不同中間砧‘寒富’蘋果鈣素動態(tài)及果實(shí)品質(zhì)比較分析*

張艷珍，趙德英，周江濤，陳艷輝，解 斌，楊 安，張海棠，程存剛

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所，遼寧省落葉果樹礦質(zhì)營養(yǎng)與肥料高效利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部園藝作物種質(zhì)資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧興城 125100）

‘寒富’是遼寧省栽培范圍最廣的蘋果品種，且栽培面積仍在不斷增加[1]。‘寒富’耐寒性強(qiáng)、果個(gè)大、豐產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)等，但生產(chǎn)中常出現(xiàn)果實(shí)鈣素失調(diào)而誘發(fā)的苦痘病、水心病等生理病害[2]。鈣在果實(shí)中的積累主要依賴于木質(zhì)部運(yùn)輸，與樹體其他部位相比，果實(shí)的蒸騰速率較低，運(yùn)輸速率也很慢[3]。此外，果實(shí)中鈣濃度過高，會導(dǎo)致細(xì)胞毒性、細(xì)胞壁過硬和發(fā)育異常[4]；當(dāng)鈣供應(yīng)不足或運(yùn)輸受阻時(shí)，就會導(dǎo)致局部鈣缺乏，導(dǎo)致膜破裂、細(xì)胞壁解聚[5]。因此，鈣的供應(yīng)和運(yùn)輸對果實(shí)發(fā)育至關(guān)重要。

嫁接涉及維管束再連接，不同砧穗組合間連接狀態(tài)存在差異[6]。中間砧本身運(yùn)轉(zhuǎn)特性以及砧穗組合間的連接狀態(tài)均影響植株的輸導(dǎo)能力[7-8]。近年來，眾多學(xué)者針對砧木種類與植株鈣素營養(yǎng)、果實(shí)品質(zhì)的關(guān)系進(jìn)行了研究。Kidman 等[9]研究表明，與其他砧木相比，以‘99 Richter’為砧木的葡萄葉柄和花粉鈣含量較高。趙靜等[10]通過研究中間砧對‘黃金梨’礦質(zhì)元素的影響發(fā)現(xiàn)，以‘K11’為中間砧的接穗葉片鈣含量顯著高于‘OHF51’‘OHF97’等中間砧‘黃金梨’。李民吉等[11]研究發(fā)現(xiàn)，以‘G935’為砧木的‘宮藤富士’單果重和果形指數(shù)顯著高于其他蘋果品種。王紅平[12]比較了不同矮化中間砧對‘長富2 號’果實(shí)品質(zhì)的差異發(fā)現(xiàn)，以‘Y-1’為中間砧的果實(shí)硬度和可溶性固形物含量顯著高于以‘SH1’和‘B9’為中間砧的。此外，蘋果年周期中不同生長發(fā)育階段對鈣的需求量也不相同[13]，而關(guān)于‘寒富’果實(shí)鈣含量以及累積量動態(tài)變化尚鮮見報(bào)道。

因此，本試驗(yàn)選用‘SH38’‘SH6’‘SH1’‘SH40’‘GM310’‘GM256’等抗寒性較強(qiáng)的矮化中間砧，研究不同中間砧‘寒富’鈣動態(tài)變化、累積情況以及果實(shí)品質(zhì)差異，以期篩選出在冷涼氣候蘋果產(chǎn)區(qū)應(yīng)用推廣的鈣轉(zhuǎn)運(yùn)高效型中間砧，為冷涼氣候蘋果生產(chǎn)區(qū)適宜矮化砧木的篩選提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2019 年4—11 月在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所前所試驗(yàn)基地進(jìn)行。供試蘋果品種為‘寒富’，中間砧分別為‘SH38’‘SH6’‘SH1’‘SH40’‘GM310’‘GM256’，基砧均為組培山定子。每個(gè)中間砧品種選取長勢和負(fù)載量一致的樹6 株，2 株為1 個(gè)小區(qū)，重復(fù)3 次，采用常規(guī)統(tǒng)一管理方式。土壤pH 值為6.1，有機(jī)質(zhì)含量14.5 g/kg，速效氮含量86.3 mg/kg，速效磷含量42.5 mg/kg，速效鉀含量126.3 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)方法

（1）取樣。分別于花后45、60、80、100、120、140、160 d（果實(shí)成熟期）采集葉片和果實(shí)樣品，按照隨機(jī)取樣原則，每株樹從樹冠東南西北4 個(gè)方向外圍營養(yǎng)枝上采取第5～7 片葉，共20 片，并選取無明顯病蟲害、無創(chuàng)傷的果實(shí)10 個(gè)，立即運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室。

