芒果果实不同生长发育期矿质元素需求规律

刘 斌，苏穆清，王松标，武红霞，马小卫

（1.攀枝花市农林科学研究院，四川 攀枝花 617061；2.海南省热带作物营养重点实验室/中国热带农业科学院南亚热带作物研究所，广东 湛江 524091）

【研究意义】芒果是世界五大名果之一，广泛分布于南北纬30°以内的热带、亚热带国家和地区。在世界热带水果中，因其果实成熟时风味浓郁、果肉色泽金黄，被誉为“热带水果之王”［1-2］。芒果也是我国热区重要的热带特色果树树种，在广东雷州半岛、海南、广西百色、四川攀枝花和云南华坪等产区发挥着重要的经济和生态效益，已成为地方农业农村发展的支柱产业。当前芒果生产中，病虫害防控、整形修剪技术比较成熟［3-4］，但田间养分管理技术远落后于芒果产业快速发展的需求，如果园施肥依据仍然以经验为主，过量、过少、元素比例不合理等问题依然突出。随着芒果种植年限的增加，因不合理施肥引起果园土壤酸化、板结、肥力下降，进而诱发的叶片和果实生理性缺素病害在不同芒果产区频繁发生，如叶柄肿胀、幼果落果严重、果实烂心等，严重影响了芒果的产量和果实品质［5］。明确芒果树养分吸收和利用特性，是“按需定量、按时供给”科学、合理、精准开展芒果果园施肥的前提，对实现芒果安全、高效、优质生产具有重要意义。【前人研究进展】评估某种作物养分需求特性最简单的方法是通过不同发育阶段整株取样，解体分析不同器官的生物量和养分积累量，获得作物对各营养元素的需求量，最终实现作物营养吸收和平衡施肥的最佳管理［6］。通过整株取样解剖的方法，史祥宾等［7］连续7 年研究了不同生育阶段巨峰葡萄各矿质元素的需求特性，Hamdi 等［6］分析了桃不同品种、不同生长发育阶段养分需求规律。但作为多年生木本果树，由于其根系发达，加上整形修剪对树体大小的影响，其他种类果树利用整株取样分析养分需求的研究相对较少。生产及科学研究中常通过叶片或果实中矿质元素含量分析，来判断树体营养是否缺乏、过量或元素之间是否平衡［8-9］。目前，芒果矿质营养的研究主要集中在比较分析不同品种成熟期果实营养元素含量的差异［10-11］，对于芒果树体和果实年度养分需求特点的研究较少。Kour 等［12］、李华东等［13］、康专苗等［14］分别报道了不同芒果品种、不同生长发育期叶片和果实中矿质元素含量的动态变化，而对于不同发育阶段果实对各营养元素的需求特性，以及各营养元素主要积累在果实哪个生育时期未见报道，而这些对于指导芒果科学施肥非常重要。【本研究切入点】以生产中栽培面积较大的台农1 号芒果为材料，研究果实生长发育过程中大量元素（氮、磷、钾）、中量元素（钙和镁）、微量元素（铜、锌、铁和锰）吸收和积累规律。【拟解决的关键问题】通过分析果实对不同元素需求的关键期和需求量，为芒果栽培中制定养分最佳管理技术提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为四川省攀枝花市仁和区芒果园种植的台农1 号，砧木为土芒，树龄15 年，株行距3 m×4 m，3 月中旬谢花，6 月下旬采摘。该果园施肥管理方式为：采果后每株施生物有机肥1.5 kg、复合肥（15-15-15）0.75 kg，果实膨大期每株追施复合肥（10-16-16）0.5 kg。采样区位于金沙江干热河谷，空气湿度小，干湿季明显，全年无冬，年平均气温20.3℃，昼夜温差14℃，≥10℃年积温6 600～7 400℃，年降雨量700～1 200 mm。试验果园0～40 cm 土壤碱解氮含量34.22 mg/kg、速效磷10.18 mg/kg、速效钾53.0 mg/kg，pH 值为6.89，有机质含量0.98%。

1.2 试验方法

2019 年开花前，选择9 株树冠完整、树体大小相对一致的树作为试验树，3 次重复，每个重复3 株果树。果实采样期从3 月21 日（花后7 d）开始，以后每隔14 d 采样1 次，果实达到商品成熟期（7 成熟）时完成最后1 次采摘，整个果实生长发育期共采摘8 次样品。每个取样时间点，从每株树树冠外围随机采摘3 个大小一致、无病虫害的健康果实，每3 株采摘的果实（共9 个）作为一个样品。

