龙州县桄榔粉品质性状与土壤养分的相关分析

兰 秀，梁振华，杨海霞，李恒锐，马仙花，黄珍玲

（广西南亚热带农业科学研究所，广西 龙州 532415）

桄榔（Arenga pinnata）属于棕榈科桄榔属植物，是一种特色经济作物[1]，原产于印度、缅甸、马来西亚等潮湿热带国家，通常生长于深山峡谷、低洼深处常年湿润的地方。桄榔主要分布在我国广西、海南、云南、广东、贵州、四川、台湾等地[2]，广西桄榔树主要分布南宁、靖西、德保、大新、天等、龙州等地带，其中龙州县是广西桄榔分布最多的地区。桄榔树的髓心含有可食用的淀粉，经提取可得到桄榔粉，每棵桄榔树可提取5 ～50 kg桄榔粉。桄榔粉是广西四大名粉（龙州桄榔粉、桂林马蹄粉、贵县大红莲藕粉、平乐百合粉）之一[3-4]，其味甘、香，属于碱性食品，是一种营养且可口的食用淀粉，含有丰富的碳水化合物和人体必需的微量元素、膳食纤维等[5]，是纯天然的森林营养珍品。《中国风味食品大全》记载：桄榔粉是一种富含营养的食用淀粉，性凉，有去湿热和滋补之功能，夏日用沸水冲熟作甜品，清凉解暑，对小儿疳积、发热、痢疾、咽喉炎症颇有功效[6]，可见桄榔粉是一种药食同源的食品。

桄榔粉丰富的营养品质离不开土壤养分的供给，因为植物生长过程所需水分和营养绝大部分是通过根系从土壤中吸收，土壤因子也影响着植物的生长和品质[7]。目前，国内科技工作者已经做了很多关于土壤养分与植物（果实、种子、叶片等）品质的定量分析与综合评价，在骏枣[8]、澳洲坚果[9]、茶树[10]、冰糖橙[11]、枇杷[12]、油茶[13]等植物方面取得了较大的研究进展，刘伟锋等[8]运用典型相关分析方法对环塔里木盆地骏枣种植区土壤养分和骏枣果实品质的测定研究，发现土壤养分对果实品质有着显著的影响，不同果实品质指标受土壤养分的影响程度各异。谭秋锦等[9]连续两年对桂西南澳洲坚果园的土壤养分因子和果实品质指标进行调查与分析，认为在实际的土壤管理中，应针对目标果实品质指标的需要，适当提高土壤全氮和全钾的含量。叶江华等[10]分析大红袍茶树生长及鲜叶品质与土壤特性的相关性，提出了应“减氮控磷补钾，增加有机质”的管理措施。李俊杰等[14]通过分析湖北省秭归县纽荷尔脐橙园土壤、叶片、果实等养分水平及其与果实品质的关系，发现果实品质与土壤酸碱性密切相关，须精准合理施肥。杨旭等[15]研究木姜叶柯活性成分差异与土壤因子的耦合关系发现叶片有效成分受土壤pH 值、土壤有机质及土壤含氮量等因子的影响较大。这些研究结果对于改良土壤、品种选育和科学施肥等均有重要的指导作用。由于桄榔比较特殊，被砍伐取粉后再无复萌能力，要保证其可持续发展以及保证桄榔粉的来源不断，必须引出大山，进行人工栽培。目前，有关桄榔粉的研究也主要集中于桄榔繁育技术[16]、桄榔粉理化性质[17]、桄榔粉加工[4]等方面，关于桄榔土壤养分与果实品质、桄榔粉品质间的关系的研究未有报道，研究分析桄榔粉品质与土壤养分间的关系对指导桄榔的栽培管理具有重要现实意义。因此，本试验选择桄榔分布最多的广西龙州县为研究区，以在县内不同地区生长的野生桄榔居群为研究对象，对其土壤养分水平和桄榔粉品质各指标进行测定，分析龙州县土壤养分与桄榔粉品质的关系，探究土壤养分水平对桄榔粉品质的影响，明确影响桄榔粉品质的主要土壤因子，以期为桄榔的后期人工栽培管理和施肥管理以及可持续发展提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区为广西龙州县，该县位于广西西南部，地处东经106°33′～107°12′、北纬22°8′～22°44′之间，海拔约200 ～1045 m，坡度8°～15°，有明显的南亚热带季风气候，热量丰富，日照充足，年平均气温22.3 ℃～23.0 ℃，年极端高温为41.6 ℃，年极端最低气温为-3.0 ℃，日照时数1 582.7 h，无霜期达350 天以上，雨量充沛，年均降水量1 174 ～1 752 mm，年蒸发量1 569 mm，雨热同期，夏季高温多雨，适合多种热带植物生长[18]。