（2）測定。鈣含量，將果實(shí)沿兩側(cè)果肩中部對角線切開，取皮下果肉。葉片洗凈、擦干，于105 ℃殺青30 min，70 ℃烘干至恒重，過80 目篩。果樣或葉樣用H2O2-H2SO4法混合消化，用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（iCAP 6200，英國賽默飛世爾科技公司）測定鈣含量。

果實(shí)品質(zhì)，使用TA-HDplus 物性分析儀測定果實(shí)硬度，使用PAL-1 手持測糖儀測定可溶性固形物含量，可滴定酸含量用酸堿滴定法測定，可溶性糖含量用蒽酮比色法測定，維生素C 含量用2,6-二氯靛酚滴定法測定。

1.3 數(shù)據(jù)計(jì)算與統(tǒng)計(jì)分析

不同時(shí)期果實(shí)累積鈣對總鈣的貢獻(xiàn)率（%）=（果實(shí)鈣累積量/成熟期果實(shí)鈣累積量）×100

果實(shí)累積量=鈣含量（DW）×單果重（FW）×（1-果實(shí)含水量）

固酸比=可溶性固形物含量/總酸含量

糖酸比=可溶性糖含量/總酸含量

使用Microsoft Excel 2016 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理及繪圖，使用SAS 進(jìn)行方差分析。通過Matlab 編寫算法進(jìn)行果實(shí)品質(zhì)綜合評價(jià)，主要步驟如下：先將‘寒富’果實(shí)各品質(zhì)指標(biāo)實(shí)測值歸一化處理，消除量綱不同所造成的影響，之后通過主觀層次分析和客觀熵權(quán)分析分別得到權(quán)重，再依據(jù)博弈論原理，求得各指標(biāo)的最終權(quán)重，最后依據(jù)Topsis 綜合評價(jià)模型評價(jià)不同中間砧‘寒富’的果實(shí)品質(zhì)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同中間砧‘寒富’葉片鈣濃度變化

葉片鈣含量變化可反映樹體的鈣素吸收運(yùn)轉(zhuǎn)情況。由圖1 可知，生育期內(nèi)，各中間砧‘寒富’葉片的鈣濃度均呈上升趨勢。花后45 d，鈣濃度范圍為13.7～16.9 g/kg；花后100 d，鈣濃度范圍為14.4～23.4 g/kg；花后160 d，鈣濃度范圍為18.4～30.7 g/kg。各中間砧‘寒富’葉片鈣濃度在生長初期差異較小，以‘GM310’為中間砧的稍高，其次是以‘GM256’‘SH38’‘SH40’為中間砧的，以‘SH6’和‘SH1’為中間砧的濃度最低。隨生育期的延長，各中間砧‘寒富’葉片鈣濃度均呈上升趨勢。花后160 d，葉片鈣濃度按中間砧排序依次為‘GM310’＞‘GM256’＞‘SH40’＞‘SH6’＞‘SH38’＞‘SH1’，以‘GM310’為中間砧的‘寒富’葉片鈣濃度比以‘SH1’為中間砧的高39.98%。此時(shí)，‘SH40’‘GM256’‘GM310’間存在顯著差異，三者與‘SH38’‘SH6’‘SH1’間亦存在顯著差異，但‘SH38’‘SH6’‘SH1’間無顯著差異。

圖1 不同中間砧‘寒富’葉片鈣濃度變化

2.2 不同中間砧‘寒富’果實(shí)鈣濃度變化

果實(shí)中鈣含量可影響果實(shí)品質(zhì)。由圖2 可知，各中間砧‘寒富’果實(shí)鈣濃度變化趨勢一致，果實(shí)膨大期，鈣濃度迅速降低，之后緩慢下降。各中間砧‘寒富’果實(shí)鈣濃度差異在花后45 d 明顯。以‘GM310’為中間砧的‘寒富’鈣濃度最高，為2.27 g/kg，其次是以‘SH40’為中間砧的，鈣濃度為2.15 g/kg，之后按中間砧排序依次是‘GM256’‘SH6’‘SH1’，‘SH38’鈣濃度最低，僅為以‘GM310’為中間砧的62.96%。各中間砧‘寒富’果實(shí)鈣濃度下降趨勢一致，下降幅度不同。以‘SH40’為中間砧的‘寒富’果實(shí)鈣濃度下降幅度最大，為75.38%，以‘GM256’為中間砧的下降幅度最小，為61.41%。成熟期‘寒富’果實(shí)鈣濃度按中間砧排序依次為‘GM256’＞‘GM310’＞‘SH40’＞‘SH1’＞‘SH6’＞‘SH38’，以‘GM256’為中間砧的果實(shí)鈣濃度比以‘SH38’為中間砧的高38.56%。此時(shí)，以‘GM256’‘GM310’‘SH6’‘SH38’為中間砧的‘寒富’果實(shí)鈣濃度間均存在顯著差異。

