枣果实和叶片中主要矿质元素含量的变化

薛晓芳,赵爱玲,王永康,隋串玲,任海燕,李登科,梁 芊

枣果实和叶片中主要矿质元素含量的变化

薛晓芳,赵爱玲*,王永康,隋串玲,任海燕,李登科,梁 芊

(山西省农业科学院果树研究所,果树种质创制与利用山西省重点实验室，山西 太谷 030800)

以优良枣品种临猗梨枣为试材,研究了从开花坐果到幼果期叶片和生长发育期果实中K、Ca、Na、Mg、Fe元素的含量变化并进行相关性分析,旨在为指导枣树合理施肥和提高枣果品质提供理论依据。结果表明,临猗梨枣果实和叶片中的主要矿质元素含量显著不同。开花坐果到幼果期叶片中K、Ca元素含量呈上升趋势,Mg、Na、Fe元素含量呈下降趋势。果实中各元素含量总体呈下降趋势。相关性分析结果表明,叶片中Na 元素和Fe元素呈显著正相关;果实中Ca元素与Mg元素呈极显著正相关,K元素与Ca、Mg元素,Na元素与Ca、Mg元素均呈显著正相关。

枣;果实;叶片;矿质元素;相关性

枣(ZiziphusjujubaMill.)原产我国[1],是重要的经济林树种。矿质元素是枣的主要营养成分之一[2],各种矿质元素对枣树生命活动有非常重要的作用。研究植物果实和叶片中矿质元素含量变化,对了解矿质营养元素的累积特性和代谢规律,调节树体营养元素分配和合理施肥有重要意义。为了解枣树果实和叶片对矿质营养元素的吸收及利用特性,对枣果实发育期间果实和叶片中K、Ca、Na、Mg、Fe等元素的含量进行了测定,并进行相关性分析,旨在进一步明确矿质元素与枣树生长发育、枣果品质形成的关系,为指导枣树合理施肥,有效调节生长和结果的关系,提高枣果品质提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2014年在山西省农业科学院果树研究所进行,以15年生临猗梨枣品种为试材,选15株树挂牌标记,5株为一个小区,3次重复。叶片从盛花期开始,采集3～5年生枣股上枣吊中部的成熟叶片,每10 d取样一次,共取样5次,每次取50片;果实分别于幼果期、膨大期、白熟期、脆熟期(半红)和完熟期(全红未变软)取样,每次取20～30个果。将采集的样品带回实验室后进行清洗,洗净的叶片和果实(用不锈钢刀切片去核)放置于105 ℃烘箱中杀酶30 min,65 ℃下烘24 h至恒重。冷却后用粉碎机粉碎,装瓶备用。

1.2 试验方法

元素硝化采用微波消解仪(Jena公司TOPwave消解仪),消解罐为聚四氟乙烯PM60,称取样品量0.3 g,加入消解液(HNO3+H2O2(5 mL+1 mL),消解程序见表1。

表1 微波消解程序

消解完成后,转移到三角瓶中置高温电炉上赶酸,挥发至黏稠状,最后定容至25 mL(即原液),待测。Na、Fe用原液测定,Ca、Mg稀释6倍,K稀释50倍。用火焰原子吸收光度计(岛津AA-6800)进行测定。

1.3 数据处理

采用Excel2007和SPSS软件进行数据统计和分析。

2 结果与分析

2.1 叶片中矿质元素含量动态变化

2.1.1 K含量变化 从开花坐果到幼果期,叶片中K元素含量总体变化幅度不大,有升有降(图1)。6月4日含量最低为21.844 mg/g,6月4-14日和6月24日至7月4日含量均增加,分别增加了2.925 mg/g和3.116 mg/g,6月14-24日和7月4-7月14日含量均下降,分别下降了0.988 mg/g和4.228 mg/g,7月4日含量最高为26.897 mg/g。

2.1.2 Ca含量变化 从开花坐果到幼果期,叶片中Ca元素含量总体呈上升趋势(图1),6月4日含量最低为21.153 mg/g,7月4日含量最高为30.458 mg/g,增加了37.42%。6月14-24日和7月4-14日又略微下降。K元素和Ca元素总体变化规律一致,但不同时间段内的变化量有差异。

图1 叶片中K、Ca元素含量变化

2.1.3 Na含量变化 如图2所示,6月4日至7月14日,叶片中Na元素含量一直呈下降趋势,下降幅度越来越小。6月4日含量最高为0.693 mg/g,7月14日含量最低为0.508 mg/g,下降26.70%,其中6月4日至6月14日就下降了20.92%。

2.1.4 Mg含量变化 从开花坐果到果实膨大期,叶片中Mg元素含量总体呈下降趋势。从6月4日的4.408 mg/g下降为7月14日的3.560 mg/g,下降了19.24%。中途有略微上升的过程。在下降阶段,下降最快的为7月4至7月14日,从4.486 mg/g下降到3.560 mg/g,下降了20.64%。叶片中Na元素和Mg元素的总体变化趋势是相同的。

图2 叶片中Na、Mg元素含量变化

2.1.5 Fe含量变化 叶片中Fe元素含量很低,从图3可以看出,从开花坐果到幼果期叶片中Fe元素含量一直呈下降趋势,6月4日含量最高为0.085 μg/g,7月14日含量最低为0.029 μg/g,下降了65.88%。6月4至6月24日下降幅度较大,6月24日至7月14日下降幅度较小。

图3 叶片中Fe元素含量变化

2.2 果实中矿质元素含量动态变化

2.2.1 K含量变化 枣果发育过程中,果实中K元素含量整体呈下降趋势(图4)。幼果期含量最高为21.076 mg/g,脆熟期出现含量最低点(9.594 mg/g)。幼果期到膨大期含量迅速下降,从幼果期的21.076 mg/g下降到膨大期的12.294 mg/g,下降了41.67%。从脆熟期到完熟期,含量略有增加。

