根施氮磷钾肥对平欧杂种榛坚果营养品质的影响

张 晋，史彦江，宋锋惠,，赵善超

(1.新疆农业大学林学与园艺学院，乌鲁木齐 830052；2. 新疆林科院经济林研究所，乌鲁木齐 830000)

0 引 言

【研究意义】平欧杂种榛(Corylusheterophylla×Corylusavellana) 是平榛(C.heterophyllaFisch. )和欧洲榛(C.avellanaL. ) 通过种间远缘杂交选育出来的的优良栽培种，集父本和母本优势基因，具有果大、丰产、壳薄、出仁率高、果实口感佳的特点，而且抗性好、适应性广[1]。榛子与腰果、核桃、杏仁并称世界“四大坚果”，榛仁中含有大量的脂肪、蛋白质、氨基酸、各类微量元素及碳水化合物，还含有对人体有特别功能的营养物质，具有很高的营养价值，可生食、炒食，因口感香美，余味绵长，深受消费者的偏爱，享有“坚果之王”的美名[2-3]，是我国北部重要木本油料及坚果经济林树种[4-5]。自平欧杂种榛在新疆进行引种栽培推广示范以来，栽培面积已超667×104hm2(1万亩)，成为北疆地区农业种植结构调整的首选生态经济林树种，丰富了新疆特色林果树种的种类。合理追施氮、磷、钾肥是提高榛果产量和营养品质的主要途径之一。【前人研究进展】有研究发现果实生育期喷施氨基酸硒肥明显提高了“达维”榛果硒、淀粉和脂肪含量，改善了果实内在品质，增加了坚果营养价值[6]。陈凤等[7]研究叶面喷施磷肥可以提高平欧杂种榛果实中的粗蛋白含量，降低粗脂肪含量， 而喷施钾肥则起相反作用。【本研究切入点】榛子坚果品质主要包含外观品质和内在品质，果实内在品质是坚果商品性好坏的主要标志，其中粗脂肪和粗蛋白含量是表现其营养价值的重要生化指标。根部施肥对榛子坚果营养品质影响的研究很少。研究根施 N、P、K施肥量与平欧杂种榛坚果粗脂肪、粗蛋白含量之间的效应关系。【拟解决的关键问题】以新疆种植的平欧杂种榛为研究对象，通过“3414”田间施肥试验，了解其对平欧杂种榛的营养成分粗脂肪和粗蛋白含量的影响。为平欧杂种榛田间生产管理的施肥技术、改善坚果营养品质提供科学实践依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验地位于乌鲁木齐县新疆农科院安宁渠综合试验场平欧杂种榛丰产栽培示范园，地处天山北坡，海拔935.3 m，昼夜温差大，蒸发量大、阳光照射充足、干旱少雨，属中温带半干旱大陆性气候，年均温 6.9℃，年均降水量 208.3 mm，年均蒸发量 2 616.9 mm，年均日照时数为 2 813.5 h，年均无霜期 105～168 d，土层深厚，有机质含量较低。

试验样园面积2 hm2，以平欧杂种榛新榛1号为试材，授粉品种新榛2号，南北行向栽植，株行距1.5 m×4 m，树龄8 a ，树形、冠幅基本一致。试验样园土壤为土层深厚的沙土，经土壤采样和养分分析得到，施肥前土壤中有机质0.914%、速效N 38.20 mg/kg、有效P 7.97 mg/kg、速效K 114.67 mg/kg。依据全国第2次土壤普查养分分级标准[8]，试验样园土壤碱解N为五级、有效P为四级、速效K为三级，综合土壤养分情况属中等。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

采用“3414”肥料效应田间试验[9]，即：肥料为N、P、K 3个因素，每因素设4个施肥水平，共14个处理，设3次重复，合计42个试验小区。每一小区5株样树，共210株平欧杂种榛样株，样株树体基本一致。样株 N、P、K 常规施肥量(纯量)分别为0.7、0.3和0.2 kg，供试肥料为含N 46%的尿素、含P2O546%的重钙、含K2O 51%的硫酸钾。于2017年4月上旬在榛子萌芽前采取环状沟施的方式一次性施入，施肥位置在树冠 2/3 处，施肥深度为30 cm。表1

于2017年平欧杂种榛坚果成熟期(8月28日)，分别从试验小区每样株随机采摘10枚成熟度良好、大小均匀一致、品种纯正无混杂的饱满坚果并编号。将每试验小区采集的坚果混到一块去掉果壳烘干后，取出种仁碾碎作为1个样品供试验备用。

