油茶林地中微量养分与果实经济性状的相关性

关键词：油茶；中微量元素；产量；品质

中图分类号：S601 文献标志码：A 文章编号：1003—8981（2024）03—0272—09

油茶Camellia oleifera 作为我国重要的经济树种之一，具有巨大的经济和生态价值[1]。在植物体中，中微量元素虽然含量低，但是其在植物生长发育过程中直接参与有机体内众多的生理生化反应，发挥着不可替代的重要作用。当植物缺乏某种中微量元素时，作物产量和产品品质会降低，中微量元素过多则会造成作物的肥害[2]。罗佳等[3]的研究结果显示，土壤中Fe、Zn、Mn、Pb 与油茶各器官中相对应的微量元素存在一定的耦合关系。刘伟等[4] 的研究结果显示，土壤中Cu、Mn对油茶产量起一定的负面作用。但上述研究中偏重中微量元素之间的互作效应或仅对单一元素的影响进行了分析，中微量元素对油茶产量、果实经济指标及其种仁营养品质的直接与间接效应鲜见报道。本研究中通过比较油茶高产林与低产林的土壤及叶片的中微量元素Ca、Mg、B、Fe、Mn、Zn 含量的差异，分析其与油茶产量和果实品质之间的相关性，旨在为油茶人工林的土壤改良及养分精准管理提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地分别位于湖南省永州市冷水滩区仁湾镇里湾村、邵阳市新邵县陈家坊镇、常德市临澧县四新岗镇、长沙市望城区茶亭镇等4 个主要油茶产区（111°4′ ～ 112°49′E，26°25′ ～ 29°18′N）（表1）。试验地的年平均气温16.1 ～ 18.6 ℃，年平均降水量1 200 ～ 1 900 mm，无霜期272 ～ 311 d。属亚热带季风性湿润气候，光照充足，四季分明，雨水丰富。土壤多为黄壤、黄红壤，呈微酸性。其土壤和气候条件适宜油茶生长。

1.2 研究对象

油茶品种为湖南主栽品种‘华金’，试验林分为水肥管理一致的8 年生油茶林。根据试验地油茶结实状况，设置株行距一致的5 个调查样地（20 m×20 m）。在采样地范围内进行抽样调查测产，并划分高产林（＞ 12 000 kg/hm²）、中产林（7 500 ～12 000 kg/hm²）、低产林（＜7500 kg/hm²）。在每个样地中选择5 个最小间距为3 m 的代表性植株作为取样株，要求生长良好、无病虫害、长势一致。在不同产量林分中各随机设置3 个重复，对每个样株进行编号并详细记录样点信息。

1.3 采样方法

于2021年10 月底油茶果实成熟时，测量样株的冠幅、胸径、树高、产量等指标（见表2），并采用S 形采样法进行多点取样。

用环刀采集土壤表层（0 ～ 20 cm）作为土壤样品，先去除杂物，经过风干处理后，分别过2.000、1.000、0.149 mm 孔径筛，用于各项理化指标的测定。采集的叶片为上冠层外围生长状况一致的健康叶片，采集的果实为样树成长情况基本相同的树冠外围果实，将样品带回实验室，经洗涤后置于45 ℃恒温条件下烘至恒定质量，粉碎过筛（孔径0.25 mm），用于养分元素含量的测定。果实经烘干处理后，用分析天平测果实鲜质量、干籽质量和种仁干质量，种仁含油率采用索式提油法进行测定[5]。

1.4 测定方法

分别采用HCL-HNO溶浸法、硫酸- 高氯酸消化法，制备土壤样品和叶片待测液，然后均使用ICP-MS 测定待测液的中微量元素含量[6-7]。使用酶标仪，采用李合生硫酸蒽酮比色法测定果实中可溶性糖含量[8]，采用考马斯亮蓝法测定可溶性蛋白质含量[9]，采用Solarbio 检测试剂盒测定可溶性淀粉含量。茶油（油茶籽油）经使用正庚烷提取后，采用气象色谱测定其脂肪酸组成[10]。所有试验均设3 个对照。指标计算公式：

1.5 统计分析

采用Microsoft Excel 2003软件对数据进行统计并计算平均值和标准差；采用SPSS Statistics26.0 软件对油茶林土壤与叶片养分及果实经济性状指标进行独立样本t 检验和差异显著性检验，并进行Pearson 相关分析；使用Origin 软件绘图。

