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        凱特杧果肉潰敗與鈣營養(yǎng)關(guān)系分析

        2021-08-05 00:37:58張月華蘇穆清王松標王建芳馬小衛(wèi)
        中國南方果樹 2021年4期
        關(guān)鍵詞:病果草酸鈣果率

        張月華,蘇穆清,劉 斌,王松標,王建芳,馬小衛(wèi)

        (1 海南大學園藝學院,海口,570228;2 中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院南亞熱帶作物研究所/海南省熱帶作物營養(yǎng)重點實驗室,廣東湛江,524091;3 四川省攀枝花市農(nóng)林科學研究院,四川攀枝花,617061;4 四川省攀枝花市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局,四川攀枝花,617061)

        杧果果肉潰敗是一種發(fā)生在果實內(nèi)部的生理性病害[1],其病癥為果實外部病狀不明顯,內(nèi)部果肉軟化或出現(xiàn)孔洞,有異味。果肉潰敗直接導致果實失去食用和商品價值,嚴重影響了杧果種植效益。研究杧果果肉發(fā)生潰敗的機制,對制訂有效的防控技術(shù)具有重要的理論價值和應用價值。雖然,國內(nèi)外杧果生產(chǎn)中很多品種在果實發(fā)育中后期均易發(fā)生果肉潰敗癥狀,但關(guān)于杧果果肉潰敗機制的研究較少。前期研究認為,杧果果肉潰敗與品種、果實成熟度、生長區(qū)環(huán)境、營養(yǎng)元素含量等有關(guān)。其中,果實缺鈣被認為可能是誘導果肉潰敗的主要因素[2-5]。目前,人們?nèi)圆磺宄x果果肉潰敗發(fā)生機制,對其發(fā)病因素仍沒有肯定的結(jié)論[6-7]。因此,生產(chǎn)中很難制訂有效控制該病發(fā)生的技術(shù)措施。四川省攀枝花市、云南省華坪縣和新平縣,因具有特殊的氣候優(yōu)勢,目前已成為中國海拔最高、成熟期最晚的優(yōu)質(zhì)杧果產(chǎn)業(yè)帶,杧果種植也是當?shù)剞r(nóng)民收入的支柱產(chǎn)業(yè)。近年來,當?shù)刂髟云贩N凱特杧果肉潰敗現(xiàn)象(見圖1)日益嚴重,對種植戶造成巨大經(jīng)濟損失。為明確凱特杧果肉發(fā)生潰敗的機制,本研究以不同發(fā)病率病果和正常果為材料,研究果實中礦質(zhì)元素含量、果肉及其細胞壁中不同形態(tài)鈣含量變化,探究影響果肉潰敗發(fā)生的關(guān)鍵因素,為有效防控該生理性病害提供參考。

        圖1 凱特杧果正常果和果肉潰敗果比較

        1 材料與方法

        1.1 材料

        2018年9—10月,在四川省攀枝花市和云南省華坪縣杧果主產(chǎn)區(qū)選擇13個果園,北緯26°6′~27°21′,東經(jīng)101°08′~102°15′,海拔900~1 500 m,金沙江干熱河谷區(qū)域,屬于南亞熱帶氣候,晝夜溫差大,年平均氣溫20.3 ℃,無霜期300 d以上,土壤紅壤土,每個果園面積0.5 hm2以上,種植品種均為凱特杧(Keitt),12~16年生。

        當果實成熟度到達商品采摘期時,每個果園隨機選擇生長發(fā)育良好、樹勢中庸、著果量相對一致的3株樹,采摘所有果實。采摘后,每個果實沿縱徑切開,觀察果肉是否發(fā)生潰敗,統(tǒng)計每個果園果肉潰敗發(fā)生率(見表1)。每個果園果實分成病果和正常果兩份,隨機選取病果和正常果9個,3個為重復1次。每個果實去皮后,沿縱軸從4個方向自上而下取果肉4片,3個果實果肉剁碎混勻后,分成兩份,1份液氮速凍后用于不同形態(tài)鈣含量分析,1份70 ℃烘干后粉碎用于氮、鉀、鈣和鎂含量分析。

