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    江蘇豐縣地區(qū)富士蘋果果實礦質(zhì)元素與品質(zhì)的相關(guān)性及通徑分析

    2019-09-17 07:32:25王磊彬陳興望李天宇
    江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2019年7期
    關(guān)鍵詞:通徑分析果實品質(zhì)相關(guān)分析

    王磊彬 陳興望 李天宇

    摘要:以江蘇省豐縣大沙河果園及周邊地區(qū)35個果園的富士蘋果(Malus pumila Mill)為研究材料,測定果實7個品質(zhì)特性和果實礦質(zhì)元素含量,利用相關(guān)分析和通徑分析,篩選影響果實品質(zhì)的關(guān)鍵礦質(zhì)元素,為提高蘋果果實品質(zhì)、減少生理病害和合理施肥提供科學(xué)依據(jù)。結(jié)果發(fā)現(xiàn),果實礦質(zhì)元素對單果質(zhì)量的直接影響大小順序為鐵(Fe)>銅(Cu)>鉀(K)>鈣(Ca)>錳(Mn)>氮(N)>鋅(Zn)>磷(P)>鎂(Mg);對果形指數(shù)的影響順序為P>K>Cu>Ca>Zn>N>Mg>Mn>Fe;對硬度的影響順序為Mg>K>Fe>Cu>Mn>Ca>N>Zn>P;對可滴定酸的影響順序為K>N>P>Cu>Mn>Fe>Mg>Ca>Zn;對可溶性固形物的影響順序為Mg>K>Cu>Ca>Mn>P>N>Zn>Fe;對可溶性糖的影響順序為Mg>P>Cu>Ca>Zn>Fe>Mn>K>N;對維生素C的影響順序為Mg>N>Zn>K>Cu>Mn>Fe>Ca>P。研究表明,蘋果果實品質(zhì)形成是各種礦質(zhì)元素協(xié)同調(diào)控的結(jié)果,果實中礦質(zhì)元素N、P、K、Mg等對果實品質(zhì)形成的影響較大。

    關(guān)鍵詞:蘋果;礦質(zhì)營養(yǎng);果實品質(zhì);相關(guān)分析;通徑分析

    中圖分類號: S661.101 ?文獻標志碼: A ?文章編號:1002-1302(2019)07-0146-06

    我國是世界上蘋果栽培面積最大的國家,2014年我國蘋果種植面積約為222.15萬hm2,占世界蘋果種植面積的45%以上[1]。目前,我國蘋果的產(chǎn)量居世界第1位,但是單位面積產(chǎn)量比較低,不到法國、南非等發(fā)達國家的1/2,居世界第39位[2]。我國蘋果質(zhì)量跟不上產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,有關(guān)調(diào)查表明,2012年我國蘋果優(yōu)果率為40%,精品果占10%,功能性精品果不到2%[3]。徐州豐縣地區(qū)作為江蘇富士蘋果生產(chǎn)的主要基地,自20世紀50年代末黃河故道地區(qū)開始種植蘋果[4],在豐縣農(nóng)業(yè)經(jīng)濟中占有重要地位。蘋果作為農(nóng)民收入的重要來源,長期以來,由于不均衡施肥等管理不到位,嚴重影響了蘋果的產(chǎn)量與品質(zhì),制約著蘋果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此,探討富士蘋果果實品質(zhì)形成的關(guān)鍵礦質(zhì)元素,可為合理施肥、減少生理病害提供科學(xué)依據(jù),對改善蘋果果實品質(zhì)有重要意義。

