芒果果實不同生長發(fā)育期礦質(zhì)元素需求規(guī)律

劉 斌，蘇穆清，王松標(biāo)，武紅霞，馬小衛(wèi)

（1.攀枝花市農(nóng)林科學(xué)研究院，四川 攀枝花 617061；2.海南省熱帶作物營養(yǎng)重點(diǎn)實驗室/中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院南亞熱帶作物研究所，廣東 湛江 524091）

【研究意義】芒果是世界五大名果之一，廣泛分布于南北緯30°以內(nèi)的熱帶、亞熱帶國家和地區(qū)。在世界熱帶水果中，因其果實成熟時風(fēng)味濃郁、果肉色澤金黃，被譽(yù)為“熱帶水果之王”［1-2］。芒果也是我國熱區(qū)重要的熱帶特色果樹樹種，在廣東雷州半島、海南、廣西百色、四川攀枝花和云南華坪等產(chǎn)區(qū)發(fā)揮著重要的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益，已成為地方農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)。當(dāng)前芒果生產(chǎn)中，病蟲害防控、整形修剪技術(shù)比較成熟［3-4］，但田間養(yǎng)分管理技術(shù)遠(yuǎn)落后于芒果產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的需求，如果園施肥依據(jù)仍然以經(jīng)驗為主，過量、過少、元素比例不合理等問題依然突出。隨著芒果種植年限的增加，因不合理施肥引起果園土壤酸化、板結(jié)、肥力下降，進(jìn)而誘發(fā)的葉片和果實生理性缺素病害在不同芒果產(chǎn)區(qū)頻繁發(fā)生，如葉柄腫脹、幼果落果嚴(yán)重、果實爛心等，嚴(yán)重影響了芒果的產(chǎn)量和果實品質(zhì)［5］。明確芒果樹養(yǎng)分吸收和利用特性，是“按需定量、按時供給”科學(xué)、合理、精準(zhǔn)開展芒果果園施肥的前提，對實現(xiàn)芒果安全、高效、優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】評估某種作物養(yǎng)分需求特性最簡單的方法是通過不同發(fā)育階段整株取樣，解體分析不同器官的生物量和養(yǎng)分積累量，獲得作物對各營養(yǎng)元素的需求量，最終實現(xiàn)作物營養(yǎng)吸收和平衡施肥的最佳管理［6］。通過整株取樣解剖的方法，史祥賓等［7］連續(xù)7 年研究了不同生育階段巨峰葡萄各礦質(zhì)元素的需求特性，Hamdi 等［6］分析了桃不同品種、不同生長發(fā)育階段養(yǎng)分需求規(guī)律。但作為多年生木本果樹，由于其根系發(fā)達(dá)，加上整形修剪對樹體大小的影響，其他種類果樹利用整株取樣分析養(yǎng)分需求的研究相對較少。生產(chǎn)及科學(xué)研究中常通過葉片或果實中礦質(zhì)元素含量分析，來判斷樹體營養(yǎng)是否缺乏、過量或元素之間是否平衡［8-9］。目前，芒果礦質(zhì)營養(yǎng)的研究主要集中在比較分析不同品種成熟期果實營養(yǎng)元素含量的差異［10-11］，對于芒果樹體和果實年度養(yǎng)分需求特點(diǎn)的研究較少。Kour 等［12］、李華東等［13］、康專苗等［14］分別報道了不同芒果品種、不同生長發(fā)育期葉片和果實中礦質(zhì)元素含量的動態(tài)變化，而對于不同發(fā)育階段果實對各營養(yǎng)元素的需求特性，以及各營養(yǎng)元素主要積累在果實哪個生育時期未見報道，而這些對于指導(dǎo)芒果科學(xué)施肥非常重要。【本研究切入點(diǎn)】以生產(chǎn)中栽培面積較大的臺農(nóng)1 號芒果為材料，研究果實生長發(fā)育過程中大量元素（氮、磷、鉀）、中量元素（鈣和鎂）、微量元素（銅、鋅、鐵和錳）吸收和積累規(guī)律?！緮M解決的關(guān)鍵問題】通過分析果實對不同元素需求的關(guān)鍵期和需求量，為芒果栽培中制定養(yǎng)分最佳管理技術(shù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為四川省攀枝花市仁和區(qū)芒果園種植的臺農(nóng)1 號，砧木為土芒，樹齡15 年，株行距3 m×4 m，3 月中旬謝花，6 月下旬采摘。該果園施肥管理方式為：采果后每株施生物有機(jī)肥1.5 kg、復(fù)合肥（15-15-15）0.75 kg，果實膨大期每株追施復(fù)合肥（10-16-16）0.5 kg。采樣區(qū)位于金沙江干熱河谷，空氣濕度小，干濕季明顯，全年無冬，年平均氣溫20.3℃，晝夜溫差14℃，≥10℃年積溫6 600～7 400℃，年降雨量700～1 200 mm。試驗果園0～40 cm 土壤堿解氮含量34.22 mg/kg、速效磷10.18 mg/kg、速效鉀53.0 mg/kg，pH 值為6.89，有機(jī)質(zhì)含量0.98%。

