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      聚-γ-谷氨酸提升檸檬產(chǎn)量和品質(zhì)的研究

      2018-08-04 08:28:14劉勝周威王亮何紹國姜玲
      中國果菜 2018年7期
      關(guān)鍵詞:灌根谷氨酸柑桔

      劉勝 ,周威 ,王亮 ,何紹國 ,姜玲

      (1.華中農(nóng)業(yè)大學園藝林學學院,園藝植物生物學教育部重點實驗室,國家果樹脫毒種質(zhì)資源室內(nèi)保存中心,湖北武漢430070;2.四川省安岳縣科學技術(shù)研究所,四川安岳642350)

      聚-γ-谷氨酸(Poly-γ-glutamic acid,PGA)是微生物發(fā)酵產(chǎn)生的陰離子型多聚氨基酸,是一種具有水溶性高、吸附性強、生物相容性好、可食無害、對環(huán)境友好等優(yōu)點的新型生物可降解高分子化合物,已廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、化工、食品和農(nóng)業(yè)等行業(yè)[1]。近年來,PGA在農(nóng)業(yè)上已被證明具有提高作物肥料利用率、抑制肥料分解和流失、改善土壤保肥保水能力、節(jié)省肥料施用量、提高產(chǎn)量和改良作物品質(zhì)等多種功能[2]。對小白菜[3]、溫州蜜柑[4]、草莓[5]、水稻[6]、玉米[7]、棉花[8]和葡萄[9]等植物具有增產(chǎn)和提高品質(zhì)的效果。長期以來,在檸檬的種植過程中,不合理的使用化肥,導致肥料利用率下降,果實產(chǎn)量和品質(zhì)下降,造成投入大、收益低的現(xiàn)象。隨著人們環(huán)境保護意識的增強和國家大力推行可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,環(huán)境友好型、可改善環(huán)境的產(chǎn)品被逐漸重視[10]。

      尤力克是檸檬[Citrus limon(L.)Burm.F.]的優(yōu)良品種之一,原產(chǎn)于美國,在我國四川安岳、云南德宏等地栽培較多,果色鮮艷,油胞凸出,出油量高,汁多肉脆,是鮮食和加工的首選品種。果皮淡黃,厚且粗,平均單果重約150g,果汁多、香氣濃,檸檬酸含量高,適應(yīng)性廣、豐產(chǎn)性好。但在實際生產(chǎn)過程中,尤力克檸檬存在果實品質(zhì)不高、優(yōu)質(zhì)果率低等問題。本文研究了檸檬栽培過程中使用PGA灌根對品質(zhì)與產(chǎn)量的影響,探索了PGA的最佳使用濃度,為檸檬的品質(zhì)改善和產(chǎn)量增加提供技術(shù)參考。

      1 材料與方法

      1.1 試驗場地與材料

      試驗地選擇四川省安岳縣鴛大鎮(zhèn)五鳳村楊福乾果園,該地水肥條件和栽培管理相對一致,檸檬品種為13年生的尤力克。田間試驗由四川省安岳縣科學技術(shù)研究所完成,果品外觀和內(nèi)在品質(zhì)分析由華中農(nóng)業(yè)大學園藝林學學院完成。

      PGA由武漢光華時代生物科技有限公司提供。

      1.2 試驗方法

      1.2.1 大田試驗

      本試驗設(shè)3個處理和1個對照,分別在2015年3月2日沿著樹冠滴水線下在 20~30cm深處,溝施復混肥(NPK比例為10:6:9)0.4kg/株,2015年6月28日沿著樹冠滴水線下20~30cm溝施復混肥(NPK比例10:6:9)0.4kg/株。同時處理A用50mg/L的PGA溶液灌根,處理B用100mg/L的PGA溶液灌根,處理C用200mg/L的PGA溶液灌根;每個小區(qū)灌根5株,每株灌根3L,重復3次。當果實成熟后,從每株樹外圍中部的東南西北四個方向各取1個果實,用于品質(zhì)的分析。

      1.2.2 品質(zhì)分析

      果形指數(shù):按照文獻[11]方法進行測定。

      單果重:對每個果實稱重,求平均值。

      果實色度:用果實色度測量儀(日本 CE公司生產(chǎn))測定每個果實的果皮與果肉的特征值,測出L、a、b值,L表示亮度變量值,L越大表明所測樣品表面越亮;a表示紅色或綠色值,最大值為199.99,正值為紅色,負值偏綠;b表示黃色或藍色值,最大值為199.99,正值為黃色,負值偏藍;用 L、a、b 值,再算出 C 值(C2=a2+b2),最后求出每個處理的平均值[12]。

      可溶性固形物含量:將每一處理的果實榨汁,使用手持測糖儀對各重復的混合果汁進行可溶性固形物含量的測定,求出平均值。

      可滴定酸含量:吸取5mL果汁于錐形瓶中,加入適量蒸餾水,加入3滴酚酞,溶液不變色,然后用0.1mol/L標準NaOH溶液進行滴定,邊滴定邊震蕩,直到溶液出現(xiàn)粉紅色并且30s內(nèi)不褪色,根據(jù)所用NaOH的量算出可滴定酸的含量,求出平均值[13]。

