葉面噴施硒肥對滑皮金柑果實品質的影響

李慧敏,黃秋嵐,秦玉燕,毛立彥,檀業維,劉功德,吳倫忠,龍凌云*

(1.廣西壯族自治區亞熱帶作物研究所,廣西南寧 530001; 2.融安縣金豐農業科技開發有限公司,廣西融安 545400)

硒(Se)是動物、人體和微生物必需的微量元素,在抗氧化、抗炎和活性甲狀腺激素產生等許多生物學過程中都有作用;也是植物的有益元素,可抑制作物的脂質過氧化,也可拮抗重金屬,降低重金屬在食物鏈上的富集,并提高作物產量;但高濃度的硒則可能導致作物硒中毒[1-2]。我國是一個嚴重缺硒的國家,土壤除小部分富硒外,其余約72%地區普遍缺硒,有近7億人生活在缺硒的環境中[3]。人體缺硒主要通過攝入富硒食品,而在作物上施用硒肥被認為是生產富硒食品的有效途徑。

前人對水果富硒技術進行了大量研究,Jing等[4]研究表明在冬棗幼果期噴施不同濃度的亞硒酸鈉,葉片和果實中的硒含量增加,維生素C含量、可溶性糖、產量和果重提高,50 mg/L可使冬棗的富硒效果達到最佳。Wen等[5]研究表明,低濃度的硒肥促進了柑橘植株的生長發育,而高濃度的硒肥對植株的生長發育有輕微的抑制作用;外源硒肥能促進葉綠素的形成,顯著提高葉片中抗氧化酶的活性,增大果實縱徑、橫徑和單果重量,提高總糖和維生素的含量,降低果實的酸度和果皮厚度。秦玉燕等[6]研究表明,葉面噴施和土壤施入外源硒肥均可提高芒果葉片和果實硒含量,提高芒果產量和品質,而葉面噴施硒肥的效果遠大于土壤施入。印寧等[7]研究表明,在果實幼果期和膨大期葉面噴施有機硒肥不僅能使葡萄果實產量和硒含量顯著提高,還能顯著提高葡萄果實綜合品質(可溶性糖、有機酸、可溶性蛋白質、可溶性固形物、VC和原花青素等)。在長期的實際生產中,葉面施硒比土壤施硒吸收效率更高、速度更快,因此,低硒地區可通過葉面噴施生產硒含量達到相應標準的富硒農產品[3]。

滑皮金柑(FortunellacrassifoliaSwingle)屬蕓香科金柑屬金彈種,系融安金柑實生變異而來的金柑栽培品種,繼承了融安金柑的豐產性,具有果皮光滑、油泡變小、種子少、豐產性好、品質佳等優良性狀,已成為廣西縣域特色果樹,給當地經濟帶來了可觀的經濟效益[8]。目前,針對硒肥對金柑生長、產量和品質等的影響鮮見報道。因此,筆者通過葉面噴施不同類型硒肥,研究滑皮金柑硒富集規律和富硒金柑安全生產,為富硒金柑安全生產提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料試驗于2021年9—11月在廣西亞熱帶作物研究所金柑種質資源圃進行,試驗地為緩坡地,土壤類型為磚紅壤,有機質含量18 g/kg,肥力中等。供試金柑品種為滑皮金柑,樹齡5年,自然生長。硒源為亞硒酸鈉(分析純)和納米硒(購自佛山市鐵人環保科技有限公司,所含硒為1 g/L,pH均為7.5～9.5,水不溶物均為<10 g/L)。

1.2 試驗方法隨機選擇長勢一致的植株,設3個處理,分別為噴施自來水(CK)、噴施納米硒5 mg/L(N5)、噴施亞硒酸鈉5 mg/L(S5),每個處理3個重復,共9株。在金柑果實幼果期進行葉面噴施,每15 d噴施一次,至金柑成熟前15 d停止噴施,噴施時以葉面均勻布滿霧狀水滴,不滴水為宜。

1.3 樣品采集與處理在果實達到商品成熟期(2021年11月11日),在樹冠層東南西北4個方向隨機摘取無病蟲害、大小一致的果實20個,同時采摘果樹葉片20張,用水洗凈,再用去離子水清洗,晾干,待用。每個處理取出10個果實,測定部分指標;其余果實將果皮和果肉分開,將剝離后的全部果皮混合,所有果肉混合,用液氮研磨成粉末,-80 ℃保存待用。葉片也用液氮研磨成粉,-80 ℃保存待用。

