凯特杧果肉溃败与钙营养关系分析

张月华，苏穆清，刘 斌，王松标，王建芳，马小卫

(1 海南大学园艺学院，海口，570228；2 中国热带农业科学院南亚热带作物研究所/海南省热带作物营养重点实验室，广东湛江，524091；3 四川省攀枝花市农林科学研究院，四川攀枝花，617061；4 四川省攀枝花市农业农村局，四川攀枝花，617061)

杧果果肉溃败是一种发生在果实内部的生理性病害[1]，其病症为果实外部病状不明显，内部果肉软化或出现孔洞，有异味。果肉溃败直接导致果实失去食用和商品价值，严重影响了杧果种植效益。研究杧果果肉发生溃败的机制，对制订有效的防控技术具有重要的理论价值和应用价值。虽然，国内外杧果生产中很多品种在果实发育中后期均易发生果肉溃败症状，但关于杧果果肉溃败机制的研究较少。前期研究认为，杧果果肉溃败与品种、果实成熟度、生长区环境、营养元素含量等有关。其中，果实缺钙被认为可能是诱导果肉溃败的主要因素[2-5]。目前，人们仍不清楚杧果果肉溃败发生机制，对其发病因素仍没有肯定的结论[6-7]。因此，生产中很难制订有效控制该病发生的技术措施。四川省攀枝花市、云南省华坪县和新平县，因具有特殊的气候优势，目前已成为中国海拔最高、成熟期最晚的优质杧果产业带，杧果种植也是当地农民收入的支柱产业。近年来，当地主栽品种凯特杧果肉溃败现象(见图1)日益严重，对种植户造成巨大经济损失。为明确凯特杧果肉发生溃败的机制，本研究以不同发病率病果和正常果为材料，研究果实中矿质元素含量、果肉及其细胞壁中不同形态钙含量变化，探究影响果肉溃败发生的关键因素，为有效防控该生理性病害提供参考。

图1 凯特杧果正常果和果肉溃败果比较

1 材料与方法

1.1 材料

2018年9—10月，在四川省攀枝花市和云南省华坪县杧果主产区选择13个果园，北纬26°6′～27°21′，东经101°08′～102°15′，海拔900～1 500 m，金沙江干热河谷区域，属于南亚热带气候，昼夜温差大，年平均气温20.3 ℃，无霜期300 d以上，土壤红壤土，每个果园面积0.5 hm2以上，种植品种均为凯特杧(Keitt)，12～16年生。

当果实成熟度到达商品采摘期时，每个果园随机选择生长发育良好、树势中庸、着果量相对一致的3株树，采摘所有果实。采摘后，每个果实沿纵径切开，观察果肉是否发生溃败，统计每个果园果肉溃败发生率(见表1)。每个果园果实分成病果和正常果两份，随机选取病果和正常果9个，3个为重复1次。每个果实去皮后，沿纵轴从4个方向自上而下取果肉4片，3个果实果肉剁碎混匀后，分成两份，1份液氮速冻后用于不同形态钙含量分析，1份70 ℃烘干后粉碎用于氮、钾、钙和镁含量分析。

表1 四川省攀枝花市和云南省华坪县调查的13个凯特杧果园情况

1.2 方法

果肉氮、钾、钙和镁含量分析：果肉氮和钾含量分别用凯氏定氮法和火焰光度法测定，钙和镁含量用 ICP-MS测定[8]。

果肉中不同形态钙含量分析：取鲜果肉5 g，液氮研磨成粉末，参照Huang等[9]的方法，分别用蒸馏水、2%醋酸和5%HCl，逐级提取水溶性钙、结构钙和草酸钙。取不同形态钙各10 mL于15 mL瓷坩埚中，在电炉上蒸干，然后用浓硝酸∶高氯酸(V∶V=4∶1)溶解浸提，定量滤纸过滤，ICP法分别测定不同形态钙含量。方差分析和相关分析用 SPSS 14.0分析软件处理。

2 结果与分析

2.1 果实氮、钾、钙和镁含量与果肉溃败的关系

从13个果园杧果各元素含量和比值的平均值来看，病果中氮、钙和镁含量均显著高于正常果，钾含量与正常果差异不显著。与正常果相比，病果中镁/钙比值显著增加。病果中氮/钙、钾/钙和 (钾+镁)/钙比值与正常果之间差异均不显著。4号和12号低病果率果园中，病果氮、钾、镁平均含量分别为7.23、8.17和1.11 g /kg·DW；7号、9号、11号和13号高病果率果园中，病果氮、钾、镁平均含量分别为7.11、8.37和1.03 g/kg·DW，两类果园差异不明显；而高病果率果园病果钙含量(0.45 g/kg·DW)显著低于低病果率果园病果(0.60 g/kg·DW)。低病果率果园(4号和12号)病果氮/钙平均比值(16.67)，高于高病果率果园(7号、9号、11号和13号)病果氮/钙比值(15.10)；而低病果率果园病果钾/钙、镁/钙和(钾+镁)/ 钙平均比值分别为15.40、2.22和17.13，均低于高病果率果园病果钾/钙、镁/钙和(钾+镁)/ 钙平均比值(17.91、2.25和20.15)。

