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钾对冬枣品质与产量的影响

2018-03-20杜振宇宋永贵许元峰马海林马丙尧刘方春井大炜

中国土壤与肥料 2018年1期
关键词:钾量糖酸冬枣

杜振宇,宋永贵,许元峰,马海林,马丙尧,刘方春,井大炜

(1.山东省林业科学研究院,山东 济南 250014;2.滨州市林业局,山东 滨州 256600;3.德州学院,山东 德州 253023)

枣(ZiziphusjujubaMill.)是中国特有的经济树种,具有适应性强、易于栽培、结果早、收益快、市场前景好的特点。同时也是重要的木本粮食树种,素有“铁杆庄稼”之称[1]。枣果营养很丰富,是滋补佳品。目前枣果已被加工成各种系列产品,受到了国内外消费者的普遍青睐。此外,枣树还具有防风固沙、调节气温、防止与减轻干热风的效应[2],已成为林粮间作发展立体农业的优良树种,亦是农田林网树种理想的选择。黄河三角洲是我国冬枣(ZiziphusjujubaMill.cv.Zhanhua)的主要产区,冬枣种植面积每年持续增加,但冬枣品质却呈显著下降趋势,这与枣园土壤养分的生物有效性紧密相关[3-4]。长期以来,在冬枣日常生长中经常存在重氮磷肥、轻钾肥的现象,施肥比例的严重不协调导致该区域土壤中的钾库容量急剧下降[5]。因此,不科学的施用钾肥对冬枣产量、品质等带来的不利影响也日趋加重,已成为黄河三角洲冬枣产业发展的主要限制因素。

黄河三角洲地区的土壤盐渍化是阻碍该区农林业发展的重要因子[6]。钾素是植物重要的无机溶质,参与植物体内水分平衡、溶质在木质部中转移等重要生理过程。有研究发现[7],植物细胞中的钾离子能维持细胞质pH值的稳定并调控液泡的渗透能力,可以有效减轻盐胁迫对植物的损害。诸多研究表明,钾素能够促进光合产物的转移,进而提高果实品质[8-9]。这些积极效应主要体现在钾能提高果实中Vc、可溶性糖与可溶性固形物含量,降低果实酸度,提升果实的糖酸比[7]等诸多方面。

目前已有很多研究报告证实钾对果树的果实品质具有显著促进作用[10]。这方面的研究主要集中在苹果、梨、桃、葡萄、脐橙等果树上,针对钾对枣品质影响的研究目前却少有报道。柴仲平等[1]和陈波浪等[2]的研究表明,增施钾肥可提高新疆灰枣和红枣果实中的还原糖和Vc含量,降低果实总酸度。枣果实含有丰富的黄酮类化合物,这些黄酮类化合物具有清除自由基、延缓衰老、预防心脑血管疾病等广泛的生理活性[11]。枣果实还含有丰富的三萜类化合物和环磷酸腺苷(cAMP)[12]。三萜类化合物是枣果实的主要活性成分,具有保护肝肾、增强白细胞、提高免疫力、杀伤癌细胞的功能[13]。cAMP作为蛋白激酶致活剂,具有抗过敏作用,是人体内一种重要的生理活性物质[14]。刘孟军和王永蕙[15]采用蛋白结合法测定了14种园艺植物中cAMP的含量,发现枣果实中cAMP含量最高。目前尚未发现有钾对冬枣品质和产量影响的研究报道,对其他枣果品质的研究也只限于很少几个枣品种,品质指标也仅有糖、Vc和酸度几个常规指标。关于钾对枣果实中黄酮类、三萜类化合物和cAMP的影响作用目前尚是研究空白。

为此,本研究以12年生冬枣为试材,开展了钾肥不同施用量对冬枣产量与品质的探讨研究,旨在为黄河三角洲地区钾肥的合理施用提供理论依据与技术参考。

1 材料与方法

1.1 试验点概况

试验于2015年4~10月在滨州市沾化县下洼镇王家村(37.22°N,108.02°E)进行。土壤类型为盐化潮土,冬枣果园土壤基本理化性状如表1所示。试材为生长正常﹑长势相近的12年生冬枣,砧木为酸枣,株行距为2.0 m×1.5 m,胸径和树高平均值分别为7.82 cm和2.56 m。

