年橘留树保鲜过程中对15N的吸收和分配研究

2016-05-30姜小文陶爱群曾继吾姜波钟云易干军

热带作物学报 2016年12期

姜小文　陶爱群　曾继吾　姜波　钟云　易干军

摘要为弄清年橘留树保鲜期间不同组织对氮素营养的吸收和分配情况，将稳定同位素15N-尿素涂抹在5年生枳砧年橘叶片和果实后，分6个时期（6～480 h）取样分析果实和树体中不同部位15N元素的含量。结果表明：年橘留树保鲜期间留果枝条对氮素的转运和分配与采果枝存在差异，涂抹15N后丰度下降速率不同，留果树的无果枝平均下降速度达12.64%，采果后的枝条仅4.69%，留果树的有果枝居中，说明留树保鲜树体新梢是第一氮营养分配中心，果实是第二氮营养分配中心；没有留树保鲜的采果枝条，新梢是主要的氮营养分配中心。涂抹在叶片上的氮素可转运到果实，涂抹在果皮上的氮素经果实吸收后也可转运到叶片。叶片吸收的氮转运到新梢的含量显著高于转运到留树果实的氮含量，表明留树保鲜期内没有改变树体氮素的分配模式，从营养角度解释年橘留树保鲜不影响第二年产量的原因，为年橘留树保鲜期间合理施肥提供科学依据。

关键词年橘；留树保鲜；15N-尿素；调运

中图分类号 S666 文献标识码 A

留树保鲜又称挂果保鲜，生产上将基本成熟的果实通过技术处理后使果实继续留在树上的贮藏方法，如在果实成熟期间喷施一定浓度的植物生长调节剂或稳果剂，使果实在树上延迟采收。通过该方法，广西甜橙的鲜果供应可从当年10月20日延迟到翌年5月30日[1]。留树保鲜已成功应用于苹果[2]、葡萄[3]、梨[4-5]、龙眼[6]等水果上，取得了良好的效果。有关柑橘留树保鲜技术多有报道，如克里曼丁橘[7]、锦橙[8]、金柑[9]、椪柑[10]、脐橙[11-13]等品种，通过留树保鲜技术处理，不仅延长鲜果供应时间，还可使果实在留树期间完全成熟，改善果实品质，提高种果经济效益。

年橘（Citrus reticuiata Blanco cv. Nianju）是广东地方特色柑橘品种之一，因其果实在春节前后成熟而得名。由于春节前后上市的柑橘鲜果多，价格不高，生产中通过留树保鲜，可以将年橘延迟1～2个月采收，价格成倍增加，效益明显。本课题组研究了果园地形[14]、避雨[15]、不同砧木[16]对年橘留树保鲜期间果实品质的影响，探讨了年橘留树保鲜的关键技术。研究中发现，年橘树体营养状况是影响年橘留树保鲜效果的重要因素，迄今未见相关报道。

15N是比普通氮元素多一个中子的稳定性同位素，无放射性[17]，将其作为分析氮素营养的示踪原子已被广泛应用于氮在植物体内的运转和分配的研究之上[18-22]。为了研究年橘留树保鲜期间树体营养在果实和枝梢之间的分配利用情况，本研究以15N尿素涂抹年橘留树保鲜的果实和叶片，研究15N在树体各部位和果实之间的调运情况，跟踪N素的利用和分配情况，以期为年橘留树保鲜的树体管理、科学施肥提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验果园位于龙门县芦鹚镇，土壤为第四纪红壤。果园采用清耕法，管理中等，灌溉方便，环境良好，周边无污染源。试验区位于南亚热带季风气候区，年均温20.8 ℃，年降雨量2 200 mm左右，无霜期301 d，阳光充足。试验树体为6年生枳砧年橘（Citrus reticuiata Blanco cv. Nianju/Poncirus trifoliate），株行距2 m×3 m，平均树高约2.3 m，冠幅约2.0 m×2.4 m。