1.2 桄榔粉的提取与测定

桄榔粉的提取一般选择在树开花前期，在广西龙州区域内选择3个具有代表性的桄榔天然居群，3个居群的具体情况见表1，居群大小为20 m×20 m，在每个居群内随机选取8 棵无病害健壮的成熟桄榔树，在树干上打洞取其少量髓部检测淀粉（打洞不影响树生长），其中选2 棵淀粉含量差异较小含量较高的桄榔树作为取粉树种[4]。本研究选取的桄榔树树龄约为10 ～12 a，在保护好其他幼树和根部前提下，砍伐桄榔树的根部，去除多余枝叶，将茎秆外缘的木质削除干净，取出内径髓心部分，由于整株髓心较大，先用电锯分成2段，放到木材切片机中切片，再将切片送进粉碎机中粉碎，将粉碎物放入孔径为200 μm 的布袋中，绑紧袋口，在清水中搓洗，换多次清水重复搓洗，直至清洗的最后一遍清水清澈，说明淀粉全部滤入水中，所有搓洗的水混合，静置4个小时以上，待淀粉全部沉淀，倒去上清液，最后底部就是湿的桄榔粉，湿的桄榔粉在太阳下晾干，然后保存待测。

表1 3个桄榔居群的基本情况Table 1 The basic situation of the three sugar palm populations

桄榔粉淀粉测定参照标准GB 5009.9—2016（食品中淀粉的测定）[19]；膳食纤维的测定：液相色谱法（食品中膳食纤维的测定GB/T 22224—2008）[20]；蛋白质测定：凯氏定氮法（GB5009.5—2010）[21]；水分：直接干燥法（GB/T5009.3—2010）[22]；铁、钙、钾、钠的测定：原子吸收分光光度法、荧光法（GB 5009.90—2016，GB 5009.92—2016，GB 5009.91—2017）[23-25]。

1.3 土壤采集与测定

在每个居群内（20 m×20 m）按五点法用土钻钻取表层（0 ～20 cm）土壤样品，各点样品合成1个混合样（约1 kg）。将混合样带回实验室风干过筛待测土壤有机质、pH、全氮（TN）、全磷（TP）、全钾（TK）、碱解氮（AN）、速效磷（AP）、速效钾（AK）等化学性状。

参照《土壤农化分析方法》[26]进行土壤样品的分析：电位法测定土壤pH 值；土壤有机质的测定采用重铬酸钾氧化-外加热法；全氮的测定采用半微量开氏法-流动注射仪；全磷的测定采用NaOH 熔融-钼锑抗显色-紫外分光光度法；全钾的测定采用NaOH 熔融-原子吸收法；碱解氮的测定采用扩散法；速效磷的测定采用0.5 mol /L NaHCO3提取-钼锑抗显色-紫外分光光度法；速效钾的测定采用 NH4Ac 浸提-原子吸收法，烘干法测定土壤含水量。

1.5 数据分析

采用Excel 2010 软件整理统计数据，运用SPSS 21.0 软件进行相关性分析、多重比较、逐步回归分析等，用Canoco 5.0 软件绘制RDA 图。

2 结果与分析

2.1 龙州县桄榔居群土壤养分的基本概况

桄榔居群土壤养分的基本概况和统计分析见表2 ～3。由表可知，所调查的桄榔居群土壤均为酸性土，pH 值平均值为4.17，变异系数为28.32%，pH 值变异系数最大，有机质次之（20.01%）。居群1 的有机质含量最高（31.37 g/kg），与其他2个居群差异显著，2个居群的有机质平均值为30.93 g/kg。水分含量适中，水分平均值为14.62%，最高水分含量为15.69%。居群3 的全氮、全磷、全钾和速效钾均大于居群1 和2，值分别为1.83 g/kg、0.51 g/kg、15.82 g/kg、142.58 mg/kg，居群1 的碱解氮（125.45 mg/kg） 和速效磷（10.88 mg/kg）大于另外2个居群。3个居群全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾的平均值分别为1.68 g/kg、0.40 g/kg、13.28 g/kg、116.78 mg/kg、11.34 mg/kg、119.05 mg/kg，变异系数分别为6.73%、3.96%、4.74%、4.75%、2.69%、4.50%，由此可见，除了pH 值和有机质外，其他指标变异系数均小于10%，即属于弱变异。