果实采摘后快速带回实验室，用自来水和蒸馏水分别清洗两次，晾干，用万分之一天平称鲜重。将每个果实切成小块，置于烘箱中105℃杀青、70℃烘干至恒重，称干重后粉碎，用于营养元素分析。参照鲍士旦［15］方法测定果实中N、P、K、Ca、Mg、Cu、Zn、Fe 的含量，其中N 含量采用凯氏定氮法测定，P 含量采用钼锑抗比色法测定，K 含量采用火焰光度法测定，Ca、Mg、Cu、Zn、Fe、Mn 含量采用ICP-MS 测定（用干灰化-稀盐酸溶解）。

2 结果与分析

2.1 芒果果实生长发育规律

台农1 号芒果果实鲜重和干物质积累变化规律如图1 所示，该品种芒果生长发育期可以分为3 个阶段：花后7～35 d 为幼果期，单果鲜重和干重分别增加10 倍和50 倍；花后35～77 d 为果实快速膨大期，单果鲜重和干重分别增加32 倍和34 倍；花后77～105 d（采摘期）为果实缓慢生长期，单果鲜重和干重均增加1 倍。

2.2 芒果果实发育成熟期大量元素含量变化

从图2A 可以看出，花后7 d，果实中N 含量（20.62 g/kg）＞K 含量（16.14 g/kg）＞P 含量（2.28 g/kg）；花后35 d，果实进入膨大期后，K 含量（13.33 g/kg）＞N 含量（13.14 g/kg）＞P 含量（1.59 g/kg）；随着果实的发育成熟，整个果实中N、P、K 含量均表现出降低趋势。花后7～63 d，果实中N、K 含量下降幅度较大，花后63 d 至果实采摘期N、K 含量变化不明显；整个生长发育期，果实中P含量下降趋势较平缓。

随着果实的发育成熟，N、P、K 积累量逐步增加（图2B）。幼果期整个果实中N、P、K 积累量分别占整个发育期果实总积累量的2.95%、3.09%和2.94%；果实快速膨大期N、P、K 积累量迅速增加，分别占整个发育期果实总积累量的64.38%、64.74%和74.94%。果实采摘时，果实中N、P、K积累量分别占果实干物质总量的0.83%、0.10%和0.89%。

2.3 芒果果实发育成熟期中、微量元素含量变化

由图3A 可知，幼果期整个果实中Ca 含量增加，果实发育到膨大期后Ca含量表现出下降趋势；整个生长发育期，果实中Mg 含量整体表现出下降趋势。随着果实生长发育成熟，果实中Ca、Mg 积累量逐渐增加（图3B）。幼果期，果实中Ca、Mg 积累量变化不明显；果实进入快速膨大期后，Ca、Mg 积累量均表现出迅速增加趋势，花后35～77 d Ca、Mg 积累量分别占整个发育期积累量的65.91%和69.41%；果实发育后期（缓慢膨大期），Ca、Mg 积累量增加趋势变缓。果实采摘时，果实中Ca、Mg 积累量分别占果实干物质总量的0.12%和0.10%。

从图4 可以看出，随着果实发育成熟，整个果实中微量元素Fe、Cu、Zn、Mn 含量整体上均表现出降低趋势，不同元素在生长发育过程中其含量变化趋势并不完全相同。花后7～35 d，Fe、Zn 含量下降速度较快，降低幅度分别为114.02%和89.90%，进入果实膨大期后降低幅度较小。果实Cu 含量在花后7～49 d 小幅下降，花后49～105 d 变化幅度不明显。Mn 含量在幼果期小幅增加，果实快速膨大期显著下降，果实缓慢生长期含量显著增加。在果实生长发育过程中，微量元素Fe、Cu、Zn、Mn 积累量逐步增加，果实快速膨大期Fe、Cu、Zn 积累量分别占整个发育期积累量的46.33%、57.15%和69.12%，Mn 积累量以果实缓慢膨大期为主（60.58%），幼果期各元素积累量变化不明显。果实采摘时，果实中Fe、Cu、Zn、Mn 积累量与果实干物质总量的比例均低于0.10%。

图4 台农1 号芒果果实发育期微量元素含量和积累量变化Fig.4 Changes in the contents and accumulation of trace elements in ‘Tainong 1’ fruit at different development stages

2.4 芒果果实发育成熟期营养元素比值变化

从图5 可以看出，在果实生长发育期间，N/Ca、K/Ca、Mg/Ca 比值整体上表现出降低趋势。花后7～91 d，N/Ca、K/Ca、Mg/Ca 比值持续降低，而花后91～105 d 其比值小幅增加。整个生长发育期，果实中K/P 比值变化呈“∧”型，其中花后77 dK/P 比值最高。在果实发育成熟期间，K/Mg比值变化较复杂，花后7 d K/Mg 比值略高于花后105 d。

