6 個庫爾勒香梨品種果實礦質(zhì)元素與品質(zhì)的相關性和通徑分析

位 杰，蔣 媛,*，林彩霞，石 蕾，羅洮峰，李永豐

（1.新疆生產(chǎn)建設兵團第二師農(nóng)業(yè)科學研究所，新疆 鐵門關 841005；2.新疆生產(chǎn)建設兵團第二師農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，新疆 鐵門關 841005）

庫爾勒香梨（Pyrus sinkiangensis Yü）簡稱香梨，屬于薔薇科（Rosasceae）梨亞科（Pomoideae）梨屬（Pyrus）植物，作為新疆的“名、優(yōu)、特”水果，不僅是新疆巴州的地理名片，也是代表中國農(nóng)產(chǎn)品聞名海外的象征，市場前景廣闊。近十年來，在消費需求增加的帶動下，香梨種植規(guī)模迅速擴大。截止到2016年，全疆香梨總面積達到109.49萬 畝，產(chǎn)量104.6萬 t，其中核心區(qū)庫爾勒市的香梨總面積為43.2萬 畝，產(chǎn)量32.1萬 t[1]。隨著香梨產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，其存在的問題也逐漸凸顯出來，主要表現(xiàn)在果小心大、果形不正、品質(zhì)下降、抗寒性差等方面。為保障香梨產(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展，對香梨進行選優(yōu)提純復壯和培育雜交新品種是最為有效的途徑[2]。目前，國內(nèi)多家單位已先后培育出了多個香梨新品種，如新梨7號[3]、新梨9號[4]、新梨10號[5]等，極大豐富了香梨種質(zhì)資源，為生產(chǎn)上品種結(jié)構(gòu)的調(diào)整和優(yōu)化發(fā)揮重要作用。

果實品質(zhì)是決定市場競爭力的重要因素，礦質(zhì)元素在果樹生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)形成中起著重要作用，果實的礦質(zhì)元素種類和含量與果實品質(zhì)及其營養(yǎng)價值均有很大的關系，礦質(zhì)元素缺失或過量都將影響果樹的生理代謝、品質(zhì)的改善與產(chǎn)量的提高[6-16]。前人在庫爾勒香梨果實生長發(fā)育期礦質(zhì)元素含量變化[17-18]、不同肥料類型和用量對香梨品質(zhì)[19-21]、生長調(diào)節(jié)劑及噴鈣處理對果實礦質(zhì)元素含量的影響[22-23]等方面已有一些報導，而關于庫爾勒香梨系品種的果實品質(zhì)和礦質(zhì)元素含量之間的關系還鮮見報道。本研究以6 個庫爾勒香梨品種為對象，分析比較6 個香梨品種果實品質(zhì)及礦質(zhì)元素含量的品種特性和差異，篩選影響不同果實品質(zhì)指標的主要礦質(zhì)元素因子，為開發(fā)利用資源的營養(yǎng)價值、功能性成分的質(zhì)量評價、果園合理施肥以及品質(zhì)調(diào)控提供科學的參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

供試梨品種取自新疆生產(chǎn)建設兵團第二師農(nóng)業(yè)科學研究所梨種質(zhì)資源保存圃中。果園立地條件及土肥水管理情況一致。砧木為杜梨，樹齡18～20 a，樹勢中庸，株行距3 m×5 m。供試品種包括香梨及其5 個雜交后代（新梨6號、新梨7號、新梨8號、新梨9號、新梨10號）。每個品種隨機選取5 株樹冠大小相對一致的樹作為重復，果實成熟時在每株樹冠外圍中部沿東、南、西、北4 個方位隨機選取成熟度相對一致、大小適中、無機械傷及病蟲害的果實樣品各2 個，每個品種共采集40 個果實樣品，帶回實驗室保存在0 ℃冰箱中，進行果實品質(zhì)指標和礦質(zhì)元素含量的測定。

蒽酮、乙醇、蔗糖、氫氧化鈉、磷酸、酚酞、鉬酸銨、乙二胺四乙酸二鈉、偏磷酸、草酸、VC、冰醋酸、硼酸、酒石酸銻鉀、高氯酸均為國產(chǎn)分析純；濃硫酸、過氧化氫、硝酸均為國產(chǎn)優(yōu)級純。

