庫爾勒香梨粗皮果果實不同部位礦質元素含量動態變化

夏熱帕提·艾則孜，覃偉明，努爾麥麥提·艾麥提，艾力江·麥麥提，齊曼·尤努斯

(1.新疆農業大學林學與園藝學院，烏魯木齊 830052；2.新疆巴音郭楞蒙古自治州沙依東園藝場，新疆庫爾勒 841000)

0 引 言

【研究意義】庫爾勒香梨(PyrusbretschneideriRehd，以下簡稱香梨)是新疆的名、優及特色水果。近年來，石細胞、粗皮果問題日益突出，嚴重影響了果實的外觀及品質，降低了商品價值和市場競爭力并直接影響到農民的收益[1]。木質素是石細胞的主要成分[2]。李疆[3]等研究表明，粗皮果的石細胞團直徑、密度和含量均較正常果高。粗皮果的形成主要是因為果實中鈣含量缺乏而造成的[4]。鈣是果實生長發育中必需的礦質元素之一。氮、磷、鉀、鈣、鎂等各種礦質元素均可影響果實品質，其中鈣對果實品質的影響最大[5]。研究香梨果實生長發育期果實不同部位礦質元素的時節變化對粗皮果果實不同部位礦質元素供需關系認識有實際意義。【前人研究進展】目前，有關庫爾勒香梨粗皮果的研究報道逐漸增多，如品質[6-8]、顯微結構[8,9]、礦物質[4,10]、樹體光能利用效率[11]、噴施化學試劑[12,13]、酶活性和木質素含量[12,13]等方面與粗皮果的關系均有報道。【本研究切入點】前人研究表明庫爾勒香梨粗皮果的形成與粗皮果果實中鈣含量缺乏有關[4]，但研究主要限制在果肉內的礦質元素含量變化。目前對于粗皮果果皮、果肉和果核內鈣和其他礦質元素含量動態變化，以及鈣復合試劑對果皮、果肉和果核內礦質元素含量變化的影響等鮮有報道。研究庫爾勒香梨果實生長發育期果皮、果肉和果核內礦質元素含量變化。【擬解決的關鍵問題】研究不同生長發育期庫爾勒香梨宿萼、脫萼粗皮果和正常果的果皮、果肉和果核內各礦質元素含量變化，了解果實各部位礦質元素供需關系及動態變化。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗在巴州沙依東園藝場兩處的香梨園進行，往年粗皮果發生嚴重的果園定為粗皮果的采樣果園，往年無粗皮果的果園定為正常果的采樣果園。以膨大期到成熟期的庫爾勒香梨(樹齡為20年生)為研究對象。兩個果園栽培條件和田間水肥管理水平一致，歷年病蟲害較少，所選擇的試驗樹長勢和樹形也基本一致。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計及樣品采集

試驗總共有6個設計，包括：A1 (宿萼正常果)、A2 (脫萼正常果)、B1(宿萼粗皮果)、B2 (脫萼粗皮果)、C1 (噴施鈣復合試劑的宿萼果)、C2 (噴施鈣復合試劑的脫萼果)

從2017年5月30日開始每隔20 d對粗皮果園內同等樹齡和樹勢的香梨樹進行噴施鈣復合試劑1次，共噴施4次。5月30日開始對A1、A2、B1、B2進行采樣，總共5次。6月20日開始對C1、C2進行采樣，總共4次。采樣是在每次噴藥之前(同一顆樹的東、南、西、北和中間5個方位隨機采樣)，每個試驗設計做5個重復(5株試驗樹)隨機采取30個(每個試驗設計共150個果實)。果實經清洗后削取約0.50 mm厚的果皮，并將剩余部分沿果核線分成果核和果肉部分，并且種子去掉，分別編號后裝入信封，在烘干箱中110℃下恒溫殺青30 min后，90℃下恒溫烘干至恒重，經粉碎研磨后備用。

1.2.2 樣品測定

果皮、果肉、果核樣品測定：氮的測定采用奈氏比色法[14]、磷的測定使用釩鉬黃比色法[14]，鉀、鈣、鎂的測定采用原子吸收分光光度法[15]。

1.3 數據統計

數據的整理和作圖利用Excel軟件，采用SPSS 19.0軟件對數據進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 膨大期到成熟期不同形態的香梨果實果皮、果肉和果核內氮(N)元素含量變化

