金煌芒芒果果實礦質(zhì)元素與品質(zhì)的相關(guān)性及通徑分析

黃 海， 段軍娜， 劉 榮， 黨志國， 朱 敏， 劉清國， 彭 楊， 朱文華， 龔德勇

(1.貴州省亞熱帶作物研究所，貴州興義 562400； 2.中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院熱帶作物品種資源研究所，海南?？?571101)

果實品質(zhì)是芒果重要的商品屬性，直接決定其市場競爭力的大小。芒果果實品質(zhì)受多種因素影響，其中，果實礦質(zhì)元素的供應是較為重要的因素之一。作為果實品質(zhì)的物質(zhì)基礎，果實中礦質(zhì)元素的種類和含量影響著果實品質(zhì)的形成，適宜的元素含量可起到改善果實品質(zhì)的效果。如蘋果果實中Mg含量升高可增加其可溶性糖的含量，F(xiàn)e含量升高可增加其可溶性固形物的占比。因此，探討芒果果實礦質(zhì)元素對果實品質(zhì)的影響，篩選出決定其品質(zhì)優(yōu)劣的主要礦質(zhì)元素，對實現(xiàn)芒果的優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)具有重要意義。

已有研究主要采用相關(guān)性分析來確定礦質(zhì)元素對品質(zhì)指標的影響。但隨著研究的不斷深入，研究人員發(fā)現(xiàn)相關(guān)性分析雖反映了兩者間的關(guān)聯(lián)性，卻無法明確各元素對果實品質(zhì)的作用方式和大小。通徑分析在相關(guān)性分析的基礎上，將相關(guān)系數(shù)分解為直接和間接通徑系數(shù)，分別反映了礦質(zhì)元素對品質(zhì)的直接和間接作用，同時，通徑系數(shù)的絕對值反映了作用大小，從而明確了各因素對品質(zhì)的影響方式及程度。近年來該方法在許多經(jīng)濟果樹上已有相關(guān)研究應用。在甜柿上的研究表明，甜柿果實的可溶性固形物受果實中N的直接負作用，維生素C含量受P的負向直接作用最大，受Ca的正向直接作用最大；在蘋果上的研究表明，蘋果的單果質(zhì)量受P的正向直接作用最大，可溶性固形物受N的負向直接作用最大，受P的正向直接作用最大，可滴定酸受K的正向直接作用最大，受Mn的負向直接作用最大；在梨上的研究發(fā)現(xiàn)，可溶性糖、可滴定酸和維生素C受N的正向直接作用最大，而糖酸比受N的負向直接作用最大。

目前，礦質(zhì)元素對芒果品質(zhì)影響的研究主要集中在肥料的施用類型及用量等方面，而關(guān)于果實礦質(zhì)元素與品質(zhì)的關(guān)系鮮見報道。本研究以貴州芒果主產(chǎn)區(qū)18個果園內(nèi)的金煌芒為研究對象，采用相關(guān)性和通徑分析探究果實內(nèi)10種礦質(zhì)元素對金煌芒果實7個品質(zhì)指標的作用方式及大小，從而明確影響果實品質(zhì)的主要礦質(zhì)元素，旨在為芒果產(chǎn)量品質(zhì)提升的施肥措施提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試芒果品種為金煌芒，采摘于貴州省芒果產(chǎn)區(qū)的18個果園，其中興義市南盤江鎮(zhèn)產(chǎn)區(qū)7個，貞豐縣魯容鄉(xiāng)產(chǎn)區(qū)6個，望謨油邁鄉(xiāng)產(chǎn)區(qū)5個。園內(nèi)土壤以砂頁巖黃壤為主，樹齡6～7年，管理水平中等。

1.2 試驗方法

果實采摘：2020年、2021年8月，采用五點法選取各果園5株樹，于樹體東南西北方向各采摘無病害果實1個，重復3次，每個果園共60個果。常溫條件下放至成熟后進行果實品質(zhì)和礦質(zhì)元素含量的測定。

品質(zhì)指標測定：稱取采摘芒果的質(zhì)量，取平均值作為單果質(zhì)量；用GY-3型果實硬度計測定果實同一部位的硬度；用2，6-二氯靛酚滴定法測定其維生素C含量；用蒽酮比色法測定可溶性糖含量；用酸堿滴定法測定果實總酸度，并計算糖酸比。

