番石榴果實中微量礦質(zhì)養(yǎng)分變化特征及其對果實品質(zhì)的影響

張朝坤，肖 靖，洪雅芳，陳洪彬，陳 慧，黃國成

番石榴果實中微量礦質(zhì)養(yǎng)分變化特征及其對果實品質(zhì)的影響

張朝坤1，肖 靖2，洪雅芳3，陳洪彬4，陳 慧5，黃國成2

1. 漳州市農(nóng)業(yè)科學研究所，福建漳州 363005；2. 福建省農(nóng)墾與南亞熱帶作物經(jīng)濟技術中心，福建福州 350003；3. 福建省農(nóng)業(yè)農(nóng)村工作研究中心，福建福州 350003；4. 泉州師范學院海洋與食品學院，福建泉州 362002；5. 福州市農(nóng)墾集團有限責任公司，福建福州 350003

番石榴屬于桃金娘科（Myrtaceae）番石榴屬（），其果實富含蛋白質(zhì)、維生素C等營養(yǎng)成分和抗氧化物質(zhì)，是近年來福建省重點發(fā)展的亞熱帶名優(yōu)水果之一。番石榴果實生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)形成的重要物質(zhì)基礎之一是礦質(zhì)養(yǎng)分，但果實生長發(fā)育中中微量礦質(zhì)養(yǎng)分變化規(guī)律，特別是中微量礦質(zhì)養(yǎng)分對不同品種果實品質(zhì)的貢獻度尚未明確。為了研究番石榴果實的中微量礦質(zhì)養(yǎng)分的變化規(guī)律及其對品質(zhì)的影響，以‘彩虹’和‘紅寶石’番石榴為研究對象，測定了果實不同生長發(fā)育期Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn 6種中微量元素含量和Vc、TA、總糖、TSS等果實品質(zhì)指標，并采用相關性分析（SPSS）和方差分解分析（VPA）分析了中微量礦質(zhì)元素和果實品質(zhì)的相關性。2種番石榴果實生長發(fā)育過程中，6種中微量元素的含量隨著果實的生長發(fā)育呈現(xiàn)上升趨勢，可分為緩慢增長期和快速增長期。其中，‘紅寶石’番石榴的分界點為謝花后64～71 d，‘彩虹’番石榴為謝花后78～85 d。SPSS分析表明，中微量養(yǎng)分含量影響‘彩虹’番石榴和‘紅寶石’番石榴果實品質(zhì)的形成。除‘紅寶石’番石榴的Ca含量、Fe含量與TSS在0.05水平上正相關，其余中微量礦質(zhì)元素含量與Vc、TA、總糖、TSS均在0.01水平上正相關。進一步的VPA結(jié)果顯示，Mn是2種番石榴果實品質(zhì)的共性元素，Ca、Fe、Mn含量解釋了‘彩虹’番石榴品質(zhì)變化的73%，Mg、Cu、Mn含量解釋了‘紅寶石’番石榴品質(zhì)變化的98%。因此，2種番石榴果實風味差異的主要因素分別是Ca、Fe、Mg、Cu含量。生產(chǎn)上，需要根據(jù)立地條件，合理選擇番石榴品種，注重中微量元素的施用，提高番石榴的品質(zhì)和營養(yǎng)價值。本研究為不同番石榴品種施肥的優(yōu)化及高優(yōu)栽培提供了理論依據(jù)。

番石榴；品種；生長發(fā)育期；礦質(zhì)養(yǎng)分；變化規(guī)律

番石榴（L.），又稱芭樂、那拔、秋果、雞矢果等，屬于桃金娘科（Myrtaceae）番石榴屬（），被稱為“熱帶蘋果”[1]。番石榴是熱帶及亞熱帶地區(qū)廣泛種植的重要經(jīng)濟果樹[2]，也是近年來福建省重點發(fā)展的亞熱帶名優(yōu)水果品種之一[3]。番石榴果實甘甜多汁，含較高的營養(yǎng)成分以及抗氧化物質(zhì)，受到廣大消費者的喜愛[4-5]。