        表1 四川省攀枝花市和云南省華坪縣調(diào)查的13個凱特杧果園情況

        1.2 方法

        果肉氮、鉀、鈣和鎂含量分析:果肉氮和鉀含量分別用凱氏定氮法和火焰光度法測定,鈣和鎂含量用 ICP-MS測定[8]。

        果肉中不同形態(tài)鈣含量分析:取鮮果肉5 g,液氮研磨成粉末,參照Huang等[9]的方法,分別用蒸餾水、2%醋酸和5%HCl,逐級提取水溶性鈣、結(jié)構(gòu)鈣和草酸鈣。取不同形態(tài)鈣各10 mL于15 mL瓷坩堝中,在電爐上蒸干,然后用濃硝酸∶高氯酸(V∶V=4∶1)溶解浸提,定量濾紙過濾,ICP法分別測定不同形態(tài)鈣含量。方差分析和相關(guān)分析用 SPSS 14.0分析軟件處理。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 果實氮、鉀、鈣和鎂含量與果肉潰敗的關(guān)系

        從13個果園杧果各元素含量和比值的平均值來看,病果中氮、鈣和鎂含量均顯著高于正常果,鉀含量與正常果差異不顯著。與正常果相比,病果中鎂/鈣比值顯著增加。病果中氮/鈣、鉀/鈣和 (鉀+鎂)/鈣比值與正常果之間差異均不顯著。4號和12號低病果率果園中,病果氮、鉀、鎂平均含量分別為7.23、8.17和1.11 g /kg·DW;7號、9號、11號和13號高病果率果園中,病果氮、鉀、鎂平均含量分別為7.11、8.37和1.03 g/kg·DW,兩類果園差異不明顯;而高病果率果園病果鈣含量(0.45 g/kg·DW)顯著低于低病果率果園病果(0.60 g/kg·DW)。低病果率果園(4號和12號)病果氮/鈣平均比值(16.67),高于高病果率果園(7號、9號、11號和13號)病果氮/鈣比值(15.10);而低病果率果園病果鉀/鈣、鎂/鈣和(鉀+鎂)/ 鈣平均比值分別為15.40、2.22和17.13,均低于高病果率果園病果鉀/鈣、鎂/鈣和(鉀+鎂)/ 鈣平均比值(17.91、2.25和20.15)。

        不同果園間,正常果和病果之間的營養(yǎng)元素含量變化存在差異。與正常果比較,2、7和9號果園病果氮含量降低,其余果園病果中氮含量增加。1、2、3、4、9、10和11號果園中,病果鉀含量高于正常果,其他果園中病果鉀含量低于正常果。除6號果園病果鈣含量略低于正常果(未達顯著水平),其余12個果園病果鈣含量均高于或顯著高于正常果。不同果園間,正常果和病果之間的氮/鈣、鉀/鈣、鎂/鈣和 (鉀+鎂)/ 鈣比值變化也存在差異(見表2和表3)。

        表2 不同凱特杧果園正常果和果肉潰敗果中營養(yǎng)元素含量比較

        表3 不同凱特杧果園正常果和果肉潰敗果中元素比例

        相關(guān)性分析表明,果肉潰敗病果率與病果中氮、鉀、鎂、鈣、氮/鈣、鉀/鈣、鎂/鈣和 (鉀+鎂)/ 鈣之間存在一定的相關(guān)性,但均未達顯著水平。

        2.2 果實不同形態(tài)鈣含量與果肉潰敗關(guān)系

        與正常果相比,13個果園的病果中結(jié)構(gòu)鈣含量均顯著增加,而水溶性鈣含量均顯著降低。1、7、8、9和10號果園中,病果草酸鈣含量顯著高于正常果,其他果園中病果草酸鈣含量低于正常果。13個果園病果和正常果中的草酸鈣平均含量差異不顯著。低病果率果園(4號和12號)中病果水溶性鈣、結(jié)構(gòu)鈣和草酸鈣平均含量分別為20.77、40.62和32.20 mg/kg·FW;高病果率果園中(7號、11號和13號)病果水溶性鈣、結(jié)構(gòu)鈣和草酸鈣平均含量分別為32.64、63.87和21.64 mg/kg·FW??梢钥闯?,與低病果率果園相比,高病果率果園病果草酸鈣含量降低,而結(jié)構(gòu)鈣含量顯著增加 (見圖2)。

        圖2 不同凱特杧果園正常果和果肉潰敗果中不同形態(tài)鈣含量比較

        相關(guān)性分析表明,果肉潰敗病果率與病果中結(jié)構(gòu)鈣含量之間存在顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)r=0.587,p=0.035;與草酸鈣含量之間存在顯著負相關(guān),相關(guān)系數(shù)r=-0.564,p=0.045;而與水溶鈣含量之間不存在顯著相關(guān)性,相關(guān)系數(shù)r=0.270,p=0.373(見圖3)。