表1 供试土壤基本理化性状

1.2 试验设计

试验采用随机区组设计,同行排列,共设5个处理,重复3次,每个试验小区20株,单行排列,两小区间设1个保护行。两次施肥,施肥时间分别为萌芽前和幼果期,每次施肥量见表2所示。以不施钾肥(处理1)为对照,处理2~5为不同水平施钾量(以K2O计),各处理的氮、磷肥施用量均为0.1 kg/株。

表2 施肥方案 (kg/株)

1.3 测定项目与方法

样品采集时间为2014年冬枣的成熟期(10月18日)。在施钾和对照处理中分别选取有代表性的10株树采摘果实,用于果实品质分析。冬枣产量测定以田间实际收获产量为准。

冬枣果皮花青素含量的测定参照杨光道等[16]的方法;果皮叶绿素含量采用80%丙酮浸提,分光光度计比色法测定;可滴定酸采用氢氧化钠滴定法测定;可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定;可溶性固形物采用手持糖量计测定;Vc含量采用2,6-二氯靛酚蓝法测定;总黄酮含量采用硝酸铝络合比色法测定[17];三萜酸含量的测定参照Guo等[18]的方法;环磷酸腺苷含量的测定采用张岩等[19]的方法。

1.4 数据处理

采用Excel 2013处理数据并制图,采用SPSS 11.5软件进行方差分析和多重比较(Least Significant Difference,LSD)。

2 结果与分析

2.1 钾对冬枣产量与外观品质的影响

不同施钾量对冬枣产量与外观品质的影响如表3所示。可以看出,随着施钾量的增加,冬枣的产量呈现出先升高后降低的变化趋势,当施钾量为0.1 kg/株时,产量达最大值,并显著高于其他处理,分别较施钾量0、0.05、0.15和0.2 kg/株提高13.24%、7.19%、7.03%和9.58%。从单果重来看,0.1 kg/株施钾量显著高于其他处理,而0.05、0.2 kg/株施钾量与对照无显著性差异。果皮花青素含量在不同施钾量处理下的大小次序为0.1>0.05>0.15>0.2>0(CK),且各处理之间的差异均达显著水平。从表3还可看出,同对照相比,施钾量为0.05和0.1 kg/株时的果皮叶绿素含量变化不明显,而当施钾量增加到0.15和0.2 kg/株时则出现下降趋势。由此可见,不同施钾量对冬枣产量和外观品质的影响存在明显差异,其中施钾量为0.1 kg/株(相当于333.3 kg/hm2)时的作用效果最佳。

表3 钾对冬枣产量与外观品质的影响

注:数据为平均值±标准误,同一列中不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)。下同。

2.2 钾对冬枣酸度、糖分和Vc含量的影响

从表4可见,当施钾量为0.15 kg/株时冬枣的可滴定酸含量达最高值,并显著高于其他处理,而最低值出现在施钾量为0.1 kg/株时。随着施钾量的增加,冬枣的可溶性糖、可溶性固形物和糖酸比表现出先上升后下降的趋势,并均在施钾量为0.1 kg/株时达最高值,其中可溶性糖含量显著高于其他处理,分别比施钾量0、0.05、0.15和0.2 kg/株时显著高出13.81%、5.30%、6.11%和7.32%;而可溶性固形物含量与施钾量0.15 kg/株处理时的差异不显著,但显著高于0、0.05和0.2 kg/株施钾量处理。从表4还可知,与对照相比,各施钾处理均显著提高了冬枣的Vc含量,其中施钾量为0.15 kg/株时冬枣的Vc含量最高,并显著高于其他处理;其次为0.1和0.2 kg/株施钾量处理,亦明显高于0.05 kg/株施钾量处理。以上分析可知,不同施钾量对冬枣可滴定酸、可溶性糖、可溶性固形物、糖酸比和Vc含量的作用效果各异,其中施钾量为0.1 kg/株对冬枣的可溶性糖、可溶性固形物和糖酸比的改善效果最明显。

表4 钾对冬枣酸度、糖分和Vc含量的影响

2.3 钾对冬枣总黄酮、总三帖酸、cAMP含量的影响

钾对冬枣总黄酮、总三帖酸、cAMP含量的影响如表5所示。可以看出,不同施钾处理所表现出的效应存在明显差异。随着施钾量的增加,冬枣总黄酮、总三帖酸和cAMP含量呈现先升后降的变化趋势,并均在施钾量为0.1 kg/株时达到最高值,其中总黄酮和cAMP含量显著高于其他处理,总黄酮含量分别较0、0.05、0.15和0.2 kg/株施钾量时提高62.17%、15.67%、16.57%和51.85%,cAMP含量分别较0、0.05、0.15和0.2 kg/株施钾量提高103.63%、17.27%、5.55%和37.15%;此时三萜酸含量与0.15 kg/株施钾量处理时无显著性差异,但显著高于0、0.05和0.2 kg/株施钾量处理。结果表明,适宜的施用量对于提高冬枣的总黄酮、总三帖酸和cAMP含量至关重要,并非施钾量越多越好。

