王鑫,于軍,2,鮑荊凱,王艷 ,2,閆敏,吳翠云,2*
(1塔里木大學植物科學學院/南疆特色果樹高效優(yōu)質栽培與深加工技術國家地方聯合工程實驗室,新疆 阿拉爾 843300)
(2塔里木盆地生物資源保護利用兵團重點實驗室,新疆 阿拉爾 843300)
新疆是紅棗種植大省,新疆紅棗產量約占全國總產量的48%[1]。南疆是新疆紅棗的主產區(qū),紅棗種植面積及產量分別占全疆的83.2%和92.4%[2]。駿棗是目前南疆紅棗的主要種植品種之一[3],在棗產業(yè)發(fā)展的過程中,密植棗園隨著樹齡的增長,樹體過密,光照不足,導致棗產量下降、內膛果實著色慢、果實品質下降等問題。鋪設反光膜是提高果實品質、改善光照的有效措施,目前已在果樹生產中普遍應用。在柑橘[4]、葡萄[5]、櫻桃[6]、蘋果[7]等果樹上鋪設反光膜均可提升果實品質,果實中可溶性固形物、Vc含量顯著提升,果實的可滴定酸含量有所下降,果實上色速度加快。反光膜對改善樹體微環(huán)境也有一定效果。王浩等[4]研究表明鋪設透濕反光膜對柑橘冠層反射光強度、可見光光質均得到了顯著提升,根系表層土壤中細菌、真菌及放線菌的數量也有所增加,土壤溫度有所下降。顏麗菊等[8]在大棚楊梅園鋪設反光膜顯著增加了棚內的溫度和相對濕度。鋪膜后隨反光強度的增加,凈光合速率、蒸騰速率及氣孔導度均有一定程度的提升[9?10]。
反光膜目前在多種果樹上已有應用,但在駿棗栽培中的應用還鮮有報道,本試驗以銀色反光膜、透濕性反光膜為試材,研究采前鋪設反光膜對駿棗葉片光合、果實外觀及內在品質的影響,為反光膜在駿棗上的應用提供參考,以期為駿棗促熟提質提供科學依據。
試驗于2020年9月在新疆生產建設兵團一師十團駿棗生產園進行,駿棗樹高2~2.5 m,冠幅1.8~2.2 m,樹型為開心形,株行距1.5 m×3 m,管理水平一致。
選擇樹勢、負載量一致的駿棗樹,于果實白熟期(2020年9月5日)進行覆蓋,單因素完全隨機設計,覆蓋共設置3個處理,分別為:透濕性反光膜,銀色反光膜以及不鋪膜(CK),每30株為一小區(qū),3次重復。覆蓋材料為DuPontTMTyveK?透濕性反光膜(美國杜邦公司生產,門幅 1.52 m,密度 60 g·m?2);銀色反光膜(國產,門幅1.50 m,厚度0.02 mm)。為防止反光效果相互影響,處理間設4.5 m寬隔離行。覆蓋前除去雜草、萌蘗,平整地塊,整畦覆蓋,膜緊貼地面,用石塊壓實,接合處用鐵絲固定。
選擇晴朗的天氣,采用照度計(TES?1339,泰仕電子工業(yè)股份有限公司)分別測定行間及膛內的反射光強度。測定時間為10:00~18:00,每2小時測定一次。測定高度為距地1.2 m、1.6 m;膛內測定距離為樹干東側0.4 m處;行間測定距離為距樹干1.5 m處,每個處理測定3次。
光合指標測定:于覆膜20 d后使用便攜式光合測定儀Li?6400對葉片光合能力進行測定。在晴天11:00~12:00測定距離地面高度1.4~1.5 m的樹冠中下部內膛葉片的凈光合速率Pn,μmol/m?2·s?1、氣孔導度Gs,mol/m?2·s?1、胞間 CO2濃度Ci,μmol/m?2·s?1、蒸騰速率Tr,mmol/m?2·s?1。每樹選擇棗吊中部 3 片葉片進行測定,重復3次。
葉綠素、類黃酮、氮平衡指數的測定:采用DU?ALEX SCIENTIFIC+TM植物多酚?葉綠素儀(上海澤泉科技公司)進行葉綠素、類黃酮、氮平衡指數的測定。每樹選擇樹體中下部3片成熟葉片,每個處理測定9株樹。
于覆膜20 d后,隨機采集樹冠中下部,東、南、西、北四個方位成熟度一致的全紅果實,每處理30個。
果實色澤測定:果實色差測定采用CR?400色彩色差計(柯尼卡美能達公司,日本),以白色標準板進行校正,測定果實赤道部位四個方位的明亮程度L*、紅色飽和度a*、黃色飽和度b*以及顏色對立維度坐標a、b值,并根據a、b值計算色澤比h=a/b、色飽和度C=(a2+b2)/2。
果實質構特性:采用 TMS?Pro質構儀 (Food Technology Corporation,USA)參考楊植等[11]的方法測定果實的硬度、粘附性、內聚性、彈性、咀嚼性,對果實質地進行評價。
