灌溉時(shí)間和灌溉量對(duì)杏李裂果率與果實(shí)品質(zhì)的影響

羅莎莎,王如月,甄紫怡,吳嘉龍,徐業(yè)勇,巴合提牙兒·克熱木,孫雅麗,虎海防,*

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院,新疆 烏魯木齊 830052; 2.新疆佳木果樹學(xué)國家長(zhǎng)期科研基地,新疆 溫宿 843100; 3.塔里木大學(xué) 園藝與林學(xué)學(xué)院,新疆 阿拉爾 843300; 4.新疆林業(yè)科學(xué)院,新疆 烏魯木齊 830063)

杏李(Prunusdomestica×armeniaca),是杏、李多代雜交后選育出來的新興水果[1]。杏李品種味帝的果肉為鮮紅色,果肉細(xì)膩,粗纖維少,汁多味甜,香氣濃郁,品質(zhì)極佳[2],具有較強(qiáng)的市場(chǎng)潛力[3]。杏李于2004年首次進(jìn)入新疆溫宿縣引種栽培,目前,新疆栽種面積近1.4萬hm2,阿克蘇地區(qū)的栽植面積約2 000 hm2,其中,味帝品種的種植面積近200 hm2。

近年來,部分地區(qū)杏李裂果現(xiàn)象不斷增多,挫傷了種植戶的信心,阻礙了杏李種植業(yè)的發(fā)展。觀察發(fā)現(xiàn),杏李的裂果主要為縱裂,大部分從果頂開始縱裂,少部分從梗洼開始縱裂,裂口部位易受到細(xì)菌感染而引起果實(shí)腐爛[4]。裂果現(xiàn)象在荔枝、杧果、柑橘、石榴、柿子、棗、葡萄、杏、李、梨、蘋果等果樹上均較為常見[5-8],是果實(shí)內(nèi)部生長(zhǎng)與外界環(huán)境條件不平衡的反饋[9],大多與水分供應(yīng)不均、氣候陰晴變化、品種特性等有關(guān)。暴雨或連陰雨后突然轉(zhuǎn)晴,由于氣溫驟升、根系供水不足,或土壤長(zhǎng)期干旱后灌水,均易引起裂果[10]。前人對(duì)棗、荔枝、石榴、蘋果等果樹的裂果現(xiàn)象已進(jìn)行了較為深入的研究,認(rèn)為水分、細(xì)胞結(jié)構(gòu)、鈣質(zhì)營養(yǎng)、土壤質(zhì)地等因素是導(dǎo)致裂果的主要原因,其中,水分的影響極為重要。然而,目前關(guān)于杏李裂果問題的研究尚存在空白,生產(chǎn)上也急需科學(xué)的指導(dǎo)。為此,特以杏李品種味帝為研究對(duì)象,以灌溉時(shí)間和灌溉量為著手點(diǎn),探究其對(duì)杏李果實(shí)裂果率和品質(zhì)的影響,旨在篩選出較為適宜的灌水模式,為完善新疆杏李的科學(xué)高效栽培技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于新疆阿克蘇地區(qū)溫宿縣新疆佳木果樹學(xué)國家長(zhǎng)期科研基地內(nèi),地理坐標(biāo)為41°15′N、80°32′E,海拔1 103.80 m。當(dāng)?shù)貙俅箨懶耘瘻貛Ц珊禋夂?四季分明,晝夜溫差大,多晴少雨,光照充足,空氣干燥,年平均氣溫10.10 ℃,年平均降水量65.40 mm,年平均無霜期185 d[11]。試驗(yàn)地土壤為砂壤土,土層深厚,腐殖質(zhì)和有機(jī)質(zhì)含量較高,有機(jī)質(zhì)含量為30.29 g·kg-1,堿解氮含量為17.77 mg·kg-1,速效磷含量為80.34 mg·kg-1,速效鉀含量為82.17 mg·kg-1,pH值為7.93。

