油茶林地土壤养分特征与种仁品质性状的关系

曹永庆，姚小华，任华东，王开良，李建新，周 庆

（1中国林业科学研究院亚热带林业研究所，杭州 311400；2浙江江山市林业局，浙江江山 324100）

0 引言

油茶(Camellia oleifera)广泛分布于中国南方丘陵山地地区的红壤、黄壤或黄棕壤中，其种子富含油酸、亚油酸等不饱和脂肪酸以及角鲨烯、谷甾醇等活性成分，具有综合利用价值高、生态效益好的优点[1-3]，全国种植面积已达450万hm2，在脱贫攻坚、乡村振兴等国家战略中发挥了重要作用。

土壤养分是影响生长和产量形成的重要因子[4]。前期研究表明，不同土壤类型影响油茶树体矿质元素的含量[5]，而且同一品种在不同栽培区域内的生物学性状差异显著[6]，通过施肥和间作等技术措施改变林地土壤的养分特征，能促进树体生长及产量的提高[7-10]，土壤养分状况与油茶产量具有显著相关性[11]。然而土壤养分与品质性状（油脂、活性成分等）的关系研究较少。笔者以浙江省油茶典型立地林分为对象，分析了土壤养分特征及其与种仁含油率、脂肪酸组分、角鲨烯、谷甾醇等品质性状关系，以期为开展油茶林地科学营养管理提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验时间、地点

试验在浙江省温州、金华和衢州市代表性油茶种植基地进行（表1），于2020年10月果实成熟时取样，室内试验在中国林业科学研究院亚热带林业研究所进行。

表1 各试验点的分布情况

1.2 试验材料

各试验点的种植品种为‘长林’系列油茶良种，2010—2012年种植，选取生长良好、无病虫害、生长势相对一致的‘长林53号’和‘长林4号’典型植株为样株。

1.3 试验方法

在树冠不同方位随机采20个果实，每个品种3次重复；采用随机定点法进行土壤取样，以树冠外沿为取样区域，去除表土，用环刀采集土壤表层(0～20 cm)样品，每个样品由3～5个取样点混合而成。

采用正己烷索氏回流方法测定种仁含油率[12]，采用气相色谱法测定茶油脂肪酸组成[13]，以棕榈酸和硬脂酸含量的总和计算饱和脂肪酸含量，以油酸、棕榈烯酸、亚油酸、亚麻酸和二十碳烯酸含量的总和计算不饱和脂肪酸含量，其中油酸、棕榈烯酸和二十碳烯酸为单不饱和脂肪酸，亚油酸和亚麻酸为多不饱和脂肪酸；采用气相色谱法测定种仁角鲨烯和β-谷甾醇的含量；高效液相色谱法测定维生素E的含量[14]。电位法测定土壤的pH，碱解-扩散法测定土壤水解性氮的含量，碳酸氢钠浸提法测定土壤有效磷含量，火焰光度法测定土壤速效钾含量，重铬酸钾氧化-外加热法测定土壤有机质含量。

1.4 统计分析

数据采用Microsoft Excel 2003软件和SPSS 19.0统计分析并作图。

2 结果与分析

2.1 油茶林地土壤养分特征分析

如表2所示，供试7个试验点的土壤在pH 4.61～5.04之间，平均pH 4.88，土壤pH的变异系数为3.01%；土壤有机质含量在6.02～38.60 g/kg之间，平均含量为17.69 g/kg，变异系数为59.02%，水解性氮、有效磷和速效钾平均含量分别为68.04、17.28、59.84 mg/kg，变异系数分别为58.05%、142.26%和32.66%。可见，油茶林地土壤有效磷含量在各供试点间差异较大，其次为有机质和水解性氮含量，速效钾含量变异系数相对较小。有机质和氮磷钾含量间的相关性分析（表3）表明，有机质和水解性氮含量间、有效磷和速效钾含量间分别呈显著正相关关系(P＜0.01)，相关系数分别达0.948和0.935。对氮磷比和氮钾比分析表明，供试试验点林地土壤平均氮磷比在1.11～63.33之间，差异较大，变异系数达104.56%；而氮钾比在0.55～2.39之间，平均为1.16，变异系数为54.66%。

表2 各试验点油茶林地土壤营养情况

表3 油茶林地土壤有机质和氮磷钾含量间的相关性分析

2.2 不同试验点油茶果实种仁油脂及活性成分含量特征分析

如表4所示，各试验点在油茶果实种仁含油率、脂肪酸组成和活性成分含量指标方面存在显著差异；种仁含油率在42.10%～49.16%之间，平均为45.16%；种仁单不饱和脂肪酸脂肪酸（油酸、棕榈烯酸和顺-11-二十碳烯酸）含量较高，饱和脂肪酸（棕榈酸和硬脂酸）和多不饱和脂肪酸脂肪酸（亚油酸和亚麻酸）含量相当，饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸的平均含量分别为10.15%、80.80%和9.05%，其中多不饱和脂肪酸的含量变化幅度较高，达16.87%，单不饱和脂肪酸的含量变异系数相对较小，为2.28%；在活性成分含量方面，油茶种仁富含β-谷甾醇和角鲨烯，平均含量分别达202.16、140.69 mg/kg，维生素E的平均含量为17.71 mg/kg，其中角鲨烯在各试验点间的变异幅度较大，达15.09%。

