葉面K、Ca和Mg營養對妃子笑荔枝果皮相應元素含量和著色的影響

周曉超 ,蘇 陽 ,高 丹 ,周開兵

(海南大學熱帶作物種質資源保護與開發利用教育部重點試驗室 ,海南?？?70228)

葉面K、Ca和Mg營養對妃子笑荔枝果皮相應元素含量和著色的影響

周曉超 ,蘇 陽 ,高 丹 ,周開兵

(海南大學熱帶作物種質資源保護與開發利用教育部重點試驗室 ,海南?？?70228)

在妃子笑荔枝果皮著色的過程中 ,葉面噴施不同肥料均能提高果皮相應元素的含量.各施肥處理和CK(噴施清水)果皮的水溶性Ca含量與水溶性K含量、全Ca含量與水溶性K含量、全Mg含量與全Ca含量間的偏相關系數均呈顯著正相關 ,且全K、全Ca、全Mg、水溶性K、水溶性Ca和水溶性Mg含量的復相關系數呈顯著相關.噴施Mg肥解決了果皮“滯綠”的問題 ,噴施Ca和Mg的混合肥及K、Ca和Mg的混合肥解決了果肉“退糖”的問題.各施肥處理和CK果皮的花色素苷含量與其水溶性Mg、全Mg和全Ca含量均呈一元指數函數正相關 ,果皮葉綠素含量與其水溶性Mg和全Ca含量均呈一元指數函數負相關.可見 ,果皮Ca和Mg在促進果皮著色時相互增益.

妃子笑荔枝；果皮；鉀；鈣；鎂；著色

荔枝果皮著色轉紅和果肉風味變佳均是果實成熟的重要標志 ,也分別是最重要的外觀和內在品質因素 ,因此 ,商品價值極高的荔枝果實應該是果皮著色轉紅與果肉風味變佳同步發育的.然而 ,妃子笑荔枝(Litchi chinensis Sonn.cv.Feizixiao)在果皮全紅時果肉口感卻偏酸(即“退糖”現象) ,表明其果實存在果皮著色轉紅與果肉風味變佳不同步的問題 ,為了追求果肉的最佳口感而常在果皮尚未全紅時采收(即“滯綠”現象) ,與人們追求的紅色荔枝果相去甚遠 ,未能實現妃子笑荔枝應有的經濟效益 ,這就是所謂的果實著色不良的問題[1].

荔枝果皮著色轉紅表現為果皮花色素苷含量升高 ,葉綠素含量下降 ,而與類胡蘿卜素含量變化關系不明顯[2－6].筆者所在的課題組近期研究表明 ,妃子笑荔枝果肉含糖量和糖酸比最高時的果皮花色素苷含量偏低 ,導致果皮滯綠[7].此結果說明通過調節妃子笑荔枝果皮色素代謝來解決其著色不良的問題是可能的.陳大成等[8]研究表明 ,妃子笑荔枝果實套袋能解決其果皮“滯綠”的問題 ,而其他栽培技術措施是否也能解決其果皮“滯綠”的問題則尚未見報道.筆者所在的課題組曾經報道 ,葉面噴施P、K和Ca可以促進三月紅荔枝果皮著色轉紅[9],這說明此施肥技術也有可能解決妃子笑荔枝的著色問題.基于此 ,本試驗嘗試通過葉面噴施K、Ca和Mg肥來調節果皮K、Ca和Mg含量及其著色指標 ,從而探討果皮K、Ca和Mg含量與果皮色素代謝的關系 ,旨在為制定妃子笑荔枝合理的施肥技術提供參考.

1 試驗地概況

試驗地點設在海南省農業科學院熱帶果樹研究所永發科研示范基地 ,該基地位于澄邁縣北部平原臺地 ,屬于熱帶季風氣候區 ,年均氣溫23.8℃ ,年均日照時數2059 h ,年均降雨量1786.1 mm ,且熱雨同季 ,終年無霜；土壤為肥沃的磚紅壤 ,土壤有機質、K、Ca和Mg的含量如表1所示.

表1 試驗園土壤主要養分含量Table 1 The contents of major nutrients in the soil of experiment orchard

2 材料與方法

2.1 材料

選取生長勢一致、無任何不良表現、16年生、大丁香荔枝(L.chinensis Sonn.cv.Dadingxiang)作砧木的妃子笑荔枝嫁接樹40株作為采果樣樹.

