油茶林地土壤養(yǎng)分特征與種仁品質(zhì)性狀的關(guān)系

曹永慶，姚小華，任華東，王開良，李建新，周 慶

（1中國林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)研究所，杭州 311400；2浙江江山市林業(yè)局，浙江江山 324100）

0 引言

油茶(Camellia oleifera)廣泛分布于中國南方丘陵山地地區(qū)的紅壤、黃壤或黃棕壤中，其種子富含油酸、亞油酸等不飽和脂肪酸以及角鯊烯、谷甾醇等活性成分，具有綜合利用價值高、生態(tài)效益好的優(yōu)點(diǎn)[1-3]，全國種植面積已達(dá)450萬hm2，在脫貧攻堅(jiān)、鄉(xiāng)村振興等國家戰(zhàn)略中發(fā)揮了重要作用。

土壤養(yǎng)分是影響生長和產(chǎn)量形成的重要因子[4]。前期研究表明，不同土壤類型影響油茶樹體礦質(zhì)元素的含量[5]，而且同一品種在不同栽培區(qū)域內(nèi)的生物學(xué)性狀差異顯著[6]，通過施肥和間作等技術(shù)措施改變林地土壤的養(yǎng)分特征，能促進(jìn)樹體生長及產(chǎn)量的提高[7-10]，土壤養(yǎng)分狀況與油茶產(chǎn)量具有顯著相關(guān)性[11]。然而土壤養(yǎng)分與品質(zhì)性狀（油脂、活性成分等）的關(guān)系研究較少。筆者以浙江省油茶典型立地林分為對象，分析了土壤養(yǎng)分特征及其與種仁含油率、脂肪酸組分、角鯊烯、谷甾醇等品質(zhì)性狀關(guān)系，以期為開展油茶林地科學(xué)營養(yǎng)管理提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)時間、地點(diǎn)

試驗(yàn)在浙江省溫州、金華和衢州市代表性油茶種植基地進(jìn)行（表1），于2020年10月果實(shí)成熟時取樣，室內(nèi)試驗(yàn)在中國林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)研究所進(jìn)行。

表1 各試驗(yàn)點(diǎn)的分布情況

1.2 試驗(yàn)材料

各試驗(yàn)點(diǎn)的種植品種為‘長林’系列油茶良種，2010—2012年種植，選取生長良好、無病蟲害、生長勢相對一致的‘長林53號’和‘長林4號’典型植株為樣株。

1.3 試驗(yàn)方法

在樹冠不同方位隨機(jī)采20個果實(shí)，每個品種3次重復(fù)；采用隨機(jī)定點(diǎn)法進(jìn)行土壤取樣，以樹冠外沿為取樣區(qū)域，去除表土，用環(huán)刀采集土壤表層(0～20 cm)樣品，每個樣品由3～5個取樣點(diǎn)混合而成。

采用正己烷索氏回流方法測定種仁含油率[12]，采用氣相色譜法測定茶油脂肪酸組成[13]，以棕櫚酸和硬脂酸含量的總和計(jì)算飽和脂肪酸含量，以油酸、棕櫚烯酸、亞油酸、亞麻酸和二十碳烯酸含量的總和計(jì)算不飽和脂肪酸含量，其中油酸、棕櫚烯酸和二十碳烯酸為單不飽和脂肪酸，亞油酸和亞麻酸為多不飽和脂肪酸；采用氣相色譜法測定種仁角鯊烯和β-谷甾醇的含量；高效液相色譜法測定維生素E的含量[14]。電位法測定土壤的pH，堿解-擴(kuò)散法測定土壤水解性氮的含量，碳酸氫鈉浸提法測定土壤有效磷含量，火焰光度法測定土壤速效鉀含量，重鉻酸鉀氧化-外加熱法測定土壤有機(jī)質(zhì)含量。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2003軟件和SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)分析并作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 油茶林地土壤養(yǎng)分特征分析

