劉 禹,雷 靖,2,胡承孝,譚啟玲,莊木來,孫學成,武松偉

(1 華中農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院/新型肥料湖北省工程實驗室,武漢,430070;2 浙江省江山市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局,浙江江山,324100;3 福建省平和縣農(nóng)業(yè)局,福建平和,363700)

琯溪蜜柚作為柚類良種頗得人們厚愛。福建省平和縣的琯溪蜜柚栽培面積、產(chǎn)量及出口量均穩(wěn)居全國縣級行政區(qū)域第一。平和琯溪蜜柚果園重施大量元素肥料而忽略中微量元素的補給[1-3],加上果農(nóng)追求高產(chǎn)過量施用化肥導(dǎo)致土壤酸化嚴重,加劇果園土壤鈣鎂缺乏[4-5],產(chǎn)量和品質(zhì)有所下降。平和縣琯溪蜜柚果園鈣鎂肥施用偏低,年平均用量分別僅為0.29及0.09 kg/株[6],土壤和樹體缺鎂問題普遍[4]。柑桔需鈣量與氮和鉀近似[7-8]。鈣具有維持細胞壁結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定細胞膜,促進細胞、根毛的生長發(fā)育和蛋白質(zhì)合成,參與第二信使傳遞等功能[9-10]。增施鈣素能增加果實維生素C,促進可溶性糖的積累,提高內(nèi)含物含量,進而可以提高果實的營養(yǎng)品質(zhì)[11]。鎂在葉綠素合成、光合作用以及光合同化物的生產(chǎn)、轉(zhuǎn)運和分配方面發(fā)揮著重要作用[12]。增施鎂素能促進柑桔果實維生素C合成,提高果肉出汁率,進而提高果實品質(zhì)[13],顯著促進果實可溶性糖的累積[14-16]。目前,有關(guān)琯溪蜜柚施肥的研究主要為氮磷鉀的用量與配比[1-2],涉及鈣鎂配施的研究報道較少。筆者通過連續(xù)2年大田試驗,研究不同比例鈣鎂配施對琯溪蜜柚果實產(chǎn)量和品質(zhì)的改善作用,為指導(dǎo)平和縣琯溪蜜柚果園科學施用鈣鎂肥,推進平和縣蜜柚產(chǎn)業(yè)高效優(yōu)質(zhì)和綠色健康生產(chǎn)提供幫助。

1 材料與方法

1.1 試驗點概況2017—2018年在福建省平和縣琯溪蜜柚基地開展田間試驗。果園土壤類型為紅壤,試驗前pH值4.15,有機質(zhì)含量23.03 g/kg,堿解氮含量97.07 mg/kg,速效磷含量123.07 mg/kg,速效鉀含量202.50 mg/kg,交換性鈣含量253.12 mg/kg,交換性鎂含量35.35 mg/kg,特點為土壤酸化、速效磷過量及鈣鎂缺乏。基礎(chǔ)土壤樣品的測定參照鮑士旦[17]的方法,pH值采用電位法(水土比2.5∶1),堿解氮采用堿解擴散法,速效磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法,速效鉀采用1 mol/L NH4OAc浸提-火焰光度法,有機質(zhì)采用外加熱重鉻酸鉀容量法,交換性鈣和交換性鎂采用1 mol/L NH4OAc浸提-原子吸收分光光度法。試驗樹為15年生酸柚砧白肉琯溪蜜柚,試驗前樹體缺鎂現(xiàn)象嚴重(見圖1)。

圖1 試驗前琯溪蜜柚樹體葉片缺鎂表現(xiàn)

1.2 試驗設(shè)計鈣肥使用CaO,鎂肥使用MgSO4。每年2月下旬將鈣(以CaO計)鎂(以MgO計)肥按1.50 kg/株一次性溝施至20 cm層土壤,根據(jù)CaO∶MgO比例設(shè)置5個處理(表1),分別為0∶0(CK)、9∶1、8∶2、7∶3、6∶4,每個處理4次重復(fù),每個重復(fù)選擇長勢基本一致的柚樹3株,共60株。全年施N 1.60 kg/株,P2O51.30 kg/株,K2O 1.40 kg/株,分別以尿素(含N 46.7%)、過磷酸鈣(含P2O512%)和硫酸鉀(含K2O 50%)為肥源,且按促花肥(2月下旬或3月上中旬)、穩(wěn)果肥(5月中旬)、壯果肥(7月下旬或8月上旬)及越冬肥(11月中下旬)分4次以穴施方式施入20 cm層土壤并覆土。促花肥N、P2O5和K2O用量分別占全年總量的30%、15%和25%;穩(wěn)果肥N、P2O5和K2O用量分別占全年總量的30%、15%和25%;壯果肥N、P2O5和K2O用量分別占全年總量的15%、50%和20%,越冬肥N、P2O5和K2O用量分別占全年總量的25%、20%和30%。

