劉偉鋒,張 磊,楊文英,趙 文,張 梅,3,魏喜喜,楊智鵬,馬路婷,王利娜,3,王姝婧,3,李建貴
(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) a.林業(yè)研究所;b.草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院;c.林學(xué)與園藝學(xué)院,新疆 烏魯木齊 830052;2.新疆紅棗工程技術(shù)研究中心,新疆 烏魯木齊 830052;3.新疆大學(xué),新疆 烏魯木齊 830046)
棗Ziziphus jujubaMill.又名中華大棗、紅棗或大棗,為鼠李科棗屬植物[1]。紅棗是原產(chǎn)于中國的“五果”之一,是藥食同源、干鮮兼用的極佳補(bǔ)品。紅棗品種多,駿棗因其果形大、皮薄、肉厚、口感甘甜醇厚及其適應(yīng)性強(qiáng)等特點而深受大眾喜愛。駿棗原產(chǎn)于山西交城,現(xiàn)在新疆得到了大面積的推廣種植。環(huán)塔里木盆地?fù)碛械锰飒毢竦淖匀坏乩憝h(huán)境,光熱資源充足,加之政府優(yōu)惠政策的支持,這里很快便成為全國紅棗種植示范區(qū)。目前,新疆維吾爾自治區(qū)五大紅棗主產(chǎn)區(qū)(阿克蘇、喀什、和田、巴音布魯蒙古自治州、哈密)的紅棗種植面積與紅棗產(chǎn)量分別占到新疆維吾爾自治區(qū)全區(qū)紅棗種植總面積和紅棗總產(chǎn)量的97.14%及99.02%。其中,阿克蘇和喀什的紅棗種植面積之和占新疆維吾爾自治區(qū)全區(qū)紅棗種植總面積的67.37%(阿克蘇占34.34%、喀什占33.03%),此兩個產(chǎn)區(qū)的棗產(chǎn)量之和占新疆維吾爾自治區(qū)全區(qū)紅棗總產(chǎn)量的77.13%(阿克蘇占54.70%、喀什占22.43%),這兩個產(chǎn)區(qū)的棗栽培面積和棗產(chǎn)量均已占新疆全區(qū)的絕對優(yōu)勢[2]。環(huán)塔里木盆地綠洲帶及其邊緣地帶的駿棗種植面積已占到新疆全區(qū)棗種植總面積的50%以上,駿棗已成為新疆紅棗的主栽品種[3]。環(huán)塔里木盆地生境的不同,導(dǎo)致了不同地區(qū)駿棗果實品質(zhì)出現(xiàn)了差異。因此,如何從不同角度來綜合分析棗果實品質(zhì)與土壤養(yǎng)分間的關(guān)系具有重要現(xiàn)實意義。
目前,有關(guān)棗的研究主要集中于豐產(chǎn)栽培技術(shù)等方面[4-6],關(guān)于土壤養(yǎng)分與棗果實品質(zhì)間的關(guān)系的研究也有一些報道。哈地爾·依沙克等[7]對駿棗園3 種不同類型土壤的養(yǎng)分狀況和駿棗果實品質(zhì)進(jìn)行了研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn),影響駿棗果實品質(zhì)的土壤主要養(yǎng)分因子因土壤類型不同而異;代希君等[8]在研究土壤養(yǎng)分對駿棗果實品質(zhì)的影響中發(fā)現(xiàn),棗果實品質(zhì)和土壤養(yǎng)分之間存在著顯著相關(guān)關(guān)系,其中,總糖含量與土壤速效鉀和有機(jī)質(zhì)含量間均呈顯著正相關(guān);宋鋒惠等[3]對新疆塔里木盆地8 個縣市的駿棗園土壤養(yǎng)分含量和駿棗果實營養(yǎng)成分含量間的關(guān)系進(jìn)行了研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn),棗果中的總糖含量和土壤氮含量間呈極顯著負(fù)相關(guān),而棗果中的總酸含量和土壤鈣含量間卻呈顯著正相關(guān),棗果中的維生素C 含量和土壤磷含量間呈極顯著正相關(guān)。前人的研究結(jié)果表明,棗果實品質(zhì)的形成與土壤養(yǎng)分狀況的關(guān)系非常密切,土壤中有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷和速效鉀的含量及土壤電導(dǎo)率、pH 值都會影響棗果實品質(zhì)的形成[9-11]。