贵州喀斯特山区野生华榛土壤、叶片和果实矿质元素的相关性及通径分析

杨 霞，朱佳敏，赵玉雪，杨小红

（贵州省核桃研究所，贵阳 550005）

0 引言

榛子为榛科(Corylaceae)榛属(Corylus L.)植物，贵州地区的野生榛子资源丰富，分布于贵州西部及西南部，主要分布在兴仁、普安、安龙、盘县、威宁等地区[1]。贵州榛子的品种有：藏刺榛(C.ferox Wall.var.thibetica(Batal.)Franch)、滇 榛 (C.yunnanensis A.Camus)、川榛(C.kweichowensis Hu)、华榛(C.chinensis Franch.)和披针叶榛(C.fargesii Schneid.)[2-4]，其中以华榛和川榛为主。榛子作为四大坚果之一，具有极强的食用及药用价值，榛子果实的营养成分与土壤肥力有着密切关系，目前有文献报道了榛子产量与种植年限、土壤成分及叶片的关系[5-6]，也有文献报道了榛子果实营养成分含量及果实特征主成分分析[7-9]。但是榛子果实品质指标与果实、土壤及叶片矿质元素的相关研究未见报道。针对贵州华榛的生长状况不明的情况，为了进一步了解野生华榛的生长状况及养分含量，本研究对盘州市华榛的果实养分、土壤及叶片的矿质元素等指标进行了测定，并采用相关分析法和通径分析法对其相关性进行分析，明确其养分需求及矿质元素的相关性。通过对野生华榛果实、土壤、叶片的营养成分、矿质元素的测定及相关性分析，可以为贵州省野生华榛资源的开发、种植提供一定的理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验地及品种

实验材料于2019年9—10月取自贵州盘州市娘娘山淤泥乡，该地属喀斯特高原山地地貌，26°1'52″—26°5'56″N，104°50'39″—104°51'15″E，海拔1606～2252m。选取长势一致，树龄10～15年的树进行取样，各个地区设置3个取样地，每个样地取样6株树。

1.2 样品采集

1.2.1 土壤样品在每株采样树的树冠外缘线下东、南、西、北方向上分别确定4个点，取距地表0～40cm的土样，除去植物残体及砾石等杂物，将土壤混合均匀后，用四分法取约1000 g土壤，作为一个样品，带回实验室自然风干，粉碎研磨，过60目尼龙筛，保存在密封袋中备用。

1.2.2 叶片样品 在每株采样树树冠中部外围选长势中庸的营养春梢，取顶端往下的第2片或第3片叶，东、南、西、北方向均匀采样，每株树采集20片左右，带回实验室经70℃烘干至恒重，粉碎研磨，过60目网筛，贮于密封袋中备用。

1.2.3 榛子样品 在每株土壤采样树东、南、西、北方向上各采集成熟度和大小相对一致的新鲜果实，每个样地点共采集果实50个左右，标记好带回实验室，晾晒后人工去壳得到榛仁，存放于-4℃冷库中保存备用。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 矿质元素测定 土壤、叶片和果实的矿质元素参照林业行业标准LY/T 1270—1999《森林土壤分析方法》进行测定。

1.3.2 果实的营养成分测定 蛋白质根据GB 5009.5—2016中的凯氏定氮法测定；粗脂肪根据GB 5009.6—2016中的索氏抽提法测定；脂肪酸根据JY/T 021—1996《分析型气相色谱通则》和GB/T 14488.1—2008《植物油料含量测定》进行测定。

1.4 数据分析

采用Excel 2010进行数据整理，采用SPSS19.0软件对数据进行相关性及通径分析。

2 结果与分析

2.1 榛子果实、叶片和土壤的矿质元素分析

榛子果园土壤、叶片和果实中矿质元素含量测定结果如表1～3所示，华榛土壤为偏酸性，平均PH 6.08，有机质含量为26.59 g/kg。华榛果园土壤中大量元素全氮、全磷、全钾、水解氮、有效磷和速效钾分别为2.26g/kg、1.55g/kg、23.48g/kg、82.24mg/kg、9.59mg/kg、260.97 mg/kg；微量元素交换性钙、交换性镁、有效铁、有效锌、有效锰和有效铜分别为12.23 g/kg、8.03 g/kg、3.44 mg/kg、1.72 mg/kg、3.05 mg/kg、0.91 mg/kg。

