梨资源叶片和果实中矿质元素含量差异及其相关性

段莹莹，乔 鑫，李六林，田彩芳，宋宇琴

（山西农业大学园艺学院，山西太谷030801）

矿质营养是果树生长发育、产量形成和品质提高的物质基础，对果树生理代谢和生长结果起着极其重要的作用[1]。加强果树矿质营养的研究，可为营养诊断、合理施肥和培育果树新品种提供理论依据。目前，对果树矿质元素的研究主要集中在叶片、果实和土壤矿质元素季节变化规律及其相关性方面，其中有关叶片和果实内矿质元素的变化在龙眼[2]、枇杷[3]等中已有报道。陈艳秋等[4]对苹果梨果实矿质元素含量进行研究，结果表明，果实和叶片中K，Zn，Mg呈正相关，Ca，Mn，Fe呈负相关。Buwalda等[5]研究表明，果实中K，P，Cu的含量高于叶片，叶片中Ca，Mn的含量高于果实。林敏娟等[6]研究表明，鸭梨叶片和果实中K含量间显著正相关，Ca含量间显著负相关；黄金梨叶片和果实中Mg含量间显著负相关。目前的研究只侧重于个别主栽品种或某个栽培品种，对不同品种间叶片和果实矿质元素含量差异的研究较少，而且叶片和果实间矿质元素相关性分析结果存在一定的分歧。同时，由于气候变化和集约化、套袋等栽培技术的应用，导致出现许多生理病害，特别是由于缺乏某些元素导致的果实生理病害，如套袋后果实钙素失调引起的“鸡爪病”[7]和果实缺钙引起的黑心病[8-9]等更加明显。生产上通过根外施肥的方式来防治生理病害，但是受土壤等外界因素的影响，效果不明显。许多研究表明，决定植物矿质元素含量多少的主要因子是遗传性[10]，因此，拟通过遗传育种改变树体遗传物质的手段来改良缺素引起的生理病害。

本试验分析了梨树30个品种叶片和果实中Ca，K，Mg，Mn，Fe和Zn的含量，进行了品种间和种间比较及叶片与果实间相关性分析，旨在筛选出含矿质元素较高的品种，探明叶片和果实中矿质元素的相关性，为培育抗病品种和杂交苗的早期筛选提供理论依据，同时也为梨树合理施肥、产量提高、品质改善提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验在山西省农业科学院果树研究所梨树资源圃进行，梨园地处华北高原，年均气温9.6℃左右，1月平均气温-7℃，7月平均气温23℃，最高气温36℃，最低为-26℃，年降雨量450 mm，霜冻期为10月上旬至次年4月中旬，无霜期160 d左右。供试梨树株行距2 m×4 m，树势健壮，土壤肥沃，管理水平高。

1.2 试验材料

以30个梨品种（表1）为试材。

表1 供试梨品种（系）

1.3 试验方法

叶片于2011年7月中下旬取样。采摘树冠外围阳面枝条中部叶片，按常规方法进行洗刷、烘干、粉碎后备用。果实于7月至9月下旬采样，每棵树采摘果实6～7个，烘干、粉碎后备用。

1.4 测定项目及方法

用原子吸收法测定叶片和果实中矿质元素Ca，K，Mg，Mn，Fe，Zn的含量。

1.5 数据分析

采用SAS8.0对试验数据进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 不同梨品种及其种间叶片矿质元素含量分析

2.1.1 不同梨品种间叶片矿质元素含量分析 由表2可知，不同梨品种叶片间各矿质元素含量存在明显差异。其中，3种大量元素中，Ca含量最高，平均达17.249 mg/g，含量最高的是中香，最低的是晋蜜梨；Mg元素含量最低，平均值仅为2.959 mg/g，各品种间含量变幅不大；K元素的变异系数最大，变幅范围为6.711～15.951 mg/g，含量最高的是玉酥，最低的是八月酥。3种微量元素中，Fe元素的平均含量最高，变异系数最小，其中，八月酥含量最大，玉露香含量最小；Zn元素含量最少，Mn元素含量最大值是最小值的3.16倍，变异系数最大，法梨含量最高，达100.065 mg/kg。6种元素的变异系数均较大，表明梨树各品种间主要矿质元素含量变异范围较广，有利于从中选出矿质元素含量较高的品种。

表2 不同梨品种的叶片矿质元素含量分析

相关分析表明，叶片中6种矿质元素间存在一定的相互关系，其中，Ca与Mn，K与Mg呈显著正相关；Ca与Zn呈极显著正相关，K与Fe呈极显著负相关，Ca与K，K与Mn，K与Zn，Fe与Mg呈负相关，但未达到显著水平。

2.1.2 不同梨种间叶片矿质元素含量分析 从表3可以看出，4种梨种间叶片中Ca，Mg，Fe，Zn，Mn元素含量差异均不显著，西洋梨和杂交梨的K元素含量差异显著，杂交种梨中的K含量显著高于西洋梨；杂交种梨叶片中的Ca，Mg含量均比其他3种梨高，特别是Ca含量，其平均可达19.065 mg/g，说明种间杂交有利于提高树体的矿质营养水平；白梨叶片中Fe和Zn含量分别最高，但Fe，Zn含量在各种间差异不大；叶片中Mn含量西洋梨最高，比砂梨高20 mg/kg。

