從養分狀況角度解析紐荷爾臍橙日灼果的形成機制

楊 梅，李延紅，付藝萍，劉桂東，魏清江，米蘭芳，周高峰*

（1.贛南師范大學 生命科學學院/國家臍橙工程技術研究中心，江西 贛州 341000；2.江西農業大學 農學院，江西 南昌 330045）

我國是世界上重要的柑橘生產國之一，贛南臍橙在我國柑橘生產中占有重要地位，但日灼病在臍橙上普遍發生，嚴重影響了臍橙的品質。柑橘類果樹通常畏寒怕熱，過高的溫度會導致處于生長期的果實受到日灼傷害。處于樹冠外圍缺少葉片遮擋的果實，在長時間強陽光直射下其表面溫度升高，當果面溫度超過40 ℃以后果實極易被灼傷［1］。近年來，由于全球氣候變暖，高溫時間增多，柑橘日灼果的發生愈來愈嚴重，造成柑橘果實品質的下降，經濟效益降低。2022年贛南地區7月氣溫超過35 ℃的天數為23 d，而8月達到了27 d。極端的高溫加上強陽光直射，必然導致贛南臍橙大面積日灼果的形成，造成果實品質的嚴重下降。

最新的研究結果表明，柑橘日灼病株率可高達90%以上，單株平均受害果實數超過35個，最高可達70個［2］。雖然臍橙發生日灼病的病株率只在10%～14%之間，但是發病面積大［3］。臍橙日灼病通常在7─9月發生，被灼傷的果實表皮破裂，初期受害處果皮呈灰青色或有褐色小斑點，斑點擴大后形成圓形或規則干疤，果皮增厚松軟，疤處凹陷，氣孔粗大，內果皮與果肉貼合不緊實，果汁少且風味不足，嚴重的病樹葉片受損甚至脫落，從而影響樹勢。導致柑橘果實日灼病發生的主要原因有2個方面：外在因素和內在因素，其中最直接的外在因素就是高溫和高光強暴曬；內在因素是當果實長期處于高溫狀態下時，其氣孔及其他水分蒸發組織不能以水分蒸發的形式降低果實表面的溫度，導致果面溫度上升進而引起果實灼傷，形成日灼果［2-4］。但柑橘果實遭受日灼的程度因生長環境、品種、管理措施等因素的不同而有所差異。早熟品種比晚熟品種更易遭受日灼，同一品種柑橘日灼病的發生程度因生長環境、樹勢、抗病能力不同而存在一定的差異，其中處于南坡方向尤其西南方向、樹冠頂部和樹冠外圍的果實易遭受日灼［5］。不同品種的柑橘則以寬皮柑橘尤其是早熟溫州蜜柑、愛媛38等薄皮類易發生日灼病［6］。樹體結果枝坐果多、抽發枝條少、樹勢較弱以及栽培管理措施不當（如施肥不足、管理粗放、病蟲害發生嚴重）的植株也較易發生日灼病。另外，凍傷后的果樹較其他樹體更易發生日灼病。樹體及果實的營養狀況也是影響柑橘、蘋果等果實日灼果形成的重要因素，其中果實鈣（Ca）、硼（B）元素含量被認為是影響最顯著的2種礦質營養［7］。但前人的研究通常從單一元素的角度去分析，沒有從樹體營養狀態（礦質營養元素總量和單個元素含量），以及果實、葉片、土壤養分狀態的相關性角度研究營養元素對柑橘日灼病形成的影響。鑒于此，筆者研究了礦質元素在柑橘日灼果形成中的作用機制，以期為通過精準施肥預防柑橘日灼果的發生提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與樣品采集

試驗于2021年10─11月分別在信豐縣安西鎮和國家臍橙工程技術研究中心資源圃中進行。管理模式前者為常規管理模式(Conventional management mode, CM)，后者為簡約管理模式(Simple management mode, SM)，兩地果園的日照強度與田間溫度基本一致。選取樹體長勢基本一致的11年生枳［Poncirus trifoliata(L.) Raf.］砧紐荷爾臍橙［Citrus sinensis(L.) Osb. cv.newhall］為材料，每個果園10株，呈“Z”字形分布。果實、葉片和土壤樣品的采集如圖1所示。

