库尔勒香梨粗皮果果实不同部位矿质元素含量动态变化

夏热帕提·艾则孜，覃伟明，努尔麦麦提·艾麦提，艾力江·麦麦提，齐曼·尤努斯

(1.新疆农业大学林学与园艺学院，乌鲁木齐 830052；2.新疆巴音郭楞蒙古自治州沙依东园艺场，新疆库尔勒 841000)

0 引 言

【研究意义】库尔勒香梨(PyrusbretschneideriRehd，以下简称香梨)是新疆的名、优及特色水果。近年来，石细胞、粗皮果问题日益突出，严重影响了果实的外观及品质，降低了商品价值和市场竞争力并直接影响到农民的收益[1]。木质素是石细胞的主要成分[2]。李疆[3]等研究表明，粗皮果的石细胞团直径、密度和含量均较正常果高。粗皮果的形成主要是因为果实中钙含量缺乏而造成的[4]。钙是果实生长发育中必需的矿质元素之一。氮、磷、钾、钙、镁等各种矿质元素均可影响果实品质，其中钙对果实品质的影响最大[5]。研究香梨果实生长发育期果实不同部位矿质元素的时节变化对粗皮果果实不同部位矿质元素供需关系认识有实际意义。【前人研究进展】目前，有关库尔勒香梨粗皮果的研究报道逐渐增多，如品质[6-8]、显微结构[8,9]、矿物质[4,10]、树体光能利用效率[11]、喷施化学试剂[12,13]、酶活性和木质素含量[12,13]等方面与粗皮果的关系均有报道。【本研究切入点】前人研究表明库尔勒香梨粗皮果的形成与粗皮果果实中钙含量缺乏有关[4]，但研究主要限制在果肉内的矿质元素含量变化。目前对于粗皮果果皮、果肉和果核内钙和其他矿质元素含量动态变化，以及钙复合试剂对果皮、果肉和果核内矿质元素含量变化的影响等鲜有报道。研究库尔勒香梨果实生长发育期果皮、果肉和果核内矿质元素含量变化。【拟解决的关键问题】研究不同生长发育期库尔勒香梨宿萼、脱萼粗皮果和正常果的果皮、果肉和果核内各矿质元素含量变化，了解果实各部位矿质元素供需关系及动态变化。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验在巴州沙依东园艺场两处的香梨园进行，往年粗皮果发生严重的果园定为粗皮果的采样果园，往年无粗皮果的果园定为正常果的采样果园。以膨大期到成熟期的库尔勒香梨(树龄为20年生)为研究对象。两个果园栽培条件和田间水肥管理水平一致，历年病虫害较少，所选择的试验树长势和树形也基本一致。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计及样品采集

试验总共有6个设计，包括：A1 (宿萼正常果)、A2 (脱萼正常果)、B1(宿萼粗皮果)、B2 (脱萼粗皮果)、C1 (喷施钙复合试剂的宿萼果)、C2 (喷施钙复合试剂的脱萼果)

从2017年5月30日开始每隔20 d对粗皮果园内同等树龄和树势的香梨树进行喷施钙复合试剂1次，共喷施4次。5月30日开始对A1、A2、B1、B2进行采样，总共5次。6月20日开始对C1、C2进行采样，总共4次。采样是在每次喷药之前(同一颗树的东、南、西、北和中间5个方位随机采样)，每个试验设计做5个重复(5株试验树)随机采取30个(每个试验设计共150个果实)。果实经清洗后削取约0.50 mm厚的果皮，并将剩余部分沿果核线分成果核和果肉部分，并且种子去掉，分别编号后装入信封，在烘干箱中110℃下恒温杀青30 min后，90℃下恒温烘干至恒重，经粉碎研磨后备用。

1.2.2 样品测定

果皮、果肉、果核样品测定：氮的测定采用奈氏比色法[14]、磷的测定使用钒钼黄比色法[14]，钾、钙、镁的测定采用原子吸收分光光度法[15]。

1.3 数据统计

数据的整理和作图利用Excel软件，采用SPSS 19.0软件对数据进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 膨大期到成熟期不同形态的香梨果实果皮、果肉和果核内氮(N)元素含量变化

