6 個庫爾勒香梨品種果實礦質元素與品質的相關性和通徑分析

位 杰，蔣 媛,*，林彩霞，石 蕾，羅洮峰，李永豐

（1.新疆生產建設兵團第二師農業科學研究所，新疆 鐵門關 841005；2.新疆生產建設兵團第二師農業技術推廣站，新疆 鐵門關 841005）

庫爾勒香梨（Pyrus sinkiangensis Yü）簡稱香梨，屬于薔薇科（Rosasceae）梨亞科（Pomoideae）梨屬（Pyrus）植物，作為新疆的“名、優、特”水果，不僅是新疆巴州的地理名片，也是代表中國農產品聞名海外的象征，市場前景廣闊。近十年來，在消費需求增加的帶動下，香梨種植規模迅速擴大。截止到2016年，全疆香梨總面積達到109.49萬 畝，產量104.6萬 t，其中核心區庫爾勒市的香梨總面積為43.2萬 畝，產量32.1萬 t[1]。隨著香梨產業的發展，其存在的問題也逐漸凸顯出來，主要表現在果小心大、果形不正、品質下降、抗寒性差等方面。為保障香梨產業的健康可持續發展，對香梨進行選優提純復壯和培育雜交新品種是最為有效的途徑[2]。目前，國內多家單位已先后培育出了多個香梨新品種，如新梨7號[3]、新梨9號[4]、新梨10號[5]等，極大豐富了香梨種質資源，為生產上品種結構的調整和優化發揮重要作用。

果實品質是決定市場競爭力的重要因素，礦質元素在果樹生長發育、產量和品質形成中起著重要作用，果實的礦質元素種類和含量與果實品質及其營養價值均有很大的關系，礦質元素缺失或過量都將影響果樹的生理代謝、品質的改善與產量的提高[6-16]。前人在庫爾勒香梨果實生長發育期礦質元素含量變化[17-18]、不同肥料類型和用量對香梨品質[19-21]、生長調節劑及噴鈣處理對果實礦質元素含量的影響[22-23]等方面已有一些報導，而關于庫爾勒香梨系品種的果實品質和礦質元素含量之間的關系還鮮見報道。本研究以6 個庫爾勒香梨品種為對象，分析比較6 個香梨品種果實品質及礦質元素含量的品種特性和差異，篩選影響不同果實品質指標的主要礦質元素因子，為開發利用資源的營養價值、功能性成分的質量評價、果園合理施肥以及品質調控提供科學的參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

供試梨品種取自新疆生產建設兵團第二師農業科學研究所梨種質資源保存圃中。果園立地條件及土肥水管理情況一致。砧木為杜梨，樹齡18～20 a，樹勢中庸，株行距3 m×5 m。供試品種包括香梨及其5 個雜交后代（新梨6號、新梨7號、新梨8號、新梨9號、新梨10號）。每個品種隨機選取5 株樹冠大小相對一致的樹作為重復，果實成熟時在每株樹冠外圍中部沿東、南、西、北4 個方位隨機選取成熟度相對一致、大小適中、無機械傷及病蟲害的果實樣品各2 個，每個品種共采集40 個果實樣品，帶回實驗室保存在0 ℃冰箱中，進行果實品質指標和礦質元素含量的測定。

蒽酮、乙醇、蔗糖、氫氧化鈉、磷酸、酚酞、鉬酸銨、乙二胺四乙酸二鈉、偏磷酸、草酸、VC、冰醋酸、硼酸、酒石酸銻鉀、高氯酸均為國產分析純；濃硫酸、過氧化氫、硝酸均為國產優級純。

1.2 儀器與設備

BP211D電子分析天平 廣州廣一科學儀器有限公司；WYT-IO-80%手持折射儀 成都光學廠；HH-S數顯恒溫水浴鍋 江蘇金壇市醫療儀器廠；GY-1型果實硬度計 東莞市塘廈精工儀器廠；T6S UV/VIS紫外-可見分光光度計 北京普析通用儀器有限責任公司；K-350凱氏定氮儀 瑞士步琦有限公司；AA-6300C原子吸收分光光度計 日本島津公司；MultifugeX1R高速冷凍離心機 德國Heraeus公司；JJ-2組織搗碎機 金壇市科析儀器有限公司；DHG-9246A電熱恒溫鼓風干燥箱上海精宏實驗設備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品前處理

