南豐蜜桔鐵、錳、銅元素周年變化規(guī)律研究①

李碧嫻 張麗平 管 冠 劉桂東 姚鋒先 周高峰

(贛南師范大學生命科學學院/國家臍橙工程技術(shù)研究中心 江西贛州341000)

中國柑橘資源十分豐富，是世界柑橘的重要產(chǎn)地之一，有4 000多年的栽培歷史，共有20個?。ㄖ陛犑?、自治區(qū)）種植柑橘［1］。據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部規(guī)劃，江西省將作為特色柑橘生產(chǎn)基地［2］。南豐蜜桔果小味濃，果肉甜且多汁，品質(zhì)佳，是江西的名優(yōu)特產(chǎn)之一，帶動了農(nóng)村的經(jīng)濟發(fā)展，也給農(nóng)民帶來了增收［3-4］。目前，由于人們對水果的需求已逐漸由數(shù)量轉(zhuǎn)向質(zhì)量。只有提高果實的品質(zhì)，才能滿足更多消費者的需求［5］。但近年來，不斷有柑橘質(zhì)量問題的報道，如果實畸形［6］、酸度增加［7］、果肉不化渣［8］、枯水［9］等。不同采摘時期對南豐蜜桔品質(zhì)有明顯影響［10］，即使氣候條件基本一致，南豐蜜桔的果實品質(zhì)和產(chǎn)量也會有差異［11］。

當前，隨著柑橘產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和施肥技術(shù)的不斷提高，會越來越注重肥料的施用，但微量元素肥料的施用方法還不太清楚，這將導致了肥料的不合理、不科學使用，造成一些不必要的浪費，同樣也給環(huán)境帶來嚴重的污染。因此，微量營養(yǎng)元素的正確使用和癥狀識別已成為柑橘產(chǎn)業(yè)亟待解決的問題。植物葉片具有光合、蒸騰、吸收營養(yǎng)的作用，鐵（Fe）、錳（Mn）是葉綠素的必需元素，銅（Cu）是多種酶的組成成分，參與光合作用及氮素代謝，影響固氮作用［12］。因此，以江西省撫州市南豐縣采集的南豐蜜桔葉片為試材，測定南豐蜜桔葉片中的Fe、Mn、Cu含量，研究南豐蜜桔葉片礦質(zhì)營養(yǎng)元素的變化，了解南豐蜜桔的營養(yǎng)需求特點及元素周年的需求狀況，以指導在合適時期施肥，減少浪費，降低環(huán)境污染。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗時間為2016年11月至2018年10月。試驗地點為南豐蜜桔主產(chǎn)區(qū)的江西省撫州市南豐縣市山鎮(zhèn)。試驗地土壤養(yǎng)分狀況如表1所示。柑橘生長酸性適宜pH為4.8～5.4，最適為5.6～6.5，堿性適宜pH為6.6～8.5；堿解氮適宜范圍為100～200 mg/kg；速效磷適宜范圍15～80 mg/kg；速效鉀適宜范圍100～200 mg/kg；有機質(zhì)適宜范圍0.01～0.03 mg/kg；有效態(tài)鐵10～20 mg/kg；有效態(tài)錳5～20 mg/kg；有效硼0.50～1.00 mg/kg；有效態(tài)鋅1.0～5.0 mg/kg；有效態(tài)銅0.50～1.00 mg/kg［13-15］。由此可見，本試驗地pH適宜，速效鉀、有效鐵含量偏高，其余元素均在適宜范圍。

表1 采樣點土壤有效養(yǎng)分狀況

1.2 方法

1.2.1 試驗設(shè)計

選定果園的東、西、南、北、中部，隨機選擇5株具代表性、生長勢基本一致的南豐蜜桔樹，樹齡8 a左右。

以前一年生春梢營養(yǎng)枝上的葉為老葉，當年生春梢營養(yǎng)枝上的葉為新葉，各采集自頂部向下數(shù)第二和第三片葉（帶葉柄的完整無病蟲葉），東、西、南、北、東南、西南、東北、西北8個方位，每處各采取3片，每株采集老葉、新葉各24片，將其分開存放、處理。自采果后，即2016年11月開始采樣，每次采樣間隔時間為15 d。