2.2 試驗設計

依據KCl、CaCl2和MgCl2在果樹葉面噴施的常用含量 ,設置如下7個施肥處理:0.5%KCl(K處理)、1.5%MgCl2(Mg處理)、0.3%CaCl2(Ca處理)、0.5%KCl和1.5%MgCl2(K＋Mg處理)、0.5%KCl和0.3% CaCl2(K＋Ca處理)、0.3%CaCl2和1.5%MgCl2(Ca＋Mg處理)、0.5%KCl、0.3%CaCl2和1.5%MgCl2(K＋Ca＋Mg處理).在葉面分別噴施7個施肥處理的肥料 ,以葉面噴施清水為CK ,單株小區 ,5次重復.在2013年5月5、12日上午9:00－10:00進行試驗.

2.3 指標測定

2.3.1 取樣與樣品處理 在2013年5月5日剛進入果實膨大期(假種皮剛剛包滿種子時) ,在每株樹的樹冠中部外圍選取5個果實作為標準果 ,不同樣樹的標準果大小基本一致 ,并掛牌標記 ,此后在不同時期采樣均參照各株樣樹標準果的平均果徑 ,采集與其大小一致的樣果.從5月5日開始到果皮全紅(5月22日)為止 ,每隔3或4 d取樣一次 ,其中 ,5月5日和12日的樣品均在葉面噴肥之前完成取樣.每小區隨機采果30個 ,在田間采用Minolta CR2300型全自動測色色差計測定果皮的著色指標a和b值后 ,將樣果用液氮速凍 ,按照不同樣樹分裝果實并編號 ,帶回實驗室 ,趁凍剝皮 ,將果皮和果肉分別儲存于－80℃的超低溫冰箱中備用.

2.3.2 果皮著色指標和色素含量及果肉可溶性糖含量的測定 由荔枝果皮a和b值換算出色度角(h)值 ,公式為:h＝tan－1(b/a).a、b和h值與顏色的關系如圖1所示 ,a值由負值到正值不斷上升表示顏色由綠不斷轉紅 ,a值越大則越紅；b值由負值到正值不斷上升表示顏色由藍不斷轉黃 ,b值越大則越黃.采用改良的Arnon法[10]測定果皮的葉綠素含量；采用Pirie et al[11]和張昭其等[12]的方法測定果皮的花色素苷含量；采用蒽酮比色法[13]測定果肉的可溶性糖含量.

2.3.3 K、Ca和Mg含量的測定 將荔枝果皮用自來水沖洗干凈后 ,再用去離子水漂洗2－3次 ,放入烘箱.在110℃下殺青15 min ,接著在65℃下烘干至恒重 ,取出研磨成粉末.粉末過60目篩后放入封口塑料袋中 ,置于干燥器中保存備用.稱取0.05 g左右的干粉 ,用于測定果皮全K、Ca和Mg含量 ,用1mol?L－1分析純鹽酸振蕩過夜；稱取0.1 g左右的干粉 ,用于測定果皮水溶性K、Ca和Mg含量 ,用去離子水振蕩過夜.兩種樣品溶液過濾后收集其濾液 ,采用原子吸收分光光度法測定果皮3種營養元素各相應的含量 ,使用novAA400P原子吸收分光光度計(德國耶拿)測定.

2.4 數據處理

采用SAS軟件ANOVA過程作方差分析；采用DUNCAN法作多重比較分析；采用CORR過程作多元線性相關性分析；采用REG過程作一元指數函數回歸(相關)分析.

3 結果與分析

3.1 果皮K、Ca和Mg含量的變化特點

3.1.1 全K含量的變化 由圖2可見:在荔枝果皮著色的過程中 ,7個施肥處理和CK果皮全K含量的變化趨勢在5月19日前相似 ,均呈先下降后上升的趨勢；5月19日后 ,Ca和Ca＋Mg處理無顯著變化 ,其余施肥處理和CK均顯著下降.

