配方施肥对早实核桃品种辽核4号蛋白质和脂肪含量影响的研究

张博勇，刘杜玲，彭少兵，杨 瑞

(西北农林科技大学 林学院，陕西 杨陵 712100)

核桃(Juglansregia)是我国重要的木本油料树种，其果仁营养丰富，具有很高的食用价值和保健价值[1]。目前，核桃栽培已经成为我国部分地区农民脱贫致富的支柱产业，其栽培范围不断扩大，栽培面积还在迅速增加。但核桃栽培管理仍然相对粗放，果实产量和品质良莠不齐，这就极大地制约了核桃产业的效益和发展[2]。因此，如何提高核桃的产量和品质是核桃集约栽培中面临的亟待解决的技术问题。科学施肥是提高核桃产量和品质的基础。近年来，不少学者通过研究认为科学的配方施肥，不仅可以提高核桃的树势，提高花芽分化质量，从而提高果实的产量[3-6]。但对于提高核桃果实品质施肥技术研究很少。

核桃含有丰富的营养物质，其中脂肪和蛋白质是核桃品质的2个主要指标。核桃仁脂肪含量高达55%～75%，其中含有大量的软脂酸、亚油酸、亚麻酸等不饱和脂肪酸，对于降低胆固醇和血脂,预防心血管疾病具有重要的作用[7]。核桃蛋白质含量达到12%～24%，人体容易消化，同时还含有18种氨基酸，对于人体具有重要的营养和保健价值[8-9]。

N、P、K是作物生长中需求量最多的基础元素。适量施用N肥能够提高果树枝条和叶片生长，促进花芽分化，增加单果重和产量。而过量施N导致会抑制核桃的光能转化效率，从而减少营养的积累[10-11]。P肥能够加速细胞分裂，促进花芽的分化，使果实提早成熟；K肥能够促进植物光合作用和经济用水，提高植物对环境的适应能力，同时K肥是果实的品质元素，可以有效地提高果实有效成分的积累[12]。N、P、K配方施肥可以显著的提高果实的品质已经在葡萄[13]、苹果[14]、枣[15]、猕猴桃[16]、油茶[17]、草莓[18]等果树上得到了研究和证实。随着核桃栽植规模的扩大和加工业的发展，迫切需要优质核桃的生产，以满足市场的需求。本试验以核桃8年生的早实核桃“辽核4号”为研究材料，布设N、P、K“3414” 最优回归设计试验，研究配方施肥对于核桃总蛋白质和总脂肪含量的影响，从而为生产上通过施肥提高核桃的品质指标提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于陕西省眉县，海拔442～3 767 m，年平均气温12.9℃，年平均降水609.5 mm，年平均日照2 015.2 h，年无霜期218 d。每年3-5月，温度上升较快，秋季受冷空气影响，昼夜温差较为明显，秋雨较多。

核桃园地为向阳台田，台高为4.0 m、宽24～30 m。土壤为粉沙壤。试验前采集土壤样品进行土壤理化性状测定。测定结果为土壤有机质17.34 g/kg、速效N 76.84 mg/kg、速效P 20.56 mg/kg、速效K 70.48 mg/kg、pH值7.87。

1.2 材料

试验树为8年生辽核4号。栽培行间距5.0 m，株距为4.2 m，平均株高为4.1 m，树体为疏散分层形，3层主枝，主枝8～10个。地径为32.57 cm。树形规范，大小一致，树势健壮，土肥水管理一致。

1.3 方法

1.3.1 施肥处理 采用N、P、K“3414” 最优回归设计,肥料因素为氮、磷、钾，4个水平分别为0(不施肥)、1(常规施肥量的0.5倍)、2(常规施肥量)和3(常规施肥量的1.5倍),共14个处理,每个处理重复3次,共42个小区，随机排列。每个小区选取5株树，试验选取的210株树树体大小、主枝分布及土壤、水分和修剪管理措施一致。供试肥料:尿素(N 46.4%)，过磷酸钙(P2O516%),硫酸钾(K2O 51%)。追肥3次，第1次在4月5-10日(萌芽期)，第2次在5月20-25日(幼果发育期)，第3次在6月15-20日(硬核期)。3次施肥量N肥为全年施肥量的50%、30%、 20%；P肥为40%、30%、30%；K肥为20%、30%、50%(表1)。条状沟施，深度为30 cm。施肥后立即灌水。

