土壤水分对油茶果实主要经济指标的影响

钟飞霞 ，王瑞辉 ，李 婷 ，周 璞 ，廖文婷 ，周义罡 ，王 瑞

（1.中南林业科技大学 森林培育重点实验室，湖南 长沙 410004；2.湖南省林业科学院 国家油茶工程技术研究中心，湖南 长沙 410004）

土壤水分对油茶果实主要经济指标的影响

钟飞霞1，王瑞辉1，李 婷1，周 璞1，廖文婷1，周义罡1，王 瑞2

（1.中南林业科技大学 森林培育重点实验室，湖南 长沙 410004；2.湖南省林业科学院 国家油茶工程技术研究中心，湖南 长沙 410004）

为了掌握土壤水分对油茶产量与质量的影响情况，从而为油茶的水分管理提供技术支撑，以确保油茶高产稳产，选择‘湘林81’10年生油茶优良无性系为研究对象，设置无干旱胁迫（T1）、轻度干旱胁迫（T2）、中度干旱胁迫（T3）、重度干旱胁迫（T4）和自然状况（T5）这5种土壤水分处理，并在果实成熟时对其种子含水率、果皮含水率、鲜出籽率、鲜籽出干籽率、干出籽率、干籽出仁率、干仁出油率、鲜果含油率、单果质量、单果含油量等主要经济指标进行了测定与分析。结果表明：种子含水率、果皮含水率，T1处理的均最大，T4处理的均最小，其余处理均居中，土壤含水率与种子和果皮含水量均呈正相关；鲜出籽率，T1最大，T5最小，其余处理均居中，这与种子含水率的变化规律相似；鲜籽出干籽率、干籽出仁率、干仁出油率，T4的均最大，T1的均最小，其余处理均居中，这说明土壤干旱胁迫可提高果实中干物质的百分比；干出籽率、鲜果含油率、单果质量、单果含油量，T2的均最大，T4的均最小，其余处理均居中，这说明维持土壤轻度干旱胁迫，有利于提高油茶果实产量及产油量；在观测的10个经济指标中，对土壤水分变化敏感性高的指标有单果质量、单果含油量，敏感性低的指标为种子含水率、果皮含水率，其余指标对土壤水分变化的敏感性居中；油茶果实主要经济指标与土壤水分的关系模型均为三次多项式，以此模型可以预测油茶的产量。

油茶；土壤水分；干旱胁迫；经济指标

油茶Camellia oleiferaAbel是我国特有的木本食用油料树种，与油橄榄、油棕、椰子并称为世界四大木本油料植物。茶油的不饱和脂肪酸含量高达90%左右，享有“东方橄榄油”之称，是大众广为喜爱的高档食用油。至2013年底，我国有油茶林面积约400万hm2，年产茶油约1亿kg，主要分布在长江流域及其以南的14个省（市、自治区）。7～10月是油茶果实生长和油脂合成的关键时期[1]，此期油茶树对土壤水分敏感，林谚有“七月干果，八月干油”之说。油茶主产区年降雨量1 400mm左右，降雨集中在3～6月，7～10月降雨量偏少，易发生季节性干旱现象。2009年湖南7、8月的降雨总量只有88.6mm，为常年同期平均降雨量的33%，据湖南浏阳淳口镇油茶高产示范林的观测数据，在进行了2次灌溉的情况下，2009年的油茶比2008年减产22%，估计湖南全省茶油产量2009年比2008年减产30%以上。国内外学者就土壤水分对作物产量影响的研究主要集中在农作物上，其中又以对烟草、小麦的研究报道为最多[2-7]，而有关土壤水分对经济林产量影响的研究报道则相对较少，对苹果、橙子[8-14]等几种水果略有研究。油茶是近年来许多学者研究的重点，但其研究方向主要集中在良种选育、光合生理特性、低产林改造等方面[15-23]，而对油茶林地土壤水分的研究却较少，特别是土壤水分对油茶产量影响的模型研究几乎处于空白状态。研究的欠缺导致对油茶水分利用规律认识不清，油茶林的水分管理仍然处于粗放水平。为了弥补我国在油茶水分生理研究方面的不足，本项目组在2013年的7～10月，设置5种梯度的土壤水分胁迫处理，对湖南省林业科学院国家油茶工程技术研究中心育种基地的‘湘林81’C. OleiferaXianglin 81油茶无性系进行了试验，并于同年的10月下旬油茶果实成熟时采样，观测油茶种子含水率、果皮含水率等经济指标，揭示不同土壤水分梯度下油茶经济指标的变化规律，以期为油茶林的密度调控、土壤水分管理和节水灌溉提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验设在湖南省林业科学院国家油茶工程技术研究中心育种基地进行。该基地位于湖南省长沙市南郊，属低山丘陵区，年平均气温16.8～17.2 ℃，年降雨量为1 422.4mm；土壤为第四纪红壤，土层厚度为60～70cm，中等肥沃程度，坡度20～25°。

