王磊彬 陳興望 李天宇

摘要：以江蘇省豐縣大沙河果園及周邊地區(qū)35個果園的富士蘋果（Malus pumila Mill）為研究材料，測定果實7個品質特性和果實礦質元素含量，利用相關分析和通徑分析，篩選影響果實品質的關鍵礦質元素，為提高蘋果果實品質、減少生理病害和合理施肥提供科學依據(jù)。結果發(fā)現(xiàn)，果實礦質元素對單果質量的直接影響大小順序為鐵（Fe）>銅（Cu）>鉀（K）>鈣（Ca）>錳（Mn）>氮（N）>鋅（Zn）>磷（P）>鎂（Mg）;對果形指數(shù)的影響順序為P>K>Cu>Ca>Zn>N>Mg>Mn>Fe;對硬度的影響順序為Mg>K>Fe>Cu>Mn>Ca>N>Zn>P;對可滴定酸的影響順序為K>N>P>Cu>Mn>Fe>Mg>Ca>Zn;對可溶性固形物的影響順序為Mg>K>Cu>Ca>Mn>P>N>Zn>Fe;對可溶性糖的影響順序為Mg>P>Cu>Ca>Zn>Fe>Mn>K>N;對維生素C的影響順序為Mg>N>Zn>K>Cu>Mn>Fe>Ca>P。研究表明，蘋果果實品質形成是各種礦質元素協(xié)同調控的結果，果實中礦質元素N、P、K、Mg等對果實品質形成的影響較大。

關鍵詞：蘋果;礦質營養(yǎng);果實品質;相關分析;通徑分析

中圖分類號： S661.101 ?文獻標志碼： A ?文章編號：1002-1302（2019）07-0146-06

我國是世界上蘋果栽培面積最大的國家，2014年我國蘋果種植面積約為222.15萬hm2，占世界蘋果種植面積的45%以上[1]。目前，我國蘋果的產(chǎn)量居世界第1位，但是單位面積產(chǎn)量比較低，不到法國、南非等發(fā)達國家的1/2，居世界第39位[2]。我國蘋果質量跟不上產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，有關調查表明，2012年我國蘋果優(yōu)果率為40%，精品果占10%，功能性精品果不到2%[3]。徐州豐縣地區(qū)作為江蘇富士蘋果生產(chǎn)的主要基地，自20世紀50年代末黃河故道地區(qū)開始種植蘋果[4]，在豐縣農(nóng)業(yè)經(jīng)濟中占有重要地位。蘋果作為農(nóng)民收入的重要來源，長期以來，由于不均衡施肥等管理不到位，嚴重影響了蘋果的產(chǎn)量與品質，制約著蘋果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，探討富士蘋果果實品質形成的關鍵礦質元素，可為合理施肥、減少生理病害提供科學依據(jù)，對改善蘋果果實品質有重要意義。

張立新等對旱地蘋果果實的研究表明，果實礦質營養(yǎng)不僅能反映果園土壤的肥力水平、吸收利用率和礦質營養(yǎng)狀況，還能反映樹體營養(yǎng)狀況及果實品質情況，同時還與蘋果生理病害密切相關[5]。薛曉芳等對23種棗果實礦質元素含量的研究發(fā)現(xiàn)，同一種礦質元素在不同品種中的含量差異較大，各元素含量差異造成了果實品質差異[6]。目前，許多學者對蘋果營養(yǎng)診斷進行了研究[7-10]，但都是通過簡單分析相關性，不能明確影響果實品質的關鍵營養(yǎng)元素，且受地區(qū)、品種及栽培管理水平等因素影響較大。通徑分析能將1個相關系數(shù)根據(jù)其成因分成多個組成部分，更加清楚各個因素對效應產(chǎn)生的直接作用和間接作用，在農(nóng)業(yè)科研方面多有應用[11]。本試驗采集了豐縣35個果園的富士蘋果，通過相關分析和通經(jīng)分析，研究果實品質與礦質元素含量間的關系，以期篩選影響果實品質的關鍵礦質元素，為果園合理施肥與優(yōu)質生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料與處理

試驗材料取自江蘇省豐縣地區(qū)3個鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）的35個富士蘋果生產(chǎn)果園，樹齡為15～25年，株行距為4 m×5 m。該地區(qū)地處暖溫帶半濕潤季風氣候區(qū)，四季分明，日照充足，年平均氣溫在15 ℃左右，平均降水量約為730 mm，無霜期達 200 d 左右[12]。土壤為沙壤土，質地疏松，土層深厚，透氣性強。土壤pH值達8以上，有機質含量為10.25 g/kg，全氮（N）含量為0.73 g/kg，全磷（P）含量為0.83 g/kg，全鉀（K）含量為18.32 g/kg[13]。