圖1 a、b和h值與顏色的關系示意圖Fig.1 The relationship between a ,b ,h values and color

由圖2還可見:5月5日 ,7個施肥處理果皮全K含量與CK的差異不顯著；5月12日 ,K、Ca＋Mg、K＋Ca和K＋Mg處理均顯著高于CK ,其余施肥處理與CK的差異不顯著；在其他時間 ,K、K＋Mg、K＋Ca和K＋Ca＋Mg處理均顯著高于CK ,其余處理與CK的差異不顯著.可見 ,施用K肥會相應提高果皮全K含量 ,而其余施肥處理則對全K含量無顯著影響.

3.1.2 全Ca含量的變化 由圖3可見 ,在荔枝果皮著色的過程中 ,7個施肥處理和CK果皮全Ca含量總體上均呈上升趨勢 ,但在5月19日后 ,除了Ca、Ca＋Mg、K＋Ca和K＋Ca＋Mg處理顯著提高外 ,其余施肥處理和CK均無顯著變化.

圖2 不同處理對果皮全K含量的影響Fig.2 The influence of different trentments on the content of total K

圖3 不同處理對果皮全Ca含量的影響Fig.3 The influences of different treatments on the content of total Ca

由圖3還可見:5月5日 ,7個施肥處理果皮全Ca含量與CK的差異不顯著；5月12日 ,Ca、Ca＋Mg、K＋Ca和K＋Ca＋Mg處理顯著高于CK ,其余施肥處理與CK的差異不顯著；在其他時間 ,除了K處理與CK的差異不顯著外 ,其余施肥處理均顯著高于CK.可見 ,施用Ca或Mg肥會相應提高果皮全Ca含量 ,其余施肥處理則對全Ca含量無顯著影響.

3.1.3 全Mg含量的變化 由圖4可見:在荔枝果皮著色的過程中 ,除了Ca＋Mg和K＋Ca＋Mg處理外 ,其余施肥處理和CK果皮全Mg含量均呈“M”型曲線變化 ,2個高峰分別出現在5月12日和19日；Ca＋Mg和K＋Ca＋Mg處理在5月19日前顯著上升 ,此后顯著下降.

由圖4還可見:5月5日 ,7個施肥處理果皮全Mg含量與CK的差異不顯著；5月12日 ,Ca、K和K＋Ca處理與CK的差異不顯著 ,其余施肥處理均顯著高于CK；5月15 ,除了Ca和K處理與CK的差異不顯著外 ,其余施肥處理均顯著高于CK；在其他時間 ,除了K處理與CK的差異不顯著外 ,其余施肥處理均顯著高于CK.可見 ,施用Mg肥及后期施用Ca肥會提高果皮全Mg含量 ,而其余施肥處理則對全Mg含量無顯著影響.

3.2 果皮水溶性K、Ca和Mg含量的變化特點

3.2.1 水溶性K含量的變化 由圖5可見:在荔枝果皮著色的過程中 ,7個施肥處理和CK果皮水溶性K含量在5月15日前的變化存在明顯差異；5月5－12日 ,除了Mg和Ca處理無顯著變化外 ,其余施肥處理和CK均顯著上升；5月12－15日 ,除了Ca和Ca＋Mg處理顯著下降外 ,其余施肥處理與CK均無顯著變化；5月15日后 ,7個施肥處理和CK先顯著下降后再顯著上升.

圖4 不同處理對果皮全Mg含量的影響Fig.4 The infiuences of different treatments on the content of total Mg

圖5 不同處理對果皮水溶性K含量的影響Fig.5 The influences of different treatments on the content of water-soluble K

由圖5還可見:5月5日 ,7個施肥處理果皮水溶性K含量與CK的差異不顯著；5月12日 ,K、Ca＋Mg、K＋Ca、K＋Mg和K＋Ca＋Mg處理均顯著高于CK ,其余施肥處理與CK的差異不顯著；在其他時間 ,K、K＋Mg、K＋Ca和K＋Ca＋Mg處理均顯著高于CK ,其余施肥處理與CK的差異不顯著.可見 ,施用K肥會相應提高果皮水溶性K含量 ,而其余施肥處理則對水溶性K含量無顯著影響.