2 结果与分析

2.1 油茶林土壤的中微量元素含量

由表3 可知，不同产量油茶林土壤的中微量元素含量无统一的规律。在永州地区的不同产量油茶林分中，土壤中Ca、B、Fe 含量的差异达到了显著水平，其高产林土壤的Ca 含量、B 含量显著高于低产林，高产林土壤的Fe 含量明显低于低产林。在长沙地区的2 种油茶林分中，土壤的B、Mg、Mn 含量存在显著差异，高产林土壤Mg、Mn 含量显著低于低产林。中微量养分含量存在着显著的地域性差异。如邵阳高产林的土壤Mg 含量为常德的1.61 倍；长沙与永州高产林土壤B 含量差异显著，其含量仅占永州高产林的15.43%。

2.2 油茶叶片的中微量元素含量

油茶叶片的中微量元素测定结果见表4，永州、邵阳、长沙高产林叶片Ca 含量显著高于低产林；永州高产林叶片Mg 含量显著低于低产林，常德高产林叶片Mg 含量则显著高于低产林；常德、长沙高产林叶片Fe 元素含量显著高于低产林；永州、常德高产林叶片Mn 含量显著低于低产林；邵阳、常德高产林叶片Zn 含量则显著低于低产林。叶片中微量元素含量在不同样地间差异也达到了显著水平，如邵阳与长沙高产林叶片Fe 含量差异显著，其含量为长沙高产林的1.57 倍；邵阳高产林叶片Mn 含量与永州、常德、长沙高产林含量差异显著，仅占含量最高的常德高产林的11.41%。

2.3 油茶果实的经济性状及脂肪酸组成

4 个地区不同产量样地的果实经济性状指标与脂肪酸组成的测定结果分别见表5、图1。各经济性状指标无统一规律，在永州、邵阳，不同产量水平的油茶林分中果实干出仁率均存在显著差异，其高产林果实干出仁率显著大于低产林。在永州、常德、长沙，不同产量水平下种仁含油率和果实种仁中淀粉含量差异也具有显著差异，其高产林果实种仁含油率均显著大于低产林，常德、长沙高产林果实种仁中淀粉含量显著高于低产林，而永州高产林果实种仁中淀粉含量显著低于低产林。邵阳与长沙2 种油茶林分中的果实种仁蛋白质含量差异也达到了显著水平，邵阳高产林果实种仁蛋白质含量显著低于低产林，而长沙高产林果实种仁中蛋白质含量显著较高。此外，除长沙油茶林茶油中的硬脂酸含量外，不同产量水平下茶油的脂肪酸组成均无显著差异。

2.4 油茶林土壤与叶片中微量元素含量的相关性

油茶林土壤与叶片的中微量养分含量间的相关性分析结果（图2）表明：叶片中Ca 含量与土壤Mg 含量显著负相关，与土壤B 含量呈显著正相关，相关系数分别为-0.731 和0.748。土壤Mg含量与叶片中Mg、B、Mn 含量均显著正相关，相关系数分别为0.719、0.754、0.891；土壤Zn 含量与叶片中Mg、B、Mn 含量均显著正相关，相关系数分别为0.784、0.883、0.917。表明叶片对某些养分的吸收受土壤中多种养分的影响，土壤与叶片养分之间关系复杂[11]。

2.5 油茶林地的中微量养分含量、果实产量及品质的相关性

2.5.1 土壤及叶片的中微量养分含量与果实产量的相关性

由表6 可以看出：油茶果实产量与土壤及叶片Ca 含量间分别呈现显著或极显著正相关，相关系数分别为0.543、0.508；油茶果实产量与叶片Zn 含量呈现显著负相关，其相关系数为-0.454。表明林地土壤与叶片Ca含量的增加可以促进产量的提高。

2.5.2 土壤的中微量养分含量与果实品质的相关性

土壤的中微量养分含量与果实经济性状指标的相关性分析结果见图3。土壤Ca 含量与干出籽率显著正相关，相关系数为0.482；土壤Mg 含量与干出仁率、茶油花生酸含量均存在显著正相关，相关系数分别为0.480、0.468；土壤Fe 含量与种仁含油率、干籽出仁率、种仁蛋白质含量均存在显著或极显著负相关，相关系数分别为-0.547，-0.446，-0.426；土壤Mn 含量与单果质量、干籽出仁率以及茶油的花生酸、棕榈酸含量均呈现显著或极显著正相关，相关系数分别为0.406，0.418，0.542，0.586，与茶油油酸含量为显著负相关，相关系数为-0.461；土壤Zn 含量与干籽出仁率呈现显著正相关，相关系数为0.457。

2.5.3 叶片中微量养分与果实品质的相关性分析

叶片中微量养分与果实经济指标相关性分析结果（见图4）显示：叶片Mg 含量与种仁含油率存在显著正相关，相关系数为0.483；叶片Fe含量与种仁中可溶性糖含量呈现极显著负相关，与淀粉含量呈现极显著正相关，相关系数分别达到-0.523，0.533；叶片Mn 含量与干籽出仁率呈显著正相关，相关系数为0.415；叶片Zn 含量与单果质量、种仁含油率均存在极显著负相关，相关系数为-0.533，-0.680。