于2015年10月下旬、2016年10月下旬果實成熟期，每個果園隨機選取4株樹，在樹冠中上部東、南、西、北4個方位隨機采集4個果實，每個果園取16個果實，帶回實驗室測定分析[8，14]。

1.2 指標測定

1.2.1 果實品質的測定 果實的單果質量用百分之一電子天平測定。果實縱、橫徑用數(shù)顯游標卡尺測定，果形指數(shù)=縱徑/橫徑;硬度和可溶性固形物含量分別用GY-4型數(shù)顯式水果硬度計和手持式糖度計PAL-1直接測定，選取每個果實對稱的2點進行測定[15];果實可滴定酸含量采用NaOH滴定法[16]測定;可溶性糖含量采用蒽酮比色法[17]測定;維生素C含量采用2，6-二氯酚靛酚滴定法[15]測定。

1.2.2 果實礦質元素的測定 果實采集并清洗后，取每個樣本所有果實的部分果樣放在信封中，于烘箱中105 ℃恒溫殺青10 min，再降至80 ℃烘干，用不銹鋼粉碎機粉碎，存放在自封袋中，于陰涼干燥處保存[18]。果實全氮含量經(jīng)H2SO4-H2O2消煮，用AA3連續(xù)流動分析儀[19]測定。果實中磷（P）、鉀（K）、鈣（Ca）、錳（Mn）、鎂（Mg）、鐵（Fe）、銅（Cu）、鋅（Zn）元素含量經(jīng)HNO3-HCLO4混酸消煮，用電感耦合等離子發(fā)射光譜儀（ICP）測定[20-21]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010、SPSS 20.0軟件及回歸相關多元分析（2017）方法進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計、相關性分析和通徑分析。

2 結果與分析

2.1 不同果園富士蘋果果實品質與礦質元素營養(yǎng)分析

如表1所示，因豐縣35個不同富士蘋果果園在施肥管理方面的差異性，導致果實中維生素C含量、糖酸比、固酸比、可滴定酸含量及可溶性糖含量的變異系數(shù)很大，而單果質量、果形指數(shù)、硬度和可溶性固形物含量的變異系數(shù)較小。這說明果園管理對果實維生素C含量、糖酸比、可溶性糖含量等品質具有較大的影響。

如表2所示，豐縣35個不同果園的果實礦質元素含量因不同的管理水平存在一定的差異。果實礦質元素變異系數(shù)在9.51%～46.57%之間，變化很大，且以Zn和Fe的變異系數(shù)較大，Mn次之，Mg最小。大量礦質元素中，K含量最高，其次是N、Ca、P，Mg元素含量最低。微量礦質元素中，F(xiàn)e含量最高，Cu含量次之，Mn和Zn含量相對較低。

2.2 富士蘋果果實礦質元素與品質之間的相關性分析

由表3可知，果實礦質元素之間相互影響，其中果實中N、P這2種元素與Mg呈顯著正相關（P<0.05）;K與Mg、Fe、Cu呈極顯著正相關（P<0.01）;Ca與Mg、Fe呈顯著正相關（P<0.05），Mg與Cu呈極顯著正相關（P<0.01）。

由表4可知，P與可溶性糖、果形指數(shù)呈顯著或極顯著負相關;K、Mg、Mn與硬度呈顯著或極顯著負相關;K和Mg對可溶性固形物具有顯著或極顯著的抑制作用;P、Mg、Cu對可溶性糖具有顯著的抑制作用。相反，K、Cu對可滴定酸、維生素C具有明顯的促進作用。

2.3 富士蘋果礦質營養(yǎng)元素與果實品質的通徑分析

直接通徑系數(shù)表示自變量對目標變量直接影響效應的程度。間接通徑系數(shù)表示某一因子通過影響其他因子對目標變量的影響程度。因此，果實礦質營養(yǎng)元素除了能直接影響果實品質外，還可以通過其他礦質元素間接影響果實品質。通徑系數(shù)的絕對值大小表示果實礦質元素對單果質量的影響程度。

由表5可知，對單果質量直接影響大小順序為Fe（0.363 7）>Cu（-0.342 6）>K（0.306 9）>Ca（-0.262 4）>Mn（0.244 4）>N（-0.189 7）>Zn（-0.137 3）>P（-0.104 9）>Mg（-0.050 0）。其中Mn、K、 Fe對單果質量的影響為正值，Cu、Ca、N、Zn、P、Mg對單果質量的影響為負值。對果實單果質量間接影響最大的是Cu（0.238 3），主要通過K（0.210 8）影響單果質量;其次是K（-0.205 9），主要通過Cu（-0.235 4）影響單果質量。由此可知，對果實單果質量影響較大的礦質元素有Fe、Cu、K。

