6 个库尔勒香梨品种果实矿质元素与品质的相关性和通径分析

位 杰，蒋 媛,*，林彩霞，石 蕾，罗洮峰，李永丰

（1.新疆生产建设兵团第二师农业科学研究所，新疆 铁门关 841005；2.新疆生产建设兵团第二师农业技术推广站，新疆 铁门关 841005）

库尔勒香梨（Pyrus sinkiangensis Yü）简称香梨，属于蔷薇科（Rosasceae）梨亚科（Pomoideae）梨属（Pyrus）植物，作为新疆的“名、优、特”水果，不仅是新疆巴州的地理名片，也是代表中国农产品闻名海外的象征，市场前景广阔。近十年来，在消费需求增加的带动下，香梨种植规模迅速扩大。截止到2016年，全疆香梨总面积达到109.49万 亩，产量104.6万 t，其中核心区库尔勒市的香梨总面积为43.2万 亩，产量32.1万 t[1]。随着香梨产业的发展，其存在的问题也逐渐凸显出来，主要表现在果小心大、果形不正、品质下降、抗寒性差等方面。为保障香梨产业的健康可持续发展，对香梨进行选优提纯复壮和培育杂交新品种是最为有效的途径[2]。目前，国内多家单位已先后培育出了多个香梨新品种，如新梨7号[3]、新梨9号[4]、新梨10号[5]等，极大丰富了香梨种质资源，为生产上品种结构的调整和优化发挥重要作用。

果实品质是决定市场竞争力的重要因素，矿质元素在果树生长发育、产量和品质形成中起着重要作用，果实的矿质元素种类和含量与果实品质及其营养价值均有很大的关系，矿质元素缺失或过量都将影响果树的生理代谢、品质的改善与产量的提高[6-16]。前人在库尔勒香梨果实生长发育期矿质元素含量变化[17-18]、不同肥料类型和用量对香梨品质[19-21]、生长调节剂及喷钙处理对果实矿质元素含量的影响[22-23]等方面已有一些报导，而关于库尔勒香梨系品种的果实品质和矿质元素含量之间的关系还鲜见报道。本研究以6 个库尔勒香梨品种为对象，分析比较6 个香梨品种果实品质及矿质元素含量的品种特性和差异，筛选影响不同果实品质指标的主要矿质元素因子，为开发利用资源的营养价值、功能性成分的质量评价、果园合理施肥以及品质调控提供科学的参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

供试梨品种取自新疆生产建设兵团第二师农业科学研究所梨种质资源保存圃中。果园立地条件及土肥水管理情况一致。砧木为杜梨，树龄18～20 a，树势中庸，株行距3 m×5 m。供试品种包括香梨及其5 个杂交后代（新梨6号、新梨7号、新梨8号、新梨9号、新梨10号）。每个品种随机选取5 株树冠大小相对一致的树作为重复，果实成熟时在每株树冠外围中部沿东、南、西、北4 个方位随机选取成熟度相对一致、大小适中、无机械伤及病虫害的果实样品各2 个，每个品种共采集40 个果实样品，带回实验室保存在0 ℃冰箱中，进行果实品质指标和矿质元素含量的测定。

蒽酮、乙醇、蔗糖、氢氧化钠、磷酸、酚酞、钼酸铵、乙二胺四乙酸二钠、偏磷酸、草酸、VC、冰醋酸、硼酸、酒石酸锑钾、高氯酸均为国产分析纯；浓硫酸、过氧化氢、硝酸均为国产优级纯。

1.2 仪器与设备

BP211D电子分析天平 广州广一科学仪器有限公司；WYT-IO-80%手持折射仪 成都光学厂；HH-S数显恒温水浴锅 江苏金坛市医疗仪器厂；GY-1型果实硬度计 东莞市塘厦精工仪器厂；T6S UV/VIS紫外-可见分光光度计 北京普析通用仪器有限责任公司；K-350凯氏定氮仪 瑞士步琦有限公司；AA-6300C原子吸收分光光度计 日本岛津公司；MultifugeX1R高速冷冻离心机 德国Heraeus公司；JJ-2组织捣碎机 金坛市科析仪器有限公司；DHG-9246A电热恒温鼓风干燥箱上海精宏实验设备有限公司。

