鎂肥對溫州蜜柑果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

劉小曼，劉曉東，劉閆，譚啟玲，胡承孝，武松偉，謝合平

1.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院/新型肥料湖北省工程實(shí)驗(yàn)室/華中農(nóng)業(yè)大學(xué)微量元素研究中心，武漢 430070；2.湖北宜昌寬皮柑橘綜合試驗(yàn)站，宜昌443100

柑橘果實(shí)的甜度和風(fēng)味取決于果實(shí)成熟過程中糖、酸組分的變化和積累，其中糖主要為果糖、葡萄糖和蔗糖，糖比例的變化是形成獨(dú)特風(fēng)味的主要原因，而蔗糖含量增加是柑橘果實(shí)甜味上升的決定因素。柑橘屬檸檬酸型水果，果實(shí)中含量最高的是檸檬酸（超過80%），是影響酸組分及風(fēng)味的決定因素［1］。以色澤為核心的柑橘果實(shí)外在品質(zhì)可占優(yōu)質(zhì)果品評選總分的60%。隨著柑橘果實(shí)的成熟，果皮葉綠素逐漸降解而類胡蘿卜素不斷積累，成熟果實(shí)的果皮大多呈黃色、橙黃色或橙紅色［2］。

鎂作為植物第四豐富的必需營養(yǎng)元素、葉綠素分子中心的唯一金屬原子，參與葉片光合作用，影響糖、酸的合成與轉(zhuǎn)化，調(diào)節(jié)碳水化合物在葉片（源）與果實(shí)（庫）間的轉(zhuǎn)運(yùn)與分配，影響果實(shí)糖、酸的含量與比例。鎂通過促進(jìn)碳水化合物合成，提供合成色素所需的中間產(chǎn)物而促進(jìn)果實(shí)著色。如鎂能增加葡萄果皮花色素的含量，使果皮顯著變紅［3］，葉面噴鎂顯著提高荔枝果皮鎂含量，促進(jìn)荔枝果皮提前著色，克服果皮“滯綠”現(xiàn)象［4］，合理施用鎂肥能改善果皮著色和風(fēng)味品質(zhì)［5-6］，過低及過高的鎂肥用量會降低作物產(chǎn)量及品質(zhì)［7-8］。目前，國內(nèi)外研究主要集中在鎂對柑橘果實(shí)可溶性固形物、可滴定酸、固酸比等的影響，而鎂對柑橘果實(shí)糖、酸組分及著色影響的研究較少。本研究以溫州蜜柑為試材，設(shè)置不同鎂處理，探討鎂對果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，旨在確定鎂肥適宜用量，為實(shí)現(xiàn)溫州蜜柑高產(chǎn)高質(zhì)提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

田間試驗(yàn)始于2017 年3 月，以湖北省宜昌市夷陵區(qū)鴉鵲鎮(zhèn)（N 30°40′30″，E 111°28′11″）20 年生枳砧溫州蜜柑為試驗(yàn)材料，果園土壤為黃棕壤，試驗(yàn)前土壤pH 值5.18、有機(jī)質(zhì)24.58 g/kg、堿解氮120.83 mg/kg、速效磷48.03 mg/kg、速效鉀230 mg/kg、交換性鈣1 096.51 mg/kg、交換性鎂246.06 mg/kg。參考柑橘園土壤養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)［9］，果園土壤酸性適宜，土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、交換性鈣、交換性鎂處于適量水平，土壤速效鉀處于高量水平。