表4 不同试验点油茶种仁含油率、脂肪酸组成和活性成分含量特征

2.3 土壤氮磷钾化学计量特征与品质性状的相关性分析

对油茶林地土壤氮磷比、氮钾比与种仁含油率、脂肪酸组成、活性成分含量间的相关性进行了分析，结果（表5）表明，油茶林地土壤氮磷比与种仁含油率、单不饱和脂肪酸含量呈显著负相关关系(P＜0.05)，相关系数分别为-0.927和-0.812；与多不饱和脂肪酸、角鲨烯含量呈显著正相关关系(P＜0.05)，相关系数分别为0.869和0.859。土壤氮钾比与各品质性状间无显著相关性。

表5 油茶林地土壤氮磷钾化学计量特征与含油率、脂肪酸组成和活性成分含量间的相关性

此外，不同品种性状间也存在显著相关关系，如种仁含油率与多不饱和脂肪酸、角鲨烯含量间呈显著负相关关系（相关系数分别为-0.851和-0.799），与单不饱和脂肪酸含量呈显著正相关关系（相关系数为0.777）；饱和脂肪酸与维生素E含量间呈显著正相关关系，与单不饱和脂肪酸含量间呈显著负相关关系，相关系数分别为0.902和-0.825；单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸含量间呈显著负相关关系（P＜0.01，相关系数为-0.988）。可见，油茶种仁含油率越高，则单不饱和脂肪酸含量越高，但一定程度上影响了角鲨烯的合成。

进一步分析了土壤氮磷比与种仁含油率、单不饱和脂肪酸、多不饱和脂肪酸和角鲨烯含量的关系（图1）。结果表明，lg(N/P)与种仁含油率、角鲨烯的关系函数分别为y=-3.7511x2+4.2464x+46.609和y=15.004x2-5.69x+123.37，lg(N/P)与单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸含量呈线性相关关系，关系函数分别为y=-1.9419x+82.779和y=1.7447x+7.2778，当7.60＜N/P＜26.92时，油茶种仁含油率、角鲨烯和单不饱和脂肪酸含量分别在 45.00%～47.44%、130～145.92 mg/kg和80.00%～81.07%之间。

图1 土壤氮磷比与品质性状的关系

3 结论与讨论

本研究结表明，浙江省不同油茶栽培区林地土壤养分特征差异较大，土壤有机质、水解性氮、有效磷和速效钾含量的变异系数在32.66%～142.26%之间，这可能与不同林地经营土层厚度、土壤类型和经营管理水平等有关[15]。此外，油茶林地土壤有机质和水解性氮含量、有效磷和速效钾含量间均呈显著正相关关系，可见，增加油茶林地有机质含量对提高土壤水解性氮含量具有积极的作用[16]，有机肥和磷钾肥平衡应用是提升油茶林地土壤养分供给能力的重要措施。

油茶种仁含油率、脂肪酸组成和活性成分等指标不仅在品种间存在差异[17]，而且受营养供给、立地生态等因素的影响[11,14,18]。本研究选取了浙江主栽的‘长林53号’和‘长林4号’进行相关指标的测定，2个品种的种仁含油率相近[19]，这也表明土壤条件的差异是构成不同试点间种仁含油率差异的主要因素，也对今后林地的营养管理具有参考意义。不同试验点油茶的品质指标具有差异较大，种仁含油率在42.10%～49.16%之间，维生素E含量在15.40～21.15 mg/100 g之间，β-谷甾醇和角鲨烯含量分别在180.25～231.90 mg/kg和116.95～178.45 mg/kg之间，土壤氮磷钾化学计量特征与品质性状的相关性分析表明，土壤氮磷比与种仁含油率、单不饱和脂肪酸含量呈显著负相关关系(P＜0.05)，与多不饱和脂肪酸、角鲨烯含量呈显著正相关关系(P＜0.05)，可见，油茶林地土壤氮磷比是影响品质性状形成的重要因子，这与刘伟等[11]的研究结果不同，他认为土壤养分对品质性状的影响较小，这可能与品种差异带来的影响有关。进一步探讨土壤氮磷比与种仁含油率、不饱和脂肪酸、角鲨烯指标间的相关关系，通过相关性拟合函数计算发现，土壤氮磷比在7.60～26.92之间时，油茶种仁含油率和角鲨烯含量分别达45%和130 mg/kg以上，综合品质性状优良，有利于促进林地油脂产量和品质的提升。

综上，不同油茶栽培区油茶林地土壤养分特征差异较大，土壤有机质和水解性氮含量间、有效磷和速效钾含量间分别呈显著正相关关系，有机肥和磷钾肥平衡应用是提升油茶林地土壤营养供给能力的重要措施；土壤氮磷比与油茶种仁含油率、单不饱和脂肪酸含量呈显著负相关关系(P＜0.05)，与多不饱和脂肪酸、角鲨烯含量呈显著正相关关系(P＜0.05)，是影响品质性状形成的重要因子，控制土壤氮磷比在7.60～26.92之间，有利于促进油茶产量和品质的提升。本研究可为油茶林地土壤营养管理提供参考。