土壤養(yǎng)分只有含量保持在適宜值內(nèi),才會對棗果實品質(zhì)的形成起到良好的促進(jìn)作用,養(yǎng)分含量過高或過低都不利于果實品質(zhì)的提高。然而,上述研究均側(cè)重于對影響單個果實品質(zhì)指標(biāo)的主要土壤養(yǎng)分因子的篩選等方面,研究方法主要以簡單相關(guān)分析和逐步回歸分析法為主。這些方法只考慮了若干變量與某一變量之間的數(shù)量關(guān)系,沒有考慮一組變量與另一組變量之間的內(nèi)在綜合聯(lián)系,也沒有明確變量組內(nèi)和變量組間的關(guān)系。實際上,土壤養(yǎng)分對植物營養(yǎng)吸收的影響問題是一個復(fù)雜的受多要素多變量影響的問題。運用典型相關(guān)分析方法將實際問題中各指標(biāo)間的聯(lián)系擴(kuò)展到兩組隨機(jī)變量間的聯(lián)系,能夠更好地分析兩組變量之間的相互關(guān)系[12]。鑒于前人有關(guān)土壤養(yǎng)分與棗果實品質(zhì)之間關(guān)系的研究報道中鮮有對兩者關(guān)系進(jìn)行典型相關(guān)分析的文獻(xiàn),因此,本研究通過對環(huán)塔里木盆地駿棗種植區(qū)土壤養(yǎng)分和駿棗果實品質(zhì)的測定,運用典型相關(guān)分析方法[13-16],分析了土壤養(yǎng)分元素和果實品質(zhì)指標(biāo)之間的相關(guān)關(guān)系,探究影響駿棗果實各品質(zhì)指標(biāo)的土壤主要養(yǎng)分因子,以期為棗果實品質(zhì)的提高和棗果綜合品質(zhì)優(yōu)良的駿棗適宜種植區(qū)的選擇提供參考依據(jù)。
研究區(qū)為新疆維吾爾自治區(qū)駿棗主栽區(qū)的和田、喀什、阿克蘇等地區(qū),即環(huán)塔里木盆地西邊緣的山前綠洲地帶。該區(qū)域海拔高度為800~1 300 m,地勢西高東低,略向北傾。該地區(qū)年平均降水量約為95.8 mm,年日照時數(shù)在3 000 h左右,年平均氣溫為9~11 ℃,大于10 ℃的活動積溫超過4 000 ℃,氣溫年平均日較差為14~16 ℃,最大日較差為25 ℃,無霜期超過200 d,屬于典型的暖溫帶大陸性氣候。研究區(qū)的土壤以灌淤土、草甸土、風(fēng)沙土、鹽土、棕漠土等類型的土壤為主。
選取南疆地區(qū)代表著不同生態(tài)類型的駿棗種植區(qū)的樣點15 個。其中,樣點1、2、3、4 和5 均位于和田地區(qū)策勒縣;樣點6 位于喀什地區(qū)澤普縣;樣點7 位于阿克蘇地區(qū)阿克蘇市;樣點8、9、10 和11 均位于阿克蘇地區(qū)阿拉爾市;樣點12、13、14 和15 均位于阿克蘇地區(qū)沙雅縣。按土壤類型可將15 個樣點分類如下:灌淤土2 個,風(fēng)沙土4 個,棕漠土2 個,鹽土4 個,潮土1 個,草甸土2 個。于2018年10月3—12日沿新疆環(huán)塔里木盆地采集不同生態(tài)類型區(qū)駿棗園的土壤樣品,采樣地的具體地理位置為東經(jīng)77°7′40″~83°0′40″、北緯36°55′50″~41°23′10″,按對角線采集深度為20~40 cm 的土壤樣品,將采集的同一個棗園內(nèi)同一條對角線上的土壤樣品混合均勻封裝于同一個自封袋內(nèi)并編號。將土樣帶回實驗室,風(fēng)干、過篩以備用。
在采集土壤樣品的棗園相應(yīng)樣地上分別在不同方位隨機(jī)選取棗果,每個樣點各取1 kg 棗果實。將采摘的棗果放于無菌自封袋內(nèi)冷藏保存,帶回實驗室去核、碾碎后冷藏備用。
1.3.1 土壤養(yǎng)分指標(biāo)的測定
土壤有機(jī)質(zhì)含量,采用濃H2SO4-重鉻酸鉀外加熱法進(jìn)行測定;土壤堿解氮含量,采用堿解擴(kuò)散法進(jìn)行測定;土壤速效磷含量,采用NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法進(jìn)行測定;土壤速效鉀含量,采用CH3COONH4浸提-火焰光度計法進(jìn)行測定;使用pH 計測定土壤pH 值;使用電導(dǎo)儀測定土壤電導(dǎo)率。參照《土壤農(nóng)化分析》[17]中說明的測定方法進(jìn)行操作。