1.2 試驗方法

2019 年開花前，選擇9 株樹冠完整、樹體大小相對一致的樹作為試驗樹，3 次重復(fù)，每個重復(fù)3 株果樹。果實采樣期從3 月21 日（花后7 d）開始，以后每隔14 d 采樣1 次，果實達(dá)到商品成熟期（7 成熟）時完成最后1 次采摘，整個果實生長發(fā)育期共采摘8 次樣品。每個取樣時間點(diǎn)，從每株樹樹冠外圍隨機(jī)采摘3 個大小一致、無病蟲害的健康果實，每3 株采摘的果實（共9 個）作為一個樣品。

果實采摘后快速帶回實驗室，用自來水和蒸餾水分別清洗兩次，晾干，用萬分之一天平稱鮮重。將每個果實切成小塊，置于烘箱中105℃殺青、70℃烘干至恒重，稱干重后粉碎，用于營養(yǎng)元素分析。參照鮑士旦［15］方法測定果實中N、P、K、Ca、Mg、Cu、Zn、Fe 的含量，其中N 含量采用凱氏定氮法測定，P 含量采用鉬銻抗比色法測定，K 含量采用火焰光度法測定，Ca、Mg、Cu、Zn、Fe、Mn 含量采用ICP-MS 測定（用干灰化-稀鹽酸溶解）。

2 結(jié)果與分析

2.1 芒果果實生長發(fā)育規(guī)律

臺農(nóng)1 號芒果果實鮮重和干物質(zhì)積累變化規(guī)律如圖1 所示，該品種芒果生長發(fā)育期可以分為3 個階段：花后7～35 d 為幼果期，單果鮮重和干重分別增加10 倍和50 倍；花后35～77 d 為果實快速膨大期，單果鮮重和干重分別增加32 倍和34 倍；花后77～105 d（采摘期）為果實緩慢生長期，單果鮮重和干重均增加1 倍。

2.2 芒果果實發(fā)育成熟期大量元素含量變化

從圖2A 可以看出，花后7 d，果實中N 含量（20.62 g/kg）＞K 含量（16.14 g/kg）＞P 含量（2.28 g/kg）；花后35 d，果實進(jìn)入膨大期后，K 含量（13.33 g/kg）＞N 含量（13.14 g/kg）＞P 含量（1.59 g/kg）；隨著果實的發(fā)育成熟，整個果實中N、P、K 含量均表現(xiàn)出降低趨勢?；ê?～63 d，果實中N、K 含量下降幅度較大，花后63 d 至果實采摘期N、K 含量變化不明顯；整個生長發(fā)育期，果實中P含量下降趨勢較平緩。

隨著果實的發(fā)育成熟，N、P、K 積累量逐步增加（圖2B）。幼果期整個果實中N、P、K 積累量分別占整個發(fā)育期果實總積累量的2.95%、3.09%和2.94%；果實快速膨大期N、P、K 積累量迅速增加，分別占整個發(fā)育期果實總積累量的64.38%、64.74%和74.94%。果實采摘時，果實中N、P、K積累量分別占果實干物質(zhì)總量的0.83%、0.10%和0.89%。