1.2 试验材料

供试材料为目前广泛推广的优良无性系‘湘林81’C. OleiferaXianglin 81，10年生，已进入盛果期。每个试验处理选择5棵样株，要求参试样株树体生长正常，树冠丰满，不偏冠，土壤和光照条件基本一致。参试样株的地径7.0～8.5cm，树高2.0～2.5 m，冠幅2.5～3.0 m。

1.3 试验设计

2013年7月初开始进行水分胁迫试验，首先对每棵样树充分灌溉，待土壤重力水排除后设置如下5个处理：①无干旱胁迫（T1），保持土壤含水量为田间持水量的90%～100%；②轻度干旱胁迫（T2），保持土壤含水量为田间持水量的80%～90% ；③中度干旱胁迫（T3），保持土壤含水量为田间持水量的60%～80%；④重度干旱胁迫（T4），保持土壤含水量为田间持水量的40%～60%；⑤自然状态（T5）。对T1处理的样树，要求晴天每天浇水，阴天隔天浇水，雨天不浇水。对T2、T3、T4处理的样树，要在样树冠线外围挖深为80cm的环形沟，用一张200cm×300cm的无缝不透水塑料薄膜，将以树干为中心的土球严密裹住，并用遮阴网覆盖土球的表面，以阻止土球与外界环境水分的交换流动，浇水时可以掀开塑料薄膜，降雨时水分基本上不会渗入土球，此法可使土柱内的水分保持在目标含水量范围内，当土壤含水量到了目标含水量下限时，可根据土球大小、土壤容重、土壤含水量和需要达到的目标含水量上限计算浇水量，指导浇水；对T5处理的样树，不进行人工浇水。在每棵样株的树干基部至树冠滴水线的1/2处各埋设3个ECH2O土壤水分传感器探头，分别埋在20 、50和80cm土层深处，每隔1 h自动记录1次土壤含水量。

1.3 测定与计算方法

2013年10月下旬采收油茶果实，点数果实个数并称重，每样株取500 g果实，装入口袋密封，并于当天剥去果皮，测定果皮质量和种子质量等经济指标，分别将种子和果皮置入105 ℃的干燥箱中进行杀青处理，然后于60 ℃下烘至恒重，计算种子含水率、果皮含水率。将烘干后的种子剥去种壳，取出种仁，测定干籽出仁率，用BUCHIB-811索氏提取仪（瑞士Buchi公司）提取种仁的油脂，计算干仁出油率。主要观测指标的计算方法分别如下：

种子含水率（%）＝（鲜籽质量－干籽质量）/鲜籽质量×100%；

果皮含水率（%）＝（鲜果皮质量－干果皮质量）/鲜果皮质量×100%；

鲜出籽率（%）＝鲜籽总质量/鲜果总质量×100%；

鲜籽出干籽率（%）＝干籽质量/鲜籽质量×100%；

干出籽率（%）＝鲜出籽率×鲜籽出干籽率×100%；

干籽出仁率（%）＝籽仁质量/干籽质量×100%；

干仁出油率（%）＝干仁出油量/干仁质量×100%；

鲜果含油率（%）＝干籽出仁率×干仁出油率×干出籽率×100%；

单果质量＝果实总质量/果实个数；单果含油量＝单果质量×鲜果含油率。

1.3 数据处理

采用SPSS 20. 0统计软件进行数据统计，用单因素方差分析法（one-way ANOVA）和最小显著差异法（LSD）比较分析不同处理组数据的差异，用excel2013制作散点图，建立土壤水分与果实经济指标的关系模型。