表6中富士蘋果果實礦質元素與果形指數(shù)的通徑分析表明，直接影響果形指數(shù)的礦質元素主要是N、P、K、Cu、Ca、Zn，影響果形指數(shù)最大的因子為P（-0.602 5），且為負值;其次為K、Cu、Ca，分別為0.188 1、0.166 9、0.154 2，為正值。Mg、Mn、Fe對果形指數(shù)的直接影響效應較小。Ca（C4）通過間接作用對果形指數(shù)的影響最大，間接通徑系數(shù)為-0.194 7，其次為Zn（C9）、Mn（C7）、K（C3）。由此可知，對果形指數(shù)影響較大的礦質元素為P、K、Cu、Ca、Zn和N。

表7中對富士蘋果果實礦質元素與硬度的通徑分析表明，直接影響硬度的礦質元素通徑系數(shù)排序為Mg>K>Fe>Cu>Mn>Ca>N>Zn>P。其中，礦質元素Mg、K、Fe、Zn和Mn對果實硬度的直接影響為負值，N、Ca、Cu為對果實硬度的影響為正值，Mg對果實硬度的直接影響最大。間接作用表明，對果實硬度間接影響較大的因子有Cu（-0.472 0）、N（-0.336 6）、Ca（-0.234 3）、P（-0.200 5）。由此可知，對果實硬度影響較大的礦質元素為Mg、K、Fe、N、Cu和Mn。

表8中對富士蘋果果實礦質元素與可滴定酸的通徑分析表明，對可滴定酸直接影響較大的果實礦質元素有K、N、Mn、Cu、Fe和P。直接通徑系數(shù)顯示，影響最大的因子為K（0.487 8），其次為N（-0.207 6）、P（-0.179 5）、Cu（0.142 5）、Mn（-0.139 7）、Fe（-0.131 6）。K和Cu對可滴定酸的直接作用為正效應，N、P、Mn、Fe對果實可滴定酸的直接作用為負效應。Cu和P對可滴定酸的間接作用影響較大，通徑系數(shù)分別為0.326 5和0.145 7。Fe對果實可滴定酸的間接作用為正值，Zn對可滴定酸的間接作用為負值。從間接通徑系數(shù)可知，果實中各個礦質元素主要是通過K對果實可滴定酸含量進行間接調控，K元素是調節(jié)果實中可滴定酸的重要元素。綜合以上分析可知，對果實可滴定酸的影響作用較大的礦質元素有K、N、P和Cu。

表9中對富士蘋果果實礦質元素與可溶性固形物的通徑分析表明，對可溶性固形物直接影響較大的礦質元素有Mg、K、Cu、Mn和Ca。直接通徑系數(shù)大小順序為Mg（-0.557 8）>K（-0.258 9）>Cu（0.249 4）>Ca（0.108 4）>Mn（-0.101 9）>P（-0.041 3）>N（-0.033 2）>Zn（-0.021 9）>Fe（0.016 1），其中Cu、Ca和Fe的直接影響為正值，其余礦質元素對可溶性固形物的影響均為負值。果實礦質元素通過間接作用對可溶性固形物影響的比較明顯，影響較大的排序為Cu（-0.410 6）>N（-0.280 2）>P（-0.240 1）>Ca（-0.180 3）>Fe（-0.136 8）>Mn（-0.136 6），Cu主要通過Mg和K對可溶性固形物進行間接調控，N通過Mg對可溶性固形物產(chǎn)生效應。由以上結果分析可知，對可溶性固形物影響較大的礦質元素有Mg、K、Cu、N和P。

表10中對富士蘋果果實礦質元素與可溶性糖的通徑分析表明，對可溶性糖直接影響較大的礦質元素有Mg（-0.329 9）、P（-0.247 4）、Cu（-0.183 8）、Ca（0.161 3）、Zn（-0.145 3）、Fe（0.141 4），對可溶性糖直接作用較大的3個元素Mg、P、Cu的影響效應均為負值。對可溶性糖影響作用較大的礦質元素因子有K、Ca和Mn，間接通徑系數(shù)分別為-0.297 7、-0.141 2和-0.180 8，各個礦質元素的間接作用系數(shù)均為負值。K主要通過Cu和Mg間接影響果實中的可溶性糖，Ca主要通過Mg影響果實中可溶性糖。由此可知，影響果實可溶性糖的礦質營養(yǎng)元素主要為K、Mn、Mg、P、Cu、Ca和Fe。