1.3 方法

1.3.1 样品前处理

将果实先用自来水洗净，再用去离子水冲洗2 次，然后用吸水纸吸干表面水分。洗干净的果实用不锈钢刀削去果皮，剔除果核，将果肉切成小块放置于组织捣碎机中捣碎，装入塑料瓶中密封，保存于0 ℃冰箱中备测。

1.3.2 指标测定

单果质量采用电子分析天平测定；果实硬度采用GY-1型果实硬度计测定；可溶性固形物含量采用手持折射仪测定；可溶性糖含量的测定采用蒽酮比色法[24]；VC含量的测定采用钼蓝比色法[25]；可滴定酸含量的测定采用酸碱中和滴定法[26]；石细胞含量采用冷冻法测定[27]；糖酸比以可溶性糖含量和可滴定酸含量的比值表示。各指标重复3 次，取平均值。

果实氮（N）含量采用凯氏定氮法测定；果实磷（P）含量采用钼锑抗比色法测定；果实钾（K）含量采用火焰光度计法测定；果实铜（Cu）、铁（Fe）、锌（Zn）、钙（Ca）、镁（Mg）、锰（Mn）含量采用硝酸-高氯酸消解原子吸收分光光度法测定[28-30]。

1.4 数据处理与分析

采用Microsoft Excel和SPSS 18.0数据处理系统对实验数据进行计算和统计分析，采用Duncan’s新复极差法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同梨品种果实的主要内在品质性状比较

表1 不同梨品种果实的主要内在品质性状Table 1 Major internal quality traits of different fragrant pear cultivars

由表1可知，不同梨品种果实的单果质量在142.30～405.80 g之间，新梨8号的单果质量最大，为405.80 g，香梨的单果质量最小，为142.30 g；果实硬度在4.55～6.75 kg/cm2，新梨9号果实硬度最大，为6.75 kg/cm2，新梨7号果实硬度最小，为4.55 kg/cm2；可溶性固形物质量分数在11.78%～13.17%之间，新梨9号的可溶性固形物质量分数最高，为13.17%，新梨10号的可溶性固形物质量分数最低，为11.78%；可溶性糖质量分数在8.54%～10.33%之间，新梨9号的可溶性糖质量分数最高，为10.33%，新梨10号的可溶性糖质量分数最低，为8.54%；可滴定酸质量分数在0.045%～0.077%之间，新梨6号的可滴定酸质量分数最高，为0.077%，新梨8号的可滴定酸质量分数最低，为0.045%；VC含量在3.00～4.51 mg/100 g之间，新梨6号的VC含量最高，为4.51 mg/100 g，新梨8号的最低，为3.00 mg/100 g；石细胞质量分数变化范围为0.130%～0.440%，石细胞质量分数最高的是香梨，为0.440%，石细胞质量分数最低的是新梨6号，为0.130%；不同梨品种的糖酸比在125.58～211.87之间变化，其中新梨8号的糖酸比最高，为211.87，新梨6号的糖酸比最低，为125.58。

由表1还可以看出，在所测的6 个香梨系品种果实品质性状中，只有果实可溶性固形物含量和可溶性糖含量的变异程度较小，变异系数分别为4.07%、6.97%，石细胞含量的变异程度最大，达到46.86%，其次为单果质量（变异系数36.55%）、糖酸比（变异系数19.68%）、可滴定酸含量（变异系数19.67%）、果实硬度（变异系数17.50%）、VC含量（变异系数14.87%）。

表2 不同梨品种果实的矿质元素含量Table 2 Mineral element contents of different pear cultivars

由表2可知，不同梨品种果实中的大量元素N、P、K、Mg、Ca的含量远远大于其他4 种微量元素。果实大量元素中以K元素含量最高，微量元素中以Cu元素的含量最高。不同梨品种果实中N元素含量在0.27～0.48 g/kg之间，P元素含量在0.36～0.84 g/kg之间，K元素含量在0.81～1.19 g/kg之间，Ca元素含量在27.82～53.97 mg/kg之间，Mg元素含量在47.83～73.32 mg/kg之间，Fe元素含量在0.24～0.47 mg/kg之间，Cu元素含量在1.48～2.98 mg/kg之间，Zn元素含量在0.79～1.27 mg/kg之间，Mn元素含量在0.49～0.91 mg/kg之间。

不同梨品种果实内9 种矿质元素含量的变异程度不同，P元素含量的变异程度最大，变异系数为33.33%，其次为Cu元素含量，变异系数为28.05%，Mg元素含量的变异程度最小，变异系数为16.59%。果实品质和矿质元素含量的综合测定结果表明，不同梨品种之间的内在营养品质性状差异较大，说明香梨杂交后代品种资源多样性较为丰富。