2 结果与分析

2.1 油茶果实经济指标的观测结果

表1是不同处理的油茶果实主要经济指标的测产结果与方差分析结果。从表1中可以看出，5种处理的油茶种子含水率的大小顺序为T1＞T2＞ T5＞ T3＞ T4，T1是 T2的 105.8%、T5的110.9%、T3的111.2%、T4的112.1%；果皮含水率的排序为T1＞T2＞T3＞T5＞T4，T1是T2的 101.1%、T5的 102.1%、T3的 102.1%、T4的104.5%。可见，种子含水率与果皮含水率，均以T1的为最高，T4的最低，这是因为土壤含水率越高，土壤为种子和果皮提供的水分就越多，反之亦然。从表1中还可以看出，土壤水分对果皮含水率的影响要小于对种子含水率的影响，不同土壤水分处理下种子含水率最大值与最小值相差约10%，而果皮含水率相差仅约5%。

5种处理的鲜出籽率的排序为T1＞T2＞T3＞T4＞T5，T1是T2的104.1%、T3的111.9%、T4的112.7%、T5的126.9%；鲜籽出干籽率的排序为T4＞ T3＞ T5＞ T2＞ T1，T4是 T3的 100.8%、T5的101.0%、T2的106.5%、T1的114.1%。鲜出籽率测定值，T1、T2高，T5、T4低，T3中等，土壤含水量多的其鲜出籽率高，与土壤水分对种子含水率、果皮含水率的影响相似；鲜籽出干籽率测定值，T4、T3高，T1、T2低，T5中等，土壤含水量低的其鲜籽出干籽率高。可见，一定程度的干旱胁迫可以提高油茶果实中干物质的百分比。干出籽率的排序为T2＞T3＞T5＞T1＞T4，T2是T3的101.6%、T5的102.7%、T1的103.2%、T4的122.9%；干出籽率，T2、T3高，T1、T4低，T5中等，干出籽率是鲜出籽率与鲜籽出干籽率相乘的结果，既考虑了土壤水分对果实鲜重的影响，又考虑了水分干旱胁迫对干物质的积累的影响。

干籽出仁率的排序为T4＞T3＞T2＞T5＞T1，T4是 T3的 104.5%、T2的 105.4%、T5的110.5%、T1的119.8%；干仁出油率的排序为T5＞ T4＞ T2＞ T3＞ T1，T5是 T4的 101.5%、T2的109.1%、T3的110.2%、T1的127.0%。可见，一定程度的土壤水分亏缺，可以促进油茶干籽出仁率、干仁出油率的提高。

鲜果含油率和单果含油量的排序均为T2＞T3＞ T5＞ T1＞ T4，前者 T2是 T3的 101.3%、T5的102.2%、T1的103.3%、T4的137.5%；后者T2是T3的118.8%、T5的128.1%、T1的142.5%、T4的154.1%。土壤水分对鲜果含油率、单果含油量的影响与土壤水分对干出籽率指标的影响类似。

单果质量的排序为T2＞T1＞T3＞T5＞T4，T2是T1的112.3%、T3的115.1%、T5的128.7%、T4的138.7%，T2处理的水气协调，促进了果实重量的增长，T1处理的土壤水分含量充足，但这可能减弱了土壤的通气性，使得植株营养生长过旺而抑制其生殖生长，T3、T4的土壤水分亏缺，T5处理因2013年夏秋连旱也存在土壤水分亏缺问题，也不利于其果实的生长，其中T4的土壤水分亏缺最多，受到的影响最大。方差分析结果表明，除了T2与T3、T1与T5的干出籽率间不存在显著性差异外，各处理的其他各经济指标值之间均存在显著差异。

表1 不同水分胁迫处理下油茶样树主要经济指标的观测及方差分析结果Table 1 Result of observation and variance analysis of the major economic indexes of C. oleifera sample trees under different water stress treatments

2.2 土壤水分与油茶果实主要经济指标间的关系分析

2.2.1 油茶果实主要经济指标对土壤水分的敏感性分析

引用《建筑工程经济》中敏感性分析计算经济指标的波动幅度[24]，可以判断各经济指标对土壤水分的敏感性，其指标最大值与最小值的差值百分比越大，表明该指标对土壤水分越敏感。由表1可知，各经济指标对土壤水分敏感性的高低顺序为：单果含油量＞单果质量＞鲜果含油率＞干仁出油率＞鲜出籽率＞干出籽率＞干籽出仁率＞鲜籽出干籽率＞种子含水率＞果皮含水率。其中，单果含油量、单果质量对土壤水分最为敏感，而种子含水率、果皮含水率受土壤水分的影响相对较小，其他经济指标对土壤水分的敏感性居中。