1.2.2 微量元素含量測定

南豐蜜桔葉片微量元素含量的測定參考Zhou等［16］方法。即將采集的樣品用蒸餾水洗凈，放入105℃烘箱中殺青30 min，而后于75℃烘箱中烘干，用研缽研磨成粉末，過100目孔徑塑料篩。稱取0.200 0 g粉末樣品至于坩堝中，于電爐上加熱碳化，待碳化完全后，將坩堝放入500℃的馬弗爐中干燥6 h，而后加入10 mL硝酸，0.5 h后，過濾至離心管中，用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICPMS）測定其微量元素含量。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理

圖表中所有數(shù)據(jù)均為5個單獨植株（重復(fù)）的平均值。采用SAS軟件（SAS 8.1，SAS Institute Inc.，Cary，NC，USA）進行分析，運用ANOVA和DONCAN程序?qū)Σ煌幚黹g的差異顯著性進行分析，采用統(tǒng)計學軟件SPSS 22.0對所得數(shù)據(jù)進行因子間相關(guān)性分析，得到皮爾森相關(guān)系數(shù)，并進行顯著性檢驗，使用Sigmaplot軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉片和果實微量元素含量周年變化趨勢

2.1.1 Fe含量周年變化趨勢

從圖1中可以看出，老葉和新葉Fe含量的年變化趨勢相似。第二年11月至次年7月葉片F(xiàn)e含量均高于第一年，老葉表現(xiàn)為先下降后升高的趨勢，2月中旬達最低值，新葉則表現(xiàn)為“W”型變化，其中，12月中旬與6月中旬為最低值，3月中旬為最高值；7月后（果實膨大期）Fe元素含量逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榈谝荒闒e元素含量高于第二年，第二年7月后老葉表現(xiàn)為逐漸下降的趨勢，其余則表現(xiàn)為先上升后降低的趨勢。

圖1 南豐蜜桔鐵元素含量變化

2.1.2 Mn含量周年變化趨勢 mg.kg-1

由圖2可知，南豐縣2 a老葉的Mn元素含量變化趨勢相似。新葉的變化趨勢11月至次年7月呈反向變化，7月后變化趨勢相似。第二年11月至次年7月葉片錳元素含量均高于第一年，老葉表現(xiàn)為先下降后升高趨勢，第一年新葉隨葉片的生長呈逐漸升高的趨勢，第二年則隨葉片的生長呈逐漸下降趨勢；7月后（果實膨大期）Mn元素含量與Fe元素變化相似，表現(xiàn)為第一年錳元素含量高于第二年，隨著葉片的生長呈先上升后降低的趨勢。

圖2 南豐蜜桔錳元素含量變化

2.1.3 Cu含量周年變化趨勢

由圖3中可知，南豐蜜桔葉片第二年Cu元素含量均高于第一年，且第一年的變化波動較小，而第二年在整個生長季變化波動較大。老葉中銅元素含量變化表現(xiàn)為先下降后升高再降低的趨勢，新葉呈先上升后降低的趨勢。

圖3 南豐蜜桔銅元素含量變化

2.2 葉片微量元素周年變化的相關(guān)性分析

2.2.1 第一年葉片微量元素含量間的相關(guān)性分析

由表2可知，F(xiàn)e-O元素含量與Fe-N、Mn-O、Mn-N、Cu-O元素含量變化達到極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為r（Fe-O，F(xiàn)e-N）＝0.764、r（Fe-O，Mn-O） ＝0.929、r（Fe-O，Mn-N） ＝0.939、r（Fe-O，Cu-O） ＝0.818；Fe-N元素含量與 Mn-O、Mn-N、Cu-O元素含量變化達到極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為r（Fe-N，Mn-O）＝0.805、r（Fe-N， Mn-N） ＝0.900、r（Fe-N，Cu-O） ＝0.735；Mn-O元素含量與Mn-N、Cu-O元素含量變化達到極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為r（Mn-O，Mn-N）＝0.961、r（Mn-O，Cu-O）＝0.902；Mn-N元素含量與Cu-O元素含量變化達到極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)r（Mn-N，Cu-O）＝0.872；Cu-O元素含量與Cu-N元素含量變化達到顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)r（Cu-O，Cu-N） ＝0.593。

表2 南豐蜜桔第一年葉片微量元素含量間的相關(guān)性

2.2.2 第二年葉片微量元素含量間的相關(guān)性分析

由表3可知，F(xiàn)e-O元素含量與Mn-O元素含量變化達到顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為r（Fe-O，Mn-O）＝0.624；Mn-N元素含量與Cu-O元素含量變化達到極顯著負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為r（Mn-N，Cu-O）＝0.828，與Cu-N元素含量變化達顯著負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為r（Mn-N，Cu-N）＝0.646；Cu-O元素含量與Cu-N元素含量變化達到極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為r（Cu-O，Cu-N）＝0.761。

