宣木瓜果实生长发育规律及其矿质养分特征的研究1)

张伟伟,盛侠,孙刚,王明,李阿娜,丁之恩

(安徽农业大学林学与园林学院,合肥 230036)

宣木瓜,学名贴梗海棠(Chaenomeles speciosa S.Nakai),属蔷薇科木瓜属,是我国著名的四大木本中药材之一。宣木瓜作为地道药材至少已有1500多年的栽培历史,因产于安徽省宣城市而得名,李时珍的《本草纲目》记载有“木瓜处处有,唯宣城者佳”。

宣木瓜作为名贵的中药材,果实中富含有机酸、氨基酸、维生素、胡萝卜素、黄酮类化合物以及钾、钙、镁、铁、锌等矿质元素和营养物质,具有极高的营养价值和保健作用[1]。另外,宣木瓜还含有超氧化物岐化酶(SOD)、过氧化氢酶、酚氧化酶、齐墩果酸,具有消除自由基,广谱抗菌,护肝降酶,增强免疫力等作用。药理研究证实,宣木瓜具有舒筋活络,清心润肺,开胃健脾,舒肝止痛,祛风除湿之功效,临床上常用于治疗风湿性关节炎、腰膝酸痛、维生素C和维生素B缺乏等症[2]。最新医学研究还发现,宣木瓜果实中的齐墩果酸具有抗癌活性[3]。

近年来,国内学者对宣木瓜果实活性物质的分离提取和药理药效研究较多[4-9],尚未见到有关宣木瓜果实生长发育规律和矿质养分含量的研究报道。本试验用定点观察的方法对宣木瓜果实的生长发育规律进行全面研究,旨在为宣木瓜的优质、丰产、高效栽培提供科学的理论基础和生产依据。本研究对宣木瓜种植生产和宣木瓜果实品质提升具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

本研究试验地设计及原材料取样是在安徽省宣城市宣州区新田镇宣木瓜生态经济示范园进行的,该区气候属亚热带湿润季风气候类型,气候湿润,雨量充沛,全区年平均温度为15.6℃,最热月平均28.1℃,最冷月平均2.7℃,气温年较差25.4℃,气候变化温和。干燥度在0.6～0.9,年降水量1200～1500mm,无霜期长达8个月。

该地区地貌特征以丘陵为主,海拔高15～200m左右。红壤土是本区最大的一类地带性土壤。

实验用品种、标准地编号、树体及土壤肥力和酸碱度等基本情况如表1所示。

表1 宣木瓜各标准地基本概况

1.2 标准地设置

在宣城市宣州区新田镇宣木瓜生态经济示范园设立标准地,选择4个主要宣木瓜品种(罗汉脐、小苹果、长香、野生),每个宣木瓜品种设立2块10m×10m标准地,共8块标准地。供试植株均为8年生宣木瓜嫁接树,长势较好,树势均匀一致,株行距1.5m×2.0m。园区管理水平较好。

1.3 研究方法

标准地调查:对各标准地宣木瓜进行每木调查,实测地径和树高。根据各标准地每株宣木瓜调查结果,计算各标准地宣木瓜植株的平均地径和平均树高。在各标准地有代表性地段设置两个30cm×30cm×30cm土壤剖面,并采集0～10cm 土层、10～20cm土层、20～30cm土层土壤样品,带回实验室烘干后测定土壤氮、磷、钾养分含量,计算三层土壤各养分平均值。各标准地基本概况见表1。

果实采样方法:试验于2009年2月至2009年7月初进行。选择具有代表性的10株树作为采样树,在谢花后20 d即2009年4月15日开始,每隔15d采集果实样品1次,直至果实成熟。每次采样应分别在每株树的不同方位随机采集样果10个,采果后立即装入保鲜袋中带回实验室。用游标卡尺分别测定果实的纵径和横径,用天平称取果实鲜重。做完上述测量后将果实切片摊开放入烘箱中,在65℃下烘干至恒重,用天平称取果实干重,并根据如下公式计算含水量:

养分分析方法:氮含量用凯氏定氮法测定;磷含量用钼锑抗比色法测定;钾和镁含量用原子吸收分光光度法测定[10]。实验结果用Excel和DPS数据分析软件进行统计计算和相关分析。