3.2.2 水溶性Ca含量的變化 由圖6可見 ,在荔枝果皮著色的過程中 ,7個施肥處理和CK果皮水溶性Ca含量的變化趨勢相同 ,在5月15日前無顯著變化 ,5月19日則顯著下降 ,此后顯著上升.

由圖6還可見:5月5日 ,7個施肥處理果皮水溶性Ca含量與CK的差異不顯著；在其他時間 ,除了K處理與CK的差異不顯著外 ,其余施肥處理均極顯著高于CK.可見 ,施用Ca和Mg肥會提高果皮水溶性Ca含量 ,而其余施肥處理則對水溶性Ca含量無顯著影響.

3.2.3 水溶性Mg含量的變化 由圖7可見 ,在荔枝果皮著色的過程中 ,7個施肥處理果皮水溶性Mg含量的變化趨勢與CK不同.5月12日前 ,Mg、Ca＋Mg、K＋Mg和K＋Ca＋Mg處理無顯著變化 ,其余處理和CK均顯著下降；5月19日 ,7個施肥處理和CK均顯著上升；5月19日后 ,Mg、Ca＋Mg、K＋Mg和K＋Ca＋Mg處理無顯著變化 ,其余處理和CK均顯著下降.

由圖7還可見:5月5日和15日 ,7個施肥處理果皮水溶性Mg含量與CK的差異不顯著；5月12日和19日后 ,Mg、Ca＋Mg、K＋Mg和K＋Ca＋Mg處理顯著高于CK ,其余處理與CK的差異不顯著.可見 ,施用Mg肥會提高果皮水溶性Mg含量 ,而其余施肥處理則對水溶性Mg含量無顯著影響.

3.3 果皮K、Ca和Mg的全量和水溶性含量相互間的線性相關性

在荔枝果皮著色的過程中 ,3種元素的全量和水溶性含量相互間作多元線性相關分析 ,結果如表2、3所示.表2表明 ,7個施肥處理和CK果皮水溶性Ca含量與水溶性K含量、全Ca含量與水溶性K含量、全Mg含量與全Ca含量間的偏相關系數均呈顯著正相關 ,其余偏相關系數均不顯著 ,說明7個施肥處理不改變果皮K、Ca和Mg兩兩間的相互促進吸收關系.表3表明 ,7個施肥處理和CK果皮K、Ca和Mg的全量和水溶性含量的復相關系數均極顯著 ,說明7個施肥處理不改變果皮K、Ca和Mg的相互影響關系.可見 ,通過施肥調節K、Ca和Mg中的一個元素含量則會引起其他相關元素含量的改變.

圖6 不同處理對果皮水溶性Ca含量的影響Fig.6 The influences of different treatments on the content of water-soluble Ca

圖7 不同處理對果皮水溶性Mg含量的影響Fig.7 The influences of different treatments on the content of water-soluble Mg

表2 果皮K、Ca、Mg全量和水溶性含量相互間具顯著性的偏相關系數1)Table 2 The significant partial correlation coefficients among total and water-soluble K ,Ca ,Mg contents in pericarp

表3 果皮K、Ca、Mg全量和水溶性含量具顯著性的復相關系數1)Table 3 The significant multiple correlation coefficients among total and water-soluble K ,Ca ,Mg contents in pericarp

3.4 果皮著色與果肉風味變佳的同步性

3.4.1 果皮h值的變化 由圖8可見:在荔枝果皮著色的過程中 ,7個施肥處理果皮的h值在5月15日前無顯著變化 ,CK則極顯著下降后出現差異；5月19日 ,K和Mg處理極顯著下降 ,其余施肥處理和CK則無顯著變化；5月19日后 ,除了Mg處理之外 ,其余施肥處理和CK均顯著下降.說明7個施肥處理和CK果皮轉紅主要發生在5月15日 ,Mg處理在5月19日完全著色 ,其余施肥處理在5月22日完全著色.

由圖8還可見:5月5日和12日 ,7個施肥處理果皮的h值與CK的差異不顯著；5月15日 ,K和K＋Mg處理均極顯著高于CK ,K＋Ca＋Mg處理與CK的差異不顯著 ,其余施肥處理均顯著低于CK；5月19日 ,Mg處理極顯著低于CK和其余施肥處理 ,Ca＋Mg處理極顯著高于CK ,其余施肥處理與CK的差異不顯著；5月22日 ,7個施肥處理均顯著或極顯著低于CK.說明Mg處理果皮在5月19日的著色效果最佳且優于CK ,7個施肥處理在5月22日的著色效果均優于CK.

