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物探与化探, 2019, 43(5): 1131-1137 doi: 10.11720/wtyht.2019.0020

生态环境调查

天津盘山磨盘柿子品质分析及其产地土壤地球化学特征

王卫星, 曹淑萍, 李攻科

天津市地质调查研究院,天津 300191

Chemical composition analysis and soil geochemical characteristics of Mopan persimmon in Panshan, Tianjin

WANG Wei-Xing, CAO Shu-Ping, LI Gong-Ke

Tianjin Institute of Geological Survey, Tianjin 300191, China

责任编辑: 蒋实

收稿日期: 2019-01-8   修回日期: 2019-04-12   网络出版日期: 2019-10-20

基金资助: 中国地质调查局项目.  12120113002000
天津市国土资源和房屋管理局项目资助.  国土房任[2014]32号

Received: 2019-01-8   Revised: 2019-04-12   Online: 2019-10-20

作者简介 About authors

王卫星(1982-),男,高级工程师,研究生学历,主要从事应用地球化方向研究工作。Email:66318420@qq.com 。

摘要

柿子是天津市蓟州区的传统果品,蓟州区盘山周边地区种植的柿子品种为磨盘柿子,磨盘柿子因产于风景秀丽的旅游胜地盘山而得名。笔者研究了盘山磨盘柿子品质指标及其产地土壤地球化学特征,研究结果表明:盘山磨盘柿子灰分平均为0.38 g/100 g,脂肪平均为0.20 g/100 g,粗纤维平均为0.67%,β-胡萝卜素平均为77.27 μg/100 g,水分平均为77.92g/100g,维生素C(VC)平均为25.80mg/100g,可溶性总糖平均为14.81%,蛋白质平均为0.63 g/100 g,果实中植物大量营养元素K、N、P和中量营养元素S、Ca、Mg含量较高。盘山磨盘柿子主要分布在盘山花岗岩岩体及其周围,柿子产区的区域表层土壤及根系土土壤酸碱度环境比较适宜柿子树生长,其中表层土壤中MgO、K2O、Mo、F含量显著高于天津市土壤背景值;根系土土壤剖面中SiO2平均含量较高,偏砂性土壤有利于柿子树生长,大量营养元素K平均含量较高,而 N、P、Corg平均含量在剖面中下部土壤中缺乏或较缺乏。根系土元素与果实品质相关性反映,产区土壤中SiO2、Mo、P、K2O含量优势给果实中β-胡萝卜素、VC、蛋白质等营养品质提升提供了有利条件,有利于果实高品质的形成。

关键词： 盘山磨盘柿子 ; 品质 ; 化学成分 ; 土壤地球化学

Abstract

Persimmon is a traditional fruit tree species in Jizhou District of Tianjin. The variety of persimmon planted in the surrounding area of Panshan in Jizhou District is Mopan persimmon. Mopan persimmon is named for its origin in Panshan, a scenic tourist resort. In this paper, the quality indexes of persimmon and the geochemical characteristics of soil in Panshan were studied. According to the results obtained, the average ash content of Panshan Mopan persimmon is 0.38 g/100 g, the average fat is 0.20 g/100 g, the average crude fiber content is 0.67%, the average content of beta-carotene is 77.27 μg/100 g, the average moisture content is 77.92 g/100 g, vitamin C is 25.80 mg/100 g on average, the average total soluble sugar is 14.81%, and the average protein content is 0.63 g/100 g. K, N, P and S, Ca , Mg, which belong to large and medium nutrient elements in soil, are the most abundant elements in the fruit of Mopan persimmon; Mopan persimmon is mainly distributed in and around Panshan granite rock mass; the values of MgO, K2O, Mo and F in the surface soil of the production area are significantly higher than the background values of Tianjin soil; the average content of SiO2 in root soil from top to bottom is higher, and sandiness of soil is beneficial to persimmon tree growth; the average content of K is higher, while the average content of N, P and Corg in root soil is deficient or deficient; soil acidity and alkalinity environment of surface soil and root soil in Mopan persimmon producing area is more suitable for persimmon tree growth. The correlation between root soil elements and fruit quality shows that the superiority of SiO2, Mo, P and K2O content in soil of production area provides favorable conditions for the improvement of nutrient quality of fruits, such as beta-carotene, VC, and protein, which is conducive to the formation of high quality fruits.

