-
矿质营养是甜柿(Diospyros kaki Thunb.)生长发育、生理代谢与果实品质形成的物质基础和重要调控因子,与柿果实外观、内在品质均密切相关[1-2]。果实中适宜的养分含量与比例可明显提高果实的产量与品质。近年来报道了‘富士’苹果(Malus domestica Borkh.‘Fuji’)、‘阳丰’甜柿(D. kaki Thunb. ‘Youhou’)等果实矿质元素与果实品质关系的研究[1-5]。但果树各品种品质不同,所需矿质元素的代谢效率不同,果实品质形成中转录因子、激素、甲基化等表观调控也易受光照、土壤矿质元素供应等环境因素影响[6-7],因此果实矿质元素与果实品质的关系,生产中往往因品种与栽培区的不同而有别[3-4]。如在胶东地区发现红富士苹果磷含量对单果质量、可溶性固形物和果肉硬度具有较大促进作用[4],但在全国11个省市的调查中,未发现相似结论[3];而辽宁地区种植的22个苹果品种的研究表明,铜和锌元素与果实可溶性固形物显著正相关[8]。
甜柿可自然脱涩,风味佳,经济价值高,市场前景广阔,目前在全国20多个省市已有栽培,面积超过1万hm2,且栽培面积和规模不断扩大[9-10]。云南保山地区气候非常适于甜柿生长,当地‘次郎’甜柿(D. kaki Thunb. ‘Jiro’)品质风味均显著高于国内同品种柿果[11],年产甜柿3万余t,是全国最大的甜柿产区之一,甜柿也已成为当地精准扶贫中的重要树种。刘同祥等对该地区19个‘次郎’甜柿果园土壤养分、叶片养分与果实品质关系进行了分析,探讨了优质‘次郎’甜柿土壤养分、叶片养分优化方案,为该地区‘次郎’甜柿的优质高效栽培提供了技术支持[10]。本研究在上述研究的基础上,以19个保山柿园‘次郎’甜柿为材料,探析甜柿果实矿质元素与果实品质指标的关系,筛选影响果实品质指标的主要矿质元素,以期为南方甜柿园精准施肥等提供科学依据。
HTML
-
19 个‘次郎’甜柿果园2 a的果实品质指标均值表明(表1),甜柿果实品质指标在柿园间存在差异,果形指数、可溶性固形物含量、果实硬度的变异程度较小,其中果形指数变异程度最小,变异系数为2.60%,而单果质量、果实维生素C、类胡萝卜素含量的变异程度较大,均在20.00%以上,其中单果质量变异系数最大,为23.82%。
项目
Item单果质量
Fruit weight/g果形指数
Fruit shade index果实硬度
Fruit firmness/(kg·cm−2)可溶性固形物
Soluble solids/%维生素C
Vitamin C/(mg·kg−1)类胡萝卜素
Carotenoid/(mg·kg−1)平均值 Mean 159.34 0.653 11.64 14.77 8.31 39.70 最大值 sMax 239.07 0.697 12.92 16.60 11.92 51.70 最小值 Min 114.88 0.621 9.64 13.81 5.74 26.10 标准差 STD 37.96 0.017 0.73 0.84 1.88 8.90 变异系数CV/% 23.82 2.600 6.27 5.69 22.59 22.42 注:平均值等数据引自文献[11]。
Note: Data are quoted from literature[11].Table 1. Attibutes of fruit quality in ‘Jiro’ persimmon
19个柿园2 a的果实矿质元素含量均值表明(表2),甜柿果实矿质元素含量存在一定差异。大量元素中,果实钾元素含量最高,平均值达75.22 mg·kg−1,其次为果实氮、磷、钙、镁元素;微量元素中,果实锌元素含量最高,铜元素含量最低。大量元素变异程度相当,变异系数在12.44%~23.48%之间,整体上低于微量元素,钾元素变异系数最小,为12.44%。微量元素中,锰元素变异系数最高,达92.50%,铁、铜元素变异系数在50.00%左右,锌元素变异系数为21.60%,与大量元素中钙、镁元素相当。
项目
Item氮
N/(mg·kg−1)磷
P/(mg·kg−1)钾
K/(mg·kg−1)钙
Ca/(mg·kg−1)镁
Mg/(mg·kg−1)铁
Fe/(mg·kg−1)锰
Mn/(mg·kg−1)铜
Cu/(mg·kg−1)锌
Zn/(mg·kg−1)平均值 Mean 43.12 10.82 75.22 8.15 4.83 0.17 0.080 1.43 6.39 最大值 Max 60.50 16.10 106.01 11.47 6.83 0.504 0.481 3.22 9.20 最小值 Min 31.81 7.29 62.66 4.92 2.99 0.05 0.013 0.19 3.93 标准差 STD 6.85 1.87 9.36 1.91 0.96 0.08 0.074 0.75 1.38 变异系数CV/% 15.87 17.24 12.44 23.48 19.88 50.30 92.50 52.45 21.60 Table 2. Mineral nutrition of fruit in ‘Jiro’ persimmon
-
