杏花銀梨果園改造對土壤養(yǎng)分和果實品質(zhì)的影響

彭 程，蒙萬聰，鄧林萍，常曉曉，羅賤良，陳 喆，邱繼水，林志雄，陸育生

（1廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所，農(nóng)業(yè)部南亞熱帶果樹生物學(xué)與遺傳資源利用重點實驗室，廣東省熱帶亞熱帶果樹研究重點實驗室，廣州 510642；2樂昌市嶺南落葉果樹研究所，廣東韶關(guān) 512200）

0 引言

砂梨(Pyrus pyrifolia)原產(chǎn)中國長江流域及其以南地區(qū)，作為一種營養(yǎng)豐富的水果，砂梨具有廣闊的發(fā)展前景。廣東省是中國砂梨種植的最南端地區(qū)，砂梨種植面積約6667 hm2，主要分布北回歸線以北的山區(qū)[1]。廣東省砂梨品種資源有封開縣的杏花銀梨、東源縣的黃沙梨、陽山縣的洞冠梨等。杏花銀梨主產(chǎn)于廣東省封開縣杏花鎮(zhèn)，已有130多年的栽培歷史，尤以杏花鎮(zhèn)斑石村銀梨的品質(zhì)最佳。封開杏花銀梨屬落葉喬木，樹冠開張、果大、扁圓、艷麗、皮薄、色紅褐，上有銀色小星點、果柄長軟，果肉乳白色，用鐵刀削之不呈銹色層，肉質(zhì)爽脆有“落地開花”之佳傳，汁多化渣，鮮食清甜蜜味可口，有潤肺、清心、降火、解暑熱等特點。

由于受到臺灣早熟砂梨[2]、青花梨[3]、粵引早脆梨[4]、新世紀等引進品種的沖擊，以及長期重產(chǎn)量輕品質(zhì)，重視化學(xué)肥料、忽略有機肥施用等現(xiàn)象，從而導(dǎo)致梨園土壤板結(jié)堅硬、有機質(zhì)下降、養(yǎng)分平衡失調(diào)、肥水利用率低和果實品質(zhì)下降等諸多問題，致使杏花銀梨產(chǎn)業(yè)發(fā)展受限。因此，杏花銀梨園高效更新是當前相關(guān)研究的重要課題之一。目前常見的有機無機肥配施方法在改良蘋果果園、櫻桃果園、人參果園、枸杞果園土壤和提升果實品質(zhì)上均有報道[5-7]。根據(jù)杏花銀梨品種特點，在封開縣杏花鎮(zhèn)開展有機無機肥配施處理對杏花銀梨果園土壤和果實品質(zhì)影響的研究，對改善本地砂梨品種品質(zhì)，完善當?shù)匦踊ㄣy梨生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范具有重要意義。然而，關(guān)于有機無機肥施用方法對杏花銀梨果園土壤理化性狀和果實品質(zhì)影響方面的研究尚未見報道。為此本文通過引導(dǎo)種植戶進行樹根井字開溝、分層壓有機無機肥和回土。分析有機無機肥配施處理對杏花銀梨果園土壤元素、土壤微生物含量、土壤酶活性、果實基本品質(zhì)、果實氨基酸含量、果實香氣成分等影響，以期為大面積推廣應(yīng)用提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗田位于廣東省肇慶市封開市杏花鎮(zhèn)斑石村。試驗材料是13年生杏花銀梨植株。試驗使用肥料為牛糞（含N 0.5%、P 0.3%、K 0.25%）、復(fù)合肥、稻草以及石灰。深耕改土方法為：進行樹根井字開溝、分層壓肥和回土。每0.067 hm2加入1000 kg牛糞、1000 kg稻草、1000kg復(fù)合肥以及50kg石灰。改土面積為0.33hm2，未改土面積為0.33 hm2。

1.2 取樣

土壤取樣時間為2019年3月中旬，以杏花銀梨樹滴水線附件采取土壤，每棵樹的4個方向取土壤樣品，3棵樹為一個重復(fù)，總共取3個生物學(xué)重復(fù)。立即4℃儲藏備用。改土組和對照組均按照此方法取土壤樣品。杏花銀梨果實取樣時間為2019年7月中旬，待果實成熟取樣。選取長勢一致的4棵樹進行取樣，每棵樹選取大小顏色一致的果實20個，共計80顆果實。均勻分成3份。改土組和對照組均按照此方法取果實樣品。