表2 3个桄榔居群土壤养分的基本情况†Table 3 The basic situation of soil nutrients of three sugar palm populations

表3 3个桄榔居群土壤养分的统计分析Table 3 Statistical analysis of soil nutrients in three sugar palm populations

2.2 龙州县桄榔居群桄榔粉品质的基本概况

3个居群桄榔粉的品质性状的基本概况和统计分析见表4 ～5。由表可知，碳水化合物的占比最高，平均值达85.08%，变异系数也最大，为52.19%，3个居群差异不显著。桄榔粉淀粉含量较高，3个居群的桄榔粉淀粉含量分别为54.21%、54.51%、55.89%，平均淀粉含量为54.87%，淀粉的变异系数为15.855。膳食纤维也较丰富，平均膳食纤维占比为13.39%，3个居群的蛋白质占比分别为4.34%、4.19%、4.67%，差异显著，但变异系数较小（6.16%），说明桄榔粉是一种高膳食纤维、高蛋白质的食品。水分含量最大值为10.24%，在正常范围内，但变异较大，变异系数为22.93%。桄榔粉同时还含有丰富的矿物质元素，特别是铁和钙，其平均值均为0.23 mg/g，最大值分别为0.26、0.25 mg/g，变异系数为10.96%、18.18%。另外钾和钠的平均含量为0.27、4.87 mg/kg，3个居群均差异显著，钾的变异成都较低（CV 为3.71%），钠的变异系数较高（11.31%）。

表4 3个桄榔居群桄榔粉品质性状的基本情况Table 4 The basic situation of the quality traits of sugar palm powder in three populations of sugar palm

2.3 桄榔居群土壤养分与桄榔粉品质的相关分析

土壤养分与桄榔粉品质性状的相关性见表6。由表可知，淀粉与全氮、全钾显著正相关，相关系数为0.86、0.84，与速效磷相关系数也较高（0.81），但是是负相关。碳水化合物与土壤水分含量显著相关（0.90），与碱解氮负相关但不显著，相关系数为0.81。膳食纤维除了与速效磷显著负相关外，与其他因素关系不密切。而蛋白质与土壤性质关系较密切，蛋白质与全氮、全磷显著正相关，与全钾极显著正相关，相关系数很高，分别为0.89、0.89、0.96；与速效磷极显著负相关（0.95）。桄榔粉水分与土壤水分相关系数为0.79，未达到显著水平，与速效钾相关性达到显著水平，相关系数为0.87。矿质元素中，铁与全钾和速效钾显著负相关，相关系数为0.83、0.89；钙与有机质显著相关，与其他因素相关性较低；钾与碱解氮极显著正相关，相关系数达0.96；钠除了与速效钾显著相关外，与其他因素关系不密切。

表5 3个桄榔居群桄榔粉品质性状的统计分析Table 5 Statistical analysis of quality traits of sugar palm powder in three populations

表6 土壤养分与桄榔粉品质性状的相关系数†Table 6 Correlation coefficients of soil nutrients and quality traits of sugar palm powder

为更直观地分析土壤与桄榔粉品质性状之间的相互关系，对品质性状指标与土壤性状进行冗余分析（RDA）（图1）。由图可知，冗余分析得到的结果与相关分析得到的结果一致。但RDA 图更加直观地通过发射线段长短与夹角看出各因子之间的相关性。结果表明，第1 轴可以解释变量的58.06%的信息，第2 轴可以解释29.48%的信息，能够比较好的反应土壤因子与品质性状之间的相关性关系。淀粉、蛋白质与膳食纤维和土壤全氮、全磷、全钾，夹角较小且同向，两两紧密正相关，与速效磷负相关。桄榔粉水分、土壤水分、速效钾、桄榔粉钠含量（第二象限）与土壤有机质、碱解氮、桄榔粉钾、钙、铁含量（第四象限）反向即负相关。所有土壤性质的连线均较长，说明土壤性质对桄榔居群的影响均较大。