‘次郎’甜柿果实矿质元素间相关性分析表明(图1),氮、磷、钾元素三者之间极显著正相关(p<0.01)。果实氮元素含量与果实磷、钾、钙、铜、锌元素含量显著或极显著正相关,与果实铁元素含量极显著负相关。果实氮、磷、钾、钙、镁5种大量元素含量均与果实铜元素含量显著或极显著正相关。果实钙元素含量与氮、镁、铜、锌元素含量极显著正相关。果实铜元素含量与果实所有大量元素含量以及果实锌元素含量的相关性均达到显著或极显著水平。
由图2可知,果实矿质元素对单果质量、果实硬度、可溶性固形物含量的综合影响较大,单果质量与果实氮(−0.554)、钙(−0.652)、镁(−0.431)元素含量均极显著负相关,与锌元素含量(−0.398)显著负相关。果实硬度与果实钙元素含量显著正相关,相关系数为0.372,与其它元素相关性较弱。可溶性固形物与果实氮、钙、镁、铜、锌元素含量相关性均达到显著或极显著水平,且均为负相关关系。而果实矿质元素对果形指数、维生素C、类胡萝卜素含量的综合影响较小,果形指数、维生素C及类胡萝卜素与各果实矿质元素间的相关性均未达到显著水平。
-
简单相关分析表示各矿质元素对果实品质指标的综合作用大小,而不能直接显示某一元素对果实品质的直接作用和间接作用。为了揭示每种甜柿果实矿质元素对各果实品质的直接作用和间接作用大小,以果实矿质元素氮(X1)、磷(X2)、钾(X3)、钙(X4)、镁(X5)、铁(X6)、锰(X7)、铜(X8)、锌(X9)为一个正态总体,以果实品质指标为另一正态总体进行通径分析。对各果实品质指标进行正态性检验(表3),对所有果实品质指标进行夏皮罗-威尔克检验(Shapiro-Wilk),显著水平均大于0.05,表明所有果实品质指标均服从正态分布,可以进行通径分析。
项目
Item单果质量
Fruit weight果实硬度
Fruit firmness可溶性固形物
Soluble solids果形指数
Fruit shade index维生素C
Vitamin C类胡萝卜素
Carotenoid夏皮罗-威尔克检验
Shapiro-Wilk test0.812 0.483 0.621 0.514 0.688 0.544 统计量 Statistics 0.983 0.801 0.948 0.898 0.98 0.976 Table 3. Normality test of the fruit quality indicators
通径系数的绝对值大小与某一矿质元素对果实品质的影响成正比,其中直接通径系数反映了该矿质元素的直接作用大小。表4显示,果实矿质元素对果实单果质量均有不同程度影响,其直接通径系数的顺序为:氮(−0.420 0)>钙(−0.386 0)>铜(0.332 0)>锌(−0.216 0)>镁(−0.213 0)>锰(−0.190 0)>钾(0.125 0)>磷(−0.111 0)>铁(0.001 0),铜、钾、铁元素的直接作用与单果质量正相关外,其它矿质元素对单果质量的直接作用均为负相关。其中氮、钙元素对单果质量的直接负作用影响达到显著水平(p<0.05)。果实矿质元素除通过自身直接作用影响果实品质外,还通过其它矿质元素间接影响果实品质,这一影响可通过间接通径系数来衡量。
作用因子
Factor直接通径系数
Directpath coefficient通过X1
By X1通过X2
By X2通过X3
By X3通过X4
By X4通过X5
By X5通过X6
By X6通过X7
By X7通过X8
By X8通过X9
By X9间接通径系数
Indirect coefficientN(X1) −0.420 0* −0.068 7 0.075 5 −0.133 2 −0.063 3 −0.000 4 −0.004 6 0.145 7 −0.085 1 −0.134 0 P(X2) −0.111 0 −0.260 0 0.089 1 −0.047 9 −0.057 3 −0.000 1 0.012 7 0.117 5 −0.043 4 −0.189 3 K(X3) 0.125 0 −0.253 7 −0.079 1 0.005 8 −0.024 5 −0.000 1 0.009 1 0.118 2 −0.058 1 −0.282 4 Ca(X4) −0.386 0* −0.144 9 −0.013 8 −0.001 9 −0.125 9 −0.000 2 −0.035 7 0.180 6 −0.124 2 −0.265 9 Mg(X5) −0.213 0 −0.124 7 −0.029 9 0.014 4 −0.228 1 −0.000 1 0.026 6 0.177 0 −0.053 1 −0.218 1 Fe(X6) 0.001 0 0.182 3 0.013 7 −0.010 8 0.069 5 0.025 6 0.012 2 −0.086 7 0.030 2 0.236 0 Mn(X7) −0.190 0 −0.010 1 0.007 4 −0.006 0 −0.072 6 0.029 8 −0.000 1 0.053 1 0.013 2 0.014 8 Cu(X8) 0.332 0 −0.184 4 −0.039 3 0.044 5 −0.210 0 −0.113 5 −0.000 3 −0.030 4 −0.152 7 −0.686 1 Zn(X9) −0.216 0 −0.165 5 −0.022 3 0.033 6 −0.222 0 −0.052 4 −0.000 1 0.017 2 −0.152 7 −0.564 2 Table 4. Path analysis between fruit mineral nutrients and fruit weight
