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    贛南紐荷爾臍橙果實生長與主要營養(yǎng)物質(zhì)積累動態(tài)

    2018-05-31 01:47:33
    經(jīng)濟林研究 2018年2期
    關鍵詞:荷爾縱徑總糖

    (贛南師范大學 生命與環(huán)境科學學院,江西 贛州 341000)

    臍橙Citrus sinensisOsbeck屬蕓香科Rutaceae柑橘屬CitrusL.常綠小喬木,被稱為“柑橘之王”[1],是柑橘類中最優(yōu)良的品種之一。臍橙酸甜可口,營養(yǎng)豐富,含有人體所需要的多種營養(yǎng)成分,其中維生素C含量每百克中高達69.96 mg,經(jīng)常食用臍橙能提高人的免疫力,保護牙齒,降低脂肪,還能緩解食欲不振、胸腹脹痛及腹瀉等病癥[2];在美容養(yǎng)顏等方面也有很好的作用[3];臍橙具有軟嫩化渣程度高的特點,還有利于老年人食用,臍橙果實中的一些營養(yǎng)成分對于降低老年人的“三高”與防治心血管疾病[4-5]都有良好的功效。

    贛南地區(qū)是我國臍橙的主產(chǎn)區(qū),有山地面積304萬hm2,臍橙產(chǎn)量居全國首位。贛南地區(qū)屬于典型的亞熱帶濕潤季風氣候,春季多雨,溫暖濕潤,有利于臍橙生長開花結果;秋冬晴朗,干燥少雨,晝夜溫差大,極利于臍橙果實的糖分積累。這種氣候條件,加上合理的管理,適合臍橙的大面積種植[6-8]。成熟果實中的營養(yǎng)元素含量僅能說明其累積總量,無法反映果實生長發(fā)育過程中營養(yǎng)元素的累積動態(tài)及其需求規(guī)律[9-11]。因此,本試驗以紐荷爾臍橙為研究對象,在5—11月果實發(fā)育期采樣,對不同生長階段紐荷爾臍橙果實縱徑、果實橫徑及主要內(nèi)含物質(zhì)的動態(tài)變化情況進行了觀測,以了解紐荷爾臍橙果實在各個生長發(fā)育過程中對營養(yǎng)元素的需求差異,分析果實形態(tài)變化與生理營養(yǎng)物質(zhì)的相互關系,以期為提高紐荷爾臍橙種植過程中肥、水的精細化管理水平和果實品質(zhì)提供理論依據(jù)。

    1 材料與方法

    1.1 材料選擇

    采用定點、定樹、定枝方法進行觀察、測量和取樣,所選果園為常規(guī)管理的果園,地點位于江西南部贛州市贛縣江口臍橙園,屬于南嶺山地北坡,典型的亞熱帶濕潤季風氣候。在果園中選取生長處于中等水平的紐荷爾臍橙樹5株,作為取樣固定樹,編號。在每株樣樹的東、南、西、北、中5個方向選擇生長正常的枝條作為取樣枝,并將其標記為每次取樣的固定枝條,然后在每根取樣枝上每次采取一個果實。每株樣樹每次取5個果。因為要多次取樣,故當枝條結果數(shù)量不夠取樣數(shù)時,則在距其最近的一個生長正常的枝上取一個果(這種情況很少)。

    1.2 觀測方法

    2012年7月5日至2012年11月22日,每隔15 d于上午8:00—10:00時進行觀察測量。在雨天或不良天氣時,可適當推遲或提前 1 d進行觀測;接近果實成熟期,由于果實主要營養(yǎng)物質(zhì)和形態(tài)變化較快,因此觀測取樣也可隔10 天進行1次。留樹果實的觀測,用游標卡尺實測果實的高和直徑(中央直徑),并記錄果實顏色;采摘果實的測定,在固定枝的附近選取正常果實,每株樣樹每次取樣果3 個,測定其質(zhì)量和果肉內(nèi)含物質(zhì)的含量。