將果實先用自來水洗凈，再用去離子水沖洗2 次，然后用吸水紙吸干表面水分。洗干凈的果實用不銹鋼刀削去果皮，剔除果核，將果肉切成小塊放置于組織搗碎機中搗碎，裝入塑料瓶中密封，保存于0 ℃冰箱中備測。

1.3.2 指標測定

單果質量采用電子分析天平測定；果實硬度采用GY-1型果實硬度計測定；可溶性固形物含量采用手持折射儀測定；可溶性糖含量的測定采用蒽酮比色法[24]；VC含量的測定采用鉬藍比色法[25]；可滴定酸含量的測定采用酸堿中和滴定法[26]；石細胞含量采用冷凍法測定[27]；糖酸比以可溶性糖含量和可滴定酸含量的比值表示。各指標重復3 次，取平均值。

果實氮（N）含量采用凱氏定氮法測定；果實磷（P）含量采用鉬銻抗比色法測定；果實鉀（K）含量采用火焰光度計法測定；果實銅（Cu）、鐵（Fe）、鋅（Zn）、鈣（Ca）、鎂（Mg）、錳（Mn）含量采用硝酸-高氯酸消解原子吸收分光光度法測定[28-30]。

1.4 數據處理與分析

采用Microsoft Excel和SPSS 18.0數據處理系統對實驗數據進行計算和統計分析，采用Duncan’s新復極差法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同梨品種果實的主要內在品質性狀比較

表1 不同梨品種果實的主要內在品質性狀Table 1 Major internal quality traits of different fragrant pear cultivars

由表1可知，不同梨品種果實的單果質量在142.30～405.80 g之間，新梨8號的單果質量最大，為405.80 g，香梨的單果質量最小，為142.30 g；果實硬度在4.55～6.75 kg/cm2，新梨9號果實硬度最大，為6.75 kg/cm2，新梨7號果實硬度最小，為4.55 kg/cm2；可溶性固形物質量分數在11.78%～13.17%之間，新梨9號的可溶性固形物質量分數最高，為13.17%，新梨10號的可溶性固形物質量分數最低，為11.78%；可溶性糖質量分數在8.54%～10.33%之間，新梨9號的可溶性糖質量分數最高，為10.33%，新梨10號的可溶性糖質量分數最低，為8.54%；可滴定酸質量分數在0.045%～0.077%之間，新梨6號的可滴定酸質量分數最高，為0.077%，新梨8號的可滴定酸質量分數最低，為0.045%；VC含量在3.00～4.51 mg/100 g之間，新梨6號的VC含量最高，為4.51 mg/100 g，新梨8號的最低，為3.00 mg/100 g；石細胞質量分數變化范圍為0.130%～0.440%，石細胞質量分數最高的是香梨，為0.440%，石細胞質量分數最低的是新梨6號，為0.130%；不同梨品種的糖酸比在125.58～211.87之間變化，其中新梨8號的糖酸比最高，為211.87，新梨6號的糖酸比最低，為125.58。

由表1還可以看出，在所測的6 個香梨系品種果實品質性狀中，只有果實可溶性固形物含量和可溶性糖含量的變異程度較小，變異系數分別為4.07%、6.97%，石細胞含量的變異程度最大，達到46.86%，其次為單果質量（變異系數36.55%）、糖酸比（變異系數19.68%）、可滴定酸含量（變異系數19.67%）、果實硬度（變異系數17.50%）、VC含量（變異系數14.87%）。

表2 不同梨品種果實的礦質元素含量Table 2 Mineral element contents of different pear cultivars

由表2可知，不同梨品種果實中的大量元素N、P、K、Mg、Ca的含量遠遠大于其他4 種微量元素。果實大量元素中以K元素含量最高，微量元素中以Cu元素的含量最高。不同梨品種果實中N元素含量在0.27～0.48 g/kg之間，P元素含量在0.36～0.84 g/kg之間，K元素含量在0.81～1.19 g/kg之間，Ca元素含量在27.82～53.97 mg/kg之間，Mg元素含量在47.83～73.32 mg/kg之間，Fe元素含量在0.24～0.47 mg/kg之間，Cu元素含量在1.48～2.98 mg/kg之間，Zn元素含量在0.79～1.27 mg/kg之間，Mn元素含量在0.49～0.91 mg/kg之間。