表3 不同梨种间叶片矿质元素分析

2.2 不同梨品种及其种间果实矿质元素含量分析

2.2.1 不同梨品种间果实矿质元素含量分析 由表4可知，不同品种果实中大量和微量矿质元素含量存在很大的差异。其中，大量元素变异系数均较大，Ca，Mg，K最高值分别为各自最低值的41.9，4.4，2.3倍，Ca含量最高为苹果梨，最低为早酥，Mg含量最高是幸水梨，最低是鸭梨，K含量最高为满天红，最低是红巴梨。微量元素中，Fe平均含量最高，Fe，Zn，Mn元素含量的最高值分别是各自最低值的13.7，9.6，2.5倍，中香Fe含量最高，鸭梨Fe含量最低，早美酥Zn含量最高，红香酥Zn含量最低，幸水梨Mn含量最高，黄金梨Mn含量最低。

相关分析表明，果实中6种矿质元素间存在着一定的相互关系，果实中K与Ca，K与Mn呈显著正相关，Mg与Ca，K，Mn呈极显著正相关，Fe与Zn，Fe与Mg，Zn与K呈负相关。

表4 不同梨品种间果实矿质元素含量分析

2.2.2 不同梨种间果实矿质元素差异分析 从表5可以看出，4种梨果实中6种元素含量间差异均未达到显著水平，但是，杂交梨果实中Ca含量明显低于其他3种梨，K，Mn和Zn含量在西洋梨果实中分别最低，Mg含量在砂梨果实中很高，可提高植物的抗性，杂交梨果实中Fe含量最高，达到了25.688 mg/kg，这为筛选高矿质元素含量果实的亲本提供了理论依据。

表5 不同梨种间果实矿质元素分析

2.3 叶片与果实中矿质元素相关性分析

从表6可以看出，叶片与果实中6种元素间存在复杂的相互关系。叶片中Zn与果实中Ca呈显著正相关，相关系数为0.366，叶片中Ca与果实中Fe、叶片中Zn与果实中Fe呈极显著正相关，相关系数分别为0.471和0.591，其他元素之间相关性均不显著。叶片中Ca与果实中K；叶片中K与果实中Ca，Mn，Zn；叶片中Mg与果实中K，Mn，Fe，Zn；叶片中Mn与果实中K，Mg，Mn；叶片中Fe与果实中Ca，K，Mg均呈负相关，说明他们之间有拮抗作用。叶片Zn与果实中6种元素均呈正相关，说明叶片Zn对果实中6种元素有增效作用。

表6 叶片与果实中矿质元素的相关性

3 讨论

试验表明，不同梨品种间叶片和果实中的矿质元素含量均不一样。品种间矿质元素含量存在显著的差异，可能与品种生长势有关[11]。品种对叶片矿质元素含量变化的影响已有研究报道[12]。叶片中Zn和果树生长的关系密切[13-14]，本研究结果表明，晋酥叶片中Zn含量最高。生产中常见的黄冠梨“鸡爪病”、黑心病是因为果实中钙元素失调而引起的生理病害。本研究结果表明，白梨特别是早酥果实中Ca含量最多，可作为杂交育种的亲本，为选育抗“鸡爪病”和黑心病的品种提供资源。以后要进一步筛选优良品种特别是各地主栽品种中矿质元素含量高的品种，对其直接推广并加以利用，或与其他高矿质元素含量的品系作为亲本培育出更优质的品种。

不同梨种间叶片和果实中矿质元素含量分析表明，杂交种梨叶片中K含量显著高于西洋梨，其他元素含量差异均不显著，但是同一元素在不同种间含量差异很大，这可能是由于种内品种间含量差异很大导致种间差异不显著。6种元素在4个品种间的变异系数都超过了10%，变异系数越大，其蕴藏的遗传基础越广泛，利用和开发的潜力越大，从中获得所需育种目标品种的几率越大[15]。对养分的吸收和利用，在品种间存在一定的相关性和差异性[16]。Ca，K，Mg在杂交种梨叶片中含量很高，在果实中含量偏低，表明梨树种间杂交后能够明显提高树体的营养水平，但是对果实中Ca，K，Mg的含量没有明显提高。

一般认为，K与Ca在吸收上具有拮抗作用[17]，本研究结果表明，K与Ca，K与Mn在叶片中呈负相关，在果实中呈显著正相关，可能是由于采样时期的不同以及被测对象种类多的原因。郗荣庭等[18]对鸭梨叶片和果实中同一矿质元素进行单相关分析表明，在年变化中，叶片与果实中N，K呈正相关，Ca，Mg，Mn呈负相关，Fe，Zn无相关性；Esmaeil Fallahi等[19]研究表明，叶片中Ca和果实中Ca呈显著负相关，这与本试验结果有所不同，可能是因为之前的研究只考虑一个品种，研究的器官不同，也可能是因为叶片和果实中矿质元素受植株生长过程中各种代谢作用的影响，其含量在不断地变化，元素之间的相互作用没能完全表现[4]。根据叶片与果实间的相关性，可在杂交苗的早期筛选出符合育种目标的品种，从而加快育种进度。生产中要综合分析不同器官间元素的平衡关系，合理配方施肥，提高树体的营养水平和抗逆性，保证果树正常的花芽分化和开花结果，提高果实的品质[20]。

4 结论

本研究对30个梨品种（系）叶片和果实中6种矿质元素含量进行测定，结果表明，其含量差异显著，选出了矿质元素含量高的品种如红巴梨果皮中Ca含量最高，早酥果实中Ca含量最高等；在叶片与果实矿质元素相关性分析中探明了其间的关系，即叶片中Zn与果实中Ca呈显著正相关，叶片中Ca与果实中Fe、叶片中Zn与果实中Fe呈极显著正相关，这为杂交苗的早期筛选提供了依据。

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