镁肥对温州蜜柑果实产量及品质的影响

刘小曼，刘晓东，刘闫，谭启玲，胡承孝，武松伟，谢合平

1.华中农业大学资源与环境学院/新型肥料湖北省工程实验室/华中农业大学微量元素研究中心，武汉 430070；2.湖北宜昌宽皮柑橘综合试验站，宜昌443100

柑橘果实的甜度和风味取决于果实成熟过程中糖、酸组分的变化和积累，其中糖主要为果糖、葡萄糖和蔗糖，糖比例的变化是形成独特风味的主要原因，而蔗糖含量增加是柑橘果实甜味上升的决定因素。柑橘属柠檬酸型水果，果实中含量最高的是柠檬酸（超过80%），是影响酸组分及风味的决定因素［1］。以色泽为核心的柑橘果实外在品质可占优质果品评选总分的60%。随着柑橘果实的成熟，果皮叶绿素逐渐降解而类胡萝卜素不断积累，成熟果实的果皮大多呈黄色、橙黄色或橙红色［2］。

镁作为植物第四丰富的必需营养元素、叶绿素分子中心的唯一金属原子，参与叶片光合作用，影响糖、酸的合成与转化，调节碳水化合物在叶片（源）与果实（库）间的转运与分配，影响果实糖、酸的含量与比例。镁通过促进碳水化合物合成，提供合成色素所需的中间产物而促进果实着色。如镁能增加葡萄果皮花色素的含量，使果皮显著变红［3］，叶面喷镁显著提高荔枝果皮镁含量，促进荔枝果皮提前着色，克服果皮“滞绿”现象［4］，合理施用镁肥能改善果皮着色和风味品质［5-6］，过低及过高的镁肥用量会降低作物产量及品质［7-8］。目前，国内外研究主要集中在镁对柑橘果实可溶性固形物、可滴定酸、固酸比等的影响，而镁对柑橘果实糖、酸组分及着色影响的研究较少。本研究以温州蜜柑为试材，设置不同镁处理，探讨镁对果实产量及品质的影响，旨在确定镁肥适宜用量，为实现温州蜜柑高产高质提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料与设计

田间试验始于2017 年3 月，以湖北省宜昌市夷陵区鸦鹊镇（N 30°40′30″，E 111°28′11″）20 年生枳砧温州蜜柑为试验材料，果园土壤为黄棕壤，试验前土壤pH 值5.18、有机质24.58 g/kg、碱解氮120.83 mg/kg、速效磷48.03 mg/kg、速效钾230 mg/kg、交换性钙1 096.51 mg/kg、交换性镁246.06 mg/kg。参考柑橘园土壤养分分级标准［9］，果园土壤酸性适宜，土壤有机质、碱解氮、速效磷、交换性钙、交换性镁处于适量水平，土壤速效钾处于高量水平。

本试验采取随机区组试验，镁肥设置5 个水平，分别为MgO 0、100、150、200、250 g/株，依次记为CK、T1、T2、T3、T4，每个处理12 株树，4 次重复，各处理氮、磷、钾全年施肥量为N 0.76 kg/株、P2O50.38 kg/株、K2O 0.53 kg/株。镁肥选择速效镁肥中柑橘园最常用的硫酸镁（MgO 26%），其他供试肥料为尿素（N 46%）、过磷酸钙（P2O512%）、硫酸钾（K2O 50%），镁肥作萌芽肥（3 月上旬）于树冠滴水线范围内以沟施方式施入30 cm 土壤并覆土；氮、磷、钾肥全年分2次沟施，萌芽肥（3月上旬），各占施用总量的60%，壮果肥（6 月上旬），各占施用总量的40%。从2017 年每年按期施入上述肥料，于试验的第3 年（2019）采集温州蜜柑不同生长期的当年生春梢叶片，于试验的第3 年和第4 年（2019-2020 年）10-11月果实转色期、成熟期采集果实样品。

