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        油茶林地土壤養(yǎng)分特征與種仁品質(zhì)性狀的關(guān)系

        2022-07-08 23:10:14曹永慶姚小華任華東王開良李建新
        中國農(nóng)學通報 2022年16期
        關(guān)鍵詞:鯊烯種仁含油率

        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[1-3],全國種植面積已達450萬hm2,在脫貧攻堅、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營養(yǎng)管理提供參考。

        1 材料與方法

        1.1 試驗時間、地點

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

        表1 各試驗點的分布情況

        1.2 試驗材料

        各試驗點的種植品種為‘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 試驗方法

        在樹冠不同方位隨機采20個果實,每個品種3次重復(fù);采用隨機定點法進行土壤取樣,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質(zhì)含量。

        1.4 統(tǒng)計分析

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

        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個試驗點的土壤在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間差異較大,其次為有機質(zhì)和水解性氮含量,速效鉀含量變異系數(shù)相對較小。有機質(zhì)和氮磷鉀含量間的相關(guān)性分析(表3)表明,有機質(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0.948和0.935。對氮磷比和氮鉀比分析表明,供試試驗點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 各試驗點油茶林地土壤營養(yǎng)情況

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

        2.2 不同試驗點油茶果實種仁油脂及活性成分含量特征分析

        如表4所示,各試驗點在油茶果實種仁含油率、脂肪酸組成和活性成分含量指標方面存在顯著差異;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,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點間的變異幅度較大,達15.09%。

        表4 不同試驗點油茶種仁含油率、脂肪酸組成和活性成分含量特征

        2.3 土壤氮磷鉀化學計量特征與品質(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計量特征與含油率、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’進行相關(guān)指標的測定,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。不同試驗點油茶的品質(zhì)指標具有差異較大,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,土壤氮磷鉀化學計量特征與品質(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、角鯊烯指標間的相關(guān)關(guān)系,通過相關(guān)性擬合函數(shù)計算發(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45%和130 mg/kg以上,綜合品質(zhì)性狀優(yōu)良,有利于促進林地油脂產(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。

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