2.3 芒果果實發(fā)育成熟期中、微量元素含量變化

由圖3A 可知，幼果期整個果實中Ca 含量增加，果實發(fā)育到膨大期后Ca含量表現(xiàn)出下降趨勢；整個生長發(fā)育期，果實中Mg 含量整體表現(xiàn)出下降趨勢。隨著果實生長發(fā)育成熟，果實中Ca、Mg 積累量逐漸增加（圖3B）。幼果期，果實中Ca、Mg 積累量變化不明顯；果實進(jìn)入快速膨大期后，Ca、Mg 積累量均表現(xiàn)出迅速增加趨勢，花后35～77 d Ca、Mg 積累量分別占整個發(fā)育期積累量的65.91%和69.41%；果實發(fā)育后期（緩慢膨大期），Ca、Mg 積累量增加趨勢變緩。果實采摘時，果實中Ca、Mg 積累量分別占果實干物質(zhì)總量的0.12%和0.10%。

從圖4 可以看出，隨著果實發(fā)育成熟，整個果實中微量元素Fe、Cu、Zn、Mn 含量整體上均表現(xiàn)出降低趨勢，不同元素在生長發(fā)育過程中其含量變化趨勢并不完全相同?；ê?～35 d，F(xiàn)e、Zn 含量下降速度較快，降低幅度分別為114.02%和89.90%，進(jìn)入果實膨大期后降低幅度較小。果實Cu 含量在花后7～49 d 小幅下降，花后49～105 d 變化幅度不明顯。Mn 含量在幼果期小幅增加，果實快速膨大期顯著下降，果實緩慢生長期含量顯著增加。在果實生長發(fā)育過程中，微量元素Fe、Cu、Zn、Mn 積累量逐步增加，果實快速膨大期Fe、Cu、Zn 積累量分別占整個發(fā)育期積累量的46.33%、57.15%和69.12%，Mn 積累量以果實緩慢膨大期為主（60.58%），幼果期各元素積累量變化不明顯。果實采摘時，果實中Fe、Cu、Zn、Mn 積累量與果實干物質(zhì)總量的比例均低于0.10%。

圖4 臺農(nóng)1 號芒果果實發(fā)育期微量元素含量和積累量變化Fig.4 Changes in the contents and accumulation of trace elements in ‘Tainong 1’ fruit at different development stages

2.4 芒果果實發(fā)育成熟期營養(yǎng)元素比值變化

從圖5 可以看出，在果實生長發(fā)育期間，N/Ca、K/Ca、Mg/Ca 比值整體上表現(xiàn)出降低趨勢?；ê?～91 d，N/Ca、K/Ca、Mg/Ca 比值持續(xù)降低，而花后91～105 d 其比值小幅增加。整個生長發(fā)育期，果實中K/P 比值變化呈“∧”型，其中花后77 dK/P 比值最高。在果實發(fā)育成熟期間，K/Mg比值變化較復(fù)雜，花后7 d K/Mg 比值略高于花后105 d。

圖5 臺農(nóng)1 號芒果果實發(fā)育期營養(yǎng)元素比值變化Fig.5 Changes in ratios of nutrients in‘ Tainong 1’ fruit at different development stages

3 討論

在多年生園藝作物中，果實是營養(yǎng)元素積累量最大的器官［16］。在果樹年度生長周期中，關(guān)于果實和樹體養(yǎng)分吸收變化規(guī)律在桃形李［17］、桃［6］、橙［8］、梨［18］、葡萄［7］上均開展了相關(guān)研究。而關(guān)于芒果的相關(guān)研究很少，僅分析了不同發(fā)育期芒果果實中營養(yǎng)元素含量的變化［19］，而缺乏對果實營養(yǎng)積累特性的分析。

本研究分析了臺農(nóng)1 號芒果果實發(fā)育過程中礦質(zhì)元素含量和積累量變化規(guī)律。臺農(nóng)1 號芒果果實發(fā)育進(jìn)程分為幼果期、果實快速膨大期、果實緩慢膨大期3 個明顯階段，理論上芒果果實發(fā)育成熟期果實重量呈“S”型變化。本研究發(fā)現(xiàn)，臺農(nóng)1 號芒果果實發(fā)育后期，單果鮮重和干重仍表現(xiàn)出顯著增加趨勢，這可能與攀枝花特殊氣候條件有關(guān)。攀枝花位于金沙江干熱河谷，每年1月至5 月上旬為干旱、高溫季節(jié)，5 月下旬后進(jìn)入雨季，充足的雨水供應(yīng)有利于芒果果實生長；同時由于本試驗取樣時間間隔較長，可能導(dǎo)致果實發(fā)育后期生長量仍表現(xiàn)出顯著增加趨勢。果實中N、P、K、Mg、Cu、Zn、Fe、Mn 含量隨著果實發(fā)育成熟均表現(xiàn)出下降趨勢，其中幼果期和果實快速膨大期下降趨勢顯著，果實緩慢膨大期下降幅度較小，這與臍橙［16］上的研究結(jié)果相似。果實快速膨大期營養(yǎng)元素含量迅速下降，與其生長速率較快有關(guān)；果實發(fā)育后期生長緩慢，其營養(yǎng)元素含量下降幅度也隨之減小。從幼果期至果實采摘期，臺農(nóng)1 號果實中各營養(yǎng)元素的積累量逐步增加，除Mn 積累量以果實緩慢膨大期為主外，其他元素的積累量均以果實快速膨大期為主。

