Ca(OH)2防治枣黑顶病及对果实营养的影响研究

2022-08-03付瑞敏刘春雷邢文会夏铁骑郝艳平

中国南方果树 2022年4期

王丁，付瑞敏，刘春雷，杨雪，邢文会，夏铁骑，郝艳平

(1 河南财政金融学院健康管理学院，郑州，450046，2 山西农业大学林学院，山西太谷，030801)

大枣ZizyphusJujubaMill.属于鼠李科枣属植物，为我国栽培面积最大的干果树种。枣果营养丰富，美味可口，且具有较高的保健和药用价值。枣树适应性极强、耐瘠薄，且产量丰富，具有显著的经济价值及生态效益，已成为我国北方地区广泛发展和推广的经济树种[1]。山西太谷“壶瓶枣”是中国十大名枣之一，因其个大肉厚、汁液丰富，具有较高经济价值。枣黑顶病于2004年在山西南部最先发现，严重时病果率高达90%，表现为枣果顶部黑皱，味道苦涩，无法食用，使得枣果失去商品价值，对果农造成较大损失。刘贤谦等首先将其命名为“枣黑顶病”，并证明枣黑顶病是由空气中的氟污染引起的，为生理性病害[2]。前人研究发现，外源钙剂能有效抑制枣黑顶病的发病率，与CaCl2相比，Ca(OH)2防治效果最好[3]。

钙离子作为连偶细胞内外生理生化反应的第二信使，是植物必需的微量元素之一。另外，钙离子还是植物细胞壁、细胞膜的组成成分之一，其对于植物细胞稳定性以及细胞内酶活性均具有重要的调控作用[4-7]。有学者研究表明，对果实生长发育来说，钙素营养的影响比氮、磷、钾等大量元素要大，与果实的品质、口感以及其他微量元素吸收关系密切[8-11]。喷施外源钙对果树的生长发育、产量形成、果实的外观品质、风味口感、耐贮性、矿物质元素以及抗病性均有非常重要的影响[12-16]。

例如，谷会等[17]的研究结果表明，外源钙处理对菠萝黑腐病有比较好的防治效果，其原因一方面降低了病原菌的致病性，另一方面外源钙明显提高了与抗病性相关的酶的活性。聂佩显等[18]研究了不同钙制剂对苹果苦痘病发病率的影响，结果表明，叶片施钙能显著降低苹果苦痘病的发病率。郭红彦等[19]研究发现，钙处理能显著降低“壶瓶枣”果皮和果肉果胶酶与纤维素酶活性从而降低“壶瓶枣”裂果率。邓彩萍等[3]研究了不同外源钙剂对枣黑顶病发病率的影响，结果表明，Ca(OH)2防治效果优于CaCl2。然而，喷施Ca(OH)2对“壶瓶枣”采后果实中可溶性糖、有机酸等风味物质以及矿质元素含量的影响尚未见系统研究。

本次试验以“壶瓶枣”为研究对象，探讨了在不同浓度梯度外源Ca(OH)2溶液处理的条件下，枣果肉中可溶性糖、有机酸、糖酸比和果肉矿质元素含量的变化情况。其目的在于，在能够基本防治山西枣产区的枣黑顶病的基础之上，寻找Ca(OH)2溶液最佳喷施浓度。

1 材料与方法

1.1 试验地概况及试验材料

试验地位于山西农业大学果树研究所枣种质资源圃内。试验地土壤为碳酸盐褐土，弱碱性，腐殖质较少，中等肥力。

试验选取枣树品种为“壶瓶枣”，树高及冠幅大致相同且生长良好，树龄约10年。试验共有9组处理，每个处理3株，共27株枣树。于9月下旬“壶瓶枣”果实成熟后开始采摘枣果，每株树随机采摘10颗大小相近的枣果，立刻用事先准备好的冰盒冷藏，随后带回实验室进行相关指标测定。

1.2 试验方法

Ca(OH)2溶液配制方法为：先配制Ca(OH)2(0.165%)饱和溶液，然后按照50倍(A8)、100倍(A7)、150倍(A6)、200倍(A5)、225倍(A4)、250倍(A3)、275倍(A2)、300倍(A1)稀释浓度配制8种不同浓度梯度的Ca(OH)2溶液，对照为清水(CK)。分别于2017年7月22日、8月2日、8月12日、8月22日、9月2日和9月12日进行喷施，每10 d喷施一次，共喷6次。