1.2 方法

1.2.1 样品采集与处理试验于11月中下旬果实转色时开始处理，选择树势中等、挂果适量、无病虫害的年橘树，重复3年。每树选有果枝和无果枝各20枝挂牌，挂牌枝条枝长约20 cm、枝粗约0.3 cm，叶片7～8片，有果枝均为单果；其中30株将果实留树保鲜到4月底，另30株于2月20日左右全树采果，以采果后的带叶果枝作对照。处理后于12月至次年4月下旬分别采样，留树保鲜树采集单果枝和无果枝，对照树采集单果枝或采果后的带叶果枝（2月20日后），单果枝分为老叶样和果样（带皮），果实取样时按纵径均分，取1/4用于测试，无果枝只有枝叶样；2～4月采样时的枝条样去除花蕾及幼果，仅保留往年老叶。采样后立即用泡沫箱加冰送到龙门县农业科技中心（离果园约5 km），自来水冲洗后再用纯净水冲洗3次，105 ℃杀酶20 min，80 ℃干燥到恒重，电磨过筛后的干样带回广东省农业科学院果树所超低温冰箱保存备用。

所有样品全氮测量采用微量凯氏定氮法测定[23]，每个试验3次重复，用3年平均值进行分析。

1.2.2 同位素涂抹与测定 3月上旬（10日左右）将15N2丰度为10.00%尿素（Andover，MA 01810 USA）配成1%的溶液，用毛笔进行涂抹。处理分4种：①留树保鲜树的有果枝的果皮；②有果枝的叶片；③留树保鲜的无果枝条的叶片；④全树采果20 d后采果枝条叶片（CK）。涂抹的叶片均为从顶端往下数的第3、4片完整功能叶（中位叶。下同）。同株上每处理涂抹8～10个枝条，单株处理，重复5次。

处理后6、12、24、48、72、480 h分别从处理的5株树上各取一根同类型枝条，从基部剪除作一个样品。①涂抹果皮的有果枝条解析为带皮果实和叶片，每个果实取1/3的果皮和3～5片囊瓣混合作为果实样、果实以下叶片为混合叶样；②涂抹叶片的有果枝条解析为带皮果实、上位叶（枝条顶端第1、2叶。下同）、中位叶、下位叶（从上往下第5、6叶。下同）；③涂抹叶片的无果枝条和采果后的原有果枝条解析为上位叶、中位叶、下位叶；480 h的样品将从上位叶上生长的新生枝叶（下同）单独解析为新叶样，其它解析同上。

解析后样品在龙门县农科中心经清水-洗涤剂-清水-l%盐酸-3次去离子水顺次洗涤后，置烘箱105 ℃杀青20 min后80 ℃烘干至恒重，电磨过筛后待测。所有干样经锡杯包样后经Flash EA 1112 HT元素分析仪燃烧，样品中的N素经过flash combustion反应生成N2气体送入Finnigan MAT公司的Delta V advantage型稳定同位素比值质谱计上测定并计算δ15N‰，实验室测定精度<0.3‰。以大气氮为参考标准，稳定性氮同位素比率常用δ15N（AirN2，‰）表示，计算公式為：δ15N（AirN2，‰）=（R样品/R大气-1）×1 000，R样品-所测样品中的15N丰度与14N丰度之比，R大气-国际标准样品中的15N丰度与14N丰度之比。每次试验至少重复3次。

1.3 数据处理

所有数据和图表用Microsoft Excel 2003软件进行图表绘制，数据统计应用SAS9.1.3进行方差分析和差异性分析。

2 结果与分析

2.1 全氮含量变化情况

年橘果实在留树保鲜期间，从12月至次年2月正常采收前，叶和果实的全氮含量均上升，留树保鲜果实的全氮含量至3月底仍缓慢上升，3月底后出现下降，到4月底采收时果实全氮含量与正常采收时的果实全氮含量接近（图1）。

留树无果叶、留树有果叶和对照叶片的全氮含量变化趋势相同，3种叶的全氮含量在1月底前均是上升，1月底开始下降，到2月底出现含量最低值，然后均上升；对照叶片2月底的全氮含量低于留树保鲜树的无果枝叶片外，其它时期均界于留果树的有果枝叶和无果枝叶全氮含量之间。同时，留树保鲜的有果枝叶片全氮含量观测期内均高于无果枝（图1）。

2.2 15N-尿素涂抹果皮后15N在叶果上的分配情况

用15N-尿素涂抹果皮后6～480 h取样检测结果如表1。由表1可知，果实的15N丰度先下降后上升，涂抹24 h后丰度降到最低，说明果实吸收15N素除被果实利用外，部分还参与了其它部位的氮代谢；24 h后果实内的15N丰度又上升，可能是果皮上15N进一步渗入至果实，也可能是其它组织中含氮有机物转运至果实的结果；72～480 h仍有增长，但变化较小。涂抹6 h后果实以下部位和叶样中检出的15N，且随时间延长δ15NAirN2（‰）逐渐增大，进一步证实果实吸收的氮素参与了果实以外部位的氮代谢。480 h的新叶的δ15NAirN2（‰）值远大于老叶（表6），说明留树保鲜期内新梢是氮素营养分配的重要中心。