表1 鈣鎂配施對成熟期琯溪蜜柚果肉、果皮和囊瓣膜鈣、鎂含量及果實鈣鎂養(yǎng)分攜出量的影響

1.3 樣品采集與分析葉樣分別于幼果期(5月)、著果期(7月)、果實膨大中后期(9月)和成熟后期(11月)采集,每次每株從東、南、西、北4個方位采取樹冠當年生春梢頂部向下第3片完整無病害葉,每個重復(fù)24片葉片混合為一個樣品。采下的葉片裝入塑料袋帶回實驗室,先用清水和0.1%中性洗滌劑洗滌葉片,用清水沖洗后用0.1%HCl溶液洗滌30 s,用去離子水洗凈葉片,裝袋于105 ℃恒溫殺青30 min,于65 ℃條件下烘干至恒重,用不銹鋼磨樣機磨成粉末后放在塑料袋中保存待測。葉片鈣、鎂含量采用HNO3-HClO4消煮-原子吸收分光光度法測定[17]。

果樣于11月果實成熟期采集,每株在樹冠外圍中部從東、西、南、北4個方向各采集1個果實,每重復(fù)12個果實混合為一個樣品。每個樣品隨機挑選3個果實,用清水洗凈擦干后用百分之一天平稱單果質(zhì)量,用數(shù)顯游標卡尺測量果實橫徑、縱經(jīng)和果皮厚度,然后將果皮、果肉分開稱質(zhì)量,烘干,采用與葉片相同的方法測定鈣、鎂含量。每個樣品另外隨機挑選4個果實測定內(nèi)在品質(zhì),可溶性固形物用手持數(shù)顯糖量計(日本,PAL-1)測定,可滴定酸使用NaOH中和滴定法,維生素C使用2,6-二氯靛酚滴定法測定。

相關(guān)指標計算公式:產(chǎn)量=果實數(shù)×平均單果質(zhì)量;可食率=[果肉質(zhì)量/(果肉質(zhì)量+果皮質(zhì)量)]×100%;出汁率=[果汁質(zhì)量/果肉質(zhì)量]×100%;固酸比=可溶性固形物含量/可滴定酸含量;果實鈣鎂攜出量(鮮質(zhì)量計)=果肉鈣鎂攜出量×可食率+果皮鈣鎂攜出量×(1-可食率),果肉鈣鎂攜出量=果肉鈣鎂含量×(1-果肉含水率),果皮鈣鎂攜出量=果皮鈣鎂含量×(1-果皮含水率)。

1.4 數(shù)據(jù)分析使用SPSS 20.0進行數(shù)據(jù)分析,Duncan法進行處理間多重比較。采用主成分分析進行綜合打分的方法,綜合評價鈣鎂配施對果實產(chǎn)量和品質(zhì)影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 鈣鎂配施對樹體鈣鎂的影響在琯溪蜜柚果實生長期,葉片鈣含量逐漸上升,且在果實成熟期(11月)達最大值,生產(chǎn)中每年應(yīng)在果實膨大期之前補足鈣肥來滿足柚樹對鈣素的需求。與CK相比,2018年5月9∶1和8∶2鈣鎂配施處理的葉片鈣含量顯著增加33.13%和27.61%,說明增加鈣鎂肥中鈣的比例有利于提高當年生春梢葉片鈣含量。在琯溪蜜柚果實生長期,葉片鎂含量先降后回升。2017年,幼果期葉片鎂含量達到最大值,果實膨大中后期達到最低值,說明在果實生長期葉片對鎂的需求量較大,需要及時補充鎂肥來滿足其對鎂素的需求。2018年,果實膨大期葉片鎂含量最低,但是在果實成熟期的葉片鎂含量達到最大值,說明連續(xù)兩年施用鎂肥對葉片缺鎂有一定的矯正效果,尤其是缺素較為嚴重的11月(見圖2和圖3)。可見,施用鈣鎂肥有利于提高琯溪蜜柚果實生長發(fā)育期葉片鈣、鎂含量,緩解葉片缺乏鈣、鎂的癥狀。