    1.3 測定項目

    果樣采回后立即用電子天平稱質(zhì)量(總質(zhì)量、皮質(zhì)量和果肉質(zhì)量),然后將果肉樣品置于 105 ℃的烘箱中 20 min,再置于 105 ℃的恒溫箱中至恒質(zhì)量,研磨過篩后放置于干燥器中保存。各批樣品檢測成分包括可溶性固形物、維生素C、總糖、pH值和有機酸??扇苄怨绦挝锏臏y定,采用折光儀法;維生素C的測定,采用碘滴定法;總糖的測定,先轉化還原糖再采用直接滴定法進行測定,即樣品中原有的還原糖和水解轉化的還原糖,可在加熱條件下直接滴入一定體積標定過的斐林氏試劑,計算總糖含量;有機酸總酸和 pH 值的測定,采用酸度計法。

    1.4 數(shù)據(jù)分析

    采用Origin 9.0 軟件繪制果實縱橫徑、鮮質(zhì)量和總糖的生長動態(tài)。

    2 結果與分析

    2.1 紐荷爾臍橙果實的生長動態(tài)

    2.1.1 果實縱徑與橫徑的生長動態(tài)

    紐荷爾臍橙果實發(fā)育過程中其縱徑與橫徑的生長變化曲線如圖1所示。在紐荷爾臍橙果實發(fā)育過程中,果實縱徑與橫徑的生長累積(二者的生長特征均表現(xiàn)為體積增長)趨勢基本一致,均呈近似S型曲線累積增長,即初期累積增長較慢,中期增長較快,后期增長速率放慢。初期即5月9日以前,果實縱徑和橫徑均緩慢增長;中期即5月9日至7月15日,這是果實縱徑與橫徑的快速增長期,也即果實體積快速增長期;后期即8月16日以后,果實縱徑與橫徑增加緩慢,表明果實大小發(fā)育漸趨完成。整個過程反映了紐荷爾臍橙果實內(nèi)含物的積累和糖分的轉化規(guī)律。

    由圖1可知,紐荷爾臍橙果實縱徑和橫徑增長量的變化(非累積增長)曲線也是同樣的,并分別在5月23日、6月16日和8月16日出現(xiàn)增長量高峰值。在這3個峰值出現(xiàn)期間,前兩個都出現(xiàn)于累積增長快速期(5月9日—7月15日)內(nèi),表明5月9日—7月15日是決定果實大小的重要時期。另外,8月16日也出現(xiàn)了體積增長高峰值,這與其質(zhì)量增長趨勢(如圖2所示)相反,即此期果實質(zhì)量增長反而下降。這可能因為生理合成的有機物質(zhì)大部分用于體積增大(形態(tài)構成)并消耗較多的水分[12-14],因而質(zhì)量增長相對較低。質(zhì)量是果實品質(zhì)的綜合表現(xiàn),生活中“果實體積較大而質(zhì)量輕的果實不好吃”的說法印證了這一規(guī)律。

    圖1 紐荷爾臍橙果實不同發(fā)育期縱徑與橫徑的生長變化曲線Fig.1 Variation of the diameter and transverse diameter of the Newhall navel orange in different developmental stages

    2.1.2 果實質(zhì)量的生長動態(tài)

    紐荷爾臍橙在果實不同發(fā)育期鮮果質(zhì)量的生長變化曲線如圖2所示。由圖2可知,果實質(zhì)量生長期從開花后受精開始到發(fā)育成熟大體可劃分為4個時期:幼果期(7月5日前)、中期(快速生長期,7月5日—8月1日)、近成熟期(8月27日后)和成熟期(8月27日—11月22日)。在紐荷爾臍橙果實的整個生長發(fā)育期間,其果實質(zhì)量基本上表現(xiàn)為一個連續(xù)上升的累積過程,即呈緩慢的S型曲線變化。該曲線屬于單S型曲線,在幼果期、中期和后期(近成熟期)這3個發(fā)育時期中,果實體積(縱徑和橫徑)與鮮質(zhì)量的生長變化間存在明顯差異:即體積生長(如圖1)的幼果期(5月9日前)早于果實質(zhì)量生長的幼果期(7月5日前);體積生長的中期(快速增長期,5月9日—7月15日)也早于果質(zhì)量生長的中期;而體積生長的后期(近成熟期)約早于果質(zhì)量生長近成熟期15 d。這一生長規(guī)律符合果樹果實發(fā)育的基本規(guī)律[15],因為體積生長是形態(tài)建成過程的具體表現(xiàn),形態(tài)建成一般先于質(zhì)量建成;鮮果質(zhì)量變化是其生理生化過程的反映,這一過程是一個復雜的生理生化過程,直接影響到果實的質(zhì)量和風味。