圖1 果實、葉片和土壤樣品采集示意圖

果實樣品采集：以完全沒有日灼果的果樹為對照樹，從對照樹上采集對照果(CK)。以著生有20%～30%日灼果的果樹為日灼樹(Fruit sunscald tree, FS)，每株日灼樹分別采集樹冠外圍東、西、南、北以及頂部日灼果5個及最近的正常果(FSNO)5個。分為日灼果癥狀部分(FS-SY)和無癥狀部分(FS-AS)取樣，并將果實樣品分為果皮和果肉，烘干粉碎后待測。果實樣品采集時間為臍橙果實成熟前20 d，此時果皮和果肉中的元素含量趨于平穩［8］。葉片樣品采集：采集果實樣品所在結果枝上最靠近果實的6片葉。土壤樣品采集：采集果實樣品對應方位的樹冠滴水線土壤樣品，具體采樣方式參考劉桂東等［9］的方法。

1.2 測定方法

紐荷爾臍橙果皮和果肉中礦質營養元素磷(P)、鉀(K)、鈣(Ca)、鎂(Mg)、鐵(Fe)、錳(Mn)、硼(B)、鋅(Zn)、銅(Cu)和鉬(Mo)含量的測定使用ICP-MS(Agilent 7900, USA)，參考Liu等［8］的方法。葉片礦質營養元素P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、B、Zn、Cu和Mo含量的測定也使用ICP-MS，參考周高峰等［10］的方法。果皮、果肉和葉片樣品采用Chapman等［11］的方法進行消化，然后使用凱式定氮儀(FOSS Kjeltec 8100,Denmark)進行氮(N)元素含量的測定［12］。

土壤主要養分含量的測定參考劉桂東等［9］的方法。土壤樣品用水浸提(水土比為2.5∶1)，用電位法測定pH值；土壤有機質含量用重鉻酸鉀容量法測定；土壤氮含量使用堿解─擴散法測定；土壤有效磷含量采用比色法測定；土壤有效鉀含量采用火焰光度法測定；土壤交換性鈣含量采用1 mol/L中性NH4AC浸提─原子吸收光譜法測定。

1.3 統計分析

除非特別說明，本文圖表中的數據代表5個單獨植株(重復)的平均值。采用統計學軟件SPSS 22.0對所得數據進行環境因子之間相關性分析，得到皮爾森相關系數，并進行顯著性檢驗。所有試驗數據采用SAS軟件進行分析，應用ANOVA和DONCAN程序進行不同處理之間的差異顯著性分析，顯著水平為P＜0.05。使用Sigmaplot 12.5軟件進行插圖繪制。

2 結果與分析

2.1 紐荷爾臍橙日灼果營養狀況分析

2.1.1 果皮中營養元素含量 以枳砧紐荷爾臍橙果實為材料，測定果實成熟前20 d果皮和果肉中大量和微量元素含量。如圖2所示，在2種管理模式下紐荷爾臍橙日灼果果皮癥狀(FS-SY)部分的N含量明顯高于對照果(CK)的，但低于正常果(FS-NO)的；無癥狀部分(FS-AS)果皮的N含量與CK基本一致，但顯著低于正常果的(圖2A)。果皮的P、Mg、Fe和Mn含量在各類果皮樣品中均無顯著差異，但簡約管理模式(SM)下Mg含量均顯著高于常規管理模式(CM)下的，而Mn含量的表現則相反(圖2B、圖2E～圖2G)。果皮的K和Ca含量在日灼樹各類果皮樣品中均明顯低于CK的，且在簡約管理模式下更為顯著(圖2C和圖2D)。在2種管理模式下日灼果癥狀部分和無癥狀部分果皮的B含量均明顯高于CK的(圖2H)。日灼果果皮癥狀部分的Zn含量明顯高于無癥狀部分和正常果的，且在簡約管理模式下顯著高于CK的(圖2I)。日灼果癥狀部分果皮的Cu和Mo含量明顯高于CK和正常果的，且在2種管理模式下表現一致(圖2J和圖2K)；無癥狀部分果皮的Cu和Mo含量介于癥狀部分果皮和正常果皮之間。