1.4 指標測定與方法果實鮮重用電子天平直接稱量,并計算平均單果重量;果實縱徑、橫徑用游標卡尺測定,以縱徑除以橫徑的比值,得到果形指數;果實品質各項指標參考李玲[9]的方法。可溶性總糖采用蒽酮法測定;維生素C采用2,6二氯酚靛酚滴定法測定;可溶性蛋白質采用考馬斯亮藍染料結合法測定;可溶性固形物采用折光儀法測定;有機酸含量采用指示劑滴定法測定;還原糖采用3,5-二硝基水楊酸法[10]測定。葉綠素含量采用美能達SPAD-502Plus葉綠素儀測定。GPx、MDA含量用試劑盒測定(購自重慶博諾恒生物科技有限公司)。

稱取2.5 g金柑鮮樣,加8.0 mL HNO3和2.5 mL H2O2,浸泡過夜后微波消解,消解完全后轉移至25.0 mL容量瓶定容,取10.0 mL消解溶液,趕酸至約1.0 mL,加入3.0 mL 6 mol/L HCl,于120 ℃還原15 min,冷卻后定容至10.0 mL,用原子熒光光度計測定總硒含量,用國家標準物質茶葉GBW10016作為質控樣,對樣品測定過程進行質量監控。

1.5 數據統計分析試驗數據采用SPSS 20.0和Origin軟件進行統計分析和作圖。

2 結果與分析

2.1 葉面噴施硒肥對滑皮金柑果實生長的影響由圖1可知,葉面噴施不同硒肥對金柑果實縱徑、橫徑均有一定影響,但差異不顯著。與CK相比,處理納米硒、亞硒酸鈉的單果鮮重分別提高了14.05%、6.34%。表明外源硒肥能增加單果鮮重,納米硒對增加滑皮金柑果實的縱徑、橫徑、單果鮮重、果形指數效果最為明顯。

注:不同小寫字母表示不同處理在0.05水平差異顯著。Note:Diffferent lowercase letters indicated significant difference between different treatments at 0.05 level.圖1 葉面噴施硒肥對滑皮金柑果實性狀的影響Fig.1 Effect of foliar spraying Se on Huapi Kumquat fruit character

2.2 葉面噴施硒肥對滑皮金柑葉綠素含量的影響由圖2可知,與CK相比,納米硒、亞硒酸鈉處理的滑皮金柑葉綠素含量分別提高了13.87 %、5.70 %,差異顯著。

2.3 葉面噴施硒肥對滑皮金柑果實品質的影響由圖3可知,與CK相比,葉面噴施納米硒、亞硒酸鈉分別使滑皮金柑果實可溶性固形物含量提高,2個處理與CK均達顯著差異。有機酸(以檸檬酸計)含量以CK最高,與CK其次為納米硒處理,亞硒酸鈉處理含量最低。與CK相比,維生素C含量以納米硒處理含量最高,達顯著差異。還原糖含量、可溶性總糖含量表現為N5>S5>CK。表明葉面噴施硒肥能改善滑皮金柑的果實品質,納米硒肥的改善效果更佳。

2.4 葉面噴施硒肥對滑皮金柑積累硒的影響由圖4可知,葉面噴施硒肥能夠增加滑皮金柑果肉、果皮、葉片硒含量。與CK相比,納米硒、亞硒酸鈉處理分別使滑皮果肉硒含量提高230.6%、118.5%,使果皮硒含量分別提高616.3%、185.0%,使葉片硒含量分別提高253.8%、79.8%。納米硒、亞硒酸鈉處理果肉、果皮的硒含量均在廣西富硒農產品硒含量分類范圍內。

2.5 葉面噴施硒肥對滑皮金柑GPx的影響由圖5可知,與CK相比,葉面噴施硒肥處理滑皮金柑果肉、果皮、葉片的GPx活性均顯著高于CK處理,達顯著水平。與CK相比,納米硒、亞硒酸鈉處理葉片GPx活性的增幅分別為76.31%、32.17%;果肉GPx活性的增幅分別為42.40%、22.75%;果皮GPx活性的增幅分別為53.78%、31.13%。由此可知,葉面噴施硒肥對葉片GPx活性的增幅最大,納米硒對GPx活性的增幅比亞硒酸鈉大。

注:不同小寫字母表示不同處理在0.05水平差異顯著。Note:Diffferent lowercase letters indicated significant difference between different treatments at 0.05 level.圖2 葉面噴施硒肥對滑皮金柑葉綠素的影響Fig.2 Effect of foliar spraying Se on Huapi Kumquat SPAD