本試驗(yàn)采取隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)，鎂肥設(shè)置5 個(gè)水平，分別為MgO 0、100、150、200、250 g/株，依次記為CK、T1、T2、T3、T4，每個(gè)處理12 株樹，4 次重復(fù)，各處理氮、磷、鉀全年施肥量為N 0.76 kg/株、P2O50.38 kg/株、K2O 0.53 kg/株。鎂肥選擇速效鎂肥中柑橘園最常用的硫酸鎂（MgO 26%），其他供試肥料為尿素（N 46%）、過磷酸鈣（P2O512%）、硫酸鉀（K2O 50%），鎂肥作萌芽肥（3 月上旬）于樹冠滴水線范圍內(nèi)以溝施方式施入30 cm 土壤并覆土；氮、磷、鉀肥全年分2次溝施，萌芽肥（3月上旬），各占施用總量的60%，壯果肥（6 月上旬），各占施用總量的40%。從2017 年每年按期施入上述肥料，于試驗(yàn)的第3 年（2019）采集溫州蜜柑不同生長期的當(dāng)年生春梢葉片，于試驗(yàn)的第3 年和第4 年（2019-2020 年）10-11月果實(shí)轉(zhuǎn)色期、成熟期采集果實(shí)樣品。

1.2 測定項(xiàng)目及方法

葉片樣品于樹冠中部外側(cè)4個(gè)方位，于幼果期（5月）、果實(shí)膨大前期（7月）、果實(shí)膨大后期（9月）、果實(shí)成熟期（11 月）采集生長中等的當(dāng)年生營養(yǎng)春梢部頂端往下第2～3片葉，每株樹采集7～8片，將同一個(gè)重復(fù)混合為一個(gè)樣品。葉片鎂含量采用原子吸收分光光度計(jì)測定，其含量參考前人分級標(biāo)準(zhǔn)［10］，極缺水平為＜0.2%，缺乏水平為0.2%～0.29%，適量水平為0.30%～0.5%。

于2019-2020 年溫州蜜柑果實(shí)轉(zhuǎn)色期調(diào)查掛果數(shù)，果實(shí)產(chǎn)量=果實(shí)數(shù)×單果質(zhì)量，對果實(shí)產(chǎn)量與鎂肥施用量進(jìn)行曲線擬合。于10-11 月果實(shí)轉(zhuǎn)色期、成熟期從每株樹冠中部外圍按東西南北4 個(gè)方向隨機(jī)選取長勢一致、無病蟲害并具代表性的果實(shí)樣品各12 個(gè)。將同一個(gè)重復(fù)混合為一個(gè)樣品，一部分取適量果皮、果肉組織，用干冰帶回實(shí)驗(yàn)室，-80 ℃保存，另一部分果實(shí)樣品用于測定果皮色差。果肉糖、酸組分含量測定參照范素杰［11］的方法。

果皮色差值采用色差儀（日本，MINO?TA CR-300）測定，L值表示亮度；a值表示紅綠色差；b值表示黃藍(lán)色差；C值表示著色強(qiáng)度，C值越大，顏色越純；H值表示色調(diào)角，當(dāng)H＜50°，H值越小，果實(shí)紅色越深，當(dāng)H＞100°，H值越大，果實(shí)綠色越深。

果皮色素測定參考Zagari 等［12］的方法，用酶標(biāo)儀（TECAN，Spark 10M，Switzerland）分別在波長為663、647、470 nm下測定吸光值。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2019 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，SPSS 19.0 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和Duncan's多重比較，Origin 2018制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 鎂肥對溫州蜜柑葉片鎂含量的影響

由圖1可見，在幼果期（5月），各處理葉片鎂含量無顯著差異；在果實(shí)膨大前期（7 月）至果實(shí)成熟期（11 月），鎂肥處理葉片鎂含量明顯高于CK 處理，且在果實(shí)膨大后期（9月），T2、T4處理葉片鎂含量均顯著高于CK 處理，在果實(shí)成熟期，T3 處理葉片鎂含量顯著高于CK 處理?？赡苁请S著柑橘果實(shí)的膨大，果實(shí)對鎂的需求逐漸增加，需要更多的鎂從葉片轉(zhuǎn)移至果實(shí)，以滿足果實(shí)生長發(fā)育的需要，從而導(dǎo)致葉片中鎂含量的降低。施鎂能顯著緩解葉片鎂含量的降低，且果實(shí)膨大后期CK 處理葉片鎂含量處于缺乏水平，而鎂肥處理葉片鎂含量處于適宜水平，說明施鎂能有效改善果實(shí)膨大期葉片缺鎂黃化現(xiàn)象。