1.2 儀器與設備

BP211D電子分析天平 廣州廣一科學儀器有限公司；WYT-IO-80%手持折射儀 成都光學廠；HH-S數(shù)顯恒溫水浴鍋 江蘇金壇市醫(yī)療儀器廠；GY-1型果實硬度計 東莞市塘廈精工儀器廠；T6S UV/VIS紫外-可見分光光度計 北京普析通用儀器有限責任公司；K-350凱氏定氮儀 瑞士步琦有限公司；AA-6300C原子吸收分光光度計 日本島津公司；MultifugeX1R高速冷凍離心機 德國Heraeus公司；JJ-2組織搗碎機 金壇市科析儀器有限公司；DHG-9246A電熱恒溫鼓風干燥箱上海精宏實驗設備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品前處理

將果實先用自來水洗凈，再用去離子水沖洗2 次，然后用吸水紙吸干表面水分。洗干凈的果實用不銹鋼刀削去果皮，剔除果核，將果肉切成小塊放置于組織搗碎機中搗碎，裝入塑料瓶中密封，保存于0 ℃冰箱中備測。

1.3.2 指標測定

單果質(zhì)量采用電子分析天平測定；果實硬度采用GY-1型果實硬度計測定；可溶性固形物含量采用手持折射儀測定；可溶性糖含量的測定采用蒽酮比色法[24]；VC含量的測定采用鉬藍比色法[25]；可滴定酸含量的測定采用酸堿中和滴定法[26]；石細胞含量采用冷凍法測定[27]；糖酸比以可溶性糖含量和可滴定酸含量的比值表示。各指標重復3 次，取平均值。

果實氮（N）含量采用凱氏定氮法測定；果實磷（P）含量采用鉬銻抗比色法測定；果實鉀（K）含量采用火焰光度計法測定；果實銅（Cu）、鐵（Fe）、鋅（Zn）、鈣（Ca）、鎂（Mg）、錳（Mn）含量采用硝酸-高氯酸消解原子吸收分光光度法測定[28-30]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel和SPSS 18.0數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對實驗數(shù)據(jù)進行計算和統(tǒng)計分析，采用Duncan’s新復極差法進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同梨品種果實的主要內(nèi)在品質(zhì)性狀比較

表1 不同梨品種果實的主要內(nèi)在品質(zhì)性狀Table 1 Major internal quality traits of different fragrant pear cultivars

由表1可知，不同梨品種果實的單果質(zhì)量在142.30～405.80 g之間，新梨8號的單果質(zhì)量最大，為405.80 g，香梨的單果質(zhì)量最小，為142.30 g；果實硬度在4.55～6.75 kg/cm2，新梨9號果實硬度最大，為6.75 kg/cm2，新梨7號果實硬度最小，為4.55 kg/cm2；可溶性固形物質(zhì)量分數(shù)在11.78%～13.17%之間，新梨9號的可溶性固形物質(zhì)量分數(shù)最高，為13.17%，新梨10號的可溶性固形物質(zhì)量分數(shù)最低，為11.78%；可溶性糖質(zhì)量分數(shù)在8.54%～10.33%之間，新梨9號的可溶性糖質(zhì)量分數(shù)最高，為10.33%，新梨10號的可溶性糖質(zhì)量分數(shù)最低，為8.54%；可滴定酸質(zhì)量分數(shù)在0.045%～0.077%之間，新梨6號的可滴定酸質(zhì)量分數(shù)最高，為0.077%，新梨8號的可滴定酸質(zhì)量分數(shù)最低，為0.045%；VC含量在3.00～4.51 mg/100 g之間，新梨6號的VC含量最高，為4.51 mg/100 g，新梨8號的最低，為3.00 mg/100 g；石細胞質(zhì)量分數(shù)變化范圍為0.130%～0.440%，石細胞質(zhì)量分數(shù)最高的是香梨，為0.440%，石細胞質(zhì)量分數(shù)最低的是新梨6號，為0.130%；不同梨品種的糖酸比在125.58～211.87之間變化，其中新梨8號的糖酸比最高，為211.87，新梨6號的糖酸比最低，為125.58。