结果表明：叶片Ca 含量与产量为显著正相关，与叶片Zn 含量存在一定的负相关，按照相关性由大到小排列依次为Ca、Zn。叶片中Fe、Zn 含量的增加分别会对单果质量、种仁含油率、种仁可溶性糖含量产生一定的负向影响，Mn 含量则对干出仁率产生明显的正效应；叶片中Mg 含量的增加对种仁含油率具有显著的促进作用，Zn 含量的增加则对其产生一定的负效应。叶片Fe 含量的增加对可溶性糖和淀粉的积累具有一定的负向或促进作用。

3 结论与讨论

本研究中选择湖南永州市、邵阳市、常德市、长沙市等地的油茶及土壤为对象，运用相关性分析、逐步回归分析等数学方法，在产量划分的基础上，分析油茶林地土壤中微量养分现状和油茶营养特性，及其对果实经济性状的影响。主要结论：不同产量下油茶土壤与叶片中微量矿质营养及果实经济性状的差异均达到显著水平；土壤与叶片Ca 含量的增加可显著促进果实产量的提升；土壤B、Zn 含量增加有利于叶片对Ca、Mn 的吸收；叶片Mg 含量与土壤Fe 含量是种仁含油率的主控因子；叶片Mn 含量增加可显著促进干出仁率的增加，茶油中脂肪酸组成主要受土壤Mn 含量影响。

与大量元素相比，植物组织内中微量元素的浓度相对较低，但是作物需求却较为严格，供应不足或过量会严重影响产量和品质。胡玉玲等[12]和严江勤等[13] 报道钼和镁等微量元素对花器官发育有积极影响，在开花时施用硼肥则可提高坐果率。冯名开等[14] 和Tai 等[15] 的研究结果表明在油茶生长发育过程中微量元素不仅影响腋芽与果实的内源激素含量，同时还影响氮、磷、钾、钙、镁、硼、锌7 种矿质养分在叶片、花芽与果实中的含量。

中微量元素Ca 参与光合的放氧过程，参与了叶绿素合成[16]。Mg 则是组成叶绿素的重要元素，在植物的光合作用中起到重要作用[17]。果实膨大期油茶叶中光合产物在合成后的24 h 内会向各库器官快速运输[18]。此次调查过程中发现，永州高产林土壤与叶片中Ca 含量显著高于低产林，永州、常德高产林叶片Mg 含量均显著高于低产林。有研究结果显示，高产油茶林叶片Mg、Ca 含量显著高于中产林和低产林[19-20]。这与上述研究结果基本一致。逐步回归分析结果表明土壤与叶片Ca 含量是油茶产量的主控因子，土壤Mg 含量增加可促进果实干出仁率的提高。相关性分析结果表明土壤B 含量与叶片中Ca 含量存在显著正相关。因此，可通过适当提高低产林土壤B 的含量促进叶片对Ca 的吸收，以提高油茶果实产量。

微量元素Fe、Mn、B、Zn 是植物体多数酶的主要组成成分，影响酶促反应和酶的活性[21]。Fe元素参与合成叶绿素，B 对花芽分化、花粉管伸长、授粉受精有显著促进作用，处于成长过程的油茶根系中存贮的Fe 元素会向地上部分转运[22-23]。永州高产林土壤Fe 含量与常德、长沙高产林叶片Fe 含量显著低于低产林，而其高产林果实种仁含油率均显著大于低产林。永州、常德高产林叶片Mn 含量显著高于低产林。逐步回归分析结果显示，叶片Mg 含量的增加可显著促进种仁含油率的提升，土壤Fe 含量的增加则对其存在显著抑制作用。叶片Mn 含量与干出仁率存在显著正相关，土壤Zn 含量对叶片中Mn 的积累具有显著促进作用。这表明当地低产林果实种仁含油率与干出仁率较低的原因可能是Fe 元素的过量与叶片Mn 元素的缺乏。此外，回归分析结果显示土壤Mn 含量增加可显著促进单果质量以及茶油中棕榈酸、花生酸含量的增加，但对茶油中油酸含量存在一定负向效应，叶片Zn 含量的增加也对种仁含油率具有一定抑制作用。因此可根据这一研究结果在适当的范围内对油茶林中微量元素进行补充或调节。合理调控土壤Ca、Mg、Fe、Mn、Zn 的有效性，对维持油茶良好生长和稳产高产非常重要。本研究中仅在油茶果实成熟期开展，若要明确油茶各个生长时期最适宜的养分浓度范围与养分互作机制，还需要进一步展开施肥试验进行深入研究。