表1 “3414”施肥处理和施肥量

1.3.2 总蛋白和总脂肪含量测定方法 果实成熟后，在树冠外围东西南北4个方位采集果实，混合采集果实，按四分法取出送检样品50个左右，搓洗掉果皮，采用电热鼓风干燥箱进行干燥。30～35℃下烘15 h，然后在60℃下烘15 h。总蛋白含量采用凯氏定氮法(GB/T5009.5-2010)，总脂肪含量的测定采用索氏提取法(GB/T5009.6-2003)测定。

1.3.3 肥料效应的回归方程建立 应用SPSS 21.0统计软件，模拟“3414”最优回归施肥试验的肥料效应函数,并进行回归统计和方差分析[19]。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对核桃总蛋白和总脂肪含量的影响

施肥处理显著地提高了核桃总蛋白的含量，平均比对照提高了3.81%，其中施肥处理6 的总蛋白含量最高，达到了21.43 g/100 g，比对照提高了6.03%。同时施肥处理也显著地提高了核桃总脂肪的含量，平均比对照提高了4.94%，其中施肥处理6 的总蛋白含量最高，达69.39 g/100 g，比对照提高了9.81%(表2)。说明氮磷钾配方施肥处理对提高核桃果实的品质具有明显的促进作用。

表2 不同施肥处理下核仁总蛋白质和总脂肪含量

2.2 配方施肥对于核仁总蛋白质含量效应函数的建立及适宜的施肥量

根据“3414”最优回归施肥试验设计原理，以总蛋白含量为因变量y，以N、P、K施肥量为自变量建立三元二次回归方程，对肥料效应进行拟合。拟合方程为：

y=15.461+2.844N+0.784P+3.584K+1.327NP-0.643NK+1.132PK-1.011N2-1.390P2-1.180K2

(1)

通过回归分析，方程MultipleR=0.980216，说明N、P2O5和KO2量均与核桃仁总蛋白含量极其相关；RSquare= 0.960 387，AdjustedRSquare= 0.881 43，标准误差为0.763 72均说明回归方程拟合程度高。通过方差分析F=11.74>F0.05(9.13)= 4.21，说明方程回归模型的回归效果较好。且方程一次项系数全为正值，二次项系数全为负值，符合肥料效益先增后减的规律并存在极值。通过对方程边际分析计算极值可得核桃总蛋白含量最高的农艺方案为N=2.17，P=2.11，K=1.94，相当于N、P2O5和KO2施用量分别为1 082.01、513.26 g/株和434.65 g/株，此时，总蛋白质含量达到了最大值23.56%。

从回归模型(1)可以看出，钾肥对总蛋白含量的影响最大，其次是氮肥，磷肥影响作用最小。即在眉县台田上N、P2O5和KO2肥施用量在1 082.01、513.26 g/株和434.65 g/株以下时随着施肥量的增加核仁总蛋白含量增加。但当施肥量继续增加时，核仁的总蛋白含量会下降。氮、磷肥的最佳施肥水平都在 2 水平上， 磷肥则在 2 水平下。 从增加品质的效应来看，氮磷钾3 因素对核桃总蛋白含量提高的主次顺序为N>P>K。

2.3 配方施肥对于核仁总脂肪含量效应函数的建立及适宜的施肥量

以总脂肪含量为因变量Z，以N、P、K施肥量的编码值为自变量建立三元二次回归方程，对肥料效应进行拟合。拟合方程为：

Z=59.634+5.505N+3.463P+1.190K+0.251NP+0.898NK+2.326PK-2.019N2-2.065P2-1.896K2

(2)