2.2 鎂肥對溫州蜜柑果實(shí)產(chǎn)量的影響

試驗(yàn)結(jié)果顯示，施加鎂肥可顯著提高溫州蜜柑的果實(shí)產(chǎn)量，且產(chǎn)量隨鎂肥用量的增加呈先增后減的變化規(guī)律。2019 年及2020 年，不同鎂水平處理果實(shí)產(chǎn)量增幅分別為7.88%～38.96% 和0.06%～22.16%，均以T2 處理產(chǎn)量（45.94、88.80 kg/株）增幅最高，較CK處理分別顯著提高38.96%、22.16%。

對不同鎂水平與溫州蜜柑產(chǎn)量進(jìn)行曲線擬合，得到2019年和2020年的擬合方程分別為：y=-7.19×10-4x2+0.178x+33.690（R2=0.779**），y=-9.05×10-4x2+0.22x+72.809（R2=0.869**），其理論最高產(chǎn)量對應(yīng)的鎂肥施用量分別為MgO 124、122 g/株，均在T1 和T2 處理的鎂水平之間。

2.3 鎂肥對溫州蜜柑果肉糖酸組分含量的影響

由表1 可知，在果實(shí)轉(zhuǎn)色期，溫州蜜柑果肉蔗糖含量均以T4 處理最高，其中2019 年顯著高于T3 處理，2020年顯著高于其他處理，且2020年果肉蔗糖含量隨鎂肥用量的增加而增高，說明施用鎂肥能提高溫州蜜柑轉(zhuǎn)色期果實(shí)蔗糖含量，但對溫州蜜柑成熟期果實(shí)糖酸組分含量均無顯著影響。

表1 不同鎂水平對溫州蜜柑果肉糖酸組分含量的影響（2019—2020年）Table 1 Effect of different Mg application levels on the content of sugar and acid components in the pulp of satsuma mandarin from 2019 to 2020 mg/g

2.4 施鎂對溫州蜜柑果皮著色的影響

由表2 可知，在果實(shí)轉(zhuǎn)色期，與CK 處理相比，鎂肥處理能顯著增加果皮L、a、b、C值，顯著降低果皮H值（2019 年T1 處理除外），說明施鎂顯著提高轉(zhuǎn)色期果皮亮度、彩度及純度，促進(jìn)果實(shí)提前著色，但對成熟期果皮色差值無顯著影響。

表2 不同鎂水平對溫州蜜柑果皮色差值的影響（2019—2020年）Table 2 Effect of different Mg application levels on the color difference of satsuma mandarin peel from 2019 to 2020

通過對溫州蜜柑果皮色素的分析（表3）可知，在果實(shí)轉(zhuǎn)色期，CK 處理果皮葉綠素a 含量顯著高于鎂肥處理（2019 年T1 處理除外）；果皮葉綠素b 含量及總?cè)~綠素含量均以T4 處理最低，其中，2019 年及2020 年T4 處理果皮葉綠素b 含量分別較CK 處理低29.67%、27.68%，總?cè)~綠素含量較CK 處理低46.09%、45.25%；果皮類胡蘿卜素均以T3 處理含量較高，2019年及2020年分別較T4處理提高31.10%、13.94%，說明施鎂肥能促進(jìn)果實(shí)轉(zhuǎn)色期葉綠素的降解，但鎂肥對成熟期果皮葉綠素含量無顯著影響。

表3 不同鎂水平對溫州蜜柑果皮色素的影響（2019—2020年）Table 3 Effect of different Mg application levels on peel pigment of satsuma mandarin from 2019 to 2020 μ g/g