    張立新等對旱地蘋果果實的研究表明,果實礦質(zhì)營養(yǎng)不僅能反映果園土壤的肥力水平、吸收利用率和礦質(zhì)營養(yǎng)狀況,還能反映樹體營養(yǎng)狀況及果實品質(zhì)情況,同時還與蘋果生理病害密切相關(guān)[5]。薛曉芳等對23種棗果實礦質(zhì)元素含量的研究發(fā)現(xiàn),同一種礦質(zhì)元素在不同品種中的含量差異較大,各元素含量差異造成了果實品質(zhì)差異[6]。目前,許多學(xué)者對蘋果營養(yǎng)診斷進行了研究[7-10],但都是通過簡單分析相關(guān)性,不能明確影響果實品質(zhì)的關(guān)鍵營養(yǎng)元素,且受地區(qū)、品種及栽培管理水平等因素影響較大。通徑分析能將1個相關(guān)系數(shù)根據(jù)其成因分成多個組成部分,更加清楚各個因素對效應(yīng)產(chǎn)生的直接作用和間接作用,在農(nóng)業(yè)科研方面多有應(yīng)用[11]。本試驗采集了豐縣35個果園的富士蘋果,通過相關(guān)分析和通經(jīng)分析,研究果實品質(zhì)與礦質(zhì)元素含量間的關(guān)系,以期篩選影響果實品質(zhì)的關(guān)鍵礦質(zhì)元素,為果園合理施肥與優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

    1 材料與方法

    1.1 供試材料與處理

    試驗材料取自江蘇省豐縣地區(qū)3個鄉(xiāng)(鎮(zhèn))的35個富士蘋果生產(chǎn)果園,樹齡為15~25年,株行距為4 m×5 m。該地區(qū)地處暖溫帶半濕潤季風(fēng)氣候區(qū),四季分明,日照充足,年平均氣溫在15 ℃左右,平均降水量約為730 mm,無霜期達 200 d 左右[12]。土壤為沙壤土,質(zhì)地疏松,土層深厚,透氣性強。土壤pH值達8以上,有機質(zhì)含量為10.25 g/kg,全氮(N)含量為0.73 g/kg,全磷(P)含量為0.83 g/kg,全鉀(K)含量為18.32 g/kg[13]。

    于2015年10月下旬、2016年10月下旬果實成熟期,每個果園隨機選取4株樹,在樹冠中上部東、南、西、北4個方位隨機采集4個果實,每個果園取16個果實,帶回實驗室測定分析[8,14]。

    1.2 指標測定

    1.2.1 果實品質(zhì)的測定 果實的單果質(zhì)量用百分之一電子天平測定。果實縱、橫徑用數(shù)顯游標卡尺測定,果形指數(shù)=縱徑/橫徑;硬度和可溶性固形物含量分別用GY-4型數(shù)顯式水果硬度計和手持式糖度計PAL-1直接測定,選取每個果實對稱的2點進行測定[15];果實可滴定酸含量采用NaOH滴定法[16]測定;可溶性糖含量采用蒽酮比色法[17]測定;維生素C含量采用2,6-二氯酚靛酚滴定法[15]測定。

    1.2.2 果實礦質(zhì)元素的測定 果實采集并清洗后,取每個樣本所有果實的部分果樣放在信封中,于烘箱中105 ℃恒溫殺青10 min,再降至80 ℃烘干,用不銹鋼粉碎機粉碎,存放在自封袋中,于陰涼干燥處保存[18]。果實全氮含量經(jīng)H2SO4-H2O2消煮,用AA3連續(xù)流動分析儀[19]測定。果實中磷(P)、鉀(K)、鈣(Ca)、錳(Mn)、鎂(Mg)、鐵(Fe)、銅(Cu)、鋅(Zn)元素含量經(jīng)HNO3-HCLO4混酸消煮,用電感耦合等離子發(fā)射光譜儀(ICP)測定[20-21]。

    1.3 數(shù)據(jù)處理

    采用Excel 2010、SPSS 20.0軟件及回歸相關(guān)多元分析(2017)方法進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計、相關(guān)性分析和通徑分析。

    2 結(jié)果與分析

    2.1 不同果園富士蘋果果實品質(zhì)與礦質(zhì)元素營養(yǎng)分析

    如表1所示,因豐縣35個不同富士蘋果果園在施肥管理方面的差異性,導(dǎo)致果實中維生素C含量、糖酸比、固酸比、可滴定酸含量及可溶性糖含量的變異系數(shù)很大,而單果質(zhì)量、果形指數(shù)、硬度和可溶性固形物含量的變異系數(shù)較小。這說明果園管理對果實維生素C含量、糖酸比、可溶性糖含量等品質(zhì)具有較大的影響。