不同梨品種果實內9 種礦質元素含量的變異程度不同，P元素含量的變異程度最大，變異系數為33.33%，其次為Cu元素含量，變異系數為28.05%，Mg元素含量的變異程度最小，變異系數為16.59%。果實品質和礦質元素含量的綜合測定結果表明，不同梨品種之間的內在營養品質性狀差異較大，說明香梨雜交后代品種資源多樣性較為豐富。

2.2 不同梨品種果實礦質元素和品質之間的相關性

表3 不同梨品種果實礦質元素與品質的相關性Table 3 Correlation between fruit mineral elements and quality of different pear varieties

由表3可知，不同礦質元素對果實品質的影響不同，且同一種礦質元素在不同品質指標中所起的作用也不同。果實可溶性固形物和N元素含量存在顯著的正相關關系，可溶性糖與Cu元素含量存在顯著的正相關關系，可滴定酸與Mg元素含量存在顯著的正相關關系，VC與P元素含量呈顯著的正相關關系，糖酸比和Mg元素含量存在顯著的負相關關系。由此表明，梨果實的品質形成是各種礦質元素協同作用的結果。

2.3 不同梨品種果實品質和礦質元素之間的通徑分析

相關系數的大小雖能代表各品質性狀與礦質元素含量之間的相關程度，但并不能完全反映出各種礦質元素對品質性狀的相對重要性。通徑分析則能較好地反映各相關指標間的相互影響和礦質元素對品質性狀的相對重要性，通徑系數的絕對值大小反映了各礦質元素對果實品質的影響大小[31-32]。

表4 不同梨品種果實礦質元素與單果質量的通徑分析Table 4 Path analysis between fruit mineral elements and single fruit mass of different pear varieties

從表4可以看出，對單果質量的主要影響因子有N（x1）、P（x2）、Ca（x4）、Mg（x5）和Fe（x6）。各元素對梨果實單果質量影響的大小順序為Ca（1.275 8）＞N（－1.264 9）＞P（0.953 3）＞Fe（－0.826 4）＞Mg（－0.612 8）＞K（－0.473 1）＞Zn（0.235 2）＞Mn（0.112 9）＞Cu（0.027 9），Ca為最大影響因子。其中P、Ca、Cu、Zn和Mn對梨果實單果質量的影響為正值，N、K、Mg、Fe對梨果實單果質量的影響為負值。果實礦質元素含量除通過直接作用引起果實品質的變化外，還通過其他指標的間接作用引起果實品質的變化。由表4還可以看出，通過其他因子對果實單果質量影響最大的因子為Mg（1.173 5），N和Fe對單果質量的間接影響也較大，且均為正值。Mn的間接通徑系數較小。由此表明，對梨果實單果質量影響較大的因子為N、Ca、Mg和Fe。

從表5可以看出，對果實硬度的主要影響因子有P（x2）和Ca（x4）。各元素對梨果實硬度影響的大小順序為Ca（0.631 2）＞P（0.371 9）＞K（0.244 0）＞Cu（－0.206 8）＞Mg（0.190 9）＞Mn（0.114 3）＞Zn（0.103 6）＞Fe（0.058 1）＞N（0.042 4），Ca為最大影響因子。其中N、P、K、Ca、Mg、Fe、Zn和Mn對果實硬度的影響為正值，Cu對果實硬度的影響為負值。由表5還可以看出，通過其他因子對果實硬度影響最大的因子為Cu（0.767 5），Mg和Zn對果實硬度的間接影響也較大，N、P、Ca的間接通徑系數較小。由此表明，對果實硬度影響較大的因子為Ca和Cu。

表5 不同梨品種果實礦質元素與果實硬度的通徑分析Table 5 Path analysis between fruit mineral elements and firmness of different pear varieties

表6 不同梨品種果實礦質元素與可溶性固形物的通徑分析Table 6 Path analysis between fruit mineral elements and soluble solid content of different pear varieties

從表6可以看出，對可溶性固形物的主要影響因子有N（x1）、K（x3）、Ca（x4）、Mg（x5）、Fe（x6）和Cu（x7）。各元素對梨果實可溶性固形物影響的大小順序為Ca（0.726 3）＞N（0.515 7）＞Mg（0.299 5）＞K（0.236 8）＞Fe（0.217 5）＞Cu（－0.213 9）＞P（－0.029 1）＞Zn（－0.013 5）＞Mn（－0.001 3）， Ca為最大影響因子。其中N、K、Ca、Mg和Fe對可溶性固形物的影響為正值，Cu、P、Zn、Mn對可溶性固形物的影響為負值。由表6還可以看出，通過其他因子對果實可溶性固形物影響最大的因子為Cu（0.774 5），P和Mn對可溶性固形物的間接影響也較大，且均為正值。Ca和Fe的間接通徑系數較小。由此表明，對可溶性固形物影響較大的因子為Cu、Ca和N。