2.6 葉面噴施硒肥對滑皮金柑MDA的影響由圖5可知,與CK相比,葉面噴施硒肥處理滑皮金柑果肉、果皮、葉片的MDA含量均顯著降低。與CK相比,納米硒、亞硒酸鈉處理果皮MDA的降幅分別為35.42%、17.71%;果肉MDA的降幅分別為42.51%、29.15%;葉片MDA的降幅分別為38.75%、25.63%。由此可知,葉面噴施硒肥對果肉MDA的降幅作用最大,其次是葉片,對果皮的降幅最小,納米硒對MDA的降幅比亞硒酸鈉大。

2.7 滑皮金柑果實品質指標的相關性采用Pearson相關系數分析滑皮金柑果實主要品質參數間的相關性,結果見表1。由表1可知,果肉硒含量與果皮硒含量、葉片硒含量、可溶性固形物、還原糖含量、維生素C含量、果皮GPx、葉片GPx、果形指數呈極顯著相關,與可溶性總糖、果肉GPx、SPAD呈顯著相關,與果肉MDA、果皮MDA、葉片MDA呈極顯著負相關。

果皮硒含量與葉片硒含量、可溶性固形物、可溶性總糖、還原糖、維生素C、果形指數、SPAD、果肉GPx、果皮GPx、葉片GPx呈極顯著正相關,與單果鮮重呈顯著相關,與果肉MDA、果皮MDA、葉片MDA呈極顯著負相關。葉片硒含量與果肉硒含量、果皮硒含量、還原糖、可溶性總糖、可溶性固形物、維生素C、果形指數、還原糖、可溶性總糖、可溶性固形物、維生素C、SPAD、果肉GPx、果皮GPx、葉片GPx呈極顯著相關,與單果鮮重呈顯著相關,與果肉MDA、果皮MDA、葉片MDA呈極顯著負相關。

注:不同小寫字母表示不同處理在0.05水平差異顯著。Note:Diffferent lowercase letters indicated significant difference between different treatments at 0.05 level.圖3 葉面噴施硒肥對滑皮金柑果實品質的影響Fig.3 Effects of foliar spraying Se on fruit quality of Huapi Kumquat

3 結論與討論

在長期的實際生產中,在低硒地區采用葉面噴施補充硒肥是生產硒含量達到相應標準的富硒農產品的主要途徑。該研究結果表明,葉面噴施硒肥可增加滑皮金柑果實單果鮮重,葉片葉綠素含量也有提高,納米硒的效果比亞硒酸鈉更顯著。Li等[11]在辣椒葉片上葉面噴施納米硒肥,結果發現納米硒(20 mg/L)增加了辣椒葉綠素和可溶性糖含量,增強了辣椒素、類黃酮和總酚的合成,還顯著促進了植物激素合成基因的表達,從而提高了茉莉酸、脫落酸和水楊酸水平。

注:不同小寫字母表示不同處理在0.05水平差異顯著。Note:Diffferent lowercase letters indicated significant difference between different treatments at 0.05 level.圖4 葉面噴施硒肥對滑皮金柑積累硒的影響Fig.4 Effects of foliar spraying Se on selenium accumulation of Huapi Kumquat

注:不同小寫字母表示不同處理在0.05水平差異顯著。Note:Diffferent lowercase letters indicated significant difference between different treatments at 0.05 level.圖5 葉面噴施硒肥對滑皮金柑GPx和MDA活性的影響Fig.5 Effects of foliar spraying Se on GPx and MDA activity of Huapi Kumquat

吳其飛等[12]通過在金柑莖部注射不同濃度的亞硒酸鈉,發現亞硒酸鈉能夠促進植株生長,提高葉綠素含量和產量,該研究結果與其一致。廖道林等[13]通過葉面噴施500 mg/kg納米硒,對比砂糖橘、冰糖橘和長安金柑的噴施效果,發現可溶性固形物含量、單果重之間無顯著差異,該研究結果與其相比存在不同,可能與硒肥種類、硒肥劑量、噴施時間、金柑種類等不同導致效果有差異。葉面噴施適量硒肥能提高作物產量,可能是硒促進了葉綠素含量而產生的生理反應。研究表明,葉面噴施硒肥能夠促進葡萄、石榴等作物的葉片、果實(結實)產量[7,14]。施加硒肥能增加柑橘產量、大蒜生物量和產量,也能使馬鈴薯的碳水化合物得到積累,能促進水稻葉片光合作用致使產量增加[15]。Cheng等[15]研究表明,葉面噴施10 mg/L硒納米材料后櫻桃蘿卜產量增加了67.6%。Wen等[5]發現葉面噴施150 mg/L亞硒酸鈉能顯著促進溫州蜜柑葉綠素的合成,增強果實縱、橫徑和單果重。施用10 mg/L硒或10 μmol/L納米硒能夠增加馬鈴薯的葉綠素含量;對大豆、番茄、柑橘而言,施用硒肥濃度分別為50 mg/L、5 μmol/L、50 mg/L即可起到增強葉綠素的效果。而對于瓜爾豆則施用300 mg/L硒肥可以達到促進葉綠素的效果[14]。Zahedi等[14]對石榴進行葉面噴施納米硒與亞硒酸鈉,結果發現納米硒比亞硒酸鈉更能顯著提高石榴的葉面積、葉綠素含量、果實直徑和產量等。該研究結果表明,與亞硒酸鈉或硒酸鈉相比,在促進作物硒積累方面,納米硒施用更小的劑量,可能就達到更佳的效果。