1.3.2 棗果實品質(zhì)指標(biāo)的測定
棗果實中的蛋白質(zhì)含量,采用考馬斯亮藍(lán)比色法進(jìn)行測定;可溶性糖的含量,采用蒽酮比色法進(jìn)行測定;可滴定酸的含量,采用NaOH 滴定法進(jìn)行測定;維生素C 含量,采用2,4-二硝基苯肼法進(jìn)行測定;采用比色法測定類黃酮、花青素和總酚的含量;采用奈氏比色法[17]測定棗果氮含量。
糖酸比=可溶性糖/可滴定酸。
采用Microsoft Office Professional Plus 2013 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和作圖;利用SPSS Statistics 26.0(IBM,USA)軟件對所測數(shù)據(jù)進(jìn)行S-W 正態(tài)性檢驗;采用DPS7.5(China)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和典型相關(guān)分析及冗余分析。
首先對各指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理和正態(tài)化轉(zhuǎn)換。由于所研究的單個指標(biāo)的統(tǒng)計量為15 個(45 行<50 行),即研究的樣本為小樣本,所以用S-W 正態(tài)性檢驗法進(jìn)行正態(tài)性檢驗,結(jié)果表明,P值大于0.05 的土壤養(yǎng)分指標(biāo)(表1)和棗果品質(zhì)指標(biāo)(表2)共有9 個,說明大部分?jǐn)?shù)據(jù)呈正態(tài)分布狀,符合典型相關(guān)分析對數(shù)據(jù)的要求。
標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)=(原數(shù)據(jù)-平均值)/標(biāo)準(zhǔn)差。
典型相關(guān)分析:將棗園土壤養(yǎng)分指標(biāo)視作一組綜合變量(u),利用土壤有機(jī)質(zhì)(x1)、堿解氮(x2)、速效磷(x3)、速效鉀(x4)、pH 值(x5)、電導(dǎo)率(x6)的測定值構(gòu)建線性方程;同時將棗果實品質(zhì)指標(biāo)視作一組綜合變量(ν),利用蛋白質(zhì)(y1)、可溶性糖(y2)、可滴定酸(y3)、維生素C(y4)、糖酸比(y5)、類黃酮(y6)、總酚(y7)、花青素(y8)、氮元素(y9)的測定值構(gòu)建線性方程。
研究區(qū)棗園的土壤養(yǎng)分概況見表1,供試的駿棗果實品質(zhì)概況見表2。由表1可知,土壤養(yǎng)分指標(biāo)的變異系數(shù)為0.049~0.824,除pH 值的變異程度最小外,其他指標(biāo)的整體變異程度均較大,其中,電導(dǎo)率的變異程度最大,速效磷和有機(jī)質(zhì)含量的變異程度次之,說明不同棗園土壤養(yǎng)分各指標(biāo)間其含量差異較大,但所調(diào)查棗園的土壤均為堿性土(其pH 平均值為7.191)。從表2中可以看出,駿棗果實品質(zhì)指標(biāo)的變異系數(shù)為0.004~0.462,說明其整體變異程度較小,其中,花青素含量的變異程度最小,說明在不同土壤區(qū)駿棗果實中花青素的含量差異并不顯著。
表1 研究區(qū)棗園的土壤養(yǎng)分概況Table 1 Overview of soil nutrients in jujube orchards in the study area
表2 供試的駿棗果實品質(zhì)概況Table 2 Overview of Junzao fruit quality tested