由表1還可以看出，在所測的6 個香梨系品種果實品質(zhì)性狀中，只有果實可溶性固形物含量和可溶性糖含量的變異程度較小，變異系數(shù)分別為4.07%、6.97%，石細胞含量的變異程度最大，達到46.86%，其次為單果質(zhì)量（變異系數(shù)36.55%）、糖酸比（變異系數(shù)19.68%）、可滴定酸含量（變異系數(shù)19.67%）、果實硬度（變異系數(shù)17.50%）、VC含量（變異系數(shù)14.87%）。

表2 不同梨品種果實的礦質(zhì)元素含量Table 2 Mineral element contents of different pear cultivars

由表2可知，不同梨品種果實中的大量元素N、P、K、Mg、Ca的含量遠遠大于其他4 種微量元素。果實大量元素中以K元素含量最高，微量元素中以Cu元素的含量最高。不同梨品種果實中N元素含量在0.27～0.48 g/kg之間，P元素含量在0.36～0.84 g/kg之間，K元素含量在0.81～1.19 g/kg之間，Ca元素含量在27.82～53.97 mg/kg之間，Mg元素含量在47.83～73.32 mg/kg之間，F(xiàn)e元素含量在0.24～0.47 mg/kg之間，Cu元素含量在1.48～2.98 mg/kg之間，Zn元素含量在0.79～1.27 mg/kg之間，Mn元素含量在0.49～0.91 mg/kg之間。

不同梨品種果實內(nèi)9 種礦質(zhì)元素含量的變異程度不同，P元素含量的變異程度最大，變異系數(shù)為33.33%，其次為Cu元素含量，變異系數(shù)為28.05%，Mg元素含量的變異程度最小，變異系數(shù)為16.59%。果實品質(zhì)和礦質(zhì)元素含量的綜合測定結(jié)果表明，不同梨品種之間的內(nèi)在營養(yǎng)品質(zhì)性狀差異較大，說明香梨雜交后代品種資源多樣性較為豐富。

2.2 不同梨品種果實礦質(zhì)元素和品質(zhì)之間的相關性

表3 不同梨品種果實礦質(zhì)元素與品質(zhì)的相關性Table 3 Correlation between fruit mineral elements and quality of different pear varieties

由表3可知，不同礦質(zhì)元素對果實品質(zhì)的影響不同，且同一種礦質(zhì)元素在不同品質(zhì)指標中所起的作用也不同。果實可溶性固形物和N元素含量存在顯著的正相關關系，可溶性糖與Cu元素含量存在顯著的正相關關系，可滴定酸與Mg元素含量存在顯著的正相關關系，VC與P元素含量呈顯著的正相關關系，糖酸比和Mg元素含量存在顯著的負相關關系。由此表明，梨果實的品質(zhì)形成是各種礦質(zhì)元素協(xié)同作用的結(jié)果。

2.3 不同梨品種果實品質(zhì)和礦質(zhì)元素之間的通徑分析

相關系數(shù)的大小雖能代表各品質(zhì)性狀與礦質(zhì)元素含量之間的相關程度，但并不能完全反映出各種礦質(zhì)元素對品質(zhì)性狀的相對重要性。通徑分析則能較好地反映各相關指標間的相互影響和礦質(zhì)元素對品質(zhì)性狀的相對重要性，通徑系數(shù)的絕對值大小反映了各礦質(zhì)元素對果實品質(zhì)的影響大小[31-32]。

表4 不同梨品種果實礦質(zhì)元素與單果質(zhì)量的通徑分析Table 4 Path analysis between fruit mineral elements and single fruit mass of different pear varieties

