不同有机物料对库尔勒香梨果实矿质元素含量的影响

柴仲平，王雪梅，陈波浪，孙 霞，盛建东，盛立超

（1.新疆农业大学 草业与环境科学学院 乌鲁木齐830052；2.新疆师范大学 地理科学与旅游学院 乌鲁木齐830054）

库尔勒香梨（Pyr us brestschneideri Rehd.）简称香梨，是新疆三大名优瓜果特产之一［1－2］。香梨属蔷薇科、梨属中的白梨系统，是新疆梨和西洋梨的自然杂交后代［3］，在新疆已有1 400～2 000年的种植历史［4］，以皮薄肉细、汁多脆甜、香味浓郁而驰名国内外，成为新疆南部重要的出口创汇农产品之一。近年来随着香梨栽培面积的不断扩大，产量的大幅度提高和管理粗放严重影响了果实品质，极大削弱了其在国际市场上的竞争力［5－6］。许多学者的研究表明，科学合理施肥是果树树体正常生长及生产优质果品的重要基础［7－11］。在目前大力推广绿色食品和有机食品生产的发展趋势下［12－14］，香梨有机物料的施用，对保证香梨生产中的无公害化和提高香梨的产量和品质具有重大意义。本研究拟通过田间调控不同有机物料（生物黑炭和羊粪）的施用量，分析比较不同有机物料对香梨果实中主要矿质元素含量的影响，探讨库尔勒香梨对不同有机物料的响应程度及其对环境变化的适应过程和机制，明确有机物料在香梨生产中的应用效果，为促进库尔勒香梨的有机生产，产量提高和品质改善提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区位于新疆库尔勒市恰尔巴格乡下和什巴格村5队（41°48′21″N，86°04′22″E），海拔918.7 m，研究区地处天山南麓，塔里木盆地东北边缘，位于孔雀河冲洪积平原上。属暖温带大陆性干旱气候，年平均气温14～15℃，年降水量50～55 mm，年最大蒸发为2 788.2 mm。年总辐射6 343 MJ／m2，日照时数2 889 h，≥0℃积温为4 700℃，≥10℃积温4 278℃，无霜期180～200 d。主导风向东北风，土壤类型主要为黏壤土，土壤中有机质含量19.54 g／kg，碱解氮41.61 mg／kg，有效磷9.28 mg／kg，速效钾198.22 mg／kg。

1.2 试验材料与试验设计

本研究以库尔勒香梨为研究对象，选取具有代表性的低肥力果园一个，选择两种不同有机物料：商品有机肥（生物黑炭，有机碳含量401.5 g／kg）和农家有机肥（羊粪，有机碳含量400 g／kg），每种有机物料设置3个不同施肥水平（不同有机物料在相同水平中有机碳含量相同），并设置对照区（CK），共设7个处理，具体试验方案见表1。依据香梨果树株行距的大小，每处理选取5～6棵果树，每个处理重复3次，随机排列。有机物料在秋季果实收获后以环状施肥法一次性施入果园，施肥深度为40～60 c m，香梨生育期施 N 300 kg／h m2，P2O5300 kg／h m2，K2O 60 kg／h m2。肥料选用尿素（含 N 46%）、重过磷酸钙（含P2O546%）和硫酸钾（含K2O 51%）。磷肥、钾肥配合有机肥一次性全部基施，尿素的60%配合有机肥基施，剩余40%在膨果前期追施。采用常规灌溉方式，其它田间管理与当地相同。供试树种为20 a树龄的香梨，嫁接砧木为杜梨（Pyr us betulif olia Bge.），株行距为5 m×6 m。各试验小区土壤肥力、水分等条件相近，立地条件较为一致，树木长势良好。

表1 不同有机物料试验方案

1.3 测定方法

于9月上旬香梨成熟期采收果实样品。每处理选取3株香梨树，在每株香梨树上随机取鲜果5个，将果实样品带回实验室用自来水、去离子水冲洗干净，并用不锈钢刀剔除果核，把剩余部分切成小块，然后置于60℃烘箱烘干。用天平称取定量样品，用体积为3∶1的浓硝酸—高氯酸进行消煮、定容。采用空气—乙炔火焰原子吸收光谱法测定溶液中钙、镁、铁、锌、铜、锰、钠含量［15］，各元素测定的具体工作条件见表2。

