薛曉芳,趙愛(ài)玲,王永康,隋串玲,任海燕,李登科,梁 芊

棗果實(shí)和葉片中主要礦質(zhì)元素含量的變化

薛曉芳,趙愛(ài)玲*,王永康,隋串玲,任海燕,李登科,梁 芊

(山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所,果樹種質(zhì)創(chuàng)制與利用山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西 太谷 030800)

以優(yōu)良棗品種臨猗梨棗為試材,研究了從開(kāi)花坐果到幼果期葉片和生長(zhǎng)發(fā)育期果實(shí)中K、Ca、Na、Mg、Fe元素的含量變化并進(jìn)行相關(guān)性分析,旨在為指導(dǎo)棗樹合理施肥和提高棗果品質(zhì)提供理論依據(jù)。結(jié)果表明,臨猗梨棗果實(shí)和葉片中的主要礦質(zhì)元素含量顯著不同。開(kāi)花坐果到幼果期葉片中K、Ca元素含量呈上升趨勢(shì),Mg、Na、Fe元素含量呈下降趨勢(shì)。果實(shí)中各元素含量總體呈下降趨勢(shì)。相關(guān)性分析結(jié)果表明,葉片中Na 元素和Fe元素呈顯著正相關(guān);果實(shí)中Ca元素與Mg元素呈極顯著正相關(guān),K元素與Ca、Mg元素,Na元素與Ca、Mg元素均呈顯著正相關(guān)。

棗;果實(shí);葉片;礦質(zhì)元素;相關(guān)性

棗(ZiziphusjujubaMill.)原產(chǎn)我國(guó)[1],是重要的經(jīng)濟(jì)林樹種。礦質(zhì)元素是棗的主要營(yíng)養(yǎng)成分之一[2],各種礦質(zhì)元素對(duì)棗樹生命活動(dòng)有非常重要的作用。研究植物果實(shí)和葉片中礦質(zhì)元素含量變化,對(duì)了解礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的累積特性和代謝規(guī)律,調(diào)節(jié)樹體營(yíng)養(yǎng)元素分配和合理施肥有重要意義。為了解棗樹果實(shí)和葉片對(duì)礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收及利用特性,對(duì)棗果實(shí)發(fā)育期間果實(shí)和葉片中K、Ca、Na、Mg、Fe等元素的含量進(jìn)行了測(cè)定,并進(jìn)行相關(guān)性分析,旨在進(jìn)一步明確礦質(zhì)元素與棗樹生長(zhǎng)發(fā)育、棗果品質(zhì)形成的關(guān)系,為指導(dǎo)棗樹合理施肥,有效調(diào)節(jié)生長(zhǎng)和結(jié)果的關(guān)系,提高棗果品質(zhì)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2014年在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所進(jìn)行,以15年生臨猗梨棗品種為試材,選15株樹掛牌標(biāo)記,5株為一個(gè)小區(qū),3次重復(fù)。葉片從盛花期開(kāi)始,采集3～5年生棗股上棗吊中部的成熟葉片,每10 d取樣一次,共取樣5次,每次取50片;果實(shí)分別于幼果期、膨大期、白熟期、脆熟期(半紅)和完熟期(全紅未變軟)取樣,每次取20～30個(gè)果。將采集的樣品帶回實(shí)驗(yàn)室后進(jìn)行清洗,洗凈的葉片和果實(shí)(用不銹鋼刀切片去核)放置于105 ℃烘箱中殺酶30 min,65 ℃下烘24 h至恒重。冷卻后用粉碎機(jī)粉碎,裝瓶備用。

1.2 試驗(yàn)方法

元素硝化采用微波消解儀(Jena公司TOPwave消解儀),消解罐為聚四氟乙烯PM60,稱取樣品量0.3 g,加入消解液(HNO3+H2O2(5 mL+1 mL),消解程序見(jiàn)表1。

表1 微波消解程序

消解完成后,轉(zhuǎn)移到三角瓶中置高溫電爐上趕酸,揮發(fā)至黏稠狀,最后定容至25 mL(即原液),待測(cè)。Na、Fe用原液測(cè)定,Ca、Mg稀釋6倍,K稀釋50倍。用火焰原子吸收光度計(jì)(島津AA-6800)進(jìn)行測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel2007和SPSS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉片中礦質(zhì)元素含量動(dòng)態(tài)變化

2.1.1 K含量變化 從開(kāi)花坐果到幼果期,葉片中K元素含量總體變化幅度不大,有升有降(圖1)。6月4日含量最低為21.844 mg/g,6月4-14日和6月24日至7月4日含量均增加,分別增加了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,分別下降了0.988 mg/g和4.228 mg/g,7月4日含量最高為26.897 mg/g。