    如表2所示,豐縣35個不同果園的果實礦質(zhì)元素含量因不同的管理水平存在一定的差異。果實礦質(zhì)元素變異系數(shù)在9.51%~46.57%之間,變化很大,且以Zn和Fe的變異系數(shù)較大,Mn次之,Mg最小。大量礦質(zhì)元素中,K含量最高,其次是N、Ca、P,Mg元素含量最低。微量礦質(zhì)元素中,F(xiàn)e含量最高,Cu含量次之,Mn和Zn含量相對較低。

    2.2 富士蘋果果實礦質(zhì)元素與品質(zhì)之間的相關(guān)性分析

    由表3可知,果實礦質(zhì)元素之間相互影響,其中果實中N、P這2種元素與Mg呈顯著正相關(guān)(P<0.05);K與Mg、Fe、Cu呈極顯著正相關(guān)(P<0.01);Ca與Mg、Fe呈顯著正相關(guān)(P<0.05),Mg與Cu呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)。

    由表4可知,P與可溶性糖、果形指數(shù)呈顯著或極顯著負相關(guān);K、Mg、Mn與硬度呈顯著或極顯著負相關(guān);K和Mg對可溶性固形物具有顯著或極顯著的抑制作用;P、Mg、Cu對可溶性糖具有顯著的抑制作用。相反,K、Cu對可滴定酸、維生素C具有明顯的促進作用。

    2.3 富士蘋果礦質(zhì)營養(yǎng)元素與果實品質(zhì)的通徑分析

    直接通徑系數(shù)表示自變量對目標變量直接影響效應(yīng)的程度。間接通徑系數(shù)表示某一因子通過影響其他因子對目標變量的影響程度。因此,果實礦質(zhì)營養(yǎng)元素除了能直接影響果實品質(zhì)外,還可以通過其他礦質(zhì)元素間接影響果實品質(zhì)。通徑系數(shù)的絕對值大小表示果實礦質(zhì)元素對單果質(zhì)量的影響程度。

    由表5可知,對單果質(zhì)量直接影響大小順序為Fe(0.363 7)>Cu(-0.342 6)>K(0.306 9)>Ca(-0.262 4)>Mn(0.244 4)>N(-0.189 7)>Zn(-0.137 3)>P(-0.104 9)>Mg(-0.050 0)。其中Mn、K、 Fe對單果質(zhì)量的影響為正值,Cu、Ca、N、Zn、P、Mg對單果質(zhì)量的影響為負值。對果實單果質(zhì)量間接影響最大的是Cu(0.238 3),主要通過K(0.210 8)影響單果質(zhì)量;其次是K(-0.205 9),主要通過Cu(-0.235 4)影響單果質(zhì)量。由此可知,對果實單果質(zhì)量影響較大的礦質(zhì)元素有Fe、Cu、K。

    表6中富士蘋果果實礦質(zhì)元素與果形指數(shù)的通徑分析表明,直接影響果形指數(shù)的礦質(zhì)元素主要是N、P、K、Cu、Ca、Zn,影響果形指數(shù)最大的因子為P(-0.602 5),且為負值;其次為K、Cu、Ca,分別為0.188 1、0.166 9、0.154 2,為正值。Mg、Mn、Fe對果形指數(shù)的直接影響效應(yīng)較小。Ca(C4)通過間接作用對果形指數(shù)的影響最大,間接通徑系數(shù)為-0.194 7,其次為Zn(C9)、Mn(C7)、K(C3)。由此可知,對果形指數(shù)影響較大的礦質(zhì)元素為P、K、Cu、Ca、Zn和N。

    表7中對富士蘋果果實礦質(zhì)元素與硬度的通徑分析表明,直接影響硬度的礦質(zhì)元素通徑系數(shù)排序為Mg>K>Fe>Cu>Mn>Ca>N>Zn>P。其中,礦質(zhì)元素Mg、K、Fe、Zn和Mn對果實硬度的直接影響為負值,N、Ca、Cu為對果實硬度的影響為正值,Mg對果實硬度的直接影響最大。間接作用表明,對果實硬度間接影響較大的因子有Cu(-0.472 0)、N(-0.336 6)、Ca(-0.234 3)、P(-0.200 5)。由此可知,對果實硬度影響較大的礦質(zhì)元素為Mg、K、Fe、N、Cu和Mn。