研究表明，膨大期到成熟期果皮和果核N含量呈“降-升-降”的趨勢；果肉N含量總體上呈下降趨勢。膨大期到成熟期果實不同部位N元素含量高低順序依次為：果核>果皮>果肉，但是宿萼、脫萼粗皮果實各部位N含量均高于宿萼、脫萼正常果和鈣處理的宿萼、脫萼果。果皮N含量在18.14～6.30 mg/g，各時期宿萼粗皮果的果皮N含量最高；5月30日至7月30日脫萼正常果的果皮N含量顯著低于宿萼、脫萼粗皮果和鈣處理的宿萼、脫萼果(P<0.05)，8月20日鈣處理的脫萼果果皮N含量為最低。果肉N含量在16.12～2.51 mg/g，5月30日宿萼粗皮果的果肉N含量為最高，并且差異顯著(P<0.05)；其他時間段脫萼粗皮果的果肉N含量為最高；6月20日至7月10日宿萼、脫萼正常果的果肉N含量下降幅度較大，但宿萼、脫萼粗皮果和鈣處理的果肉宿萼、脫萼果的果肉N含量下降幅度較小。果核N含量在19.46～6.90 mg/g，7月10日脫萼粗皮果的果核N含量為最高，并且與宿萼、脫萼正常果和鈣處理的宿萼、脫萼果相比差異顯著(P<0.05)；其他時間段宿萼粗皮果的果核N含量最高。圖1

圖1 庫爾勒香梨生長發育期果實不同部位N元素含量變化
Fig.1 Variation of N element content in different parts of fruits of korla fragrantpearduringthegrowingperiod

2.2 膨大期到成熟期不同形態的香梨果實果皮、果肉和果核內磷(P)元素含量變化

研究表明，膨大期到成熟期果實各部位P含量總體上都呈下降的趨勢；5月30日至6月20日無論是正常果、粗皮果或鈣處理果，果肉P含量均高于果皮和果核的P含量；之后果核P含量均高于果皮和果肉的P含量。膨大期到成熟期宿萼、脫萼粗皮果果實各部位的P含量均高于宿萼、脫萼正常果和鈣處理的宿萼、脫萼果。果皮P含量在4.79～1.80 mg/g，6月20日脫萼粗皮果的果皮P含量最高，其他時間段宿萼粗皮果的果皮P含量為最高；5月30日脫萼正常果的果皮P含量顯著低于宿萼脫、萼粗皮果和宿萼正常果(P<0.05)；6月20日鈣處理的宿萼果果皮P含量最低，并且差異顯著(P<0.05)。果肉P含量在5.49～1.54 mg/g，7月30日脫萼粗皮果的果肉P含量最高，其他時間段宿萼粗皮果的果肉P含量為最高；8月20日宿萼、脫萼粗皮果的果肉P含量明顯上升。果核P含量在4.84～2.25 mg/g，5月30日宿萼粗皮果的果核P含量顯著高于脫萼粗皮果和宿萼、脫萼正常果(P<0.05)；6月20日和7月10日脫萼粗皮果的果核P含量最高；7月30日和8月20日宿萼粗皮果的果核P含量為最高，并且與宿萼、脫萼正常果和鈣處理的宿萼、脫萼果相比差異顯著(P<0.05)。圖2

2.3 膨大期到成熟期不同形態的香梨果實果皮、果肉和果核內鉀(K)元素含量變化

研究表明，膨大期到成熟期果實各部位K含量總體上都呈下降的趨勢。膨大期到成熟期宿萼、脫萼粗皮果的果實各部位K含量均高于宿萼、脫萼正常果和鈣處理的宿萼、脫萼果。果皮K含量在12.92～7.85 mg/g，整個過程中宿萼粗皮果的果皮K含量顯著高于脫萼粗皮果、宿萼脫萼正常果和鈣處理的宿萼脫萼果(P<0.05)；7月30日至8月20日鈣處理的脫萼果果皮K含量最低，并且差異顯著(P<0.05)。果肉K含量在11.95～7.45 mg/g，6月20日脫萼粗皮果的果肉K含量最高，并且差異顯著(P<0.05)；5月30日和7月10日宿萼粗皮果的果肉K含量最高，但與脫萼粗皮果相比差異不顯著(P>0.05)；7月30日至8月20日宿萼粗皮果的果肉K含量最高，并且差異顯著(P<0.05)。果核K含量在11.07～8.03 mg/g，7月10日脫萼粗皮果的果核K含量最高，但與宿萼粗皮果相比差異不顯著(P>0.05)；其他時間段宿萼粗皮果的果核K含量最高，但與脫萼粗皮果相比差異不顯著(P>0.05)。圖3