聶松青等[6]研究表明礦質(zhì)養(yǎng)分的供給是葡萄的生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)形成的物質(zhì)基礎，孫瑤等[7]研究表明，礦質(zhì)養(yǎng)分中銅對辣椒生理代謝和生長結(jié)果起著極其重要的作用，張乃文等[8]研究表明，礦質(zhì)養(yǎng)分對產(chǎn)量的形成和品質(zhì)的改善影響更為深刻。鉀一直以來被稱為果樹的品質(zhì)元素，鉀素缺乏影響響淀粉、脂肪的合成和纖維的形成[9-10]。近年來中微量元素也受到關注，張涓涓等[11]研究表明，馬家柚品質(zhì)與土壤pH、鈣、鋅等關系密切，張東等[12]研究表明，果園中微量元素變異較大，進而影響果園品質(zhì)，李翔等[13]研究表明鈣鎂鋅硼鉬肥有利于番石榴果實品質(zhì)的形成。在生產(chǎn)中，哪些中微量元素對番石榴品質(zhì)的形成發(fā)揮著積極的作用，不同品種番石榴品質(zhì)對中微量元素的響應是否存在異同？本試驗以福建省番石榴主栽品種——‘彩虹’番石榴和‘紅寶石’番石榴為試材，研究番石榴生長發(fā)育期果實中微量礦質(zhì)養(yǎng)分含量的變化特征以及果實中微量礦質(zhì)養(yǎng)分對果實品質(zhì)的貢獻度，以期為番石榴施肥優(yōu)化及高優(yōu)栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

以漳州市農(nóng)業(yè)科學研究所番石榴品種園種植的‘彩虹’和‘紅寶石’番石榴為試驗植株，選擇同時定植、長勢相對一致的3年生植株，按5株為一個區(qū)組，設3次重復。栽培管理按當?shù)爻Ｒ?guī)的方式進行，所有區(qū)組保持一致。

1.2 方法

掛牌與采樣：2019年6月中旬盛花期，每株選擇花期一致的果實做標記，從謝花后第1天開始采樣，每次采樣10個果實，以后每隔7 d采樣一次；樣品帶回實驗室檢測，檢測果實Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn六種元素。

樣品處理與檢測：元素測定參考陳義挺等[14]的方法，將樣品烘干至恒重，取2.0 g用硝酸-高氯酸混合液（4∶1）進行消化，所得溶液用北京普析原子吸收分光光度計TAS-990F進行測定，重復3次。取番石榴果肉（‘彩虹’為第78、85、92、99、106、113天；‘紅寶石’為第71、78、85、92、99天）測定可溶性固形物、可滴定酸（以檸檬酸計）、維生素C（鄰菲羅啉比色法）和總糖（蒽酮法），重復3次。

果實養(yǎng)分含量=測定濃度×單果重（100%?含水量）

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007、SPSS 19、Origin 2018軟件和R語言軟件進行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 番石榴Ca、Mg含量變化分析

從果實鈣含量上看（圖1），78 d為分界點，分為緩慢增長期和快速增長期，‘彩虹’番石榴在快速增長期鈣含量峰值是緩慢增長期的3.91倍，‘紅寶石’番石榴生長期鈣含量呈現(xiàn)上升趨勢?！屎纭汀t寶石’番石榴果實鎂含量曲線也是分為2個階段，其分界點分別是謝花后第78天和第64天。在快速增長期期，‘彩虹’和‘紅寶石’番石榴鎂含量快速增加，‘紅寶石’番石榴和‘彩虹’番石榴達最高值時，鎂含量差異不顯著。