1.2 試驗(yàn)材料

挑選樹高、地徑、冠幅一致,生長(zhǎng)發(fā)育良好且無病蟲害的5年生的杏李品種味帝作為試驗(yàn)材料,株行距3 m×4 m。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì),設(shè)灌溉時(shí)間和灌溉量2個(gè)因素,灌溉時(shí)間分別設(shè)定為轉(zhuǎn)色期(6月16日,簡(jiǎn)記為D1)、始熟期(6月23日,簡(jiǎn)記為D2)、成熟期(6月30日,簡(jiǎn)記為D3)供水,灌溉量(以小區(qū)計(jì))分設(shè)80 m3(W1)、120 m3(W2)兩個(gè)水平,兩個(gè)因素相互組合共形成6個(gè)處理,另加一個(gè)不灌水的對(duì)照(CK)。

對(duì)試驗(yàn)地劃分小區(qū),每小區(qū)面積0.06 hm2,在小區(qū)間挖高40 cm、寬40 cm的防水埂,小區(qū)內(nèi)均栽種同一品種,選取小區(qū)內(nèi)中心的3株樹為試驗(yàn)樹。6月3日全園灌水(每小區(qū)灌溉量為60 m3)一次,之后,只按試驗(yàn)設(shè)計(jì)的日期和灌溉量灌一次水,直到7月10日果實(shí)成熟采摘,其間,CK始終不灌水。每個(gè)處理設(shè)置3個(gè)重復(fù),每個(gè)重復(fù)對(duì)應(yīng)于一個(gè)試驗(yàn)小區(qū)。試驗(yàn)期間無降水,可排除降水對(duì)裂果的影響。

1.4 指標(biāo)測(cè)定

果實(shí)采摘后,統(tǒng)計(jì)裂果率[12]。

于果實(shí)采收的當(dāng)天11:00,取0～20 cm土層的土樣,采用烘干法測(cè)定土壤含水率[13]。

果實(shí)成熟采收后,每個(gè)重復(fù)取3個(gè)果實(shí),切取適量果肉混合作為樣品,采用烘干法測(cè)定果實(shí)含水量[14],采用咔唑硫酸比色法測(cè)定細(xì)胞壁含量[15],采用磺基水楊酸法測(cè)定游離脯氨酸含量[15],采用SW-32A型折光式糖度計(jì)(廣州廣電計(jì)量檢測(cè)集團(tuán)股份有限公司)測(cè)定可溶性固形物含量[16],采用蒽酮比色法測(cè)定可溶性糖含量[14],采用氫氧化鈉滴定法測(cè)定可滴定酸含量[14],采用蒽酮比色法測(cè)定纖維素含量[15],采用火焰光度計(jì)法(FP6410型火焰光度計(jì),杭州旌斐儀器科技有限公司)測(cè)定鉀含量[14],采用2.6-二氯酚靛酚滴定法測(cè)定維生素C(VC)含量,采用咔唑比色法測(cè)定果膠含量[14]。

果實(shí)成熟采收后,采用7230G型原子吸收分光光度計(jì)(上海德誠化工有限公司)分別測(cè)定果皮、果肉,以及果實(shí)整體的鈣含量[14],利用JY-4型果實(shí)硬度計(jì)(山東方科儀器有限公司)測(cè)定果實(shí)硬度[14]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

利用Microsoft Excel 2016軟件整理數(shù)據(jù),制作圖表。利用SPSS 24.0軟件進(jìn)行方差分析和相關(guān)性分析,對(duì)有顯著(P<0.05)差異的,采用最小顯著差數(shù)法(LSD)進(jìn)行多重比較。利用R4.2.1軟件進(jìn)行主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 灌溉時(shí)間和灌溉量對(duì)杏李裂果的影響

各處理中,D3W2的裂果率最高(47.00%),顯著高于D1W1(20.00%)和D1W2(22.00%),但與其他處理差異不顯著(表1)。D1W1的裂果率最低,顯著低于D3W1和D3W2處理。總的來看,越臨近果實(shí)成熟時(shí)澆水,果實(shí)裂果率越高。相同灌溉時(shí)間,本試驗(yàn)設(shè)置的2個(gè)灌水量水平下杏李的裂果率并無顯著差異。