果實礦質(zhì)元素含量測定：用凱氏定氮法測定全氮含量；用釩鉬黃比色法測定磷含量；用火焰光度計法測定鉀含量；用原子吸收分光光度法測定鈣、鎂、鐵、錳、鋅、銅、硼等的含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

研究數(shù)據(jù)采用2020年2021年的平均值，用SPSS 25.0進行相關(guān)性分析，用Excel 2010和SPSS 25.0軟件進行通徑分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 金煌芒果實品質(zhì)與果實礦質(zhì)元素

18個芒果園2年的果實品質(zhì)指標均值見表1。從表1可知，果實各品質(zhì)指標中變異系數(shù)最大的是維生素C含量，為47.03%，變異系數(shù)最小的是可食率，僅4.07%。此外，可溶性糖含量的變異系數(shù)為15.00%，而可滴定酸含量的變異系數(shù)高達41.85%，由此可知，可滴定酸含量是引起金煌芒果實糖酸品質(zhì)差異的主要原因。

表1 金煌芒果實主要品質(zhì)性狀

由表2可知，N、P、K等大量元素含量的變異系數(shù)介于26.84%～34.20%之間。中微量元素中Ca含量的變異系數(shù)為21.93%，變異程度小于大量元素，這與土壤中含有大量的鈣元素有關(guān)。其他元素含量的變異系數(shù)介于33.98%～74.85%之間，變異程度大于大量元素，其中Cu含量的變異程度最大，這主要是由于生產(chǎn)中注重補充大量元素，而缺少中微量元素肥料的補充而引起的。

表2 金煌芒果實的礦質(zhì)元素含量

2.2 金煌芒果實礦質(zhì)元素含量與品質(zhì)的相關(guān)性分析

由表3可知，金煌芒果實的K含量與可溶性糖含量呈顯著負相關(guān)(<0.05，下同)，相關(guān)系數(shù)為 -0.572；維生素C含量與Ca和Mg的含量呈極顯著正相關(guān)(<0.01，下同)，相關(guān)系數(shù)分別為0.602、0.666。其他元素含量與果實品質(zhì)指標間的相關(guān)性未達到顯著水平。

表3 金煌芒果實礦質(zhì)元素含量與品質(zhì)的相關(guān)性

2.3 金煌芒果實礦質(zhì)元素含量與品質(zhì)的通徑分析

由表4可知，各元素對單果質(zhì)量直接作用的大小順序為N含量(-0.972)>K含量(0.851)>Cu含量(0.667)> Zn含量(-0.594)>Ca含量(-0.405)>P含量(-0.370)>B含量(0.30.7)>Fe含量(-0.252)>Mn含量(-0.089)>Mg含量(0.028)，其中N具有最大的直接作用，而Mn和Mg的直接貢獻小。同時，K對單果質(zhì)量的間接影響作用最大(-0.786)，其次為Cu含量(-0.777)、N含量(0.676)、Ca含量(0.503)和Zn含量(0.385)，其他元素的間接作用相對較小。由此表明，主要影響單果質(zhì)量的元素為N、K、Cu、Zn、Ca。

表4 金煌芒果實礦質(zhì)元素含量與單果質(zhì)量的通徑分析含量

由表5可知，對果實硬度直接貢獻最大的礦質(zhì)元素為K(-1.046)，其次是Ca(0.518)、Mg(-0.508)、Cu(-0.463)，而Mn(-0.071)和Zn(0.020)的直接作用較小。間接通徑系數(shù)表明，Mg對果實硬度的間接作用最大，系數(shù)為0.738，其次為Cu(0.688)、K(0.592)，而Ca的間接作用較小，表明Ca對果實硬度的影響主要為直接正向作用。由此可知，主要影響果實硬度的元素為K、Ca、Mg、Cu。

