鉀對冬棗品質(zhì)與產(chǎn)量的影響

杜振宇，宋永貴，許元峰，馬海林，馬丙堯，劉方春，井大煒

(1.山東省林業(yè)科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250014；2.濱州市林業(yè)局，山東 濱州 256600；3.德州學(xué)院，山東 德州 253023)

棗(ZiziphusjujubaMill.)是中國特有的經(jīng)濟(jì)樹種，具有適應(yīng)性強(qiáng)、易于栽培、結(jié)果早、收益快、市場前景好的特點(diǎn)。同時(shí)也是重要的木本糧食樹種，素有“鐵桿莊稼”之稱[1]。棗果營養(yǎng)很豐富，是滋補(bǔ)佳品。目前棗果已被加工成各種系列產(chǎn)品，受到了國內(nèi)外消費(fèi)者的普遍青睞。此外，棗樹還具有防風(fēng)固沙、調(diào)節(jié)氣溫、防止與減輕干熱風(fēng)的效應(yīng)[2]，已成為林糧間作發(fā)展立體農(nóng)業(yè)的優(yōu)良樹種，亦是農(nóng)田林網(wǎng)樹種理想的選擇。黃河三角洲是我國冬棗(ZiziphusjujubaMill.cv.Zhanhua)的主要產(chǎn)區(qū)，冬棗種植面積每年持續(xù)增加，但冬棗品質(zhì)卻呈顯著下降趨勢，這與棗園土壤養(yǎng)分的生物有效性緊密相關(guān)[3-4]。長期以來，在冬棗日常生長中經(jīng)常存在重氮磷肥、輕鉀肥的現(xiàn)象，施肥比例的嚴(yán)重不協(xié)調(diào)導(dǎo)致該區(qū)域土壤中的鉀庫容量急劇下降[5]。因此，不科學(xué)的施用鉀肥對冬棗產(chǎn)量、品質(zhì)等帶來的不利影響也日趨加重，已成為黃河三角洲冬棗產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要限制因素。

黃河三角洲地區(qū)的土壤鹽漬化是阻礙該區(qū)農(nóng)林業(yè)發(fā)展的重要因子[6]。鉀素是植物重要的無機(jī)溶質(zhì)，參與植物體內(nèi)水分平衡、溶質(zhì)在木質(zhì)部中轉(zhuǎn)移等重要生理過程。有研究發(fā)現(xiàn)[7]，植物細(xì)胞中的鉀離子能維持細(xì)胞質(zhì)pH值的穩(wěn)定并調(diào)控液泡的滲透能力，可以有效減輕鹽脅迫對植物的損害。諸多研究表明，鉀素能夠促進(jìn)光合產(chǎn)物的轉(zhuǎn)移，進(jìn)而提高果實(shí)品質(zhì)[8-9]。這些積極效應(yīng)主要體現(xiàn)在鉀能提高果實(shí)中Vc、可溶性糖與可溶性固形物含量，降低果實(shí)酸度，提升果實(shí)的糖酸比[7]等諸多方面。

目前已有很多研究報(bào)告證實(shí)鉀對果樹的果實(shí)品質(zhì)具有顯著促進(jìn)作用[10]。這方面的研究主要集中在蘋果、梨、桃、葡萄、臍橙等果樹上，針對鉀對棗品質(zhì)影響的研究目前卻少有報(bào)道。柴仲平等[1]和陳波浪等[2]的研究表明，增施鉀肥可提高新疆灰棗和紅棗果實(shí)中的還原糖和Vc含量，降低果實(shí)總酸度。棗果實(shí)含有豐富的黃酮類化合物，這些黃酮類化合物具有清除自由基、延緩衰老、預(yù)防心腦血管疾病等廣泛的生理活性[11]。棗果實(shí)還含有豐富的三萜類化合物和環(huán)磷酸腺苷(cAMP)[12]。三萜類化合物是棗果實(shí)的主要活性成分，具有保護(hù)肝腎、增強(qiáng)白細(xì)胞、提高免疫力、殺傷癌細(xì)胞的功能[13]。cAMP作為蛋白激酶致活劑，具有抗過敏作用，是人體內(nèi)一種重要的生理活性物質(zhì)[14]。劉孟軍和王永蕙[15]采用蛋白結(jié)合法測定了14種園藝植物中cAMP的含量，發(fā)現(xiàn)棗果實(shí)中cAMP含量最高。目前尚未發(fā)現(xiàn)有鉀對冬棗品質(zhì)和產(chǎn)量影響的研究報(bào)道，對其他棗果品質(zhì)的研究也只限于很少幾個(gè)棗品種，品質(zhì)指標(biāo)也僅有糖、Vc和酸度幾個(gè)常規(guī)指標(biāo)。關(guān)于鉀對棗果實(shí)中黃酮類、三萜類化合物和cAMP的影響作用目前尚是研究空白。