1.3 测定方法

采用考马斯亮蓝法测定枣果中蛋白质含量，维生素C含量测定采用2，6-二氯酚靛酚滴定法，用酶质量法测定膳食纤维含量[20]。

发病率=发病枣果数量/枣果总数×100%

病情指数=∑(发病级数×相应枣果数量)/(总枣果数×最高病级数)×100

病果分级标准：

0级：无病斑；

1级：出现零星病斑，面积<0.25 cm2；

2级：1 cm2>病斑面积>0.25 cm2；

3级：2 cm2>病斑面积>1 cm2；

4级：病斑面积>2 cm2且病斑部位轻微萎缩；

5级：病斑面积超过枣果2/5且枣果严重萎缩或腐烂。

1.4 数据分析

用Excel软件制图，方差分析及多重比较采用DPS软件进行。

2 结果与分析

2.1 对果实发病率的影响

试验结果看出，与对照相比，不同浓度Ca(OH)2溶液处理均能显著降低“壶瓶枣”黑顶病发病率，且随喷施溶液浓度的增大呈先下降后上升的趋势。其中防治效果最好的为A6，枣黑顶病发病率为13.5%，相比于对照33.6%的枣黑顶病发病率下降了20%。而A3、A4、A5处理间差异不显著，A3、A4、A7、A8处理间差异也不显著，A2、A7、A8处理间差异同样不显著(见图1)。

注：A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8分别代表Ca(OH)2溶液稀释300倍、275倍、250倍、225倍、200倍、150倍、100倍、50倍，CK为清水对照。不同小写字母表示处理间差异显著(p<0.05)。图2至图5同。

2.2 对果实病情指数的影响

病情指数代表枣园黑顶病发病严重程度。病情指数越大，则发病越严重。试验结果看出，随着处理溶液浓度的增加，“壶瓶枣”黑顶病病情指数总体呈现先下降后略有回升的趋势，其中A1、A2、A3、A4、A5、A6处理枣黑顶病病情指数显著小于对照，而A7、A8处理与对照差异不显著，A4、A5、A6处理显著小于其他处理。病情指数最小的为A6处理的1.98，最高为A7处理的2.69(见图2)。

图2 Ca(OH)2对“壶瓶枣”黑顶病病情指数的影响

2.3 对果实蛋白质含量的影响

蛋白质是人类膳食营养中不可或缺的三大产能营养素之一，在人类饮食中有着举足轻重的作用。试验结果看出，不同浓度Ca(OH)2溶液处理条件下，枣果果肉中蛋白质含量均显著高于对照，且蛋白质含量随溶液浓度增大而减少。不同处理之间差异显著，A1处理枣果蛋白质含量为2.47%，A2、A3处理间差异不显著，A4、A5、A6、A7处理间差异不显著，A8处理枣果中蛋白质含量为1.22%(见图3)。

图3 Ca(OH)2对“壶瓶枣”果肉蛋白质含量的影响

2.4 对果实维生素C含量的影响

植物中维生素C的作用不仅仅在于为人类提供了日常饮食所需维生素C，同时也是植物体内重要的抗氧化物质，普遍存在于植物细胞中。试验结果看出，A1、A2、A3、A4、A5处理“壶瓶枣”果肉中维生素C含量显著高于对照，而A6、A7、A8处理与对照差异不显著。说明中低浓度Ca(OH)2溶液可显著增加“壶瓶枣”果肉中维生素C含量，且枣果肉中维生素C含量随Ca(OH)2溶液浓度升高而减少。维生素C含量最高的为A1处理，其果肉中维生素C含量为2.24 mg/g，与对照相比维生素C增量为1.84 mg/g；A8处理枣果肉中维生素C含量最小，相比对照，增量仅为0.16 mg/g(见图4)。

图4 Ca(OH)2对“壶瓶枣”果肉维生素C含量的影响

2.5 对果实膳食纤维含量的影响

膳食纤维是指不能被人体消化吸收的一类碳水化合物，主要包括纤维素、半纤维素、果胶、低聚糖及其亲水衍生物，对人体健康有重要意义。试验结果看出，不同浓度Ca(OH)2处理条件下，“壶瓶枣”果肉中总膳食纤维的含量均显著高于对照，不同处理间差异显著，A1、A2、A7、A8处理间差异不显著，A3、A5、A6处理间差异也不显著。随着处理浓度的增大，果肉中膳食纤维含量先上升后下降，其中A4处理枣果中膳食纤维含量最大，为11.54%，与对照相比增量为5.75%，A2处理枣果中膳食纤维含量最小，为7.04%(见图5)。

