李碧嫻 張麗平 管 冠 劉桂東 姚鋒先 周高峰
(贛南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院/國(guó)家臍橙工程技術(shù)研究中心 江西贛州341000)
中國(guó)柑橘資源十分豐富,是世界柑橘的重要產(chǎn)地之一,有4 000多年的栽培歷史,共有20個(gè)?。ㄖ陛犑?、自治區(qū))種植柑橘[1]。據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部規(guī)劃,江西省將作為特色柑橘生產(chǎn)基地[2]。南豐蜜桔果小味濃,果肉甜且多汁,品質(zhì)佳,是江西的名優(yōu)特產(chǎn)之一,帶動(dòng)了農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)發(fā)展,也給農(nóng)民帶來了增收[3-4]。目前,由于人們對(duì)水果的需求已逐漸由數(shù)量轉(zhuǎn)向質(zhì)量。只有提高果實(shí)的品質(zhì),才能滿足更多消費(fèi)者的需求[5]。但近年來,不斷有柑橘質(zhì)量問題的報(bào)道,如果實(shí)畸形[6]、酸度增加[7]、果肉不化渣[8]、枯水[9]等。不同采摘時(shí)期對(duì)南豐蜜桔品質(zhì)有明顯影響[10],即使氣候條件基本一致,南豐蜜桔的果實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量也會(huì)有差異[11]。
當(dāng)前,隨著柑橘產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和施肥技術(shù)的不斷提高,會(huì)越來越注重肥料的施用,但微量元素肥料的施用方法還不太清楚,這將導(dǎo)致了肥料的不合理、不科學(xué)使用,造成一些不必要的浪費(fèi),同樣也給環(huán)境帶來嚴(yán)重的污染。因此,微量營(yíng)養(yǎng)元素的正確使用和癥狀識(shí)別已成為柑橘產(chǎn)業(yè)亟待解決的問題。植物葉片具有光合、蒸騰、吸收營(yíng)養(yǎng)的作用,鐵(Fe)、錳(Mn)是葉綠素的必需元素,銅(Cu)是多種酶的組成成分,參與光合作用及氮素代謝,影響固氮作用[12]。因此,以江西省撫州市南豐縣采集的南豐蜜桔葉片為試材,測(cè)定南豐蜜桔葉片中的Fe、Mn、Cu含量,研究南豐蜜桔葉片礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的變化,了解南豐蜜桔的營(yíng)養(yǎng)需求特點(diǎn)及元素周年的需求狀況,以指導(dǎo)在合適時(shí)期施肥,減少浪費(fèi),降低環(huán)境污染。
試驗(yàn)時(shí)間為2016年11月至2018年10月。試驗(yàn)地點(diǎn)為南豐蜜桔主產(chǎn)區(qū)的江西省撫州市南豐縣市山鎮(zhèn)。試驗(yàn)地土壤養(yǎng)分狀況如表1所示。柑橘生長(zhǎng)酸性適宜pH為4.8~5.4,最適為5.6~6.5,堿性適宜pH為6.6~8.5;堿解氮適宜范圍為100~200 mg/kg;速效磷適宜范圍15~80 mg/kg;速效鉀適宜范圍100~200 mg/kg;有機(jī)質(zhì)適宜范圍0.01~0.03 mg/kg;有效態(tài)鐵10~20 mg/kg;有效態(tài)錳5~20 mg/kg;有效硼0.50~1.00 mg/kg;有效態(tài)鋅1.0~5.0 mg/kg;有效態(tài)銅0.50~1.00 mg/kg[13-15]。由此可見,本試驗(yàn)地pH適宜,速效鉀、有效鐵含量偏高,其余元素均在適宜范圍。
表1 采樣點(diǎn)土壤有效養(yǎng)分狀況
1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
選定果園的東、西、南、北、中部,隨機(jī)選擇5株具代表性、生長(zhǎng)勢(shì)基本一致的南豐蜜桔樹,樹齡8 a左右。
以前一年生春梢營(yíng)養(yǎng)枝上的葉為老葉,當(dāng)年生春梢營(yíng)養(yǎng)枝上的葉為新葉,各采集自頂部向下數(shù)第二和第三片葉(帶葉柄的完整無病蟲葉),東、西、南、北、東南、西南、東北、西北8個(gè)方位,每處各采取3片,每株采集老葉、新葉各24片,將其分開存放、處理。自采果后,即2016年11月開始采樣,每次采樣間隔時(shí)間為15 d。
1.2.2 微量元素含量測(cè)定
南豐蜜桔葉片微量元素含量的測(cè)定參考Zhou等[16]方法。即將采集的樣品用蒸餾水洗凈,放入105℃烘箱中殺青30 min,而后于75℃烘箱中烘干,用研缽研磨成粉末,過100目孔徑塑料篩。稱取0.200 0 g粉末樣品至于坩堝中,于電爐上加熱碳化,待碳化完全后,將坩堝放入500℃的馬弗爐中干燥6 h,而后加入10 mL硝酸,0.5 h后,過濾至離心管中,用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICPMS)測(cè)定其微量元素含量。