1.3 土壤元素和微生物含量分析

土壤pH用土壤pH計檢測，土壤有機質(zhì)含量用重鉻酸鉀容量法-外加熱法測定，土壤速效氮、磷、鉀分別采用堿解擴散法、碳酸氫鈉提取-鉬銻抗比色法和乙酸銨浸提-火焰光度法測定。土壤微生物數(shù)量采用稀釋涂布平板法測定。采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基培養(yǎng)細菌，馬丁氏培養(yǎng)基培養(yǎng)真菌，改良高氏一號培養(yǎng)基培養(yǎng)放線菌。

1.4 土壤酶測定方法

土壤脲酶活性的測定方法采用苯酚鈉-次氯酸比色法，酶活性以24 h后1 g土壤中NH3-N的毫克數(shù)表示；土壤蔗糖酶活性的測定采用3,5-二硝基水楊酸比色法，酶活性以24 h后1 g土壤生成葡萄糖毫克數(shù)表示；土壤磷酸酶活性的測定采用磷酸苯二鈉比色法，酶活性以24 h后1 g土壤中釋放出的酚的毫克數(shù)表示；土壤過氧化氫酶活性的測定采用高錳酸鉀滴定法，酶活性以高錳酸鉀溶液滴定過氧化氫分解反應(yīng)剩余過氧化氫的量表示[8]。

1.5 基本品質(zhì)分析

采用NaOH中和滴定法分析可滴定酸含量[9]；用2,6-二氯靛酚滴定法測定維生素C含量[10]；參照國標法(GB/T 5009.8-2016)測定可溶性總糖含量，糖酸比=可溶性總糖/可滴定酸?？扇苄怨绦挝锸褂每扇苄怨绦挝餃y定儀(Atago PR-101R,Tokyo,Japan)進行測定。

1.6 單糖組分分析

測定采用高效液相色譜法(HPLC)，分析儀器為Agilent 1260高效液相色譜儀。糖組分檢測使用色譜柱為Waters Sugar PAKⅠ柱。色譜條件：柱溫25℃；流動相（乙腈:水=77:23）；流速1.0 mL/min；每次進樣體積為15 μL，使用Agilent G4212示差折光檢測器。采用外標法進行定量分析。

1.7 氨基酸含量分析

稱取10 g的果肉粉末，加入10 mL單蒸水進行研磨提取，4000 RPM，15 min。取上清0.45 μmol/L濾膜過濾，取1 mL稀釋液與1 mL 5%的磺基水楊酸混勻，靜止1 h，（1 mL磺酸水楊酸混合液+1 mL 0.06 mol/L HCl），靜止1 h，4000 RPM，10 min。取上清0.22 μmol/L濾膜過濾，裝液相瓶待測。樣品測定方法：色譜柱：LCAK07/Li；流動相：檸檬酸鋰A=pH 2.90，B=pH 4.20，C=pH 8.00；流速：洗脫泵0.45 mL/min+衍生泵0.25 mL/min；檢測：570 nm+440 nm；溫度：38～74℃梯度升溫。

1.8 揮發(fā)性成分分析

稱取10 g的果肉粉末，加入50 mL頂空瓶中，加入內(nèi)標10 μL（2-辛醇，濃度為2.0475 mg/L）。加入飽和NaCl水溶液10 mL。用錫箔紙密封后，40℃水浴平衡10 min，插入固相微萃取纖維DVB/CAR/PDMS(50/30 μm)，萃取30 min，解吸3 min。色譜條件：使用Rtxwax毛細管氣相色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)。升溫程序初始溫度為40℃，以5℃/min的速度升至180℃，然后以10℃/min的速度升至230℃。載氣He（純度大于99.99%），不分流，流速1.0 mL/min。進樣口溫度240℃。傳輸線溫度為240℃。質(zhì)譜條件：離子源溫度為230℃，電離方式為EI。電子能量設(shè)為70 eV，掃描范圍35～450 m/z。定性采用各組分在圖譜庫NIST11.lib中匹配度大于99%的鑒定結(jié)果，并根據(jù)C7-C30正構(gòu)烷烴標準樣品保留時間計算相關(guān)化合物保留指數(shù)，并與文獻資料相關(guān)化合物保留指數(shù)進行比對分析。采用內(nèi)標法對樣品的峰面積進行校正。

1.9 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2013和SPSS19.0對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計及顯著性和相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤中氮磷鉀含量分析

由表1可知經(jīng)過有機無機肥配施后杏花銀梨果園土壤中氮磷鉀元素含量發(fā)生顯著變化，而pH、有機質(zhì)含量變化不明顯。處理組土壤中堿解氮、速效磷以及速效鉀等含量相較于對照組顯著提升，其中堿解氮提高了18.47%，速效磷提高了63.79%，速效鉀提高了252.30%。表明有機無機肥配施后土壤中速效磷、速效鉀元素的比例顯著上升。