南疆地區(qū)駿棗主栽區(qū)采樣地土壤各養(yǎng)分含量的測定結(jié)果見表3。由表3可知,南疆地區(qū)駿棗主栽區(qū)采樣地土壤各養(yǎng)分含量的差異較大??κ驳貐^(qū)棗園土壤中有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀的含量均最大,分別為7.396 g·kg-1、18.410 mg·kg-1、27.757 mg·kg-1、190.040 mg·kg-1;阿克蘇地區(qū)棗園土壤的pH 值最大,為7.318;和田地區(qū)棗園土壤的電導(dǎo)率最大,為492.000 μS·cm-1。
表3 南疆地區(qū)駿棗主栽區(qū)采樣地土壤各養(yǎng)分含量的測定結(jié)果?Table 3 The determination results of the soil nutrient content of the sampling site in the main jujube planting area in southern Xinjiang
2.2.1 駿棗園土壤養(yǎng)分指標(biāo)和駿棗果品質(zhì)指標(biāo)之間典型相關(guān)系數(shù)的顯著性檢驗
土壤養(yǎng)分指標(biāo)和駿棗果實品質(zhì)指標(biāo)之間典型相關(guān)系數(shù)的顯著性檢驗結(jié)果見表4。從表4中可以看出,土壤養(yǎng)分指標(biāo)與棗果實品質(zhì)指標(biāo)中,共有6 對典型變量間的相關(guān)性均達(dá)到了極顯著水平(P<0.01),所以取此6 對典型變量進(jìn)行分析。
表4 土壤養(yǎng)分指標(biāo)和駿棗果實品質(zhì)指標(biāo)之間典型相關(guān)系數(shù)的顯著性檢驗結(jié)果?Table 4 Significance test of typical correlation coefficient between soil nutrient index and jujube fruit quality index
2.2.2 土壤養(yǎng)分指標(biāo)和棗果品質(zhì)指標(biāo)與典型變量間的關(guān)系
由于原始變量的計量單位不同,故不宜直接用于比較分析中,因此采用標(biāo)準(zhǔn)化的典型系數(shù)給出了典型相關(guān)模型mi(表示土壤養(yǎng)分指標(biāo)的典型相關(guān)模型)和li(表示棗果實品質(zhì)指標(biāo)的典型相關(guān)模型),并計算其原始變量與典型變量之間的相關(guān)系數(shù)(ri,下同),計算結(jié)果分別見表5和表6。
由表5和表6可知,第Ⅰ對典型變量的構(gòu)成如下:
表5 棗園土壤各養(yǎng)分指標(biāo)與6 對典型變量間的相關(guān)系數(shù)?Table 5 Correlation coefficients between various nutrient indexes of jujube orchard soil and six pairs of typical variables
表6 駿棗果實各品質(zhì)指標(biāo)與6 對典型變量間的相關(guān)系數(shù)?Table 6 Correlation coefficients between various quality indicators of Junzao fruit and six pairs of typical variables
在達(dá)到極顯著水平的第Ⅰ對典型變量(u1,ν1)中,由u1與原始數(shù)據(jù)(xi)的相關(guān)系數(shù)(rui)可以看出,u1與有機(jī)質(zhì)(x1)、速效鉀(x4)之間均存在較高的負(fù)相關(guān)性,其相關(guān)系數(shù)分別為-0.675 6、-0.612 1,而與其他土壤養(yǎng)分指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)相比均明顯較低。由ν1與原始數(shù)據(jù)yi的相關(guān)系數(shù)rνi可以看出,ν1與花青素(y8)之間存在較高的負(fù)相關(guān)性,其相關(guān)系數(shù)為-0.431 1。這一線性組合說明,土壤有機(jī)質(zhì)、速效鉀含量與棗果中花青素含量之間的關(guān)系均密切,在一定范圍內(nèi),隨著土壤中有機(jī)質(zhì)、速效鉀含量的降低,棗果中花青素的含量則呈下降趨勢。