圖2 不同管理模式下紐荷爾臍橙日灼果果皮的營養元素含量

2.1.2 果肉中營養元素含量 如圖3所示，在2種管理模式下紐荷爾臍橙日灼果癥狀部分果肉的N含量均明顯高于CK的，但均明顯低于正常果果肉的(圖3A)。果肉的P、K、Mg、Fe和Mn含量在各類果肉樣品中均無顯著差異，但簡約管理模式下Mg含量均顯著高于常規管理模式，而Mn含量的表現則相反(圖3B～圖3C、圖3E～圖3G)。日灼樹日灼果和正常果果肉的Ca含量均顯著低于CK的(圖3D)。日灼果癥狀部分果肉的B含量在簡約管理模式下顯著高于其他各類果肉樣品的，但在常規管理模式下則無明顯差異(圖3H)。在簡約管理模式下日灼果癥狀部分果肉的Zn含量明顯高于正常果的，且高于CK和無癥狀部分果肉的(圖3I)。在2種管理模式下日灼癥狀部分果肉的Cu含量明顯高于其他各類果肉樣品的(圖3J)。簡約管理模式下日灼樹各類果肉樣品的Mo含量均明顯高于CK的，但在常規管理模式下僅日灼果無癥狀部分果肉的Mo含量明顯高于CK和正常果果肉的(圖3K)。

圖3 不同管理模式下紐荷爾臍橙日灼果果肉的營養元素含量

2.1.3 果實中營養元素總含量 從圖4可以看出：在2種管理模式下紐荷爾臍橙日灼果癥狀部分果皮的大量元素總含量明顯低于CK的，而其微量元素總含量則明顯高于CK的；不同果實樣品果皮的大量元素總含量表現為FS-SY＜FS-AS＜FS-NO＜CK；除簡約管理模式下的日灼樹正常果外，其他果實樣品果皮的微量元素總含量表現為FS-SY＞FS-AS＞CK。在2種管理模式下日灼果癥狀部分果肉的大量元素總含量與CK之間無明顯差異，但其微量元素總含量則明顯高于CK的。

圖4 不同管理模式下紐荷爾臍橙日灼果的營養元素總含量

2.2 紐荷爾臍橙日灼果結果枝葉片營養狀況分析

為了進一步探明營養元素對紐荷爾臍橙日灼果形成的影響，分析了日灼果結果枝葉片的營養狀況。如圖5所示，在2種管理模式下日灼果結果枝葉片的N、K、Mn和Cu含量與對照果和正常果結果枝葉片的均無顯著差異，但常規管理模式下其含量均高于簡約管理模式下的(圖5A、圖5C、圖5G和圖5J)。除在簡約管理模式下對照果結果枝葉片的P含量明顯高于正常果結果枝葉片的外，在其他葉片樣品間的P含量無顯著差異(圖5B)。日灼果結果枝葉片的Ca含量在常規管理模式下顯著低于對照果和正常果結果枝葉片的，而在簡約管理模式下略低，2種模式下的Ca含量表現為SM＞CM(圖5D)。在常規管理模式下，日灼果樹日灼果和正常果結果枝葉片的Mg含量均明顯低于CK的，但在簡約管理模式下日灼果結果枝葉片的Mg含量無顯著降低(圖5E)。日灼果結果枝葉片的Fe、B和Mo含量均明顯高于CK的，甚至在簡約管理模式下正常果結果枝葉片的Fe、B和Mo含量也顯著高于CK的(圖5F、圖5H和圖5K)。日灼果結果枝葉片的Zn含量僅在簡約管理模式下顯著高于其他葉片樣品，但在常規管理模式下不同葉片樣品間的Zn含量無顯著差異(圖5I)。