圖2 鈣鎂配施后琯溪蜜柚樹體葉片狀況

注:以CaO為鈣肥,以MgSO4為鎂肥,設(shè)置鈣(以CaO計)和鎂(以MgO計)總量(1.50 kg/株)不變而配比不同(9∶1,8∶2,7∶3,6∶4)的4個鈣鎂配施處理,設(shè)置不施鈣肥和鎂肥為對照;不同字母表示同一時間不同處理間差異顯著(p<0.05)。

注:不同字母表示處理間差異顯著(p<0.05),“**”表示相關(guān)性極顯著(p<0.01)。

連續(xù)兩年鈣鎂配施對琯溪蜜柚果皮和囊瓣膜中鈣鎂含量及果實鈣鎂攜出量有顯著影響。與CK相比,鈣鎂配施處理果皮鈣和鎂含量分別提高31.46%～56.18%和0～16.67%,囊瓣膜鈣、鎂含量分別提高7.04%～12.68%和8.33%～16.67%,果實鈣和鎂攜出量分別增加9.71%～12.65%和1.14%～8.74%(見表1)。

綜合葉片和果實鈣鎂含量變化來看,在缺鎂土壤中連續(xù)兩年施用一定配比的鈣鎂肥,可使果實成熟期果皮和囊瓣膜中的鎂含量增加,葉片的鎂含量也上升,既可以保證果實對鎂的需求,還對矯正葉片缺鎂有一定的效果。2018年果實成熟期葉片鈣含量變化趨勢較平緩,其原因是此時果皮和囊瓣膜對鈣的吸收增加,導(dǎo)致葉片對鈣的吸收較少。

2.2 鈣鎂配施對產(chǎn)量的影響鈣鎂配施可增加琯溪蜜柚果實產(chǎn)量,且產(chǎn)量隨鎂肥占比的增加呈先增后降的變化規(guī)律。與CK處理相比,2017年8∶2和7∶3鈣鎂配施處理分別顯著提高果實產(chǎn)量19.75%和25.54%,2018年9∶1和8∶2鈣鎂配施處理分別顯著提高果實產(chǎn)量31.06%和41.30%。根據(jù)果實產(chǎn)量分別與鈣肥及鎂肥施用量的回歸方程可知,2017年果實產(chǎn)量理論最大值對應(yīng)的鈣肥和鎂肥施用量分別為1.18和0.33 kg/株,2018年果實產(chǎn)量理論最大值對應(yīng)的鈣肥和鎂肥施用量分別為1.27和0.30 kg/株(見圖1)。這說明連續(xù)施用鈣鎂肥時適當增鈣減鎂可能更利于提高琯溪蜜柚果實產(chǎn)量,但需更長期的田間試驗進行驗證。

2.3 鈣鎂配施對果實內(nèi)在品質(zhì)的影響2017年,與CK相比,鈣鎂配施處理對果實可溶性固形物、可滴定酸、固酸比和可食率均無顯著影響。2018年,與CK相比,9∶1和8∶2鈣鎂配施處理顯著降低果實可滴定酸,8∶2鈣鎂配施處理顯著提高果實固酸比,各鈣鎂配施處理顯著提高可食率。2017和2018年8∶2和7∶3鈣鎂配施處理均顯著提高果實維生素C。2017和2018年8∶2處理分別顯著提高果實出汁率16.93%和16.05%,改善蜜柚口感,多汁化渣(見表2)。

