孫妍,張澤宇,王芳,馮啟科,王紅霞,安秀紅

(1河北農(nóng)業(yè)大學山區(qū)研究所,河北 保定 071000;2 河北農(nóng)業(yè)大學 園藝學院,河北 保定 071000;3 河北雄縣綜合行政執(zhí)法局,河北 保定 071000)

核桃(Juglansregia),又名胡桃,為胡桃科胡桃屬的落葉喬木,栽培歷史已超2 000多年,是分布較廣的經(jīng)濟樹種之一,綜合效益較高[1]。近年來,由于核桃營養(yǎng)豐富、適應能力強、儲存時間長、耐運輸?shù)葍?yōu)點,得到大面積的推廣種植[2]。在我國核桃產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的情況下,核桃品質(zhì)與產(chǎn)量之間的平衡成為亟待關(guān)注的問題。

果樹營養(yǎng)狀況是直接體現(xiàn)果園管理水平的標準之一,可以通過土壤和葉片養(yǎng)分含量來判斷。有研究證明土壤是果樹吸收營養(yǎng)的途徑之一,土壤養(yǎng)分狀況及其變化在果樹生長發(fā)育過程中有至關(guān)重要的作用,核桃園區(qū)土壤養(yǎng)分和葉片營養(yǎng)也能反映樹體狀況,科學合理的栽培管理方式對提高生產(chǎn)效率有顯著作用,但是結(jié)合樹體性狀指標對果樹葉片、種仁營養(yǎng)成分以及土壤營養(yǎng)之間關(guān)系進行討論的研究還較少[3-7]。因此,及時了解和掌握核桃果園樹體生長狀況、土壤養(yǎng)分以及葉片營養(yǎng)狀況,對提高核桃產(chǎn)量、改善種仁品質(zhì)、促進果農(nóng)節(jié)本增效和核桃產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展都具有重要意義。

河北省核桃分布區(qū)主要位于山區(qū)或丘陵地帶,唐山、保定、石家莊、邯鄲和邢臺市均為核桃生產(chǎn)區(qū),雖然有一定的栽培面積,但總體表現(xiàn)低產(chǎn)、低質(zhì),亟待通過高效的栽培措施提升產(chǎn)量和品質(zhì)來提高競爭力[8]。“遼寧1號”豐產(chǎn)性和適應性強、耐干旱、抗病性較強,堅果品質(zhì)優(yōu)良,在早實核桃品種中綜合性狀較好,已在河北省及石家莊周邊大量發(fā)展[9]。

鑒于此,本研究通過調(diào)查河北省核桃主要產(chǎn)區(qū)的5個代表性核桃園(邯鄲武安、石家莊贊皇、邢臺臨城、保定唐縣、唐山玉田)“遼寧1號”生長及栽培管理情況,比較不同核桃園核桃生長、葉片營養(yǎng)以及土壤營養(yǎng)之間的差異和相關(guān)性,針對性提出河北省主產(chǎn)區(qū)核桃提質(zhì)增效的栽培管理措施。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

根據(jù)河北省核桃主產(chǎn)區(qū)的分布情況,在河北省核桃主產(chǎn)區(qū)內(nèi)選取有代表性的15年樹齡核桃園作為調(diào)查地點,包括邯鄲武安智壽源林牧有限公司(WA)、邢臺臨城綠蕾農(nóng)林科技有限公司(LC)、石家莊贊皇縣榆底村(ZH)、保定唐縣西雹水村(TX)、唐山玉田北王莊村(YT)。調(diào)查果樹均為15年齡“遼寧1號”,各地核桃果園栽植密度為4 m×5 m。

分別在每個核桃園選取5棵長勢一致的核桃樹為試驗樹,土壤樣品采用“S”形五點取樣法,采樣點離試驗樹樹干2 m,用取土器分別收取0～20 cm和20～40 cm深度土壤,采集后分別混合并在室內(nèi)陰涼處風干,研磨過篩后測定土壤理化性質(zhì)及礦質(zhì)元素含量。采集試驗樹的東、西、南、北4個方向外圍當年生春梢短枝中部的復葉,10片為1次重復,每個果園共5次重復,將樣品帶回實驗室用洗滌劑-自來水-去離子水洗凈后,放入110 ℃烘箱中殺青20 min,80 ℃烘至恒重,研磨后裝入封口牛皮紙袋,陰涼干燥處備用。果實成熟后,采集試驗樹不同方位的60個核桃果實進行果實相關(guān)指標的測量和分析。