Keywords： Panshan Mopan persimmon ; quality ; chemical composition ; soil geochemistry

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本文引用格式

王卫星, 曹淑萍, 李攻科. 天津盘山磨盘柿子品质分析及其产地土壤地球化学特征. 物探与化探[J], 2019, 43(5): 1131-1137 doi:10.11720/wtyht.2019.0020

WANG Wei-Xing, CAO Shu-Ping, LI Gong-Ke. Chemical composition analysis and soil geochemical characteristics of Mopan persimmon in Panshan, Tianjin. Geophysical and Geochemical Exploration[J], 2019, 43(5): 1131-1137 doi:10.11720/wtyht.2019.0020

0 引言

柿子为柿科柿属植物,落叶乔木,原产东亚,在我国已有3 000多年的栽培历史[1]。园艺界将柿子的品种分为4个类群,分别为完全甜柿、不完全甜柿、完全涩柿、不完全涩柿,甜柿子微量元素含量高于涩柿子[2,3]。柿子是蓟州区的传统果品,全县栽培面积约8万亩,年产柿子约2 000万公斤以上[4]。柿子树适应性极强,能在自然条件较差的山区生长,是著名的“木本粮食”和“铁杆庄稼”,经济寿命长,具有良好的生态效应和经济效应,是山区脱贫致富的重要树种[5]。蓟州区盘山周边地区种植的柿子品种为磨盘柿子,磨盘柿子因产于风景秀丽的旅游胜地盘山而得名,属于我国柿果特产——大磨盘柿种,在良好的田间管理模式下,柿果个大、皮薄、汤清、均匀、色彩鲜艳,味道甘甜,尤以盘山周围的花岗岩地区所产质量最好,并且种植历史悠久,盘山磨盘柿子属于涩柿子品种[6]。笔者针对盘山磨盘柿子的品质指标及其产地土壤地球化学特征进行了初步研究,以探求柿子品质与产地土壤元素的相关性。

1 柿子分布与样品采集

2008年“盘山磨盘柿”获得国家质检总局地理标志产品保护,产区保护范围为:官庄镇现辖行政区域内29个村、许家台镇现辖行政区域内7个村、邦均镇现辖行政区域内7个村,其中,官庄镇和许家台镇处于核心产区。然而通过调查访问发现,近年来由于当地农家院旅游业发展旺盛,农民对柿子树几乎疏于管理,大多数不灌溉、不施肥、不打药、不剪枝、不管护,这可能会对柿子果实的外观品相和内在品质产生一定影响。由于邦均镇处于山前平原,目前种植较少,且处于产区边界,因此,本次在盘山磨盘柿子核心产区官庄镇和许家台镇采集柿子样品6件(JSZ01、JSZ02、JSZ03、JSZ04、JSZ05、JSZ06),同时配套采集三层(0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm)根系土土壤(60 cm基本可以见基岩风化面)。另外,还在盘山磨盘柿子产区采集区域表层土壤样品(0~20 cm)396件。

柿子果实样品基本特征及分布见表1、图1。柿子样品采集于果实成熟旺期, 直接从成熟的果树上摘取新鲜果实约3~5 kg,均匀分成三份,一份送往原国土资源部天津矿产资源监督检测中心测试元素含量,另外两份送往北京市营养源研究所和天津市农产品质量监督检验中心测试营养品质指标,其中元素和化学品质指标含量均为新鲜果实含量。表层土壤采用网格化与地块相结合的方法均匀布点,在地块中心位置定位采样点中心,在中心点位附近20 m范围内5处采集0~20 cm深度土壤组合成1件样品。根系土土壤进行单点采样,在柿子果实样品对应的树下进行采样,采集3层样品(0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm),每层采集1件。每件土壤样品原始质量大于1 kg,在室内自然晾干后过10目尼龙筛,取筛下样品200 g装纸袋送实验室分析元素含量,土壤样品内部质量监控采用国家一级标准物质来控制,外部质量控制通过插入外部标准控制样,由中国地调局质检组进行监控,符合规定要求。