果实硬度与矿质元素通径分析发现(表5),对果实硬度直接作用较大的矿质元素为钙(0.363 0)、铜(−0.315 0)、锌(0.266 0),其次为磷(−0.137 0)和钾(0.130 0),而其它矿质元素对果实硬度的影响较小。而果实钙、锌元素与果实硬度的间接通径系数较小,表明钙、锌元素与果实硬度间的作用主要体现为直接作用。而铜元素对果实硬度的间接影响最大,间接通径系数为0.421 8,铜元素与钙、锌元素的通径系数分别为0.197 5与0.188 1,表明铜元素主要是通过正向作用钙元素与锌元素,而对果实硬度起到间接正作用。
作用因子
Factor直接通径系数
Directpath coefficient通过X1
By X1通过X2
By X2通过X3
By X3通过X4
By X4通过X5
By X5通过X6
By X6通过X7
By X7通过X8
By X8通过X9
By X9间接通径系数
Indirect coefficientN(X1) 0.030 0 −0.084 8 0.078 5 0.125 2 0.029 1 −0.031 7 −0.001 2 −0.138 3 0.104 8 0.081 7 P(X2) −0.137 0 0.018 6 0.092 7 0.045 0 0.026 4 −0.009 0 0.003 3 −0.111 5 0.053 5 0.118 9 K(X3) 0.130 0 0.018 1 −0.097 7 −0.005 4 0.011 3 −0.006 3 0.002 4 −0.112 1 0.071 6 −0.118 2 Ca(X4) 0.363 0 0.010 4 −0.017 0 −0.002 0 0.057 9 −0.013 1 −0.009 2 −0.171 4 0.153 0 0.008 6 Mg(X5) 0.098 0 0.008 9 −0.036 9 0.015 0 0.214 5 −0.008 8 0.006 9 −0.167 9 0.065 4 0.097 2 Fe(X6) 0.073 0 −0.013 0 0.016 9 −0.011 2 −0.065 3 −0.011 8 0.003 1 0.082 2 −0.037 2 −0.036 3 Mn(X7) −0.049 0 0.000 7 0.009 2 −0.006 2 0.068 2 −0.013 7 −0.004 7 −0.050 4 −0.016 2 −0.013 1 Cu(X8) −0.315 0 0.013 2 −0.048 5 0.046 3 0.197 5 0.052 2 −0.019 1 −0.007 8 0.188 1 0.421 8 Zn(X9) 0.266 0 0.011 8 −0.027 5 0.035 0 0.208 7 0.024 1 −0.010 2 0.003 0 −0.222 7 0.022 2 Table 5. Path analysis between fruit mineral nutrients and fruit firmness
各矿质元素对果实可溶性固形物含量直接作用的大小顺序为:钙(−0.667 0)>氮(−0.367 0)>锰(0.194 0)>铁(−0.178 0)>镁(0.156 0)>钾(0.153 0)>铜(−0.145 0)>锌(0.074 0)>磷(−0.001 0)(表6)。钙和氮元素对可溶性固形物含量的直接通径系数较大,均为负向作用,且显著性检验均达到显著水平(p<0.05);而磷和锌元素的直接通径系数甚小。
作用因子
Factor直接通径系数
Directpath coefficient通过X1
By X1通过X2
By X2通过X3
By X3通过X4
By X4通过X5
By X5通过X6
By X6通过X7
By X7通过X8
By X8通过X9
By X9间接通径系数
