杏花银梨果园改造对土壤养分和果实品质的影响

彭 程，蒙万聪，邓林萍，常晓晓，罗贱良，陈 喆，邱继水，林志雄，陆育生

（1广东省农业科学院果树研究所，农业部南亚热带果树生物学与遗传资源利用重点实验室，广东省热带亚热带果树研究重点实验室，广州 510642；2乐昌市岭南落叶果树研究所，广东韶关 512200）

0 引言

砂梨(Pyrus pyrifolia)原产中国长江流域及其以南地区，作为一种营养丰富的水果，砂梨具有广阔的发展前景。广东省是中国砂梨种植的最南端地区，砂梨种植面积约6667 hm2，主要分布北回归线以北的山区[1]。广东省砂梨品种资源有封开县的杏花银梨、东源县的黄沙梨、阳山县的洞冠梨等。杏花银梨主产于广东省封开县杏花镇，已有130多年的栽培历史，尤以杏花镇斑石村银梨的品质最佳。封开杏花银梨属落叶乔木，树冠开张、果大、扁圆、艳丽、皮薄、色红褐，上有银色小星点、果柄长软，果肉乳白色，用铁刀削之不呈锈色层，肉质爽脆有“落地开花”之佳传，汁多化渣，鲜食清甜蜜味可口，有润肺、清心、降火、解暑热等特点。

由于受到台湾早熟砂梨[2]、青花梨[3]、粤引早脆梨[4]、新世纪等引进品种的冲击，以及长期重产量轻品质，重视化学肥料、忽略有机肥施用等现象，从而导致梨园土壤板结坚硬、有机质下降、养分平衡失调、肥水利用率低和果实品质下降等诸多问题，致使杏花银梨产业发展受限。因此，杏花银梨园高效更新是当前相关研究的重要课题之一。目前常见的有机无机肥配施方法在改良苹果果园、樱桃果园、人参果园、枸杞果园土壤和提升果实品质上均有报道[5-7]。根据杏花银梨品种特点，在封开县杏花镇开展有机无机肥配施处理对杏花银梨果园土壤和果实品质影响的研究，对改善本地砂梨品种品质，完善当地杏花银梨生产技术规范具有重要意义。然而，关于有机无机肥施用方法对杏花银梨果园土壤理化性状和果实品质影响方面的研究尚未见报道。为此本文通过引导种植户进行树根井字开沟、分层压有机无机肥和回土。分析有机无机肥配施处理对杏花银梨果园土壤元素、土壤微生物含量、土壤酶活性、果实基本品质、果实氨基酸含量、果实香气成分等影响，以期为大面积推广应用提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验田位于广东省肇庆市封开市杏花镇斑石村。试验材料是13年生杏花银梨植株。试验使用肥料为牛粪（含N 0.5%、P 0.3%、K 0.25%）、复合肥、稻草以及石灰。深耕改土方法为：进行树根井字开沟、分层压肥和回土。每0.067 hm2加入1000 kg牛粪、1000 kg稻草、1000kg复合肥以及50kg石灰。改土面积为0.33hm2，未改土面积为0.33 hm2。

1.2 取样

土壤取样时间为2019年3月中旬，以杏花银梨树滴水线附件采取土壤，每棵树的4个方向取土壤样品，3棵树为一个重复，总共取3个生物学重复。立即4℃储藏备用。改土组和对照组均按照此方法取土壤样品。杏花银梨果实取样时间为2019年7月中旬，待果实成熟取样。选取长势一致的4棵树进行取样，每棵树选取大小颜色一致的果实20个，共计80颗果实。均匀分成3份。改土组和对照组均按照此方法取果实样品。

1.3 土壤元素和微生物含量分析

土壤pH用土壤pH计检测，土壤有机质含量用重铬酸钾容量法-外加热法测定，土壤速效氮、磷、钾分别采用碱解扩散法、碳酸氢钠提取-钼锑抗比色法和乙酸铵浸提-火焰光度法测定。土壤微生物数量采用稀释涂布平板法测定。采用牛肉膏蛋白胨培养基培养细菌，马丁氏培养基培养真菌，改良高氏一号培养基培养放线菌。