3.4.2 果皮色素含量的變化 由圖9可見 ,在荔枝果皮著色的過程中 ,7個施肥處理與CK果皮花色素苷含量在5月15日前無顯著變化 ,此后顯著上升 ,在5月22日達到最高.7個施肥處理對同期果皮花色素苷含量均有明顯的影響 ,在5月19日后果實趨于成熟期間一直未引起果皮花色素苷含量的下降.可見 ,7個施肥處理會促進果皮花色素苷的積累 ,與對果皮h值的影響一致.

圖8 不同處理對h值的影響Fig.8 The influences of different treatments on h value

圖9 不同處理對果皮花色素苷含量的影響Fig.9 The influences of different treatments on the content of anthocyanin in pericarp

由圖10可見 ,在荔枝果皮著色的過程中 ,7個施肥處理和CK果皮葉綠素含量均呈下降趨勢 ,且下降主要發生于5月19日前.施肥處理對同期果皮葉綠素含量基本上無明顯的影響.

可見 ,施肥處理果皮著色效果優于CK是由于其花色素苷含量高于CK所致.

3.4.3 果肉可溶性糖含量的變化 由圖11可見 ,在荔枝果皮著色的過程中 ,7個施肥處理果肉可溶性糖含量的變化趨勢與CK不同.7個施肥處理和CK在5月19日前均顯著上升；此后至5月22日 ,K＋Ca＋Mg和Ca＋Mg處理無顯著變化 ,其余施肥處理和CK均顯著下降.說明K＋Ca＋Mg和Ca＋Mg處理無“退糖”現象.

圖10 不同處理對果皮葉綠素含量的影響Fig.10 Influences of different treatments on the content of chlorophyll in pericarp

圖11 不同處理對果肉可溶性糖含量的影響Fig.11 The influence of different treatments on the content of soluble sugar in flesh

由圖11還可見 ,7個施肥處理對果肉可溶性糖含量產生了明顯的影響.5月5日和12日 ,7個施肥處理與CK的差異不顯著；5月15日 ,7個施肥處理均極顯著低于CK；5月19日 ,Ca、K＋Mg、K＋Ca和K＋Ca＋Mg處理均極顯著高于CK ,其余施肥處理與CK的差異不顯著；5月22日 ,Ca＋Mg、K＋Mg、K＋Ca和K＋Ca＋Mg處理均極顯著高于CK ,其余施肥處理與CK的差異不顯著.

3.4.4 施肥處理對果皮著色轉紅與果肉風味變佳同步性的影響 對荔枝果皮h值和果肉可溶性糖含量作綜合分析的結果表明 ,Mg處理克服了果皮“滯綠”的問題 ,Ca＋Mg和K＋Ca＋Mg處理克服了果肉“退糖”的問題 ,均實現了果皮著色轉紅與果肉風味變佳的同步發育 ,其余施肥處理果肉可溶性糖含量雖然在果皮＋＋＋處理相對于CK ,其果皮著色更好 ,果肉可溶性糖含量更高 ,是對果實主要內外品質調節的最佳處理.

3.5 果皮K、Ca和Mg含量與果皮著色轉紅的關系

對7個施肥處理和CK果皮花色素苷和葉綠素含量與其果皮K、Ca和Mg的全量和水溶性含量分別作一元指數函數相關性分析.結果(表4)表明:花色素苷含量與全Ca、全Mg和水溶性Mg含量均呈一元指數函數正相關 ,葉綠素含量與全Ca和水溶性Mg含量均呈一元指數函數負相關.可見 ,妃子笑荔枝果皮Mg和Ca在影響果皮著色轉紅時存在相互增益作用 ,果皮K則可能對果皮著色轉紅無影響.7個施肥處理不改變果皮花色素苷和葉綠素含量與果皮Ca和Mg的全量和水溶性含量間的一元指數函數相關關系 ,即7個施肥處理通過提高果皮Ca和Mg的全量或水溶性含量而相應提高花色素苷含量 ,降低葉綠素含量 ,從而促進果皮著色轉紅.