1.2 測定方法

1.2.1 樹體基本情況的調(diào)查 樹高采用測高儀測量;用卷尺測量枝展(東西、南北)、干周、干高、營養(yǎng)枝長和結(jié)果枝長;摘取每試驗樹上的復葉12片,采用葉面積儀測定各葉的葉面積;采用數(shù)顯游標卡尺,測定葉片厚度(不包括葉脈);采用葉綠素儀測定每試驗樹12個復葉的SPAD值。

1.2.2 土壤、葉片及果實礦質(zhì)元素含量的測定 土壤、葉片、果實樣品經(jīng)濃硫酸-高氯酸消煮后,采用AA3連續(xù)流動分析儀測定全氮含量[10];全磷采用鉬銻抗比色法測定;全鉀及其他礦質(zhì)元素采用原子吸收分光光度計測定;土壤速效磷采用0.5 mol/L NaHCO3法測定;土壤含水量采用烘干法測定;土壤有機質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法測定;土壤速效鉀采用火焰光度法測定。

1.2.3 堅果品質(zhì)測定 脂肪含量測定采用索氏提取法[11];黃酮類物質(zhì)測定采用分光光度法[12];多酚類物質(zhì)測定采用福林酚法[13];蛋白質(zhì)含量采用流動分析儀法測定全氮含量相應系數(shù)計算[10]。

1.3 統(tǒng)計分析

采用Microsoft Excel 2013軟件對數(shù)據(jù)進行整理制圖,并結(jié)合SPSS 19.0軟件進行單因素方差分析、差異顯著性測驗和相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同核桃果園樹體基本情況

不同核桃園樹體基本情況分析,見表1。

表1 不同核桃園樹體基本情況分析Table 1 Basic situation analysis of the tree body in different Juglans regia orchards

由表1可知,唐縣地區(qū)果園地處平地,產(chǎn)量顯著高于其他4個果園,為15.72 kg/株;其次為贊皇與臨城地區(qū)果園,顯著高于武安和玉田地區(qū)核桃果園。武安地區(qū)樹高最低,顯著低于唐縣和臨城核桃果園,為4.67 m;東西枝展、南北枝展、營養(yǎng)枝長、結(jié)果枝長、成枝力和干周均顯著低于其他地區(qū)果園;樹干高顯著高于其他果園,為137 cm;贊皇地區(qū)的營養(yǎng)枝和結(jié)果枝最長,結(jié)果枝長顯著高于其他核桃園,分別為11.52 cm和11.71 cm;唐縣地區(qū)果園的樹高、東西枝展、成枝力和干周顯著高于其他果園,分別為7.73、6.70、1.19、71.83 cm,干高最低為63 cm,除武安果園外,與其他果園干高差異并不顯著,成枝力和平均株產(chǎn)也顯著高于其他地區(qū)果園。由此可見,平地更適于“遼寧1號”核桃種植;核桃樹干并不需要太高,樹干粗壯利于營養(yǎng)物質(zhì)的運輸,促進果樹枝條和果實生長,果樹枝展和成枝力越好越有利于產(chǎn)量的增加。

2.2 不同核桃園的土壤營養(yǎng)狀況分析

不同核桃果園土壤營養(yǎng)狀況分析情況,見表2。

表2 不同核桃園土壤營養(yǎng)狀況分析Table 2 Analysis of soil nutrition conditions in different Juglans regia orchards

由表2可知,各試驗園土壤有機質(zhì)含量差異較大,平地核桃園的土壤有機質(zhì)含量顯著高于山地丘陵武安和臨城地區(qū)的核桃園,其中最高的是贊皇核桃園,2個土層分別為47.18 g/kg和43.48 g/kg;最低是臨城核桃園,2個土層分別為11.20 g/kg和12.00 g/kg,這可能與山地保肥能力差有關(guān)。

對土壤全氮含量分析顯示,贊皇核桃園0～20 cm土壤中全氮量最高,為5.16 g/kg,顯著高于贊皇20～40 cm及其他地區(qū)果園土壤中的氮含量;除贊皇外,其他地區(qū)核桃園土壤中全氮含量差異不顯著。各試驗園土壤全鉀含量、速效磷含量差異也較大。