        3 結(jié)論與討論

        鈣在植物細胞壁構(gòu)建、細胞膜穩(wěn)定、信號傳導及維持細胞內(nèi)離子平衡等方面具有重要的生理功能。土壤中的鈣主要依靠蒸騰流向果實運輸,由于果實蒸騰強度低且導管不發(fā)達,而鈣又難以通過韌皮部向果實運輸,在不利的生長條件下,常常引起果實鈣攝取量低于需求量,從而引發(fā)生理失調(diào)[10-11]。在Kent和Alphonso杧果上的研究認為,果肉潰敗果實中鈣含量低于正常果[2-3]。果實缺鈣低被認為是誘發(fā)杧果果肉潰敗的主要因素。但鮮見通過土壤或葉片補鈣可以顯著降低杧果果肉潰敗發(fā)生率的報道。在金沙江干熱河谷杧果主產(chǎn)區(qū),生產(chǎn)中利用外源補鈣措施防控凱特杧果肉潰敗的效果也不明顯。因此,關(guān)于杧果果肉潰敗與鈣營養(yǎng)之間的關(guān)系仍需更多的研究證實。本研究發(fā)現(xiàn),在不同病果率果園中,凱特杧病果鈣含量高于或顯著高于正常果,表明病果總鈣攝取量并沒有降低。在同一果園中,筆者也觀察到不同植株之間果肉潰敗發(fā)生率差異很大,說明果園土壤中并不缺鈣。綜合這些結(jié)果,本研究認為凱特杧果肉潰敗可能不是由于果實鈣吸收量減少造成的。

        注:*表示顯著相關(guān)。

        Wainwright等[2]認為,不是單一的營養(yǎng)元素缺乏,而是多種營養(yǎng)元素缺乏或營養(yǎng)元素間比例失調(diào)對杧果果肉發(fā)生潰敗的影響更大。在果實缺鈣相關(guān)的生理病害研究中,氮、鉀和鎂含量及其與鈣的比值變化被研究的最多[12-13]。土壤中氮素含量過高,植物營養(yǎng)器官生長加速、蒸騰作用加強,不利于果實鈣吸收;也有研究認為,土壤氮素含量高引起果實生長過快,使果實鈣含量被稀釋,加劇果實缺鈣癥發(fā)生率[14-15]。鉀和鎂與鈣競爭膜結(jié)合位點,使生物膜系統(tǒng)穩(wěn)定性被破壞,導致細胞死亡,也表現(xiàn)出缺鈣癥[16-17]。因此,氮、鉀和鎂對果實缺鈣癥的發(fā)生具有間接誘導作用。但本研究中,果肉潰敗病果率與病果氮、鉀、鎂的含量及氮/鈣、鉀/鈣、鎂/鈣和(鉀+ 鎂)/鈣比值之間均不存在顯著的相關(guān)性。主要原因可能是不同果園的土壤質(zhì)地和施肥管理存在明顯差異,造成不同果園凱特杧果實氮、鉀及鎂的含量差異過大。同時我們也發(fā)現(xiàn),13個果園病果氮、鎂、鈣含量平均值及鎂/鈣的平均值均顯著高于正常果,說明果實氮和鎂含量過高對杧果果肉發(fā)生潰敗也具有重要影響。

        凱特杧病果鈣含量增加,為什么還會表現(xiàn)出缺鈣癥。越來越多的研究表明,園藝作物的果實缺鈣癥常常與果實總鈣含量變化不相關(guān),亞細胞水平鈣分配不均是果實發(fā)生缺鈣癥的主要誘因,如番茄的蒂腐病[18]、蘋果的痘斑病[19]、梨果頂硬化[20]。與這些研究相似,本研究發(fā)現(xiàn),病果果肉中水溶鈣含量顯著降低,而結(jié)構(gòu)鈣含量顯著增加,相關(guān)性分析表明病果率與病果結(jié)構(gòu)鈣含量存在顯著正相關(guān)。正常生理條件下,果實組織中不同形態(tài)鈣含量之間存在動態(tài)平衡,當這種穩(wěn)態(tài)平衡被打破后,可能引起一系列生理生化反應,最終表現(xiàn)出缺鈣癥[21]。結(jié)合相關(guān)研究,我們推測凱特杧果肉發(fā)生潰敗可能與果肉組織細胞或亞細胞水平鈣分配不均有關(guān)。由于本研究的局限性,這種推測還需進一步的研究證實。

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