2.2.2 Ca含量变化 从图4可看出,枣果发育过程中Ca元素含量总体呈下降趋势,但下降幅度较平缓。幼果期Ca含量最高(5.379 mg/g),完熟期含量最低(2.014 mg/g),从幼果期到膨大期下降幅度最大,下降了62.56%。K元素和Ca元素的总体变化趋势较一致。

2.2.3 Na含量变化 从图5可以看出,枣果发育过程中Na元素含量较低,且含量一直下降,但下降幅度较小。幼果期含量最高为0.537 mg/g,完熟期含量最低为0.359 mg/g,从幼果期到膨大期、膨大期到白熟期、白熟期到脆熟期、脆熟期到完熟期含量分别下降了14.53%、11.11%、9.56%和2.71%。

2.2.4 Mg含量变化 枣果发育过程中,果实中Mg元素含量总体呈下降趋势。幼果期到膨大期含量迅速下降,从幼果期的1.854 mg/g下降到膨大期的0.523 mg/g,下降了71.79%,之后下降趋势较为平缓,脆熟期时降到最低(0.397 mg/g),完熟期(0.420 mg/g)又略有增加。

2.2.5 Fe含量变化 枣果中Fe元素含量较低,果实发育的整个过程中Fe元素含量呈下降趋势。幼果期含量最高为1.308 μg/g,之后含量一直下降,到脆熟期达到了最低点(0.363 μg/g),果实完熟时又略有增加。Fe元素在树体内不易移动,随着果实发育含量降低,可能是由于Fe元素被稀释。

图5 果实中Na、Mg、Fe元素含量变化

2.3 叶片中矿质元素间的相关性

表2 叶片中矿质元素含量相关性

根据测定结果对梨枣叶片中5种主要矿质元素间的相关性进行了分析(表2),可以看出,梨枣叶片中Na 元素和Fe元素呈显著正相关,相关系数为0.953,其余元素间相关性不显著:K元素与Ca、Mg元素以及Mg元素与Na、Fe元素间分别呈正相关但相关性不显著;K元素与Na、Fe元素以及Ca元素与Mg、Na、Fe元素间呈负相关但相关性不显著。

2.4 果实中矿质元素间的相关性

根据测定结果对梨枣果实中5种主要矿质元素间的相关性进行了分析(表3),可以看出,梨枣果实中大部分元素间呈正相关,K元素与Ca、Mg元素分别呈显著正相关,相关系数分别为0.945、0.949,Ca元素与Mg、Na元素分别呈极显著正相关和显著正相关,相关系数分别为0.991、0.914,Mg元素和Na元素呈显著正相关,相关系数为0.880。Fe元素与K、Ca、Mg、Na 4种元素都呈负相关，但相关性不显著。

表3 果实中矿质元素含量相关性

3 讨论与结论

开花坐果期和幼果期是营养元素被大量吸收利用的关键时期[3]。果实在细胞分裂开始时需要有大量的营养积累,这时就需要叶片等器官的供应,因此本试验研究了开花坐果到幼果期叶片中的矿质元素含量,结果发现幼果期梨枣叶片中的Ca元素含量最高,其次是K、Mg、Na元素,含量最低的是Fe元素;开花坐果期到幼果期梨枣叶片中的矿质元素含量呈现出一定的规律性,K、Ca元素含量总体呈上升趋势,Mg、Na、Fe元素含量呈下降趋势,幼果期果实中各元素含量最高,这可能是因为此期叶片要为果实生长发育提供各种矿质元素[4],以加速果实发育。说明开花前施肥是保证枣树叶片生长和正常开花坐果的必要条件[5]。

梨枣果实中5种矿质元素含量在果实发育的5个时期表现出总体呈下降趋势的变化规律,即各元素幼果期含量最高,其次是膨大期,果实发育后期含量较低且变化平缓,这与前人的研究结果一致[6-8]。开花坐果期是矿质营养元素吸收利用的最关键时期,直接影响授粉受精过程和坐果率。K元素对植物的生长发育、产量形成、抗逆性及品质均有重要影响。临猗梨枣果实发育过程中K元素含量最高,这可能是临猗梨枣果实品质优良的原因之一。Ca元素在果实中大量存在,是一种重要的生理调节物质,本研究中临猗梨枣果实白熟期、脆熟期和完熟期Ca元素含量变化很平缓,这与覃杰凤等[9]的Ca元素在果实中不易移动的结论一致。本研究发现Mg在幼果中含量很高,为膨大期的3倍以上,Mg是植物体叶绿体的组成成分,有利于碳水化合物代谢[10],因此秋施基肥时应施用镁元素含量高的肥料,以满足翌年开花坐果的需要。

相关性分析结果表明,梨枣叶片中Na 元素和Fe元素呈显著正相关,果实中Ca元素与Mg元素呈极显著正相关,K元素与Ca、Mg元素,Na元素与Ca、Mg元素均呈显著正相关,由此说明各种矿质元素之间相互影响,有研究表明K和Ca在生理调节中是紧密相连的,本研究也证实了这一点。在植物体内,一种元素的吸收和利用影响着其他元素的吸收、运输和转化,进而影响到其功能的发挥,养分之间的具体作用机理有待于今后进一步研究。

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2015-01-11

国家科技支撑计划(2013BAD145030103);山西省科技创新团队(20131310107)；农业部种质资源保护专项——枣种质资源收集、编目与利用。

薛晓芳(1985-),女，硕士，研究实习员，研究方向为枣种质资源与育种。E-mail:xxfgss2013@126.com

*通讯作者(E-mail:zhyb186@126.com)

1005-345X(2016)02-0007-04

S665.1

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