复合肥与纳米几丁质混合喷施对圆黄梨品质的影响

吕珍珍，郭献平，吴中营，韩永平，王东升

(河南省农业科学院园艺研究所，河南郑州 450002)

水果的风味与果实的可溶性糖和有机酸含量及其比例紧密相关[1,2]。目前，多数梨园生产管理中普遍存在重施化肥、轻施有机肥，果实品质差的问题，迫切需要一种新型的功能性肥料来解决此类问题。几丁质是一种六碳糖多聚体，化学结构与植物纤维素相似，性质稳定，广泛存在于虾、蟹、昆虫等的甲壳以及高等真菌的外壁和细胞壁内，在自然界中的蕴藏量非常大。纳米几丁质是由几丁质原材料经酸水解制备所

得。近些年，纳米材料已在多种植物上被研究其施用效应，例如氮肥中添加纳米氢醌和纳米茶多酚处理小白菜[3]，纳米剂包膜氮肥处理早稻[4]，纳米材料水浇灌玉米植株[5]，纳米胶片水培育生菜[6]均可增加植株对氮、磷、钾养分的吸收量，使农产品品质得到提升。研究证实，纳米几丁质能够通过影响光合作用和矿质元素含量达到改善小麦质量的效果[7]。Cheng等[8]发现纳米几丁质参与调节小麦花期和灌浆期碳氮代谢途径，增加干物质积累，提高产量和粗蛋白含量。对生长在砂质土壤中的小麦施用纳米肥料能够显著提高产量[9]。因此，笔者试用纳米几丁质做助剂与水溶性复合肥混合喷施圆黄梨树，研究对梨果品质的影响。

1 材料与方法

1.1 试验园概况

试验于2019年在河南省农业科学院现代农业示范基地国家梨产业技术体系郑州综合试验站示范梨园内进行。园地平坦，砂壤土，土层深厚，含有机质0.68%，全氮0.03%，速效氮62.52 mg/kg，有效磷148.47 mg/kg，速效钾419.1 mg/kg，pH值8.3，有灌溉条件，管理水平良好。当地年平均气温14.4 ℃，日照1938 h，降水量656.3 mm，无霜期224 d。栽植圆黄梨，株行距2 m×4 m，南北行向，纺锤形树形，10年生，树势中庸(图1)。行间自然生草。

图1 圆黄梨纺锤形树形

1.2 试验材料

①氮磷钾复合肥 (20%-20%-20%)水溶肥，购自史丹利化肥股份有限公司，A为0.2%氮磷钾复合肥(20%-20%-20%)水溶肥。②几丁质原材料，购自Sigma公司。纳米几丁质水悬浮液是经XUE[7]等人改良的酸水解法制得，B为0.003%纳米几丁质(图2)。

图2 纳米几丁质水悬浮液

1.3 试验设计与方法

试验以0.2%氮磷钾复合肥液A与0.003%纳米几丁质液水悬浮液B按3个不同比例(1∶1、0.75∶1、0.25∶1)混合后喷施，即处理T1(A+B)、T2(0.75A+B)、T3(0.5A+B)，另设单喷0.003%纳米几丁质T4(B)、单喷0.2%复合肥T5(A)，设空白对照CK(清水)。

选取生长势和负载量一致的圆黄梨植株，每个处理设为单株小区，重复3次，随机排列，计18株树。分别于幼果期(盛花期后20 d即4月17日和盛花期后30 d即4月27日)2次全树喷施。果实成熟时(8月13日)，各处理在树冠中部四周随机分散摘取梨果10个，每处理共取30个，运回实验室进行果实品质指标测定。

1.4 指标测定

果实纵横径测量用游标卡尺，单果重用电子天平，果实硬度用数显硬度计GY-4。

各处理每重复分别取1个果，去除果皮，果肉切碎，充分混合后放入-80 ℃冰箱液氮速冻(保持蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶酶活性)待测。测定可溶性固形物含量用数显糖度计(Atago，PAL-1，日本)，可溶性糖含量用蒽酮比色法，可滴定酸含量用NaOH中和滴定法，糖组分(葡萄糖、果糖、蔗糖、山梨醇)用高效液相色谱法(Waters e2695)，蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性用酶试剂盒(北京索莱宝生物科技公司)法。