1.2.2 测定指标

分别采用索氏萃取法[10]和凯氏定氮法测定榛子种仁粗脂肪含量(E,%)和粗蛋白含量(C,%)。

表1 平欧杂种榛根施氮磷钾肥田间试验方案
Table 1 Field experiment scheme of root fertilizing with N,P and K for Corylus heterophylla×Corylus avellana

序号No.处理Trement单株施肥量(纯量,kg)Fertilizing amount per tree(pure amount ,kg)NP2O5K2O1N0P0K00002N0P2K200.30.23N1P2K20.350.30.24N2P0K20.700.25N2P1K20.70.150.26N2P2K20.70.30.27N2P3K20.70.450.28N2P2K00.70.309N2P2K10.70.30.110N2P2K30.70.30.311N3P2K21.050.30.212N1P1K20.350.150.213N1P2K10.350.30.114N2P1K10.70.150.1

1.3 数据处理

将试验测得的坚果粗脂肪含量(E)进行反正弦(ArcsinE)转换，粗蛋白含量(C)进行常用对数转换，然后采用多元线性逐步回归分析建立肥料效应回归方程，并对回归方程残差的正态、独立、等方差假设进行检验，以判定所得的回归关系是否成立和可靠。回归方程残差的正态分布采用χ2检验、独立性采用DW检验、方差齐性采用W检验[11]。统计分析采用 SPSS 17.0和 DPS 7.05 统计软件；绘图采用 Microsoft Excel 2003。

2 结果与分析

2.1 施肥量与坚果粗脂肪、粗蛋白含量的关系

依据“3414”肥料效应田间试验测得的数据，分别以试验小区榛子坚果品质的粗脂肪含量(E)的反正弦(ArcsineE)和平均粗蛋白含量(C)的常用对数(log10C )为因变量，以N、P、K 三元二次多项式的非常数项(N、P、K、N2、P2、K2、N×P、N×K、P×K)为自变量进行多元线性逐步回归分析(选入变量α≤0.05，剔除变量α≥0.1)，列出所得回归方程及回归方程入选自变量P的显著性水平。表2，表3

表2 坚果营养品质检测结果
Table 2 The nut nutritional quality test results

序号No.处理Trement坚果粗蛋白含量Nuts crude protein content (C,%)坚果粗脂肪含量Nuts crude fat content (E,%)重复Ⅰ重复Ⅱ重复Ⅲ重复Ⅰ重复Ⅱ重复Ⅲ1N0P0K02.883 3.058 3.133 54.59 53.88 54.162N0P2K22.716 3.051 2.988 53.80 51.96 55.64 3N1P2K22.944 2.905 3.173 54.60 54.38 54.16 4N2P0K22.748 2.691 2.898 57.75 58.51 54.71 5N2P1K22.929 3.062 2.996 55.57 54.00 54.79 6N2P2K22.884 3.218 3.004 56.58 54.50 57.61 7N2P3K22.947 3.005 3.078 57.36 56.69 55.92 8N2P2K03.573 3.389 3.758 58.89 58.77 58.83 9N2P2K13.265 3.340 3.130 56.35 57.04 55.92 10N2P2K33.017 2.919 3.114 53.07 54.68 55.23 11N3P2K23.226 3.170 3.255 55.52 55.56 56.04 12N1P1K23.071 3.333 3.223 53.49 53.91 53.06 13N1P2K13.403 3.465 3.341 56.14 55.38 56.27 14N2P1K13.094 3.214 3.015 55.92 54.50 57.49

对试验小区榛子坚果营养品质的平均粗脂肪含量(E)的反正弦(ArcsineE)和平均粗蛋白含量(C)的常用对数(log10C)与回归方程估计值(Arcsine的残差eij(i=1，2，3，……，14；j=1，2，3)进行正态分布、一阶自相关和方差齐性检验，检验结果表明，χ2检验说明残差eij服从正态分布，残差独立性Durbin-Watson(DW)检验说明残差之间相互独立，不存在一阶自相关；残差方差齐性Levene's(W)检验说明残差方差差异不显著，并且由残差散点图可知，残差表现为方差齐性。图1～4以上检验结果表明，平欧杂种榛坚果粗脂肪含量(E)的反正弦与N、N×K之间的线性关系假设成立；坚果粗蛋白含量(C)的常用对数与P、P2(或P×P)、K、N×P之间的线性关系假设成立。此外，残差最大绝对值均小于3倍标准差，说明“3414”肥料效应田间试验小区粗脂肪含量(E)的反正弦和蛋白含量(C)的常用对数无奇异值。