Indirect coefficientN(X1) −0.367 0* −0.000 6 0.092 4 −0.230 1 0.046 3 0.077 3 0.004 7 −0.063 7 0.029 2 −0.044 6 P(X2) −0.001 0 −0.227 2 0.109 1 −0.082 7 0.042 0 0.021 9 −0.013 0 −0.051 3 0.029 2 −0.172 1 K(X3) 0.153 0 −0.221 7 −0.000 7 0.010 0 0.017 9 0.015 3 −0.009 3 −0.051 6 0.019 9 −0.220 2 Ca(X4) −0.667 0* −0.126 6 −0.000 1 −0.002 3 0.092 2 0.032 0 0.036 5 −0.078 9 0.042 6 −0.004 7 Mg(X5) 0.156 0 −0.109 0 −0.000 3 0.017 6 −0.394 2 0.021 4 −0.027 2 −0.077 3 0.018 2 −0.550 8 Fe(X6) −0.178 0 0.159 3 0.000 1 −0.013 2 0.120 1 −0.018 7 −0.012 4 0.037 8 −0.010 4 0.262 7 Mn(X7) 0.194 0 −0.008 8 0.000 1 −0.007 3 −0.125 4 −0.021 8 0.011 4 −0.023 2 −0.004 5 −0.179 6 Cu(X8) −0.145 0 −0.161 1 −0.000 4 0.054 5 −0.3628 0.083 1 0.046 5 0.031 0 0.052 3 −0.256 9 Zn(X9) 0.074 0 −0.144 6 −0.000 2 0.041 2 −0.383 5 0.038 4 0.024 9 −0.011 8 −0.102 5 −0.464 2 Table 6. Path analysis between fruit mineral nutrients and fruit soluble solids
表7表明,各矿质元素中,钙元素与果形指数的直接通径系数最大(−0.405 0),其次为锌元素(0.256 0),且锌元素与果形指数的间接通径系数在矿质元素间最大,为−0.252 4,表明锌元素主要是通过负作用于钙元素(−0.232 9),而对果形指数起到间接负作用。其余矿质元素的直接通径系数与间接通径系数均较小,说明果形指数的大小对果实内矿质元素含量变化不敏感。
作用因子
Factor直接通径系数
Directpath coefficient通过X1
By X1通过X2
By X2通过X3
By X3通过X4
By X4通过X5
By X5通过X6
By X6通过X7
By X7通过X8
By X8通过X9
By X9间接通径系数
Indirect coefficientN(X1) −0.085 0 0.005 0 0.006 6 −0.139 7 0.024 7 −0.008 7 −0.001 8 −0.007 9 0.100 9 −0.021 0 P(X2) 0.008 0 −0.052 6 0.007 8 −0.050 2 0.022 3 −0.002 5 0.005 0 −0.006 4 0.051 5 −0.025 1 K(X3) 0.011 0 −0.051 3 0.005 7 0.006 1 0.009 5 −0.001 7 0.003 6 −0.006 4 0.068 9 0.034 3 Ca(X4) −0.405 0 −0.029 3 0.001 0 −0.000 2 0.049 1 −0.003 6 −0.013 9 −0.009 8 0.147 2 0.140 5 Mg(X5) 0.083 0 −0.025 2 0.002 2 0.001 3 −0.239 4 −0.002 4 0.010 4 −0.009 6 0.063 0 −0.199 8 Fe(X6) 0.020 0 0.036 9 −0.001 0 −0.000 9 0.072 9 −0.010 0 0.004 7 0.004 7 −0.035 8 0.071 5 Mn(X7) −0.074 0 −0.002 0 −0.000 5 −0.000 5 −0.076 1 −0.011 6 −0.001 3 −0.002 9 −0.015 6 −0.110 6 Cu(X8) −0.018 0 −0.037 3 0.002 8 0.003 9 −0.220 3 0.044 2 −0.005 2 −0.011 8 0.181 0 −0.042 7 Zn(X9) 0.256 0 −0.033 5 0.001 6 0.003 0 −0.232 9 0.020 4 −0.002 8 0.004 5 −0.012 7 −0.252 4 Table 7. Path analysis between fruit mineral nutrients and fruit shade index
与简单相关分析相比,通径分析可更灵敏地检测到矿质元素与果实维生素C及类胡萝卜素含量间的关系。表8表明,对果实维生素C含量起密切作用的矿质元素主要是磷、钙和钾。其中,磷元素与维生素C含量存在显著的直接作用,直接通径系数为−0.495 0,钙、钾元素与果实维生素C含量间均表现为直接正作用,直接通径系数分别为0.428 0、0.394 0。
作用因子
Factor直接通径系数
Directpath coefficient通过X1
By X1通过X2
By X2通过X3
By X3通过X4
By X4通过X5
By X5通过X6
By X6通过X7
By X7通过X8
By X8通过X9
By X9间接通径系数