2.2.3 土壤水分与油茶果实主要经济指标的关系模型

以整个试验期间各处理土壤含水量的中值（T1为 95%，T2为 85%，T3为 70%，T4为 50%，T5为60%）为自变量（x），以油茶果实各经济指标为因变量（y），分别用线性函数型、二次多项式型、复合模型、生长模型、对数模型、3次多项式型、S形曲线型、指数模型、双曲线型、幂指函数型和逻辑模型等11种曲线类型模型拟合，置信度为95%，择其相关系数R2达显著水平、且R2值最大者为最佳模型，结果见表2。从表2中可以看出，土壤水分与油茶果实各经济指标的关系模型均为三次多项式，除了土壤水分与干仁出油率的关系模型的R2值为0.87，其与其他指标关系模型的R2值均在0.9以上，说明模型拟合效果理想。采用土壤水分—经济指标模型可以预测油茶产量，例如，在已知7～10月土壤平均含水量、单位面积株数、单株果实数的情况下，根据土壤水分—单果重量和土壤水分—单果含油量模型可以预测油茶单位面积的果实产量和产油量。

3 结论与讨论

试验结果表明，土壤水分含量越多，油茶种子和果皮含水率越高。在5种土壤水分处理下，无干旱胁迫的种子含水率最高，比严重胁迫的高10.8%。植物的根部从土壤中不断吸收水分，并运输到植物各个部分，以满足其正常生命活动的需要。生命活动较旺盛的部分，其水分含量都较多。果实生长与枝条生长的规律类似，当土壤含水量充足时，树木的枝条就会徒长，果实亦然。

研究发现，土壤水分干旱胁迫有利于提高油茶果实中干物质及油脂的合成率，在5种土壤水分处理下，重度胁迫的鲜籽出干籽率、干籽出仁率、干仁出油率均高，无干旱胁迫的均最低，一定程度的土壤水分亏缺有助于提高油茶果实干物质的合成率。李毅杰等人[23]研究发现，土壤含水量为田间持水量45%的甜瓜其果实品质高于土壤含水量为田间持水量55%的甜瓜，这与本结论类似。采果时发现，中度胁迫、重度胁迫、自然状态的油茶果开裂程度比无胁迫、轻度胁迫的更大，这证明了干旱胁迫产生的乙烯能促进果实的成熟。可见，土壤干旱胁迫时需要提前采收油茶果实。

表2 油茶果实主要经济指标与土壤水分的关系模型Table 2 The models of the major economic indexes of C. oleifera fruits related with soil moisture

轻度干旱胁迫的干出籽率、鲜果含油率、单果质量、单果含油量均最高，重度胁迫的均最低，无干旱胁迫的均为中等。油茶是较耐旱的树种，在轻度干旱胁迫条件下，土壤水分能够满足油茶生长的需要，同时土壤的通气性好，既能保证果实的生长，也有利于油脂的合成；在重度干旱胁迫下，其干物质的合成率最高，但严重缺水抑制了果实的生长，干物质的积累最少，油脂合成量偏低；中度干旱胁迫的结果与重度干旱胁迫的相似，而其油脂合成量比重度干旱胁迫的略高；在土壤无干旱胁迫条件下，土壤水分充沛，油茶植株徒长，而不利于其果实油脂的合成。可见，保持土壤轻度干旱胁迫，有利于油茶果实的高产。

油茶果实经济指标与土壤水分的关系适合用三次多项式模型去拟合。采用这些模型，可以对油茶主要经济指标进行预测，特别是以土壤水分与单果质量和单果含油量的模型可以预测单位面积油茶果实产量和产油量，这在生产上具有较好的应用价值。王唯逍等人[4]根据不同土壤水分处理下水稻全生育期的实际耗水量与水分生产率的对应关系，建立了两者间的拟合方程，符合多项式模型，但其拟合程度低于本研究模型的拟合程度。