為此，本研究以12年生冬棗為試材，開展了鉀肥不同施用量對冬棗產(chǎn)量與品質(zhì)的探討研究，旨在為黃河三角洲地區(qū)鉀肥的合理施用提供理論依據(jù)與技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)點(diǎn)概況

試驗(yàn)于2015年4～10月在濱州市沾化縣下洼鎮(zhèn)王家村(37.22°N,108.02°E)進(jìn)行。土壤類型為鹽化潮土，冬棗果園土壤基本理化性狀如表1所示。試材為生長正常﹑長勢相近的12年生冬棗，砧木為酸棗，株行距為2.0 m×1.5 m，胸徑和樹高平均值分別為7.82 cm和2.56 m。

表1 供試土壤基本理化性狀

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，同行排列，共設(shè)5個(gè)處理，重復(fù)3次，每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)20株，單行排列，兩小區(qū)間設(shè)1個(gè)保護(hù)行。兩次施肥，施肥時(shí)間分別為萌芽前和幼果期，每次施肥量見表2所示。以不施鉀肥(處理1)為對照，處理2～5為不同水平施鉀量(以K2O計(jì))，各處理的氮、磷肥施用量均為0.1 kg/株。

表2 施肥方案 (kg/株)

1.3 測定項(xiàng)目與方法

樣品采集時(shí)間為2014年冬棗的成熟期(10月18日)。在施鉀和對照處理中分別選取有代表性的10株樹采摘果實(shí)，用于果實(shí)品質(zhì)分析。冬棗產(chǎn)量測定以田間實(shí)際收獲產(chǎn)量為準(zhǔn)。

冬棗果皮花青素含量的測定參照楊光道等[16]的方法；果皮葉綠素含量采用80%丙酮浸提，分光光度計(jì)比色法測定；可滴定酸采用氫氧化鈉滴定法測定；可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定；可溶性固形物采用手持糖量計(jì)測定；Vc含量采用2,6-二氯靛酚藍(lán)法測定；總黃酮含量采用硝酸鋁絡(luò)合比色法測定[17]；三萜酸含量的測定參照Guo等[18]的方法；環(huán)磷酸腺苷含量的測定采用張巖等[19]的方法。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2013處理數(shù)據(jù)并制圖，采用SPSS 11.5軟件進(jìn)行方差分析和多重比較(Least Significant Difference,LSD)。

2 結(jié)果與分析

2.1 鉀對冬棗產(chǎn)量與外觀品質(zhì)的影響

不同施鉀量對冬棗產(chǎn)量與外觀品質(zhì)的影響如表3所示?？梢钥闯?，隨著施鉀量的增加，冬棗的產(chǎn)量呈現(xiàn)出先升高后降低的變化趨勢，當(dāng)施鉀量為0.1 kg/株時(shí)，產(chǎn)量達(dá)最大值，并顯著高于其他處理，分別較施鉀量0、0.05、0.15和0.2 kg/株提高13.24%、7.19%、7.03%和9.58%。從單果重來看，0.1 kg/株施鉀量顯著高于其他處理，而0.05、0.2 kg/株施鉀量與對照無顯著性差異。果皮花青素含量在不同施鉀量處理下的大小次序?yàn)?.1>0.05>0.15>0.2>0(CK)，且各處理之間的差異均達(dá)顯著水平。從表3還可看出，同對照相比，施鉀量為0.05和0.1 kg/株時(shí)的果皮葉綠素含量變化不明顯，而當(dāng)施鉀量增加到0.15和0.2 kg/株時(shí)則出現(xiàn)下降趨勢。由此可見，不同施鉀量對冬棗產(chǎn)量和外觀品質(zhì)的影響存在明顯差異，其中施鉀量為0.1 kg/株(相當(dāng)于333.3 kg/hm2)時(shí)的作用效果最佳。