1.4 土壤酶测定方法

土壤脲酶活性的测定方法采用苯酚钠-次氯酸比色法，酶活性以24 h后1 g土壤中NH3-N的毫克数表示；土壤蔗糖酶活性的测定采用3,5-二硝基水杨酸比色法，酶活性以24 h后1 g土壤生成葡萄糖毫克数表示；土壤磷酸酶活性的测定采用磷酸苯二钠比色法，酶活性以24 h后1 g土壤中释放出的酚的毫克数表示；土壤过氧化氢酶活性的测定采用高锰酸钾滴定法，酶活性以高锰酸钾溶液滴定过氧化氢分解反应剩余过氧化氢的量表示[8]。

1.5 基本品质分析

采用NaOH中和滴定法分析可滴定酸含量[9]；用2,6-二氯靛酚滴定法测定维生素C含量[10]；参照国标法(GB/T 5009.8-2016)测定可溶性总糖含量，糖酸比=可溶性总糖/可滴定酸。可溶性固形物使用可溶性固形物测定仪(Atago PR-101R,Tokyo,Japan)进行测定。

1.6 单糖组分分析

测定采用高效液相色谱法(HPLC)，分析仪器为Agilent 1260高效液相色谱仪。糖组分检测使用色谱柱为Waters Sugar PAKⅠ柱。色谱条件：柱温25℃；流动相（乙腈:水=77:23）；流速1.0 mL/min；每次进样体积为15 μL，使用Agilent G4212示差折光检测器。采用外标法进行定量分析。

1.7 氨基酸含量分析

称取10 g的果肉粉末，加入10 mL单蒸水进行研磨提取，4000 RPM，15 min。取上清0.45 μmol/L滤膜过滤，取1 mL稀释液与1 mL 5%的磺基水杨酸混匀，静止1 h，（1 mL磺酸水杨酸混合液+1 mL 0.06 mol/L HCl），静止1 h，4000 RPM，10 min。取上清0.22 μmol/L滤膜过滤，装液相瓶待测。样品测定方法：色谱柱：LCAK07/Li；流动相：柠檬酸锂A=pH 2.90，B=pH 4.20，C=pH 8.00；流速：洗脱泵0.45 mL/min+衍生泵0.25 mL/min；检测：570 nm+440 nm；温度：38～74℃梯度升温。

1.8 挥发性成分分析

称取10 g的果肉粉末，加入50 mL顶空瓶中，加入内标10 μL（2-辛醇，浓度为2.0475 mg/L）。加入饱和NaCl水溶液10 mL。用锡箔纸密封后，40℃水浴平衡10 min，插入固相微萃取纤维DVB/CAR/PDMS(50/30 μm)，萃取30 min，解吸3 min。色谱条件：使用Rtxwax毛细管气相色谱柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)。升温程序初始温度为40℃，以5℃/min的速度升至180℃，然后以10℃/min的速度升至230℃。载气He（纯度大于99.99%），不分流，流速1.0 mL/min。进样口温度240℃。传输线温度为240℃。质谱条件：离子源温度为230℃，电离方式为EI。电子能量设为70 eV，扫描范围35～450 m/z。定性采用各组分在图谱库NIST11.lib中匹配度大于99%的鉴定结果，并根据C7-C30正构烷烃标准样品保留时间计算相关化合物保留指数，并与文献资料相关化合物保留指数进行比对分析。采用内标法对样品的峰面积进行校正。

1.9 数据处理与分析

采用Excel 2013和SPSS19.0对数据进行统计及显著性和相关性分析。

2 结果与分析

2.1 土壤中氮磷钾含量分析

由表1可知经过有机无机肥配施后杏花银梨果园土壤中氮磷钾元素含量发生显著变化，而pH、有机质含量变化不明显。处理组土壤中碱解氮、速效磷以及速效钾等含量相较于对照组显著提升，其中碱解氮提高了18.47%，速效磷提高了63.79%，速效钾提高了252.30%。表明有机无机肥配施后土壤中速效磷、速效钾元素的比例显著上升。