2.2 番石榴Fe、Zn含量變化分析

‘彩虹’和‘紅寶石’番石榴果實鐵含量也是分為2個階段（圖2），其分界點分別是謝花后第85天和第71天，第一階段是緩慢增長期；第二階段為快速增長期。在整個果實生長發(fā)育期，‘彩虹’番石榴單果鐵含量基本上高于紅寶石，‘彩虹’番石榴于謝花后鐵含量最大值（第106天）是‘紅寶石’番石榴（第92天）的1.88倍?！屎纭汀t寶石’番石榴單果鋅含量增長分為緩慢增長期和快速增長期，分別以謝花后第78天和第71天為分界點，分界點前，‘彩虹’和‘紅寶石’番石榴的的單果鋅含量增長平緩；在分界點后，‘彩虹’和‘紅寶石’番石榴單果鋅含量快速增長，‘紅寶石’番石榴的鋅含量整體高于‘彩虹’番石榴。

圖1 2個品種番石榴果實生長發(fā)育期Ca、Mg含量變化

圖2 2個品種番石榴果實生長發(fā)育期Fe、Zn含量變化

2.3 番石榴Mn、Cu含量變化分析

在果實生長發(fā)育前期，‘彩虹’和‘紅寶石’番石榴單果錳含量均較小，其錳含量曲線呈緩慢平穩(wěn)上升趨勢（圖3）。謝花后第71天開始，‘紅寶石’番石榴單果錳含量快速增加，至采果時單果錳含量達到最大（53.98 μg）；與‘紅寶石’相比較，‘彩虹’番石榴后期單果錳含量較小，其錳含量曲線呈折線變化，單果錳含量最高值僅為34.21 μg?！屎纭汀t寶石’番石榴果實銅含量增長均分為2個階段，其分界點分別在謝花后第71天和第78天。在快速增長期，‘彩虹’和‘紅寶石’番石榴單果銅含量曲線出現(xiàn)明顯的分異，生長發(fā)育后期，‘紅寶石’番石榴單果銅含量高于‘彩虹’。

圖3 2個品種番石榴果實生長發(fā)育期Mn、Cu含量變化

2.4 中微量礦質(zhì)養(yǎng)分與果實品質(zhì)相關性分析

SPSS分析顯示（表1），果實中微量礦質(zhì)養(yǎng)分含量與果實品質(zhì)相關性較好。除‘紅寶石’番石榴的Ca含量、Fe含量與TSS在0.05水平上正相關，中微量礦質(zhì)元素含量與Vc、TA、總糖、TSS均在0.01水平上正相關，中微量養(yǎng)分含量影響著‘彩虹’番石榴和‘紅寶石’番石榴果實品質(zhì)的形成。

表1 ‘彩虹’‘紅寶石’番石榴礦質(zhì)養(yǎng)分與果實品質(zhì)的相關性

注：*表示顯著相關（<0.05），**表示極顯著相關（<0.01）。

Note: * indicates significant correlation (<0.05), ** indicates extremely significant correlation (<0.01).

方差分解分析（VPA）通常用作定量評估不同環(huán)境因子對微生物群落差異的貢獻率[15-17]，為了從復雜的數(shù)據(jù)中，找出哪些中微量礦質(zhì)元素對果實品質(zhì)的影響較大，本文通過方差分解分析（VPA）來定量的評估元素含量對果實品質(zhì)的相對貢獻。分別對‘彩虹’番石榴和‘紅寶石’番石榴進行方差分解分析（VPA），結(jié)果顯示Ca、Fe、Mn含量解釋了‘彩虹’番石榴的品質(zhì)變化的73%（圖4）。對‘紅寶石’番石榴進行方差分解分析（VPA），Mg、Cu、Mn含量解釋了對紅寶石番石榴的品質(zhì)變化的98%（圖5）。Mn是影響番石榴品質(zhì)的共性元素，Ca、Fe和Mg、Cu是‘彩虹’番石榴、‘紅寶石’番石榴形成不同風味的因素之一。