第Ⅱ?qū)Φ湫妥兞康臉?gòu)成如下:
在達(dá)到極顯著水平的第Ⅱ?qū)Φ湫妥兞浚╱2,ν2)中,u2與速效鉀(x4)、pH(x5)之間均存在較高的正相關(guān)性,其相關(guān)系數(shù)分別為0.510 7、0.632 7。ν2與總酚(y7)之間存在較高的負(fù)相關(guān)性,其相關(guān)系數(shù)為-0.434 4。這一線性組合說明,在一定范圍內(nèi),隨著土壤中速效鉀含量、pH 值的增加,棗果中的總酚含量則呈減少趨勢。
第Ⅲ對典型變量的構(gòu)成如下:
在達(dá)到極顯著水平的第Ⅲ對典型變量(u3,ν3)中,u3與土壤有機(jī)質(zhì)(x1)、堿解氮(x2)、電導(dǎo)率(x6)之間均存在較高的正相關(guān)性,其相關(guān)系數(shù)分別為0.595 0、0.667 2、0.596 9。ν3與花青素(y8)之間存在較高的正相關(guān)性,其相關(guān)系數(shù)為0.444 7。這一線性組合說明,在一定范圍內(nèi),隨著土壤中有機(jī)質(zhì)、堿解氮、電導(dǎo)率含量的提高,棗果中花青素的含量呈增加趨勢。
第Ⅳ對典型變量的構(gòu)成如下:
在達(dá)到極顯著水平的第Ⅳ對典型變量(u4,ν4)中,u4與土壤速效磷含量(x3)、pH 值(x5)之間均存在較高的正相關(guān)性,其相關(guān)系數(shù)分別為0.778 5、0.512 5。ν4與棗果中可溶性糖(y2)、類黃酮(y6)、總酚(y7)的含量之間均存在較高的負(fù)相關(guān)性,其相關(guān)系數(shù)分別為-0.433 7、-0.395 5、-0.446 4。這一線性組合說明,在一定范圍內(nèi),隨著土壤中速效磷含量、pH 值的提高,棗果中可溶性糖、類黃酮、總酚的含量均呈下降趨勢。
第Ⅴ對典型變量的構(gòu)成如下:
在達(dá)到極顯著水平的第Ⅴ對典型變量(u5,ν5)中,u5與土壤中的堿解氮含量(x2)、電導(dǎo)率(x6)之間均存在較高的相關(guān)性,其相關(guān)系數(shù)分別為0.489 1、-0.67 4。ν5與蛋白質(zhì)(y1)、維生素C(y4)之間均存在較高的相關(guān)性,其相關(guān)系數(shù)分別為-0.449 7、0.423 2。這一線性組合說明,在一定范圍內(nèi),隨著土壤中堿解氮含量的增加和電導(dǎo)率含量的降低,棗果中的蛋白質(zhì)含量則呈下降趨勢、而其維生素C 含量卻呈上升趨勢。
第Ⅵ對典型變量的構(gòu)成如下:
在達(dá)到極顯著水平的第Ⅵ對典型變量(u6,ν6)中,u6與土壤堿解氮(x2)間存在較高的正相關(guān)性,其相關(guān)系數(shù)為0.435 8。ν6與蛋白質(zhì)(y1)、可滴定酸(y3)、糖酸比(y5)、花青素(y8)、棗果氮元素(y9)之間均存在較高的相關(guān)性,其相關(guān)系數(shù)分別為-0.716 7、0.658 4、-0.70 6、-0.564 5、0.439 0。這一線性組合說明,在一定范圍內(nèi),隨著土壤堿解氮含量的增加,棗果中可滴定酸和氮元素含量均呈上升趨勢,而其蛋白質(zhì)、花青素含量和糖酸比均呈下降趨勢。
2.2.3 土壤養(yǎng)分指標(biāo)和棗果實品質(zhì)指標(biāo)典型冗余分析
土壤養(yǎng)分指標(biāo)和棗果實品質(zhì)指標(biāo)的典型冗余分析結(jié)果見表7。從表7中可以看出,6 對典型變量一共解釋了土壤養(yǎng)分指標(biāo)自身變異的99.99%、棗果實品質(zhì)指標(biāo)自身變異的65.17%的信息。其中,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ對典型變量分別能解釋土壤養(yǎng)分指標(biāo)自身變異的22.58%、14.84%、23.01%、19.52%、13.97%、6.07%的信息,同時能分別解釋棗果品質(zhì)指標(biāo)自身變異的5.49%、5.11%、10.63%、11.37%、8.34%、24.23%的信息。