如表2所示，供試7個試驗(yàn)點(diǎn)的土壤在pH 4.61～5.04之間，平均pH 4.88，土壤pH的變異系數(shù)為3.01%；土壤有機(jī)質(zhì)含量在6.02～38.60 g/kg之間，平均含量為17.69 g/kg，變異系數(shù)為59.02%，水解性氮、有效磷和速效鉀平均含量分別為68.04、17.28、59.84 mg/kg，變異系數(shù)分別為58.05%、142.26%和32.66%。可見，油茶林地土壤有效磷含量在各供試點(diǎn)間差異較大，其次為有機(jī)質(zhì)和水解性氮含量，速效鉀含量變異系數(shù)相對較小。有機(jī)質(zhì)和氮磷鉀含量間的相關(guān)性分析（表3）表明，有機(jī)質(zhì)和水解性氮含量間、有效磷和速效鉀含量間分別呈顯著正相關(guān)關(guān)系(P＜0.01)，相關(guān)系數(shù)分別達(dá)0.948和0.935。對氮磷比和氮鉀比分析表明，供試試驗(yàn)點(diǎn)林地土壤平均氮磷比在1.11～63.33之間，差異較大，變異系數(shù)達(dá)104.56%；而氮鉀比在0.55～2.39之間，平均為1.16，變異系數(shù)為54.66%。

表2 各試驗(yàn)點(diǎn)油茶林地土壤營養(yǎng)情況

表3 油茶林地土壤有機(jī)質(zhì)和氮磷鉀含量間的相關(guān)性分析

2.2 不同試驗(yàn)點(diǎn)油茶果實(shí)種仁油脂及活性成分含量特征分析

如表4所示，各試驗(yàn)點(diǎn)在油茶果實(shí)種仁含油率、脂肪酸組成和活性成分含量指標(biāo)方面存在顯著差異；種仁含油率在42.10%～49.16%之間，平均為45.16%；種仁單不飽和脂肪酸脂肪酸（油酸、棕櫚烯酸和順-11-二十碳烯酸）含量較高，飽和脂肪酸（棕櫚酸和硬脂酸）和多不飽和脂肪酸脂肪酸（亞油酸和亞麻酸）含量相當(dāng)，飽和脂肪酸、單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸的平均含量分別為10.15%、80.80%和9.05%，其中多不飽和脂肪酸的含量變化幅度較高，達(dá)16.87%，單不飽和脂肪酸的含量變異系數(shù)相對較小，為2.28%；在活性成分含量方面，油茶種仁富含β-谷甾醇和角鯊烯，平均含量分別達(dá)202.16、140.69 mg/kg，維生素E的平均含量為17.71 mg/kg，其中角鯊烯在各試驗(yàn)點(diǎn)間的變異幅度較大，達(dá)15.09%。

表4 不同試驗(yàn)點(diǎn)油茶種仁含油率、脂肪酸組成和活性成分含量特征

2.3 土壤氮磷鉀化學(xué)計(jì)量特征與品質(zhì)性狀的相關(guān)性分析

對油茶林地土壤氮磷比、氮鉀比與種仁含油率、脂肪酸組成、活性成分含量間的相關(guān)性進(jìn)行了分析，結(jié)果（表5）表明，油茶林地土壤氮磷比與種仁含油率、單不飽和脂肪酸含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P＜0.05)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.927和-0.812；與多不飽和脂肪酸、角鯊烯含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系(P＜0.05)，相關(guān)系數(shù)分別為0.869和0.859。土壤氮鉀比與各品質(zhì)性狀間無顯著相關(guān)性。

表5 油茶林地土壤氮磷鉀化學(xué)計(jì)量特征與含油率、脂肪酸組成和活性成分含量間的相關(guān)性

此外，不同品種性狀間也存在顯著相關(guān)關(guān)系，如種仁含油率與多不飽和脂肪酸、角鯊烯含量間呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（相關(guān)系數(shù)分別為-0.851和-0.799），與單不飽和脂肪酸含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系（相關(guān)系數(shù)為0.777）；飽和脂肪酸與維生素E含量間呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與單不飽和脂肪酸含量間呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.902和-0.825；單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸含量間呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0.01，相關(guān)系數(shù)為-0.988）。可見，油茶種仁含油率越高，則單不飽和脂肪酸含量越高，但一定程度上影響了角鯊烯的合成。