表1   柿子样品采集地及其单粒重

Table 1  Collection site and its single grain weight of persimmon sample

样品编号产地母岩地层岩性果实单个重/g
JSZ01官庄镇塔院村含斑石英二长岩(盘山岩体)730
JSZ02官庄镇赤安村含斑石英二长岩(盘山岩体)565
JSZ03官庄镇联合村含斑石英二长岩(盘山岩体)871
JSZ04官庄镇太平庄村花岗岩(盘山岩体)788
JSZ05许家台镇花甲石村含斑石英二长岩(盘山岩体)711
JSZ06官庄镇莲花村含斑石英二长岩(盘山岩体)856

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图1

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图1   柿子样品分布及主产区地层特征

1—寒武系昌平组;2—青白口系景儿峪组;3—青白口系龙山组; 4—青白口系下马岭组;5—蓟县系铁岭组; 6—蓟县系洪水庄组;7—蓟县系雾迷山组四段;8—蓟县系雾迷山组三段;9—蓟县系雾迷山组二段;10—蓟县系雾迷山组一段;11—蓟县系杨庄组; 12—长城系高于庄组;13—长城系大红峪组;14—长城系团山子组;15—长城系串岭沟组;16—长城系常州沟组; 17—新太古代片麻岩;18—花岗岩;19—含斑石英二长岩;20—正长岩;21—霞石正长岩;22—钠质辉绿岩脉;23—辉绿岩脉;24—地质界限;25—断层; 26—柿子采样点位;27—样品编号

Fig.1   Distribution of persimmon samples and stratigraphic characteristics of main producing areas

1—Changping formation of Cambrian system;2—Jingeryu formation of Qingbaikou system;3—Longshan formation of Qingbaikou system; 4—Xiamaling formation of Qingbaikou system;5—Tieling formation of Jixian system; 6—Hongshuizhaung formation of Jixian system;7—Four paragraph of Wumishan formation of Jixian system;8—Three paragraph of Wumishan formation of Jixian system;9—Two paragraph of Wumishan formation of Jixian system;10—One paragraph of Wumishan formation of Jixian system;11—Yangzhuang formation of Jixian system; 12—Gaoyuzhuang formation of Great Wall system;13—Dahongyu formation of Great Wall system;14—Tuanshanzi formation of Great Wall system;15—Chuanlinggou formation of Great Wall system;16—Changzhougou formation of Great Wall system; 17—Neoarchaean gneiss;18—granite;19—porphyritic monzonite;20—syenite;21—nepheline syenite;22—Na-diabase dike;23—diabase dyke;24—geological limits;25—fault;26—sampling sites of persimmon;27—sample number


2 柿子主要营养品质与元素指标特征

2.1 营养品质指标

柿子不仅营养丰富,含有大量的糖类及多种维生素,而且还具有很高的药用价值和经济价值[5]。柿子中维生素C 和β-胡萝卜素等功能性成分含量高于其他水果。β-胡萝卜素具有很强的抗氧化性,并可以在人体内转化成维生素A,具有预防肿瘤和心血管疾病的作用,尤其是对降低肿瘤发病率有显著效果。另外,柿子中还含有人体所必需的微量矿质元素P、Ca、Fe、Mg、Zn、Cu、Cr、Sr、F 等[7,8]。本研究分析测试了柿子果实样品的灰分、脂肪、粗纤维、β-胡萝卜素、水分、可溶性总糖、蛋白质、维生素C等8项品质指标,灰分、脂肪、粗纤维、β-胡萝卜素指标测试单位为北京市营养源研究所,水分、可溶性总糖、蛋白质、维生素C指标测试单位为天津市农产品质量监督检验中心,8项营养品质指标检测方法见表2,检测结果见表3。

表2   营养品质指标检测方法

Table 2  Detection method of nutritional quality indicators

检测项目检测依据检测单位
灰分GB 5009.4-2010北京市营养源研究所
脂肪GB/T 5009.6-2003(第一法)
粗纤维GB/T 5009.10-2003
β-胡萝卜素GB/T 5009.83-2003(第一法)
水分食品中水分的测定,GB 5009.3-2010天津市农产品质量监督检验中心
VC水果、蔬菜维生素C含量测定,GB/T 6195-1986
可溶性总糖参照蔬菜及其制品中可溶性糖的测定,NY/T 1278-2007
蛋白质食品中蛋白质的测定,GB 5009.5-2010