2.5 鎂肥對溫州蜜柑果實(shí)品質(zhì)的綜合影響

將溫州蜜柑轉(zhuǎn)色期果實(shí)單果質(zhì)量、果型指數(shù)、可食率、出汁率、可滴定酸、可溶性固形物、固酸比、VC、果肉蘋果酸、檸檬酸、果糖、葡萄糖、蔗糖含量及果皮L值、a值、b值、C值、H值、葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素、類胡卜素含量等22 個(gè)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行Z-標(biāo)準(zhǔn)化及主成分分析提取（表4），4 個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率分別為52.55%、27.35%、15.35%、4.75%，累積貢獻(xiàn)率達(dá)到100%，完全保留了22 個(gè)品質(zhì)指標(biāo)的信息，因此可對溫州蜜柑果實(shí)品質(zhì)進(jìn)行綜合評價(jià)，結(jié)果見表5。

表4 主成分特征值、貢獻(xiàn)率、累積貢獻(xiàn)率及特征向量Table 4 Principal component eigenvalue，contribution rate，cumulative contribution rate and eigenvector

表5 各處理主成分綜合得分及聚類分析Table 5 Comprehensive scores and cluster of the treatments obtained by principal component method

以各主成分特征值的貢獻(xiàn)率為分配系數(shù)，構(gòu)建溫州蜜柑果實(shí)綜合評價(jià)模型為：Y=0.53Y1+0.27Y2+0.15Y3+0.05Y4，式中Y1、Y2、Y3、Y4分別代表第1、2、3、4主成分。根據(jù)綜合評價(jià)模型，各處理主成分綜合得分排序表現(xiàn)為T4＞T3＞T2＞T1＞CK，T4 處理的得分為5 個(gè)處理中最高，其品質(zhì)相對最好。以5個(gè)處理的綜合得分作為聚類變量，采用組間聯(lián)接法，用歐式距離對22個(gè)果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行矢量校正，將5 個(gè)處理分為3 個(gè)類群，類群一為T2、T3 及T4 處理，類群二為T1 處理，類群三為CK 處理，可基本判定類群一的品質(zhì)較優(yōu)，類群二的品質(zhì)中等，類群三的品質(zhì)較差，各處理品質(zhì)排序?yàn)門2、T3、T4＞T1＞CK。由此可知，施鎂能提高溫州蜜柑轉(zhuǎn)色期果實(shí)的綜合品質(zhì)。

3 討論

3.1 柑橘對鎂的需求量

柑橘對鎂的需求量與磷相當(dāng)，但生產(chǎn)中通常重視磷肥而忽視鎂肥的施用。柑橘果實(shí)膨大期對鎂的需求量較大，需提供足夠的鎂才能滿足果實(shí)生長發(fā)育的需要［13］，而果實(shí)中的鎂主要來源于葉片鎂的供給，若葉片得不到有效補(bǔ)充，會導(dǎo)致庫（葉）中鎂含量下降，并出現(xiàn)低量或缺乏癥狀。本研究表明從幼果期到果實(shí)成熟期，CK 處理葉片鎂含量下降14.76%，說明土壤有效鎂含量雖處于適宜水平，但并不能滿足柑橘果實(shí)膨大期對鎂的需求；T1 處理葉片鎂含量下降6.23%，說明鎂肥用量為MgO 100 g/株（T1 處理）時(shí)，仍不能完全滿足柑橘果實(shí)膨大期對鎂的需求。由此可知，柑橘對鎂的需求量較高，需進(jìn)行鎂肥的施用［14］。此外，從幼果期到果實(shí)膨大后期，T4 處理葉片鎂含量處于增加趨勢，至果實(shí)膨大后期達(dá)到最高值，說明鎂肥用量為MgO 250 g/株（T4 處理）能夠滿足果實(shí)膨大期樹體及果實(shí)對鎂的需求；其他處理呈先增后降的趨勢（果實(shí)膨大前期達(dá)到最高值），說明果實(shí)膨大期是溫州蜜柑葉片鎂需求量最大的時(shí)期，全年鎂肥主要施用時(shí)期應(yīng)控制在果實(shí)膨大期之前。