油茶主产区长江流域的降雨多集中在雨季（3～6月），而7～10月的降雨量少，此期是油茶主产区最容易发生干旱的时期。近30年的气象数据显示，干旱发生的频率为67%左右，即3年两旱，随着全球变暖趋势的发展，发生干旱的几率越来越大，极端干旱现象也会增多。7～10月是油茶果实生长和油脂合成的重要时期，土壤水分亏缺对油茶的高产稳产构成了严重威胁。本试验结果表明，土壤水分对油茶单果质量、单果含油量的影响都很大，在5种梯度的土壤水分胁迫下，各处理的单果质量间相差27.9%，单果含油量间相差35.1%，可见，适度浇灌，保持土壤轻度干旱，油茶产果量可提高28%左右，其产油量可提高35%左右。

2013年湖南遇上了夏秋连旱，试验土壤的含水量与中度胁迫的相近。试验结果显示，2013年，7～10月的降雨量只有188mm，自然状态的油茶单果质量为13.43 g；2014年7～10月降雨283mm，高于2013年同期降雨量的33.6%，2014年处于自然状态的单果质量为16.69 g，比2013年的高19.5%，这进一步说明了土壤水分对油茶产量具有至关重要的影响。因此，一定要改变“南方不缺水，油茶很耐旱”的错误观点，在油茶基地建设过程中要充分考虑灌溉排水的问题，对于具备灌溉条件的油茶林，应该适量浇水，保持土壤含水量在80%～90%间，对不具备灌溉条件的油茶林，也应根据当地的降雨量和土壤水分承载力，确定合适的经营密度，采取林地覆盖或林农间作等手段可加强林地的水分管理[25]。

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Effects of soil moisture on major economic indexes ofCamellia oleiferafruits

ZHONG Fei-xia1, WANG Rui-hui1, LI Ting1, ZHOU Pu1, LIAO Wen-ting1, ZHOU Yi-gang1, WANG Rui2
(1.Key Laboratory of Silviculture, Central South University of Forestry & Technology, Changsha 410004, Hunan, China;2. National Oil-tea Camellia Engineering&Technology Research Center, Hunan Academy of Forestry, Changsha 410004,Hunan, China)

To understand the effect of soil moisture on output and quality ofCamellia oleifera, to provide technical support for moisture management ofC. oleifera, and to ensure high and stable yield, ten-year ‘Xiang Lin 81’C. oleiferaclones was selected as subjects, fi ve soil moisture treatments were set, including suf fi cient water supply (T1), slight water shortage (T2), moderate water shortage(T3), severe water shortage(T4), and natural state (T5), and the major economic indexes were determined and analyzed, including water content in seed, water content in pericarp, seed rate in fresh fruit, and so on. The results were as follow： Firstly, water content in seed, water content in pericarp in T1treatment were the maximum, those in T4treatment was the minimum, the other values were between T1and T4treatments, and water content in soil was positively related to water content in seed and pericarp; Secondly, seed rate of fresh fruit in T1treatment was the maximum, that in T5treatment was the minimum, and the other were between T1and T5treatments,that was similar to water content in seed; Thirdly, dry seed rate of fresh seed, kernel rate of dry seed and oil content of dry kernel in T4treatment were the maximum, those in T1treatment were the minimum, and the other were between T4and T1treatments, which showed drought stress could increase the percentage of dry matter in fruit; Fourly, dry seed rate of dry fruit, oil content in fresh fruit, single fruit mass and oil content in single fruit in T2treatment were the maximum, those in T4treatment were the minimum, and the other were between T2and T4treatments, which showed that maintaining slight water stress was bene fi cial to improve fruit production and oil production ofCamellia. Above all, among the ten economic indexes, the higher sensitive indexes to soil moisture change were single fruit mass and oil content in single fruit, the lower were water contents in seed and pericarp, and the rests were in middle. The relation models between the soil moisture and economic indexes ofC. oleiferawere cubic polynomial, which could predicted yield.

Camellia oleifera; soil moisture; drought stress; economic index

S601；S794.4

A

1003—8981(2015)04—0032—06

10.14067/j.cnki.1003-8981.2015.04.005

2014-10-23

教育部高校博士点基金项目（20124321110005）；湖南省研究生科研创新项目（CX2013B361）；北京林业大学森林培育“985”开放平台项目（0001108001）；中南林业科技大学研究生科技创新项目（CX2013A03）。

钟飞霞，博士研究生。

王瑞辉，教授，博士后，博士研究生导师。E-mail：wang626389@163.com

钟飞霞,王瑞辉,李 婷,等.土壤水分对油茶果实主要经济指标的影响[J].经济林研究,2015,33(4)：32－37.

[本文编校：伍敏涛]