表1 土壤中pH、有机质含量、N、P、K元素含量分析

2.2 土壤微生物含量以及相关酶活性分析

由表2可知，有机无机肥配施处理组土壤中各类微生物含量相较于对照组变化差异显著，其中细菌总量增加了203.43%，真菌总量增加了206.25%，放线菌总量增加了442.33%。进一步酶活性分析显示处理组土壤中蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶以及过氧化酶等活性相较于对照组显著提高，其中蔗糖酶活性提高了202.18%，脲酶活性提高了38.26%，酸性磷酸酶活性提高了35.51%；而过氧化物酶则提升了100.00%。表明有机无机肥配施后土壤中微生物含量显著升高，菌群活力增强，土壤酶显著增加。

表2 土壤中微生物含量以及相关酶活性分析

2.3 杏花银梨果实品质分析

由表3可知，有机无机肥配施处理组果实中总糖含量提升了10.80%，总酸含量下降了12.12%，可溶性固形物提升13.74%。说明经过有机无机肥配施后根系充分吸收营养物质能够显著提升总糖含量，降低了杏花银梨可滴定酸含量，提高了糖酸比。

表3 梨果实基本品质分析

2.4 杏花银梨果实单糖组分分析

为深入了解有机无机肥配施对杏花银梨糖组分影响，对杏花银梨果实中糖组分进行分析。结果如表4所示，杏花银梨果实中果糖、葡萄糖、山梨醇、蔗糖以及肌醇含量占总糖含量99%以上。有机无机肥配施处理组果实中山梨醇和蔗糖含量均显著提高，分别提升了11.33%和111.70%；葡萄糖和肌醇含量显著下调，分别下调了16.91%和19.48%；果糖含量未发生变化。表明有机无机肥配施能够调整杏花银梨果实各糖组分比例。

表4 梨果实单糖组分分析 mg/g FW

2.5 氨基酸成分分析

氨基酸是果实品质的主要成分之一，其组成与含量是评价果实营养价值的主要指标。因此，氨基酸的组成与含量对果实品质与营养风味有着重要的影响[11-12]。食物蛋白质的氨基酸组成比例虽各有不同，但其营养价值的优劣主要由其所含必需氨基酸(essential amino acid，EAA)的种类、数量及其比例决定。由表5可知，有机无机肥配施对照组总氨基酸含量为455.64 mg/100 g，而处理组为812.02 mg/100 g，相较于对照组提升了78.22%。对照组重要氨基酸含量为86.28 mg/100 g，而处理组为129.98 mg/100 g，相较于对照组提升了50.65%。对照组中天冬氨酸和谷氨酸含量分别113.66、47.22 mg/100 g，鲜味类氨基酸总量为160.88 mg/100 g；而处理组中天冬氨酸和谷氨酸含量分别为180.36、75.78 mg/100 g，总量为256.14 mg/100 g，鲜味类氨基酸总量相较于对照组提升了59.21%。对照组中丝氨酸、脯氨酸、甘氨酸和丙氨酸含量分别为23.90、13.12、2.37、17.98 mg/100 g，甜味氨基酸总量为57.37 mg/100 g；而处理组中分别为36.34、16.65、2.15、32.37 mg/100 g，总量为87.51 mg/100 g，甜味氨基酸总量提升了52.54%。表明有机无机肥配施后能够显著提升杏花银梨总氨基酸含量、重要氨基酸含量、鲜味类氨基酸含量和甜味类氨基酸含量。