從表4可以看出，對單果質(zhì)量的主要影響因子有N（x1）、P（x2）、Ca（x4）、Mg（x5）和Fe（x6）。各元素對梨果實單果質(zhì)量影響的大小順序為Ca（1.275 8）＞N（－1.264 9）＞P（0.953 3）＞Fe（－0.826 4）＞Mg（－0.612 8）＞K（－0.473 1）＞Zn（0.235 2）＞Mn（0.112 9）＞Cu（0.027 9），Ca為最大影響因子。其中P、Ca、Cu、Zn和Mn對梨果實單果質(zhì)量的影響為正值，N、K、Mg、Fe對梨果實單果質(zhì)量的影響為負值。果實礦質(zhì)元素含量除通過直接作用引起果實品質(zhì)的變化外，還通過其他指標的間接作用引起果實品質(zhì)的變化。由表4還可以看出，通過其他因子對果實單果質(zhì)量影響最大的因子為Mg（1.173 5），N和Fe對單果質(zhì)量的間接影響也較大，且均為正值。Mn的間接通徑系數(shù)較小。由此表明，對梨果實單果質(zhì)量影響較大的因子為N、Ca、Mg和Fe。

從表5可以看出，對果實硬度的主要影響因子有P（x2）和Ca（x4）。各元素對梨果實硬度影響的大小順序為Ca（0.631 2）＞P（0.371 9）＞K（0.244 0）＞Cu（－0.206 8）＞Mg（0.190 9）＞Mn（0.114 3）＞Zn（0.103 6）＞Fe（0.058 1）＞N（0.042 4），Ca為最大影響因子。其中N、P、K、Ca、Mg、Fe、Zn和Mn對果實硬度的影響為正值，Cu對果實硬度的影響為負值。由表5還可以看出，通過其他因子對果實硬度影響最大的因子為Cu（0.767 5），Mg和Zn對果實硬度的間接影響也較大，N、P、Ca的間接通徑系數(shù)較小。由此表明，對果實硬度影響較大的因子為Ca和Cu。

表5 不同梨品種果實礦質(zhì)元素與果實硬度的通徑分析Table 5 Path analysis between fruit mineral elements and firmness of different pear varieties

表6 不同梨品種果實礦質(zhì)元素與可溶性固形物的通徑分析Table 6 Path analysis between fruit mineral elements and soluble solid content of different pear varieties

從表6可以看出，對可溶性固形物的主要影響因子有N（x1）、K（x3）、Ca（x4）、Mg（x5）、Fe（x6）和Cu（x7）。各元素對梨果實可溶性固形物影響的大小順序為Ca（0.726 3）＞N（0.515 7）＞Mg（0.299 5）＞K（0.236 8）＞Fe（0.217 5）＞Cu（－0.213 9）＞P（－0.029 1）＞Zn（－0.013 5）＞Mn（－0.001 3）， Ca為最大影響因子。其中N、K、Ca、Mg和Fe對可溶性固形物的影響為正值，Cu、P、Zn、Mn對可溶性固形物的影響為負值。由表6還可以看出，通過其他因子對果實可溶性固形物影響最大的因子為Cu（0.774 5），P和Mn對可溶性固形物的間接影響也較大，且均為正值。Ca和Fe的間接通徑系數(shù)較小。由此表明，對可溶性固形物影響較大的因子為Cu、Ca和N。

從表7可以看出，對可溶性糖的主要影響因子有N（x1）、P（x2）、K（x3）、Mg（x5）、Fe（x6）、Cu（x7）和Zn（x8）。各元素對梨果實可溶性糖影響的大小順序為N（0.870 3）＞Zn（－0.716 8）＞Mg（0.672 3）＞P（0.457 8）＞Fe（0.206 9）＞Cu（－0.195 9）＞Ca（0.122 8）＞K（－0.115 3）＞Mn（－0.044 6）， N為最大影響因子。其中N、P、Ca、Mg和Fe對可溶性糖的影響為正值，K、Cu、Zn和Mn對可溶性糖的影響為負值。由表7還可以看出，通過其他因子對果實可溶性糖影響最大的為N（－0.797 1），且影響作用為負值，其次為Cu（0.756 6），影響為正值。K通過其他礦質(zhì)元素對可溶性糖的影響為正值（0.606 3），Ca、Mn、Zn的間接通徑系數(shù)也較大，P、Mg和Fe的間接通徑系數(shù)較小。由此表明，對可溶性糖影響較大的因子為N、Cu、Mg和K。