表1 榛子土壤矿质元素测定结果

表2 榛子叶片矿质元素测定结果

表3 榛子果实矿质元素测定结果

华榛叶片中大量元素氮、磷、钾分别为5.77 g/kg、0.65 g/kg、11.42 g/kg；微量元素中钙、镁、铁、铜、锰、锌分别为 1.67 g/kg、2.86 g/kg、148.45 mg/kg、89.42 mg/kg、1122.14 mg/kg、16.10 mg/kg。

华榛果实中平均单果重为1.85 g，平均果仁重0.72 g，平均出仁率为38.91%，平均蛋白质含量为18.52 g/100g。果实中大量元素氮、磷、钾的含量分别为16.84 g/kg、1.45 g/kg、11.47 g/kg；微量元素钙、镁、铁、铜、锰、锌分别为2.38 g/kg、3.33 g/kg、73.69 mg/kg、229.50 mg/kg、330.91 mg/kg、124.71 mg/kg。

2.2 榛子果实脂肪酸组成含量分析

对华榛果实的脂肪酸组成含量进行了测定，结果如表4，华榛的脂肪酸组成主要为油酸、亚油酸、硬脂酸，棕榈酸和棕榈油酸含量均未检测出。粗脂肪含量为39.88%，饱和脂肪酸含量为7.04%，不饱和脂肪酸占总脂肪酸含量为87.62%，由此可见其不饱和脂肪酸含量较高。

表4 榛子果实脂肪酸组成含量(g/100g)

2.3 果实品质与果实、土壤及叶片中矿质元素相关性分析

对榛子果实的单果重、蛋白质含量、粗脂肪含量与果实、土壤及叶片中矿质元素进行了相关性分析，结果如表5～6所示。由表5可知，华榛果实各项品质与叶片中的矿质元素相关性不大，果实蛋白质与果实中锰元素为显著负相关，果实中粗脂肪含量与土壤中的有效磷为极显著负相关。

表5 华榛果实品质与果实、土壤及叶片中矿质元素的相关性分析

2.4 果实矿质元素与土壤、叶片中矿质元素的相关性分析

分别做华榛果实与果实、土壤、叶片中矿质元素的相关性分析，结果如表6～7。表6显示，华榛果实中的磷和钙呈显著负相关，铁和锌呈显著负相关；果实中K和土壤中的全P呈极显著正相关，果实中的Cu和土壤中Mg呈显著正相关，果实中Zn和土壤中Fe呈显著负相关；果实中的N和叶片中的K呈显著正相关，果实中的Ca和叶片中的Mg、Fe呈显著正相关。表7显示，叶片中的Ca与土壤中的Fe呈显著正相关。

表6 华榛果实矿质元素与土壤、叶片矿质元素的相关性分析

表7 华榛叶片矿质元素与土壤矿质元素的相关性分析

综上可知，华榛果实与叶片矿质元素的相关性比果实与土壤的相关性更强，而华榛叶片与土壤的相关性较弱，说明在华榛果实生长过程中，叶片矿质元素含量丰缺状况可以更好地反映果实矿质元素含量的丰缺状况，因此，可以利用叶片矿质元素营养诊断技术来明确华榛树体矿质元素水平。由于叶片、土壤及果实中矿质元素间相关性比较复杂，仅用简单的相关性分析不能客观地反映他们之间的关系，为更好地得出他们与果实品质指标之间的关系，以下将借助通径分析进一步研究。

2.5 通径分析

设N、P、K、Ca、Mg、Fe、Cu、Zn、Mn分别为x1、x2、x3、x4、x5、x6、x7、x8、x9，单果重、蛋白质、粗脂肪分别为Y1、Y2、Y3。用通径分析方法研究x对y的作用，结果如表8～16所示，显示了果实、土壤、叶片中矿质元素对果实品质指标的影响。

2.5.1 果实矿质元素与品质指标的通径分析表8所示，果实中的N(x1)、P(x2)、K(x3)、Mn(x9)对果实的单果重有影响。通径系数的绝对值大小反映了各矿质元素对果实品质的影响大小。各矿质元素对单果重直接贡献大小 依 次 为 ：N(1.302)＞K(-1.104)＞ Mn(-0.861)＞P(0.207)。其中N和P对单果重的直接贡献为正值，K和Mn对单果重的直接贡献为负值。果实矿质元素除了能直接作用引起果实品质变化外，还可以通过与其相关的其他自变量间接引起果实品质的变化（以间接通径系数进行衡量）。N对单果重的间接作用最大(-1.134)，其次为K(1.013)，P对单果重的间接作用为-0.416，Mn的间接作用最弱(0.021)。因此，果实中的N对单果重的影响最大，K次之，P和Mn对单果重的影响最小。