由表6可知，各元素含量對金煌芒可食率直接作用的大小順序為K(1.306)>Cu(0.979)>N(-0.745)> Mg(-0.571)>B(-0.529)>Fe(0.517)> Mn(0.444)>P(-0.410)>Ca(0.393)>Zn(0.374)，其中K和Cu的正向作用均達到顯著水平。此外，K和Cu對可食率的間接通徑系數(shù)分別為 -0.893 和-1.041，表明這2種元素對可食率的間接影響較大。因此，K、Cu為影響可食率的主要元素。

由表7可知，對金煌芒維生素C含量直接貢獻較大的元素為B(0.719)、Ca(0.662)和Mg(0.499)，且均為正向作用，P和Mn的直接作用較小。間接通徑系數(shù)表明，B對維生素C的間接作用最大，間接通徑系數(shù)為-1.020，而Ca和Mg的間接通徑系數(shù)較小，分別為-0.059和0.167，表明Ca和Mg主要是通過直接作用來影響果實的維生素C含量。因此，B、Ca、Mg為影響維生素C的主要元素。

表5 金煌芒果實礦質(zhì)元素與果實硬度的通徑分析結(jié)果

表6 金煌芒果實礦質(zhì)元素含量與可食率的通徑分析結(jié)果

表7 金煌芒果實礦質(zhì)元素含量與維生素C含量的通徑分析結(jié)果

由表8可知，N對金煌芒果實可溶性糖具有最大的直接作用(-0.454)，其次為P(-0.394)、Cu(0.385)和Mg(0.348)。Ca和B的直接作用相對較小，系數(shù)分別為-0.064和-0.080。N、Mg和Cu的間接通徑系數(shù)分別為0.146、-0.242和-0.195，P的間接通徑系數(shù)相對較小，為-0.059，表明P主要通過負向直接作用影響金煌芒果實的可溶性糖含量。

由表9可知，對金煌芒可滴定酸含量影響較大的元素為N、K、Zn和Ca。其中，N、Zn和Ca均為正向直接作用，直接通徑系數(shù)分別為0.971、0.841和0.686，K為負向直接作用，系數(shù)為-0.870。同時，N具有最大的負向間接作用，系數(shù)為-0.757，Zn、K和Ca的間接通徑系數(shù)較大，分別為-0.734、0.691和-0.522。

表8 金煌芒果實礦質(zhì)元素含量與可溶性糖含量的通徑分析結(jié)果

表9 金煌芒果實礦質(zhì)元素含量與可滴定酸含量的通徑分析結(jié)果

由表10可知，對金煌芒糖酸比直接作用較大的元素為N(-1.174)、Zn(-0.954)、K(0.756)、Mn(-0.739)和Ca(-0.704)，其中，Zn、N、Mn、Ca為負向作用，K為正向作用。Mg、B和Fe的直接作用相對較小。間接通徑系數(shù)表明，Zn通過其他元素對糖酸比的影響最大，系數(shù)為0.928，其次為N(0.756)、K(-0.751)、Ca(0.626)和Mn(0.617)，其他元素的間接作用相對較小。因此，主要影響糖酸比的元素為N、K、Ca、Zn、Mn。

3 討論與結(jié)論

與其他影響果實品質(zhì)形成的因素相比，礦質(zhì)元素的供應易于操作及實現(xiàn)，已成為改善芒果品質(zhì)的重要栽培措施。近年來的研究表明， 土壤肥力因子與果實品質(zhì)指標的關(guān)聯(lián)性較弱。葉片礦質(zhì)元素作為果實礦質(zhì)元素的直接來源， 雖與果實礦質(zhì)元素的相關(guān)性較強，但與果實品質(zhì)的相關(guān)性較小。果實中礦質(zhì)元素含量直接反映了果實對元素的吸收狀況，與果實品質(zhì)的相關(guān)性最大。因此，研究果實礦質(zhì)元素含量對品質(zhì)的影響對芒果的品質(zhì)提升更具研究意義和應用價值。本研究采用相關(guān)性分析和通徑分析研究了金煌芒果實礦質(zhì)元素含量與品質(zhì)的關(guān)系，結(jié)果顯示，影響金煌芒果實品質(zhì)的主要元素為N、K、Ca、Mg、Cu和Zn。