1.4 主要仪器设备

T6-新世纪紫外可见分光光度计;全自动凯氏定氮仪;原子吸收分光光度计;游标卡尺;加热器;DFT-100多功能中药粉碎机;电子天平;干燥箱;钢卷尺;各种规格的量筒、烧杯、容量瓶等。

2 结果与分析

2.1 果实纵、横径的动态变化(一般7月初采收药用宣木瓜)

图1 宣木瓜果实纵径的变化

图2 宣木瓜果实横径的变化

宣木瓜果实纵横径生长发育规律如图1、2所示。

从宣木瓜果实纵径变化曲线(图1)可以看出,尽管果实的纵径同是正向增加,但不同宣木瓜品种表现出了不同的增长变化曲线。罗汉脐纵径的增加呈现稳定上升的趋势,几乎呈“直线”生长,但是,没有很明显的增长高峰期;而长香品种果实的纵径变化呈现很明显的S型曲线,在5月中旬至6月底增长缓慢,增加值为0.44cm,6月底至7月中旬出现了一个迅速增长的阶段,增加值达到2.52cm;小苹果纵径增长表现出了两个增长高峰的现象,分别位于果实生长前期(4月中旬至4月底)和生长后期(6月中旬至6月底)。野生宣木瓜品种,纵径在4月中旬至5月中旬增加量较大,5月中旬以后即出现平稳回落的增长幅度变化。

宣木瓜果实横径的变化,见图2所示。由图2可知,4个宣木瓜品种果实横径的生长发育趋势基本一致,增长动态曲线均呈现“S”型。宣木瓜果实生长早期(4月15日至5月15日),由于果实生长处于细胞分裂期,细胞数量增加占主导地位,果实横径的生长较快。进入5月中旬后,果实横径进入快速增长阶段,在15d内,罗汉脐、小苹果、长香、野生4个宣木瓜品种的横径分别增加了 3.71、2.23、2.42、1.24cm,此期可认为是宣木瓜果实的迅速膨大期,从绝对量上讲,此期在形成宣木瓜经济产量中起着重要作用。6月初,宣木瓜果实横径生长减缓,果实进入了缓慢增长期。

由图1和图2中野生宣木瓜品种果实的纵、横径变化曲线还可得知,野生宣木瓜果实的纵、横径变化曲线极为相似,即横径的生长与纵径的生长几乎同步,而且同时期果实的纵横径数值相近,正是这个原因致使野生宣木瓜果实从生长初期到生长后期一直接近于圆形。

2.2 果实鲜重的动态变化

图3 宣木瓜果实鲜重的变化

宣木瓜果实鲜重的动态变化见图3。从图3可以看出,4个宣木瓜品种鲜果重量的动态增长曲线均呈现出“单S”型曲线,这一点与杨光[10]研究的木瓜果实重量增长动态变化规律的结论完全一致。宣木瓜谢花20d后到5月中旬属于幼果缓慢生长期,果实鲜重增长缓慢,罗汉脐、小苹果、长香、野生4个宣木瓜品种周期内净增长量的均值分别为 21.87、15.66、13.31、14.53g。5月中旬至6月中旬,果实鲜重迅速增加,宣木瓜果实鲜重增长进入高速增长期,4个宣木瓜品种周期内净增长量的均值分别达到了68.04、23.42、38.62、26.25g。果实鲜重到6月15日左右又转入缓慢增长期,宣木瓜果实逐渐进入成熟期,果重趋于稳定,周期内变化较小。

由于品种特性的差异,不同宣木瓜品种鲜果重的变化规律有所差异。从图3可看到,罗汉脐鲜重快速增长期始于5月中旬且持续时间较长,而且增长量最大。小苹果和长香品种鲜重迅速增长期在5月中旬至5月底,而野生宣木瓜品种的最大增长期在5月底6月初开始,相比其它3个品种略有推迟。

2.3 果实含水量的动态变化

图4 宣木瓜果实含水量的变化

宣木瓜果实含水量的动态变化见图4所示。由4个品种的含水量动态变化曲线可看出,4个宣木瓜品种果实含水量的变化表现出了很明显的共性,即果实生长初期(4月15日至4月30日)需要大量水分,果实含水量较高,随着的果实生长,含水量都表现出相同的急剧下降现象。同时可知,4个宣木瓜品种含水量下降变化的拐点均出现在4月底,小苹果和野生品种随后进入平稳下降时期,而罗汉脐和长香品种随后却进入了含水量不断上升时期,直至5月底2个品种的宣木瓜又开始进入了下一个缓慢降低周期。