圖2 庫爾勒香梨生長發育期果實不同部位P元素含量變化
Fig.2 Variation of P element content in different parts of fruits of korla fragrantpearduringthegrowingperiod

圖3 庫爾勒香梨生長發育期果實不同部位K元素含量變化
Fig.3 Variation of K element content in different parts of fruits of korla fragrantpearduringthegrowingperiod

2.4 膨大期到成熟期不同形態的香梨果實果皮、果肉和果核內鈣(Ca)元素含量變化

研究表明，膨大期到成熟期，果皮和果肉Ca含量呈先上升后下降的趨勢；果核Ca含量呈“升-降-升”的趨勢。膨大期到成熟期果實不同部位鈣含量高低順序依次為：果皮>果核>果肉，但是宿萼、脫萼粗皮果的果皮、果肉和果核Ca含量均低于宿萼、脫萼正常果和鈣處理的宿萼、脫萼果。果皮Ca含量在1.942～0.366 mg/g，5月30日至6月20日宿萼正常果的果皮Ca含量最高，并且差異顯著(P<0.05)；7月10日宿萼、脫萼正常果的果皮Ca含量顯著高于宿萼、脫萼粗皮果和鈣處理的宿萼、脫萼果(P<0.05)；7月30日至8月20日宿萼正常果的果皮Ca含量顯著高于宿萼、脫萼粗皮果(P<0.05)。果肉Ca含量在0.562～0.072 mg/g，6月20日鈣處理的宿萼果果肉Ca含量顯著高于宿萼、脫萼粗皮果、脫萼正常果和鈣處理的脫萼果(P<0.05)；其他時間段宿萼正常果的果肉Ca含量顯著高于宿萼、脫萼粗皮果(P<0.05)。果核Ca含量在0.568～0.209 mg/g，5月30日宿萼正常果的果核Ca含量最高，并且差異顯著(P<0.05)；6月20日宿萼正常果的果核Ca含量顯著高于宿萼、脫萼粗皮果(P<0.05)；7月10日鈣處理的宿萼果果核Ca含量最高；7月30日至8月20日宿萼粗皮果的果核Ca含量最低，并且差異顯著(P<0.05)。圖4

圖4 庫爾勒香梨生長發育期果實不同部位Ca元素含量變化
Fig.4 Variation of Ca element content in different parts of fruits of korla fragrantpearduringthegrowingperiod

2.5 膨大期到成熟期不同形態的香梨果實果皮、果肉和果核內鎂(Mg)元素含量變化

研究表明，膨大期到成熟期果皮Mg含量總體上呈先上升后下降、果肉Mg含量先上升后下降、果核Mg含量先下降后上升的趨勢。無論是粗皮果、正常果或鈣處理果，5月30日至6月20日果皮Mg含量較高，其次為果核，果肉的較低；7月10～30日果肉Mg含量較高；8月20日果核Mg含量較高。整個過程中宿萼、脫萼粗皮果果實各部位Mg含量均低于宿萼、脫萼正常果和鈣處理的宿萼、脫萼果。果皮Mg含量在1.041～0.980 mg/g，7月10～30日宿萼正常果的果皮Mg含量最高，并且與宿萼、脫萼粗皮果相比存在顯著差異(P<0.05)；8月20日鈣處理的宿萼、脫萼果果皮Mg含量顯著高于宿萼、脫萼粗皮果和正常果(P<0.05)。果肉Mg含量在1.019～0.983 mg/g，8月20日脫萼正常果的果肉Mg含量最高，并且與宿萼、脫萼粗皮果相比差異顯著(P<0.05)。果核Mg含量在1.034～0.993 mg/g，7月10日至8月20日脫萼粗皮果的果核Mg含量最低，并且差異顯著(P<0.05)。圖5