2.2 不同梨品种果实矿质元素和品质之间的相关性

表3 不同梨品种果实矿质元素与品质的相关性Table 3 Correlation between fruit mineral elements and quality of different pear varieties

由表3可知，不同矿质元素对果实品质的影响不同，且同一种矿质元素在不同品质指标中所起的作用也不同。果实可溶性固形物和N元素含量存在显著的正相关关系，可溶性糖与Cu元素含量存在显著的正相关关系，可滴定酸与Mg元素含量存在显著的正相关关系，VC与P元素含量呈显著的正相关关系，糖酸比和Mg元素含量存在显著的负相关关系。由此表明，梨果实的品质形成是各种矿质元素协同作用的结果。

2.3 不同梨品种果实品质和矿质元素之间的通径分析

相关系数的大小虽能代表各品质性状与矿质元素含量之间的相关程度，但并不能完全反映出各种矿质元素对品质性状的相对重要性。通径分析则能较好地反映各相关指标间的相互影响和矿质元素对品质性状的相对重要性，通径系数的绝对值大小反映了各矿质元素对果实品质的影响大小[31-32]。

表4 不同梨品种果实矿质元素与单果质量的通径分析Table 4 Path analysis between fruit mineral elements and single fruit mass of different pear varieties

从表4可以看出，对单果质量的主要影响因子有N（x1）、P（x2）、Ca（x4）、Mg（x5）和Fe（x6）。各元素对梨果实单果质量影响的大小顺序为Ca（1.275 8）＞N（－1.264 9）＞P（0.953 3）＞Fe（－0.826 4）＞Mg（－0.612 8）＞K（－0.473 1）＞Zn（0.235 2）＞Mn（0.112 9）＞Cu（0.027 9），Ca为最大影响因子。其中P、Ca、Cu、Zn和Mn对梨果实单果质量的影响为正值，N、K、Mg、Fe对梨果实单果质量的影响为负值。果实矿质元素含量除通过直接作用引起果实品质的变化外，还通过其他指标的间接作用引起果实品质的变化。由表4还可以看出，通过其他因子对果实单果质量影响最大的因子为Mg（1.173 5），N和Fe对单果质量的间接影响也较大，且均为正值。Mn的间接通径系数较小。由此表明，对梨果实单果质量影响较大的因子为N、Ca、Mg和Fe。

从表5可以看出，对果实硬度的主要影响因子有P（x2）和Ca（x4）。各元素对梨果实硬度影响的大小顺序为Ca（0.631 2）＞P（0.371 9）＞K（0.244 0）＞Cu（－0.206 8）＞Mg（0.190 9）＞Mn（0.114 3）＞Zn（0.103 6）＞Fe（0.058 1）＞N（0.042 4），Ca为最大影响因子。其中N、P、K、Ca、Mg、Fe、Zn和Mn对果实硬度的影响为正值，Cu对果实硬度的影响为负值。由表5还可以看出，通过其他因子对果实硬度影响最大的因子为Cu（0.767 5），Mg和Zn对果实硬度的间接影响也较大，N、P、Ca的间接通径系数较小。由此表明，对果实硬度影响较大的因子为Ca和Cu。

表5 不同梨品种果实矿质元素与果实硬度的通径分析Table 5 Path analysis between fruit mineral elements and firmness of different pear varieties

表6 不同梨品种果实矿质元素与可溶性固形物的通径分析Table 6 Path analysis between fruit mineral elements and soluble solid content of different pear varieties

从表6可以看出，对可溶性固形物的主要影响因子有N（x1）、K（x3）、Ca（x4）、Mg（x5）、Fe（x6）和Cu（x7）。各元素对梨果实可溶性固形物影响的大小顺序为Ca（0.726 3）＞N（0.515 7）＞Mg（0.299 5）＞K（0.236 8）＞Fe（0.217 5）＞Cu（－0.213 9）＞P（－0.029 1）＞Zn（－0.013 5）＞Mn（－0.001 3）， Ca为最大影响因子。其中N、K、Ca、Mg和Fe对可溶性固形物的影响为正值，Cu、P、Zn、Mn对可溶性固形物的影响为负值。由表6还可以看出，通过其他因子对果实可溶性固形物影响最大的因子为Cu（0.774 5），P和Mn对可溶性固形物的间接影响也较大，且均为正值。Ca和Fe的间接通径系数较小。由此表明，对可溶性固形物影响较大的因子为Cu、Ca和N。