2.3 葉片微量元素周年變化年份間相關(guān)性分析

由表4可知，南豐蜜桔葉片F(xiàn)e、Mn、Cu含量年份間均呈現(xiàn)顯著正相關(guān)。葉片F(xiàn)e含量在2 a間表現(xiàn)為極顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.647；葉片Mn含量在2 a間表現(xiàn)為顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.531；葉片Cu含量在2 a間表現(xiàn)為極顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.697。

表3 南豐蜜桔第二年葉片周年微量元素相互間的相關(guān)性

表4 南豐蜜桔葉片微量元素周年變化年份間相關(guān)性分析

3 討論

微量元素含量的豐缺對柑橘的生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)有顯著影響［1，5，17］。果樹微量元素周年變化規(guī)律的研究已有報道，如蘋果［18］、鴨梨［19］、臍橙［20］、柑橘［21］等。謝志南等［22］發(fā)現(xiàn)，葉片中 N、K、B、Zn和Ca含量高會明顯加劇果實?；潭取Ｖ芨叻宓龋?3］發(fā)現(xiàn)，南豐蜜桔缺Fe、Mn、Zn元素對植物的光合特性和營養(yǎng)狀況有一定影響。植株生長時各類代謝會影響果實、葉片微量元素的含量，其營養(yǎng)狀況可直接反映果樹的施肥水平［24］，因此，南豐蜜桔葉片中微量元素含量變化規(guī)律對指導合理施肥具有重要的參考價值。研究結(jié)果顯示，葉片中11月至次年7月Fe、Mn含量隨葉片的生長呈逐漸上升趨勢，第二年元素含量均高于第一年，而次年7月后則表現(xiàn)為降低趨勢，表明果實膨大期應(yīng)適當增施Fe、Mn肥，以利于樹體營養(yǎng)供應(yīng)。土壤礦質(zhì)營養(yǎng)元素間的相互作用以及樹體養(yǎng)分需求特性等決定了植物礦質(zhì)營養(yǎng)元素的吸收和分配［25］，微肥施用的不準確性會影響葉片和果實中其他微量元素的吸收。南豐蜜桔第一年Fe、Mn、Cu元素的老葉與新葉均表現(xiàn)為顯著相關(guān)，而第二年Fe、Mn元素老葉與新葉間表現(xiàn)為拮抗作用。有研究發(fā)現(xiàn)，Cu元素過量會阻礙植物對Fe2+的吸收和轉(zhuǎn)運，導致作物缺Fe，葉片發(fā)黃［26］；Mn是維持葉綠體結(jié)構(gòu)所必需的元素，通過控制細胞液的氧化還原電位來調(diào)控植物體內(nèi)Fe2+和Fe3+的比例。對比2 a元素相互間的相關(guān)性可以看出，南豐蜜桔葉片F(xiàn)e、Mn間存在顯著正相關(guān)關(guān)系，第二年4～9月Cu含量過量，對作物吸收Fe、Mn產(chǎn)生負影響，Cu與Fe、Mn間存在拮抗作用。因此，施肥時應(yīng)注意各微量元素的比例。

植物對微量元素的需求量較少，微肥施用時施肥方法、時期及施用量對其影響較大［27］。在果實膨大期時，由于果實生長迅速，應(yīng)及時補充肥料；采果后果實會帶走母樹的大量營養(yǎng)，此時補充肥料可供樹體正常的養(yǎng)分吸收，為來年豐產(chǎn)“打基礎(chǔ)”。生產(chǎn)上，可將南豐蜜桔微量元素含量的周年變化規(guī)律作為依據(jù)，根據(jù)各時期各微量元素的需求，合理施肥，從而提高果實的品質(zhì)和產(chǎn)量，取得更大的經(jīng)濟效益。而合理施加Fe、Mn、Cu肥，可避免植物對Fe、Mn、Cu元素吸收時的相互抑制；避免由于Fe、Mn、Cu元素含量過多導致植物吸收不了而轉(zhuǎn)向土壤，使土壤pH值發(fā)生變化，進而影響植物生長［28］；同時，可減少肥料使用上的浪費及環(huán)境污染。