圖2 不同中間砧‘寒富’果實(shí)鈣濃度變化

2.3 不同中間砧‘寒富’果實(shí)鈣累積量與吸收時(shí)期

由圖3 可知，花后45 d 時(shí)，以‘GM310’為中間砧的‘寒富’果實(shí)鈣累積量最多，占總累積量的48.89%，其次是以‘SH40’‘SH38’‘SH1’‘SH6’為中間砧的，以‘GM256’為中間砧的最少，僅為總累積量的27.32%。花后60 d 時(shí)，6 種中間砧‘寒富’蘋果果實(shí)鈣累積量均在50%以上，以‘SH40’為中間砧的‘寒富’蘋果所占比率最高，為70.72%。鈣累積量以花后0～60 d 較大，各中間砧‘寒富’果實(shí)鈣累積量在10.02～16.79 mg，占全年吸收鈣比率的52.54%～70.20%，隨后的果實(shí)鈣累積動態(tài)因中間砧種類而不同。花后120～160 d，鈣累積量在1.71～6.11 mg，占總累積量的8.96%～23.68%。果實(shí)成熟期，以‘GM256’為中間砧的‘寒富’果實(shí)鈣累積量顯著高于其余中間砧的，為25.83 mg，以‘SH38’為中間砧的累積量最少，為18.35 mg。

圖3 不同中間砧‘寒富’生育期內(nèi)果實(shí)鈣累積情況

2.4 不同中間砧‘寒富’果實(shí)品質(zhì)差異

砧木對果實(shí)品質(zhì)形成具有重要的調(diào)控作用。由表1可知，各中間砧‘寒富’果實(shí)品質(zhì)存在差異。以‘SH38’‘GM256’為中間砧的‘寒富’單果重顯著高于其他中間砧‘寒富’。以‘SH6’為中間砧的‘寒富’果形指數(shù)最大，其次為以‘SH38’‘SH1’‘SH40’為中間砧的，以‘GM310’‘GM256’為中間砧的最小。以‘GM256’‘SH1’為中間砧的‘寒富’果實(shí)可溶性固形物含量在15.00%以上，但二者差異不顯著；其次為以‘SH40’‘GM310’為中間砧的，分別為14.37%、13.77%；以‘SH6’‘SH38’為中間砧的可溶性固形物含量顯著低于其他中間砧的，分別為13.37%和13.33%。各中間砧‘寒富’果實(shí)可滴定酸含量差異顯著，按中間砧排序依次為‘GM310’＞‘SH38’＞‘GM256’＞‘SH1’‘SH6’＞‘SH40’。各中間砧‘寒富’果實(shí)可溶性糖含量與可溶性固形物含量基本一致，以‘GM256’為中間砧的比以‘SH38’‘SH6’為中間砧的高41.72%。此外，以‘GM256’為中間砧的‘寒富’果實(shí)維生素C 含量高達(dá)8.16 mg/kg，顯著高于其他中間砧‘寒富’；以‘SH40’‘SH6’‘SH38’‘SH1’為中間砧的維生素C 含量分別為6.26、6.14、5.44、5.37 mg/kg，相互間差異未達(dá)顯著水平。固酸比和糖酸比是評價(jià)果實(shí)風(fēng)味的關(guān)鍵因子。以‘SH40’為中間砧的‘寒富’果實(shí)固酸比最高，達(dá)41.93；以‘GM256’為中間砧的‘寒富’果實(shí)糖酸比最高，為21.39。以‘GM256’為中間砧的‘寒富’果實(shí)硬度最大，為12.36 kg/cm2；以‘GM310’‘SH40’‘SH1’‘SH6’為中間砧的次之，為10.77～11.44 kg/cm2；以‘SH38’為中間砧的果實(shí)硬度為9.07 kg/cm2，顯著低于其他中間砧的。各中間砧‘寒富’果實(shí)單果重、果形指數(shù)、硬度、可溶性固形物含量、可滴定酸含量、可溶性糖含量、維生素C 含量、固酸比、糖酸比的變異系數(shù)分別為2.99%、3.83%、9.91%、6.34%、5.36%、15.08%、16.20%、8.95%和13.25%。目前，消費(fèi)者對于品質(zhì)的要求日益提升，但‘寒富’果實(shí)單一品質(zhì)指標(biāo)最優(yōu)的中間砧不盡相同，因此，果實(shí)綜合評價(jià)指標(biāo)的建立至關(guān)重要。