Indirect coefficientN(X1) 0.073 0 −0.306 4 0.238 0 0.147 7 −0.079 6 0.069 4 −0.002 9 −0.066 3 0.007 1 0.007 0 P(X2) −0.495 0* 0.045 2 0.280 9 0.053 1 −0.072 1 0.019 7 0.008 0 −0.053 5 0.003 6 0.285 0 K(X3) 0.394 0 0.044 1 −0.352 9 −0.006 4 −0.030 8 0.013 8 0.005 8 −0.053 8 0.004 8 −0.375 5 Ca(X4) 0.428 0 0.025 2 −0.061 4 −0.005 9 −0.158 4 0.028 8 −0.022 6 −0.082 1 0.010 4 −0.266 0 Mg(X5) −0.268 0 0.021 7 −0.133 2 0.045 3 0.252 9 0.019 2 0.016 8 −0.080 5 0.004 4 0.146 7 Fe(X6) −0.160 0 −0.031 7 0.060 9 −0.033 9 −0.077 0 0.032 2 0.007 7 0.039 4 −0.002 5 −0.005 0 Mn(X7) −0.120 0 0.001 8 0.033 2 −0.018 9 0.080 5 0.037 5 0.010 2 −0.024 2 −0.001 1 0.119 0 Cu(X8) −0.151 0 0.032 0 −0.175 2 0.140 3 0.232 8 −0.142 8 0.041 8 −0.019 2 0.012 7 0.122 4 Zn(X9) 0.018 0 0.028 8 −0.099 5 0.106 0 0.246 1 −0.065 9 0.022 4 0.007 3 0.012 7 0.257 9 Table 8. Path analysis between fruit mineral nutrients and vitamin C content
表9表明,果实类胡萝卜素含量与多种矿质元素密切相关,各矿质元素直接通径系数排序为:钾(−0.777 0)>氮(0.452 0)>磷(0.421 0)>锰(0.392 0)>钙(−0.384 0)>镁(0.193 0)>锌(0.166 0)>铜(0.072 0)>铁(−0.020 0),钾、氮、磷、锰、钙元素直接通径系数较大,其中钾和钙元素的直接通径系数为负值,氮、磷、锰元素的直接通径系数为正值,其余元素对类胡萝卜素的直接通径系数较小。
作用因子
Factor直接通径系数
Directpath coefficient通过X1
By X1通过X2
By X2通过X3
By X3通过X4
By X4通过X5
By X5通过X6
By X6通过X7
By X7通过X8
By X8通过X9
By X9间接通径系数
Indirect coefficientN(X1) 0.452 0* 0.260 6 −0.469 3 −0.132 5 0.057 3 0.008 7 0.009 4 0.031 6 0.065 4 −0.168 8 P(X2) 0.421 0* 0.279 8 −0.554 0 −0.047 6 0.051 9 0.002 5 −0.026 3 0.025 5 0.033 4 −0.234 9 K(X3) −0.777 0** 0.273 0 0.300 2 0.005 8 0.022 2 0.001 7 −0.018 8 0.025 6 0.044 7 0.654 3 Ca(X4) −0.384 0 0.155 9 0.052 2 0.011 7 0.114 1 0.003 6 0.073 7 0.039 2 0.095 5 0.545 8 Mg(X5) 0.193 0 0.134 2 0.113 2 −0.089 4 −0.226 9 0.002 4 −0.054 9 0.038 4 0.040 8 −0.042 1 Fe(X6) −0.020 0 −0.196 2 −0.051 8 0.066 8 0.069 1 −0.023 2 −0.025 1 −0.018 8 −0.023 2 −0.202 3 Mn(X7) 0.392 0* 0.010 8 −0.028 2 0.037 3 −0.072 2 −0.027 0 0.001 3 0.011 5 −0.010 1 −0.076 6 Cu(X8) 0.072 0 0.198 4 0.084 6 −0.276 6 −0.208 9 0.102 9 0.005 2 0.062 7 0.117 4 0.085 7 Zn(X9) 0.166 0 0.178 1 0.084 6 −0.209 0 −0.220 8 0.047 5 0.002 8 −0.023 9 0.117 4 −0.023 4 Table 9. Path analysis between fruit mineral nutrients and carotenoidcontent