表5 钾对冬枣总黄酮、总三帖酸、cAMP含量的影响

2.4 相关性分析

对冬枣产量、单果重和外观品质、内在品质进行相关分析,结果表明(表6),冬枣产量与单果重、果皮花青素、可溶性糖、总黄酮极显著正相关,与三萜酸、cAMP显著正相关;单果重与果皮花青素、可溶性糖、总黄酮显著正相关;果皮花青素与可溶性糖、糖酸比、总黄酮呈极显著正相关,与三萜酸、cAMP呈显著正相关;可滴定酸与糖酸比极显著负相关;可溶性糖与总黄酮、三萜酸、cAMP呈极显著正相关,与糖酸比呈显著正相关关系;总黄酮与三萜酸、cAMP呈极显著正相关关系。分析结果表明,冬枣产量与外观品质、内在品质之间存在紧密的内在联系,进一步说明这些指标之间是相互影响、相互制约的[20-21],也表明冬枣对施钾量的响应是多种生物学过程综合作用的结果。

表6 冬枣产量、单果重与品质指标的相关性分析

注:*表示显著性相关(P<0.05),**表示极显著相关(P<0.01)。

3 小结与讨论

本试验结果表明,随着钾肥施用量的增加,冬枣的产量、单果重呈现出先升高后降低的变化趋势,在施钾量为0.1 kg/株达最高值,并显著高于其他处理。这与李明秀等[22]的研究结果相似。分析其原因主要是由于钾素可以增强光合作用,加速碳水化合物向产品器官的运输转移,进而促进产品器官膨大[23]。有研究发现[3],植物果实膨大期所吸收的钾较多,并且将所吸收钾的30.47%分配到果实中。这表明施钾肥可以促进光合产物在果实中积累,进而提高冬枣产量,同时也说明钾肥的施用量并非越多越好。

施钾肥与冬枣的品质有密切的内在联系[6,20]。本研究结果表明,钾肥的不同施用量对冬枣的品质产生了显著的差异。与对照相比,施钾量为0.1 kg/株能明显提高冬枣果皮的花青素含量、可溶性糖、可溶性固形物含量和糖酸比,并显著降低可滴定酸含量,且作用效果优于其他钾肥的施用量处理。这与前人在其他作物上的研究结论基本一致[24-25]。这与钾在植株中主要以离子状态存在,具有很强的移动性有关[3],导致施钾肥促进了冬枣汁液含糖量与酸度的改善,从而使冬枣果实品质得到明显提升。同时,相关分析也表明,冬枣果皮花青素、可溶性糖、可溶性固形物含量与糖酸比之间存在着紧密的内在关联。

环磷酸腺苷是细胞内参与调节物质代谢和生物学功能的重要物质,是生命信息传递的“第二信使”,对细胞内多种代谢途径能产生影响[18],同时也是枣果中最重要的生物活性物质之一[19]。本研究表明,不同施钾肥处理较对照均显著提高了冬枣的总黄酮、总三帖酸和cAMP含量,这些物质对于降低人体胆固醇和高血脂发病率、调节细胞物质代谢与生物学功能等方面具有一定积极意义。本试验还得出,在不同施钾肥处理中,冬枣的总黄酮、总三帖酸和cAMP含量随着施钾肥量的增加而表现出先升后降的趋势,这表明适宜的钾肥施用量起着决定性作用。此外,相关分析认为,冬枣产量与单果重、果皮花青素、可溶性糖、总黄酮呈极显著正相关关系,与三萜酸、cAMP呈显著正相关关系,这进一步说明冬枣总黄酮、总三帖酸和cAMP含量的升高与果皮花青素、可溶性糖含量亦有一定的内在联系。

综上,不同钾肥施用量对冬枣产量与品质的作用效果存在显著差异,且施用量过少或过多均会导致效果减弱。可见,改变钾肥的盲目施用,选择适宜的钾肥用量意义尤为重大。本试验表明,0.1 kg/株(333.3 kg/hm2)施钾量为推荐用量,可以获得较好的冬枣产量与品质。

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