蒲 敏,阮向陽,肖樂樂,索常凱,陳國永,冶 軍,高 波

(1.石河子大學農(nóng)學院資環(huán)系,新疆石河子 832003;2. 沃達農(nóng)業(yè)科技股份有限公司,新疆石河子 832000)

0 引 言

【研究意義】加工番茄是一種喜光、喜溫的蔬菜作物。新疆具有光熱資源豐富、晝夜溫差大的獨特氣候條件,適合加工番茄生長。目前新疆加工番茄生產(chǎn)總量及出口量占全國的90%以上。如果加工番茄出口價格呈現(xiàn)降低趨勢,其中主要原因之一就是加工番茄品質(zhì)問題[1]。加工番茄品質(zhì)極易受水肥、土壤的影響[2]。我國北方石灰性土壤富含鈣、鎂元素,一般都可滿足植株正常生長發(fā)育過程中的需求[3]。但由于鈣在植物體內(nèi)移動性較差,當土壤鈣元素供給或鈣在植物體的運輸受阻時,最先影響的是植株幼葉、果實等部位,導(dǎo)致果實因缺鈣得臍腐病的現(xiàn)象越來越普遍。研究表明[4]石灰性土壤番茄缺鎂的主要原因是施肥不平衡導(dǎo)致土壤陽離子比例失調(diào)引起番茄生理性缺鎂,從而影響植株正常生長發(fā)育,使其品質(zhì)下降。又因為加工番茄需鈣、鎂量較大,且整個生育期的需求量都很大,很容易造成鈣、鎂的相對缺乏而影響品質(zhì)[5]。因此,北方石灰性土壤加工番茄種植過程中鈣、鎂的補充有重要意義。【前人研究進展】鈣、鎂是作物生長發(fā)育的必須元素。王丹丹等[6]發(fā)現(xiàn)番茄開花期要注重鈣、鎂的補充,坐果期應(yīng)給番茄提供充足的營養(yǎng),坐果期為果實大量吸收養(yǎng)分的重要時期,補充作物所需的養(yǎng)分,對促進作物生長發(fā)育、防止缺素癥狀發(fā)生及改善果實品質(zhì)等方面起著重要作用[7]。王娟等[8-9]研究表明,石灰性土壤施入鈣、鎂肥可以提高番茄、葡萄的產(chǎn)量和品質(zhì),降低臍腐病的發(fā)生;申曉芳[10]研究表明,不同鈣、鎂肥處理可提質(zhì)增產(chǎn)。劉軍麗等[11]研究發(fā)現(xiàn),施入鈣肥可以提高番茄果實中可溶性固形物、可溶性糖含量,降低硝酸鹽含量;劉衛(wèi)萍、秦魚生等[12-13]研究發(fā)現(xiàn),鈣、鎂、鋅、錳肥的施用可增加果實VC含量,增加糖酸比和固酸比,而缺鈣會明顯減少植物各器官可溶性糖含量。Trolove等[14-15]研究發(fā)現(xiàn),K、Ca、Mg離子間產(chǎn)生的拮抗作用會導(dǎo)致柑橘和葡萄缺鎂。但也有試驗表明[16],在供鈣濃度一定范圍內(nèi),Ca2+并不與Mg2+拮抗或協(xié)助?！颈狙芯壳腥朦c】加工番茄是一種喜鈣、鎂的作物。目前,關(guān)于石灰性土壤對番茄施用鈣鎂肥的研究還相對較少。因此在石灰性土壤中施用鈣、鎂肥的最適濃度還需研究,尤其需研究石灰性土壤施用枸溶性鈣鎂肥對加工番茄果實鈣、鎂吸收及品質(zhì)的影響。【擬解決的關(guān)鍵問題】施用4個枸溶性鈣鎂肥梯度,測定加工番茄果實的鈣、鎂含量及外觀品質(zhì)、口感品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì),綜合評價品質(zhì),研究其施用效果,為石灰性土壤加工番茄的優(yōu)質(zhì)與高效生產(chǎn)提供應(yīng)用基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗于2021年5～9月在新疆石河子市農(nóng)業(yè)科學研究院試驗基地進行。土壤類型為灌耕灰漠土,質(zhì)地為中壤土。土壤耕作層(0～20 cm)基本理化性狀為有機質(zhì)18.66 g/kg,堿解氮 38.12 mg/kg,有效磷38.56 mg/kg,速效鉀386.9 mg/kg,交換性鈣20.2 g/kg,交換性鎂0.45 g/kg,pH 7.9。