果實品質的測定:采后的果實采用電子天平測定單果重,縱橫采用數顯游標卡尺測定。將果實去皮、核,果肉研成勻漿,蒽酮比色法測定可溶性糖、酸堿滴定法測定可滴定酸、鉬藍比色法測定Vc含量。
采用Excel 2007進行數據處理,Origin 8.5進行繪圖,DPS 7.5 Duncan’s新復極差法進行數據差異顯著性檢驗分析。圖中不同小寫字母代表處理間存在顯著差異(P<0.05),不同大寫字母代表處理間存在極顯著差異(P<0.01)。
由圖1可知,鋪設透濕性反光膜和銀色反光膜在全天10:00~18:00均可提升樹膛與行間距地1.2 m、1.6 m處反射光強度,反射光強隨高度的增加而降低,在12:00~14:00時反射光強度達到最大值。兩種膜的反射光強均能達到15 000 Lx以上,且在行間此反射水平可維持6 h以上,而對照全天反射光強均達不到此水平,最大反射光強僅有10 000 Lx左右。
圖1 鋪設反光膜對反射光強的影響
在反射效果上,透濕性反光膜優(yōu)于銀色反光膜和對照,全天平均反射光強是銀色反光膜的1.15倍,是CK的3.22倍。在距地1.2 m處膛內反光效果最佳,此處透濕性反光膜與銀色反光膜全天膛內平均反射光強分別是對照的3.77倍、3.16倍。但在上午10:00~12:00銀色反光膜反射光強高于透濕性反光膜。行間反射光強在14:00時距地1.2 m處達到最高。透濕性反光膜、銀色反光膜的反射光強度達35 055.56 Lx、31 833.33 Lx,是對照的2.49倍、2.26倍;在1.6 m處反射光強雖有下降,但反光效果卻有所提升,比對照提高了2.87倍、2.78倍。結果表明鋪設反光膜可顯著改善駿棗樹體中下部冠層光照。
圖2表明鋪設反光膜不同程度上提升了駿棗葉片的凈光合速率(Pn)、氣孔導度(Gs)和蒸騰速率(Tr),胞間CO2濃度(Ci)值有所降低。銀色反光膜極顯著提升Pn及降低了Ci,顯著提升了Tr。鋪設透濕性反光膜除葉片Pn、Gs極顯著高于對照外,其余與對照無顯著性差異。鋪設銀色反光膜較對照、透濕性反光膜,葉片Pn分別提高了70.67%、30.95%,葉片Ci降低了18.05%、12.93%。就葉片Gs而言,透濕性反光膜較對照、銀色反光膜提升了48.50%、41.02%。銀色反光膜處理下的葉片Tr比對照提高了12.18%,與透濕性反光膜間差異不大。
圖2 鋪設反光膜對駿棗葉片光合特性的影響
由圖3可知,鋪設反光膜提高了葉片的葉綠素指數、氮平衡指數,降低了類黃酮指數。鋪設銀色反光膜與對照處理間葉片葉綠素、類黃酮、氮平衡指數差異極顯著,比對照葉片葉綠素指數、氮平衡指數提高了5.67%、13.85%,類黃酮指數下降了11.12%;鋪設透濕反光膜與銀色反光膜,葉片葉綠素、類黃酮、氮平衡指數變化趨勢一致,但差異不顯著。
圖3 鋪設反光膜對駿棗葉片葉綠素指數、類黃酮指數、氮平衡指數的影響
L*直接反映果實的明亮程度,值越大果實越明亮;a*代表紅色飽和度,a*負值為綠色,正值時為紅色,數值絕對值越大顏色越深;b*為黃色飽和度,正值為黃色,負值為藍色;C值為色彩飽和度,表示色彩的鮮艷程度;h為色澤比,表示果實的色調。從表1中可以看出,采前鋪設反光膜提高了果實的紅色飽和度、色澤比,降低了果實的黃色飽和度,對果實明亮程度、色彩飽和度變化影響不顯著。鋪設透濕性反光膜果實紅色飽和度顯著高于對照,比對照提高6.43%,鋪設銀色反光膜果實紅色飽和度高于對照,但差異不顯著。果實的色澤比處理間差異極顯著,色澤比從大到小依次為銀色反光膜>透濕性反光膜>對照。黃色飽和度在鋪膜后均有下降,銀色反光膜比對照及透濕性反光膜分別下降了22.31%、13.74%。黃色飽和度的下降以及色澤比的提升表明鋪膜加快了果實由黃色向紅色轉變的速度,增大了果實的紅色比。
表1 鋪設反光膜對駿棗果實色澤的影響
通過質構儀進行TPA分析,模擬人體口腔進行咀嚼時的狀態(tài),可以直觀精確的反映出果實的質地特性。如表2所示,銀色反光膜比對照及透濕性反光膜顯著、極顯著降低了果實的硬度、粘附性、彈性、咀嚼性。比CK分別下降了35.1%、66.67%、5.7%、34.15%。比透濕性反光膜分別下降了27.84%、80%、2.3%、24.91%。鋪設透濕性反光膜后果實粘附性極顯著高于銀色反光膜和對照,果實硬度、內聚性、彈性、咀嚼性與對照無顯著性差異。內聚性反應細胞間結合力大小和保持完整性的能力,覆膜處理后果實的內聚性雖有一定上升但無顯著性差異。鋪設反光膜后果實的質構特性有所改變,果實硬度降低。
