李江斌,趙偉亮,楊芯芳,王振磊
(1.南疆特色果樹高效優(yōu)質(zhì)栽培與深加工技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室∕新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)南疆特色果樹生產(chǎn)工程實(shí)驗(yàn)室∕塔里木大學(xué)植物科學(xué)學(xué)院,新疆 阿拉爾 843300;2.新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)塔里木盆地生物資源保護(hù)與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,新疆 阿拉爾 843300)
裂果屬于一種生理性病害,它是由外部環(huán)境與果實(shí)內(nèi)部生理因素共同影響、共同表達(dá)的一類反映。許多研究表明,番茄[1]、荔枝[2]、葡萄[3]、西瓜[4]、蘋果[5]、棗[6]等園藝產(chǎn)品在生長期間存在裂果現(xiàn)象。裂果的發(fā)生降低了果實(shí)的品質(zhì)與產(chǎn)量,嚴(yán)重制約了水果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
鈣是植物體內(nèi)必需的中量元素之一,是交替胞外刺激和胞內(nèi)反應(yīng)的第二信使。在逆境環(huán)境中它結(jié)合鈣調(diào)蛋白(CAM)參與抵抗信號的感受、傳遞、響應(yīng)和表達(dá),能夠減輕環(huán)境對植物細(xì)胞膜的影響。赤霉素是植物體內(nèi)重要的植物激素之一,通過促進(jìn)細(xì)胞數(shù)目的增加和細(xì)胞的伸長來促進(jìn)植物的生長發(fā)育,GA能抑制細(xì)胞壁過氧化物酶的活性,使細(xì)胞壁具有延展性而不硬化。曹一博等[7]認(rèn)為棗果皮中Ca含量與裂果呈負(fù)相關(guān),丁改秀等[8]認(rèn)為GA3可以降低壺瓶棗裂果率,且能夠抑制PG、CX酶活性。楊俊強(qiáng)等[9]認(rèn)為裂果的果實(shí)中所含的赤霉素較正常果實(shí)中所含的赤霉素低。
目前,關(guān)于Ca2+、GA3抗裂研究集中在生理特性,解剖結(jié)構(gòu),代謝酶活性[10-12]等方面,有關(guān)Ca2+、GA3噴施時期、噴施濃度與抗裂果關(guān)系方面的研究報道較少,且結(jié)果不盡一致。本研究通過對駿棗不同生長時期噴施不同濃度CaCl2和GA3藥劑,探究施鈣、赤霉素對駿棗抗裂效果以及果皮、果肉中主要礦質(zhì)元素含量的影響,以期為有效控制裂果提供依據(jù)。
試驗(yàn)于2019年5—10月在塔里木大學(xué)園藝試驗(yàn)站棗資源圃進(jìn)行。以塔里木大學(xué)10年樹齡駿棗樹為試材,田間試驗(yàn)采取單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),每處理4次重復(fù)。
藥劑噴施方法:噴施不同濃度的CaCl2和GA3,分別設(shè)置3個濃度梯度(5、10、15 g∕L)CaCl2和(10、15、20 mg∕L)GA3,分別以A、B、C、D、E、F表示。采用葉面噴施的方式,每次選取當(dāng)天的傍晚時間,噴施時從棗樹的各個方向進(jìn)行噴施直至葉面和果面向下滴水。
表1 外源施用藥劑時期
1.2.1 棗抗裂效果調(diào)查 田間裂果率觀察:調(diào)查于2019年9月進(jìn)行,每個樣株從樹冠外圍3年生以上的結(jié)果母枝上的東西南北四個方位同一高度隨機(jī)調(diào)查成熟期(果實(shí)全紅)果實(shí)各100個(熟度、果個大小一致、無病蟲或機(jī)械損傷),記錄裂果率。
浸果試驗(yàn):對不同處理及對照的試驗(yàn)試材,在脆熟期選取90個大小均一、完好無損的果實(shí),分成3份,裝入浸水袋中完全沒于水中,統(tǒng)計(jì)浸水48 h后的果實(shí)重量,并計(jì)算吸水率。