冗余指數(shù)表明,土壤養(yǎng)分指標(biāo)的6 對典型變量分別能解釋棗果品質(zhì)指標(biāo)總變異的22.58%、13.19%、17.11%、12.67%、5.96%、0.65%的信息;棗果品質(zhì)指標(biāo)的6 對典型變量分別能解釋土壤養(yǎng)分指標(biāo)總變異的5.49%、4.54%、7.9%、7.38%、3.56%、2.58%的信息。土壤養(yǎng)分指標(biāo)的典型變量反映了棗果實品質(zhì)指標(biāo)總變異的72.16%的信息;棗果實品質(zhì)指標(biāo)的典型變量反映了土壤養(yǎng)分指標(biāo)總變異的31.45%的信息。
表7 土壤養(yǎng)分指標(biāo)和棗果實品質(zhì)指標(biāo)的典型冗余分析結(jié)果Table 7 Typical redundancy analysis of soil nutrient indicator and jujube fruit quality indicator
2.2.4 6 對典型變量的坐標(biāo)點分布結(jié)果分析
將各樣點的原始數(shù)據(jù)代入上面所列的式(1)~(12)中,即可得到各樣點在6 對典型變量上的分布坐標(biāo)(u,ν),圖1即為土壤養(yǎng)分綜合典型變量(u)和棗果實品質(zhì)綜合典型變量(ν)的分布結(jié)果。其中,圖1A 表示了第Ⅰ對典型變量(u1,ν1)的分布情況;圖1B 表示了第Ⅱ?qū)Φ湫妥兞浚╱2,ν2)的分布情況;圖1C 表示了第Ⅲ對典型變量(u3,ν3)的分布情況;圖1D 表示了第Ⅳ對典型變量(u4,ν4)的分布情況;圖1E 表示了第Ⅴ對典型變量(u5,ν5)的分布情況;圖1F 表示了第Ⅵ對典型變量(u6,ν6)的分布情況。
由圖1的A、B、C、D、E 小圖可知,樣點6、7、8、9、10、11、12、15 的分布較為集中,除圖1E 中的樣點分布在右上方外,在其他分布圖中,上述樣點集中分布在圖的左方或左上方,隨著土壤養(yǎng)分綜合典型變量(u)的增加,棗果實品質(zhì)綜合典型變量(ν)逐漸下降,說明棗果營養(yǎng)的積累并不是從土壤中獲得的養(yǎng)分越多就越好,而是有一定的閾值的;這也從側(cè)面說明了阿克蘇(樣點7、8、9、10、11、12、15)和喀什地區(qū)(樣點6)的土壤生態(tài)環(huán)境更有利于駿棗營養(yǎng)物質(zhì)的積累,可以很好地促進(jìn)駿棗果實品質(zhì)的形成。圖1F 中的樣點分布則不能顯著地反映土壤養(yǎng)分與駿棗果實品質(zhì)間的關(guān)系。
圖1 各樣點在6 對典型變量坐標(biāo)圖中的分布情況Fig.1 The distribution of each sample point in the six pairs of typical variable coordinate graphs
土壤作為植物生命活動的基礎(chǔ),能源源不斷地為植物提供各種礦質(zhì)營養(yǎng)元素,因此,土壤養(yǎng)分直接影響著果樹的生長發(fā)育和果實品質(zhì)的形成。研究結(jié)果表明,土壤養(yǎng)分與駿棗果實品質(zhì)之間存在著不同程度的相關(guān)性,這可能因為,土壤和果樹體內(nèi)各種營養(yǎng)元素間存在著相互拮抗和協(xié)同的作用[10],導(dǎo)致棗樹對營養(yǎng)元素吸收的增加或減少,進(jìn)而影響到果實品質(zhì)的形成。