土壤全鉀含量分析顯示,臨城、贊皇和唐縣0～20 cm土壤中鉀含量相對較高,分別為24.63、20.29、20.06 g/kg;玉田果園0～20 cm土層中鉀含量最低,為10.47 g/kg;贊皇20～40 cm土壤中鉀含量較高,為20.49 g/kg;同一地區(qū)核桃園中2個土層中鉀含量無顯著性差異。

土壤速效磷含量分析顯示,各地區(qū)核桃果園之間土壤中的含量差異較大,其中玉田果園2個土層中速效磷含量較高,分別為36.58 mg/kg和10.15 mg/kg,2個土層中磷含量差異顯著;武安果園2個土層中磷含量均最低,分別為2.09 mg/kg和1.96 mg/kg,但2個土層中磷含量差異不顯著;贊皇果園2個土層中磷含量差異顯著,含量分別為26.19 mg/kg和7.87 mg/kg。

不同地區(qū)果園鈣元素含量間差異較大,除臨城外,其他果園20～40 cm土層中鈣含量均高于0～20 cm土層的;贊皇果園2個土層鈣含量差異顯著,且20～40 cm土層中鈣含量最高,為2.90 g/kg,其他果園2個土層中鈣含量差異不顯著;武安地區(qū)果園2個土層中鈣元素含量較高,分別為2.37 g/kg和2.71 g/kg,顯著高于除贊皇外其他地區(qū)果園;玉田果園2個土層鈣含量最低,分別為0.13 g/kg和0.21 g/kg。

2.3 不同核桃園的葉片情況分析

不同立地條件下核桃葉片的SPAD值和葉面積存在差異,見表3。

表3 不同核桃園的葉片營養(yǎng)元素分析Table 3 Analysis of nutrient elements in leaves in different Juglans regia orchards

由表3可知,武安核桃園葉片SPAD值最高,為59.36,顯著高于其他核桃園;臨城核桃園葉片SPAD值最低,為52.27。玉田核桃園葉面積為5 546.56 mm2,顯著高于其他核桃園,臨城核桃園的葉面積最小,為2 981.41 mm2。

葉片礦質(zhì)元素分析顯示,武安核桃園葉片全氮含量最高,為27.47 g/kg,全磷、全鉀、鈣含量都較低,該地區(qū)果園產(chǎn)量最低。臨城核桃園全氮含量最低,為19.73 g/kg;鈣元素含量僅次于贊皇核桃園,全磷和全鉀含量較低。玉田核桃園葉片全磷和全鉀含量最高,分別為14.51 g/kg和12.73 g/kg,顯著高于其他果園;全氮量僅次于武安果園,顯著高于其他3個果園,該園鈣總量顯著低于其他4個核桃園,為31.00 g/kg。贊皇核桃園葉片的全磷量和全鉀量最低,分別為4.75 g/kg和5.81 g/kg;總鈣含量最高,除臨城核桃園外,顯著高于其他4個果園。唐縣核桃園葉片中各元素含量和其他果園相比均處于中間值,可能是該果園產(chǎn)量最高的原因之一。

2.4 不同核桃園果實品質(zhì)分析

不同核桃果園果實品質(zhì)狀況分析,見表4。

表4 不同核桃園種仁中營養(yǎng)物質(zhì)分析Table 4 Analysis of nutrients elements in kernel in different Juglans regia orchards

由表4可知,立地條件為山地丘陵的武安和臨城的核桃果實中,脂肪及多酚含量較高,而總糖含量較低。武安核桃園的脂肪含量、多酚含量、黃酮含量和全鉀量均為最高值,其中黃酮含量顯著高于其他生產(chǎn)果園,為0.90%;蛋白質(zhì)含量、總糖含量和全磷量均為5個生產(chǎn)果園中的最低值。臨城核桃園果實中脂肪含量、多酚含量僅次于武安生產(chǎn)果園,總鈣含量僅次于贊皇核桃園。