表2 原子吸收光谱仪工作条件

1.4 数据处理

利用Micr osoft Excel 2003和DPS 6.5数据处理系统对香梨果实中各种矿质元素的含量指标进行处理与分析并完成制图。

2 结果与分析

2.1 不同有机物料对香梨Ca、Mg含量的影响

Ca对果实成熟的关键因子乙烯的形成具有重要的影响［16－17］，在果实内起着平衡生理活性的作用。成熟果实中的Ca含量相对较高时，可延长果实储藏期，有效防止果实储藏过程中的腐烂现象，改善果实保藏品质。人体摄入Ca，丰富的钙质可以维持肌肉的伸缩性和心跳规律，维持毛细血管的正常渗透压，还可以镇定神经，减轻失眠［18－19］。Mg通过影响植物对氮、磷、钾肥的吸收和利用进而影响果实产量和品质。适量的Mg可促进果实膨大，在一定程度上改善果实品质［20］。人体摄入 Mg，能激活人体各种酶，抑制神经的兴奋性，对心脏功能和肌肉收缩过程具有特殊的作用［21－22］。不同有机物料处理下，香梨 Ca含量为755.38～813.90μg／g，最小值出现在不施有机物料（CK）的第1组处理中，最大值出现在羊粪施入量最高（羊粪3）的第7组处理中。Mg的含量为1 028.00～1 130.38μg／g，最小值出现在不施有机物料（CK）的第1组处理中，最大值出现在羊粪施入量最高（羊粪3）的第7组处理中。说明施用有机物料能明显提高香梨Ca、Mg含量。同种有机物料处理下，香梨Ca、Mg含量相同，表现为：黑炭3＞黑炭2＞黑炭1＞CK，羊粪3＞羊粪2＞羊粪1＞CK，随着有机物料施入量的增加，其提高效果越明显。不同有机物料处理下香梨Ca、Mg含量也表现相同，表现为：羊粪3＞羊粪2＞羊粪1＞黑炭3＞黑炭2＞黑炭1＞CK，说明香梨Ca、Mg含量的施肥效应为：羊粪＞生物黑炭（图1）。

图1 不同有机物料处理下香梨的Ca、Mg含量

2.2 不同有机物料对香梨Fe、Zn含量的影响

果树缺Fe会导致叶片失绿黄化，产量和品质下降，严重影响果农的经济收人［23］。人体摄入Fe，能促进血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素和其他酶系统的形成，起到帮助氧运输的作用［19］。Zn在植物体内主要是作为酶的金属活化剂，催化二氧化碳的水合作用，促进光合作用中二氧化碳的固定［20］。因此，Zn对碳水化合物的形成是具有重要作用。人体摄入Zn，对促进机体蛋白质、核酸和胰岛素的生成以及维持生殖腺的正常功能具有十分重要的作用［22］。不同有机物料处理下，香梨Fe的含量在63.55～73.24μg／g之间，最小值出现在不施有机物料（CK）的第1组处理中，最大值出现在羊粪施入量最高（羊粪3）的第7组处理中。Zn的含量在15.16～18.05μg／g之间，最小值出现在不施有机物料（CK）的第1组处理中，最大值出现在羊粪施入量最高（羊粪3）的第7组处理中。说明施用有机物料能明显提高香梨Fe、Zn的含量。同种有机物料处理下，香梨Fe、Zn含量表现相同，为黑炭3＞黑炭2＞黑炭1＞CK，羊粪3＞羊粪2＞羊粪1＞CK，说明随着有机物料施入量的增加，其提高效果越明显。不同有机物料处理下，香梨Fe、Zn含量的表现也相同，为羊粪3＞羊粪2＞黑炭3＞羊粪1＞黑炭2＞黑炭1＞CK，说明香梨Fe、Zn含量的施肥效应为：羊粪＞生物黑炭（图2）。