图1 土壤养分与桄榔粉品质性状的冗余分析Fig.1 Redundant analysis of soil nutrients and quality characters of sugar palm powder

2.4 影响桄榔粉品质的主要土壤因子

土壤性质与桄榔粉品质性状呈正相关或负相关关系，尚不能确定其中的主要影响因子，因此利用逐步回归分析方法对土壤指标进行筛选，可得到土壤因子与桄榔粉品质性状的多元线性回归方程，对所建立的回归方程进行显著性分析，结果均为显著或极显著水平，表明所建立的方程可靠，结果见表7，对淀粉含量影响最大的因子为全氮，表现为正效应；碳水化合物受土壤水分和速效钾影响最大，也表现为正效应；膳食纤维受速效磷影响最大，表现为负效应；蛋白质与全钾呈正效应相关；影响桄榔粉水分的因素有有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾，其中全氮、碱解氮、速效磷、速效钾表现为正效应，有机质表现为负效应；影响铁含量和钙含量最大的因子分别是速效钾和有机质，其中与速效钾表现为负相关，与有机质表现为正相关；影响钾含量的因素有土壤水分、全氮和碱解氮，都表现为正效应；与钠含量紧密相关的因素是全磷和速效钾，其中，速效钾表现为正效应，全磷表现为负效应。

表7 影响桄榔粉品质的主要土壤养分因子及回归方程Table 7 Main soil nutrient factors and regression equations affecting the quality of sugar palm powder

3 讨 论

3.1 桄榔居群土壤养分与桄榔粉品质的基本状况

土壤是植物生长的基础，能源源不断地为植物提供各种矿质营养元素[27]，土壤养分状况直接影响树体养分的吸收[28]。本研究测定了桄榔居群的基本土壤性质，发现3个居群的土壤水分含量均不高，平均水分含量为14.62%，虽然桄榔大多生长于阴湿的环境中，但因为采样时间在夏季高温季节，采样的表层土较为干燥导致测定的水分含量较低。同时测定的有机质平均含量为30.93 g/kg，全氮为1.68 g/kg，全磷为0.40 g/kg，pH 值为4.17，这几个指标远低于谭秋锦等[9]测定的同一研究区（广西龙州）的澳洲坚果地的土壤指标，因为坚果地受人工管理施肥等的影响，养分含量较高，而桄榔居群大多处于野外，土壤养分含量整体较低。桄榔不像其他果树一样采收果实，而是从茎髓中提取桄榔粉，本研究测定桄榔粉的品质性状发现，桄榔粉碳水化合物最高（85.08%），可以作为主食以提供更多能量，李荣华等[29]也指出岭南人素来有以桄榔粉做饼以充饥的习惯。桄榔粉淀粉平均含量为54.87%，比吴颖珍[3]测的桄榔粉淀粉含量低（62.32%），同时也比玉米淀粉含量低（68.36%）[30]，但比马铃薯淀粉（21.63%）[31]和藕粉（12%）高很多[32]。蛋白质是人体必需的营养物质，既为人体提供能量来源，又参与细胞内的物质转化和结构的形成（大别山），本研究桄榔粉蛋白质含量为4.4%，相比吃法相似的葛根粉（9.34%）[33]低一些，但比藕粉（1.5%）高[32]。膳食纤维占比达13.39%，因此桄榔粉可用于便秘、肥胖、高脂血症等病人食用，高膳食纤维对调节血脂、促进消化和排泄固体废物等具有重要的作用[17]。桄榔粉中矿质元素铁、钙、钾、钠等也具有重要的保健价值，人缺铁将引起贫血，还可引起心理活动，智力发育的损害和行为改变[17]；高钙可以帮助体内铁的代谢，桄榔粉还可以作为补钙的辅食，促进发育；元素钾可以调节体液平衡，维持肌肉和神经的功能及代谢[34]；元素钠是人体胆汁、胰液、汗液及眼泪的组成成分，对维持人体内酸碱平衡具有重要作用[34]。本研究测定的桄榔粉中铁、钙、钾、钠的平均值为0.23 mg/g、0.23 mg/g、0.27 mg/g、4.87 mg/g，均比相关研究测定的高[3,17]，处于较高水平，这些矿质元素对人体的生命活动都具有十分重要的作用[34]。