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表3   营养品质指标含量特征

Table 3  Content characteristics of nutritional quality index

检测项目灰分脂肪粗纤维β-胡萝卜素水分维生素C可溶性总糖蛋白质
单位g/100 gg/100 g%μg/100 gg/100 gmg/100 g%g/100 g
JSZ010.400.300.8059.0086.0025.1012.440.35
JSZ020.400.400.5061.3075.4024.3012.530.74
JSZ030.390.100.5078.7080.2026.1013.050.64
JSZ040.270.100.7047.4074.8027.3014.720.64
JSZ050.400.100.90120.0074.2026.4020.010.68
JSZ060.420.200.6097.2076.9025.6016.220.73
最小值0.270.100.5047.4074.2024.3012.440.35
最大值0.420.400.90120.0086.0027.3020.010.74
平均值0.380.200.6777.2777.9225.8014.830.63

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从表3可以看出,盘山磨盘柿子灰分在(0.27~0.42)g/100 g之间,平均为0.38 g/100 g;脂肪在(0.10~0.40)g/100 g之间,平均为0.20 g/100 g;粗纤维在0.50%~0.90%之间,平均为0.67%;β-胡萝卜素在(47.4~120.00)μg/100 g之间,平均为77.27 μg/100 g;水分在(74.20~86.00)g/100 g之间,平均为77.92 g/100 g;维生素C(VC)在(24.30~27.30)mg/100 g之间,平均为25.80 mg/100 g;可溶性总糖在12.44%~20.01%之间,平均为14.81%;蛋白质在0.35~0.74 g/100 g之间,平均为0.63 g/100 g。

2.2 元素指标

6件盘山磨盘柿子样品分析了21项元素含量指标,其含量平均值从大到小依次为K、N、P、Cl、S、Ca、Mg、Fe、Mn、Ni、B、Cr、Zn、Cu、Pb、F、Mo、As、Se、Hg、Cd (表4)。盘山磨盘柿子中的植物大量营养元素K、N、P和中量营养元素S、Ca、Mg含量较高,尤其是K、N,为了保证果实正常生长,土壤中这些营养元素必须保证持续足量供给。

表4   盘山磨盘柿子元素含量特征值

Table 4  Characteristic values of element content of Mopan persimmon in Panshan

检测项目平均值最小值最大值
K178515972032
N149312551655
P216150309
Cl273212312
S155121187
Ca11186136
Mg85.3277.3295.07
Fe9.947.2016.50
Mn1.161.061.32
Ni0.510.180.88
B0.540.380.70
Cr0.320.160.56
Zn0.440.400.48
Cu0.230.120.32
Pb0.040.020.11
F0.040.020.06
Mo0.0120.0050.031
As0.0050.0040.006
Se0.980.691.57
Hg0.710.511.15
Cd0.400.110.92

注: Se、Hg、Cd含量单位为10-6;其他为10-3

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3 产区土壤地球化学特征

3.1 产区地质背景

盘山磨盘柿子的分布有一定的地质背景特征,其特定的地质背景特征为盘山磨盘柿子国家地理标志保护产品的划定提供了科学依据。从图1可以看出,盘山磨盘柿子主要分布在盘山岩体及其周围。盘山岩体露头大致呈南北略长的椭圆形,出露面积约50 km2,主要岩石类型为粗粒花岗岩、中粒黑云母花岗岩、斑状石英二长岩、细粒二长花岗岩。盘山岩体侵入于高于庄组、杨庄组和雾迷山组地层中,岩体围岩的接触变质作用以大理岩化、角岩化为主,局部地段发育矽卡岩化,盘山岩体中出露的斑状石英二长岩,风化后在地表及浅层土壤中形成储量丰富的麦饭石矿物[9,10,11,12]。盘山岩体SiO2含量偏高,微量元素W、Mo、Pb、Cu、Cr、Hf、Nb等含量较高,其中以W、Mo特别富集。