圖5 不同管理模式下紐荷爾臍橙日灼果結果枝葉片的營養元素含量

2.3 土壤養分含量對日灼果形成的影響

由表1可知，在2種管理模式下日灼果樹的土壤pH值均顯著低于對照樹的。在常規管理模式下，日灼果樹的土壤有機質含量顯著高于對照樹的，是對照樹的2.62倍。土壤堿解氮含量在日灼果樹與對照樹之間均無顯著差異，但其在常規管理模式下明顯高于在簡約管理模式下。日灼果樹的土壤速效P含量在常規管理模式下顯著高于對照樹的，而在簡約管理模式下其含量明顯降低，且在日灼果樹和對照樹之間無顯著差異。在2種管理模式下日灼果樹的土壤速效K含量均顯著高于對照樹的，而土壤交換性Ca含量均顯著低于對照樹的，且在常規管理模式下的K、Ca含量均顯著高于簡約管理模式下的。在簡約管理模式下日灼果樹的土壤交換性Mg含量顯著低于對照樹的，但在常規管理模式下兩者無顯著差異。在常規管理模式下日灼果樹的土壤有效Fe含量顯著高于對照樹的，但在簡約管理模式下則無顯著差異，且其含量在常規管理模式下顯著高于簡約管理模式下。2種管理模式下日灼果樹與對照樹的土壤有效Mn含量之間均無顯著差異。在常規管理模式下日灼果樹的土壤有效B含量顯著高于對照樹的，但在簡約管理模式下則無顯著差異。2種管理模式下日灼果樹與對照樹的土壤有效Zn含量之間均無顯著差異，但其含量在常規管理模式下顯著高于簡約管理模式下。2種管理模式下日灼果樹的土壤有效Cu含量均顯著高于對照樹的，且其含量在常規管理模式下顯著高于簡約管理模式下。

表1 紐荷爾臍橙果園土壤pH值、有機質和主要養分含量狀況

3 討論

3.1 柑橘果實日灼病發生與樹體各部分養分含量的關系

柑橘果實日灼病形成最直接的原因是高溫和暴曬，但果實礦質營養狀況也是影響其發病率的重要因素。本研究結果表明：紐荷爾臍橙日灼果實的果皮和果肉中K、Ca含量均顯著低于對照，而N、B、Zn、Cu和Mo含量均顯著高于對照。N素營養水平較高會導致樹體長勢旺盛，易形成粗皮大果［13］，同時也會增加日灼果的形成。胡藝帆等［14］研究表明沃柑日灼果果皮的N含量顯著高于對照的，這與本研究結果一致。進一步的土壤養分含量分析結果表明，在常規管理模式下土壤堿解氮含量顯著高于簡約管理模式下，但是在日灼果樹與對照樹的土壤堿解氮含量之間無顯著差異。因此紐荷爾臍橙日灼果實中N素的富集原因尚需進一步研究。

本研究結果表明，紐荷爾臍橙日灼果果皮的K含量在2種管理模式下均顯著低于對照果的，也顯著低于日灼樹的正常果，這與胡藝帆等［14］在沃柑上的研究結果一致。本研究還發現，日灼果樹的土壤速效K含量顯著高于對照樹的，且相應的結果枝葉片的K含量無顯著差異，這說明在果實日灼病發生過程中土壤速效K并不能有效地轉運到果實中。眾所周知，K+能提高細胞滲透壓，因此果實高K+濃度有利于水分向果實轉運，水分蒸發則有利于降低果實表面的溫度，從而避免日灼果的形成。另外K還能提高果實的抗旱及抗逆能力，日灼部位出現低K可能是因為K的移動性強，會首先移動到生命活動旺盛的部位，所以癥狀部位會出現K含量低的情況。N和K是維持柑橘正常生長發育所必需的2種元素，同時也與柑橘日灼病的發生密切相關［15］。因此在柑橘果園施肥中要做到用量精準、方法得當，如N肥要減量施用，K肥要采用葉(果)面肥的方式施用，以降低日灼果的形成。