玉田、贊皇和唐縣地區(qū)果園果實中蛋白質(zhì)、脂肪、總糖及全鉀含量無顯著差別,其他成分差異較大。玉田核桃園果實中多酚含量、全鉀含量與總鈣量均低于其他核桃生產(chǎn)園,贊皇與玉田核桃園果實中多酚含量相同,也為5個果園中最低值,為0.26%。贊皇核桃園果實中蛋白質(zhì)含量、全磷量與總鈣量均為最高值,分別為22.57%、1.96%和5.52 g/kg;脂肪含量為最低值,與玉田和唐縣核桃園差異并不顯著。唐縣核桃園果實中的黃酮含量為5個核桃生產(chǎn)果園中最低值。

2.5 土壤營養(yǎng)與葉片、樹體生長及種仁營養(yǎng)相關(guān)性分析

對5個核桃生產(chǎn)果園土壤營養(yǎng)與部分樹體生長、葉片及種仁營養(yǎng)之間進行相關(guān)性分析,見表5。

表5 土壤營養(yǎng)與樹體生長、葉片及種仁營養(yǎng)相關(guān)性分析Table 5 Correlation analysis of soil nutrition and tree growth,leaf and kernel nutrition

由表5可知,土壤中有機質(zhì)含量和種仁脂肪含量呈顯著負相關(guān),相關(guān)系數(shù)為-0.892。土壤中全氮含量與結(jié)果枝長和種仁蛋白質(zhì)含量呈顯著正相關(guān),土壤全氮含量與種仁中磷含量呈極顯著正相關(guān)。土壤速效磷含量與種仁中糖含量呈顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.909;與種仁多酚含量呈顯著負相關(guān),相關(guān)系數(shù)為-0.933。土壤全鉀含量與葉片中氮含量呈顯著負相關(guān),相關(guān)系數(shù)為-0.950。5個核桃生產(chǎn)果園的土壤總鈣含量與其他指標均無顯著相關(guān)性。

3 討論

生長地點、土壤、氣候、地勢、栽培管理水平以及樹體生長發(fā)育情況等都是影響核桃果樹生長的因子,不同地點同一品種的生長也存在一定差異[14-15]。本研究中,武安地區(qū)果園地處山地丘陵,產(chǎn)量最低,其樹高、干周、結(jié)果枝長以及成枝力等都顯著低于其他4個生產(chǎn)果園,僅干高顯著高于其他果園,整體形成樹干高而細,枝條稀疏的矮細樹。唐縣地區(qū)果園地處平地且產(chǎn)量為最高值,樹高、干周、枝展以及成枝力都顯著高于其他4個果園,而干高為最低值,整體形成樹干粗壯,枝條旺盛的高壯樹。這與申文亮認為可通過修剪枝條時保留粗壯的的骨干枝等調(diào)整樹體性狀以有效促進產(chǎn)量的提升結(jié)果一致[16-17]。李林晴等人的研究表明,樹體的生長狀態(tài)可以反映該品種對周圍生長環(huán)境的適應性,穩(wěn)定適宜的樹勢是穩(wěn)產(chǎn)豐產(chǎn)的保證。劉楓比較發(fā)現(xiàn)“遼寧1號”等短枝豐產(chǎn)類品種更適宜在土層深厚的平緩地區(qū)進行集約化栽培,這與本研究中的平地更利于“遼寧1號”樹體生長結(jié)果一致[18]。