表1 土壤中pH、有機質(zhì)含量、N、P、K元素含量分析

2.2 土壤微生物含量以及相關(guān)酶活性分析

由表2可知，有機無機肥配施處理組土壤中各類微生物含量相較于對照組變化差異顯著，其中細菌總量增加了203.43%，真菌總量增加了206.25%，放線菌總量增加了442.33%。進一步酶活性分析顯示處理組土壤中蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶以及過氧化酶等活性相較于對照組顯著提高，其中蔗糖酶活性提高了202.18%，脲酶活性提高了38.26%，酸性磷酸酶活性提高了35.51%；而過氧化物酶則提升了100.00%。表明有機無機肥配施后土壤中微生物含量顯著升高，菌群活力增強，土壤酶顯著增加。

表2 土壤中微生物含量以及相關(guān)酶活性分析

2.3 杏花銀梨果實品質(zhì)分析

由表3可知，有機無機肥配施處理組果實中總糖含量提升了10.80%，總酸含量下降了12.12%，可溶性固形物提升13.74%。說明經(jīng)過有機無機肥配施后根系充分吸收營養(yǎng)物質(zhì)能夠顯著提升總糖含量，降低了杏花銀梨可滴定酸含量，提高了糖酸比。

表3 梨果實基本品質(zhì)分析

2.4 杏花銀梨果實單糖組分分析

為深入了解有機無機肥配施對杏花銀梨糖組分影響，對杏花銀梨果實中糖組分進行分析。結(jié)果如表4所示，杏花銀梨果實中果糖、葡萄糖、山梨醇、蔗糖以及肌醇含量占總糖含量99%以上。有機無機肥配施處理組果實中山梨醇和蔗糖含量均顯著提高，分別提升了11.33%和111.70%；葡萄糖和肌醇含量顯著下調(diào)，分別下調(diào)了16.91%和19.48%；果糖含量未發(fā)生變化。表明有機無機肥配施能夠調(diào)整杏花銀梨果實各糖組分比例。

表4 梨果實單糖組分分析 mg/g FW

2.5 氨基酸成分分析

氨基酸是果實品質(zhì)的主要成分之一，其組成與含量是評價果實營養(yǎng)價值的主要指標。因此，氨基酸的組成與含量對果實品質(zhì)與營養(yǎng)風(fēng)味有著重要的影響[11-12]。食物蛋白質(zhì)的氨基酸組成比例雖各有不同，但其營養(yǎng)價值的優(yōu)劣主要由其所含必需氨基酸(essential amino acid，EAA)的種類、數(shù)量及其比例決定。由表5可知，有機無機肥配施對照組總氨基酸含量為455.64 mg/100 g，而處理組為812.02 mg/100 g，相較于對照組提升了78.22%。對照組重要氨基酸含量為86.28 mg/100 g，而處理組為129.98 mg/100 g，相較于對照組提升了50.65%。對照組中天冬氨酸和谷氨酸含量分別113.66、47.22 mg/100 g，鮮味類氨基酸總量為160.88 mg/100 g；而處理組中天冬氨酸和谷氨酸含量分別為180.36、75.78 mg/100 g，總量為256.14 mg/100 g，鮮味類氨基酸總量相較于對照組提升了59.21%。對照組中絲氨酸、脯氨酸、甘氨酸和丙氨酸含量分別為23.90、13.12、2.37、17.98 mg/100 g，甜味氨基酸總量為57.37 mg/100 g；而處理組中分別為36.34、16.65、2.15、32.37 mg/100 g，總量為87.51 mg/100 g，甜味氨基酸總量提升了52.54%。表明有機無機肥配施后能夠顯著提升杏花銀梨總氨基酸含量、重要氨基酸含量、鮮味類氨基酸含量和甜味類氨基酸含量。