2.1.2 Ca含量變化 從開(kāi)花坐果到幼果期,葉片中Ca元素含量總體呈上升趨勢(shì)(圖1),6月4日含量最低為21.153 mg/g,7月4日含量最高為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元素總體變化規(guī)律一致,但不同時(shí)間段內(nèi)的變化量有差異。

圖1 葉片中K、Ca元素含量變化

2.1.3 Na含量變化 如圖2所示,6月4日至7月14日,葉片中Na元素含量一直呈下降趨勢(shì),下降幅度越來(lái)越小。6月4日含量最高為0.693 mg/g,7月14日含量最低為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含量變化 從開(kāi)花坐果到果實(shí)膨大期,葉片中Mg元素含量總體呈下降趨勢(shì)。從6月4日的4.408 mg/g下降為7月14日的3.560 mg/g,下降了19.24%。中途有略微上升的過(guò)程。在下降階段,下降最快的為7月4至7月14日,從4.486 mg/g下降到3.560 mg/g,下降了20.64%。葉片中Na元素和Mg元素的總體變化趨勢(shì)是相同的。

圖2 葉片中Na、Mg元素含量變化

2.1.5 Fe含量變化 葉片中Fe元素含量很低,從圖3可以看出,從開(kāi)花坐果到幼果期葉片中Fe元素含量一直呈下降趨勢(shì),6月4日含量最高為0.085 μg/g,7月14日含量最低為0.029 μg/g,下降了65.88%。6月4至6月24日下降幅度較大,6月24日至7月14日下降幅度較小。

圖3 葉片中Fe元素含量變化

2.2 果實(shí)中礦質(zhì)元素含量動(dòng)態(tài)變化

2.2.1 K含量變化 棗果發(fā)育過(guò)程中,果實(shí)中K元素含量整體呈下降趨勢(shì)(圖4)。幼果期含量最高為21.076 mg/g,脆熟期出現(xiàn)含量最低點(diǎn)(9.594 mg/g)。幼果期到膨大期含量迅速下降,從幼果期的21.076 mg/g下降到膨大期的12.294 mg/g,下降了41.67%。從脆熟期到完熟期,含量略有增加。

2.2.2 Ca含量變化 從圖4可看出,棗果發(fā)育過(guò)程中Ca元素含量總體呈下降趨勢(shì),但下降幅度較平緩。幼果期Ca含量最高(5.379 mg/g),完熟期含量最低(2.014 mg/g),從幼果期到膨大期下降幅度最大,下降了62.56%。K元素和Ca元素的總體變化趨勢(shì)較一致。

2.2.3 Na含量變化 從圖5可以看出,棗果發(fā)育過(guò)程中Na元素含量較低,且含量一直下降,但下降幅度較小。幼果期含量最高為0.537 mg/g,完熟期含量最低為0.359 mg/g,從幼果期到膨大期、膨大期到白熟期、白熟期到脆熟期、脆熟期到完熟期含量分別下降了14.53%、11.11%、9.56%和2.71%。

2.2.4 Mg含量變化 棗果發(fā)育過(guò)程中,果實(shí)中Mg元素含量總體呈下降趨勢(shì)。幼果期到膨大期含量迅速下降,從幼果期的1.854 mg/g下降到膨大期的0.523 mg/g,下降了71.79%,之后下降趨勢(shì)較為平緩,脆熟期時(shí)降到最低(0.397 mg/g),完熟期(0.420 mg/g)又略有增加。

2.2.5 Fe含量變化 棗果中Fe元素含量較低,果實(shí)發(fā)育的整個(gè)過(guò)程中Fe元素含量呈下降趨勢(shì)。幼果期含量最高為1.308 μg/g,之后含量一直下降,到脆熟期達(dá)到了最低點(diǎn)(0.363 μg/g),果實(shí)完熟時(shí)又略有增加。Fe元素在樹體內(nèi)不易移動(dòng),隨著果實(shí)發(fā)育含量降低,可能是由于Fe元素被稀釋。

圖5 果實(shí)中Na、Mg、Fe元素含量變化

2.3 葉片中礦質(zhì)元素間的相關(guān)性

表2 葉片中礦質(zhì)元素含量相關(guān)性

根據(jù)測(cè)定結(jié)果對(duì)梨棗葉片中5種主要礦質(zhì)元素間的相關(guān)性進(jìn)行了分析(表2),可以看出,梨棗葉片中Na 元素和Fe元素呈顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.953,其余元素間相關(guān)性不顯著:K元素與Ca、Mg元素以及Mg元素與Na、Fe元素間分別呈正相關(guān)但相關(guān)性不顯著;K元素與Na、Fe元素以及Ca元素與Mg、Na、Fe元素間呈負(fù)相關(guān)但相關(guān)性不顯著。