表2 鈣鎂配施對琯溪蜜柚果實品質(zhì)的影響

2.4 鈣鎂配施對果實產(chǎn)量和品質(zhì)影響的綜合評價將琯溪蜜柚果實產(chǎn)量、可溶性固形物、可滴定酸、固酸比、維生素C、可食率及出汁率分別用x1、x2、x3、x4、x5、x6和x7表示,對這7個指標進行主成分分析提取,根據(jù)提取的各主成分對產(chǎn)量和品質(zhì)指標進行綜合打分,以綜合得分對5個處理進行排序和系統(tǒng)聚類分析。通過對7個因子進行主成分提取,得到3個主成分,其貢獻率分別為47.32%、36.34%、15.16%,累積貢獻率達到98.82%,具有足夠的代表性(見表3)。各主成分的特征值表達式如下:y1=0.59x1-0.18x2+0.56x3-0.41x4+0.23x5+0.23x6+0.49x7,y2=0.19x1+0.73x2-0.02x3-0.16x4+0.70x5-0.70x6-0.07x7,y3=-0.02x1+0.37x2+0.58x3+1.32x4-0.45x5-0.49x6+1.05x7。式中y1、y2和y3分別代表第1、2和3主成分的特征值。以各主成分特征值的貢獻率為分配系數(shù),構(gòu)建琯溪蜜柚果實產(chǎn)量品質(zhì)綜合評價模型為:z=0.48y1+0.37y2+0.15y3(z為綜合得分,各主成分前系數(shù)為各主成分的占比)。根據(jù)琯溪蜜柚果實產(chǎn)量品質(zhì)綜合評價模型對各處理果實產(chǎn)量品質(zhì)進行綜合評價,然后得到各處理的綜合得分、排序及聚類結(jié)果。各處理的綜合得分排序為8∶2>7∶3>9∶1>6∶4>CK,排名前3的處理得分均為正值,后兩名為負值;8∶2處理的得分最高,其產(chǎn)量品質(zhì)也相對最好(見表4)。

表3 主成分特征值、貢獻值、累積貢獻率及特征向量

表4 各處理主成分綜合得分及聚類分析

聚類結(jié)果可將不同處理分為3個類群,類群Ⅰ包括9∶1、8∶2和7∶3處理,其產(chǎn)量、固酸比、維生素C和出汁率在3個類群中均是最高的,可滴定酸含量最低,其果實風味、營養(yǎng)和經(jīng)濟價值最優(yōu);類群Ⅱ包括6∶4處理,其可食率、維生素C和出汁率較高,但可溶性固形物和固酸比最低,果實品質(zhì)整體居中;類群Ⅲ包括CK,其可溶性固形物和可滴定酸在3個類群中是最高的,但產(chǎn)量、維生素C、可食率和出汁率等是最低的,果實品質(zhì)整體最差(見表4)。由此可基本判定9∶1、8∶2、7∶3處理構(gòu)成的類群Ⅰ綜合表現(xiàn)較優(yōu),CK構(gòu)成的類群Ⅲ綜合表現(xiàn)較差,6∶4處理構(gòu)成的類群Ⅱ綜合表現(xiàn)中等。

3 討論

3.1 鈣鎂配施對琯溪蜜柚鈣鎂養(yǎng)分吸收的影響葉片能一定程度上反映樹體的營養(yǎng)狀況,從琯溪蜜柚果實著果期到成熟期的葉片鈣、鎂含量變化來看,不同階段的含量差異較大,因此生產(chǎn)中施肥管理應(yīng)該根據(jù)具體的需求特點平衡施肥。本研究表明,幼果期葉片鈣含量較低,鈣鎂配施既保證各時期葉片對鈣的吸收增加,又保證果實成熟期時鈣向果實轉(zhuǎn)移,因此在春肥施用時期增加鈣肥施用量或在花后重要時期(幼果期、壯果期)補施鈣肥是為葉片、果實提供足夠鈣含量的重要途徑。

柚類果實在果實膨大后期對鎂的需求量較大,此時葉片中的鎂向果實轉(zhuǎn)移而使葉片鎂含量降低,易出現(xiàn)缺乏現(xiàn)象[14]。本研究表明,果實成熟期鎂營養(yǎng)主要向果皮和囊瓣膜轉(zhuǎn)移,在極缺鎂土壤上連續(xù)施用鎂肥能提高葉片對鎂的吸收。果實成熟期的葉片鎂含量上升,可能是由于連續(xù)兩年施用石灰和氧化鎂導(dǎo)致土壤pH值增加和有效性鎂含量提高[11]。參照琯溪蜜柚葉片鎂含量小于0.32%為缺乏[18],本試驗2017年各采樣時期的葉片鎂含量均小于0.32%,而第二年葉片鎂含量有所提升,除了果實膨大期外的其余時期葉片鎂含量均大于0.32%,說明需要連續(xù)施用鎂肥才能保證樹體鎂營養(yǎng)處于適量范圍,且應(yīng)在果實膨大期前補足樹體對鎂的需求。