表4 果皮K、Ca、Mg全量和水溶性含量與色素含量的一元指數函數相關系數1)Table 4 Single element exponential correlation coefficients between total and water-soluble contents of K ,Ca ,Mg and the contents of pigments in pericarp

4 討論

本試驗結果表明 ,妃子笑荔枝果皮Ca和Mg之間存在相互促進吸收作用 ,其不同于獼猴桃葉片Ca和Mg的相互抑制吸收[14],這可能與植物種類和器官不同有關 ,其機理尚待研究.

本試驗結果表明 ,妃子笑荔枝果皮Ca和Mg在促進果皮著色轉紅時存在相互增益作用.果皮全Ca含量較高促進著色的可能機理是 ,植物花色素苷的生物合成受植物內部信號和環境信號間的互作調節[15],糖作為植物內部信號之一參與花色素苷的生物合成[16－17],其對花色素苷生物合成的調節是通過蛋白激酶信號轉導途徑來實現的[18],已經證實植物Ca含量升高是刺激蛋白激酶表達的重要因素[19－21].果皮全Mg含量較高可促進著色.據報道 ,鴨跖草花中的Mg2＋能與花色素苷螯合 ,使花色素苷結構更穩定而不易降解 ,且花色也更加穩定[22－24],Mg2＋在妃子笑荔枝果皮中的作用可能也與此類似 ,通過增強花色素苷的穩定性而促進其積累.前人研究表明 ,適量的Mg肥可以調節植物對Ca2＋的吸收[25],此結果與本試驗“果皮Ca和Mg具有相互促進吸收作用”的結果一致 ,通過提高果皮全Ca含量而促進果皮花色素苷的合成.鑒于Mg處理能提高果皮Mg和Ca含量 ,克服了果皮“滯綠”的問題 ,在果皮著色的過程中可增施Mg肥.

本試驗結果表明 ,在妃子笑荔枝葉面噴施K肥對果皮著色具有顯著影響 ,這與在三月紅荔枝上的研究結果[9]一致 ,但果皮K含量的變化似乎與果皮色素含量變化無關 ,這個問題還有待進一步研究.

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(責任編輯:施曉棠)

The effects of foliar application of K ,Ca and Mg on the contents of these elements in pericarp and its colouration of Feizixiao litchi

ZHOU Xiao-chao ,SU Yang ,GAO Dan ,ZHOU Kai-bing
[Key Laboratory of Protection and Development Utilization of Tropical Crop Germplasm Resources (Hainan University) ,Ministry of Education ,Haikou ,Hainan 570228 ,China]

In the course of pericarp colouration of Feizixiao litchi(Litchi chinensis Sonn.cv.Feizixiao) ,foliar application with the nutrients all improved the contents of corresponding elements in pericarp.There existed significant positive partial correlations be-tween the contents of water-soluble Ca and water-soluble K ,the contents of total Ca and water-soluble K ,the contents of total Ca and water-soluble K ,the contents of total Mg and total Ca.And there existed significant positive multiple correlations among total and water-soluble contents of K ,Ca and Mg.Application of Mg prevented stay-green phenomenon of pericarp ,and application of Ca＋Mg and K＋Ca＋Mg prevented sugar-withdrawing phenomenon of the flesh.The contents of cyanin in pericarp positively correlated with the contents of water-soluble Mg ,total Mg ,total Ca in single element exponential fuction in all treatments(P<0.05) ,while the content of chlorophyll in pericarp negtively correlated with the contents of water-soluble Mg and total Ca.These suggested that the contents of Ca and Mg in pericarp have a positive interaction for the colouration.

Feizixiao litchi；pericarp；K；Ca；Mg；colouration

S667.1

A

1671-5470(2015)06-0593-08

10.13323/j.cnki.j.fafu(nat.sci.).2015.06.006

2014－12－29

2015－03－08

國家自然科學基金資助項目(31160383).

周曉超(1989－) ,男 ,碩士研究生.研究方向:果樹栽培與生理.Email:zhouxiaoc123＠163.com.通訊作者周開兵(1969－) ,男 ,教授 ,博士生導師.研究方向:果樹栽培與生理.Email:kaibingzhou0528＠163.com.