表10 金煌芒果實礦質(zhì)元素含量與糖酸比的通徑分析結(jié)果

N和K是芒果品質(zhì)形成過程中吸收較多的營養(yǎng)元素，因此，關(guān)于N肥和K肥對芒果產(chǎn)量和品質(zhì)影響的研究較多，有研究表明K肥的增產(chǎn)提質(zhì)效應高于N肥。但這些研究缺乏N、K元素對芒果品質(zhì)指標的具體影響作用。本研究結(jié)果表明，N對單果質(zhì)量具最大的負向作用，表明N供應過量對芒果的產(chǎn)量具消極作用，而K對單果質(zhì)量具正向作用，因此N肥的增產(chǎn)效應低于K肥。同時，N對可溶性糖含量和糖酸比具最大的負向直接作用，對可滴定酸含量具最大的正向直接作用，表明N過量對果實的糖酸品質(zhì)具負向作用。而K對可滴含量定酸具負向直接作用，對糖酸比具正向作用，表明K對芒果品質(zhì)具正向作用，因此它的提質(zhì)效應優(yōu)于N肥。這與前人的研究結(jié)果相一致。此外，K對果實硬度具負向直接作用，與徐慧等在蘋果上的研究結(jié)果一致。

近年來，中微量元素對芒果品質(zhì)的改善作用逐漸受到關(guān)注。Ca是除N和K外，芒果果實中含量較多的元素，對芒果果實品質(zhì)的形成起著至關(guān)重要的作用。本研究結(jié)果顯示，Ca對單果質(zhì)量具負向直接作用，對果實硬度具正向直接作用，這與在甜柿等果樹上的研究結(jié)果相同。Ca含量與維生素C含量呈極顯著正相關(guān)，對維生素C含量具較大的正向作用，表明增施Ca肥可提高芒果果實的維生素C含量。但Ca對可溶性糖的作用較小，對可滴定酸具正向直接作用，對糖酸比具負向直接作用，表明果實的Ca供應過多時，對果實的糖酸品質(zhì)起負向作用。

前人的研究表明，增施鎂肥對提高芒果品質(zhì)具有積極的影響。本研究中，Mg含量與維生素C含量呈極顯著正相關(guān)，對維生素C含量和可溶性糖含量具較大的正向作用，由此表明，Mg含量對芒果的營養(yǎng)和糖酸品質(zhì)具正向作用

Cu在果樹葉綠素的形成及碳水化合物的分配等方面發(fā)揮著一定的作用。本研究結(jié)果表明，Cu含量對芒果果實的可食率及可溶性糖含量具正向作用，與Cu的作用相吻合，因此提高果實中的Cu含量可提高芒果的可食程度和糖酸品質(zhì)。而生產(chǎn)中，有機肥是果實中的Cu主要來源之一，由此推測，豐富的Cu含量是有機肥提高芒果果實糖酸品質(zhì)的原因之一。

在蘋果上的研究表明，施加Zn肥可提高可溶性糖含量和糖酸比，使果實的糖酸品質(zhì)得以改善。Zn含量對芒果品質(zhì)的影響鮮見報道。本研究結(jié)果顯示，Zn含量對芒果果實的可溶性糖和可滴定酸含量均具直接正向作用，這是因為Zn有利于果實中同化物的積累。但因其對可滴定酸含量(0.841)的作用大于可溶性糖含量(0.292)，從而對糖酸比具負向作用。由此可知，Zn含量對芒果果實品質(zhì)的提升具負向作用，這與沙守峰等在梨上的研究結(jié)果一致。因此，減少果實中的Zn含量是提升芒果品質(zhì)的主要措施之一。

綜上所述，N、K、Ca、Mg、Cu和Zn等元素為影響金煌芒品質(zhì)的主要礦質(zhì)元素。在生產(chǎn)中可增加K、Mg和Cu的用量，降低N、Ca和Zn的用量。本研究僅以金煌芒對研究對象，研究結(jié)果是否適用于其他芒果品種有待驗證。因此，下一步將以我國芒果主栽品種為試驗對象，對芒果果實礦質(zhì)元素與品質(zhì)的關(guān)系進行深入研究，從而為芒果品質(zhì)提升的養(yǎng)分供應提供依據(jù)。