圖5 庫爾勒香梨生長發育期果實不同部位Mg元素含量變化
Fig.5 Variation of Mg element content in different parts of fruits of korla fragrantpearduringthegrowingperiod

3 討論

庫爾勒香梨粗皮果的果面粗糙不平，輕者癥狀只發生在萼端部位，嚴重可遍及大部分果面，粗皮果的產生嚴重影響了香梨果實的外觀和內在品質[6]。礦質元素是果實的重要成分，也是影響果實質量的重要因素之一[16]。翟曉東等[4]認為正常果的氮、磷、鉀含量均低于粗皮果，而鈣和鎂含量均高于粗皮果。缺鈣是粗皮果形成的主要原因之一[4]。研究結果表明，無論是果皮、果肉或果核，宿萼、脫萼粗皮果鈣含量顯著低于宿萼、脫萼正常果，而氮、磷、鉀含顯著高于宿萼、脫萼正常果；在成熟期宿萼、脫萼粗皮果的果皮、果肉和果核鎂含量顯著低于宿萼、脫萼正常果，而在膨大期差異不顯著。鈣處理果的果皮、果肉和果核鈣、鎂含量均比粗皮果高，而氮、磷、鉀含量均比粗皮果低。說明粗皮果的形成可能與粗皮果果皮、果肉和果核內氮、磷、鉀含量過高從而造成果實缺鈣有關，噴鈣會不同程度的影響鈣和其他礦質元素含量，因此，粗皮果形成關鍵期通過噴鈣能有效地抑制粗皮果的形成。

張立新等[17]通過對蘋果果實不同部位鈣含量的變化研究發現，鈣在果皮內含量最高，種子和果核居中，果肉內的含量最低。鈣元素的再分配與韌皮部內的移動性差，而氮、磷、鉀和鎂元素在韌皮部容易流動[18,19]。羅志軍[20]等表明，鈣在植物體內主要是從木質部運輸，而在韌皮部內運輸較難，噴施到葉片上的鈣可有效的通過韌皮部到達果實，克服了鈣難以在韌皮部運輸的障礙，從而提高果實內鈣含量。李玲[21]在碭山酥梨果實研究發現，鈣含量低的部位，石細胞含量多。劉玲[22]研究發現，近果核處石細胞含量最多且直徑最大。研究發現，膨大期到成熟期粗皮果、正常果和鈣處理果的果核和果肉鈣含量均比果皮低兩倍；果核氮含量最高，其次為果皮，果肉的氮含量最低；膨大期果肉磷含量均比果皮和果核高，成熟期果核磷含量均比果皮和果肉高；鉀和鎂元素在果皮、果肉和果核內沒有規律性變化。相比其他礦質元素，果實不同部位之間鈣含量差異最為明顯，但是粗皮果果實不同部位鈣元素分配不勻不是導致粗皮果形成的原因。鈣是一些重要的酶和輔酶的活化劑，鈣作為“第二信使”與鈣調蛋白結合而成Ca2+-CaM復合體參與植物體內的多種生理生化過程以及酶活性的調控[23]。玉山·庫爾班[12]認為噴鈣能抑制木質素代謝相關酶的活性，從而降低木質素含量。因此，推斷鈣是否作為“第二信使”對木質素代謝相關酶的活性進行調控，需待進一步研究。

4 結論

果實不同部位鈣元素分配差異最為明顯，鈣元素積累高低順序依次為：果皮>果核>果肉，鈣含量分別在1.942～0.366 mg/g，0.568～0.209 mg/g，0.562～0.072 mg/g；氮和磷元素分配差異也較明顯。雖然果實不同部位鈣、氮和磷元素分配有差異，但粗皮果的果皮、果肉、果核鈣含量都顯著低于正常果，而氮、磷、鉀含量都顯著高于正常果。粗皮果的形成可能與粗皮果果皮、果肉和果核內氮、磷、鉀含量過高從而造成果實缺鈣有關，而與粗皮果果實不同部位鈣、氮和磷元素的分配不勻無關。噴鈣能增加果皮、果肉和果核內鈣含量；尤其是6月20日至7月30日最為明顯，這時是粗皮果形成的關鍵時期，該時間段加強補鈣措施，可以改善果實品質。