3.2 桄榔居群土壤养分与桄榔粉品质的相关性

本实验还分析土壤性质与桄榔粉品质性状的相关性，众多的研究结果表明，土壤养分与植物果实品质之间存在不同程度的相关性，表现为相互拮抗或相互协同[8-11]，最后导致植物体对营养元素吸收减少或增加。相关分析发现，淀粉与全氮、全钾呈显著正相关关系，蛋白质与全氮、全钾也显著正相关，说明土壤全氮、全钾适当增加有利于淀粉和蛋白质的积累。RDA 分析的第一、第二轴提供了原性状87.54%的信息，可以反应土壤因子与桄榔粉品质性状之间的相关性关系。谭秋锦等[9]、宋少华等[35]均认为简单的相关性分析结果还不能反映土壤养分与果实品质间的互惠作用，不同的土壤性质对桄榔粉品质的影响各异，本研究也认为，在土壤性状与桄榔粉品质关系的研究中仅用简单的相关分析不够具体，需要应用逐步回归分析方法进一步分析，结果表明，对淀粉含量影响最大的因子为全氮，影响钾含量的因素有土壤水分、全氮和碱解氮，都表现为正效应，说明氮素对植物生长及代谢活动具有重要作用，研究表明植物体从土壤吸收氮素约为30%～60%[8]。碳水化合物受土壤水分和速效钾影响最大，与之呈正相关，蛋白质受全钾调控，与钠含量紧密相关的因素是全磷（负效应）和速效钾（正效应），膳食纤维受速效磷影响最大（负效应），说明钾素可以促进桄榔粉品质的提高，在实际大田栽培中可以适当提高钾肥，降低磷肥。影响钙含量最大的因子是有机质，有机质可以促进多种矿物质的吸收，改良土壤结构[26]，因此也可增加有机质的施入。

需要指出的是，本研究只测定了9个常规的土壤基本指标和桄榔粉的9个性状，不够全面，因为其他土壤养分指标并未涉及，例如土壤矿质元素、微生物、土壤类型等，桄榔粉的其他矿质元素例如镁、锌、铜、铬等也未测定，因此在今后的研究中，还应分析研究其他土壤指标和桄榔粉品质指标之间的关系以得到更准确的研究结论，同时研究桄榔粉的保健功能也是开发桄榔粉的一个重要方向。

4 结 论

广西龙州县3个桄榔居群的土壤养分含量整体不高，土壤全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾的平均值分别为1.68 g/kg、0.40 g/kg、13.28 g/kg、116.78 mg/kg、11.34 mg/kg、119.05 mg/kg，变异性程度较低。pH 值为4.17，有机质含量较低，为30.93 g/kg；土壤pH 值和有机质变异较大。水分含量适中，水分平均值为14.62%。本实验桄榔粉具有高碳水、高淀粉、高纤维的特点，碳水化合物的占比达85.08%，变异最大；平均淀粉含量为54.87%，平均膳食纤维占比为13.39%。蛋白质变异程度低，占比为4.40%。桄榔粉同时还含有丰富的矿物质元素，铁、钙，钾和钠的含量分别为0.23、0.23、0.27、4.87 mg/kg，3个居群均差异显著。土壤养分与桄榔粉品质性状的相关分析发现，淀粉与全氮、全钾显著正相关，与速效磷负相关；碳水化合物与土壤水分含量显著相关；蛋白质与全氮、全磷显著正相关，与全钾极显著正相关；膳食纤维与速效磷显著负相关。矿质元素中， 铁与全钾和速效钾显著负相关；钙与有机质显著相关，与其他因素相关性较低；钾与碱解氮极显著正相关；钠除了与速效钾显著相关外，与其他因素关系不密切。进一步用RDA 分析验证得到，累积贡献率为87.54%，可以反应土壤因子与桄榔粉品质性状之间的相关性关系。逐步回归分析表明，对淀粉含量影响最大的因子为全氮，表现为正效应；碳水化合物的主要影响因子为土壤水分和速效钾；蛋白质受全钾影响最大；膳食纤维的主要影响因子为速效磷，两者负相关；影响桄榔粉水分的因素为有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾；影响铁含量和钙含量最大的因子分别是速效钾和有机质；影响钾含量的因素有土壤水分、全氮和碱解氮，与钠含量紧密相关的因素是全磷（负相关）和速效钾（正相关）。对于桄榔的施肥管理，可适当多施氮、钾肥和有机质，少施磷肥，以保证桄榔粉的品质。