研究表明，膨大期到成熟期果皮和果核N含量呈“降-升-降”的趋势；果肉N含量总体上呈下降趋势。膨大期到成熟期果实不同部位N元素含量高低顺序依次为：果核>果皮>果肉，但是宿萼、脱萼粗皮果实各部位N含量均高于宿萼、脱萼正常果和钙处理的宿萼、脱萼果。果皮N含量在18.14～6.30 mg/g，各时期宿萼粗皮果的果皮N含量最高；5月30日至7月30日脱萼正常果的果皮N含量显著低于宿萼、脱萼粗皮果和钙处理的宿萼、脱萼果(P<0.05)，8月20日钙处理的脱萼果果皮N含量为最低。果肉N含量在16.12～2.51 mg/g，5月30日宿萼粗皮果的果肉N含量为最高，并且差异显著(P<0.05)；其他时间段脱萼粗皮果的果肉N含量为最高；6月20日至7月10日宿萼、脱萼正常果的果肉N含量下降幅度较大，但宿萼、脱萼粗皮果和钙处理的果肉宿萼、脱萼果的果肉N含量下降幅度较小。果核N含量在19.46～6.90 mg/g，7月10日脱萼粗皮果的果核N含量为最高，并且与宿萼、脱萼正常果和钙处理的宿萼、脱萼果相比差异显著(P<0.05)；其他时间段宿萼粗皮果的果核N含量最高。图1

图1 库尔勒香梨生长发育期果实不同部位N元素含量变化
Fig.1 Variation of N element content in different parts of fruits of korla fragrantpearduringthegrowingperiod

2.2 膨大期到成熟期不同形态的香梨果实果皮、果肉和果核内磷(P)元素含量变化

研究表明，膨大期到成熟期果实各部位P含量总体上都呈下降的趋势；5月30日至6月20日无论是正常果、粗皮果或钙处理果，果肉P含量均高于果皮和果核的P含量；之后果核P含量均高于果皮和果肉的P含量。膨大期到成熟期宿萼、脱萼粗皮果果实各部位的P含量均高于宿萼、脱萼正常果和钙处理的宿萼、脱萼果。果皮P含量在4.79～1.80 mg/g，6月20日脱萼粗皮果的果皮P含量最高，其他时间段宿萼粗皮果的果皮P含量为最高；5月30日脱萼正常果的果皮P含量显著低于宿萼脱、萼粗皮果和宿萼正常果(P<0.05)；6月20日钙处理的宿萼果果皮P含量最低，并且差异显著(P<0.05)。果肉P含量在5.49～1.54 mg/g，7月30日脱萼粗皮果的果肉P含量最高，其他时间段宿萼粗皮果的果肉P含量为最高；8月20日宿萼、脱萼粗皮果的果肉P含量明显上升。果核P含量在4.84～2.25 mg/g，5月30日宿萼粗皮果的果核P含量显著高于脱萼粗皮果和宿萼、脱萼正常果(P<0.05)；6月20日和7月10日脱萼粗皮果的果核P含量最高；7月30日和8月20日宿萼粗皮果的果核P含量为最高，并且与宿萼、脱萼正常果和钙处理的宿萼、脱萼果相比差异显著(P<0.05)。图2

2.3 膨大期到成熟期不同形态的香梨果实果皮、果肉和果核内钾(K)元素含量变化

研究表明，膨大期到成熟期果实各部位K含量总体上都呈下降的趋势。膨大期到成熟期宿萼、脱萼粗皮果的果实各部位K含量均高于宿萼、脱萼正常果和钙处理的宿萼、脱萼果。果皮K含量在12.92～7.85 mg/g，整个过程中宿萼粗皮果的果皮K含量显著高于脱萼粗皮果、宿萼脱萼正常果和钙处理的宿萼脱萼果(P<0.05)；7月30日至8月20日钙处理的脱萼果果皮K含量最低，并且差异显著(P<0.05)。果肉K含量在11.95～7.45 mg/g，6月20日脱萼粗皮果的果肉K含量最高，并且差异显著(P<0.05)；5月30日和7月10日宿萼粗皮果的果肉K含量最高，但与脱萼粗皮果相比差异不显著(P>0.05)；7月30日至8月20日宿萼粗皮果的果肉K含量最高，并且差异显著(P<0.05)。果核K含量在11.07～8.03 mg/g，7月10日脱萼粗皮果的果核K含量最高，但与宿萼粗皮果相比差异不显著(P>0.05)；其他时间段宿萼粗皮果的果核K含量最高，但与脱萼粗皮果相比差异不显著(P>0.05)。图3