1.2.3 數(shù)據(jù)處理
圖表中所有數(shù)據(jù)均為5個(gè)單獨(dú)植株(重復(fù))的平均值。采用SAS軟件(SAS 8.1,SAS Institute Inc.,Cary,NC,USA)進(jìn)行分析,運(yùn)用ANOVA和DONCAN程序?qū)Σ煌幚黹g的差異顯著性進(jìn)行分析,采用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件SPSS 22.0對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行因子間相關(guān)性分析,得到皮爾森相關(guān)系數(shù),并進(jìn)行顯著性檢驗(yàn),使用Sigmaplot軟件作圖。
2.1.1 Fe含量周年變化趨勢(shì)
從圖1中可以看出,老葉和新葉Fe含量的年變化趨勢(shì)相似。第二年11月至次年7月葉片F(xiàn)e含量均高于第一年,老葉表現(xiàn)為先下降后升高的趨勢(shì),2月中旬達(dá)最低值,新葉則表現(xiàn)為“W”型變化,其中,12月中旬與6月中旬為最低值,3月中旬為最高值;7月后(果實(shí)膨大期)Fe元素含量逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榈谝荒闒e元素含量高于第二年,第二年7月后老葉表現(xiàn)為逐漸下降的趨勢(shì),其余則表現(xiàn)為先上升后降低的趨勢(shì)。
圖1 南豐蜜桔鐵元素含量變化
2.1.2 Mn含量周年變化趨勢(shì) mg.kg-1
由圖2可知,南豐縣2 a老葉的Mn元素含量變化趨勢(shì)相似。新葉的變化趨勢(shì)11月至次年7月呈反向變化,7月后變化趨勢(shì)相似。第二年11月至次年7月葉片錳元素含量均高于第一年,老葉表現(xiàn)為先下降后升高趨勢(shì),第一年新葉隨葉片的生長(zhǎng)呈逐漸升高的趨勢(shì),第二年則隨葉片的生長(zhǎng)呈逐漸下降趨勢(shì);7月后(果實(shí)膨大期)Mn元素含量與Fe元素變化相似,表現(xiàn)為第一年錳元素含量高于第二年,隨著葉片的生長(zhǎng)呈先上升后降低的趨勢(shì)。
圖2 南豐蜜桔錳元素含量變化
2.1.3 Cu含量周年變化趨勢(shì)
由圖3中可知,南豐蜜桔葉片第二年Cu元素含量均高于第一年,且第一年的變化波動(dòng)較小,而第二年在整個(gè)生長(zhǎng)季變化波動(dòng)較大。老葉中銅元素含量變化表現(xiàn)為先下降后升高再降低的趨勢(shì),新葉呈先上升后降低的趨勢(shì)。
圖3 南豐蜜桔銅元素含量變化
2.2.1 第一年葉片微量元素含量間的相關(guān)性分析
由表2可知,F(xiàn)e-O元素含量與Fe-N、Mn-O、Mn-N、Cu-O元素含量變化達(dá)到極顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為r(Fe-O,F(xiàn)e-N)=0.764、r(Fe-O,Mn-O) =0.929、r(Fe-O,Mn-N) =0.939、r(Fe-O,Cu-O) =0.818;Fe-N元素含量與 Mn-O、Mn-N、Cu-O元素含量變化達(dá)到極顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為r(Fe-N,Mn-O)=0.805、r(Fe-N, Mn-N) =0.900、r(Fe-N,Cu-O) =0.735;Mn-O元素含量與Mn-N、Cu-O元素含量變化達(dá)到極顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為r(Mn-O,Mn-N)=0.961、r(Mn-O,Cu-O)=0.902;Mn-N元素含量與Cu-O元素含量變化達(dá)到極顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)r(Mn-N,Cu-O)=0.872;Cu-O元素含量與Cu-N元素含量變化達(dá)到顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)r(Cu-O,Cu-N) =0.593。
表2 南豐蜜桔第一年葉片微量元素含量間的相關(guān)性
2.2.2 第二年葉片微量元素含量間的相關(guān)性分析
由表3可知,F(xiàn)e-O元素含量與Mn-O元素含量變化達(dá)到顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為r(Fe-O,Mn-O)=0.624;Mn-N元素含量與Cu-O元素含量變化達(dá)到極顯著負(fù)相關(guān),相關(guān)系數(shù)為r(Mn-N,Cu-O)=0.828,與Cu-N元素含量變化達(dá)顯著負(fù)相關(guān),相關(guān)系數(shù)為r(Mn-N,Cu-N)=0.646;Cu-O元素含量與Cu-N元素含量變化達(dá)到極顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為r(Cu-O,Cu-N)=0.761。