从表7可以看出，对可溶性糖的主要影响因子有N（x1）、P（x2）、K（x3）、Mg（x5）、Fe（x6）、Cu（x7）和Zn（x8）。各元素对梨果实可溶性糖影响的大小顺序为N（0.870 3）＞Zn（－0.716 8）＞Mg（0.672 3）＞P（0.457 8）＞Fe（0.206 9）＞Cu（－0.195 9）＞Ca（0.122 8）＞K（－0.115 3）＞Mn（－0.044 6）， N为最大影响因子。其中N、P、Ca、Mg和Fe对可溶性糖的影响为正值，K、Cu、Zn和Mn对可溶性糖的影响为负值。由表7还可以看出，通过其他因子对果实可溶性糖影响最大的为N（－0.797 1），且影响作用为负值，其次为Cu（0.756 6），影响为正值。K通过其他矿质元素对可溶性糖的影响为正值（0.606 3），Ca、Mn、Zn的间接通径系数也较大，P、Mg和Fe的间接通径系数较小。由此表明，对可溶性糖影响较大的因子为N、Cu、Mg和K。

表7 不同梨品种果实矿质元素与可溶性糖的通径分析Table 7 Path analysis between fruit mineral elements and soluble sugar content of different pear varieties

表8 不同梨品种果实矿质元素与可滴定酸的通径分析Table 8 Path analysis between fruit mineral elements and titrable acidity of different pear varieties

从表8可以看出，对可滴定酸的主要影响因子有N（x1）、P（x2）、Ca（x4）、Mg（x5）和Fe（x6）。各元素对梨果实可滴定酸影响的大小顺序为N（0.903 8）＞Fe（－0.797 6）＞P（0.696 2）＞Ca（0.429 7）＞Mg（0.384 3）＞Zn（－0.262 5）＞K（－0.084 2）＞Mn（0.073 2）＞Cu（－0.020 1），N为最大影响因子。其中N、P、Ca、Mg和Mn对可滴定酸的影响为正值，K、Fe、Cu和Zn对可滴定酸的影响为负值。由表8还可以看出，通过其他因子对果实可滴定酸影响最大的为Fe（1.012 8），且影响作用为正值，其次为N（－0.802 8），影响为负值，K和Cu的间接通径系数也较大，P、Ca、Mg、Zn和Mn的间接通径系数较小。由此表明，对可滴定酸影响较大的因子为Fe、N、P。

表9 不同梨品种果实矿质元素与糖酸比的通径分析Table 9 Path analysis between fruit mineral elements and sugar-toacid ratio of different pear varieties

从表9可以看出，对糖酸比的主要影响因子有N（x1）、P（x2）、Ca（x4）和Fe（x6）。各元素对糖酸比影响的大小顺序为N（－0.990 0）＞Fe（－0.973 4）＞P（0.842 8）＞Ca（0.688 5）＞Mn（0.148 8）＞Mg（0.104 0）＞K（－0.064 7）＞Zn（－0.047 9）＞Cu（－0.018 0），N为最大影响因子。其中P、Ca、Mn和Mg对糖酸比的影响为正值，N、Fe、K、Zn和Cu对糖酸比的影响为负值。由表9还可以看出，通过其他因子对果实糖酸比影响最大的为Fe（1.188 7），且影响作用为正值，其次为N（0.930 0），影响也为正值，Cu和K的间接通径系数较大，Ca的间接通径系数较小。由此表明，对糖酸比影响较大的因子为Fe、N、P和Ca。

表10 不同梨品种果实矿质元素与VC的通径分析Table 10 Path analysis between fruit mineral elements and vitamin C content of different pear varieties

从表10可以看出，对VC的主要影响因子有N（x1）、P（x2）、K（x3）、Ca（x4）、Mg（x5）和F e（x6）。各元素对V C影响的大小顺序为F e（－1.224 9）＞N（1.201 5）＞P（1.059 5）＞Mg（0.707 7）＞Ca（0.639 4）＞K（－0.563 2）＞Zn（－0.170 8）＞Cu（－0.145 8）＞Mn（0.080 5），Fe 为最大影响因子。其中N、P、Ca、Mg和Mn对VC的影响为正值，K、Fe、Cu和Zn对VC的影响为负值。由表10还可以看出，通过其他因子对果实VC影响最大的为Fe（1.440 2），且影响作用为正值，其次为K（1.054 2），影响也为正值，N通过其他矿质元素对VC的影响为负值（－1.087 4）。Ca、Mg和Zn的间接通径系数均较小。由此表明，对VC影响较大的因子为Fe、N、P和K。