從表7可以看出，對可溶性糖的主要影響因子有N（x1）、P（x2）、K（x3）、Mg（x5）、Fe（x6）、Cu（x7）和Zn（x8）。各元素對梨果實可溶性糖影響的大小順序為N（0.870 3）＞Zn（－0.716 8）＞Mg（0.672 3）＞P（0.457 8）＞Fe（0.206 9）＞Cu（－0.195 9）＞Ca（0.122 8）＞K（－0.115 3）＞Mn（－0.044 6）， N為最大影響因子。其中N、P、Ca、Mg和Fe對可溶性糖的影響為正值，K、Cu、Zn和Mn對可溶性糖的影響為負值。由表7還可以看出，通過其他因子對果實可溶性糖影響最大的為N（－0.797 1），且影響作用為負值，其次為Cu（0.756 6），影響為正值。K通過其他礦質元素對可溶性糖的影響為正值（0.606 3），Ca、Mn、Zn的間接通徑系數也較大，P、Mg和Fe的間接通徑系數較小。由此表明，對可溶性糖影響較大的因子為N、Cu、Mg和K。

表7 不同梨品種果實礦質元素與可溶性糖的通徑分析Table 7 Path analysis between fruit mineral elements and soluble sugar content of different pear varieties

表8 不同梨品種果實礦質元素與可滴定酸的通徑分析Table 8 Path analysis between fruit mineral elements and titrable acidity of different pear varieties

從表8可以看出，對可滴定酸的主要影響因子有N（x1）、P（x2）、Ca（x4）、Mg（x5）和Fe（x6）。各元素對梨果實可滴定酸影響的大小順序為N（0.903 8）＞Fe（－0.797 6）＞P（0.696 2）＞Ca（0.429 7）＞Mg（0.384 3）＞Zn（－0.262 5）＞K（－0.084 2）＞Mn（0.073 2）＞Cu（－0.020 1），N為最大影響因子。其中N、P、Ca、Mg和Mn對可滴定酸的影響為正值，K、Fe、Cu和Zn對可滴定酸的影響為負值。由表8還可以看出，通過其他因子對果實可滴定酸影響最大的為Fe（1.012 8），且影響作用為正值，其次為N（－0.802 8），影響為負值，K和Cu的間接通徑系數也較大，P、Ca、Mg、Zn和Mn的間接通徑系數較小。由此表明，對可滴定酸影響較大的因子為Fe、N、P。

表9 不同梨品種果實礦質元素與糖酸比的通徑分析Table 9 Path analysis between fruit mineral elements and sugar-toacid ratio of different pear varieties

從表9可以看出，對糖酸比的主要影響因子有N（x1）、P（x2）、Ca（x4）和Fe（x6）。各元素對糖酸比影響的大小順序為N（－0.990 0）＞Fe（－0.973 4）＞P（0.842 8）＞Ca（0.688 5）＞Mn（0.148 8）＞Mg（0.104 0）＞K（－0.064 7）＞Zn（－0.047 9）＞Cu（－0.018 0），N為最大影響因子。其中P、Ca、Mn和Mg對糖酸比的影響為正值，N、Fe、K、Zn和Cu對糖酸比的影響為負值。由表9還可以看出，通過其他因子對果實糖酸比影響最大的為Fe（1.188 7），且影響作用為正值，其次為N（0.930 0），影響也為正值，Cu和K的間接通徑系數較大，Ca的間接通徑系數較小。由此表明，對糖酸比影響較大的因子為Fe、N、P和Ca。

表10 不同梨品種果實礦質元素與VC的通徑分析Table 10 Path analysis between fruit mineral elements and vitamin C content of different pear varieties

從表10可以看出，對VC的主要影響因子有N（x1）、P（x2）、K（x3）、Ca（x4）、Mg（x5）和F e（x6）。各元素對V C影響的大小順序為F e（－1.224 9）＞N（1.201 5）＞P（1.059 5）＞Mg（0.707 7）＞Ca（0.639 4）＞K（－0.563 2）＞Zn（－0.170 8）＞Cu（－0.145 8）＞Mn（0.080 5），Fe 為最大影響因子。其中N、P、Ca、Mg和Mn對VC的影響為正值，K、Fe、Cu和Zn對VC的影響為負值。由表10還可以看出，通過其他因子對果實VC影響最大的為Fe（1.440 2），且影響作用為正值，其次為K（1.054 2），影響也為正值，N通過其他礦質元素對VC的影響為負值（－1.087 4）。Ca、Mg和Zn的間接通徑系數均較小。由此表明，對VC影響較大的因子為Fe、N、P和K。

