萊陽梨果實(shí)礦質(zhì)元素含量與果實(shí)品質(zhì)的關(guān)系

王貴 白娜 鄒宗峰 李元軍 慈志娟 劉笑宏 牟紅梅

摘要：通過研究萊陽梨果實(shí)礦質(zhì)元素與果實(shí)品質(zhì)的關(guān)系，分析影響萊陽梨果實(shí)品質(zhì)的主要礦質(zhì)元素，為萊陽梨園合理施肥和品質(zhì)提升提供一定理論依據(jù)。以山東省煙臺(tái)市12個(gè)萊陽梨果園的成熟果實(shí)為樣品，應(yīng)用相關(guān)分析和通徑分析方法研究萊陽梨果實(shí)礦質(zhì)元素與果實(shí)品質(zhì)之間的相關(guān)性和通徑系數(shù)。結(jié)果表明，不同果園萊陽梨果實(shí)礦質(zhì)元素含量存在一定程度差異。相關(guān)性分析表明，N與可滴定酸顯著正相關(guān)，Ca與果實(shí)硬度呈顯著正相關(guān)，Mn與可溶性固形物呈顯著正相關(guān)。通徑分析表明，N對(duì)可滴定酸的通徑系數(shù)為0.655，Mn對(duì)可溶性固形物的通徑系數(shù)為0.606;K對(duì)固酸比直接通徑系數(shù)為0.815，達(dá)到顯著水平。萊陽梨生產(chǎn)中合理協(xié)調(diào)好各種礦質(zhì)元素的比例可提高果實(shí)品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)萊陽梨的優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：萊陽梨;果實(shí)品質(zhì);礦質(zhì)元素;通徑分析

中圖分類號(hào)：S661.201 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2021）24-0178-06

收稿日期：2021-04-25

基金項(xiàng)目：山東省農(nóng)業(yè)良種工程項(xiàng)目（編號(hào)：2019LZGC008）。

作者簡(jiǎn)介：王 貴，男，碩士，農(nóng)藝師，主要從事作物育種、高效栽培研究。E-mail：woxinqiji@163.com。

通信作者：牟紅梅，女，碩士，農(nóng)藝師，主要從事果樹育種與高效栽培技術(shù)研究。E-mail：345414617@qq.com。

萊陽梨（Pyrus brestschmeideriRehd）屬于薔薇科（Rosasceae）梨亞科（Pomoideae）梨屬（Pyrus）中白梨系統(tǒng)，果實(shí)中含有大量糖類、有機(jī)酸、維生素等多種營養(yǎng)物質(zhì)，是煙臺(tái)地區(qū)“名、優(yōu)、特”水果之一。近年來，由于管理粗放，商品意識(shí)差等原因，其存在的問題也逐漸凸顯，主要表現(xiàn)為果心大、品質(zhì)下降、果皮粗糙等，影響了萊陽梨的果實(shí)品質(zhì)。果實(shí)品質(zhì)是決定市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要因素，礦質(zhì)元素的缺失或者過量都會(huì)影響果樹的生理代謝和果實(shí)品質(zhì)提升[1-6]。Neilsen研究發(fā)現(xiàn)，果實(shí)中含量充足的鉀元素（K）可提高果實(shí)糖含量及增加果實(shí)色澤[7]。張強(qiáng)等的研究表明，果實(shí)中氮（N）和磷（P）與果實(shí)硬度、可溶性固形物含量呈負(fù)相關(guān)，鉀（K）和鐵（Fe）與果實(shí)可溶性固形物含量呈正相關(guān)，N和鋅（Zn）與果實(shí)可滴定酸含量呈正相關(guān)[8]。徐慧等認(rèn)為N、K、Fe與果實(shí)硬度呈顯著負(fù)相關(guān)，銅（Cu）與可溶性固形物含量呈顯著負(fù)相關(guān)，而果實(shí)單果質(zhì)量與各礦質(zhì)元素間不存在顯著相關(guān)性[9]。礦質(zhì)元素與果實(shí)品質(zhì)間的關(guān)系在蘋果[10]、甜柿[11]、柚子[12]、庫爾勒香梨[13-14]上均有報(bào)道，但果樹各品種品質(zhì)不同，所需礦質(zhì)元素的代謝效率不同，國內(nèi)關(guān)于萊陽梨果實(shí)礦質(zhì)元素與果實(shí)品質(zhì)的關(guān)系尚未報(bào)道。本研究通過采集萊陽梨主產(chǎn)區(qū)的果實(shí)，利用相關(guān)性和通徑分析研究萊陽梨果實(shí)礦質(zhì)元素含量與果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)的關(guān)系，篩選出影響果實(shí)指標(biāo)的主要礦質(zhì)元素因子，明確影響萊陽梨果實(shí)品質(zhì)的關(guān)鍵礦質(zhì)營養(yǎng)元素，為萊陽梨園合理施肥和補(bǔ)充營養(yǎng)及果實(shí)品質(zhì)提升提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