表11 不同梨品种果实矿质元素与石细胞的通径分析Table 11 Path analysis between fruit mineral elements and stone cell content of different pear varieties

从表11可以看出，对石细胞的主要影响因子有N（x1）、P（x2）、Ca（x4）、Mg（x5）和Cu（x7）。各元素对石细胞影响的大小顺序为P（0.490 5）＞Ca（0.443 6）＞N（0.261 5）＞Mg（0.190 0）＞Cu（－0.189 6）＞Fe（0.141 6）＞Zn（－0.097 7）＞Mn（0.084 7）＞K（0.061 0），P为最大影响因子。其中N、P、Ca、Mg、Fe、Mn和K对石细胞的影响为正值，Cu和Zn对石细胞的影响为负值。由表11还可以看出，通过其他因子对果实石细胞影响最大的为Cu（0.750 3），且影响作用为正值，其次为K（0.430 0），影响也为正值，P和Fe的间接通径系数较小。由此表明，对石细胞影响较大的因子为Cu、P、Ca和K。

3 讨论与结论

矿质营养是梨生长发育、产量与果实品质形成的物质基础。梨果实矿质营养的含量因其生长的环境不同而表现出一定的差异，除与光、温、水、土、气等环境生态因子相关外，还与品种、砧木类型、栽培管理技术等因素密切相关。陈艳秋等[33]研究表明，在苹果梨果实矿质元素组分中，K含量最高，N、Mg与总糖含量呈显著负相关，Ca与可滴定酸呈显著负相关，Fe与可滴定酸呈显著正相关。汤婷婷[34]研究发现，单果质量与果实中N、Ca、Mg、Mn含量呈极显著负相关，可溶性固形物与N、K含量呈极显著正相关，与Cu含量呈极显著负相关；可溶性糖含量与Cu含量呈极显著负相关，可滴定酸含量与N、K、Ca、Mn含量呈极显著正相关，VC含量与Zn含量呈极显著正相关。苏艳丽[35]研究发现，在梨果实生长发育过程中，果实中N、P、K、Ca、Mg元素与单果质量都呈极显著负相关。前人的研究结果部分有出入，本研究与前人的研究成果也不尽相同，可能是由于只考虑单个元素对果实品质的影响，而元素之间的相互作用没能充分体现，也可能是品种之间的品质效应不尽相同所致。

不同香梨品种果实品质性状存在一定的差异，果实可溶性固形物含量和可溶性糖含量的变异程度较小，石细胞含量的变异程度最大。不同香梨系品种果实内9 种矿质元素的含量也存在一定程度的差异，P元素含量的变异程度最大，Mg元素含量的变异程度最小。相关性分析结果表明，果实可溶性固形物和N元素含量、可溶性糖与Cu元素含量、可滴定酸与Mg元素含量、VC与P元素含量呈显著的正相关关系，糖酸比和Mg元素含量存在显著的负相关关系，单果质量、果肉硬度、果实石细胞含量与各矿质元素含量之间不存在显著的相关性。

通径分析结果表明，梨果实中各种矿质元素对品质指标的影响存在一定的差异，其中，对单果质量直接影响的顺序依次为Ca＞N＞P＞Fe＞Mg＞K，对果实硬度直接影响的顺序依次为Ca＞P＞K＞Cu＞Mg，对可溶性固形物直接影响的顺序依次为Ca＞N＞Mg＞K＞Fe＞Cu，对可溶性糖直接影响顺序依次为N＞Zn＞Mg＞P，对可滴定酸直接影响的大小顺序为N＞Fe＞P＞Ca＞Mg，对糖酸比直接影响的大小顺序为N＞Fe＞P＞Ca，对VC直接影响的大小顺序为Fe＞N＞P＞Mg＞Ca＞K，对石细胞直接影响的大小顺序为P＞Ca＞N＞Mg＞Cu。生产实践中要合理调控各种矿质元素的施肥配比，从而实现梨果的优质高效栽培。