2.3 15N-尿素涂抹有果枝条中位叶后15N在叶果中分配变化情况

用15N-尿素涂抹留树保鲜树的有果枝条中位叶6 h后，果实、上位叶和下位叶均检出15N（表2），中位叶同位素丰度随涂抹时间延长而减小，果实和枝条的上、下位叶丰度均随时间延长而上升，果实上升速率最大；除涂抹叶自身以外，480 h后新梢叶15N丰度高出果实丰度80%以上，与果实差异显著（表6），留树保鲜的果实丰度次之，上、下位叶的丰度均不到果实丰度的1/3，且上、下位叶差异不明显。说明留树保鲜期内，新梢生长对氮素营养的利用强于果实。

留树果实涂抹15N 480 h后进入新梢叶的δ15NAirN2为45.603‰（表6），而中位叶涂抹15N 480 h后进入果实的δ15NAirN2为 30.871‰，说明从叶片输入到果实中的氮素营养小于从果实中输入到叶片（特别是新叶）中的氮素营养，进一步说明留树保鲜期内新梢生长是第一营养分配中心，留树保鲜的果实是第二营养分配中心。

2.4 无果枝条中位叶涂抹15N-尿素后叶片中15N的分配变化情况

无果的枝条中位叶涂抹15N-尿素后，中位叶15N丰度随时间延长而下降，到480 h后仅为6 h的36.8%（表3），涂抹6 h后枝条其它部位均检测到同位素，说明15N被中位叶吸收后即发生转运；上位叶、下位叶δ15NAirN2（‰）分别在12 h和24 h出现最大值，此后上、下位叶和中位叶的δ15NAirN2（‰）一起下降，说明该枝条吸收的15N或由此合成的含15N有机物向其它器官转运，480 h后检测发现新梢中δ15NAirN2达到63.111‰，达到同期该枝条上、下位老叶的20倍以上，说明留树保鲜树的无果枝条新梢是主要的氮营养分配中心。

2.5 采果枝条中位叶涂抹15N-尿素后叶片中15N分配变化情况

采果20 d后，用15N-尿素涂抹采果后枝条的中位叶，其丰度随涂抹时间延长而下降（表4），涂抹480 h后δ15NAirN2（‰）比涂抹6 h下降了23.5%；涂抹6 h后枝条的上位叶、下位叶均检出15N，上、下位叶在涂抹后的24 h出现δ15NAirN2（‰）最高值，随后上、下位叶以相近的速度出现下降。480 h后检出该枝条上位叶长出的新梢叶δ15NAirN2达到72.171‰，远高于本枝的上、下位叶，说明采果后树体的主要的氮营养中心是新梢。

2.6 3种不同枝条相同叶位的同位素贡献率比较

器官的Ndff（%）是指植株器官吸收分配到的15N量对该器官全N量的贡献率，它反映了植株器官对N的吸收征调能力[17]。分析留果树有果枝条、无果枝条和未留果树的采果枝条上位叶15N的Ndff发现，3种处理的上位叶Ndff值变化规律有较大差别（表5），留果树有果枝条6～480 h内同位素的Ndff值一直呈上升趋势，而无果枝和采果后的枝条Ndff值均出现先上升后下降，以涂抹后24 h为界，之前无果枝>采果枝>有果枝，之后无果枝<采果枝<有果枝。方差分析表明涂抹15N 6 h后3种枝条上位叶Ndff出现显著差异，这可能是留树保鲜树有果枝条上有果实存在，无果枝条有相邻枝条的果实存在，而采果树没有果实，库强度不同而使不同类型枝条对氮素的调用能力不同所致。

3种枝条的中位叶的Ndff值均随时间延长而下降，但三者的下降速率有差别，有果枝条平均下降速率为12.43%，无果枝条平均下降速率为15.56%，而采果后枝条仅5.20%，时间序列上有果枝条下降速率先慢后快，采果后的枝条下降速率比较平稳，而无果枝条下降速率变化规律不明显。涂抹15N素480 h后在3种枝条中的贡献率有显著差异。