2.2 坚果营养品质的施肥效应

由施肥量与坚果粗脂肪含量反正弦的线性相关关系得到，在中等土壤养分条件下施用N肥时，对平欧杂种榛的坚果粗脂肪含量存在正效应，N肥与K肥的交互作用(N×K)则对坚果的粗脂肪含量存在负效应。另外，N、P、K肥的施肥量与坚果粗脂肪含量反正弦的线性相关关系也反映出，N肥与P肥的交互作用(N×P)、P肥与K肥的交互作用(P×K)、P肥施用量(纯P量)、K肥施用量(纯K量)对平欧杂种榛的坚果粗脂肪含量效应不显著(P>0.1)。

由施肥量与坚果粗蛋白含量的常用对数的线性相关关系得到，在中等土壤养分情况下P肥施用量小于0.238 7 kg/株时，对平欧杂种榛坚果的粗蛋白含量存在正效应，反之则存在负效应。当施用K肥时，对坚果的粗蛋白含量存在负效应，N肥与P肥的交互作用(N×P)则对坚果的粗蛋白含量存在正效应。另外，N、P、K肥的施肥量与坚果粗蛋白含量的线性相关关系也反映出，N肥与K肥的交互作用(N×K)、P肥与K肥的交互作用(P×K)、N肥施用量(纯N量)对平欧杂种榛坚果的粗蛋白含量效应不显著(P>0.1)。图3，图4

表3 平欧杂种榛根施氮磷钾肥坚果营养品质的效应回归方程及其残差检验
Table 3 Effect regression equations of nut nutritional quality of root fertilizing with N, P and K for Corylus heterophylla×Corylus avellana and its residuals inspection

项目Item坚果粗脂肪含量Nuts crude fat content (E,g/g)坚果粗蛋白含量Nuts crude protein content (C,g/g)回归方程ArcsineÊ=0.569+0.074Nlog10^C =-1.514-0.233K+0.338PRegression equation-0.229N×K-0.708P2+0.092N×Pr20.5180.62N4242回归方程显著性水平P值Regression equation significance level P valueP=0.000P=0.000^σ20.014 10.018 9选入变量显著性水平P值Elected to variables significance level P valuesN:P=0.000N×K:P=0.000P:P=0.000 P2:P=0.000K:P=0.000 N×P:P=0.046残差正态分布χ2检验Normal distribution chi-square test of residualsχ2=4.401 7<χ20.1(5)=9.236 0e^N(0,0.014 1)χ2=2.082 7<χ20.1(5)=9.236 0e^N(0,0.018 9)残差一阶自相关DW检验First-order autocorrelation DW test of residuals1.764∈[1.662,2.338]α=0.051.823∈[1.662,2.338]α=0.05残差方差齐性 W 检验Homogeneity test for variance of residualsW=0.159

图1 坚果粗脂肪含量效应回归方程残差正态P-P
Fig.1 Residuals normals P-P plot of regressionequation of nuts crude fat content effect

图2 坚果粗蛋白含量效应回归方程残差正态P-P
Fig.2 Residuals normals P-P plot of regressionequation of nuts crude protein content effect

图3 坚果粗脂肪含量效应回归方程的残差散点
Fig.3 Residuals scatter plot of regression equations of nuts crude fat content effect

图4 坚果粗蛋白含量效应回归方程的残差散点
Fig.4 Residuals scatter plot of regression equations of nuts crude protein content effect