图5 Ca(OH)2对“壶瓶枣”果肉膳食纤维含量的影响

3 讨论

刘贤谦等[2]和邓彩萍等[3]学者研究结果表明，首次发现于山西的枣黑顶病是由于大气氟污染所致，与CaCO3、CaCl2等其他钙剂相比，Ca(OH)2处理效果最好。其原因可能为：①Ca(OH)2溶液能与空气中的CO2发生反应，在枣果表面形成一层CaCO3保护膜从而降低枣果表面与大气中的氟接触；②氟污染的主要物质是工业生产排放到大气中的HF气体[21]，Ca(OH)2溶液极易与HF反应生成CaF2沉淀，从而减少HF气体进入植物体内[22]；③细胞内部的Ca2+也能与进入植物细胞内的F+发生反应，以CaF2的形式沉积下来，从而减少F+对植物细胞的毒害作用[23]。本研究是在前人研究基础之上的进一步深入，结果表明，Ca(OH)2饱和溶液稀释150倍后喷施能显著降低“壶瓶枣”黑顶病的发病率和病情指数，而高浓度Ca(OH)2溶液防护效果不明显，可能的原因为高浓度Ca(OH)2溶液具有强碱性和强腐蚀性，反而会腐蚀破坏枣果表面保护层而降低枣果对不良环境的防御性。

蛋白质是基因表达的最终产物，生命功能的执行者，是生物生命活动最重要的物质之一。钙离子作为第二信使，必须与蛋白质结合才能把信号有效放大和传递[24]。这些蛋白质包括钙调蛋白(CaM)、钙调素样蛋白(CML)、钙调神经磷酸酶b样蛋白(CBL)和钙依赖性蛋白激酶(CDPK)等。植物细胞内钙离子浓度的增加能激活这些蛋白质的表达[25]。上述蛋白属于钙离子信号传感蛋白，通过与下游结合蛋白结合调控植物细胞内各种酶类的活性，从而起到调控植物细胞生理活性的作用[26]。陈虹研究发现，钙制剂能显著提高“壶瓶枣”果肉中蛋白质含量，且“壶瓶枣”果肉中蛋白质含量与枣裂果率呈极显著负相关[27]。张丽秋等[28]研究了外源钙对马铃薯贮藏品质的影响，结果发现特定浓度外源钙可增加马铃薯蛋白质含量，不施钙或者高浓度钙均不利于马铃薯蛋白质的积累。本研究发现，Ca(OH)2溶液处理可显著提高枣果果肉中蛋白质含量，其中Ca(OH)2饱和溶液稀释300倍的低浓度溶液效果最好，且蛋白质含量随溶液浓度增大而减少，这与张秋丽等的研究结果类似。

众多学者研究表明，喷施外源钙能有效增加果实中维生素C含量[29]。例如，黄鹏[30]的研究结果表明，与对照相比，采前钙处理能显著提高无花果果实中维生素C含量；宋永玲等[31]用乳酸钙处理猕猴桃鲜果也得到了类似结果。本研究结果表明，喷施中低浓度Ca(OH)2溶液可显著增加“壶瓶枣”果肉维生素C含量，且含量随Ca(OH)2溶液浓度升高而减少。其可能的原因是钙处理能明显抑制抗坏血酸氧化酶和多酚氧化酶活性，从而降低采后枣果维生素C损失率[32]。

红枣中含有丰富的膳食纤维，是枣重要的生物活性物质之一[33-34]。韩絮周[35]和裴健翔[36]的研究结果表明，与对照相比，钙处理能显著增加红树莓和苹果果实中可溶性果胶、原果胶、纤维素等膳食纤维的含量，其原因是外源钙能抑制多聚半乳糖醛酸酶(PG)、果胶甲基酯酶(PME)和纤维素酶(CX)的活性。陈见晖等[37]研究了钙素对苹果果实β-1，3-葡聚糖合成酶和β-1，3-分解酶活性的影响，结果表明，钙处理能显著增加β-1，3-葡聚糖合成酶活性而抑制β-1，3-分解酶活性。本研究结果表明，喷施Ca(OH)2能提高“壶瓶枣”果肉中总膳食纤维的含量，且效果显著；随着喷施浓度的增大，果肉中膳食纤维含量先上升后下降，其中Ca(OH)2饱和溶液稀释225倍浓度处理增加效果最明显。