表1 不同中間砧‘寒富’果實(shí)品質(zhì)

2.5 不同中間砧‘寒富’果實(shí)品質(zhì)綜合評價(jià)

由于果實(shí)品質(zhì)各指標(biāo)最優(yōu)值的‘寒富’中間砧各不相同，因此需要綜合分析。

采用主觀層次分析法[14]的分析結(jié)果為，果實(shí)糖酸比權(quán)重最高，達(dá)0.282 6；其次為固酸比和單果重，權(quán)重分別為0.188 5 和0.119 0；可溶性糖含量、可溶性固形物含量與可滴定酸含量權(quán)重相同，均為0.094 1；硬度和維生素C 含量權(quán)重較低，分別為0.056 5 和0.047 2；果形指數(shù)權(quán)重最低，僅為0.023 8。

通過客觀熵權(quán)法[15]得到果實(shí)維生素C 含量權(quán)重高達(dá)0.129 4；其次為單果重，權(quán)重達(dá)到0.127 2；可溶性固形物含量權(quán)重為0.125 2；糖酸比含量權(quán)重為0.115 7；可滴定酸含量權(quán)重為0.113 9；硬度權(quán)重為0.100 8；可溶性糖含量權(quán)重為0.096 4；果形指數(shù)權(quán)重為0.096 0；固酸比權(quán)重僅為0.095 5。

由于‘寒富’果實(shí)品質(zhì)各指標(biāo)權(quán)重在主觀層次分析法與熵權(quán)法中截然不同，依據(jù)博弈論原理，通過組合賦權(quán)得到綜合權(quán)重[16]。糖酸比權(quán)重最高，為0.279 9；其次為固酸比，權(quán)重達(dá)0.187 4；單果重權(quán)重達(dá)0.120 6；可溶性固形物含量權(quán)重為0.096 1；可滴定酸含量權(quán)重為0.095 8；可溶性糖含量權(quán)重為0.095 2；硬度權(quán)重為0.058 6；維生素C 含量權(quán)重為0.050 5；果形指數(shù)所占權(quán)重最低，僅為0.026 5。

依據(jù)Topsis 近似理想法[17]，從果實(shí)綜合品質(zhì)考慮，確定‘寒富’果實(shí)品質(zhì)綜合評價(jià)值按中間砧排序由高到低為‘GM256’（0.674 7）、‘SH1’（0.671 2）、‘GM310’（0.670 8）、‘SH40’（0.670 3）、‘SH6’（0.668 8）、‘SH38’（0.668 5）。

3 結(jié)論與討論

植株的生育階段是體內(nèi)代謝活動階段性在形態(tài)上的反應(yīng)[18]，各生長期，不同器官鈣含量不同。葉片是為當(dāng)年果實(shí)生長發(fā)育提供并積累礦質(zhì)養(yǎng)分的重要源器官。彭婷等[19]研究表明，獼猴桃葉片鈣濃度在花后15～110 d 持續(xù)升高，此后維持相對穩(wěn)定；鄭偉尉等[20]研究了8 個(gè)蘋果主栽品種生長季鈣含量分析發(fā)現(xiàn)，葉片鈣濃度均呈上升趨勢；而何平等[21]研究發(fā)現(xiàn)，富士葉片鈣濃度高峰期出現(xiàn)在8 月中旬，且之后鈣濃度降低。這可能是因?yàn)闃浞N不同而導(dǎo)致的濃度變化趨勢產(chǎn)生差異。本研究表明，各中間砧‘寒富’葉片鈣濃度呈上升趨勢，濃度范圍為18.4～30.7 g/kg，以‘GM310’為中間砧的‘寒富’葉片鈣濃度最高。