3 讨 论

在中等土壤养分情况下施用N肥时，对平欧杂种榛坚果的粗脂肪含量存在正效应，N肥与K肥的交互作用(N×K)则对坚果的粗脂肪含量存在负效应。N元素是平欧杂种榛正常生长发育所必需的营养元素，是树体及果实的主要成分。N元素可以促进榛树营养生长，延迟衰老，提高光和效能，增进品质和提高产量[12]。作为生命元素的N是细胞结构物质的重要组成部分,是酶、ATP、多种辅酶和辅基的成分，在物质和能量代谢中起重要作用,还是某些植物激素、维生素等的成分，调节生命活动。肥料因素中N对光合作用的影响最为显著，光合作用的所有生理、生化过程都有含氮化合物的参与，在一定范围内，叶的含氮量、叶绿素含量、Rubisco含量分别与光合速率呈正相关[13]。氮肥是改善无芒雀麦品质的关键因素，可显著提高其粗脂肪含量[14]。也有研究表明随着氮肥施用量的增加，全株玉米粗脂肪含量相应增加，且营养成分的产量有明显提高[15]。氮肥的施用有利于大豆籽粒中脂肪含量的提高，基肥对籽粒脂肪的形成起决定作用[16]。随着氮肥施用时期的后推，提高了小麦籽粒脂肪含量，可以通过氮肥的施用时期来调控小麦籽粒的脂肪含量[17]。果树的生理代谢、果实的形态建成以及果实发育时期受不同形态N素的影响，有研究表明硝态N和尿素对提升核桃粗脂肪含量效果较好[18]。N肥施用量对榛子坚果粗脂肪含量影响显著，这与胡渊、梁智等[19-20]对核桃的施肥研究结果不同，这可能与榛子的需肥特性和乌鲁木齐土壤有机质、氮肥含量很低有关。氮肥的施用时期和不同形态氮素对坚果粗脂肪含量的影响，该研究中没有探讨，在今后的研究中有待进一步完善。研究结果还表明：N肥与K肥的交互作用对坚果粗脂肪含量呈现显著负效应，这可能与试验地土壤速效钾含量高有关。高同雨等在富K土壤的施肥试验也得出了K过量会导致核桃种仁粗脂肪含量下降[21]的类似结论。这可能与K含量过高，会导致植株体内阳离子失衡，致使植株出现 Mg、Ca缺乏[22]有关。不过在此需要特别指出，该研究只进行了P、K肥施用量与榛子坚果粗脂肪含量之间关系的探讨，P、K肥施用量对粗脂肪含量的影响是否会通过其它方式来表现，还有待进一步研究。

在中等土壤养分情况下，P肥施用量小于0.238 7 kg/株时，对平欧杂种榛坚果粗蛋白含量存在正效应，反之则存在负效应。当施用K肥时，对坚果粗脂肪含量存在负效应，N肥与P肥的交互作用(N×P)则对坚果粗脂肪含量存在正效应。P能提高光合速率，形成较多的同化物；同化物运输所需的能量是由ATP提供的，ATP的合成需要P，P能促进同化物的运输。有研究表明，合理施用P肥能在一定程度上提高紫花苜蓿和草木樨的粗蛋白含量, 提高牧草饲用品质[23-25]，这与试验结果相类似。施用磷肥也可增加鲜食糯玉米籽粒的可溶性蛋白、粗蛋白的含量[26]。N素是构成树体内蛋白质类物质的重要基础，在果树果实积累物质过程中格外重要。施N提高光合酶的浓度与活性、光合色素等与光合作用相关的含N化合物的含量，加快植物的光合速率[27 ]，促进蛋白质的合成和光合产物的形成。有研究表明[28-31]N肥和P肥配施可以有效提高苦瓜、青贮玉米、敖汉苜蓿、大豆的粗蛋白含量，这与研究结果类似。林玉红对兰州百合的钾肥试验表明粗蛋白含量随着施K量的增加而下降，与K肥施用量呈极显著的负相关关系[32]。施用K肥时，对坚果粗蛋白含量存在负效应，可能与试验地土壤速效钾含量高，导致植物体内阳离子失衡有关，具体原因及机理有待深入研究。另外，榛子生长发育中需要的中量元素Ca、Mg和Fe、Zn、B等微量元素，各元素之间是否会通过相互协调作用，对坚果粗脂肪、粗蛋白含量产生影响，在今后的研究中有待进一步完善。

4 结 论

在中等土壤养分情况下(有机质0.914%、速效N 38.20 mg/kg、有效P 7.97 mg/kg、速效K 114.67 mg/kg)施用N肥时，对平欧杂种榛坚果的粗脂肪含量存在正效应，N肥与K肥的交互作用(N×K)则对坚果粗脂肪含量存在负效应；P肥施用量小于0.238 7 kg/株时，对坚果的粗蛋白含量存在正效应，反之则存在负效应，当施用K肥时，对坚果粗脂肪含量存在负效应，N肥与P肥的交互作用(N×P)则对坚果粗脂肪含量存在正效应。在新疆特定的立地环境条件下，根施N肥、P肥可有效提高平欧杂种榛果实中的粗脂肪和粗蛋白的含量。