1.2 测定项目及方法

叶片样品于树冠中部外侧4个方位，于幼果期（5月）、果实膨大前期（7月）、果实膨大后期（9月）、果实成熟期（11 月）采集生长中等的当年生营养春梢部顶端往下第2～3片叶，每株树采集7～8片，将同一个重复混合为一个样品。叶片镁含量采用原子吸收分光光度计测定，其含量参考前人分级标准［10］，极缺水平为＜0.2%，缺乏水平为0.2%～0.29%，适量水平为0.30%～0.5%。

于2019-2020 年温州蜜柑果实转色期调查挂果数，果实产量=果实数×单果质量，对果实产量与镁肥施用量进行曲线拟合。于10-11 月果实转色期、成熟期从每株树冠中部外围按东西南北4 个方向随机选取长势一致、无病虫害并具代表性的果实样品各12 个。将同一个重复混合为一个样品，一部分取适量果皮、果肉组织，用干冰带回实验室，-80 ℃保存，另一部分果实样品用于测定果皮色差。果肉糖、酸组分含量测定参照范素杰［11］的方法。

果皮色差值采用色差仪（日本，MINOⅬTA CR-300）测定，L值表示亮度；a值表示红绿色差；b值表示黄蓝色差；C值表示着色强度，C值越大，颜色越纯；H值表示色调角，当H＜50°，H值越小，果实红色越深，当H＞100°，H值越大，果实绿色越深。

果皮色素测定参考Zagari 等［12］的方法，用酶标仪（TECAN，Spark 10M，Switzerland）分别在波长为663、647、470 nm下测定吸光值。

1.3 数据分析

采用Excel 2019 进行数据处理，SPSS 19.0 进行统计分析和Duncan's多重比较，Origin 2018制图。

2 结果与分析

2.1 镁肥对温州蜜柑叶片镁含量的影响

由图1可见，在幼果期（5月），各处理叶片镁含量无显著差异；在果实膨大前期（7 月）至果实成熟期（11 月），镁肥处理叶片镁含量明显高于CK 处理，且在果实膨大后期（9月），T2、T4处理叶片镁含量均显著高于CK 处理，在果实成熟期，T3 处理叶片镁含量显著高于CK 处理。可能是随着柑橘果实的膨大，果实对镁的需求逐渐增加，需要更多的镁从叶片转移至果实，以满足果实生长发育的需要，从而导致叶片中镁含量的降低。施镁能显著缓解叶片镁含量的降低，且果实膨大后期CK 处理叶片镁含量处于缺乏水平，而镁肥处理叶片镁含量处于适宜水平，说明施镁能有效改善果实膨大期叶片缺镁黄化现象。

2.2 镁肥对温州蜜柑果实产量的影响

试验结果显示，施加镁肥可显著提高温州蜜柑的果实产量，且产量随镁肥用量的增加呈先增后减的变化规律。2019 年及2020 年，不同镁水平处理果实产量增幅分别为7.88%～38.96% 和0.06%～22.16%，均以T2 处理产量（45.94、88.80 kg/株）增幅最高，较CK处理分别显著提高38.96%、22.16%。

对不同镁水平与温州蜜柑产量进行曲线拟合，得到2019年和2020年的拟合方程分别为：y=-7.19×10-4x2+0.178x+33.690（R2=0.779**），y=-9.05×10-4x2+0.22x+72.809（R2=0.869**），其理论最高产量对应的镁肥施用量分别为MgO 124、122 g/株，均在T1 和T2 处理的镁水平之间。

2.3 镁肥对温州蜜柑果肉糖酸组分含量的影响

由表1 可知，在果实转色期，温州蜜柑果肉蔗糖含量均以T4 处理最高，其中2019 年显著高于T3 处理，2020年显著高于其他处理，且2020年果肉蔗糖含量随镁肥用量的增加而增高，说明施用镁肥能提高温州蜜柑转色期果实蔗糖含量，但对温州蜜柑成熟期果实糖酸组分含量均无显著影响。