图5 台农1 号芒果果实发育期营养元素比值变化Fig.5 Changes in ratios of nutrients in‘ Tainong 1’ fruit at different development stages

3 讨论

在多年生园艺作物中，果实是营养元素积累量最大的器官［16］。在果树年度生长周期中，关于果实和树体养分吸收变化规律在桃形李［17］、桃［6］、橙［8］、梨［18］、葡萄［7］上均开展了相关研究。而关于芒果的相关研究很少，仅分析了不同发育期芒果果实中营养元素含量的变化［19］，而缺乏对果实营养积累特性的分析。

本研究分析了台农1 号芒果果实发育过程中矿质元素含量和积累量变化规律。台农1 号芒果果实发育进程分为幼果期、果实快速膨大期、果实缓慢膨大期3 个明显阶段，理论上芒果果实发育成熟期果实重量呈“S”型变化。本研究发现，台农1 号芒果果实发育后期，单果鲜重和干重仍表现出显著增加趋势，这可能与攀枝花特殊气候条件有关。攀枝花位于金沙江干热河谷，每年1月至5 月上旬为干旱、高温季节，5 月下旬后进入雨季，充足的雨水供应有利于芒果果实生长；同时由于本试验取样时间间隔较长，可能导致果实发育后期生长量仍表现出显著增加趋势。果实中N、P、K、Mg、Cu、Zn、Fe、Mn 含量随着果实发育成熟均表现出下降趋势，其中幼果期和果实快速膨大期下降趋势显著，果实缓慢膨大期下降幅度较小，这与脐橙［16］上的研究结果相似。果实快速膨大期营养元素含量迅速下降，与其生长速率较快有关；果实发育后期生长缓慢，其营养元素含量下降幅度也随之减小。从幼果期至果实采摘期，台农1 号果实中各营养元素的积累量逐步增加，除Mn 积累量以果实缓慢膨大期为主外，其他元素的积累量均以果实快速膨大期为主。

本研究中，幼果期Ca 含量迅速增加，然后随着果实发育成熟，整个果实中Ca 含量缓慢下降，与前人在柑橘［20］、脐橙［16］、橄榄［21］上的研究结果相似。Storey 等［20］认为，果实发育成熟过程中Ca 含量的这种变化，与果实吸收Ca 的过程受木质部蒸腾流和细胞活动双重调控有关。Ca 元素在细胞壁构建、细胞膜稳定、细胞渗透势平衡等生理过程中扮演着重要角色，果实中Ca 元素缺乏常诱发一些生理性病害，如梨果皮坏死［22］、葡萄裂果病［23］、柑橘裂果［24］等，生产中常通过叶面喷施钙肥或调节剂增加果实Ca 吸收量。根据果实发育过程中Ca 含量变化特点，幼果期被认为是外源补Ca 的最佳时期。本研究发现，果实快速膨大期芒果果实中Ca 积累量占整个发育期总积累量的65.91%。因此，芒果果实补Ca 的时间应以幼果期和果实快速膨大期为重点。

Fe、Zn 元素广泛参与植物体内生理和生化代谢过程，是果树营养生长和生殖生长所必需的微量元素。有研究表明，柑橘脱落幼果中Fe、Zn含量低于未脱落的正常果实［10,25］。在本研究所分析的营养元素中，幼果期果实中Fe、Zn 含量下降幅度最大，而这一时期为芒果果实大量落果期。我们推测这一时期的过量落果可能与Fe、Zn 含量大幅降低有关。由于本研究的局限性，关于这一假设以及幼果期补Fe、Zn 是否能有效提高芒果座果率，还需开展更多研究加以证实。

台农1 号果实采摘时，整个果实中各营养元素积累量表现为K ＞N ＞Ca ＞P ＞Mg ＞Mn ＞Fe ＞Zn ＞Cu。参照陆景陵［26］对植物中营养元素的分类标准，元素含量占干物质总量的0.5%以上为大量元素、0.1%～0.5%为中量元素、低于0.1%为微量元素。根据本研究结果，K、N 为芒果果实所需的大量元素，Ca、P、Mg 为中量元素，Mn、Fe、Zn、Cu 为微量元素。

4 结论

随着果实发育成熟，台农1 号芒果果实中各矿质元素积累量逐步增加，果实快速膨大期（花后35～77 d）是养分需求的最大期；除Mn 外，K、N、Ca、P、Mg、Fe、Zn、Cu 元素在果实快速膨大期积累量占总吸收量的64.38%～74.94%。为满足果实生长发育所需营养，果实快速膨大期应是芒果追肥管理的关键期。芒果果实对Ca 元素的需求量超过P 元素，养分管理中应重视Ca 肥应用，依据果实产量合理施用P 肥。