图2 库尔勒香梨生长发育期果实不同部位P元素含量变化
Fig.2 Variation of P element content in different parts of fruits of korla fragrantpearduringthegrowingperiod

图3 库尔勒香梨生长发育期果实不同部位K元素含量变化
Fig.3 Variation of K element content in different parts of fruits of korla fragrantpearduringthegrowingperiod

2.4 膨大期到成熟期不同形态的香梨果实果皮、果肉和果核内钙(Ca)元素含量变化

研究表明，膨大期到成熟期，果皮和果肉Ca含量呈先上升后下降的趋势；果核Ca含量呈“升-降-升”的趋势。膨大期到成熟期果实不同部位钙含量高低顺序依次为：果皮>果核>果肉，但是宿萼、脱萼粗皮果的果皮、果肉和果核Ca含量均低于宿萼、脱萼正常果和钙处理的宿萼、脱萼果。果皮Ca含量在1.942～0.366 mg/g，5月30日至6月20日宿萼正常果的果皮Ca含量最高，并且差异显著(P<0.05)；7月10日宿萼、脱萼正常果的果皮Ca含量显著高于宿萼、脱萼粗皮果和钙处理的宿萼、脱萼果(P<0.05)；7月30日至8月20日宿萼正常果的果皮Ca含量显著高于宿萼、脱萼粗皮果(P<0.05)。果肉Ca含量在0.562～0.072 mg/g，6月20日钙处理的宿萼果果肉Ca含量显著高于宿萼、脱萼粗皮果、脱萼正常果和钙处理的脱萼果(P<0.05)；其他时间段宿萼正常果的果肉Ca含量显著高于宿萼、脱萼粗皮果(P<0.05)。果核Ca含量在0.568～0.209 mg/g，5月30日宿萼正常果的果核Ca含量最高，并且差异显著(P<0.05)；6月20日宿萼正常果的果核Ca含量显著高于宿萼、脱萼粗皮果(P<0.05)；7月10日钙处理的宿萼果果核Ca含量最高；7月30日至8月20日宿萼粗皮果的果核Ca含量最低，并且差异显著(P<0.05)。图4

图4 库尔勒香梨生长发育期果实不同部位Ca元素含量变化
Fig.4 Variation of Ca element content in different parts of fruits of korla fragrantpearduringthegrowingperiod

2.5 膨大期到成熟期不同形态的香梨果实果皮、果肉和果核内镁(Mg)元素含量变化

研究表明，膨大期到成熟期果皮Mg含量总体上呈先上升后下降、果肉Mg含量先上升后下降、果核Mg含量先下降后上升的趋势。无论是粗皮果、正常果或钙处理果，5月30日至6月20日果皮Mg含量较高，其次为果核，果肉的较低；7月10～30日果肉Mg含量较高；8月20日果核Mg含量较高。整个过程中宿萼、脱萼粗皮果果实各部位Mg含量均低于宿萼、脱萼正常果和钙处理的宿萼、脱萼果。果皮Mg含量在1.041～0.980 mg/g，7月10～30日宿萼正常果的果皮Mg含量最高，并且与宿萼、脱萼粗皮果相比存在显著差异(P<0.05)；8月20日钙处理的宿萼、脱萼果果皮Mg含量显著高于宿萼、脱萼粗皮果和正常果(P<0.05)。果肉Mg含量在1.019～0.983 mg/g，8月20日脱萼正常果的果肉Mg含量最高，并且与宿萼、脱萼粗皮果相比差异显著(P<0.05)。果核Mg含量在1.034～0.993 mg/g，7月10日至8月20日脱萼粗皮果的果核Mg含量最低，并且差异显著(P<0.05)。图5

