土壤重金属影响脐橙品质的多元效应分析_邓通德.pdf

中国科技信息 2023 年第 3 期CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Feb.2023-82-三星推荐由于在自然土壤中长期使用化学肥料和有机肥料必将使Hg、Pb、As、Cr、Cd 及其他重金属在脐橙果园的土壤中富集积累，同时赣南具有丰富的矿产资源，土壤中必含有重金属，有专家对 Hg、Pb、As、Cr、Cd 等五种重金属（类金属）在土壤（果肉）中的含量及其累积特征、土壤重金属污染程度进行了分析研究，研究结果表明：赣南脐橙果肉所含这五种重金属的含量远低于国家、省市标准，食用是很安全的，果园土壤受这 5 种重金属污染程度都属于安全（清洁）状态，李秀珍等学者研究表明重金属对植物品质会产生一定的影响，那么土壤所含重金属对脐橙品质会产生什么影响呢？带着这个问题，本文采用线性拟合方法对这五种重金属影响脐橙品质（总糖、总酸）进行分析，建立相应的多元影响效应模型，通过模型意义分析，为脐橙种植提供科学性指导建议。样品的采集、检测土样的采集来自赣南不同地方果园，按照土壤的自然发生，取自表土层；脐橙的采集取自脐橙成熟期，果实为中等果。土样放室内晾干后，用木棒在木板上敲碎、碾磨；果肉用自来水洗净，再用蒸馏水洗净、晾干后置真空干燥箱 65 度以下烘干，用调整粉碎机粉碎。将加工好的土壤样品送原国土资源部沈阳地质矿产研究所对土壤的 Hg、Pb、As、Cr、Cd 等五种重金属（类金属）含量进行检测、将加工好的果肉送江西省无公害农产品质量监督检验站对部分有机营养物质：总糖、总酸进行检测，数据结果如下（表 1）。表 1 重金属、总糖、总酸含量数据表采样点CrCdPbAsHg总糖%总酸%糖酸比1118.100.0618.7025.600.12110.4723.40 285.700.0922.0916.970.1310.90.5420.19 315.360.1081.413.700.07110.5719.30 49.050.1252.704.170.1111.20.5420.74 545.400.1437.7792.190.519.020.3625.06 639.600.1433.805.110.03811.10.4823.13 719.900.2933.103.340.06111.20.5420.74 8224.200.1423.5660.420.329.410.6714.04 915.460.1163.541.500.0311.20.5918.98 1038.560.0854.447.740.0810.70.5619.11 1194.300.0333.8095.00 0.04110.80.4922.04 行业曲线开放度创新度生态度互交度持续度可替代度影响力可实现度行业关联度真实度土壤重金属影响脐橙品质的多元效应分析邓通德 朱 敏 陈冬冬邓通德1 朱 敏2 陈冬冬11.江西应用技术职业学院；2.赣州市章贡区第十一保育院邓通德，教授，研究方向：应用数学。基金资助：2020年江西省教育厅科学技术研究项目，项目名称：土壤脐橙重金属含量特征及影响脐橙品质效应分析；项目编号：204908。-83-CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Feb.2023中国科技信息 2023 年第 3 期三星推荐模型建立与检验分析（1）模型建立赣南脐橙果大形正，橙红鲜艳，肉质脆嫩，风味浓甜芳香，酸甜可口，偏甜，本研究就只以脐橙营养品质的总糖、总酸受五种重金属影响来进行分析讨论，根据表 1 以五种重金属为自变量，分别以总糖、总酸为因变量，利用 SPSS 进行多元线性拟合，拟合模型如下：12345糖12345酸Y=12.02-0.0034X-0.9144X-0.0087X-0.0046X-3.7764XY=0.3062+0.0015X+0.3978X+0.0031X-0.0008X-0.2053X其 中：X1、X2、X3、X4、X5分 别 是 Cr、Cd、Pb、As、Hg 的含量，Y糖、Y酸分别是总糖、总酸的含量（注：总糖含量、总酸含量与五种重金属含量的单位不一致，从数量上寻求它们之间函数关系）。（2）模型检验分析模型拟合效果、精度如何？需要对检验实际观测数与模型计算出来的理论数之间的一致性，以便判断该模型是否与观测数相配合。需要对被解释变量与所有解释变量之间的线性关系是否显著，用线性模型来描述它们之间的关系是否恰当，需要对拟合模型进行检验，利用 SPSS 对拟合结果进行分析（标准 取 0.05），检验量结果分析见表 2、残差分析见表 3。