在果實(shí)含水量上,D3W2處理最高,顯著高于D1W1、D1W2、D2W1、D2W2和CK處理。同一灌溉時(shí)間下,2個(gè)灌溉量水平下的果實(shí)含水量并無顯著差異。除D3W2處理外,其余處理的果實(shí)細(xì)胞壁含量均顯著高于CK;除CK外的各處理在果實(shí)細(xì)胞壁含量上均無顯著差異。D3W2處理的土壤含水量最高(18.33%),顯著高于D1W1、D1W2、D2W1和CK處理。總的來看,灌溉時(shí)間越早,成熟時(shí)土壤含水率越低,但同一灌溉時(shí)間下2個(gè)灌溉量水平的土壤含水率并無顯著差異。不同處理的果皮鈣含量表現(xiàn)出較明顯的差異,D1W1處理的果皮鈣含量最高(1 124.30 μg·mL-1),顯著高于除同一灌溉時(shí)間(D1W2)外的其他處理。總的來看,灌溉時(shí)間越早的,果皮鈣含量越高。在轉(zhuǎn)色期和始熟期灌溉的,兩個(gè)灌溉量水平下的果皮鈣含量并無顯著差異;但在成熟期灌溉的,高灌溉量水平(D3W2)的果皮鈣含量反而顯著低于低灌溉量水平(D3W1)。與CK相比,僅D1W1、D1W2和D2W1處理的果皮鈣含量顯著更高,D3W2處理的果皮鈣含量甚至顯著低于CK。果肉鈣含量同樣以D1W1處理最高(1 089.77 μg·mL-1),顯著高于除D1W2外的其他處理。與CK相比,D1W1、D1W2和D2W1處理的果肉鈣含量顯著更高,但其他處理的果肉鈣含量與CK均無顯著差異。

對(duì)上述指標(biāo)開展相關(guān)性分析(表2),結(jié)果顯示,裂果率與果皮鈣含量呈極顯著(P<0.01)負(fù)相關(guān),與果肉鈣含量呈顯著負(fù)相關(guān)。土壤含水率與果實(shí)含水量呈極顯著正相關(guān)。果皮鈣含量與果肉鈣含量呈顯著正相關(guān)。

2.2 灌溉時(shí)間和灌溉量對(duì)杏李果實(shí)品質(zhì)的影響

各處理相比,D1W1和D1W2的果實(shí)可溶性固形物含量最高,顯著高于除D2W1和D3W1外的其余處理(表3)。這表明,相較于臨近成熟期灌溉,在轉(zhuǎn)色期就進(jìn)行灌溉更有利于果實(shí)中可溶性固形物含量的提高。CK的果實(shí)硬度最大,且顯著高于D2W2和D3W2處理。D1W2處理的果實(shí)維生素C含量最高,且顯著高于其他處理。除CK和D1W2外,其他處理的果實(shí)維生素C含量均無顯著差異;但D1W1與D2W2的果實(shí)維生素C含量顯著高于CK。D1W1處理的果實(shí)可溶性糖含量最高,顯著高于D2W2、D3W1、D3W2、CK處理,但與D2W1、D1W2處理沒有顯著差異。總的來看,隨著灌溉時(shí)間的推遲,果實(shí)中的可溶性糖含量呈降低趨勢(shì);但同一灌溉時(shí)間下,2個(gè)灌溉量水平的果實(shí)可溶性糖含量并無顯著差異。據(jù)此推測(cè),隨著土壤水分含量的降低,果實(shí)可溶性糖含量會(huì)增加。D1W1和D1W2處理的果實(shí)可滴定酸含量最高,顯著高于D3W1和CK處理,但與其他處理并無顯著差異。總的來看,相同灌溉量水平下,隨著灌溉時(shí)間推遲,果實(shí)的可滴定酸含量呈下降趨勢(shì)。D1W1處理的果實(shí)鈣含量最高(1 171.00 μg·mL-1),顯著高于其余處理。總的來看,越臨近成熟期灌水,灌溉量越大,果實(shí)鈣含量越低。D1W2處理的果實(shí)鉀含量最高(2 067.27 mg·L-1),顯著高于其他處理;CK的果實(shí)鉀含量顯著低于除D1W1、D3W1外的其他處理。D3W1處理的果實(shí)纖維素含量最高(12.30 mg·g-1),顯著高于CK,但這兩個(gè)處理與其他處理單獨(dú)相比時(shí)均無顯著差異。除D2W2和D3W2處理的果實(shí)果膠含量顯著低于CK外,其他處理與CK均無顯著差異。D3W2和D1W1處理的果實(shí)游離脯氨酸含量最高(二者無顯著差異,分別為61.94、59.84 μg·g-1),除D2W1外,其余處理的果實(shí)游離脯氨酸含量均顯著高于CK。