3.2 鈣鎂配施對琯溪蜜柚果實產(chǎn)量和品質(zhì)的影響鈣主要調(diào)控果樹生理代謝和發(fā)育[19],影響果實產(chǎn)量、裂果、色澤品質(zhì)及貯藏運輸性能等[20-21]。已有研究表明,連續(xù)兩年施用生石灰(CaO)0.25 kg/株能分別提高蜜桔產(chǎn)量4.91%和23.99%[22],在常規(guī)施肥的基礎(chǔ)上增施糖醇鈣60 g/株能顯著增加香蕉產(chǎn)量20.68%[23],在春甜桔果實膨大初期土施生石灰1.5 kg/株能顯著提高其產(chǎn)量22.43%[24]。本試驗結(jié)果表明,在土壤酸化嚴重的琯溪蜜柚果園增加CaO的施用量增產(chǎn)效果顯著。前人在春甜桔[24]、溫州蜜柑[25]和錦橙[26]上的試驗證明,施用鈣肥能降低果實酸度,提高糖酸比,抑制果實貯藏過程中維生素C等物質(zhì)的氧化分解,有效改善果實品質(zhì),本研究得到了相似結(jié)果。這是因為果實鈣含量的增加會促進糖、碳水化合物通過韌皮部進入貯藏器官,從而增加果實糖含量[27],此外,在酸性土壤中施用石灰能提高土壤養(yǎng)分的有效性,改良土壤理化性狀,促進微生物活動[25],從而通過提高樹體對N、P、K等養(yǎng)分的吸收來改善果實品質(zhì)。

鎂在植物光合生理、碳水化合物分配、酶活化、活性氧代謝以及基因表達等方面發(fā)揮著重要作用[28-30],對提高柑桔產(chǎn)量和品質(zhì)具有重要意義。已有研究表明,溫州蜜柑果實產(chǎn)量最高、品質(zhì)較佳的施鎂(MgO)量為122～150 g/株[16],在砂糖桔上施鎂(MgO)量600 g/株時能顯著提高其單果質(zhì)量和產(chǎn)量[31]。本研究結(jié)果表明,2017年施鎂(MgO)量為0.33 kg/株、2018年施鎂(MgO)量為0.30 kg/株時,琯溪蜜柚分別能獲得最大產(chǎn)量,當施鎂(MgO)量超過0.45 kg/株時,增產(chǎn)效果不顯著。在本研究中,2017年施用鎂肥對果實可溶性固形物無顯著影響,這與施鎂對常山胡柚、椪柑品質(zhì)影響的研究結(jié)果相似[32-33],但與溫明霞等[14]在溫州蜜柑上葉面噴施和土施鎂肥增加果實可溶性糖的研究結(jié)果不同,這可能是柑桔品種差異和施肥方式不同引起的;2018年施少量鎂能顯著增加果實可溶性固形物和降低果實可滴定酸,這與在葡萄上施用鎂肥的試驗結(jié)果一致[34-35]。

鈣和鎂在植物體內(nèi)相互作用,競爭細胞內(nèi)部分轉(zhuǎn)運酶及轉(zhuǎn)運子,影響植物的生長[36]。鈣和鎂肥合理配施,能明顯改善江西南豐蜜桔的化渣性[11]。目前,琯溪蜜柚汁胞粒化現(xiàn)象較為普遍,不合理的施肥結(jié)構(gòu)和栽培方式等都會造成蜜柚?；痆37]。本研究發(fā)現(xiàn),一定比例鈣鎂配施能顯著提高果實出汁率,從而減輕?；潭?改善蜜柚口感,這可能與鈣減少木質(zhì)素合成有關(guān),但其機理需要進一步的研究。

4 結(jié)論

琯溪蜜柚葉片鈣含量在果實膨大期之前需求量較多,應(yīng)該在幼果期補足鈣肥;葉片鎂含量在果實膨大期需求量較多,應(yīng)該及時在果實膨大期補足鎂肥。連續(xù)施用鈣鎂肥既保證葉片又保證果實對鈣、鎂的需求。適當比例鈣鎂配施可顯著提高琯溪蜜柚果實產(chǎn)量、維生素C、固酸比和出汁率,降低可滴定酸含量,改善蜜柚口感,更加多汁化渣。綜合分析對果實產(chǎn)量和品質(zhì)等指標的影響,推薦福建省平和縣紅壤土成年白肉琯溪蜜柚鈣肥(CaO)施用量為1.05～1.35 kg/株,鎂(MgO)肥施用量為0.15～0.45 kg/株。