图2 不同有机物料处理下香梨的Fe、Zn含量

2.3 不同有机物料对香梨Cu、Mn含量的影响

Cu参与植物体内氮素的代谢，其含量与氮肥施用量密切相关［20］。Cu有利于植物生长发育，能提高植物的抗寒、抗旱、抗病能力。人体摄入的Cu参与造血，影响铁的吸收、运送和利用，对细胞、呼吸、神经和内分泌均具有一定的作用［22］。Mn是植物体内许多酶的活化剂，它能维持叶绿体结构，直接参加光合作用的放氧过程，对植物体内许多代谢过程产生影响［20］。人体摄入的Mn，与消除自由基、抗衰老、粘多糖的合成、钙磷代谢、生殖与生长发育都有密切关系［22］。不同有机物料处理下，香梨Cu的含量在4.49～5.56μg／g之间，最小值出现在不施有机物料（CK）的第1组处理中，最大值出现在羊粪施入量最高（羊粪3）的第7组处理中。Mn的含量在7.67～10.01 μg／g之间，最小值出现在不施有机物料（CK）的第1组处理中，最大值出现在羊粪施入量最高（羊粪3）的第7组处理中。说明施用有机物料能明显提高香梨Cu、Mn的含量。同种有机物料处理下，香梨Cu、Mn含量表现相同，表现为黑炭3＞黑炭2＞黑炭1＞CK，羊粪3＞羊粪2＞羊粪1＞CK，说明随着有机物料施入量的增加，其提高效果越明显。不同有机物料处理下，香梨Cu、Mn含量的表现也相同，为羊粪3＞羊粪2＞黑炭3＞羊粪1＞黑炭2＞黑炭1＞CK，说明香梨Cu、Mn含量的施肥效应为羊粪＞生物黑炭（图3）。

2.4 不同有机物料对香梨Na含量的影响

Na是一种强力细胞赋活剂，与植物接触后能迅速渗透到植物体内，促进植物细胞的原生质流动，提高细胞活力。它能加快生根速度，打破休眠，促进植物生长发育，防止落花落果，提高产量，改善品质。还能提高植物抗病、抗旱、抗倒伏等抗逆能力［20］。人体摄入Na，能维持体内的水平衡、渗透压及酸碱平衡，并能加强肌肉的兴奋性［19］。不同有机物料处理下，香梨Na的含量在50.17～76.12μg／g之间，最小值出现在不施有机物料（CK）的第1组处理中，最大值出现在羊粪施入量最高（羊粪3）的第7组处理中。说明施用有机物料能明显提高香梨Na的含量。同种有机物料处理下，香梨Na含量表现为黑炭3＞黑炭2＞黑炭1＞CK，羊粪3＞羊粪2＞羊粪1＞CK，说明随着有机物料施入量的增加，其提高效果越明显。不同有机物料处理下，香梨Na含量表现为羊粪3＞羊粪2＞羊粪1＞黑炭3＞黑炭2＞黑炭1＞CK，说明香梨Na含量的施肥效应为：羊粪＞生物黑炭（图4）。

图3 不同有机物料处理下香梨的Cu、Mn含量

图4 不同有机物料处理下香梨的Na含量

3 结论

库尔勒香梨中的维生素及各种矿质元素相当丰富，但其含量因生长环境不同而表现出一定的差异。香梨中矿质元素的含量不仅取决于施肥，还取决于光、温、水、气等其他生境因子。本研究通过田间调控不同有机物料的施用量，分析比较了不同有机物料对香梨果实中矿质元素含量的影响，结果表明，库尔勒香梨果实中矿质元素Ca，Mg，Fe，Na的含量相对较高，而Zn，Cu，Mn的含量相对较低，与古丽巴哈尔·沙吾提［24］、任莹莹［25］的研究结果基本一致。不同有机物料处理对香梨果实中矿质元素的含量产生了一定影响。与不施有机物料（CK）的第1组处理相比，施用有机物料能明显提高香梨Ca，Mg，Fe，Zn，Cu，Mn，Na的含量，而且随着有机物料施入量的增加，其提高效果越明显，施肥效应表现为：羊粪＞生物黑炭。

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