表3 灌溉時(shí)間和灌溉量對(duì)果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)的影響

選取果實(shí)可溶性固形物含量、硬度、維生素C含量、可溶性糖含量、可滴定酸含量、鈣含量、鉀含量、纖維素含量、果膠含量、游離脯氨酸含量共10項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析(圖1),果實(shí)硬度、可溶性糖含量、果膠含量距離圓心最遠(yuǎn),說明其貢獻(xiàn)最大;纖維素含量離圓心最近,說明該指標(biāo)的貢獻(xiàn)最小,在各處理的占比最小。

H1,果膠含量;H2,硬度;H3,鈣含量;H4,可溶性糖含量;H5,可溶性固形物含量;H6,可滴定酸含量;H7,維生素C含量;H8,游離脯氨酸含量;H9,鉀含量;H10,纖維素含量。H1, Pectin content; H2, Hardness; H3, Calcium content; H4, Soluble sugar content; H5, Soluble solids content; H6, Titratable acid content; H7, Vitamin C content; H8, Free proline content; H9, Potassium content; H10, Cellulose content.

對(duì)第一主成分貢獻(xiàn)率較大的指標(biāo)為維生素C含量、可滴定酸含量、游離脯氨酸含量、可溶性糖含量、可溶性固形物含量;對(duì)第二主成分貢獻(xiàn)率較大的指標(biāo)為硬度、果膠含量、鈣含量、可溶性固形物含量;對(duì)第三主成分貢獻(xiàn)率較大的指標(biāo)為纖維素含量、鉀含量、可滴定酸含量。第一、第二、第三主成分的特征值分別為4.58、2.87和1.51,貢獻(xiàn)率分別為45.77%、28.74%和15.08%,前3個(gè)主成分的累積貢獻(xiàn)率已達(dá)89.59%,可以反映大部分信息,所以提取前3個(gè)主成分進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)(表4)。綜合得分的高低可以反映不同處理下杏李果實(shí)品質(zhì)的優(yōu)劣,綜合得分越高,表明相應(yīng)處理下的果實(shí)品質(zhì)越優(yōu)良[17]。各處理的綜合得分排序從高到低依次為D1W1>D1W2>D2W1>D2W2>D3W1>D3W2>CK。這說明,在本試驗(yàn)條件下,D1W1處理的果實(shí)品質(zhì)最好。

表4 基于主成分分析的各處理綜合得分和排序

3 討論

科學(xué)合理的灌溉方法是保證果樹健康生長(zhǎng)和提升果實(shí)品質(zhì)不可或缺的外部條件。在果樹的種植過程中,盲目的灌溉不僅不能促進(jìn)果實(shí)的生長(zhǎng)或提高果實(shí)品質(zhì),反而會(huì)導(dǎo)致壞果,給廣大果農(nóng)造成經(jīng)濟(jì)損失;因此,確定合理的灌溉時(shí)間和灌溉量在果樹生產(chǎn)上具有現(xiàn)實(shí)意義。前人研究了荔枝[5]、柚[18]、油桃[9]生產(chǎn)中水分與裂果的關(guān)系,認(rèn)為水分是影響裂果的主要原因之一,過多或過少的灌水量均會(huì)對(duì)果實(shí)品質(zhì)造成負(fù)面影響,如水分過高易導(dǎo)致植株莖葉徒長(zhǎng),增加裂果率[19]。本研究發(fā)現(xiàn),在杏李的轉(zhuǎn)色期灌水,當(dāng)灌水量為80 m3時(shí),果實(shí)裂果率最低,灌溉量過大的處理,其裂果率更高,越臨近成熟時(shí)灌溉,裂果率越高。這有可能是因?yàn)?在果實(shí)成熟期,果實(shí)內(nèi)同化產(chǎn)物的積累速率減慢,果肉的滲透勢(shì)下降,若吸水增多,表皮細(xì)胞承受的壓力將明顯增大,當(dāng)膨壓超過果皮承受能力時(shí),果實(shí)就會(huì)開裂。