供試作物為加工番茄,品種為金番3166,具有晚熟、高產(chǎn)、硬度大的特性。供試的鈣鎂肥由金瑪(寬甸)肥業(yè)有限公司提供。枸溶性鈣鎂肥化學組成為Ca≥2%,Mg≥10%,Fe≥1%,B≥0.3%。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設(shè)計

設(shè)置4個處理:(1)對照(CK,不施鈣鎂肥);(2)450 kg/hm2枸溶性鈣鎂肥(C450);(3)900 kg/hm2枸溶性鈣鎂肥(C900);(4)1 800 kg/hm2枸溶性鈣鎂肥(C1 800)。鈣鎂肥于播種前結(jié)合耕翻基施。每個處理重復(fù)3次,共12個處理。

試驗為田間小區(qū)試驗,采用地膜覆蓋栽培,一膜兩管雙行,膜寬1.2 m,行距為0.4 m,株距0.3 m,每小區(qū)面積為60 m2。2021年5月6日移栽至小區(qū),密度2 600株/667m2。生長期內(nèi)共灌水11次,灌水周期為7～10 d。

1.2.2 測定指標

1.2.2.1 果實全鈣、鎂

在開花坐果期、結(jié)果期、成熟期采集成熟度相對一致的加工番茄果實樣品,將果實樣品用去離子水洗凈并用濾紙吸干表面水分后,置于105℃烘箱下烘30 min殺青,75℃下烘干至恒重,稱其干重。樣品粉碎并過80目篩裝瓶用于全鈣、鎂含量的測定。Ca、Mg含量用鹽酸浸提-原子吸收分光光度計法測定。

1.2.2.2 臍腐病發(fā)生率

在加工番茄成熟期時,劃分調(diào)查區(qū),記錄各個處理小區(qū)臍腐病果數(shù)和總果數(shù),計算臍腐病發(fā)生率。

臍腐病發(fā)生率=臍腐病果數(shù)/總果數(shù)×100%。

1.2.2.3 品 質(zhì)

在成熟期采收成熟度一致的果實,每處理隨機選取30個,測定果實品質(zhì)。(1)外觀品質(zhì):稱30 個果實鮮重質(zhì)量,取其平均值為單果重;用游標卡尺測量果實橫、縱徑,并計算果形指數(shù)(縱徑/橫徑);用色差儀測定果實顏色,果實顏色指數(shù)(CI)[17]用CI=2 000×a/L×(a2+b2)1/2;橫切加工番茄果實,觀察番茄心室數(shù)。(2)口感品質(zhì):果實硬度用硬度計測定;可溶性固形物用手持糖度計測定;可溶性糖用蒽酮比色法[18];可滴定酸用氫氧化鈉滴定法測定;游標卡尺測已橫切的果實厚度。(3)營養(yǎng)品質(zhì):維生素C用2,6-二氯酚靛酚法測定[18];番茄紅素含量用石油醚比色法;硝酸鹽含量用水楊酸-硫酸法[18]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2019軟件進行處理并繪制圖表,用SPSS22.0軟件進行方差分析、相關(guān)分析和主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 枸溶性鈣鎂肥對加工番茄果實鈣、鎂吸收的影響

2.1.1 鈣、鎂的吸收量

研究表明,在加工番茄生長發(fā)育過程中,果實對鈣元素的吸收量高于鎂元素的吸收量。各處理果實中鈣、鎂的吸收量隨生長發(fā)育而逐漸增加,以開花坐果期最小,結(jié)果期次之,成熟期最大。在開花坐果期,與CK相比,C450～C1 800處理果實對鎂的吸收量分別提高了16.44%～64.38%,對鈣的吸收量提高了9.51%～48.59%。結(jié)果期,C900、C1 800處理顯著提高鎂的吸收量,分別比CK增加53.92%、69.29%;C1 800處理果實鈣的吸收量比CK、C450、C900處理提高49.38%、25.16%、11.10%。在成熟期,C450、C900、C1 800處理果實鎂的吸收量顯著高于CK,分別比CK增加29.56%、46.54%、49.69%,但處理間無明顯差異;鈣的吸收量以C1 800處理最高,與其他處理差異達到顯著水平。施用枸溶性鈣鎂肥可顯著促進果實對鈣、鎂元素的吸收,并且隨著施用量的增加,果實對鈣、鎂的吸收量也隨之增加。但在成熟期時,果實生長到一定程度,增加枸溶性鈣鎂肥的施用量對促進鎂的吸收無明顯作用。圖1、圖2