下位叶和上位叶变化规律相似，主要差别是无果枝下位叶峰值0.040%（24 h）高于相应上位叶，出现峰值后的下降速率也略高于上位叶，3种处理的变化速率差异明显。

2.7 不同类型枝条上的新梢叶同位素比较

对比分析留果树有果枝、无果枝和没有留果树采果枝上位叶长出的新梢叶比较表明，3种处理新梢叶的δ15NAirN2（‰）值差异明显（表6），采果后枝条的新梢叶丰度最大，涂抹果实的有果枝条新梢叶丰度最小，原因一方面是采果后的新梢生长是唯一营养分配中心，另一方面是二剪法采果时，对剪留的枝条产生了一定修剪刺激作用，使新梢出现强于其它处理的生长效应，而涂抹果实和涂抹有果枝條中位叶的2个处理，由于有果实和新梢2个营养中心分散了氮素供应。留树保鲜树的无果枝条丰度低于采果后枝条的新梢叶，原因除没有剪口效应刺激外，可能是相邻枝条上的果实存在调运该枝条氮素营养所致。

3 讨论

柑橘通过留树保鲜技术，可延迟果实采收期，错开上市季节，减少鲜果因季节性过剩造成的产品滞销问题，已有年橘[14-15]、金橘[9]、脐橙[11-13]、椪柑[10]等品种留树保鲜的研究报道。从现有研究来看，前人比较多的是关注留树期间果实外观、糖、酸、Vc、香气物质等品质特征及内源激素变化情况[11-15]，以此探讨各柑橘适宜的留树保鲜技术。

柑橘果实在留树保鲜期间，要历经往年果实逐渐成熟、第2年新梢生长、开花和幼果生长等过程，必然会增加树体的负担，消耗更多的养分。研究年橘留树保鲜时发现，果园的营养状况是影响留树保鲜效果的重要因素。若果园营养不足，不仅会影响当季果实的产量和品质，而且会影响翌年的成花和座果率。方贻文[23]研究认为，纽荷尔脐橙适量留树保鲜贮藏60～80 d，不会对次年产量造成较大的影响。加强留树保鲜期间果园的肥水管理后不会影响第二年的产量，并可改善当季果实的色泽度和可溶性固形物，使柠檬酸含量减少，风味变甜，提高品质[25]。

碳、氮代谢是绿色植物叶绿体内最主要的两大代谢过程，相互依赖，相互制约，碳水化合物和含氮有机物是构成农作物产量、品质的物质基础[26]。树体吸收调用的氮素在光合碳代谢提供的能量和碳架条件下消耗同化力，利用 CO2同化产物作为氨基受体形成有机的碳-氮营养物质[26]，Evans发现小麦叶片内叶绿素含量、RuBP羧化酶活性和CO2同化速率与叶片氮水平呈正相关[27]，因此，树体内的氮营养调运一定程度上可认为是有机营养的调用。本试验结果表明，留树保鲜期内不同枝条对氮素的调用与分配情况存在明显差异，涂抹15N后氮下降速率各不相同，留果树的无果枝条平均下降速度最大，采果树的枝条最小，有果枝条居中；中位叶片上的氮素可调运到果实，果实吸收的氮素也可以调运到叶片，但从叶片输入到果实中的氮营养远小于从果实中输入到叶片中的氮素营养，说明留树保鲜期内新梢是第一氮营养分配中心。

用15N-尿素涂抹三种不同枝条的叶片后，枝条的中位叶的Ndff值均随时间延长而下降，但三者的下降速率有差别，这与赵登超[20]在冬枣上的研究结果相似。但从3种枝条对N素的吸收与分配结果来看，留树保鲜年橘的有果枝、无果枝和没有留树保鲜枝条的新梢均是树体第一氮营养分配中心，亦即新梢是有机营养第一分配中心。因此，只要充分保证树体营养，留树保鲜期间树上的果实消耗的营养成份，不会对新梢生长产生明显影响，而柑橘新梢质量是影响当年开花数量和质量的重要因素，也是确保当年稳产的根本。本研究从营养角度证明，在充分保证树体营养供应的前提下，年橘留树保鲜不会影响翌年产量，这与刘晓东等[25]、胡位荣等[28]、罗彩霞等[9]相关研究结果一致。因此，在柑橘留树保鲜期间，生产上要求实时加强果园肥水管理，让新萌发的春梢质量好，贮藏足够的营养成分，才能为下一年丰产和优质奠定基础。

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