1.2.2 棗果實(shí)質(zhì)地分析 用美國FTC公司TMSPRO食物物性分析儀(質(zhì)構(gòu)儀)進(jìn)行測定,以完整棗果作為試驗(yàn)對象,由特征曲線得到表征果肉質(zhì)地狀況的評價參數(shù):果實(shí)硬度、內(nèi)聚性、彈性、膠黏性、咀嚼性。
1.2.3 礦質(zhì)元素 將脆熟期棗果裝入自封袋中,帶回實(shí)驗(yàn)室后先用自來水沖洗一遍,再用0.2%的鹽酸清洗,最后再用去離子水清洗,果實(shí)洗凈后將果皮果肉分開,放在105℃的烘干箱中殺酶處理30 min,然后將溫度降至65℃,在65℃的環(huán)境下烘干至恒重。材料取出冷卻后放入粉碎機(jī)粉碎成棗果肉粉、棗果皮粉,置于干燥環(huán)境,測定前再次烘干。礦質(zhì)元素采用原子分光光度計(jì)法測定。
采用Excel 2020與DPS進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析。
2.1.1 不同濃度CaCl2處理下駿棗大小、質(zhì)地性狀、裂果的比較 研究結(jié)果(表2)表明,噴施不同濃度CaCl2后,棗果實(shí)單果重、縱橫徑差異較大,C處理最高,處理C1的單果重、縱橫徑顯著高于CK,分別較CK提高了47.17%、15.71%、12.72%;硬度變化差異明顯,B處理硬度最大,其中B2處理的硬度較CK提高了50.47%;彈性、內(nèi)聚性、膠黏性、咀嚼性差異很大,A處理最高,A1處理分別較CK提高了22.5%、62.1%、133.43%、169.49%;果實(shí)自然裂果率、吸水率差異明顯,C處理最低,C1處理分別較CK降低了51.95%、47.95%。
表2 不同濃度CaCl2對駿棗大小、質(zhì)地性狀、裂果的影響
2.1.2 不同濃度GA3處理下駿棗果大小、質(zhì)地性狀、裂果的比較 研究結(jié)果(表3)表明,噴施不同濃度GA3后,棗果實(shí)單果重、縱橫徑差異較小,F(xiàn)處理最高,F(xiàn)3處理較CK分別提高了35.56%、13.34%、8.20%;硬度、彈性、膠黏性、咀嚼性差異較大,F(xiàn)處理最高,F(xiàn)2處理分別較CK提高了55.66%、24.01%、90.84%、104.8%;內(nèi)聚性差異較明顯,D處理最高,D2處理較CK提高了27.02%;自然裂果率、吸水率差異明顯,D處理最低,F(xiàn)3處理分別較CK降低了43.18%、29.98%。
表3 噴施GA 3對駿棗果大小、質(zhì)地性狀、裂果的影響
2.2.1 不同濃度CaCl2處理下駿棗果皮、果肉中微量元素含量的比較 研究結(jié)果(表4)表明,噴施不同濃度CaCl2后,中微量元素在棗果皮、果肉中的含量、分布匯集存在差異。P含量在果皮、果肉中C處理最高,果皮中C3處理較CK提高了1 946 mg∕kg,果肉中C1處理較CK提高了1 561.55 mg∕kg;K含量在果皮中呈C處理最高,C3處理較CK提高了3 407.62 mg∕kg,果肉中總體呈B處理最高,果肉中B1處理較CK提高了4 002.67 mg∕kg;Na含量在果皮、果肉中總體C處理最高,果皮中A1處理較CK提高了77.37 mg∕kg,果肉中C3處理較CK提高了204.75 mg∕kg。Ca含量在果皮中A處理最高,A1處理較CK提高了321.82 mg∕kg,果肉中呈B處理最高,B1處理較CK提高了87.47 mg∕kg;Mg含量在果皮中A處理最高,A1處理較CK提高了332.29 mg∕kg,果肉中B處理最高,B3處理較CK提高了99.37 mg∕kg。不同時期施用CaCl2對駿棗果實(shí)發(fā)育影響差異較大,P、K、Ca、Mg元素含量在幼果期積累顯著高于膨大期和白熟期(表4)。
表4 不同濃度CaCl2處理下駿棗果皮、果肉中微量元素含量的比較 (單位:mg∕kg)