注:圖柱上的字母不同表示同一時期不同處理間差異達到顯著水平(P <0.05)。下同

圖2 不同枸溶性鈣鎂肥處理下果實鈣吸收變化

2.1.2 鈣、鎂的吸收特性

研究表明,施用枸溶性鈣鎂肥可顯著提高果實對鈣、鎂的吸收速率,并且加工番茄果實對鈣的吸收速率大于鎂的吸收速率。果實對鈣的吸收速率在生育期呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。在整個生育發(fā)育過程中,C1 800處理果實對鈣的吸收速率均顯著高于其他處理。果實對鎂的吸收速率隨著生長發(fā)育呈現(xiàn)一直增加的趨勢。在開花期-坐果初期,C1 800處理果實對鎂的吸收速率顯著高于其他處理,但在生長后期,C900與C1 800處理無顯著差異。高施用量鈣鎂肥在果實的生長后期對促進鎂的吸收無顯著效果。加工番茄果實在不同生育時期對鈣素、鎂素的吸收比例也不相同,在開花期-坐果初期,鈣、鎂的吸收比例最高,而后隨著果實的生長發(fā)育,吸收比例下降。果實在生長發(fā)育前期對鈣的吸收較大,在生長后期對鎂元素的吸收逐漸增加。表1

表1 不同生育期果實對鈣、鎂的吸收特性

2.2 臍腐病發(fā)生率

研究表明,施用枸溶性鈣鎂肥可以顯著降低加工番茄果實的臍腐病發(fā)生率,與CK相比,C450、C900、C1 800處理分別減少了29.30%、46.04%、59.84%。C1 800處理的臍腐病發(fā)生率最低,顯著低于其他處理,分別比CK、C450、C900處理減少了37.43%、19.11%、8.63%。隨著枸溶性鈣鎂肥施用量的增加,對降低臍腐病發(fā)生率效果越好。圖3

圖3 不同處理下加工番茄臍腐病發(fā)生率變化

2.3 不同施用量對加工番茄果實外觀品質(zhì)影響

研究表明,C450～C1 800處理較CK處理相比,顯著增加果實的心室數(shù)和單果重。果形指數(shù)介于1.31～1.41,皆呈長圓形,C450和C900處理果形指數(shù)與CK處理無顯著差異,但C1 800處理與各處理存在顯著差異,施用枸溶性鈣鎂肥可增加加工番茄心室數(shù)和單果重量,但施用量過大會降低加工番茄果形指數(shù)。果實顏色指數(shù)值表現(xiàn)為CK處理顯著低于C900和C1 800處理,與C450處理無顯著差異,隨著鈣鎂肥施用量的增加,顏色指數(shù)也隨之增加。表2

表2 不同施用量下加工番茄果實外觀品質(zhì)變化

2.4 不同施用量對加工番茄果實口感品質(zhì)影響

研究表明,施用鈣鎂肥可提高可溶性糖、可滴定酸含量,增加糖酸比和果肉厚度。各施鈣鎂肥處理中,隨著施用量的增加,這些指標的變化規(guī)律不盡相同:其中,可滴定酸含量隨鈣鎂肥的增施先增大后減小;可溶性糖含量隨著鈣鎂肥施用量的增大而增加,且處理間差異顯著,與CK相比,C450、C900、C1 800處理可溶性糖含量分別提高了4.67%、25.33%、62.00%;糖酸比為C1 800處理最大,分別比CK、C450、C900處理提高55.01%、74.76%、43.39%,但C450、C900處理與CK無顯著差異;果肉厚度隨施用量增加而增加,且C450～C1 800處理顯著高于CK,分別比CK高18.03%、19.67%、29.51%。各處理加工番茄果實硬度和可溶性固形物含量差異不顯著。表3