      VC含量:采用2,6-二氯酚靛酚滴定法進行測定,根據(jù)公式(1)計算出VC的含量[14]。

      式中,A表示VC的含量;V為體積,mL;T為換算系數(shù),為0.0848mg/mL;m為稱量質(zhì)量,g。

      還原糖含量:采用蒽酮比色法測定。

      蛋白質(zhì)含量:采用考馬斯亮藍G-250法(Brangford法)測定。

      1.3 數(shù)據(jù)分析

      采用Excel軟件進行數(shù)據(jù)分析,用新復極差法(SSR)對數(shù)據(jù)進行顯著性分析。

      2 結(jié)果與分析

      2.1 PGA對檸檬外觀品質(zhì)的影響

      表1(見下頁)顯示了PGA處理對檸檬果實外觀品質(zhì)的影響。由表可知,50、100、200mg/L 3種濃度的PGA處理使檸檬單株產(chǎn)量比對照組分別提高了13.3%、34.7%和17.7%。經(jīng)50、100、200mg/L這3種濃度PGA處理后的果實單果重相比CK都有極顯著的提高,單果重分別增長62.2%、79.5%和28.3%(見圖1)。PGA處理后的果實縱徑和橫徑均比對照增大,50mg/L、100mg/L處理果實縱橫徑比對照增大17.1%、25.5% 和15.6%、18.9%,增幅達到極顯著的水平。

      PGA處理后的果實果皮要比CK趨向黃色加深,50mg/L和100mg/L的PGA處理果色比對照更黃且顏色更鮮艷(見圖1)。果肉b值和C值的變化并不明顯,沒有達到差異顯著水平;而處理后的果肉L值均增加,果肉亮度值分別增加0.5%、1.7%和5.5%。

      表1 PGA處理對檸檬果實外觀品質(zhì)的影響Table 1 Effect on appearance quality of lemon with PGA treatment

      表2 PGA處理對檸檬果實內(nèi)在品質(zhì)的影響Table 2 Effect on internal quality of lemon with PGA treatment

      圖1 三種PGA濃度處理在檸檬上的應(yīng)用效果比較Fig.1 The application effect of PGA with different concentration on lemon

      2.2 PGA對檸檬內(nèi)在品質(zhì)的影響

      由表2可知,PGA處理過的果實其可溶性固形物都比對照低,檸檬是以含酸量越高品質(zhì)越好。因此,雖然PGA處理使檸檬果實可溶性固性物含量下降,沒有達到差異顯著水平。但50、100mg/L PGA處理過的果實可滴定酸都比對照高,分別增加4.3%和2.9%。PGA處理過的果實VC含量與未處理的果實差異不大,沒有達到顯著水平。200mg/L PGA處理果實比對照果實中的還原糖含量增加12.77%,增幅達到極顯著水平。PGA處理過的果實蛋白質(zhì)含量比對照顯著地增加,50、100、200mg/L PGA處理后的果實相比于對照,蛋白質(zhì)含量增幅分別達到了1.8%、5.1%和7.51%。200mg/L PGA處理比對照蛋白質(zhì)含量提高,達到差異顯著水平。

      3 討論

      3.1 PGA能夠提高檸檬的產(chǎn)量和品質(zhì)

      試驗證明,PGA處理可提高檸檬的單株產(chǎn)量和單果重。200mg/L的PGA處理果實比對照果實中的還原糖含量增加了12.8%,增幅達到極顯著水平。50、100mg/L PGA處理過的果實蛋白質(zhì)含量與對照均有增加。50mg/L和100mg/L的PGA處理可滴定酸都比對照提高,分別提高了4.3%和2.9%。50mg/L和100mg/L的PGA使果實表皮的黃色加深,色彩鮮艷,可以提高檸檬的商品性能,使農(nóng)民增產(chǎn)增收。綜合以上產(chǎn)量和外觀內(nèi)質(zhì)的指標,使用PGA濃度為100mg/L時的單果重比對照提高,并達到差異極顯著的水平,從增產(chǎn)效果和外觀色澤兩方面的表現(xiàn)看,100mg/L的PGA處理最好。

      在實際生產(chǎn)過程中,影響尤力克檸檬高產(chǎn)的不利因素通常是冬、春干旱,前期生長受抑制,影響開花、坐果和春梢生長;伏旱則影響果實膨大。而PGA能提高土壤的保水性能。在本試驗中,檸檬產(chǎn)量顯著提高可能與PGA提高抗旱性能有著密切的關(guān)系??梢酝茰y,PGA在干旱區(qū)使用效果更好。

      3.2 PGA具有在多種植物上推廣應(yīng)用的潛力

      PGA能對多種植物和外觀和內(nèi)質(zhì)有明顯的改善作用,如水稻[6,15]、溫州蜜柑[4]、草莓[5]、龜井[16]、無籽椪柑和翡翠柚[17]和白菜[18]等。這與本試驗中檸檬的研究結(jié)果一致,下一步可在柑桔等作物上進行推廣。由于柑桔為多年生常綠植物,生長周期長,需肥量大,聚-γ-谷氨酸可以充分調(diào)節(jié)土壤的微環(huán)境,大大提高肥料的利用率。為了使PGA能有效地接觸到柑桔的根系,使聚-γ-谷氨酸在柑桔上發(fā)揮出更好的作用。還可進一步研究PGA更加有效的施用方式,如配合滴灌方法使用,這樣既可節(jié)省勞動力成本,又可發(fā)提高PGA的使用效果。此外,PGA在提高柑桔的抗逆境和抗病能力方面,還有待作進一步深入的探討。

      本試驗進一步證實了聚-γ-谷氨酸使用效果的穩(wěn)定性,并可能拓展植物的使用范圍,可以推測,PGA在柑桔及其它作物上也會具有廣泛的應(yīng)用前景。今后,還可以利用PGA在其它作物上作更深入的效益評估。

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