2019年10月上旬果實(shí)成熟期，在山東省煙臺(tái)市選擇12個(gè)萊陽梨生產(chǎn)園，樹齡20年左右的萊陽梨樹。在果實(shí)成熟期，各采樣點(diǎn)隨機(jī)選取5株樹，隨機(jī)采果3個(gè)，帶回實(shí)驗(yàn)室待分析。

1.2 儀器與設(shè)備

電子分析天平;GY-1型硬度計(jì);手持糖度折光儀（Pocket Pal-1，Atago，Japan）;HH-S數(shù)顯恒溫水浴鍋;K-35凱氏定氮儀。

1.3 方法

采集的果實(shí)用自來水洗凈，再用去離子水沖洗2次，在通風(fēng)處陰干。果實(shí)N含量采用凱氏定氮法測(cè)定;P含量采用鉬鏑抗比色法測(cè)定;K含量采用火焰光度計(jì)法測(cè)定;Cu、Ca、Mg、Mn、Zn含量采用硝酸-高氯酸消解原子吸收分光光度法測(cè)定[15-17]。

果實(shí)單果質(zhì)量用電子天平稱取;用電子數(shù)顯卡尺測(cè)量果實(shí)的縱徑和橫徑，縱徑和橫徑之比即為果形指數(shù)[18];果實(shí)去皮后用硬度計(jì)測(cè)定果實(shí)硬度?？扇苄怨绦挝锖坑檬殖譁y(cè)糖儀測(cè)定;用蒽酮比色法測(cè)可溶性糖含量[19];可滴定酸含量用酸堿滴定法測(cè)定[20]，固酸比用可溶性固形物含量與可滴定酸含量的比值表示;糖酸比用可溶性糖含量與可滴定酸含量的比值表示。各指標(biāo)重復(fù)3次，取平均值。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

應(yīng)用Excel和SPSS軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 萊陽梨果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)和礦質(zhì)元素含量分析

由表1可知，不同萊陽梨果園的果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)存在一定差異，其中，單果質(zhì)量變異系數(shù)最大（17.06%），可溶性固形物含量變異系數(shù)最?。?.76%）。由表2可知，不同果園萊陽梨果實(shí)的礦質(zhì)元素含量差異較大，其中，Ca元素變異系數(shù)最大（69.82%），P元素變異系數(shù)最?。?.91%）。

2.2 萊陽梨果實(shí)礦質(zhì)元素與果實(shí)品質(zhì)相關(guān)性

為研究萊陽梨果實(shí)礦質(zhì)元素與果實(shí)品質(zhì)之間的關(guān)系。以N、K、P、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu和Zn為整體，單果質(zhì)量、果實(shí)硬度、可溶性固形物、可溶性糖、可滴定酸、糖酸比和固酸比為整體，進(jìn)行相關(guān)性分析。由表3可知，萊陽梨果實(shí)礦質(zhì)元素與果實(shí)品質(zhì)存在一定的相關(guān)性。不同礦質(zhì)元素對(duì)萊陽梨果實(shí)品質(zhì)的影響不同。其中，果實(shí)可溶性固形物和N元素存在顯著負(fù)相關(guān)，Ca元素與果實(shí)硬度顯著正相關(guān)，F(xiàn)e元素和可溶性糖顯著正相關(guān)，Mg元素與糖酸比和固酸比顯著正相關(guān)。

2.3 萊陽梨果實(shí)礦質(zhì)元素與果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)的通徑分析

由于各礦質(zhì)元素間還有相互作用的關(guān)系，各礦質(zhì)元素與果實(shí)指標(biāo)相關(guān)程度的大小并不能完全代表其對(duì)果實(shí)品質(zhì)的作用大小，其相互作用的大小需要通過通徑分析來進(jìn)一步估算。通徑分析能更好地反映各相關(guān)指標(biāo)間的相互影響及每個(gè)指標(biāo)對(duì)果實(shí)品質(zhì)性狀的相對(duì)重要性，其絕對(duì)值的大小反映了各礦質(zhì)元素對(duì)果實(shí)品質(zhì)的影響大小[11]。

由表4可知，影響單果質(zhì)量的礦質(zhì)元素依次是：Mg（0.966）>Cu（-0.935）>Zn（0.797）>P（-0.69）>Ca（0.547）>Fe（0.246）>N（0.14）>K（-0.127）>Mn（-0.047）。其中，Mg為最大影響因子。萊陽梨礦質(zhì)元素對(duì)單果質(zhì)量影響較大的礦質(zhì)元素為Mg、Cu和Zn。