表11中對富士蘋果果實礦質元素與維生素C的通徑分析表明，對果實維生素C含量影響較大的礦質元素有N、K、Mg、Cu、Fe、Mn和Zn。直接通徑系數(shù)的最大的礦質元素為Mg（-0.427 0），其次為N（-0.335 9）、Zn（-0.296 1）、K（0.207 5）、Cu（0.194 5）和Mn（0.174 3），Mg、N、Zn對果實維生素C的直接作用均為負值，K、Cu、Mn的直接作用為正值。間接作用對果實維生素C的影響大小順序為Ca（-0.213 8）>Mn（-0.197 1）>P（-0.194 8）>K（-0.158 7）>N（-0.151 8）。間接作用于維生素C的重要礦質元素的通徑系數(shù)均為負值。果實中的Ca主要通過Mg影響果實中的維生素。所以，影響果實中維生素C的主要礦質元素為Mg、N、Zn、Ca。

3 討論與結論

根據(jù)各礦質元素的功能及特性，生產(chǎn)上可以針對性地進行肥料配置，平衡施肥，以提高果樹的產(chǎn)量和果實的品質[22]。目前，對于果樹礦質營養(yǎng)和果實品質間關系的研究，結果差異較大，不同砧木、同一品種不同樹齡、不同地區(qū)、不同品種及不同生育期葉片礦質營養(yǎng)存在顯著差異[23-27];Fallahi等的研究結果表明，葉片礦質營養(yǎng)與果實品質的相關性不強，果實營養(yǎng)分析能擴充果樹營養(yǎng)診斷[28]。顧曼如等研究認為，Zn與可溶性固形物呈負相關，與硬度和總酸呈正相關，K與硬度呈負相關[29]。宋少華等通過對陜西甜柿‘陽豐果實礦質元素與品質指標的相關性及通徑分析得出，N、P、K、Zn和Mn是影響果實品質最主要的礦質元素[14]。Fallahi等認為，新紅星蘋果果實中N與果實硬度、可溶性固形物含量呈顯著負相關，Ca與果實硬度呈正相關[28]。李寶江等通過對蘋果果實礦質元素與果實品質及耐貯性關系的研究表明，Zn與果實可溶性固形物呈極顯著負相關;Ca、K與果實硬度呈極顯著正相關，而Mn和Cu相反[30]。徐慧等對膠東半島主要蘋果產(chǎn)區(qū)果實礦質元素和果實品質的相關研究表明，果實中全N、K和Fe與果肉硬度呈顯著負相關，Cu與果肉硬度和可溶性固形物呈顯著負相關[9]。

結合本試驗相關分析結果表明：果形指數(shù)與P呈顯著負相關;硬度、可溶性固形物與果實礦質元素呈負相關;可滴定酸和K、Cu呈極顯著相關;可溶性固形物與K呈顯著負相關，與Mg的相關性極顯著;可溶性糖和P、Mg、Cu呈顯著負相關;維生素C和K、Cu呈顯著正相關。江蘇豐縣地區(qū)富士蘋果果實礦質元素和品質的相關研究結果與徐慧等的研究結果基本符合。通徑分析表明：果實礦質元素對單果質量直接影響大小順序為Fe>Cu>K>Ca>Mn>N>Zn>P>Mg;對果形指數(shù)影響的順序為P>K>Cu>Ca>Zn>N>Mg>Mn>Fe;對硬度影響的順序為Mg>K>Fe>Cu>Mn>Ca>N>Zn>P;對可滴定酸影響的順序為K>N>P>Cu>Mn>Fe>Mg>Ca>Zn;對可溶性固形物的影響順序為Mg>K>Cu>Ca>Mn>P>N>Zn>Fe;對可溶性糖的影響順序為Mg>P>Cu>Ca>Zn>Fe>Mn>K>N;對維生素C的影響順序為Mg>N>Zn>K>Cu>Mn>Fe>Ca>P。綜上所述，果實中礦質元素N、P、K、Mg對果實品質的形成影響較大。這與張強等的研究結果[8-9，14]存在一定的差異，不同地域土壤結構、氣候環(huán)境因素等都有一定的差異。由此表明，江蘇豐縣地區(qū)富士蘋果品質形成過程中受果實各種礦質元素協(xié)同調控，在生產(chǎn)過程中可增施P、K、Cu、Mn，降低或控制N和Mg肥的施用量，以實現(xiàn)優(yōu)質果品的生產(chǎn)。

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