表7 不同梨品種果實礦質(zhì)元素與可溶性糖的通徑分析Table 7 Path analysis between fruit mineral elements and soluble sugar content of different pear varieties

表8 不同梨品種果實礦質(zhì)元素與可滴定酸的通徑分析Table 8 Path analysis between fruit mineral elements and titrable acidity of different pear varieties

從表8可以看出，對可滴定酸的主要影響因子有N（x1）、P（x2）、Ca（x4）、Mg（x5）和Fe（x6）。各元素對梨果實可滴定酸影響的大小順序為N（0.903 8）＞Fe（－0.797 6）＞P（0.696 2）＞Ca（0.429 7）＞Mg（0.384 3）＞Zn（－0.262 5）＞K（－0.084 2）＞Mn（0.073 2）＞Cu（－0.020 1），N為最大影響因子。其中N、P、Ca、Mg和Mn對可滴定酸的影響為正值，K、Fe、Cu和Zn對可滴定酸的影響為負值。由表8還可以看出，通過其他因子對果實可滴定酸影響最大的為Fe（1.012 8），且影響作用為正值，其次為N（－0.802 8），影響為負值，K和Cu的間接通徑系數(shù)也較大，P、Ca、Mg、Zn和Mn的間接通徑系數(shù)較小。由此表明，對可滴定酸影響較大的因子為Fe、N、P。

表9 不同梨品種果實礦質(zhì)元素與糖酸比的通徑分析Table 9 Path analysis between fruit mineral elements and sugar-toacid ratio of different pear varieties

從表9可以看出，對糖酸比的主要影響因子有N（x1）、P（x2）、Ca（x4）和Fe（x6）。各元素對糖酸比影響的大小順序為N（－0.990 0）＞Fe（－0.973 4）＞P（0.842 8）＞Ca（0.688 5）＞Mn（0.148 8）＞Mg（0.104 0）＞K（－0.064 7）＞Zn（－0.047 9）＞Cu（－0.018 0），N為最大影響因子。其中P、Ca、Mn和Mg對糖酸比的影響為正值，N、Fe、K、Zn和Cu對糖酸比的影響為負值。由表9還可以看出，通過其他因子對果實糖酸比影響最大的為Fe（1.188 7），且影響作用為正值，其次為N（0.930 0），影響也為正值，Cu和K的間接通徑系數(shù)較大，Ca的間接通徑系數(shù)較小。由此表明，對糖酸比影響較大的因子為Fe、N、P和Ca。

表10 不同梨品種果實礦質(zhì)元素與VC的通徑分析Table 10 Path analysis between fruit mineral elements and vitamin C content of different pear varieties

從表10可以看出，對VC的主要影響因子有N（x1）、P（x2）、K（x3）、Ca（x4）、Mg（x5）和F e（x6）。各元素對V C影響的大小順序為F e（－1.224 9）＞N（1.201 5）＞P（1.059 5）＞Mg（0.707 7）＞Ca（0.639 4）＞K（－0.563 2）＞Zn（－0.170 8）＞Cu（－0.145 8）＞Mn（0.080 5），F(xiàn)e 為最大影響因子。其中N、P、Ca、Mg和Mn對VC的影響為正值，K、Fe、Cu和Zn對VC的影響為負值。由表10還可以看出，通過其他因子對果實VC影響最大的為Fe（1.440 2），且影響作用為正值，其次為K（1.054 2），影響也為正值，N通過其他礦質(zhì)元素對VC的影響為負值（－1.087 4）。Ca、Mg和Zn的間接通徑系數(shù)均較小。由此表明，對VC影響較大的因子為Fe、N、P和K。

表11 不同梨品種果實礦質(zhì)元素與石細胞的通徑分析Table 11 Path analysis between fruit mineral elements and stone cell content of different pear varieties