    表8中對富士蘋果果實礦質(zhì)元素與可滴定酸的通徑分析表明,對可滴定酸直接影響較大的果實礦質(zhì)元素有K、N、Mn、Cu、Fe和P。直接通徑系數(shù)顯示,影響最大的因子為K(0.487 8),其次為N(-0.207 6)、P(-0.179 5)、Cu(0.142 5)、Mn(-0.139 7)、Fe(-0.131 6)。K和Cu對可滴定酸的直接作用為正效應(yīng),N、P、Mn、Fe對果實可滴定酸的直接作用為負效應(yīng)。Cu和P對可滴定酸的間接作用影響較大,通徑系數(shù)分別為0.326 5和0.145 7。Fe對果實可滴定酸的間接作用為正值,Zn對可滴定酸的間接作用為負值。從間接通徑系數(shù)可知,果實中各個礦質(zhì)元素主要是通過K對果實可滴定酸含量進行間接調(diào)控,K元素是調(diào)節(jié)果實中可滴定酸的重要元素。綜合以上分析可知,對果實可滴定酸的影響作用較大的礦質(zhì)元素有K、N、P和Cu。

    表9中對富士蘋果果實礦質(zhì)元素與可溶性固形物的通徑分析表明,對可溶性固形物直接影響較大的礦質(zhì)元素有Mg、K、Cu、Mn和Ca。直接通徑系數(shù)大小順序為Mg(-0.557 8)>K(-0.258 9)>Cu(0.249 4)>Ca(0.108 4)>Mn(-0.101 9)>P(-0.041 3)>N(-0.033 2)>Zn(-0.021 9)>Fe(0.016 1),其中Cu、Ca和Fe的直接影響為正值,其余礦質(zhì)元素對可溶性固形物的影響均為負值。果實礦質(zhì)元素通過間接作用對可溶性固形物影響的比較明顯,影響較大的排序為Cu(-0.410 6)>N(-0.280 2)>P(-0.240 1)>Ca(-0.180 3)>Fe(-0.136 8)>Mn(-0.136 6),Cu主要通過Mg和K對可溶性固形物進行間接調(diào)控,N通過Mg對可溶性固形物產(chǎn)生效應(yīng)。由以上結(jié)果分析可知,對可溶性固形物影響較大的礦質(zhì)元素有Mg、K、Cu、N和P。

    表10中對富士蘋果果實礦質(zhì)元素與可溶性糖的通徑分析表明,對可溶性糖直接影響較大的礦質(zhì)元素有Mg(-0.329 9)、P(-0.247 4)、Cu(-0.183 8)、Ca(0.161 3)、Zn(-0.145 3)、Fe(0.141 4),對可溶性糖直接作用較大的3個元素Mg、P、Cu的影響效應(yīng)均為負值。對可溶性糖影響作用較大的礦質(zhì)元素因子有K、Ca和Mn,間接通徑系數(shù)分別為-0.297 7、-0.141 2和-0.180 8,各個礦質(zhì)元素的間接作用系數(shù)均為負值。K主要通過Cu和Mg間接影響果實中的可溶性糖,Ca主要通過Mg影響果實中可溶性糖。由此可知,影響果實可溶性糖的礦質(zhì)營養(yǎng)元素主要為K、Mn、Mg、P、Cu、Ca和Fe。

    表11中對富士蘋果果實礦質(zhì)元素與維生素C的通徑分析表明,對果實維生素C含量影響較大的礦質(zhì)元素有N、K、Mg、Cu、Fe、Mn和Zn。直接通徑系數(shù)的最大的礦質(zhì)元素為Mg(-0.427 0),其次為N(-0.335 9)、Zn(-0.296 1)、K(0.207 5)、Cu(0.194 5)和Mn(0.174 3),Mg、N、Zn對果實維生素C的直接作用均為負值,K、Cu、Mn的直接作用為正值。間接作用對果實維生素C的影響大小順序為Ca(-0.213 8)>Mn(-0.197 1)>P(-0.194 8)>K(-0.158 7)>N(-0.151 8)。間接作用于維生素C的重要礦質(zhì)元素的通徑系數(shù)均為負值。果實中的Ca主要通過Mg影響果實中的維生素。所以,影響果實中維生素C的主要礦質(zhì)元素為Mg、N、Zn、Ca。