新疆地域遼闊,引種到新疆各地的駿棗在長期的生長和進(jìn)化過程中已形成其獨特的生物學(xué)和生態(tài)學(xué)特征,使得駿棗果實品質(zhì)與土壤的關(guān)系也更加密切和復(fù)雜。從土壤養(yǎng)分角度來說,其與土壤微生物[18-19]、根際化學(xué)信號物質(zhì)[20]、其他理化性質(zhì)及栽培管理措施[21-24]等因素都有關(guān)系;從果實品質(zhì)角度來說,其與光、熱、水分等條件[25-30]也都有一定的關(guān)系。這些因素交叉影響,使得土壤養(yǎng)分元素對果實品質(zhì)的影響極為敏感,在一定條件下,某些土壤養(yǎng)分元素對果實品質(zhì)的影響是正向相關(guān)的,而在另一些條件下則是負(fù)向相關(guān)的。因此,這在一定程度上為兩者關(guān)系的研究增加了難度。有關(guān)土壤養(yǎng)分和果實品質(zhì)之間關(guān)系的研究報道較多:馬亞平等[10]的研究結(jié)果表明,靈武長棗(又名馬牙棗)中可滴定酸含量與土壤堿解氮含量間呈正相關(guān);有關(guān)研究者在針對蘋果[31]、獼猴桃[32]和甜柿[33]的研究中也得出了相似的結(jié)果,這些研究結(jié)果與本研究結(jié)果均一致;而哈地爾·依沙克等[7]在研究中發(fā)現(xiàn),阿克蘇地區(qū)駿棗中的可滴定酸含量與土壤中的堿解氮含量間呈負(fù)相關(guān)性,這可能與不同地區(qū)生態(tài)環(huán)境條件、不同棗品種物候期的差異等因素均有關(guān)。大量研究結(jié)果[31-34]都表明,運用簡單的相關(guān)性分析和運用多元分析方法分析所得結(jié)果的差異較大,說明土壤養(yǎng)分對果實品質(zhì)造成的影響是其綜合作用引起的。譚秋錦等[35]運用通徑分析法證明了果實各品質(zhì)指標(biāo)除與受測各土壤養(yǎng)分指標(biāo)有關(guān)外,還受到其他因素的影響(剩余通徑系數(shù)均較大)。宋鋒惠等[3]通過聚類分析發(fā)現(xiàn),土壤養(yǎng)分和生態(tài)環(huán)境等因素的綜合作用影響著棗果各營養(yǎng)元素的含量。這些研究結(jié)果都表明,果實質(zhì)量受土壤中多個養(yǎng)分元素的影響,且其關(guān)系比較復(fù)雜。
那么,應(yīng)如何平衡棗園土壤養(yǎng)分的含量,使之在駿棗果實品質(zhì)的形成中發(fā)揮最佳效果。綜合變量分布結(jié)果表明,棗果養(yǎng)分的積累規(guī)律,并不是從土壤中獲得的養(yǎng)分越多就越好,而是有一定的閾值的,這或許可以從阿克蘇和喀什地區(qū)的土壤生態(tài)環(huán)境及棗栽培管理措施中找到一些答案。由表1可知,阿克蘇和喀什地區(qū)的平均堿解氮含量(分別為13.899 與18.41 mg·kg-1)、速效磷含量(分別為25.616 與27.757 mg·kg-1)和pH 值(分別為7.318 與7.150)均高于和田地區(qū)的,而電導(dǎo)率(分別為340.833 與170.900 μS·cm-1)均遠(yuǎn)小于和田地區(qū)(為492 μS·cm-1)的,而較高的電導(dǎo)率不利于棗樹的生長。這可能是和田地區(qū)雖然土壤綜合養(yǎng)分含量高而棗果的綜合品質(zhì)并沒有阿克蘇和喀什地區(qū)的優(yōu)良的原因之一。
周麗[36]利用氣象指標(biāo)作為劃分新疆紅棗優(yōu)生區(qū)的標(biāo)準(zhǔn),結(jié)果劃分得出,新疆紅棗最適優(yōu)生區(qū)包括和田及若羌、且末、麥蓋提、莎車和沙雅等縣。這與本研究利用土壤養(yǎng)分指標(biāo)得出的駿棗綜合品質(zhì)優(yōu)良區(qū)為阿克蘇和喀什地區(qū)的結(jié)果略有偏差,因為采用不同的指標(biāo)來劃分棗優(yōu)生區(qū)得出的結(jié)論是不同的,今后是否可以利用氣象指標(biāo)和土壤指標(biāo)作為評判棗優(yōu)生區(qū)的依據(jù),此問題值得考慮。查閱新疆的統(tǒng)計年鑒[37]得知,阿克蘇地區(qū)2018年的氣象指標(biāo)分別為:年均溫11.6 ℃、年降水量101.5 mm、年日照時數(shù)2 989.9 h;而棗樹年生長周期內(nèi)的均溫為20.2 ℃、年降水量91.6 mm、年日照時數(shù)1 945.1 h。喀什地區(qū)2018年的氣象指標(biāo)分別為:年均溫12.3 ℃、年降水量133.7 mm、年日照時數(shù)2 584.3 h;而棗樹年生長周期內(nèi)的均溫為20.6 ℃、年降水量123.9 mm、年日照時數(shù)1 873 h。