果實(shí)中的鈣積累主要依賴于木質(zhì)部液流的速率，受蒸騰作用和生長速率的影響[22]。本試驗(yàn)研究表明，各中間砧‘寒富’果實(shí)鈣濃度在花后45～80 d 迅速下降，下降幅度為37.91%～55.89%，此后鈣濃度緩慢下降，鈣濃度大幅下降期與果實(shí)的迅速膨大期一致。整個(gè)生育期，果實(shí)均能吸收鈣，但鈣累積主要集中在花后前60 d，此時(shí)6 種中間砧‘寒富’果實(shí)鈣累積量均在50%以上。這種現(xiàn)象的原因可能是由于東北冷涼地區(qū)7 月、8 月太陽輻射較強(qiáng)，氣溫較高，此時(shí)，‘寒富’蒸騰量較大，莖流速率高，鈣的運(yùn)輸速率較高[23]。此外，果實(shí)中的木質(zhì)部在發(fā)育過程中由于果實(shí)快速膨大引起的維管束損傷而變得功能失調(diào)[24]，果柄中草酸鈣累積阻塞鈣在韌皮部運(yùn)輸[25]等原因，造成果實(shí)生長后期鈣素積累困難。

中間砧可改變根系和接穗之間的輸導(dǎo)系統(tǒng)，導(dǎo)致輸導(dǎo)能力不同，顯著影響鈣的吸收和運(yùn)轉(zhuǎn)[6,8]。趙德英等[26]在研究不同中間砧‘嘎拉’蘋果葉片礦質(zhì)元素含量特征時(shí)發(fā)現(xiàn)，以‘GM310’為中間砧的葉片鈣含量高于以‘遼砧2 號’和‘SH 系’為中間砧的。劉國榮[27]研究表明，以‘SH38’‘SH5’為中間砧的‘紅富士’蘋果果實(shí)內(nèi)鈣含量顯著高于以‘M26’‘B9’為中間砧的。本研究結(jié)果與劉國榮的研究一致，不同中間砧‘寒富’葉片和果實(shí)的鈣濃度均存在顯著差異，均為以GM 系為中間砧的鈣濃度高于以SH 系為中間砧的。其中葉片鈣含量最高的是以‘GM310’為中間砧的，比鈣含量最低的以‘SH1’為中間砧的高39.98%；果實(shí)鈣含量最高的是以‘GM256’為中間砧的，比鈣含量最低的以‘SH38’為中間砧的高40.76%。

砧木作為輸導(dǎo)系統(tǒng)，可影響樹體礦質(zhì)元素以及碳同化物積累，從而影響果實(shí)品質(zhì)。王紅平[12]比較了不同矮化中間砧對‘長富2 號’蘋果果實(shí)品質(zhì)的差異，發(fā)現(xiàn)以‘Y-1’為中間砧的果實(shí)硬度和可溶性固形物含量顯著高于以‘SH1’和‘B9’為中間砧的。本試驗(yàn)結(jié)果表明，不同中間砧‘寒富’果實(shí)品質(zhì)差異顯著，各品質(zhì)指標(biāo)最優(yōu)值的中間砧不同。果實(shí)硬度按中間砧排序依次為‘GM256’＞‘GM310’＞‘SH40’＞‘SH1’＞‘SH6’＞‘SH38’，與果實(shí)成熟期果實(shí)中鈣含量一致，說明了成熟時(shí)果實(shí)中的鈣含量可有效地保持果實(shí)硬度。以‘GM256’為中間砧的‘寒富’果實(shí)可溶性糖含量、維生素C含量和糖酸比顯著高于其他中間砧的，可滴定酸含量低于‘SH1’‘SH6’‘SH40’3 個(gè)中間砧的。以‘SH38’為中間砧的‘寒富’單果重最大，以‘GM310’為中間砧的果實(shí)可滴定酸含量高于其他中間砧的。‘寒富’果實(shí)綜合品質(zhì)指標(biāo)按中間砧排序依次為‘GM256’＞‘SH1’＞‘GM310’＞‘SH40’＞‘SH6’＞‘SH38’。果實(shí)綜合品質(zhì)排序與果實(shí)鈣含量及鈣累積量排序不完全一致，這也說明果實(shí)鈣含量可影響果實(shí)品質(zhì)，但并不是唯一因素。

樹體供鈣能力影響果實(shí)中的鈣含量，而供鈣能力與激素調(diào)控、蒸騰作用、砧穗組合等因素有關(guān)。本研究重點(diǎn)分析了不同中間砧‘寒富’鈣素動態(tài)變化，比較了各中間砧對鈣的運(yùn)轉(zhuǎn)能力，同時(shí)比較了各中間砧對果實(shí)品質(zhì)的影響，并對綜合品質(zhì)進(jìn)行了排序，但沒有考慮其他因素，存在一定的局限性。今后應(yīng)開展對果實(shí)品質(zhì)形成造成影響因素的綜合性研究，以期通過綜合評價(jià)篩選出合適的砧木，從而為冷涼地區(qū)蘋果栽培提供理論依據(jù)。