图5 库尔勒香梨生长发育期果实不同部位Mg元素含量变化
Fig.5 Variation of Mg element content in different parts of fruits of korla fragrantpearduringthegrowingperiod

3 讨论

库尔勒香梨粗皮果的果面粗糙不平，轻者症状只发生在萼端部位，严重可遍及大部分果面，粗皮果的产生严重影响了香梨果实的外观和内在品质[6]。矿质元素是果实的重要成分，也是影响果实质量的重要因素之一[16]。翟晓东等[4]认为正常果的氮、磷、钾含量均低于粗皮果，而钙和镁含量均高于粗皮果。缺钙是粗皮果形成的主要原因之一[4]。研究结果表明，无论是果皮、果肉或果核，宿萼、脱萼粗皮果钙含量显著低于宿萼、脱萼正常果，而氮、磷、钾含显著高于宿萼、脱萼正常果；在成熟期宿萼、脱萼粗皮果的果皮、果肉和果核镁含量显著低于宿萼、脱萼正常果，而在膨大期差异不显著。钙处理果的果皮、果肉和果核钙、镁含量均比粗皮果高，而氮、磷、钾含量均比粗皮果低。说明粗皮果的形成可能与粗皮果果皮、果肉和果核内氮、磷、钾含量过高从而造成果实缺钙有关，喷钙会不同程度的影响钙和其他矿质元素含量，因此，粗皮果形成关键期通过喷钙能有效地抑制粗皮果的形成。

张立新等[17]通过对苹果果实不同部位钙含量的变化研究发现，钙在果皮内含量最高，种子和果核居中，果肉内的含量最低。钙元素的再分配与韧皮部内的移动性差，而氮、磷、钾和镁元素在韧皮部容易流动[18,19]。罗志军[20]等表明，钙在植物体内主要是从木质部运输，而在韧皮部内运输较难，喷施到叶片上的钙可有效的通过韧皮部到达果实，克服了钙难以在韧皮部运输的障碍，从而提高果实内钙含量。李玲[21]在砀山酥梨果实研究发现，钙含量低的部位，石细胞含量多。刘玲[22]研究发现，近果核处石细胞含量最多且直径最大。研究发现，膨大期到成熟期粗皮果、正常果和钙处理果的果核和果肉钙含量均比果皮低两倍；果核氮含量最高，其次为果皮，果肉的氮含量最低；膨大期果肉磷含量均比果皮和果核高，成熟期果核磷含量均比果皮和果肉高；钾和镁元素在果皮、果肉和果核内没有规律性变化。相比其他矿质元素，果实不同部位之间钙含量差异最为明显，但是粗皮果果实不同部位钙元素分配不匀不是导致粗皮果形成的原因。钙是一些重要的酶和辅酶的活化剂，钙作为“第二信使”与钙调蛋白结合而成Ca2+-CaM复合体参与植物体内的多种生理生化过程以及酶活性的调控[23]。玉山·库尔班[12]认为喷钙能抑制木质素代谢相关酶的活性，从而降低木质素含量。因此，推断钙是否作为“第二信使”对木质素代谢相关酶的活性进行调控，需待进一步研究。

4 结论

果实不同部位钙元素分配差异最为明显，钙元素积累高低顺序依次为：果皮>果核>果肉，钙含量分别在1.942～0.366 mg/g，0.568～0.209 mg/g，0.562～0.072 mg/g；氮和磷元素分配差异也较明显。虽然果实不同部位钙、氮和磷元素分配有差异，但粗皮果的果皮、果肉、果核钙含量都显著低于正常果，而氮、磷、钾含量都显著高于正常果。粗皮果的形成可能与粗皮果果皮、果肉和果核内氮、磷、钾含量过高从而造成果实缺钙有关，而与粗皮果果实不同部位钙、氮和磷元素的分配不匀无关。喷钙能增加果皮、果肉和果核内钙含量；尤其是6月20日至7月30日最为明显，这时是粗皮果形成的关键时期，该时间段加强补钙措施，可以改善果实品质。