圖4 Ca、Fe、Mn對‘彩虹’番石榴果實品質(zhì)的貢獻度

圖5 Mg、Cu、Mn對‘紅寶石’番石榴果實品質(zhì)的貢獻度

3 討論

番石榴中微量礦質(zhì)礦質(zhì)養(yǎng)分（Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn）的含量增長分為緩慢增長期和快速增長期（果實第2次膨大期），在緩慢增長期，彩虹和紅寶石果實的礦質(zhì)養(yǎng)分含量增長較相似；而在快速增長期彩虹和紅寶石番石榴礦質(zhì)養(yǎng)分含量增長出現(xiàn)分異，果實成熟期，中微量礦質(zhì)礦質(zhì)養(yǎng)分（Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn）是影響番石榴風味的重要因素。方差分解分析（VPA）表明，不同品種番石榴風味的不同，并不是單純受礦質(zhì)養(yǎng)分（Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn）的多寡影響。同時，進一步明確Ca、Fe和Mg、Cu的含量，可能是導致‘彩虹’和‘紅寶石’番石榴果實風味差異的重要原因。品種特性是影響番石榴果實微量元素吸收的主要因素，于馨淼等[18]、蔣卉等[19]分別發(fā)現(xiàn)不同品種的枇杷和紅棗的微量元素之間存在差異，結(jié)論與本文一致。當然，作物微量元素的吸收也受到土壤、氣候等自然條件的影響[20]。因此，應根據(jù)立地條件和市場需求，合理選擇番石榴品種，并注重中微量元素的施用，以提高番石榴的品質(zhì)。

‘彩虹’和‘紅寶石’番石榴果實生長發(fā)育的中、后期，出現(xiàn)部分礦質(zhì)元素吸收速率“負增長”的現(xiàn)象，這可能是在生長發(fā)育中期生長素主要集中在種子中，營養(yǎng)物質(zhì)流向種子[21]。賈曉東等[22]研究表明，薄殼山核桃生長發(fā)育后期由于種仁的成熟，營養(yǎng)元素停止向種仁運輸，種仁營養(yǎng)元素含量會下降。本研究發(fā)現(xiàn)在果實生長發(fā)育的后期也出現(xiàn)礦質(zhì)元素含量下降的現(xiàn)象，這可能是因為在果實生長發(fā)育后期礦質(zhì)元素停止從葉片轉(zhuǎn)運至果實；或者是果實礦質(zhì)元素反向流向新梢或第二批幼果；或是果實內(nèi)部的元素轉(zhuǎn)移（如果皮向果實其他位置的轉(zhuǎn)移）[23]。當然，果園肥水供應不足也可能導致后期果實質(zhì)礦質(zhì)養(yǎng)分含量減少的原因。

針對‘彩虹’和‘紅寶石’番石榴果實礦質(zhì)養(yǎng)分的不同吸收規(guī)律，在謝花后的生長發(fā)育前期，可適當葉面噴施高濃度中微量元素保證果實中礦質(zhì)養(yǎng)分濃度，在第2次果實膨大期前做好土壤礦質(zhì)養(yǎng)分的補給，為果實二次膨大做準備，必要時土施或噴施相結(jié)合，保障養(yǎng)分供給。礦質(zhì)元素并不是簡單的單一作用，營養(yǎng)的作用存在拮抗與協(xié)同作用，方差分解分析（VPA）也證明了營養(yǎng)的作用存在協(xié)同作用。黃春輝等[24]通過相關性分析研究表明，土壤養(yǎng)分與葉片養(yǎng)分之間存在協(xié)同與拮抗作用，增加土壤有機質(zhì)含量能提升果實的品質(zhì)。陰黎明等[25]研究表明，以文冠果為例大量元素有較好的協(xié)同作用，F(xiàn)e和N存在拮抗作用。在今后的研究中，將加強礦質(zhì)養(yǎng)分的拮抗與協(xié)同作用的研究。

4 結(jié)論

礦質(zhì)養(yǎng)分含量增長可分為緩慢增長期和快速增長期。不同礦質(zhì)元素的分界點時間有所差異，‘紅寶石’番石榴為謝花后64～71 d，‘彩虹’番石榴為謝花后78～85 d。