2.5 不同鈣鎂肥對加工番茄果實營養(yǎng)品質(zhì)的影響

研究表明,C450處理的VC含量顯著低于CK處理,但隨著施用量增加,VC含量也增加;C1 800處理VC含量最高,分別比CK、C450、C900處理高了18.86%、31.55%、25.08%,低施用量鈣鎂肥對提高VC含量無作用,但施用量增加時對提高VC含量效果顯著。C900和C1 800處理間番茄紅素含量無顯著差異,但與CK、C450處理差異顯著,C900處理比CK、C450處理多13.02%、26.93%,C1 800處理比CK、C450處理多12.89%、26.79%。C450～C1 800處理硝酸鹽含量顯著低于CK處理,硝酸鹽含量大小順序為CK>C450>C900>C1 800,施用鈣鎂肥可顯著降低果實中硝酸鹽含量,并隨著施用量的增加,硝酸鹽含量顯著降低。表4

表4 不同鈣鎂肥下加工番茄果實營養(yǎng)品質(zhì)變化

2.6 果實品質(zhì)的主成分

研究表明,第一因子反映原始數(shù)據(jù)信息量的45.58%,其中果實的VC、可滴定酸、可溶性糖、糖酸比和番茄紅素的正向載荷權(quán)數(shù)較大,對第一因子起決定性作用,VC正向載荷權(quán)數(shù)最大,和糖酸比、可滴定酸、可溶性糖呈高度正相關(guān),第一因子主要反映了加工番茄果實的營養(yǎng)品質(zhì),并將VC作為第1主成分的代表指標。第二因子方差貢獻率20.98%,單果重、心室數(shù)、橫徑×縱徑、果肉厚度的正向載荷權(quán)數(shù)最大,和加工番茄外觀品質(zhì)密切相關(guān),可定義為外觀因子,單果重的載荷值高達0.980,單果重為第二因子的代表指標。第三因子方差貢獻率14.37%,決定其大小的指標主要是硬度和可溶性固形物,載荷值分別為0.893、0.835,由于硬度因子載荷更大且硬度是口感的直接來源,可用硬度代表口感因子。第四因子方差貢獻率7.92%,在顏色指數(shù)、果形指數(shù)上的載荷值較大,對第4主成分起決定性作用,主要反映了加工番茄果實的外觀品質(zhì),且顏色指數(shù)因子載荷遠大于其他指標,選擇顏色指數(shù)代表加工番茄外觀品質(zhì)。表5,表6,圖4

表5 主成分的特征值和貢獻率

表6 旋轉(zhuǎn)后的成分矩陣

圖4 主成分分析碎石圖

2.7 果實品質(zhì)綜合評價

研究表明,以特征向量為權(quán)重得到4個主成分的得分表達式:

F1=0.183X1-0.357X2+0.281X3+0.379X4+0.372X5+0.333X6+0.184X7+0.048X8+0.185X9-0.241X10-0.019X11+0.223X12+0.283X13+0.329X14.

F2=0.403X1-0.111X2-0.310X3-0.111X4-0.145X5-0.260X6-0.279X7+0.219X8+0.174X9-0.088X10+0.522X11+0.079X12+0.364X13+0.230X14.

F3=-0.251X1+0.120X2+0.274X3+0.054X4+0.000X5+0.082X6-0.402X7+0.499X8+0.522X9-0.154X10+0.037X11-0.309X12-0.187X13+0.007X14.

F1=-0.373X1-0.136X2-0.050X3+0.023X4+0.027X5+0.058X6+0.174X7+0.358X8+0.131X9-0.653X10+0.025X11+0.478X12-0.007X13-0.075X14.

其中X1～X14分別表示加工番茄果實14個品質(zhì)指標的原始測定結(jié)果經(jīng)過標準化處理之后的值。得出果實品質(zhì)綜合評價模型:

F=0.46F1+0.21F2+0.14F3+0.08F4.

不同施肥處理下加工番茄果實綜合品質(zhì)評價排序為C1 800>C450>C900>CK。表7

表7 不同施肥處理下加工番茄品質(zhì)的綜合評價

3 討 論

3.1鈣、鎂元素是加工番茄生產(chǎn)的關(guān)鍵因子[19],施用適當?shù)拟}鎂肥是保證作物生長發(fā)育過程中鈣、鎂元素供應(yīng)充足、提高品質(zhì)的關(guān)鍵措施。有研究表明,基施鈣鎂肥可以促進番茄生長,改善品質(zhì)[20]。試驗顯示,加工番茄果實對鈣的吸收量大于鎂的吸收量。各生育期內(nèi)隨著枸溶性鈣鎂肥施用量的增加,果實對鈣、鎂的吸收量增加,吸收速率提高,鈣鎂元素之間并未產(chǎn)生拮抗作用,這與李娟等[15、21]研究發(fā)現(xiàn),在供鈣濃度一定范圍內(nèi),Ca2+并不與Mg2+拮抗或協(xié)助的結(jié)論相同。并且施用鈣鎂肥后臍腐病發(fā)生率顯著降低,與前人[8]研究結(jié)果一致。臍腐病的發(fā)生大部分是由缺鈣引起的,應(yīng)當增加植株中的Ca2+含量,促進番茄對鈣的吸收,降低臍腐病發(fā)生率。