通过回归分析，方程MultipleR=0.976 543，说明氮磷钾施肥量与核桃仁总脂肪含量极其相关；RSquare=0.952 318，AdjustedRSquare=0.911 455，标准误为1.068 21均说明回归方程拟合程度高。通过方差分析F=13.62>F0.05(9.13)=3.67，说明方程回归模型的回归效果较好，可以用方程进行预测。方程中一次项系数全为正值，二次项系数全为负值，符合肥料效应先增后减规律。通过对方程边际分析计算极值可得核桃总脂肪含量最高的农艺方案为N=1.96，P=2.13，K=2.09，相当于N、P2O5和KO2施用量分别为869.31 g/株、522.50 g/株和504.65 g/株，此时，总脂肪含量达到了最大值72.41%。

从回归模型(2)可以看出，N肥对总脂肪含量的影响最大，其次是磷肥，钾肥影响作用最小。即在眉县台田上N、P2O5和KO2肥施用量在869.31、522.50 g/株和504.02 g/株以下时随着施肥量的增加核仁总脂肪含量增加，但当施肥量超过时，核仁的总脂肪含量会下降。P、K肥的最佳施肥水平都在 2 水平上，氮肥则在 2 水平下。 从增加品质的效应来看，N、P、K 3因素对核桃总蛋白含量提高的主次顺序为P>K>N。

2.4 兼顾核仁的总蛋白和总脂肪含量的最适宜施肥量

兼顾到有效提高核桃的总蛋白和总脂肪酸含量，确定最佳的N施用量在869.31～1 082.01 g/株，P2O5施用量在513.26～522.50 g/株，KO2施用量在434.65～504.65 g/株。

3 结论与讨论

核桃树树体高大，每年既要通过生长构建自身骨架，还要大量开花结实，需要通过施肥措施来保证大量的营养需求。研究表明，核桃树在不同的生育期内各个器官均需要一定量的N、P、K元素的贮量来完成生长和发育的代谢过程[10]，同时完成果实成熟阶段大分子营养成分的转化和积累[9]。喷施一定5.9 g/L的尿素，并结合微肥，可提高核桃粗脂肪含量[20]。喷施K肥能够提高核桃坚果产量和种仁油脂含量[21]，这2个肥料单因素试验结果表明N元素和K元素的施用均可以提高核桃中脂肪的含量，与本试验研究结果一致，但缺少N、P、K配方研究。梁智[22]等在新疆南疆的棕漠土核桃园里通过N、P、K配方施肥研究，认为施肥量为3 kg/株尿素、3 kg/株三料P肥和1.5 kg/株的硫酸K组合可以显著提高核桃的总蛋白和脂肪的含量。肥料增质效应的研究结果与本研究基本一致。

“3414”肥料效应试验方案是农业部《测土配方施肥技术规范(试行)修订稿》中推荐采用的方案设计，处理少，效率高，符合肥料试验和施肥决策的专业要求[23]。目前多应用于小麦、玉米、大豆等1年生粮食作物中[24]。本研究以多年生高大果树核桃为材料进行试验，发现需要控制的试验因素很多。一是常规施肥量的确定，果农施肥粗放，施肥量随意，所以必须在大量调查多个核桃园施肥的基础上，并结合园地土壤养分测定，综合确定，以减少施肥量设计的误差；二是参与试验树的选择，必须尽量选择品种一致、树龄一致、树形规整的植株作为试验树，保证试验对象个体一致性；三是保证其他管理措施的控制，如修剪、灌溉和病虫害防治措施要基本一致，避免由于非试验因素造成试验的误差。

对于初果期早实核桃辽核4号，在关中眉县土壤为粉沙壤的向阳台田上，N、P、K配方施肥可以明显地提高果实总蛋白和总脂肪的含量。推荐全年最佳的N施用量在869.31～1 082.01 g/株，P2O5施用量在513.26～522.50 g/株，KO2施用量在434.65～504.65 g/株；具体施肥时期和施肥量的分配是：在核桃树生长的萌芽期，N、P2O5和KO2分别施用全年的50%、40%和20%；幼果发育期，N、P2O5和KO2分别施用全年的30%、30%和30%；硬核期，N、P2O5和KO2分别施用全年的20%、30%和50%。