表 2 检验量结果分析表检验量总糖总酸Multiple R0.9810.925R Square0.9630.855Adjusted R Square0.9260.711F26.0855.915Significance F0.00140.037表 3 残差分析表总糖观测值总糖预测值残差残差绝对值占比1110.8360.1641.49%10.910.8770.0230.21%1110.8930.1070.97%11.211.0030.1971.76%9.029.045-0.0250.27%11.111.296-0.1961.77%11.211.1540.0460.41%9.419.440-0.0300.32%11.211.204-0.004-0.04%10.710.996-0.296-2.77%10.810.7850.0150.14%0.470.519-0.04910.50%0.540.4990.0417.67%0.570.607-0.0376.49%0.540.5090.0315.82%0.360.370-0.0102.79%0.480.517-0.0377.68%0.540.541-0.0010.19%0.670.6580.0121.79%0.590.5660.0244.09%0.560.5430.0173.03%0.490.4820.0081.70%根据表 2，对总糖、总酸分析的 R Square 分别是0.9631、0.8551，特别是 Adjusted R Square 分别达到了0.9261、0.711，说明拟合模型优度相当不错，实际观测数与模型计算出来的理论数之间达到一致性显著。根据表 2，对总糖、总酸分析的 F 分别是 26.085、5.91都大于 F 分布表中 F（5，5）=5.05，同时 Significance F 分图 1 总糖残差图中国科技信息 2023 年第 3 期CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Feb.2023-84-三星推荐别是 0.001 4、0.037 都小于标准水平 0.05，说明拟合模型在 95%的水平下拟合效果显著，也即说明 Cr、Cd、Pb、As、Hg 等五种重金属（类金属）综合效应对总糖、总酸有显著线性影响。根据表 3 可知对总糖、总酸的观测值与预测值的残差分析，其残差波动小，总糖都介于-0.30.3 之间，总酸都介于-0.050.05 之间，且残差值比较均匀地分布在水平带状区域之间，无规律，从作出的残差图中可以看出残差点比较均匀地分布在水平带状区域中，带状区域宽度很窄（如图 1、图 2）。另外从残差绝对值占比来分析，除一个数据点的总酸残差绝对值占比外其它都没有超过 10%，而这个样本点的总酸残差绝对值占比也只是 10.5%，说明选用的模型拟合效果好，拟合精度高。根据上述拟合效果分析表明，拟合优度高，整体效果的F、P 值检验通过，拟合效果显著，残差分析表明拟合精度高。拟合模型意义与建议综上所述，总糖拟合方程中五种重金属的系数都是负数，表明这五种重金属含量越高，总糖含量会越少，特别是 Hg的系数是-3.776，也即每增加一个单位的 Hg 含量，总糖含量要减少 3.776 个单位，以及 Cd 的系数是-0.914 4，也即每增加一个单位的 Cd 含量，总糖含量要减少近 1 个单位，说明这五种重金属对总糖的形成起着抑制作用，因此对图 2 总酸残差图于脐橙品质的甜味，要尽量减少这五种重金属在土壤的含量，特别是 Hg、Cd 的含量，起着抑制作用很大。总酸拟合方程中 Cr、Cd、Pb 三种重金属的系数都是正数，表明这三种重金属含量越高，总酸含量会越高，特别是 Cd 影响更大，Cd含量每增加一个单位，总酸含量要增加 0.397 8 个单位，总酸含量本身就是低，都是小于 1，增加 0.397 8 影响还是比较大的，说明这三种重金属对总酸的形成起着促进作用，Cd的促进作用更大，因此对于脐橙品质的酸味，要尽量减少这三种重金属在土壤的含量。通过糖酸比分析，可再一次验证拟合模型的合理性，样点 8 中 Cd、Hg 含量在这 11 个样点中都排名第二，Hg 含量虽然排名第二，但都远远高于其它低于其值的点，依据总糖拟合模型方程，综合抑制总糖的形成贡献值是最大；同时 Cr 含量排名第一且远远高于其它样点、Cd 含量排名第二，依据总酸拟合模型方程，综合促进总酸的形成贡献值是最大，一抑一促，因此糖酸比最小，没有达到黄金糖酸比（17.5），此样点的脐橙偏酸（实际食用也是如此结果）。为此根据拟合模型意义提出建议：构建的拟合模型方程可以说明这五种重金属含量影响总糖、总酸含量的变动趋势，更主要的是通过该模型在脐橙种植果园地要尽量减少这五种重金属的含量，这与重金属的危害性结论是一致的，特别是Hg、Cd 的含量，为此建议每年对土壤进行重金属的含量测定，根据测定结果针对不同重金属污染处理技术措施，进行土壤修复，减少重金属的含量，使脐橙更加风味浓甜芳香。