在植物中,硒是谷胱甘肽過氧化物酶的組成部分,是抗氧化防御系統的必需元素。Balakhnina等[16]研究表明施硒能刺激植物生長,增強谷胱甘肽過氧化物酶(GPx)和谷胱甘肽還原酶(GR)的活性,但較高濃度會阻礙生長;Sun等[17]研究表明硒肥增加了李子樹的株高和莖粗、葉片硒含量以及GPx、GR、谷胱甘肽(GSH)和谷胱甘肽二硫化物(GSSG)的活性,該研究結果也證實了這一點。Zahedi等[18]研究表明,草莓葉片MDA和H2O2隨著干旱脅迫的加劇而增加,而噴施硒肥能降低MDA和H2O2;同時,噴施硒肥能夠提高干旱脅迫下草莓植株葉片中CAT、APX、GPx和SOD等抗氧化酶的活性。

表1 滑皮金柑果實品質指標的相關性Table 1 Correlation between fruit quality index of Huapi Kumquat

硒對植物產量和生長的促進作用取決于所施濃度。大部分農作物對硒的耐受程度較低,較少的硒肥即可達到促進的效果,超過一定量后則會導致植物硒中毒。該研究結果表明,5 mg/L硒在金柑耐受硒的濃度范圍以內。不同濃度硒處理對藍莓的促進效果也存在差異,高濃度的外源硒(150 mg/L)抑制藍莓果實重量的增加,100 mg/L硒則可促進可溶性固形物的產生,50 mg/L硒對果實生長有促進作用,20 mg/L硒對果實橫向生長的促進作用大于縱向生長,而50 mg/L硒處理最有利于葉綠素總量的產生[19]。Wen等[5]比較了不同濃度硒肥對溫州蜜柑生長、營養和果實品質的影響,結果表明,低濃度的硒肥促進了蜜柑的生長發育,高濃度的硒肥則略有抑制作用。Huang等[20]研究表明,施用5 mg/L亞硒酸鈉緩解了低溫脅迫對草莓幼苗的影響,表明硒顯著緩解了低溫條件下幼苗葉綠素降解,降低了MDA的積累水平,從而維持了植株光合作用和膜系統的穩定性,提高了草莓幼苗的耐冷性,而較高濃度(>10 mg/L)的硒處理則相反。研究表明,納米硒使蘿卜皮和蘿卜肉中的硒含量分別提高了5.4和2.6倍,納米硒處理比亞硒酸鈉處理硒積累效果更有效,而代謝組學分析表明,納米硒加速了糖酵解、丙酮酸和三羧酸循環代謝途徑,使黃酮、氨基酸和三羧酸含量分別提高了3.2、1.4、2.5倍[15]。2 μmol/L納米硒肥顯著提高了石榴葉面積、葉綠素含量、果皮厚度、果實直徑和產量,均達1倍以上,并提高了成熟指數[14]。

外源硒肥能夠改善果實品質,由于硒肥種類、作物種類以及施用方式等因素的不同,適宜的硒肥施用量產生的效果也存在差異。硒肥有助于西瓜果實特征香氣成分含量提高,也有助于果實可溶性固形物等營養物質含量的提高;施用硒肥能增加果實硒代蛋氨酸含量[21]。葉面噴施硒肥可以增加梨果實中的硒元素積累,隨著硒濃度的增加而提高[22]。葉面噴施硒肥能夠促進蘋果果實中可溶性固形物、可溶性糖、Vc含量,顯著提高核桃果實鈣、可溶性糖含量,但對梨而言,葉面噴施硒肥降低了梨果實Vc含量[23-24]。這可能與硒肥種類、施肥濃度、作物種類有關,有關機理仍需進一步深入研究。

該研究結果表明,葉面噴施5 mg/L硒肥對滑皮金柑的生長具有促進效果,能提高果實品質。納米硒比亞硒酸鈉對提高滑皮金柑果實品質效果更顯著。