由表5可知，各礦質(zhì)元素對(duì)硬直接貢獻(xiàn)大小的順序?yàn)椋篫n（-0.713）>Ca（0.69）>Mg（-0.47）>Mn（0.367）>Cu（0.316）>P（0.235）>N（0.23）>K（-0.059）>Fe（0.022）。其中，Zn、Mg和K對(duì)硬度的直接貢獻(xiàn)為負(fù)值，Ca、Mn和Cu對(duì)硬度的直接貢獻(xiàn)為正值。因此，對(duì)萊陽梨果實(shí)硬度影響較大的為Zn和Ca。

由表6可知，對(duì)可溶性固形物有較大直接影響的礦質(zhì)元素有Mn（x7）、N（x1）、Fe（x6）、K（x2）和 Zn（x9）。各礦質(zhì)元素對(duì)可溶性固形物的直接通徑系數(shù)大小為：Mn（0.606）>N（-0.541）>Fe（-0.394）>K（0.393）>Mg（-0.388）>Zn（-0.372）>Cu（0.306）>Ca（-0.254）>P（-0.002）。Mn和K對(duì)可溶性固形物有顯著正效應(yīng)，N、Fe和Mg對(duì)可溶性固形物有負(fù)效應(yīng)。由此得出，對(duì)可溶性固形物影響較大的礦質(zhì)元素為Mn、N和Fe。協(xié)調(diào)好果實(shí)中Mn、N和Fe含量可以提高果實(shí)可溶性固形物含量。

由表7可知，對(duì)可溶性糖的主要影響因子有Cu（x8）、N（x1）、Fe（x6）和Mg（x5）。各礦質(zhì)元素對(duì)可溶性糖影響的大小順序?yàn)椋篊u（0.582）>N（-0.566）>Fe（-0.468）>Mg（-0.266）>Ca（-0.259）>Mn（0.239）>P（-0.178）>K（0.103）>Zn（-0.090）。其中，Cu、Mn和K對(duì)可溶性糖的影響為正值，N、Fe、Ca、P和Zn對(duì)可溶性糖的影響為負(fù)值， 表明對(duì)可溶性糖影響較大的因子為Cu、N和Fe。

由表8可知，對(duì)可滴定酸的主要影響因子有 K（x2）、N（x1）、Cu（x8）、Mg（x5）。各元素對(duì)萊陽梨果實(shí)可滴定酸影響的大小順序?yàn)椋篕（-0.764）>N（0.655）>Cu（-0.635）>Ca（0.589）>Mg（0.501）>Fe（-0.412）>Zn（0.357）>P（0.051）>Mn（-0.045）。因此，果實(shí)中K、N和Cu的含量是調(diào)節(jié)果實(shí)中可滴定酸含量的關(guān)鍵。

由表9可知，對(duì)糖酸比的主要影響因子有 Cu（x8）、Ca（x4）、N（x1）、和Mg（x5）。各元素對(duì)糖酸比影響的大小順序?yàn)椋篊u（0.893）>Ca（-0.808）>N（-0.769）>K（0.745）>Mg（-0.544）>Zn（-0.352）>Fe（0.229）>P（-0.082）>Mn（0.007）。Cu為最大影響因子。其中，Cu、K、Fe、Mn對(duì)糖酸比的影響為正值，Ca、N、Mg、Zn和P對(duì)糖酸比的影響為負(fù)值。對(duì)糖酸比影響較大的因由表10可知，影響固酸比的主要因子有 K（x2）、Ca（x4）、Cu（x8）。各元素對(duì)固酸比影響的大小順序?yàn)镵（0.815）>Ca（-0.768）>Cu（0.725）>N（-0.694）>Mg（-0.560）>Zn（-0.446）>Fe（0.282）>Mn（0.140）>P（0.007）。說明影響果實(shí)固酸比含量的主要礦質(zhì)因子為K、Ca和Cu。