3.2 产区土壤地球化学特征

与天津市土壤背景值比较可以看出(表5),盘山磨盘柿子产区表层土壤中MgO、K2O、Mo、F含量显著偏高。

表5   产区表层土壤和根系土壤元素地球化学特征

Table 5  Geochemical characteristic of elements in surface soil and root soil of production area

元素单位产区区域表层土壤(396件)根系土土壤(6件)天津市(3334件)
最小值最大值平均值0~20 cm20~40 cm40~60 cm背景值
SiO2%41.0469.6562.7460.8463.8764.4158.00
TFe2O3%1.927.764.343.873.753.995.30
CaO%0.5326.703.093.532.461.864.57
MgO%0.7714.643.022.121.821.682.76
K2O%1.036.782.833.073.243.132.70
Corg%0.204.960.971.300.710.591.05
N10-6333455310281085695549997
P10-625932486661502821573771
S10-6102791223391202180385
B10-61.20179.1039.3525.7425.9833.4150.70
Mo10-60.2332.891.454.644.124.530.75
Mn10-62172599586533476453685
Se10-60.060.640.230.220.140.150.23
F10-627585451012613549534604
As10-61.06102.8910.438.628.7910.3510
Cu10-65.60161.1029.2826.5722.0322.17
Cr10-619.00107.2054.4844.8241.3549.6277.80
Cd10-60.040.980.170.280.190.170.17
Hg10-60.010.200.030.040.040.030.04
Pb10-65.60201.6029.8535.6733.4532.0026.20
Ni10-67.7052.2025.8019.2518.4521.4533.90
Zn10-629.50166.6064.3379.0858.5857.8286.20
pH无量纲4.668.427.227.677.757.568.07

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柿子是深根性树种,土层深厚且通气性较好的轻壤土或砂性土壤适宜柿子生长。从表5可以看出,盘山磨盘柿子根系土土壤剖面SiO2平均含量高于天津市背景值,土壤偏砂性,有利于柿子树生长。

K、N、P、Corg是作物也是柿子树生长所需的大量营养元素,土壤肥力差,不仅容易引起大量落果,而且容易导致果实品质和产量降低。盘山磨盘柿子土层整体K平均含量高于天津市背景值。表层土壤中N、P、Corg平均含量高于天津市背景值,但是在柿子树扎根深处的中下部根系土中含量低于天津市背景值。根据《土地质量地球化学评价规范》(DZ/T0295-2016)中N、P、Corg分级标准,根系土下部土层中N、Corg缺乏,底部土层中P较缺乏,这可能是影响产区柿子果实品质和产量的一个原因[13]。

柿子树对土壤酸碱性的适应能力较强,pH值在6~8范围内均可以生长,盘山磨盘柿子产区区域表层土壤pH值平均为7.22,0~60 cm根系土pH变化于7.56~7.75范围,土壤酸碱度环境比较适宜柿子树生长。

3.3 柿子对元素的选择吸收

植物对土壤背景中微量元素的吸收有一定的选择性,进而对果实营养品质产生影响,吸收系数(K)可以反映植物从土壤中摄取元素的强烈程度,作物对某元素的吸收系数等于该元素在作物中的含量除以它在种植土壤中的含量,分为强烈摄取(K>1)、中等摄取(K>0.1)、微弱摄取(K>0.01)、极弱摄取(Ka<0.01) [14,15,16]。利用本次测试的柿子果实元素含量与根系土元素来计算柿子对元素的吸收系数,结果表明 K(68.36)、Mg(7.59)、Ca(5.94)、N(1.92)为强烈摄取元素,P(0.22)S(0.60)Fe(0.37)为中等摄取元素。中等吸收以上的元素是植物从土壤中主动选择吸收进来的,是其生理所必须的元素。因此,为了保证盘山磨盘柿子的正常生长,植物所需的K、N、P等大量营养元素及S、Ca、Mg等中量营养元素的持续供给非常重要。