表3 鉀對冬棗產(chǎn)量與外觀品質(zhì)的影響

注：數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤，同一列中不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。下同。

2.2 鉀對冬棗酸度、糖分和Vc含量的影響

從表4可見，當(dāng)施鉀量為0.15 kg/株時(shí)冬棗的可滴定酸含量達(dá)最高值，并顯著高于其他處理，而最低值出現(xiàn)在施鉀量為0.1 kg/株時(shí)。隨著施鉀量的增加，冬棗的可溶性糖、可溶性固形物和糖酸比表現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，并均在施鉀量為0.1 kg/株時(shí)達(dá)最高值，其中可溶性糖含量顯著高于其他處理，分別比施鉀量0、0.05、0.15和0.2 kg/株時(shí)顯著高出13.81%、5.30%、6.11%和7.32%；而可溶性固形物含量與施鉀量0.15 kg/株處理時(shí)的差異不顯著，但顯著高于0、0.05和0.2 kg/株施鉀量處理。從表4還可知，與對照相比，各施鉀處理均顯著提高了冬棗的Vc含量，其中施鉀量為0.15 kg/株時(shí)冬棗的Vc含量最高，并顯著高于其他處理；其次為0.1和0.2 kg/株施鉀量處理，亦明顯高于0.05 kg/株施鉀量處理。以上分析可知，不同施鉀量對冬棗可滴定酸、可溶性糖、可溶性固形物、糖酸比和Vc含量的作用效果各異，其中施鉀量為0.1 kg/株對冬棗的可溶性糖、可溶性固形物和糖酸比的改善效果最明顯。

表4 鉀對冬棗酸度、糖分和Vc含量的影響

2.3 鉀對冬棗總黃酮、總?cè)帷AMP含量的影響

鉀對冬棗總黃酮、總?cè)?、cAMP含量的影響如表5所示?？梢钥闯觯煌┾浱幚硭憩F(xiàn)出的效應(yīng)存在明顯差異。隨著施鉀量的增加，冬棗總黃酮、總?cè)岷蚦AMP含量呈現(xiàn)先升后降的變化趨勢，并均在施鉀量為0.1 kg/株時(shí)達(dá)到最高值，其中總黃酮和cAMP含量顯著高于其他處理，總黃酮含量分別較0、0.05、0.15和0.2 kg/株施鉀量時(shí)提高62.17%、15.67%、16.57%和51.85%，cAMP含量分別較0、0.05、0.15和0.2 kg/株施鉀量提高103.63%、17.27%、5.55%和37.15%；此時(shí)三萜酸含量與0.15 kg/株施鉀量處理時(shí)無顯著性差異，但顯著高于0、0.05和0.2 kg/株施鉀量處理。結(jié)果表明，適宜的施用量對于提高冬棗的總黃酮、總?cè)岷蚦AMP含量至關(guān)重要，并非施鉀量越多越好。

表5 鉀對冬棗總黃酮、總?cè)帷AMP含量的影響

2.4 相關(guān)性分析

對冬棗產(chǎn)量、單果重和外觀品質(zhì)、內(nèi)在品質(zhì)進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果表明(表6)，冬棗產(chǎn)量與單果重、果皮花青素、可溶性糖、總黃酮極顯著正相關(guān)，與三萜酸、cAMP顯著正相關(guān)；單果重與果皮花青素、可溶性糖、總黃酮顯著正相關(guān)；果皮花青素與可溶性糖、糖酸比、總黃酮呈極顯著正相關(guān)，與三萜酸、cAMP呈顯著正相關(guān)；可滴定酸與糖酸比極顯著負(fù)相關(guān)；可溶性糖與總黃酮、三萜酸、cAMP呈極顯著正相關(guān)，與糖酸比呈顯著正相關(guān)關(guān)系；總黃酮與三萜酸、cAMP呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。分析結(jié)果表明，冬棗產(chǎn)量與外觀品質(zhì)、內(nèi)在品質(zhì)之間存在緊密的內(nèi)在聯(lián)系，進(jìn)一步說明這些指標(biāo)之間是相互影響、相互制約的[20-21]，也表明冬棗對施鉀量的響應(yīng)是多種生物學(xué)過程綜合作用的結(jié)果。