適宜鎂用量能促進(jìn)光合產(chǎn)物的合成及分配，提高柑橘果實(shí)產(chǎn)量。柑橘結(jié)果越多，結(jié)果年限越長，果實(shí)帶走的鎂越多，需要補(bǔ)充的鎂也越多。已有研究表明，連續(xù)6 a 在施氮磷鉀肥的基礎(chǔ)上增施鎂肥MgSO4150 g/株能顯著增加溫州蜜柑果實(shí)產(chǎn)量［15］，施鎂量為MgO 300 g/株能顯著增加琯溪蜜柚果實(shí)產(chǎn)量［16］。本試驗(yàn)條件下，2019 年及2020 年施鎂量分別為MgO 124、122 g/株時(shí)，溫州蜜柑可獲得理論最高產(chǎn)量；鎂量超過MgO 200 g/株時(shí)，溫州蜜柑并無明顯增產(chǎn)效果。

3.2 施鎂對溫州蜜柑果肉蔗糖含量和果皮著色的影響

柑橘果實(shí)糖、酸含量是決定其風(fēng)味的重要指標(biāo)，增加果實(shí)中糖含量、降低果實(shí)酸含量成為提高柑橘果實(shí)品質(zhì)的主要目標(biāo)。隨著柑橘果實(shí)成熟，果實(shí)果糖、葡萄糖及蔗糖含量不斷增加，蘋果酸及檸檬酸含量不斷降低。鎂能促進(jìn)同化產(chǎn)物的合成，調(diào)控蔗糖在韌皮部的裝載量，在碳水化合物從源到庫的分配中起著至關(guān)重要的作用。施鎂能提高椪柑［6］、葡萄［3］等果實(shí)可溶性固形物含量，增加錦橙果實(shí)蔗糖含量［17］。本研究表明施鎂顯著增加溫州蜜柑果實(shí)轉(zhuǎn)色期果肉蔗糖含量，說明鎂能提高柑橘果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)，與施鎂顯著增加溫州蜜柑葉片鎂含量、緩解葉片黃化現(xiàn)象和提高果實(shí)可溶性糖含量［18］的研究結(jié)果一致。

鎂對改善作物品質(zhì)具有重要作用，通過噴施鎂肥能提高荔枝果皮花青素含量，且果皮花青素含量與果皮水溶性Mg 含量呈正相關(guān)［4］。施用適量鎂肥對果實(shí)著色有顯著的促進(jìn)作用，提高果實(shí)可溶性固形物的含量，降低可滴定酸含量，改善果實(shí)的風(fēng)味品質(zhì)［3］。本研究表明施鎂顯著增加溫州蜜柑果實(shí)轉(zhuǎn)色期果皮L、a、b、C值，顯著降低果皮H值，說明鎂能提高果皮亮度、彩度及純度。與此同時(shí)，施鎂顯著降低溫州蜜柑果實(shí)轉(zhuǎn)色期果皮葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素含量，說明鎂能促進(jìn)果皮葉綠素的降解。其原因可能是施鎂能促進(jìn)蔗糖從源（葉片）向庫（果實(shí)）的運(yùn)輸，增加庫強(qiáng)度，使果實(shí)糖含量增加。糖的積累促進(jìn)柑橘果皮葉綠體向有色體轉(zhuǎn)化，進(jìn)而促進(jìn)果皮葉綠素的降解及類胡蘿卜的積累［19］。綜上所述，鎂肥能提高果實(shí)轉(zhuǎn)色期蔗糖含量，顯著增加果皮L、a、b、C值，顯著降低果皮H值、葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素含量，提高果皮亮度、彩度及純度，進(jìn)而提高溫州蜜柑轉(zhuǎn)色期果實(shí)內(nèi)外品質(zhì)，增加其市場競爭力。