表8 单果重与果实矿质元素的通径分析

表9所示，果实中N(x1)、P(x2)、K(x3)、Mn(x9)对果实的蛋白质含量有影响。各矿质元素对蛋白质含量的直接作用为负值，直接贡献大小依次为：Mn(-0.941)＞K(-0.347)＞ P(-0.268)＞ N(0.207)。P对蛋白质的间接作用最大(0.387)，其次为N(-0.183)，K对蛋白质的间接作用为-0.416，Mn的间接作用最弱(0.041)。由此可见，Mn对果实蛋白质的直接影响最大，通过其他元素而影响蛋白质的作用最小。

表9 蛋白质与果实矿质元素的通径分析

表10所示，果实中N(x1)、P(x2)、K(x3)、Mn(x9)对果实的粗脂肪含量有影响。各矿质元素对粗脂肪含量的直接作用为负值，直接贡献大小依次为：N(-2.597)＞P(-2.102)＞K(1.903)＞Mn(-0.567)。N对粗脂肪的间接作用最大(2.979)，其次为K(-1.675)，P对粗脂肪的间接作用为1.425，Mn的间接作用最弱(0.334)。由此可见，N对果实粗脂肪的作用最大，Mn对果实粗脂肪的作用最小。

表10 粗脂肪与果实矿质元素的通径分析

2.5.2 土壤矿质元素与品质指标的通径分析 表11所示，土壤中的P(x2)、Mg(x5)、Fe(x6)、Mn(x9)对果实的单果重有影响。各矿质元素对单果重直接贡献大小依次为：Mg(-0.832)＞ Mn(0.516)＞ P(-0.498)＞ Fe(-0.163)。其中Mn对单果重的直接贡献为正值，Mg、P、Fe对单果重的直接贡献为负值。Fe对单果重的间接作用最大(-1.152)，其次为Mn(0.629)，Mg对单果重的间接作用为-0.201，P的间接作用最弱(0.101)。因此，土壤中的Mg对单果重的直接影响最大，而Fe对单果重的间接影响最大。

表11 单果重与土壤矿质元素的通径分析

表 12所示，土壤中的 P(x2)、Mg(x5)、Fe(x6)、Mn(x9)对果实的蛋白质有影响。各矿质元素对蛋白质直接贡献大小依次为：Mg(-0.877)＞ P(-0.825)＞ Mn(0.380)＞Fe(0.235)。其中Mn和Fe对蛋白质含量的直接贡献为正值，Mg、P对蛋白质的直接贡献为负值。Mn对蛋白质的间接作用最大Mn(-0.996)，其次为Fe(-0.449)，Mg对蛋白质的间接作用为0.241，P的间接作用最弱(0.116)。土壤中Mg对果实中蛋白质的直接作用最大，Mn对果实中蛋白质的间接作用最大。

表12 蛋白质与土壤矿质元素的通径分析

表 13所示，土壤中的 P(x2)、Mg(x5)、Fe(x6)、Mn(x9)对果实的粗脂肪有影响。各矿质元素对粗脂肪直接贡献大小依次为：Mn(-0.787)＞ Fe(-0.715)＞ P(-0.332)＞Mg(-0.223)。其中Mn和Fe对粗脂肪含量的直接贡献为正值，Mg、P对粗脂肪的直接贡献为负值。Mn对粗脂肪的间接作用最大Mn(0.564)，其次为P对粗脂肪的间接作用为0.511，第三是Fe(0.369)，Mg的间接作用最弱(0.068)。因此，土壤中Mn对果实粗脂肪的直接作用和间接作用影响都最大。

表13 粗脂肪与土壤矿质元素的通径分析

2.5.3 叶片矿质元素与品质指标的通径分析 表14所示，叶片中的 P(x2)、Mg(x5)、Zn(x8)、Mn(x9)对果实的单果重有影响。各矿质元素对单果重直接贡献大小依次为：P(1.101)＞ Mn(0.891)＞ Mg(0.281)＞ Zn(0.041)。各元素对单果重的直接贡献均为正值。各元素对单果重的间接作用皆为负值，M对单果重的间接作用最大(-0.738)，其次为Zn(-0.594)，Mn对单果重的间接作用为-0.486，P的间接作用最弱(-0.383)。因此，叶片中的P对单果重主要为直接作用，Mg对单果重主要为间接作用。