2.4 果實(shí)中礦質(zhì)元素間的相關(guān)性

根據(jù)測(cè)定結(jié)果對(duì)梨棗果實(shí)中5種主要礦質(zhì)元素間的相關(guān)性進(jìn)行了分析(表3),可以看出,梨棗果實(shí)中大部分元素間呈正相關(guān),K元素與Ca、Mg元素分別呈顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為0.945、0.949,Ca元素與Mg、Na元素分別呈極顯著正相關(guān)和顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為0.991、0.914,Mg元素和Na元素呈顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.880。Fe元素與K、Ca、Mg、Na 4種元素都呈負(fù)相關(guān)，但相關(guān)性不顯著。

表3 果實(shí)中礦質(zhì)元素含量相關(guān)性

3 討論與結(jié)論

開(kāi)花坐果期和幼果期是營(yíng)養(yǎng)元素被大量吸收利用的關(guān)鍵時(shí)期[3]。果實(shí)在細(xì)胞分裂開(kāi)始時(shí)需要有大量的營(yíng)養(yǎng)積累,這時(shí)就需要葉片等器官的供應(yīng),因此本試驗(yàn)研究了開(kāi)花坐果到幼果期葉片中的礦質(zhì)元素含量,結(jié)果發(fā)現(xiàn)幼果期梨棗葉片中的Ca元素含量最高,其次是K、Mg、Na元素,含量最低的是Fe元素;開(kāi)花坐果期到幼果期梨棗葉片中的礦質(zhì)元素含量呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性,K、Ca元素含量總體呈上升趨勢(shì),Mg、Na、Fe元素含量呈下降趨勢(shì),幼果期果實(shí)中各元素含量最高,這可能是因?yàn)榇似谌~片要為果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育提供各種礦質(zhì)元素[4],以加速果實(shí)發(fā)育。說(shuō)明開(kāi)花前施肥是保證棗樹葉片生長(zhǎng)和正常開(kāi)花坐果的必要條件[5]。

梨棗果實(shí)中5種礦質(zhì)元素含量在果實(shí)發(fā)育的5個(gè)時(shí)期表現(xiàn)出總體呈下降趨勢(shì)的變化規(guī)律,即各元素幼果期含量最高,其次是膨大期,果實(shí)發(fā)育后期含量較低且變化平緩,這與前人的研究結(jié)果一致[6-8]。開(kāi)花坐果期是礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素吸收利用的最關(guān)鍵時(shí)期,直接影響授粉受精過(guò)程和坐果率。K元素對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量形成、抗逆性及品質(zhì)均有重要影響。臨猗梨棗果實(shí)發(fā)育過(guò)程中K元素含量最高,這可能是臨猗梨棗果實(shí)品質(zhì)優(yōu)良的原因之一。Ca元素在果實(shí)中大量存在,是一種重要的生理調(diào)節(jié)物質(zhì),本研究中臨猗梨棗果實(shí)白熟期、脆熟期和完熟期Ca元素含量變化很平緩,這與覃杰鳳等[9]的Ca元素在果實(shí)中不易移動(dòng)的結(jié)論一致。本研究發(fā)現(xiàn)Mg在幼果中含量很高,為膨大期的3倍以上,Mg是植物體葉綠體的組成成分,有利于碳水化合物代謝[10],因此秋施基肥時(shí)應(yīng)施用鎂元素含量高的肥料,以滿足翌年開(kāi)花坐果的需要。

相關(guān)性分析結(jié)果表明,梨棗葉片中Na 元素和Fe元素呈顯著正相關(guān),果實(shí)中Ca元素與Mg元素呈極顯著正相關(guān),K元素與Ca、Mg元素,Na元素與Ca、Mg元素均呈顯著正相關(guān),由此說(shuō)明各種礦質(zhì)元素之間相互影響,有研究表明K和Ca在生理調(diào)節(jié)中是緊密相連的,本研究也證實(shí)了這一點(diǎn)。在植物體內(nèi),一種元素的吸收和利用影響著其他元素的吸收、運(yùn)輸和轉(zhuǎn)化,進(jìn)而影響到其功能的發(fā)揮,養(yǎng)分之間的具體作用機(jī)理有待于今后進(jìn)一步研究。

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2015-01-11

國(guó)家科技支撐計(jì)劃(2013BAD145030103);山西省科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)(20131310107)；農(nóng)業(yè)部種質(zhì)資源保護(hù)專項(xiàng)——棗種質(zhì)資源收集、編目與利用。

薛曉芳(1985-),女，碩士，研究實(shí)習(xí)員，研究方向?yàn)闂椃N質(zhì)資源與育種。E-mail:xxfgss2013@126.com

*通訊作者(E-mail:zhyb186@126.com)

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

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