表2 鋪設反光膜對駿棗果實質構特性的影響
由表3可知,采前鋪設反光膜對果實的單果重、縱橫徑、可溶性糖含量均無顯著影響,但極顯著降低了果實中可滴定酸的含量,鋪設銀色反光膜果實中可滴定酸含量最低,分別比透濕性反光膜和對照低0.01%和0.03%。鋪設透濕性反光膜極顯著提高了果實中Vc含量(392.07 mg/100 g),是對照的1.14倍。兩種反光膜對果實可溶性糖含量的提高均不顯著。
表3 鋪設反光膜對駿棗果實品質的影響
試驗結果表明,采前鋪設反光膜可以有效的改善樹體下部光照環(huán)境,提高樹膛內部反射光強度,經反光膜處理后樹行間反光強度可維持20 000 Lx左右的水平6 h以上。透濕性反光膜反光效果優(yōu)于銀色反光膜。其原因是漫反射的特性,可以將平行的入射光無規(guī)則地向各個方向反射,而鏡面反射則只能沿光徑反射[12]。在樹膛內1.2 m處兩種反光膜均達到最佳的反射效果,此高度可為鋪設反光膜的棗園矮化密植高度提供依據。唐曉松等[13]研究表明透濕性反光膜鋪設寬幅的增加可顯著增強反射率,若棗園大面積鋪設則反射效果更佳。
棗樹的光飽和點在30 000~43 000 Lx[14],反光膜通過提高樹膛內部光強,改變下部葉片光照環(huán)境,誘導氣孔開放,達到提高光合速率的效果。本試驗表明鋪設反光膜后可顯著提高樹體中下部葉片的凈光合速率和氣孔導度,降低葉片的胞間CO2濃度,銀色反光膜效果優(yōu)于透濕性反光膜,但測定時間上與樹膛內銀色反光膜反射光強度高于透濕性反光膜時間段吻合,對于全天的光合特性規(guī)律還需要進一步探究。
葉綠素是植物光合的重要成分,葉綠素的含量直接關系到植物的光合速率,類黃酮則是植物抵御逆境的主要物質,類黃酮含量隨脅迫的加重而增加,葉綠素含量則與其相反[15]。鋪設反光膜后,駿棗葉片的葉綠素指數、氮平衡指數均有提升,類黃酮指數有所下降。葉綠素含量的提升可促進光合速率的增大,加快光合產物的累積,從而提高植株抵御脅迫的水平。氮平衡指數是葉綠素和類黃酮的比值,是反映植物長勢的重要指標[16]。氮平衡指數的升高表明植株葉片氮素營養(yǎng)水平的提高,這與王浩[17]研究結果一致,葉片中氮元素的提高有利于葉片的正常生長發(fā)育,促進植物的生長。
成熟果實的色澤主要是由類黃酮和類胡蘿卜素單獨或組合形成,而光照則會調控類胡蘿卜素的合成[18?19],樹體郁閉,光照不良則是導致樹體下部駿棗果實轉色慢、著色差、果實品質不良的主要原因。在鋪設透濕性反光膜后果實的紅色飽和度顯著高于對照,兩種膜均能降低果實的黃色飽和度,增大果實的色澤比,表明果實著色的提前。在促進果實著色方面,透濕性反光膜效果優(yōu)于銀色反光膜,其原因可能是兩種膜對各波段光的反射能力不同,不同波段的光對促進果實著色也有一定差異。王浩[17]研究表明鋪設透濕性反光膜顯著增加了380~780 nm光波段的絕對輻射強度,馬躍[20]發(fā)現380~490 nm波長的光輻射顯著影響了紅星、紅富士、國光三個蘋果品種的上色。后續(xù)可對兩種膜的各波段光輻射強度進行測定。通過TPA分析表明鋪設反光膜可顯著改變果實的質構特性,促進果實的成熟,從而使果實的硬度、咀嚼性和彈性降低,這與黃展文等[21]對龍灘珍珠李的研究結果一致。鋪設反光膜有效的降低了果實中的可滴定酸含量,以銀色反光膜效果最佳,比對照低0.03%。透濕性反光膜在增加果實Vc含量上有極顯著的效果,處理后的果實Vc含量高于對照1.14倍。其原因可能與紫外線?B(UV?B)的反射有關,不同UV?B的劑量對果實中Vc含量有一定影響。王英利等[22]對番茄的研究表明,在一定范圍內UV?B可增加果實內的Vc含量,UV?B劑量過高則會降低Vc含量。對可溶性糖含量提升不顯著的可能是鋪設時間過短造成的,還需對鋪膜天數,鋪膜時期的選擇進行進一步的試驗。
綜上所述,采前鋪設反光膜對駿棗果實品質、光合特性均有一定程度的提升,值得進一步的研究與推廣。