相關性分析表明，番石榴果實中微量礦質(zhì)養(yǎng)分含量與Vc、TA、總糖、TSS相關性高，番石榴果實中微量礦質(zhì)養(yǎng)分含量影響番石榴果實品質(zhì)。

生長發(fā)育期果實Ca、Fe和Mg、Cu含量是‘彩虹’番石榴、‘紅寶石’番石榴風味差異的可能原因。

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Changes of Medium and Trace Mineral Nutrients inL. and the Effects on Fruit Quality

ZHANG Chaokun1, XIAO Jing2, HONG Yafang3, CHEN Hongbin4, CHEN Hui5, HUANGGuocheng2

1. Zhangzhou Institute of Agricultural Sciences, Zhangzhou, Fujian 363005, China; 2. Fujian Eco-Tech Center for State Farm and South Subtropical Crops, Fuzhou, Fujian 350003, China; 3. Fujian Agricultural and Rural Work Research Center, Fuzhou, Fujian 350003, China; 4. College of Oceanology and Food Sciences, Quanzhou Normal University, Qusnzhou, Fujian 362002, China; 5. Fuzhou Agricultural Reclamation Group Co., Ltd, Fuzhou, Fujian 350003 , China

Guava, belonging to the genusof the Myrtaceae family, is rich in protein, vitamin C, other nutrients and antioxidants, becomes one of the famous subtropical fruits and has been developed in Fujian Province in recent years. One of the important material foundations of guava fruit growth and development, yield and quality formation is mineral nutrients. However the change rule of medium and trace mineral nutrients in fruit growth and development, especially the contribution of medium and trace mineral nutrients to fruit quality of different varieties is not yet clear. In order to study the changes in the medium and trace mineral nutrients of guava fruits and the effects on quality, the guava cultivars of ‘Caihong’ and ‘Hongbaoshi’ were selected as the research materials to determine the contents of trace elements (Ca, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn), vitamin C, titratable acid, total sugar, total soluble solid and other quality indicators in different growth stages of the fruit. The correlation between fruit quality and medium or trace mineral elements were analyzed by SPSS and variance decomposition analysis (VPA). Results showed that the contents of the six trace elements represented an upward trend with the growth and development of the fruit in both cultivars, which could be divided into a slow growth period and a rapid growth period. Among them, the demarcation point of ‘Hongbaoshi’ guava was 64?71 days after flowering, and ‘Caihong’ guava was 78?85 days after flowering. SPSS analysis showed that the contents of medium and trace nutrients affected the formation of fruit quality of ‘Caihong’ guava and ‘Hongbaoshi’ guava. Except for the positive significance at the level of 0.05 between the contents of Ca and Fe in ‘Hongbaoshi’ guava and total soluble solid, the contents of other medium and trace mineral elements were positively correlated with the contents of Vc, titratable acid, total sugar and total soluble solid at the level of 0.01. Further VPA results showed that Mn was a common element in the quality of the two guava fruits. The contents of Ca, Fe, and Mn explained 73% of the quality change in the ‘Hongbaoshi’ guava, and the contents of Mg, Cu and Mn explained 98% in ‘Caihong’ guava. Therefore, the main factors for the difference in flavor of the two guava fruits were the contents of Ca and Fe and the contents of Mg and Cu, respectively. In actual production, it is necessary to reasonably select suitable guava varieties according to site conditions with paying attention to the application of middle and trace elements, finally improving the quality and nutritional value. This study would provide a theoretical basis for the optimization of fertilization and high-quality cultivation of different guava varieties.

L; variety; growth and development period; mineral nutrients; change law

S667.9

A

10.3969/j.issn.1000-2561.2022.09.021

2021-11-10；

2022-02-24

福建省科技計劃項目（No. 2016N3021，No. 2019N0055）；福建省自然科學基金項目（No. 2017J01455）。

張朝坤（1974—），男，本科，副研究員，研究方向：熱帶和亞熱帶果樹引種、育種及栽培技術。