    另外,果實質(zhì)量增長量出現(xiàn)了兩個高峰值,其分別出現(xiàn)在8月1日和8月27日。兩個峰值的果實質(zhì)量增長速率幾乎近為幼果期的2倍。近成熟期(9月10日后)果實質(zhì)量增長趨于平穩(wěn),同時果實縱徑與橫徑的增長也放緩慢了。果實體積和果實質(zhì)量的累積生長規(guī)律同時表現(xiàn)出緩慢生長狀態(tài),表明果實大小發(fā)育漸趨成熟。近成熟期果實主要進行內(nèi)含物的積累和糖分的轉化,此期降雨較少,果實生理生化物質(zhì)轉化較快[16-17]。

    圖2 紐荷爾臍橙果實不同發(fā)育期果實質(zhì)量的變化曲線Fig.2 Variation of fresh weight curve of the Newhall navel orange in different developmental stages

    2.2 紐荷爾臍橙在果實發(fā)育過程中其內(nèi)含物的含量變化規(guī)律

    2.2.1 總糖的含量變化規(guī)律

    紐荷爾臍橙在果實不同發(fā)育時期其總糖含量的測定結果如圖3所示。在果實的整個發(fā)育過程中,果實總糖的積累呈上升趨勢。紐荷爾臍橙結果期(7月5日)其總糖含量積累較低,只有29.1 mg·g-1。隨著果實的生長其總糖含量不斷增加,總糖積累過程也可分為3個階段:早期、中期和后期。早期是7月5日—8月16日,歷時41 d,總糖積累較快,8月16日是此時期的結束點,此時的總糖含量為68.1 mg·g-1;中期為8月16日—10月18日,歷時62 d,這期間雖然光照增大,日照時間增長,但總糖含量增加較平緩,原因是糖類物質(zhì)既是生理代謝產(chǎn)物,又是代謝過程中的參與物質(zhì),此期正是形態(tài)建成和其它生理過程中需要消耗糖類物質(zhì)的時期,因此糖類物質(zhì)的積累較緩慢;后期是10月18日—11月22日,歷時34 d,總糖迅速增加,達到148.2 mg·g-1,約為早期總糖含量的7倍。由此可以看出,后期糖類物質(zhì)基本上是其生理代謝的產(chǎn)物,并在細胞中儲藏、積累,這時期正是果實品質(zhì)形成的關鍵時期。

    從圖3的總糖增量曲線可以看出,紐荷爾臍橙果實總糖增量出現(xiàn)了3個高峰值,即8月16日、9月30日和11月15日,分別歷時41(7月5日—8月16日)、44和45 d,此3個峰值所需要的時間長度大致相等(41~45 d)。但是,第1個峰值至第2個峰值出現(xiàn)期間,總糖增量都在下降,而這個時期正是果實質(zhì)量快速增重期(8月27日),顯然,糖類物質(zhì)已參與到其它生理生化過程中,這個過程影響到果實品質(zhì)的提高。

    圖3 紐荷爾臍橙在果實不同發(fā)育期果實中總糖含量的變化曲線Fig.3 Variation of total sugar content changes of the Newhall navel orange in different developmental stages

    2.2.2 可溶性固形物的含量變化規(guī)律

    可溶性固形物(Soluble solids)是單糖、雙糖、多糖等可溶性糖類的總稱,還包括糖、酸、維生素、礦物質(zhì)等,可溶性固形物是衡量果實成熟度和口感的一個重要技術參數(shù),也是評價果品品質(zhì)的主要指標之一[18-20]。紐荷爾臍橙果實在其不同發(fā)育期幾種內(nèi)含物質(zhì)含量的測定結果見表1。由表1可知,紐荷爾臍橙果實可溶性固形物含量分別在8月16日、9月10日和10月30日出現(xiàn)峰值,其分別對應總糖增量峰值出現(xiàn)的果實發(fā)育早期、中期和后期,而且第1個峰值與總糖增量第1個峰值出現(xiàn)的日期(8月16日)吻合,表明可溶性固形物的形成與糖類物質(zhì)的代謝變化有著密切的聯(lián)系。

    表1 紐荷爾臍橙果實在其不同發(fā)育期幾種內(nèi)含物質(zhì)含量的測定結果Table 1 Changes of several contents of Newhall navel orange in different developmental stages

