mg、Ca缺乏[22]有關(guān)。不過在此需要特別指出，該研究只進(jìn)行了P、K肥施用量與榛子堅(jiān)果粗脂肪含量之間關(guān)系的探討，P、K肥施用量對粗脂肪含量的影響是否會通過其它方式來表現(xiàn)，還有待進(jìn)一步研究。

在中等土壤養(yǎng)分情況下，P肥施用量小于0.238 7 kg/株時，對平歐雜種榛堅(jiān)果粗蛋白含量存在正效應(yīng)，反之則存在負(fù)效應(yīng)。當(dāng)施用K肥時，對堅(jiān)果粗脂肪含量存在負(fù)效應(yīng)，N肥與P肥的交互作用(N×P)則對堅(jiān)果粗脂肪含量存在正效應(yīng)。P能提高光合速率，形成較多的同化物；同化物運(yùn)輸所需的能量是由ATP提供的，ATP的合成需要P，P能促進(jìn)同化物的運(yùn)輸。有研究表明，合理施用P肥能在一定程度上提高紫花苜蓿和草木樨的粗蛋白含量, 提高牧草飼用品質(zhì)[23-25]，這與試驗(yàn)結(jié)果相類似。施用磷肥也可增加鮮食糯玉米籽粒的可溶性蛋白、粗蛋白的含量[26]。N素是構(gòu)成樹體內(nèi)蛋白質(zhì)類物質(zhì)的重要基礎(chǔ)，在果樹果實(shí)積累物質(zhì)過程中格外重要。施N提高光合酶的濃度與活性、光合色素等與光合作用相關(guān)的含N化合物的含量，加快植物的光合速率[27 ]，促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成和光合產(chǎn)物的形成。有研究表明[28-31]N肥和P肥配施可以有效提高苦瓜、青貯玉米、敖漢苜蓿、大豆的粗蛋白含量，這與研究結(jié)果類似。林玉紅對蘭州百合的鉀肥試驗(yàn)表明粗蛋白含量隨著施K量的增加而下降，與K肥施用量呈極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系[32]。施用K肥時，對堅(jiān)果粗蛋白含量存在負(fù)效應(yīng)，可能與試驗(yàn)地土壤速效鉀含量高，導(dǎo)致植物體內(nèi)陽離子失衡有關(guān)，具體原因及機(jī)理有待深入研究。另外，榛子生長發(fā)育中需要的中量元素Ca、Mg和Fe、Zn、B等微量元素，各元素之間是否會通過相互協(xié)調(diào)作用，對堅(jiān)果粗脂肪、粗蛋白含量產(chǎn)生影響，在今后的研究中有待進(jìn)一步完善。

4 結(jié) 論

在中等土壤養(yǎng)分情況下(有機(jī)質(zhì)0.914%、速效N 38.20 mg/kg、有效P 7.97 mg/kg、速效K 114.67 mg/kg)施用N肥時，對平歐雜種榛堅(jiān)果的粗脂肪含量存在正效應(yīng)，N肥與K肥的交互作用(N×K)則對堅(jiān)果粗脂肪含量存在負(fù)效應(yīng)；P肥施用量小于0.238 7 kg/株時，對堅(jiān)果的粗蛋白含量存在正效應(yīng)，反之則存在負(fù)效應(yīng)，當(dāng)施用K肥時，對堅(jiān)果粗脂肪含量存在負(fù)效應(yīng)，N肥與P肥的交互作用(N×P)則對堅(jiān)果粗脂肪含量存在正效應(yīng)。在新疆特定的立地環(huán)境條件下，根施N肥、P肥可有效提高平歐雜種榛果實(shí)中的粗脂肪和粗蛋白的含量。