表14 单果重与叶片矿质元素的通径分析

表 15所示，叶片中的P(x2)、Mg(x5)、Zn(x8)、Mn(x9)对果实的蛋白质有影响。各矿质元素对蛋白质直接贡献大小依次为：Mn(0.976)＞P(0.617)＞ Zn(-0.055)＞ Mg(0.027)。各元素对蛋白质的直接贡献均为正值。各元素对蛋白质的间接作用皆为负值，Mg对蛋白质的间接作用最大(-0.664)，其次为Zn(-0.647)，P对蛋白质的间接作用为-0.298，Mn的间接作用最弱(-0.175)。因此，叶片中的Mn和Mg对果实蛋白质的作用主要为直接作用，Zn对蛋白质主要为间接作用。

表15 蛋白质与叶片矿质元素的通径分析

表16所示，叶片中的P(x2)、Mg(x5)、Zn(x8)、Mn(x9)对果实的粗脂肪有影响。各矿质元素对粗脂肪直接贡献大小依次为：Zn(1.167)＞ Mn(1.326)＞ P(0.798)＞Mg(0.353)。各元素对粗脂肪的直接贡献均为正值。各元素对粗脂肪的间接作用皆为负值，Mn对粗脂肪的间接作用最大(-0.996)，其次为P(-0.843)，Zn对粗脂肪的间接作用为-0.697，Mg的间接作用最弱(-0.215)。Zn对果实粗脂肪的作用主要为直接作用，Mn对粗脂肪既有直接作用，也有间接作用（Mn通过Zn对粗脂肪进行作用）。

表16 粗脂肪与叶片矿质元素的通径分析

3 结论

盘州市野生华榛土壤PH呈弱酸性。按照《全国土壤养分含量分级标准表》分级，土壤中大量元素含量皆处于中等偏上级别，而按照《全国土壤有效微量元素微量元素分级指标》，土壤中微量元素除有效Zn外，皆处于中等偏低的级别。由于叶片营养分级标准尚未确定，所以无法进行确定的叶片矿质元素营养诊断，但根据其他果树的叶片营养分级进行参考判定[10-11]，可以得知华榛叶片中大量元素k含量较高；微量元素Fe、Cu、Mn、Zn含量较高。华榛果实的出仁率较低，这是由于野生华榛果壳较厚导致[12]。果实主要营养成分是蛋白质和粗脂肪，蛋白质含量为18.52%，粗脂肪含量为39.88%，其不饱和脂肪酸占总脂肪酸含量较高(87.62%)。在本研究中，应用简单相关分析判断的矿质元素相关性与应用通径分析的方法筛选出的影响果实品质的土壤、叶片、果实矿质元素存在较大差异，说明不同矿质元素间存在相互作用，很多矿质元素是通过其他矿质元素一起对果实品质调节，这与在其他果树上研究结果一致[12-14]。

4 讨论

本研究通径分析结果也表明，华榛果实中的N对单果重和粗脂肪的影响较大，Mn对果实蛋白质的影响较大。土壤中的Mg对单果重和蛋白质的影响较大，Mn对果实的蛋白质和粗脂肪也有一定影响。叶片中的P和Mg对单果重有一定影响，而Mn对果实的各项指标皆有一定影响。综上，无论是果实、叶片还是土壤中的Mn元素，都与果实品质有一定的相关性，说明Mn元素是影响华榛果实品质的重要元素。植物体内的Mn元素是光合作用、氮素代谢、植物体内氧化还原反应的重要元素，可以促进氨基酸和蛋白质的合成[15]。Mn元素还能协助其他矿质元素一起提高叶片的光合速率、促进花芽分化、提高坐果率等[16]。因此，在华榛栽培过程中，可以通过叶片和土壤矿质元素诊断分析，对植株Mn元素含量进行科学合理地调控，进而提高华榛果实品质。而果实中的N、土壤中的Mg、叶片中的P和Mg元素对于果实品质均有较大影响，因此在栽培中，适当调整N、Mg、P元素对于提高果实品质具有重要意义。