表5 梨果實氨基酸成分分析 mg/100 g

2.6 揮發(fā)性成分分析

由表6可知，利用HS-SPME-GC-MS從不同處理杏花銀梨果肉中共鑒定出57種香氣物質(zhì)，不同處理杏花銀梨果肉的香氣物質(zhì)種類和含量差異較大。其中有機無機肥配施處理組果實總香氣物質(zhì)含量由382.23 μg/kg FW 提高至 460.98 μg/kg FW，提升了20.60%。已有研究表明砂梨香氣成分主要以清香型的C6醛類為主[13]。本研究發(fā)現(xiàn)杏花銀梨果實香氣成分中己醛、2-己烯醛和3-己烯醛總含量為178.78 μg/kg FW，占總香氣比例為46.77%，經(jīng)有機無機肥配處理后己醛、2-己烯醛和3-己烯醛總含量為295.30 μg/kg FW，占總香氣含量比例提升至64.06%。另外，先前研究表明酯類物質(zhì)對砂梨香氣成分貢獻率高[13]。本文有機無機肥配施后杏花銀梨果肉酯類物質(zhì)的數(shù)量和含量也顯著提升。對照組只能檢測到丁酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、乙酸丁酯、己酸乙酯、乙酸己酯、苯甲酸乙酯、乙酸苯乙酯，共7種，共計6.50 μg/kg FW。處理組果實能夠檢測到丙酸乙酯、丁酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、乙酸丁酯、丁酸丙酯、戊酸乙酯、乙酸戊酯、己酸乙酯、乙酸己酯、苯甲酸乙酯、苯乙酸乙酯、乙酸苯乙酯、甲酸-2-甲基苯甲酯，共13種酯類物質(zhì)，共計40.62 μg/kg FW，總量提升了524.92%。結(jié)果表明有機無機肥配施后杏花銀梨果實總香氣物質(zhì)能夠顯著提升，特別是酯類物質(zhì)數(shù)量和含量。

表6 梨果實香氣成分分析

續(xù)表6

3 討論與結(jié)論

已有研究表明，有機無機肥配施能夠改善土壤結(jié)構(gòu)，提高肥料利用效率，提升果實品質(zhì)[14-17]。本研究發(fā)現(xiàn)有機無機肥配施能夠提升杏花銀梨果實可溶性固形物含量和糖酸比、總氨基酸含量顯著提升、果糖等主要糖組分含量顯著增加?？赡苁怯捎谟袡C肥中含有易分解的碳氮和營養(yǎng)元素[18]，而且有機無機肥配施能夠促進微生物生長和代謝[19]，提高土壤肥力[20]以及土壤酶活性[21]，并且其中蔗糖酶可能有效增加土壤中營養(yǎng)物質(zhì)含量、而脲酶對土壤中氮素的轉(zhuǎn)化起到重要作用[22]。本文研究結(jié)果也發(fā)現(xiàn)經(jīng)有機無機肥配施后土壤中微生物數(shù)量顯著增加，土壤酶活性提高。其次，有機肥和無機肥聯(lián)合施用能夠改善土壤結(jié)構(gòu)，提高肥料利用效率。本研究結(jié)果表明經(jīng)有機無機肥配施后土壤中堿解氮、速效磷以及速效鉀含量顯著提升，與有機無機肥配施在油菜[23]、水稻[24]、煙草[25]中實施效果一致。再者，牛糞肥對果實品質(zhì)提升可能起到重要作用。趙亞楠等[26]研究牛糞肥處理對肥城桃基本品質(zhì)的影響時發(fā)現(xiàn)牛糞肥處理能夠提高果實蔗糖和總糖含量，降低總酸含量。另外，李繼蕊等[27]發(fā)現(xiàn)牛糞肥明顯改善土壤的理化性質(zhì)，提高黃瓜產(chǎn)量及果實中游離氨基酸、可溶性糖含量。

已有研究表明砂梨香氣成分主要以清香型的C6醛類為主[13]。本研究中未處理杏花銀梨果實香氣成分中己醛、2-己烯醛和3-己烯醛占總香氣比例為46.77%，經(jīng)有機無機肥配施處理后三者占比提升至64.06%，且酯類香氣成分種類增多6種，酯類物質(zhì)含量由6.50 μg/kg FW提升至40.62 μg/kg FW?？赡苁怯捎谟袡C無機肥配施處理提高果實特征香氣物質(zhì)含量和種類[26]。其次，經(jīng)過有機無機肥配施處理后土壤理化性質(zhì)的改善，可能樹體吸收的營養(yǎng)元素種類更加全面，香氣物質(zhì)合成途徑的相關(guān)基因或酶活性增加，從而使得香氣物質(zhì)種類和含量顯著增加。

綜上所述，杏花銀梨果園經(jīng)有機無機肥配施改土后，土壤元素含量、微生物數(shù)量以及土壤酶活性等顯著提升，杏花銀梨果實品質(zhì)顯著提升。當然，本文著重討論的是單一有機無機肥配施，可能不同有機肥和無機肥配比對果實的影響不同，有待后續(xù)進一步探究。