表1 不同镁水平对温州蜜柑果肉糖酸组分含量的影响（2019—2020年）Table 1 Effect of different Mg application levels on the content of sugar and acid components in the pulp of satsuma mandarin from 2019 to 2020 mg/g

2.4 施镁对温州蜜柑果皮着色的影响

由表2 可知，在果实转色期，与CK 处理相比，镁肥处理能显著增加果皮L、a、b、C值，显著降低果皮H值（2019 年T1 处理除外），说明施镁显著提高转色期果皮亮度、彩度及纯度，促进果实提前着色，但对成熟期果皮色差值无显著影响。

表2 不同镁水平对温州蜜柑果皮色差值的影响（2019—2020年）Table 2 Effect of different Mg application levels on the color difference of satsuma mandarin peel from 2019 to 2020

通过对温州蜜柑果皮色素的分析（表3）可知，在果实转色期，CK 处理果皮叶绿素a 含量显著高于镁肥处理（2019 年T1 处理除外）；果皮叶绿素b 含量及总叶绿素含量均以T4 处理最低，其中，2019 年及2020 年T4 处理果皮叶绿素b 含量分别较CK 处理低29.67%、27.68%，总叶绿素含量较CK 处理低46.09%、45.25%；果皮类胡萝卜素均以T3 处理含量较高，2019年及2020年分别较T4处理提高31.10%、13.94%，说明施镁肥能促进果实转色期叶绿素的降解，但镁肥对成熟期果皮叶绿素含量无显著影响。

表3 不同镁水平对温州蜜柑果皮色素的影响（2019—2020年）Table 3 Effect of different Mg application levels on peel pigment of satsuma mandarin from 2019 to 2020 μ g/g

2.5 镁肥对温州蜜柑果实品质的综合影响

将温州蜜柑转色期果实单果质量、果型指数、可食率、出汁率、可滴定酸、可溶性固形物、固酸比、VC、果肉苹果酸、柠檬酸、果糖、葡萄糖、蔗糖含量及果皮L值、a值、b值、C值、H值、叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素、类胡卜素含量等22 个品质指标进行Z-标准化及主成分分析提取（表4），4 个主成分的贡献率分别为52.55%、27.35%、15.35%、4.75%，累积贡献率达到100%，完全保留了22 个品质指标的信息，因此可对温州蜜柑果实品质进行综合评价，结果见表5。

表4 主成分特征值、贡献率、累积贡献率及特征向量Table 4 Principal component eigenvalue，contribution rate，cumulative contribution rate and eigenvector

表5 各处理主成分综合得分及聚类分析Table 5 Comprehensive scores and cluster of the treatments obtained by principal component method

以各主成分特征值的贡献率为分配系数，构建温州蜜柑果实综合评价模型为：Y=0.53Y1+0.27Y2+0.15Y3+0.05Y4，式中Y1、Y2、Y3、Y4分别代表第1、2、3、4主成分。根据综合评价模型，各处理主成分综合得分排序表现为T4＞T3＞T2＞T1＞CK，T4 处理的得分为5 个处理中最高，其品质相对最好。以5个处理的综合得分作为聚类变量，采用组间联接法，用欧式距离对22个果实品质指标进行矢量校正，将5 个处理分为3 个类群，类群一为T2、T3 及T4 处理，类群二为T1 处理，类群三为CK 处理，可基本判定类群一的品质较优，类群二的品质中等，类群三的品质较差，各处理品质排序为T2、T3、T4＞T1＞CK。由此可知，施镁能提高温州蜜柑转色期果实的综合品质。