表6 冬棗產(chǎn)量、單果重與品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性分析

注：*表示顯著性相關(guān)(P<0.05)，**表示極顯著相關(guān)(P<0.01)。

3 小結(jié)與討論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著鉀肥施用量的增加，冬棗的產(chǎn)量、單果重呈現(xiàn)出先升高后降低的變化趨勢，在施鉀量為0.1 kg/株達(dá)最高值，并顯著高于其他處理。這與李明秀等[22]的研究結(jié)果相似。分析其原因主要是由于鉀素可以增強(qiáng)光合作用，加速碳水化合物向產(chǎn)品器官的運(yùn)輸轉(zhuǎn)移，進(jìn)而促進(jìn)產(chǎn)品器官膨大[23]。有研究發(fā)現(xiàn)[3]，植物果實(shí)膨大期所吸收的鉀較多，并且將所吸收鉀的30.47%分配到果實(shí)中。這表明施鉀肥可以促進(jìn)光合產(chǎn)物在果實(shí)中積累，進(jìn)而提高冬棗產(chǎn)量，同時(shí)也說明鉀肥的施用量并非越多越好。

施鉀肥與冬棗的品質(zhì)有密切的內(nèi)在聯(lián)系[6,20]。本研究結(jié)果表明，鉀肥的不同施用量對冬棗的品質(zhì)產(chǎn)生了顯著的差異。與對照相比，施鉀量為0.1 kg/株能明顯提高冬棗果皮的花青素含量、可溶性糖、可溶性固形物含量和糖酸比，并顯著降低可滴定酸含量，且作用效果優(yōu)于其他鉀肥的施用量處理。這與前人在其他作物上的研究結(jié)論基本一致[24-25]。這與鉀在植株中主要以離子狀態(tài)存在，具有很強(qiáng)的移動(dòng)性有關(guān)[3]，導(dǎo)致施鉀肥促進(jìn)了冬棗汁液含糖量與酸度的改善，從而使冬棗果實(shí)品質(zhì)得到明顯提升。同時(shí)，相關(guān)分析也表明，冬棗果皮花青素、可溶性糖、可溶性固形物含量與糖酸比之間存在著緊密的內(nèi)在關(guān)聯(lián)。

環(huán)磷酸腺苷是細(xì)胞內(nèi)參與調(diào)節(jié)物質(zhì)代謝和生物學(xué)功能的重要物質(zhì)，是生命信息傳遞的“第二信使”，對細(xì)胞內(nèi)多種代謝途徑能產(chǎn)生影響[18]，同時(shí)也是棗果中最重要的生物活性物質(zhì)之一[19]。本研究表明，不同施鉀肥處理較對照均顯著提高了冬棗的總黃酮、總?cè)岷蚦AMP含量，這些物質(zhì)對于降低人體膽固醇和高血脂發(fā)病率、調(diào)節(jié)細(xì)胞物質(zhì)代謝與生物學(xué)功能等方面具有一定積極意義。本試驗(yàn)還得出，在不同施鉀肥處理中，冬棗的總黃酮、總?cè)岷蚦AMP含量隨著施鉀肥量的增加而表現(xiàn)出先升后降的趨勢，這表明適宜的鉀肥施用量起著決定性作用。此外，相關(guān)分析認(rèn)為，冬棗產(chǎn)量與單果重、果皮花青素、可溶性糖、總黃酮呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與三萜酸、cAMP呈顯著正相關(guān)關(guān)系，這進(jìn)一步說明冬棗總黃酮、總?cè)岷蚦AMP含量的升高與果皮花青素、可溶性糖含量亦有一定的內(nèi)在聯(lián)系。

綜上，不同鉀肥施用量對冬棗產(chǎn)量與品質(zhì)的作用效果存在顯著差異，且施用量過少或過多均會(huì)導(dǎo)致效果減弱?？梢姡淖冣浄实拿つ渴┯?，選擇適宜的鉀肥用量意義尤為重大。本試驗(yàn)表明，0.1 kg/株(333.3 kg/hm2)施鉀量為推薦用量，可以獲得較好的冬棗產(chǎn)量與品質(zhì)。

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