從表11可以看出，對石細胞的主要影響因子有N（x1）、P（x2）、Ca（x4）、Mg（x5）和Cu（x7）。各元素對石細胞影響的大小順序為P（0.490 5）＞Ca（0.443 6）＞N（0.261 5）＞Mg（0.190 0）＞Cu（－0.189 6）＞Fe（0.141 6）＞Zn（－0.097 7）＞Mn（0.084 7）＞K（0.061 0），P為最大影響因子。其中N、P、Ca、Mg、Fe、Mn和K對石細胞的影響為正值，Cu和Zn對石細胞的影響為負值。由表11還可以看出，通過其他因子對果實石細胞影響最大的為Cu（0.750 3），且影響作用為正值，其次為K（0.430 0），影響也為正值，P和Fe的間接通徑系數(shù)較小。由此表明，對石細胞影響較大的因子為Cu、P、Ca和K。

3 討論與結(jié)論

礦質(zhì)營養(yǎng)是梨生長發(fā)育、產(chǎn)量與果實品質(zhì)形成的物質(zhì)基礎。梨果實礦質(zhì)營養(yǎng)的含量因其生長的環(huán)境不同而表現(xiàn)出一定的差異，除與光、溫、水、土、氣等環(huán)境生態(tài)因子相關外，還與品種、砧木類型、栽培管理技術(shù)等因素密切相關。陳艷秋等[33]研究表明，在蘋果梨果實礦質(zhì)元素組分中，K含量最高，N、Mg與總糖含量呈顯著負相關，Ca與可滴定酸呈顯著負相關，F(xiàn)e與可滴定酸呈顯著正相關。湯婷婷[34]研究發(fā)現(xiàn)，單果質(zhì)量與果實中N、Ca、Mg、Mn含量呈極顯著負相關，可溶性固形物與N、K含量呈極顯著正相關，與Cu含量呈極顯著負相關；可溶性糖含量與Cu含量呈極顯著負相關，可滴定酸含量與N、K、Ca、Mn含量呈極顯著正相關，VC含量與Zn含量呈極顯著正相關。蘇艷麗[35]研究發(fā)現(xiàn)，在梨果實生長發(fā)育過程中，果實中N、P、K、Ca、Mg元素與單果質(zhì)量都呈極顯著負相關。前人的研究結(jié)果部分有出入，本研究與前人的研究成果也不盡相同，可能是由于只考慮單個元素對果實品質(zhì)的影響，而元素之間的相互作用沒能充分體現(xiàn)，也可能是品種之間的品質(zhì)效應不盡相同所致。

不同香梨品種果實品質(zhì)性狀存在一定的差異，果實可溶性固形物含量和可溶性糖含量的變異程度較小，石細胞含量的變異程度最大。不同香梨系品種果實內(nèi)9 種礦質(zhì)元素的含量也存在一定程度的差異，P元素含量的變異程度最大，Mg元素含量的變異程度最小。相關性分析結(jié)果表明，果實可溶性固形物和N元素含量、可溶性糖與Cu元素含量、可滴定酸與Mg元素含量、VC與P元素含量呈顯著的正相關關系，糖酸比和Mg元素含量存在顯著的負相關關系，單果質(zhì)量、果肉硬度、果實石細胞含量與各礦質(zhì)元素含量之間不存在顯著的相關性。

通徑分析結(jié)果表明，梨果實中各種礦質(zhì)元素對品質(zhì)指標的影響存在一定的差異，其中，對單果質(zhì)量直接影響的順序依次為Ca＞N＞P＞Fe＞Mg＞K，對果實硬度直接影響的順序依次為Ca＞P＞K＞Cu＞Mg，對可溶性固形物直接影響的順序依次為Ca＞N＞Mg＞K＞Fe＞Cu，對可溶性糖直接影響順序依次為N＞Zn＞Mg＞P，對可滴定酸直接影響的大小順序為N＞Fe＞P＞Ca＞Mg，對糖酸比直接影響的大小順序為N＞Fe＞P＞Ca，對VC直接影響的大小順序為Fe＞N＞P＞Mg＞Ca＞K，對石細胞直接影響的大小順序為P＞Ca＞N＞Mg＞Cu。生產(chǎn)實踐中要合理調(diào)控各種礦質(zhì)元素的施肥配比，從而實現(xiàn)梨果的優(yōu)質(zhì)高效栽培。