表11 不同梨品種果實礦質元素與石細胞的通徑分析Table 11 Path analysis between fruit mineral elements and stone cell content of different pear varieties

從表11可以看出，對石細胞的主要影響因子有N（x1）、P（x2）、Ca（x4）、Mg（x5）和Cu（x7）。各元素對石細胞影響的大小順序為P（0.490 5）＞Ca（0.443 6）＞N（0.261 5）＞Mg（0.190 0）＞Cu（－0.189 6）＞Fe（0.141 6）＞Zn（－0.097 7）＞Mn（0.084 7）＞K（0.061 0），P為最大影響因子。其中N、P、Ca、Mg、Fe、Mn和K對石細胞的影響為正值，Cu和Zn對石細胞的影響為負值。由表11還可以看出，通過其他因子對果實石細胞影響最大的為Cu（0.750 3），且影響作用為正值，其次為K（0.430 0），影響也為正值，P和Fe的間接通徑系數較小。由此表明，對石細胞影響較大的因子為Cu、P、Ca和K。

3 討論與結論

礦質營養是梨生長發育、產量與果實品質形成的物質基礎。梨果實礦質營養的含量因其生長的環境不同而表現出一定的差異，除與光、溫、水、土、氣等環境生態因子相關外，還與品種、砧木類型、栽培管理技術等因素密切相關。陳艷秋等[33]研究表明，在蘋果梨果實礦質元素組分中，K含量最高，N、Mg與總糖含量呈顯著負相關，Ca與可滴定酸呈顯著負相關，Fe與可滴定酸呈顯著正相關。湯婷婷[34]研究發現，單果質量與果實中N、Ca、Mg、Mn含量呈極顯著負相關，可溶性固形物與N、K含量呈極顯著正相關，與Cu含量呈極顯著負相關；可溶性糖含量與Cu含量呈極顯著負相關，可滴定酸含量與N、K、Ca、Mn含量呈極顯著正相關，VC含量與Zn含量呈極顯著正相關。蘇艷麗[35]研究發現，在梨果實生長發育過程中，果實中N、P、K、Ca、Mg元素與單果質量都呈極顯著負相關。前人的研究結果部分有出入，本研究與前人的研究成果也不盡相同，可能是由于只考慮單個元素對果實品質的影響，而元素之間的相互作用沒能充分體現，也可能是品種之間的品質效應不盡相同所致。

不同香梨品種果實品質性狀存在一定的差異，果實可溶性固形物含量和可溶性糖含量的變異程度較小，石細胞含量的變異程度最大。不同香梨系品種果實內9 種礦質元素的含量也存在一定程度的差異，P元素含量的變異程度最大，Mg元素含量的變異程度最小。相關性分析結果表明，果實可溶性固形物和N元素含量、可溶性糖與Cu元素含量、可滴定酸與Mg元素含量、VC與P元素含量呈顯著的正相關關系，糖酸比和Mg元素含量存在顯著的負相關關系，單果質量、果肉硬度、果實石細胞含量與各礦質元素含量之間不存在顯著的相關性。

通徑分析結果表明，梨果實中各種礦質元素對品質指標的影響存在一定的差異，其中，對單果質量直接影響的順序依次為Ca＞N＞P＞Fe＞Mg＞K，對果實硬度直接影響的順序依次為Ca＞P＞K＞Cu＞Mg，對可溶性固形物直接影響的順序依次為Ca＞N＞Mg＞K＞Fe＞Cu，對可溶性糖直接影響順序依次為N＞Zn＞Mg＞P，對可滴定酸直接影響的大小順序為N＞Fe＞P＞Ca＞Mg，對糖酸比直接影響的大小順序為N＞Fe＞P＞Ca，對VC直接影響的大小順序為Fe＞N＞P＞Mg＞Ca＞K，對石細胞直接影響的大小順序為P＞Ca＞N＞Mg＞Cu。生產實踐中要合理調控各種礦質元素的施肥配比，從而實現梨果的優質高效栽培。