    3 討論與結(jié)論

    根據(jù)各礦質(zhì)元素的功能及特性,生產(chǎn)上可以針對性地進行肥料配置,平衡施肥,以提高果樹的產(chǎn)量和果實的品質(zhì)[22]。目前,對于果樹礦質(zhì)營養(yǎng)和果實品質(zhì)間關(guān)系的研究,結(jié)果差異較大,不同砧木、同一品種不同樹齡、不同地區(qū)、不同品種及不同生育期葉片礦質(zhì)營養(yǎng)存在顯著差異[23-27];Fallahi等的研究結(jié)果表明,葉片礦質(zhì)營養(yǎng)與果實品質(zhì)的相關(guān)性不強,果實營養(yǎng)分析能擴充果樹營養(yǎng)診斷[28]。顧曼如等研究認為,Zn與可溶性固形物呈負相關(guān),與硬度和總酸呈正相關(guān),K與硬度呈負相關(guān)[29]。宋少華等通過對陜西甜柿‘陽豐果實礦質(zhì)元素與品質(zhì)指標的相關(guān)性及通徑分析得出,N、P、K、Zn和Mn是影響果實品質(zhì)最主要的礦質(zhì)元素[14]。Fallahi等認為,新紅星蘋果果實中N與果實硬度、可溶性固形物含量呈顯著負相關(guān),Ca與果實硬度呈正相關(guān)[28]。李寶江等通過對蘋果果實礦質(zhì)元素與果實品質(zhì)及耐貯性關(guān)系的研究表明,Zn與果實可溶性固形物呈極顯著負相關(guān);Ca、K與果實硬度呈極顯著正相關(guān),而Mn和Cu相反[30]。徐慧等對膠東半島主要蘋果產(chǎn)區(qū)果實礦質(zhì)元素和果實品質(zhì)的相關(guān)研究表明,果實中全N、K和Fe與果肉硬度呈顯著負相關(guān),Cu與果肉硬度和可溶性固形物呈顯著負相關(guān)[9]。

    結(jié)合本試驗相關(guān)分析結(jié)果表明:果形指數(shù)與P呈顯著負相關(guān);硬度、可溶性固形物與果實礦質(zhì)元素呈負相關(guān);可滴定酸和K、Cu呈極顯著相關(guān);可溶性固形物與K呈顯著負相關(guān),與Mg的相關(guān)性極顯著;可溶性糖和P、Mg、Cu呈顯著負相關(guān);維生素C和K、Cu呈顯著正相關(guān)。江蘇豐縣地區(qū)富士蘋果果實礦質(zhì)元素和品質(zhì)的相關(guān)研究結(jié)果與徐慧等的研究結(jié)果基本符合。通徑分析表明:果實礦質(zhì)元素對單果質(zhì)量直接影響大小順序為Fe>Cu>K>Ca>Mn>N>Zn>P>Mg;對果形指數(shù)影響的順序為P>K>Cu>Ca>Zn>N>Mg>Mn>Fe;對硬度影響的順序為Mg>K>Fe>Cu>Mn>Ca>N>Zn>P;對可滴定酸影響的順序為K>N>P>Cu>Mn>Fe>Mg>Ca>Zn;對可溶性固形物的影響順序為Mg>K>Cu>Ca>Mn>P>N>Zn>Fe;對可溶性糖的影響順序為Mg>P>Cu>Ca>Zn>Fe>Mn>K>N;對維生素C的影響順序為Mg>N>Zn>K>Cu>Mn>Fe>Ca>P。綜上所述,果實中礦質(zhì)元素N、P、K、Mg對果實品質(zhì)的形成影響較大。這與張強等的研究結(jié)果[8-9,14]存在一定的差異,不同地域土壤結(jié)構(gòu)、氣候環(huán)境因素等都有一定的差異。由此表明,江蘇豐縣地區(qū)富士蘋果品質(zhì)形成過程中受果實各種礦質(zhì)元素協(xié)同調(diào)控,在生產(chǎn)過程中可增施P、K、Cu、Mn,降低或控制N和Mg肥的施用量,以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)果品的生產(chǎn)。

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