3 討論

果實(shí)中礦質(zhì)元素含量不僅與栽培土壤的營養(yǎng)狀況、肥力水平和吸收利用效率有關(guān)，而且在果樹的生長(zhǎng)發(fā)育、果實(shí)的形成及果實(shí)品質(zhì)調(diào)控等方面發(fā)揮著重要作用[21-22]。湯婷婷在分析梨主栽品種果實(shí)品質(zhì)與礦質(zhì)營養(yǎng)關(guān)系時(shí)發(fā)現(xiàn)，果實(shí)中N、Ca、Mg、Mn含量與單果質(zhì)量呈極顯著負(fù)相關(guān)，可溶性固形物與N和K含量顯著正相關(guān)，與Cu含量負(fù)相關(guān)，可滴定酸含量與N、K、Ca、Mn含量顯著正相關(guān)[23]。本研究結(jié)果顯示，萊陽梨果實(shí)中N元素與可滴定酸呈顯著正相關(guān)，Ca元素與果實(shí)硬度呈顯著正相關(guān)，Mn元素與可溶性固形物呈顯著正相關(guān)，說明萊陽梨果實(shí)礦質(zhì)元素含量對(duì)萊陽梨果實(shí)品質(zhì)具有重要的影響。在研究云南保山“次郎”甜柿和陜西眉縣“陽豐”甜柿果實(shí)品質(zhì)與果實(shí)礦質(zhì)元素的關(guān)系，得出單果質(zhì)量、果形指數(shù)、果實(shí)硬度存在顯著差異，果實(shí)中N和P元素含量及變異程度也不同[24]。果實(shí)礦質(zhì)元素與品質(zhì)間的具體關(guān)系，生產(chǎn)中會(huì)因品種與栽培區(qū)域的不同而異，揭示萊陽梨果實(shí)品質(zhì)與果實(shí)礦質(zhì)元素間的關(guān)系，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本試驗(yàn)結(jié)果與前期結(jié)果不盡相同，可能是由于相關(guān)分析時(shí)只考慮了單個(gè)元素對(duì)果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)的影響，元素間相互作用不能充分體現(xiàn)，也可能是因果樹種類、品種、土壤質(zhì)地和栽培管理技術(shù)等不同效應(yīng)所致。

本研究數(shù)據(jù)顯示，煙臺(tái)地區(qū)不同萊陽梨果園果實(shí)品質(zhì)和果實(shí)礦質(zhì)元素含量存在一定差異。果實(shí)中P和Mn元素變異系數(shù)較小，Ca和Zn元素變異系數(shù)較大，果實(shí)可溶性固形物、可溶性糖變異系數(shù)較小，單果質(zhì)量變異系數(shù)較大，這可能是土壤質(zhì)地、施肥水平和栽培管理技術(shù)等不同而導(dǎo)致的。

在生物學(xué)研究中，通徑分析主要用來研究植物遺傳育種及栽培等方面多變量各性狀間的相關(guān)性。通徑分析是標(biāo)準(zhǔn)化變量的多元線性回歸分析，通過通徑分析可以將因變量與自變量的相關(guān)影響分解為直接影響（直接通徑系數(shù)）和間接影響（間接通徑系數(shù)），不僅能明確各自變量對(duì)因變量直接作用的方向與大小，還能明確兩兩相關(guān)自變量共同對(duì)因變量作用的方向與大小[25]。分析了解果實(shí)元素間存在的關(guān)系，在果樹養(yǎng)分管理中可根據(jù)這些關(guān)系，科學(xué)施肥，調(diào)控養(yǎng)分的平衡。本研究結(jié)果表明，萊陽梨果實(shí)礦質(zhì)元素對(duì)果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)影響結(jié)果不同。通過直接通徑系數(shù)得出，對(duì)單果質(zhì)量影響的順序?yàn)椋篗g>Cu>Zn>P>Ca>Fe>N>K>Mn;對(duì)硬度影響順序依次為：Zn>Ca>Mg>Mn>Cu>P>N>K>Fe;對(duì)可溶性固形物的影響順序?yàn)椋篗n>N>Fe>K>Mg>Zn>Cu（0.306）;對(duì)可溶性糖影響的順序依次為：Cu>N>Fe>Mg;對(duì)可滴定酸影響的大小順序?yàn)椋篕>N>Cu>Ca>Mg;對(duì)糖酸比影響的大小順序?yàn)椋篊u>Ca>N>K>Mg;對(duì)固酸比影響的大小順序?yàn)椋篕>Ca>Cu>N>Mg。本研究對(duì)煙臺(tái)地區(qū)萊陽梨果實(shí)礦質(zhì)元素與果實(shí)品質(zhì)間的關(guān)系進(jìn)行了研究分析，進(jìn)一步驗(yàn)證豐富了萊陽梨果實(shí)礦質(zhì)元素與品質(zhì)間的關(guān)系研究，為煙臺(tái)地區(qū)萊陽梨園精準(zhǔn)施肥提供了參考。

4 結(jié)論

本研究以煙臺(tái)12個(gè)果園萊陽梨為材料，開展萊陽梨果實(shí)礦質(zhì)元素與品質(zhì)指標(biāo)間的關(guān)系研究。結(jié)果表明，萊陽梨果實(shí)N、Mg、Fe、K元素與果實(shí)品質(zhì)密切相關(guān)，在萊陽梨生產(chǎn)中通過增施Mg、Fe、K、Mn肥，同時(shí)協(xié)調(diào)好各種營養(yǎng)元素的施肥比例，可以提高萊陽梨果實(shí)品質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)萊陽梨的優(yōu)質(zhì)高效栽培。

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