核桃在生長過程中需要比其他果樹更高的礦質(zhì)營養(yǎng),尤其是大量元素[19]。核桃缺失氮元素會顯著抑制其生長,氮元素對核桃樹體形成以及產(chǎn)量都十分關(guān)鍵[20]。UCANR等研究顯示,當核桃葉片干樣氮元素含量低于2.3%,增加供氮可以提高產(chǎn)量,2.7%則是氮元素產(chǎn)量無效響應的臨界值[21]。趙明范研究認為樹體對氮肥吸收有一定的范圍,但他認為氮元素的最適宜含量為3.82%～4.76%[22]。這可能是由于采樣地區(qū)、品種以及采樣時間的不一致導致的。本研究中,武安地區(qū)葉片氮元素含量最高,其他元素含量均為低值,且產(chǎn)量也是最低。玉田地區(qū)的葉片全氮、全磷以及全鉀含量均較高,其他元素含量較低,產(chǎn)量是第2低。贊皇和唐縣核桃園產(chǎn)量均為較高,且各礦質(zhì)元素分布較為均衡。可見,葉片礦質(zhì)元素均衡利于果實產(chǎn)量的增加,過多的氮素供應并不能提高產(chǎn)量,反而影響果實產(chǎn)量。從土壤養(yǎng)分觀點分析,樹體的營養(yǎng)狀況是土壤養(yǎng)分和施肥等外界條件長期作用的結(jié)果,一般土壤營養(yǎng)與果實品質(zhì)或者產(chǎn)量之間存在顯著相關(guān)性[4,23]。本研究中,土壤全氮量對種仁中蛋白質(zhì)含量、種仁含磷量皆呈顯著正相關(guān),與種仁脂肪、多酚和黃酮含量無顯著相關(guān)性。有研究認為,土壤氮元素含量可以顯著提高種仁蛋白質(zhì)含量,但與核桃種仁品質(zhì)指標的相關(guān)性不顯著,特別對重要品質(zhì)指標油脂含量的影響不顯著[24-26];Veardo研究認為施氮水平與酚類物質(zhì)含量呈負相關(guān),影響核桃油脂的穩(wěn)定性[27];這與本研究結(jié)果一致。

周厚基等指出,土壤磷元素含量利于植株生長量的增加,但本研究中土壤速效磷含量與營養(yǎng)枝長和結(jié)果枝長等并無顯著相關(guān)性[28]。土壤鉀和鈣是對核桃堅果影響最明顯的礦質(zhì)元素,合理利用這2種礦質(zhì)元素,可以顯著影響核桃堅果品質(zhì)[29-30]。而本研究中土壤鉀、鈣元素與核桃種仁營養(yǎng)之間的相關(guān)性并不顯著,可在各地進行鉀元素、鈣元素施肥試驗,進一步分析這2個元素與種仁營養(yǎng)之間的相關(guān)性,以期對河北省各地區(qū)核桃種植栽培提供更為有利的科學依據(jù)?？傮w來看,土壤與樹體、葉片以及種仁之間的相關(guān)性較為復雜,土壤養(yǎng)分與核桃樹體性狀之間的相關(guān)性分析的研究也較少,還需進一步研究樹體性狀與土壤養(yǎng)分以及產(chǎn)量之間的相關(guān)性[31-33]。

4 結(jié)論

通過調(diào)查河北省核桃主要產(chǎn)區(qū)的5個代表性核桃園(邯鄲武安、石家莊贊皇、邢臺臨城、保定唐縣、唐山玉田)“遼寧1號”的生長及栽培管理情況,得到的結(jié)論主要如下:

(1)武安地區(qū)產(chǎn)量最低,東西枝展、南北枝展、營養(yǎng)枝長、結(jié)果枝長、成枝力和干周均顯著低于其他地區(qū)果園;樹干顯著高于其他果園。唐縣果園地處平地,產(chǎn)量最高,樹高、干周、枝展以及成枝力顯著高于其他4個果園;樹干粗壯,枝條旺盛的高壯樹利于營養(yǎng)物質(zhì)的運輸,促進果樹枝條和果實生長,果樹枝展和成枝力越好越有利于產(chǎn)量的增加。

(2)“遼寧1號”果樹更適宜在土層深厚的平地栽植。不同地區(qū)核桃園土壤中的有機質(zhì)、速效磷和鈣元素含量有差異,全氮含量沒有顯著差別,平地核桃園土壤有機質(zhì)含量顯著高于山地果園;各果園2個土層之間鉀元素含量無顯著差別。

(3)武安地區(qū)果園核桃葉片的SPAD值顯著高于其他果園;產(chǎn)量最低的武安核桃園葉片中全氮含量最高,為2.75%,其全磷、全鉀及總鈣含量較低。產(chǎn)量最高的唐縣果園葉片中各礦質(zhì)元素含量和其他果園相比均為中間值,營養(yǎng)較為均衡。葉片礦質(zhì)元素均衡利于果實產(chǎn)量的增加。

(4)土壤全氮量與結(jié)果枝長、種仁蛋白含量、種仁含磷量皆呈顯著正相關(guān),與種仁中脂肪、多酚和黃酮含量無顯著相關(guān)性;5個核桃生產(chǎn)果園的土壤總鈣含量與其他指標無顯著相關(guān)性。