由图4中野生宣木瓜含水量动态变化曲线还可看出,野生宣木瓜品种相比其它3个品种的含水量变化有很大差异,即野生品种有两个含水量急剧下降时期,分别在4月中旬以前和5月中旬以后出现。

2.4 果实生长发育的数学模型

表2 宣木瓜果实生长发育的数学模型

研究宣木瓜果实生长发育的数学模型,旨在为预测和评估宣木瓜果实的生长发育状况提供科学的理论依据。本研究以宣木瓜果实生长发育天数为横轴(x),分别以果实的纵径、横径和鲜重为纵轴(y),做出各自相应的散点图,再根据变化曲线,配以相应的多项式回归方程,结果见表2。从表中的曲线方程可以看出,宣木瓜果实的纵、横径和鲜重与果实发育天数均高度相关,说明得到的数学模型可以正确反映宣木瓜果实的纵、横径和鲜重动态变化规律。

2.5 果实矿质养分含量的动态变化

图5 宣木瓜果实中N含量的变化

图6 宣木瓜果实中P含量的变化

图7 宣木瓜果实中K含量的变化

图8 宣木瓜果实中Mg含量的变化

宣木瓜果实N、P、K、Mg含量的动态变化见图5、图6、图7和图8。从4种矿质养分含量的动态变化曲线可以得知,各养分含量的变化趋势基本一致,即N、P、K、Mg含量随着果实的不断生长而降低,果实生长后期(5月底以后)N、P、K、Mg养分含量的变动幅度微小,这一变化趋势与许多其它果树的果实矿质养分含量动态变化规律表现相似[12]。

在宣木瓜果实的生长发育过程中,幼果期(5月中旬以前)果实中的N、P、K、Mg含量在果实发育的整个生长周期中均为最高,随着果实的膨大各矿质养分均表现出递减的现象,其中 N、P养分递减曲线基本相似,都表现出4月底以前急剧降低,随后逐渐放缓。从4个宣木瓜品种果实N、P含量变化曲线还可看出,同一品种的N、P含量变化曲线极为相似,这说明果实中N、P养分含量之间存在很大的相关性。

观察图7和图8可知,宣木瓜果实K、Mg养分含量的变化与N、P不同,幼果期K和Mg含量并未出现急剧降低的现象,在整个果实生长发育周期中,除了野生宣木瓜K含量在5月底表现上升外,4个宣木瓜品种基本上都表现出平稳递减的趋势。比较4个品种的K和Mg动态变化曲线可以发现,长香宣木瓜果实K和Mg含量在5月中旬以后降低幅度相比其它3个品种较大,含量下降很明显,而且这种变化一直持续到果实成熟。

3 结论与讨论

不同宣木瓜品种纵径的增加呈现不同的变化曲线,罗汉脐纵径没有很明显的增长高峰期,长香品种呈现很明显的S型曲线。不同宣木瓜品种果实横径的生长发育趋势基本一致,均呈现“S”型增长动态曲线。5月中旬至6月初是宣木瓜果实横径快速增长阶段,也是果实鲜重的高速增长期,此期是宣木瓜果实的迅速膨大期,是构成宣木瓜产量的重要时期,生产上要加强肥水管理,以获得良好的宣木瓜产量和品质。

研究中的4个宣木瓜品种,果实含水量的变化均表现出幼果期含水量最高,随着果实生长而下降的现象,含水量下降变化的拐点出现在4月底。因此,生产上应在4月底之前浇一次透地水,以满足宣木瓜果实生长发育对水分的需求。

在宣木瓜果实的生长发育过程中,N、P、K、Mg养分含量的变化趋势基本一致,均表现为:幼果期(5月中旬以前)果实中的N、P、K、Mg含量在果实发育的整个生长周期中均为最高,随着果实的膨大各矿质养分均表现出递减的现象,其中N和P含量变化曲线极为吻合,4月底以前急剧降低,随后逐渐放缓,可见两者之间存在很大相关性。因此,宣木瓜坐果期追肥应以N和P为主,还应注意两种肥料的配比。

本试验仅对宣木瓜果实生长发育过程中的纵径、横径、鲜重和矿质元素含量的动态变化规律进行了研究分析,至于宣木瓜果实内在品质如糖、蛋白质、果胶、齐墩果酸等含量指标的变化规律,尚待进一步的研究。

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