果實Ca素營養水平能夠影響日灼果的形成已經在各種果樹中被證實［1,7,14,16-17］，本研究結果與前人的研究結果基本一致。雖然N、K、Ca等大量元素對柑橘日灼果的形成起主要作用，但微量元素的影響也應被重視，其中B被認為是影響最顯著的微量元素之一。B是高等植物生長發育必需的微量元素，是細胞壁的重要組成成分，研究表明缺B和B毒害均會影響果樹的生長發育［18］。柑橘缺B會出現葉脈爆裂、猴頭果等癥狀，同時也會加劇日灼果的形成。前人研究發現果實B營養水平對日灼果形成有顯著影響，施肥矯正試驗也證明了B元素的重要性［7,16-17］。但本研究結果表明，在果實B含量充足的條件下，依然會產生日灼果，說明較低的果實B營養水平不是柑橘日灼果形成的唯一因素。另外，本研究還發現紐荷爾臍橙日灼果的Zn、Cu和Mo含量均顯著高于對照的。柑橘對Cu非常敏感，稍微過量便會引起Cu毒害，Cu毒害后的植株體內ROS系統平衡失調，自由基的產生和清除遭到破壞，植株的呼吸和代謝也因此遭到破壞［19］。而有研究表明，柑橘遭受日灼后果皮組織中超氧陰離子大量積累，丙二醛含量顯著上升，細胞膜脂過氧化程度加劇［6］，因此，柑橘日灼果的發生可能與Cu毒害有一定的相關性。Zn和Mo元素均與果皮發育相關，過高的Zn和Mo營養水平會導致果皮增厚［20］，加劇日灼果的形成。Zn是果實生長和發育必需的元素［21］；本研究發現，日灼果的果皮和果肉中Zn營養水平均顯著高于對照，但日灼果樹的土壤有效Zn含量與對照樹之間無顯著差異，因此，Zn元素在臍橙果實日灼病發生中的作用機制尚需進一步研究。

3.2 基于精準施肥的柑橘果實日灼病防治

果實日灼病防治的方法多樣。最直接的方法有遮陽、涂抹反光物質等［22-23］，以降低樹體或果實受光照的強度，這類方法通常與一些栽培管理措施兼顧采用，如留夏梢遮陰可以有效降低沃柑果實日灼病的發生［2］；套袋可以降低柑橘(檸檬等)、蘋果、桃果實的日灼率［24-25］；覆蓋白色的防蟲網可以有效減少贛南臍橙果實日灼病的發生。此外通過采取一些方法增加水分蒸發量［23］，以降低樹體或果面溫度，例如噴布石灰水、噴施高嶺土微粒能降低果實日灼病發生率和果實表面溫度［22,26］。噴施石灰水能顯著降低果面溫度，隨著石灰水噴施濃度和覆蓋率的升高，葉面反光率升高，果實日灼程度和日灼發生率降低，其中以石灰水質量濃度40 g/L、覆蓋率50%的處理葉面反光率最高，日灼發生率和日灼程度最低［26］。

采用上述方法防治果實日灼病均有較好的效果，但是也有一定的局限性或副作用。而通過精準施肥防治果實日灼病則有預防為主、防治結合的特點。前人的研究結果表明：采前噴施Ca/B復合肥可以有效減少金冠蘋果果實日灼病的發生［7,16-17］；噴施外源Ca可以降低南豐蜜橘果實日灼病的發生率，并提高果實的品質［1］。本研究結果表明：在日灼果的果皮和果肉中Ca含量均顯著低于對照，但其B含量均等于或高于對照，尤其是在常規管理模式下，B含量均在足量范圍內［8］。最新的研究兼顧果樹營養和遮陽2個因素，開發出了離子果膜(由海洋貝殼鈣粉、丙烯酸乳液及遮蓋聚合物構成)這一防果實日灼產品，其在沃柑果實日灼病的預防上效果顯著［27］。本研究還發現，K營養水平同樣顯著影響臍橙日灼果的形成，這與前人在溫州蜜柑上的研究結果相似［15］。但在本研究中，臍橙日灼果果皮的K含量顯著低于對照果的，但是日灼果樹土壤速效K含量在較高水平，結果枝上葉片的K含量也無顯著降低，說明日灼果實對土壤K的吸收受到了顯著抑制，因此噴施葉面K肥是進行果實補K的有效途徑。本研究結果還顯示，日灼果實中N、Zn、Cu和Mo含量較高，導致樹勢較旺而形成日灼果。因此從精準施肥角度預防臍橙果實日灼病的發生不失為一條可行的途徑。

4 結論

本研究結果表明：紐荷爾臍橙果實K和Ca含量的降低與果實日灼病的發生密不可分，但較高的N、B、Zn、Cu和Mo含量也值得關注；土壤酸化和常規管理模式下過量施肥是導致上述營養元素不平衡的主要原因；較高的土壤有機質、N、P、Fe和Zn含量會導致樹勢較旺而形成日灼果。