    2.2.3 有機酸的含量變化規(guī)律

    紐荷爾臍橙果實中的酸主要是有機酸,即蘋果酸、檸檬酸和酒石酸等。果實的含酸量是影響其綜合品質(zhì)的重要因素之一[21]。另外,大多數(shù)有機酸可以提供少量的熱量。從表1中可以看出,紐荷爾臍橙果實中有機酸的含量變化規(guī)律如下:在未成熟階段(7月5日),果實中含有大量的有機酸,每克的含量達到21.5 mg;8月16日出現(xiàn)了第2次峰值,每克的含量達到21.1 mg;8月27日以后其含量逐漸下降。這一變化規(guī)律表明,8月27日是果實風味形成的關鍵時間點,直至近成熟期,果實中的有機酸含量穩(wěn)定在7.6~7.0 mg·g-1;從有機酸的增量變化情況來看,含量增加最多的日期是8月16日,其增量為2.6 mg·g-1,結合前面有關果實體積、質(zhì)量、總糖等指標的分析結果來看,8月16日是紐荷爾臍橙果實生理生化活動的關鍵日期;其次,10月30日后有機酸逐漸減少,表明果實進入風味(糖酸比的變化)成熟期;總體上看,有機酸增量的“起、伏”變化較頻繁,說明在果實生理生化活動中有機酸不僅是代謝產(chǎn)物,而且可能是參與各種生理代謝活動的重要物質(zhì),在此過程中,一部分有機酸轉化為糖類等物質(zhì),一部分用于自身的呼吸消耗等代謝活動。

    2.2.4 維生素C的含量變化規(guī)律

    維生素C又名抗壞血酸,共有 4 種異構體,其中 L-抗壞血酸活性最高[18]。維生素C具有維持細胞正常能量代謝、促進膠原質(zhì)的組織合成、抗氧化等作用,是人體不可缺少的維生素。由表1可知,紐荷爾臍橙果實中的維生素C含量變化表現(xiàn)出如下特點:幼果期(7月5日前),其含量較高;8月1日至8月27日,其含量都維持在較高水平上,這說明,8月份是果實發(fā)育的重要時期,果園管理的技術水平直接影響到果實品質(zhì)[22];10月3日后,維生素C含量基本穩(wěn)定,表明10月30日果實已進入成熟階段。表1中維生素C增量的變化也表現(xiàn)出了如下兩個特點:8月1日增量較高,但8月16日和8月27日其增量分別有較大幅度的下降,并出現(xiàn)了負增長,說明維生素C是生理代謝過程中的重要參與者,也說明8月份是果實發(fā)育的重要時期,這與前面的分析結果基本一致;10月30日后,維生素C增加量為負值,可能因為維生素C消耗于其它物質(zhì)的生理代謝過程中,但此期果實趨于成熟,維生素C 含量基本穩(wěn)定為63.34~58.10 mg·g-1。

    2.3 果實體積、質(zhì)量及內(nèi)含物發(fā)生變化的重要時期

    果實體積、質(zhì)量及內(nèi)含物生長累積的時間拐點和增量峰值見表2。由表2可知,有4個時期是果實中大多數(shù)內(nèi)含物質(zhì)積累的時間拐點或峰值出現(xiàn)期,即5月9日、8月16日、9月1日、10月18日至11月22日,這是分析果實生長與田間管理、成熟期、果實品質(zhì)等生產(chǎn)技術的重要信息。

    表2 紐荷爾臍橙果實體積、質(zhì)量及內(nèi)含物質(zhì)生長累積的特點與變化時期Table 2 The volume,weight and inclusion change period of Newhall orange fruit

    3 結論與討論

    3.1 果實體積、質(zhì)量及內(nèi)含物變化規(guī)律與果園管理的關系

    果實體積增長峰值的出現(xiàn)時間早于其質(zhì)量增長峰值出現(xiàn)時間15 d;體積生長累積的結束期(8月16日后)約早于質(zhì)量生長結束期15 d(表2)。體積生長是產(chǎn)量形成的基礎,果實縱徑和橫徑增長量的變化(非累積)是同步的,均分別在5月23日、6月16日和8月16日出現(xiàn)增長量峰值。在這3個峰值出現(xiàn)期中,前兩個都處于生長累積的快速期(5月9日—7月15日)內(nèi),這表明5月9日—7月15日是影響果實大小的重要時期,因此,5月前的1~2個月內(nèi)應加強土、肥、氣的管理,為高產(chǎn)打下基礎。