由表4可知,南豐蜜桔葉片F(xiàn)e、Mn、Cu含量年份間均呈現(xiàn)顯著正相關(guān)。葉片F(xiàn)e含量在2 a間表現(xiàn)為極顯著相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.647;葉片Mn含量在2 a間表現(xiàn)為顯著相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.531;葉片Cu含量在2 a間表現(xiàn)為極顯著相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.697。
表3 南豐蜜桔第二年葉片周年微量元素相互間的相關(guān)性
表4 南豐蜜桔葉片微量元素周年變化年份間相關(guān)性分析
微量元素含量的豐缺對(duì)柑橘的生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)有顯著影響[1,5,17]。果樹微量元素周年變化規(guī)律的研究已有報(bào)道,如蘋果[18]、鴨梨[19]、臍橙[20]、柑橘[21]等。謝志南等[22]發(fā)現(xiàn),葉片中 N、K、B、Zn和Ca含量高會(huì)明顯加劇果實(shí)?;潭?。周高峰等[23]發(fā)現(xiàn),南豐蜜桔缺Fe、Mn、Zn元素對(duì)植物的光合特性和營(yíng)養(yǎng)狀況有一定影響。植株生長(zhǎng)時(shí)各類代謝會(huì)影響果實(shí)、葉片微量元素的含量,其營(yíng)養(yǎng)狀況可直接反映果樹的施肥水平[24],因此,南豐蜜桔葉片中微量元素含量變化規(guī)律對(duì)指導(dǎo)合理施肥具有重要的參考價(jià)值。研究結(jié)果顯示,葉片中11月至次年7月Fe、Mn含量隨葉片的生長(zhǎng)呈逐漸上升趨勢(shì),第二年元素含量均高于第一年,而次年7月后則表現(xiàn)為降低趨勢(shì),表明果實(shí)膨大期應(yīng)適當(dāng)增施Fe、Mn肥,以利于樹體營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)。土壤礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素間的相互作用以及樹體養(yǎng)分需求特性等決定了植物礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收和分配[25],微肥施用的不準(zhǔn)確性會(huì)影響葉片和果實(shí)中其他微量元素的吸收。南豐蜜桔第一年Fe、Mn、Cu元素的老葉與新葉均表現(xiàn)為顯著相關(guān),而第二年Fe、Mn元素老葉與新葉間表現(xiàn)為拮抗作用。有研究發(fā)現(xiàn),Cu元素過量會(huì)阻礙植物對(duì)Fe2+的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn),導(dǎo)致作物缺Fe,葉片發(fā)黃[26];Mn是維持葉綠體結(jié)構(gòu)所必需的元素,通過控制細(xì)胞液的氧化還原電位來調(diào)控植物體內(nèi)Fe2+和Fe3+的比例。對(duì)比2 a元素相互間的相關(guān)性可以看出,南豐蜜桔葉片F(xiàn)e、Mn間存在顯著正相關(guān)關(guān)系,第二年4~9月Cu含量過量,對(duì)作物吸收Fe、Mn產(chǎn)生負(fù)影響,Cu與Fe、Mn間存在拮抗作用。因此,施肥時(shí)應(yīng)注意各微量元素的比例。
植物對(duì)微量元素的需求量較少,微肥施用時(shí)施肥方法、時(shí)期及施用量對(duì)其影響較大[27]。在果實(shí)膨大期時(shí),由于果實(shí)生長(zhǎng)迅速,應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充肥料;采果后果實(shí)會(huì)帶走母樹的大量營(yíng)養(yǎng),此時(shí)補(bǔ)充肥料可供樹體正常的養(yǎng)分吸收,為來年豐產(chǎn)“打基礎(chǔ)”。生產(chǎn)上,可將南豐蜜桔微量元素含量的周年變化規(guī)律作為依據(jù),根據(jù)各時(shí)期各微量元素的需求,合理施肥,從而提高果實(shí)的品質(zhì)和產(chǎn)量,取得更大的經(jīng)濟(jì)效益。而合理施加Fe、Mn、Cu肥,可避免植物對(duì)Fe、Mn、Cu元素吸收時(shí)的相互抑制;避免由于Fe、Mn、Cu元素含量過多導(dǎo)致植物吸收不了而轉(zhuǎn)向土壤,使土壤pH值發(fā)生變化,進(jìn)而影響植物生長(zhǎng)[28];同時(shí),可減少肥料使用上的浪費(fèi)及環(huán)境污染。