進(jìn)一步分析了土壤氮磷比與種仁含油率、單不飽和脂肪酸、多不飽和脂肪酸和角鯊烯含量的關(guān)系（圖1）。結(jié)果表明，lg(N/P)與種仁含油率、角鯊烯的關(guān)系函數(shù)分別為y=-3.7511x2+4.2464x+46.609和y=15.004x2-5.69x+123.37，lg(N/P)與單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸含量呈線性相關(guān)關(guān)系，關(guān)系函數(shù)分別為y=-1.9419x+82.779和y=1.7447x+7.2778，當(dāng)7.60＜N/P＜26.92時，油茶種仁含油率、角鯊烯和單不飽和脂肪酸含量分別在 45.00%～47.44%、130～145.92 mg/kg和80.00%～81.07%之間。

圖1 土壤氮磷比與品質(zhì)性狀的關(guān)系

3 結(jié)論與討論

本研究結(jié)表明，浙江省不同油茶栽培區(qū)林地土壤養(yǎng)分特征差異較大，土壤有機(jī)質(zhì)、水解性氮、有效磷和速效鉀含量的變異系數(shù)在32.66%～142.26%之間，這可能與不同林地經(jīng)營土層厚度、土壤類型和經(jīng)營管理水平等有關(guān)[15]。此外，油茶林地土壤有機(jī)質(zhì)和水解性氮含量、有效磷和速效鉀含量間均呈顯著正相關(guān)關(guān)系，可見，增加油茶林地有機(jī)質(zhì)含量對提高土壤水解性氮含量具有積極的作用[16]，有機(jī)肥和磷鉀肥平衡應(yīng)用是提升油茶林地土壤養(yǎng)分供給能力的重要措施。

油茶種仁含油率、脂肪酸組成和活性成分等指標(biāo)不僅在品種間存在差異[17]，而且受營養(yǎng)供給、立地生態(tài)等因素的影響[11,14,18]。本研究選取了浙江主栽的‘長林53號’和‘長林4號’進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)的測定，2個品種的種仁含油率相近[19]，這也表明土壤條件的差異是構(gòu)成不同試點(diǎn)間種仁含油率差異的主要因素，也對今后林地的營養(yǎng)管理具有參考意義。不同試驗(yàn)點(diǎn)油茶的品質(zhì)指標(biāo)具有差異較大，種仁含油率在42.10%～49.16%之間，維生素E含量在15.40～21.15 mg/100 g之間，β-谷甾醇和角鯊烯含量分別在180.25～231.90 mg/kg和116.95～178.45 mg/kg之間，土壤氮磷鉀化學(xué)計(jì)量特征與品質(zhì)性狀的相關(guān)性分析表明，土壤氮磷比與種仁含油率、單不飽和脂肪酸含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P＜0.05)，與多不飽和脂肪酸、角鯊烯含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系(P＜0.05)，可見，油茶林地土壤氮磷比是影響品質(zhì)性狀形成的重要因子，這與劉偉等[11]的研究結(jié)果不同，他認(rèn)為土壤養(yǎng)分對品質(zhì)性狀的影響較小，這可能與品種差異帶來的影響有關(guān)。進(jìn)一步探討土壤氮磷比與種仁含油率、不飽和脂肪酸、角鯊烯指標(biāo)間的相關(guān)關(guān)系，通過相關(guān)性擬合函數(shù)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，土壤氮磷比在7.60～26.92之間時，油茶種仁含油率和角鯊烯含量分別達(dá)45%和130 mg/kg以上，綜合品質(zhì)性狀優(yōu)良，有利于促進(jìn)林地油脂產(chǎn)量和品質(zhì)的提升。

綜上，不同油茶栽培區(qū)油茶林地土壤養(yǎng)分特征差異較大，土壤有機(jī)質(zhì)和水解性氮含量間、有效磷和速效鉀含量間分別呈顯著正相關(guān)關(guān)系，有機(jī)肥和磷鉀肥平衡應(yīng)用是提升油茶林地土壤營養(yǎng)供給能力的重要措施；土壤氮磷比與油茶種仁含油率、單不飽和脂肪酸含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P＜0.05)，與多不飽和脂肪酸、角鯊烯含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系(P＜0.05)，是影響品質(zhì)性狀形成的重要因子，控制土壤氮磷比在7.60～26.92之間，有利于促進(jìn)油茶產(chǎn)量和品質(zhì)的提升。本研究可為油茶林地土壤營養(yǎng)管理提供參考。