以往的研究顯示,礦質(zhì)元素對(duì)裂果的發(fā)生也有著重要的影響[20],其中,鉀、鈣、氮、磷、鎂、硼等元素對(duì)裂果的影響較大[21]。不同土壤含水量處理下,果實(shí)含水量隨著土壤含水量的升高而增大,果皮和果肉的鈣含量隨著果實(shí)水分的增加而減少[22]。前人研究表明,果實(shí)的表皮厚度、果皮鈣含量與裂果率密切相關(guān)[23],缺鈣容易引起裂果[24]。本研究發(fā)現(xiàn),在試驗(yàn)條件下,灌溉量越大,土壤含水量越大,果實(shí)含水量越高,果皮和果肉的鈣含量越低。這與王森等[25]在蘋果上的研究結(jié)果一致。本研究對(duì)果實(shí)含水量、細(xì)胞壁含量、土壤含水率、果皮鈣含量、果肉鈣含量和裂果率6項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析,發(fā)現(xiàn)果皮鈣含量和果肉鈣含量均與裂果率呈顯著負(fù)相關(guān),土壤含水率與果實(shí)含水量呈極顯著正相關(guān)。這表明,過量的水分供給可能會(huì)降低果實(shí)和果皮的鈣含量,從而引起裂果。但是,高水條件如何影響礦質(zhì)元素的富集特征還有待進(jìn)一步探究。

杏李的品質(zhì)與果實(shí)中的可溶性固形物、可溶性糖、可滴定酸、維生素C、纖維素,及礦質(zhì)元素含量等密切相關(guān)[26-28]。糖、酸不僅是水果中重要的營養(yǎng)物質(zhì),也是重要的風(fēng)味物質(zhì)。果實(shí)的甜酸風(fēng)味是可溶性糖和有機(jī)酸共同作用的結(jié)果[29]。糖作為光合作用的主要產(chǎn)物之一,既為植物生長(zhǎng)發(fā)育提供能量,也作為植物體內(nèi)的一種信號(hào)分子參與并調(diào)控植物的生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程[30]。基質(zhì)水分變化顯著影響紅富士蘋果果實(shí)的硬度和可溶性固形物含量,含水量越低,果實(shí)硬度和可溶性固形物含量越高[31-33]。本研究中,果實(shí)硬度和可溶性固形物含量隨著灌溉量的增大而降低。這可能是由于過多的水分不利于糖分的積累。杏李果實(shí)的可滴定酸含量隨著灌溉量的減少而降低[34]。越臨近成熟期灌溉,果實(shí)中的可滴定酸含量越低。這與王靜等[35]的研究結(jié)果一致。本研究發(fā)現(xiàn),果實(shí)中的鈣含量和可溶性糖含量隨著灌溉量的增加而降低,這與曲兆鳴[36]的研究結(jié)果一致。不同處理對(duì)成熟果實(shí)中各礦質(zhì)元素含量的影響是不均一的,其中,鉀元素含量隨灌溉量的升高而升高[22]。這可能是因?yàn)殁浽赜卸喾矫娴目鼓婀δ?能增強(qiáng)水果的抗性。

本研究通過對(duì)比不同灌溉處理對(duì)杏李果實(shí)成熟后裂果率的影響,發(fā)現(xiàn)D1W1處理(轉(zhuǎn)色期灌水,灌水量為80 m3)的裂果率最低。基于主成分分析對(duì)各處理的果實(shí)品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),結(jié)果顯示,同樣以D1W1處理的果實(shí)品質(zhì)最優(yōu)。與以往研究相比,本研究同時(shí)考查了灌溉時(shí)間和灌溉量對(duì)果實(shí)裂果率和果實(shí)品質(zhì)的影響,拓展了相關(guān)認(rèn)識(shí),但鑒于不同灌溉模式對(duì)果實(shí)品質(zhì)的影響尚無較統(tǒng)一的認(rèn)識(shí),相關(guān)研究仍需繼續(xù)深入。