    果實質(zhì)量增量分別在8月1日和8月27日出現(xiàn)了高峰值,此兩個峰期的果實質(zhì)量增長速率近為幼果期的2倍,因此,8月1日前即7月上旬至中旬是肥、水管理的關鍵時期[23-24]。近成熟期果實主要進行內(nèi)含物的積累和糖分的轉化,此期降雨較少,果實生理生化物質(zhì)轉化較快[25-26],因此,9月1日前應加強對磷肥、水分、松土等方面的管理,這樣有利于果實品質(zhì)的改善和提高。

    果實總糖增量的第1個峰值出現(xiàn)在8月16日,這與體積增長的第3個峰值同期,這時期體積建成需要碳水化合物作基礎,因此糖類物質(zhì)的含量增長出現(xiàn)峰值可能與此有關,顯然8月16日前的果園管理不容忽視,即7月份應加強果園土、肥、水、氣的管理。其次,總糖累積含量在10月18日至11月22日仍然緩慢上升,直至成熟。此期正是亞熱帶地區(qū)的干旱季節(jié),因此也應加強土、水管理,以有利于提高鮮果的品質(zhì)。

    3.2 成熟與糖酸比的關系

    一般認為,柑橘類果實風味品質(zhì)的主要評價指標是糖酸比[27],糖∶酸=8∶1的為酸甜可口,糖∶酸=10∶1的為風味佳良,糖∶酸=12∶1的為風味最優(yōu)。本文的測定結果表明,紐荷爾臍橙鮮果的糖酸比,10月30日為15∶1,11月15日為18∶1,11月22日為21∶1。結合果實質(zhì)量的生長規(guī)律分析可知,11月中下旬采摘的果實其糖酸比適中,略帶甘甜,風味最佳,表明果實已進入成熟期。

    3.3 果實功能性內(nèi)含物與成熟的關系

    果實成熟不僅要能滿足人對果品口感風味的需求,而且要求某些功能性內(nèi)含物質(zhì)較豐富,其中維生素C含量是一個重要的評價指標。由表1可知,10月30日測定的紐荷爾臍橙果實中的維生素C含量較高(63.34 mg·g-1),結合口感風味的分析結果考慮,成熟期(即果實采摘時間)以11月中下旬為宜,此期采摘的果實,不僅口感風味好,而且維生素C含量高,果實品質(zhì)較優(yōu),這與其糖酸比的分析結果一致。

    3.4 可溶性固形物與總糖的變化

    紐荷爾臍橙果實中可溶性固形物的含量出現(xiàn)了3個峰值,峰值出現(xiàn)的時間分別對應于總糖積累曲線的早期、中期和后期,且第1個峰值出現(xiàn)的時間與總糖增量第1個峰值出現(xiàn)的時間吻合,均為8月16日,說明可溶性固形物與糖類物質(zhì)代謝變化的聯(lián)系較為密切。

    3.5 研究展望

    本文雖然詳細探討了贛南紐荷爾臍橙果實生長與主要營養(yǎng)物質(zhì)的累積動態(tài),但是,關于紐荷爾臍橙主要營養(yǎng)物質(zhì)動態(tài)的形成機理,如生理機理和分子機理等問題,還需要進一步的研究和探討。紐荷爾臍橙是贛南地區(qū)種植的主要果樹品種,無論種植面積還是產(chǎn)量均有較大的規(guī)模,是當?shù)剞r(nóng)業(yè)經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)之一,怎樣在保持產(chǎn)量規(guī)模的前提下提升果品質(zhì)量,這就需要果園的精細化管理技術,國外臍橙果園的精細化管理水平已經(jīng)發(fā)展到實用階段,而我國在這方面相對落后。但是,精細化管理技術的研究與采用必須建立在掌握果實生長規(guī)律和相應營養(yǎng)物質(zhì)含量變化規(guī)律的基礎上,這樣才能準確、有效地實施土、水、肥的精細化管理。由此可見,本文研究的結果將有利于紐荷爾臍橙果實品質(zhì)的提高,可促進紐荷爾臍橙產(chǎn)業(yè)的高效與可持續(xù)發(fā)展。

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