2.2.2 不同濃度GA3對駿棗果皮、果肉中微量元素含量的影響 研究結(jié)果(表5)表明,噴施不同濃度GA3后,中微量元素在棗果皮、果肉中的含量、分布匯集存在較大差異。P含量在果皮中E處理最高,E3較CK提高了1 830.31 mg∕kg,果肉中D處理最高,D3處理較CK提高了427.05 mg∕kg;K含量在果皮、果肉中總體D處理最高,D3處理較CK分別提高了4 352.02、6 119.92 mg∕kg;Na含量在果皮、果肉中總體D處理最高,D3處理較CK提高了161.37、394.71 mg∕kg;Ca含量在果皮、果肉中總體D處理最高,D3處理較CK提高了267.35、184.69 mg∕kg;Mg含量在果皮中總體D處理最高,果皮中E1處理較CK提高了310.78 mg∕kg,果肉中D2處理較CK提高了88.99 mg∕kg。果皮、果肉中白熟期P、K、Na元素含量積累較高,顯著高于幼果期和膨大期。Ca含量在果皮和果肉中幼果期最高(表5)。
表5 不同濃度GA 3對駿棗果皮、果肉中微量元素含量的影響 (單位:mg∕kg)
合理施用CaCl2和GA3可有效提高果實(shí)品質(zhì),本研究中,在駿棗果實(shí)生長期,通過施用15 g∕L CaCl2和20 mg∕L GA3,單果質(zhì)量、果實(shí)縱橫徑顯著增加,果實(shí)商品性增加。這與朱國英等[13]在甜櫻桃,辛守鵬等[14]在葡萄上的研究結(jié)果一致。鈣是植物體內(nèi)重要的必需元素,鈣以果膠酸鈣的形式存在時,使相鄰細(xì)胞互相聯(lián)結(jié),增大細(xì)胞間的韌性,不易產(chǎn)生裂果[15]。本研究中,在棗果白熟期施用10 g∕L CaCl2,使果實(shí)質(zhì)地內(nèi)聚堅(jiān)實(shí),可顯著減少裂果、降低吸水率。這與郭紅彥等[16]在壺瓶棗上的研究結(jié)果一致。赤霉素是植物體內(nèi)重要的激素調(diào)節(jié)物質(zhì),通過調(diào)節(jié)果膠的甲酯化影響細(xì)胞壁結(jié)構(gòu),阻礙果實(shí)果膠、纖維素等細(xì)胞壁多糖的降解,延緩軟化,減少落果[17]。本研究發(fā)現(xiàn),在棗果白熟期施用20 mg∕L GA3可顯著減緩果實(shí)軟化,保持果實(shí)的硬度、脆性,減少裂果。這與鄒河清等[18]對紅江橙的研究結(jié)果一致。
礦質(zhì)元素的缺乏或富集對果實(shí)裂果有一定影響,許多研究表明,K影響果實(shí)的滲透調(diào)節(jié)與果皮的營養(yǎng)吸收,P影響果實(shí)體內(nèi)氨基酸與蛋白質(zhì)的合成同時參與了輔酶激酶的合成轉(zhuǎn)化,Ca影響果皮中果膠的合成代謝與抗性的表現(xiàn)強(qiáng)弱,Mg與Ca的吸收存在拮抗,影響果實(shí)對Ca的吸收利用。本研究發(fā)現(xiàn),在棗果實(shí)發(fā)育期施用CaCl2后,棗果實(shí)中P、K、Ca、Mg含量明顯增加,隨著植物體內(nèi)鈣含量的增加,提高了植物體對外界環(huán)境的適應(yīng)性,并影響了各營養(yǎng)元素間的平衡,促進(jìn)了果實(shí)對P、K、Ca、Mg等中量元素的吸收,這與盧桂賓等[19]在木棗的研究結(jié)果一致。本研究發(fā)現(xiàn),在棗果白熟期噴施赤霉素,果實(shí)中P、K、Na含量明顯高于前處理時期,中后期果皮中大量元素積累,果皮迅速生長,保證了果實(shí)內(nèi)外增速一致,減少了果實(shí)內(nèi)部生長與外部之間的差異。這與陳光輝等[17]研究結(jié)果一致。果實(shí)中Ca含量呈緩慢積累的趨勢,這與Ca元素在植物體內(nèi)難移動的特性有關(guān)。礦質(zhì)元素的高低導(dǎo)致植物不同時期生長量與生長結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,這是導(dǎo)致裂果發(fā)生的重要因素之一,不同抗裂劑對不同元素之間的作用機(jī)制還需要進(jìn)一步研究。