3.2果實的外觀和口感品質(zhì)是評價果實品質(zhì)差異的主要指標,并且也是消費者選擇果實的重要影響因素[22-23]。試驗在基施枸溶性鈣鎂肥的條件下,果實的品質(zhì)顯著高于對照,施用鈣鎂肥可提高果實品質(zhì)。不同施用量處理的果實從外觀品質(zhì)上看,其果形指數(shù)方面有差異,施用量為1 800 kg/hm2果形指數(shù)最小,枸溶性鈣鎂肥施用量過高會抑制果實大小的生長。在姚棋等[24]研究外源鈣處理對番茄果實品質(zhì)的影響中有著相同的結(jié)論。試驗還發(fā)現(xiàn),鈣鎂肥的施用會促進番茄果實顏色指數(shù)增大,與劉軍麗等[25]研究發(fā)現(xiàn)施用鈣肥可使番茄果色更為鮮亮的結(jié)論相似。施用枸溶性鈣鎂肥可以改善果實顏色,可能是因為番茄果色主要與番茄紅素含量有關(guān),而植株體內(nèi)Ca2+促進了果實中的乙烯合成,進而增加果實中的番茄紅素含量,使加工番茄果實的顏色鮮亮[26-27]?？诟衅焚|(zhì)方面,糖酸比是衡量口感好壞的重要指標。試驗中,當枸溶性鈣鎂肥為1 800 kg/hm2時糖酸比最大,其他處理與對照無差異,說明高濃度鈣鎂會促進糖酸比,提高果實品質(zhì),鈣鎂離子間的拮抗作用對果實品質(zhì)的影響較小,與吳一群等[28]研究結(jié)果一致。施用枸溶性鈣鎂肥還顯著增加可溶性糖含量和果肉厚度,隨著施用量增加,可溶性糖含量和果肉厚度也隨之增加,改善了加工番茄的口感。各處理硬度差異不顯著,這可能跟番茄品種的遺傳特性有關(guān)[29]。

3.3有研究發(fā)現(xiàn)[10,30]施入鈣、鎂肥可以提高番茄果實中VC和番茄紅素含量,降低硝酸鹽含量。研究結(jié)果表明,施用枸溶性鈣鎂肥顯著降低了硝酸鹽的含量,增加了番茄紅素和VC含量,施用量為1 800 kg/hm2時提質(zhì)效果最優(yōu)。但蔣欣梅等[31]研究發(fā)現(xiàn),施用鈣肥后都不同程度地降低了VC含量。這可能是由于不同的地理環(huán)境和栽培條件所致。

目前,主成分分析已廣泛用于果蔬、食品品質(zhì)的綜合評價[32]。研究對14個品質(zhì)指標進行綜合評價。經(jīng)綜合評價發(fā)現(xiàn),施用量為1 800 kg/hm2的得分最高,對照處理得分最低?？梢?施用枸溶性鈣鎂肥可顯著提高果實品質(zhì),有利于番茄生長發(fā)育,改善果實品質(zhì)。但是綜合分析評價加工番茄品質(zhì)時運用哪些指標才能更加準確、全面的評判加工番茄品質(zhì)的優(yōu)劣,以及如何根據(jù)不同性狀確定一個更為標準的權(quán)重系數(shù)仍需進一步研究。

4 結(jié) 論

C1 800處理下果實的糖酸比、果肉厚度、VC含量最高,分別比CK高55.01%、29.51%、18.86%,硝酸鹽含量最低,臍腐病發(fā)生率分別比CK、C450、C900處理減少了37.43%、19.11%、8.63%。在石灰性土壤中施用枸溶性鈣鎂肥可促進加工番茄果實對鈣、鎂元素的吸收,從而降低臍腐病發(fā)生率,提高果實品質(zhì),以施用量為1 800 kg/hm2時效果最好。