3.4 柿子品质与根系土元素相关性

植物根系土中元素含量与果实品质相关性可以反映二者之间的关系, 盘山磨盘柿子树根系土元素与果实品质指标之间的相关系数见表6,从表6可以看出:果实中脂肪、粗纤维、β-胡萝卜素、维生素C、蛋白质分别与根系土中Mg与Ca、Si与Mo,P与Fe、K与Mo、K与B,均有比较好的正相关性。 从表5中可以看出,柿子树根系土中SiO2、Mo、P、K2O含量显著高于天津市表层土壤背景值,这给果实中β-胡萝卜素、维生素C、蛋白质等营养品质指标提升提供了有利条件,有利于果实高品质的形成。

表6   根系土元素与果实营养品质相关系数

Table 6  Correlation coefficient between elements in root soil and nutrient quality of fruit

变量SiO2K2OCaOMgOTFe2O3NPCorgSBMoMnSepH脂肪粗纤维β-胡萝
卜素		水分VC可溶性
总糖		蛋白质
SiO21.00
K2O0.821.00
CaO-0.93-0.681.00
MgO-0.87-0.640.971.00
TFe2O30.31-0.06-0.46-0.381.00
N-0.11-0.530.080.120.491.00
P-0.21-0.220.10-0.050.070.041.00
Corg-0.07-0.520.040.060.410.960.041.00
S-0.22-0.510.060.010.450.670.530.541.00
B0.480.38-0.41-0.280.660.36-0.160.210.261.00
Mo0.320.29-0.18-0.19-0.36-0.21-0.24-0.18-0.14-0.141.00
Mn0.02-0.07-0.080.010.350.16-0.090.070.020.27-0.201.00
Se0.01-0.38-0.020.070.610.94-0.070.860.640.57-0.170.221.00
pH-0.36-0.350.490.46-0.340.360.130.48-0.03-0.26-0.20-0.030.181.00
脂肪-0.33-0.210.360.430.000.24-0.350.19-0.060.05-0.34-0.060.200.271.00
粗纤维0.240.09-0.38-0.42-0.20-0.13-0.04-0.05-0.15-0.460.220.01-0.25-0.21-0.221.00
β-胡萝卜素-0.12-0.17-0.17-0.260.23-0.240.24-0.180.08-0.25-0.210.13-0.27-0.40-0.480.241.00
水分0.120.14-0.19-0.130.17-0.080.22-0.270.200.21-0.220.29-0.08-0.210.100.06-0.211.00
VC0.130.31-0.040.00-0.09-0.40-0.13-0.44-0.200.140.28-0.58-0.30-0.33-0.21-0.340.00-0.051.00
可溶性总糖0.090.02-0.22-0.220.05-0.09-0.250.04-0.23-0.18-0.01-0.10-0.07-0.28-0.320.400.61-0.620.061.00
蛋白质0.160.380.050.110.01-0.14-0.32-0.07-0.420.36-0.09-0.210.040.120.18-0.57-0.22-0.530.330.221.00

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4 结论

笔者对盘山磨盘柿子品质的化学成分进行测试分析,并对及其产地土壤地球化学特征进行了研究。结果表明:盘山磨盘柿子灰分平均为0.38 g/100 g,脂肪平均为0.20 g/100 g,粗纤维平均为0.67%,β-胡萝卜素平均为77.27 μg/100 g,水分平均为77.92 g/100 g,维生素C(VC)平均为25.80 mg/100 g,可溶性总糖平均为14.81%,蛋白质平均为0.63 g/100 g;在土壤中属于大量和中量营养元素的K、N、P和S、Ca、Mg在盘山磨盘柿子果实中含量最大;盘山磨盘柿子主要分布在盘山花岗岩岩体及其周围,产区表层土壤中MgO、K2O、Mo、F含量与天津市土壤背景值比较显著偏高;根系土土壤从上到下,SiO2平均含量均较高,土壤偏砂性有利于柿子树生长,大量营养元素K平均含量较高,而 N、P、Corg平均含量在根系土中下部土壤中缺乏或较缺乏;盘山磨盘柿子产区区域表层土壤及根系土土壤酸碱度环境比较适宜柿子树生长。根系土元素与果实品质相关性反映,产区土壤中SiO2、Mo、P、K2O含量优势给果实中β-胡萝卜素、VC、蛋白质等营养品质提升提供了有利条件,有利于果实高品质的形成。

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