1.5 数据处理

利用Excel 2007软件进行数据整理和绘图，SPSS 20.0进行差异显著性分析，新复极差法(Duncan)检测不同数据组间的差异显著性。

2 结果与分析

2.1 不同处理对圆黄梨果实品质的影响

如表1，0.2%氮磷钾复合肥液与0.003%纳米几丁质液按不同比例配施，可改善圆黄梨外观品质。以T2(0.75A+B)处理的整体效果为佳。单果重(480.8 g)，纵径(85.5 mm)、横径(97.7 mm)均显著大于其他处理；仅果实硬度(2.99 kg/cm2)显著低于处理T4-B(3.51 kg/cm2)，而与其他所有处理无显著差异；可溶性固形物含量最高，与处理T1(A+B)、T3(0.5A+B)无显著差异而显著高于处理T4(B)；T5(A)，CK；可滴定酸含量最低但与其它所有处理无显著差异。

观察果实发现，T2(0.75A+B)处理比T5(A)处理的果皮颜色整体偏黄，成熟度较好(图3)。可见，在梨果生产中，将纳米几丁质作为一种肥料辅助剂施用有望改善果品质量。

表1 不同处理对圆黄梨果实品质的影响

图3 复合肥与纳米几丁质配合喷施的果实外观状

2.2 不同处理对圆黄梨果实糖组分含量的影响

由图4可知，处理T2(0.75A+B)与常规施肥量T5(A)相比，梨果实中蔗糖含量分别为69.1 mg/g和48.6 mg/g，前者比后者提高了42.2%，差异显著；另3种糖组分葡萄糖、果糖和山梨醇含量差异都不显著。处理T2(0.75A+B)对梨果实蔗糖的增幅显著，推测与蔗糖代谢两种相关酶活性(SS和SPS)有关。

图4 复合肥与纳米几丁质配合喷施对圆黄梨糖组分含量的影响

2.3 不同处理对圆黄梨果实糖代谢相关酶的影响

据图5可知，T2(0.75A+B)和T5(A) 处理比较，SS酶活性分别为2.1 μmol·min-1·g-1·FW和1.0 μmol·min-1·g-1·FW，前者比后者提高了1.1倍，差异显著；SPS酶活性分别为13.33 μmol·min-1·g-1·FW和6.4 μmol·min-1·g-1·FW，差异显著。推测纳米几丁质是通过参与SS和SPS酶代谢调节过程，调控了果实糖分含量与转化分配，进而影响果实品质。

图5 复合肥与纳米几丁质配合喷施对圆黄梨SS酶和SPS酶活性的影响

3 小结与讨论

试验所用0.2%水溶复合肥(20%-20%-20%)与0.003%纳米几丁质水悬浮液以0.75∶1混配比例喷施幼果期圆黄梨树，比喷施其他混配比例、单喷复合肥、单喷纳米几丁质时，果实综合品质指标均佳。其中与单喷0.2%的水溶复合肥相比，单果重(480.8 g、429.3 g)提高12%；果实中蔗糖含量(69.1 mg/g、48.6 mg/g)提高了42.2%；蔗糖合成酶(SS)活性(2.1 μmol·min-1·g-1·FW和1.0 μmol·min-1·g-1·FW)，提高1.1倍；蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性(13.33 μmol·min-1·g-1·FW、6.4 μmol·min-1·g-1·FW)，提高1.08倍。这些指标均差异显著，说明纳米几丁质与肥料配施具有协同增效的作用，起到改善果实品质的效果。并且比常规施肥量节肥，达到优化果园肥水管理的效果，在农业生产中具有较好的应用前景。

梨果实中的蔗糖、葡萄糖和果糖是主要的可溶性糖, 其含量对果实品质起重要作用。蔗糖可作为调节草莓果实发育和成熟的信号[10]，蔗糖代谢又是糖积累的重要环节[11]。许多学者在苹果、葡萄、桃、猕猴桃、草莓、芒果和柑桔中发现蔗糖代谢相关酶与果实糖积累之间存在密切联系[12,13]。肥料与纳米几丁质配施，后者通过参与蔗糖代谢途径调节蔗糖代谢相关酶活性来影响果实内不同糖组分含量，尤其是蔗糖。