和田地區(qū)2018年的氣象指標(biāo)分別為:年均溫13.8 ℃、年降水量66.7 mm、年日照時數(shù)2 674.9 h;而此地區(qū)棗樹年生長周期內(nèi)的均溫為21.5 ℃、年降水量49.5 mm、年日照時數(shù)1 696.7 h。分析以上數(shù)據(jù)可知,阿克蘇和喀什地區(qū)的年降水量和年日照時數(shù)均顯著高于和田地區(qū)的,而3 個地區(qū)的年均溫并無顯著差異。這或許也是阿克蘇和喀什地區(qū)土壤綜合養(yǎng)分的投入低于和田地區(qū)的而棗果綜合品質(zhì)并不比和田地區(qū)的差的原因之一。
需要指出的是,本研究只選取了6 種常規(guī)的土壤養(yǎng)分指標(biāo),并運用典型相關(guān)分析方法來研究土壤養(yǎng)分和棗果實品質(zhì)之間的關(guān)系,而對于其他土壤養(yǎng)分指標(biāo)并未研究,因此,在今后的相關(guān)研究中,還應(yīng)運用典型相關(guān)分析方法來研究其他土壤養(yǎng)分指標(biāo)和果實品質(zhì)指標(biāo)之間的關(guān)系。
典型相關(guān)分析結(jié)果表明,從土壤養(yǎng)分與棗果實品質(zhì)指標(biāo)間提取出6 對相關(guān)性極顯著的典型變量,由此可知,土壤養(yǎng)分與棗果實品質(zhì)間的關(guān)系密切,且兩者間存在著不同程度的相關(guān)性。
在一定范圍內(nèi),土壤中有機(jī)質(zhì)、速效鉀的含量與棗果中花青素的含量間呈正相關(guān),隨著土壤中有機(jī)質(zhì)、速效鉀含量的降低,棗果中花青素的含量呈下降趨勢;土壤速效鉀含量、pH 值與棗果中總酚的含量間均呈負(fù)相關(guān),隨著土壤速效鉀含量、pH 值的增加,棗果中總酚含量呈減少趨勢;隨著土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮的含量和電導(dǎo)率的提高,棗果中花青素的含量呈增加趨勢;隨著土壤速效磷含量、pH 值的提高,棗果中可溶性糖、類黃酮、總酚的含量均呈下降趨勢;隨著土壤中堿解氮含量的增加、電導(dǎo)率的降低,棗果中蛋白質(zhì)的含量呈下降趨勢,而其維生素C 含量呈上升趨勢;隨著土壤堿解氮含量的增加,棗果中可滴定酸和氮元素的含量均呈上升趨勢,其蛋白質(zhì)、花青素的含量和糖酸比均呈下降趨勢。
根據(jù)Ⅰ和Ⅲ對典型變量可知,土壤有機(jī)質(zhì)與花青素的關(guān)系密切,在一定范圍值內(nèi)兩者間常呈正相關(guān)。根據(jù)Ⅱ和Ⅳ對典型變量可知,土壤pH 值與總酚含量的關(guān)系密切,在一定范圍值內(nèi)兩者間常呈負(fù)相關(guān)。根據(jù)Ⅴ和Ⅵ對典型變量可知,土壤堿解氮與蛋白質(zhì)的關(guān)系密切,在一定的含量值內(nèi)兩者間常呈負(fù)相關(guān)。
典型冗余分析結(jié)果表明,6 對典型變量一共解釋了土壤養(yǎng)分指標(biāo)自身變異的99.99%、棗果品質(zhì)指標(biāo)自身變異的65.17%的信息;土壤養(yǎng)分指標(biāo)典型變量反映了棗果實品質(zhì)指標(biāo)總變異的72.16%的信息,棗果實品質(zhì)指標(biāo)典型變量反映了土壤養(yǎng)分指標(biāo)總變異的31.45%的信息。這一分析結(jié)果說明,土壤養(yǎng)分與棗果品質(zhì)指標(biāo)內(nèi)部和指標(biāo)之間的關(guān)系均密切;土壤養(yǎng)分對果實品質(zhì)有著顯著的影響。結(jié)合考慮典型相關(guān)分析結(jié)果可知,不同果實品質(zhì)指標(biāo)受土壤養(yǎng)分的影響程度各異。
綜合分析各樣點在6 對典型變量坐標(biāo)圖中的分布情況可知,棗果營養(yǎng)的積累規(guī)律,并不是從土壤中獲得的養(yǎng)分越多就越好,而是有一定的閾值的;這從側(cè)面說明了阿克蘇和喀什地區(qū)的土壤生態(tài)環(huán)境更有利于駿棗營養(yǎng)物質(zhì)的積累,進(jìn)而提升了駿棗的果實品質(zhì)。