3 讨论

3.1 柑橘对镁的需求量

柑橘对镁的需求量与磷相当，但生产中通常重视磷肥而忽视镁肥的施用。柑橘果实膨大期对镁的需求量较大，需提供足够的镁才能满足果实生长发育的需要［13］，而果实中的镁主要来源于叶片镁的供给，若叶片得不到有效补充，会导致库（叶）中镁含量下降，并出现低量或缺乏症状。本研究表明从幼果期到果实成熟期，CK 处理叶片镁含量下降14.76%，说明土壤有效镁含量虽处于适宜水平，但并不能满足柑橘果实膨大期对镁的需求；T1 处理叶片镁含量下降6.23%，说明镁肥用量为MgO 100 g/株（T1 处理）时，仍不能完全满足柑橘果实膨大期对镁的需求。由此可知，柑橘对镁的需求量较高，需进行镁肥的施用［14］。此外，从幼果期到果实膨大后期，T4 处理叶片镁含量处于增加趋势，至果实膨大后期达到最高值，说明镁肥用量为MgO 250 g/株（T4 处理）能够满足果实膨大期树体及果实对镁的需求；其他处理呈先增后降的趋势（果实膨大前期达到最高值），说明果实膨大期是温州蜜柑叶片镁需求量最大的时期，全年镁肥主要施用时期应控制在果实膨大期之前。

适宜镁用量能促进光合产物的合成及分配，提高柑橘果实产量。柑橘结果越多，结果年限越长，果实带走的镁越多，需要补充的镁也越多。已有研究表明，连续6 a 在施氮磷钾肥的基础上增施镁肥MgSO4150 g/株能显著增加温州蜜柑果实产量［15］，施镁量为MgO 300 g/株能显著增加琯溪蜜柚果实产量［16］。本试验条件下，2019 年及2020 年施镁量分别为MgO 124、122 g/株时，温州蜜柑可获得理论最高产量；镁量超过MgO 200 g/株时，温州蜜柑并无明显增产效果。

3.2 施镁对温州蜜柑果肉蔗糖含量和果皮着色的影响

柑橘果实糖、酸含量是决定其风味的重要指标，增加果实中糖含量、降低果实酸含量成为提高柑橘果实品质的主要目标。随着柑橘果实成熟，果实果糖、葡萄糖及蔗糖含量不断增加，苹果酸及柠檬酸含量不断降低。镁能促进同化产物的合成，调控蔗糖在韧皮部的装载量，在碳水化合物从源到库的分配中起着至关重要的作用。施镁能提高椪柑［6］、葡萄［3］等果实可溶性固形物含量，增加锦橙果实蔗糖含量［17］。本研究表明施镁显著增加温州蜜柑果实转色期果肉蔗糖含量，说明镁能提高柑橘果实内在品质，与施镁显著增加温州蜜柑叶片镁含量、缓解叶片黄化现象和提高果实可溶性糖含量［18］的研究结果一致。

镁对改善作物品质具有重要作用，通过喷施镁肥能提高荔枝果皮花青素含量，且果皮花青素含量与果皮水溶性Mg 含量呈正相关［4］。施用适量镁肥对果实着色有显著的促进作用，提高果实可溶性固形物的含量，降低可滴定酸含量，改善果实的风味品质［3］。本研究表明施镁显著增加温州蜜柑果实转色期果皮L、a、b、C值，显著降低果皮H值，说明镁能提高果皮亮度、彩度及纯度。与此同时，施镁显著降低温州蜜柑果实转色期果皮叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量，说明镁能促进果皮叶绿素的降解。其原因可能是施镁能促进蔗糖从源（叶片）向库（果实）的运输，增加库强度，使果实糖含量增加。糖的积累促进柑橘果皮叶绿体向有色体转化，进而促进果皮叶绿素的降解及类胡萝卜的积累［19］。综上所述，镁肥能提高果实转色期蔗糖含量，显著增加果皮L、a、b、C值，显著降低果皮H值、叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量，提高果皮亮度、彩度及纯度，进而提高温州蜜柑转色期果实内外品质，增加其市场竞争力。