不同果园间，正常果和病果之间的营养元素含量变化存在差异。与正常果比较，2、7和9号果园病果氮含量降低，其余果园病果中氮含量增加。1、2、3、4、9、10和11号果园中，病果钾含量高于正常果，其他果园中病果钾含量低于正常果。除6号果园病果钙含量略低于正常果(未达显著水平)，其余12个果园病果钙含量均高于或显著高于正常果。不同果园间，正常果和病果之间的氮/钙、钾/钙、镁/钙和 (钾+镁)/ 钙比值变化也存在差异(见表2和表3)。

表2 不同凯特杧果园正常果和果肉溃败果中营养元素含量比较

表3 不同凯特杧果园正常果和果肉溃败果中元素比例

相关性分析表明，果肉溃败病果率与病果中氮、钾、镁、钙、氮/钙、钾/钙、镁/钙和 (钾+镁)/ 钙之间存在一定的相关性，但均未达显著水平。

2.2 果实不同形态钙含量与果肉溃败关系

与正常果相比，13个果园的病果中结构钙含量均显著增加，而水溶性钙含量均显著降低。1、7、8、9和10号果园中，病果草酸钙含量显著高于正常果，其他果园中病果草酸钙含量低于正常果。13个果园病果和正常果中的草酸钙平均含量差异不显著。低病果率果园(4号和12号)中病果水溶性钙、结构钙和草酸钙平均含量分别为20.77、40.62和32.20 mg/kg·FW；高病果率果园中(7号、11号和13号)病果水溶性钙、结构钙和草酸钙平均含量分别为32.64、63.87和21.64 mg/kg·FW。可以看出，与低病果率果园相比，高病果率果园病果草酸钙含量降低，而结构钙含量显著增加 (见图2)。

图2 不同凯特杧果园正常果和果肉溃败果中不同形态钙含量比较

相关性分析表明，果肉溃败病果率与病果中结构钙含量之间存在显著正相关，相关系数r=0.587，p=0.035；与草酸钙含量之间存在显著负相关，相关系数r=-0.564，p=0.045；而与水溶钙含量之间不存在显著相关性，相关系数r=0.270，p=0.373(见图3)。

3 结论与讨论

钙在植物细胞壁构建、细胞膜稳定、信号传导及维持细胞内离子平衡等方面具有重要的生理功能。土壤中的钙主要依靠蒸腾流向果实运输，由于果实蒸腾强度低且导管不发达，而钙又难以通过韧皮部向果实运输，在不利的生长条件下，常常引起果实钙摄取量低于需求量，从而引发生理失调[10-11]。在Kent和Alphonso杧果上的研究认为，果肉溃败果实中钙含量低于正常果[2-3]。果实缺钙低被认为是诱发杧果果肉溃败的主要因素。但鲜见通过土壤或叶片补钙可以显著降低杧果果肉溃败发生率的报道。在金沙江干热河谷杧果主产区，生产中利用外源补钙措施防控凯特杧果肉溃败的效果也不明显。因此，关于杧果果肉溃败与钙营养之间的关系仍需更多的研究证实。本研究发现，在不同病果率果园中，凯特杧病果钙含量高于或显著高于正常果，表明病果总钙摄取量并没有降低。在同一果园中，笔者也观察到不同植株之间果肉溃败发生率差异很大，说明果园土壤中并不缺钙。综合这些结果，本研究认为凯特杧果肉溃败可能不是由于果实钙吸收量减少造成的。

注：*表示显著相关。

Wainwright等[2]认为，不是单一的营养元素缺乏，而是多种营养元素缺乏或营养元素间比例失调对杧果果肉发生溃败的影响更大。在果实缺钙相关的生理病害研究中，氮、钾和镁含量及其与钙的比值变化被研究的最多[12-13]。土壤中氮素含量过高，植物营养器官生长加速、蒸腾作用加强，不利于果实钙吸收；也有研究认为，土壤氮素含量高引起果实生长过快，使果实钙含量被稀释，加剧果实缺钙症发生率[14-15]。钾和镁与钙竞争膜结合位点，使生物膜系统稳定性被破坏，导致细胞死亡，也表现出缺钙症[16-17]。因此，氮、钾和镁对果实缺钙症的发生具有间接诱导作用。但本研究中，果肉溃败病果率与病果氮、钾、镁的含量及氮/钙、钾/钙、镁/钙和(钾+ 镁)/钙比值之间均不存在显著的相关性。主要原因可能是不同果园的土壤质地和施肥管理存在明显差异，造成不同果园凯特杧果实氮、钾及镁的含量差异过大。同时我们也发现，13个果园病果氮、镁、钙含量平均值及镁/钙的平均值均显著高于正常果，说明果实氮和镁含量过高对杧果果肉发生溃败也具有重要影响。

凯特杧病果钙含量增加，为什么还会表现出缺钙症。越来越多的研究表明，园艺作物的果实缺钙症常常与果实总钙含量变化不相关，亚细胞水平钙分配不均是果实发生缺钙症的主要诱因，如番茄的蒂腐病[18]、苹果的痘斑病[19]、梨果顶硬化[20]。与这些研究相似，本研究发现，病果果肉中水溶钙含量显著降低，而结构钙含量显著增加，相关性分析表明病果率与病果结构钙含量存在显著正相关。正常生理条件下，果实组织中不同形态钙含量之间存在动态平衡，当这种稳态平衡被打破后，可能引起一系列生理生化反应，最终表现出缺钙症[21]。结合相关研究，我们推测凯特杧果肉发生溃败可能与果肉组织细胞或亚细胞水平钙分配不均有关。由于本研究的局限性，这种推测还需进一步的研究证实。