本研究中，幼果期Ca 含量迅速增加，然后隨著果實發(fā)育成熟，整個果實中Ca 含量緩慢下降，與前人在柑橘［20］、臍橙［16］、橄欖［21］上的研究結(jié)果相似。Storey 等［20］認(rèn)為，果實發(fā)育成熟過程中Ca 含量的這種變化，與果實吸收Ca 的過程受木質(zhì)部蒸騰流和細(xì)胞活動雙重調(diào)控有關(guān)。Ca 元素在細(xì)胞壁構(gòu)建、細(xì)胞膜穩(wěn)定、細(xì)胞滲透勢平衡等生理過程中扮演著重要角色，果實中Ca 元素缺乏常誘發(fā)一些生理性病害，如梨果皮壞死［22］、葡萄裂果?。?3］、柑橘裂果［24］等，生產(chǎn)中常通過葉面噴施鈣肥或調(diào)節(jié)劑增加果實Ca 吸收量。根據(jù)果實發(fā)育過程中Ca 含量變化特點(diǎn)，幼果期被認(rèn)為是外源補(bǔ)Ca 的最佳時期。本研究發(fā)現(xiàn)，果實快速膨大期芒果果實中Ca 積累量占整個發(fā)育期總積累量的65.91%。因此，芒果果實補(bǔ)Ca 的時間應(yīng)以幼果期和果實快速膨大期為重點(diǎn)。

Fe、Zn 元素廣泛參與植物體內(nèi)生理和生化代謝過程，是果樹營養(yǎng)生長和生殖生長所必需的微量元素。有研究表明，柑橘脫落幼果中Fe、Zn含量低于未脫落的正常果實［10,25］。在本研究所分析的營養(yǎng)元素中，幼果期果實中Fe、Zn 含量下降幅度最大，而這一時期為芒果果實大量落果期。我們推測這一時期的過量落果可能與Fe、Zn 含量大幅降低有關(guān)。由于本研究的局限性，關(guān)于這一假設(shè)以及幼果期補(bǔ)Fe、Zn 是否能有效提高芒果座果率，還需開展更多研究加以證實。

臺農(nóng)1 號果實采摘時，整個果實中各營養(yǎng)元素積累量表現(xiàn)為K ＞N ＞Ca ＞P ＞Mg ＞Mn ＞Fe ＞Zn ＞Cu。參照陸景陵［26］對植物中營養(yǎng)元素的分類標(biāo)準(zhǔn)，元素含量占干物質(zhì)總量的0.5%以上為大量元素、0.1%～0.5%為中量元素、低于0.1%為微量元素。根據(jù)本研究結(jié)果，K、N 為芒果果實所需的大量元素，Ca、P、Mg 為中量元素，Mn、Fe、Zn、Cu 為微量元素。

4 結(jié)論

隨著果實發(fā)育成熟，臺農(nóng)1 號芒果果實中各礦質(zhì)元素積累量逐步增加，果實快速膨大期（花后35～77 d）是養(yǎng)分需求的最大期；除Mn 外，K、N、Ca、P、Mg、Fe、Zn、Cu 元素在果實快速膨大期積累量占總吸收量的64.38%～74.94%。為滿足果實生長發(fā)育所需營養(yǎng)，果實快速膨大期應(yīng)是芒果追肥管理的關(guān)鍵期。芒果果實對Ca 元素的需求量超過P 元素，養(yǎng)分管理中應(yīng)重視Ca 肥應(yīng)用，依據(jù)果實產(chǎn)量合理施用P 肥。