表5 梨果实氨基酸成分分析 mg/100 g

2.6 挥发性成分分析

由表6可知，利用HS-SPME-GC-MS从不同处理杏花银梨果肉中共鉴定出57种香气物质，不同处理杏花银梨果肉的香气物质种类和含量差异较大。其中有机无机肥配施处理组果实总香气物质含量由382.23 μg/kg FW 提高至 460.98 μg/kg FW，提升了20.60%。已有研究表明砂梨香气成分主要以清香型的C6醛类为主[13]。本研究发现杏花银梨果实香气成分中己醛、2-己烯醛和3-己烯醛总含量为178.78 μg/kg FW，占总香气比例为46.77%，经有机无机肥配处理后己醛、2-己烯醛和3-己烯醛总含量为295.30 μg/kg FW，占总香气含量比例提升至64.06%。另外，先前研究表明酯类物质对砂梨香气成分贡献率高[13]。本文有机无机肥配施后杏花银梨果肉酯类物质的数量和含量也显著提升。对照组只能检测到丁酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、乙酸丁酯、己酸乙酯、乙酸己酯、苯甲酸乙酯、乙酸苯乙酯，共7种，共计6.50 μg/kg FW。处理组果实能够检测到丙酸乙酯、丁酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、乙酸丁酯、丁酸丙酯、戊酸乙酯、乙酸戊酯、己酸乙酯、乙酸己酯、苯甲酸乙酯、苯乙酸乙酯、乙酸苯乙酯、甲酸-2-甲基苯甲酯，共13种酯类物质，共计40.62 μg/kg FW，总量提升了524.92%。结果表明有机无机肥配施后杏花银梨果实总香气物质能够显著提升，特别是酯类物质数量和含量。

表6 梨果实香气成分分析

续表6

3 讨论与结论

已有研究表明，有机无机肥配施能够改善土壤结构，提高肥料利用效率，提升果实品质[14-17]。本研究发现有机无机肥配施能够提升杏花银梨果实可溶性固形物含量和糖酸比、总氨基酸含量显著提升、果糖等主要糖组分含量显著增加。可能是由于有机肥中含有易分解的碳氮和营养元素[18]，而且有机无机肥配施能够促进微生物生长和代谢[19]，提高土壤肥力[20]以及土壤酶活性[21]，并且其中蔗糖酶可能有效增加土壤中营养物质含量、而脲酶对土壤中氮素的转化起到重要作用[22]。本文研究结果也发现经有机无机肥配施后土壤中微生物数量显著增加，土壤酶活性提高。其次，有机肥和无机肥联合施用能够改善土壤结构，提高肥料利用效率。本研究结果表明经有机无机肥配施后土壤中碱解氮、速效磷以及速效钾含量显著提升，与有机无机肥配施在油菜[23]、水稻[24]、烟草[25]中实施效果一致。再者，牛粪肥对果实品质提升可能起到重要作用。赵亚楠等[26]研究牛粪肥处理对肥城桃基本品质的影响时发现牛粪肥处理能够提高果实蔗糖和总糖含量，降低总酸含量。另外，李继蕊等[27]发现牛粪肥明显改善土壤的理化性质，提高黄瓜产量及果实中游离氨基酸、可溶性糖含量。

已有研究表明砂梨香气成分主要以清香型的C6醛类为主[13]。本研究中未处理杏花银梨果实香气成分中己醛、2-己烯醛和3-己烯醛占总香气比例为46.77%，经有机无机肥配施处理后三者占比提升至64.06%，且酯类香气成分种类增多6种，酯类物质含量由6.50 μg/kg FW提升至40.62 μg/kg FW。可能是由于有机无机肥配施处理提高果实特征香气物质含量和种类[26]。其次，经过有机无机肥配施处理后土壤理化性质的改善，可能树体吸收的营养元素种类更加全面，香气物质合成途径的相关基因或酶活性增加，从而使得香气物质种类和含量显著增加。

综上所述，杏花银梨果园经有机无机肥配施改土后，土壤元素含量、微生物数量以及土壤酶活性等显著提升，杏花银梨果实品质显著提升。当然，本文着重讨论的是单一有机无机肥配施，可能不同有机肥和无机肥配比对果实的影响不同，有待后续进一步探究。