番石榴果实中微量矿质养分变化特征及其对果实品质的影响

张朝坤，肖 靖，洪雅芳，陈洪彬，陈 慧，黄国成

番石榴果实中微量矿质养分变化特征及其对果实品质的影响

张朝坤1，肖 靖2，洪雅芳3，陈洪彬4，陈 慧5，黄国成2

1. 漳州市农业科学研究所，福建漳州 363005；2. 福建省农垦与南亚热带作物经济技术中心，福建福州 350003；3. 福建省农业农村工作研究中心，福建福州 350003；4. 泉州师范学院海洋与食品学院，福建泉州 362002；5. 福州市农垦集团有限责任公司，福建福州 350003

番石榴属于桃金娘科（Myrtaceae）番石榴属（），其果实富含蛋白质、维生素C等营养成分和抗氧化物质，是近年来福建省重点发展的亚热带名优水果之一。番石榴果实生长发育、产量和品质形成的重要物质基础之一是矿质养分，但果实生长发育中中微量矿质养分变化规律，特别是中微量矿质养分对不同品种果实品质的贡献度尚未明确。为了研究番石榴果实的中微量矿质养分的变化规律及其对品质的影响，以‘彩虹’和‘红宝石’番石榴为研究对象，测定了果实不同生长发育期Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn 6种中微量元素含量和Vc、TA、总糖、TSS等果实品质指标，并采用相关性分析（SPSS）和方差分解分析（VPA）分析了中微量矿质元素和果实品质的相关性。2种番石榴果实生长发育过程中，6种中微量元素的含量随着果实的生长发育呈现上升趋势，可分为缓慢增长期和快速增长期。其中，‘红宝石’番石榴的分界点为谢花后64～71 d，‘彩虹’番石榴为谢花后78～85 d。SPSS分析表明，中微量养分含量影响‘彩虹’番石榴和‘红宝石’番石榴果实品质的形成。除‘红宝石’番石榴的Ca含量、Fe含量与TSS在0.05水平上正相关，其余中微量矿质元素含量与Vc、TA、总糖、TSS均在0.01水平上正相关。进一步的VPA结果显示，Mn是2种番石榴果实品质的共性元素，Ca、Fe、Mn含量解释了‘彩虹’番石榴品质变化的73%，Mg、Cu、Mn含量解释了‘红宝石’番石榴品质变化的98%。因此，2种番石榴果实风味差异的主要因素分别是Ca、Fe、Mg、Cu含量。生产上，需要根据立地条件，合理选择番石榴品种，注重中微量元素的施用，提高番石榴的品质和营养价值。本研究为不同番石榴品种施肥的优化及高优栽培提供了理论依据。

番石榴；品种；生长发育期；矿质养分；变化规律

番石榴（L.），又称芭乐、那拔、秋果、鸡矢果等，属于桃金娘科（Myrtaceae）番石榴属（），被称为“热带苹果”[1]。番石榴是热带及亚热带地区广泛种植的重要经济果树[2]，也是近年来福建省重点发展的亚热带名优水果品种之一[3]。番石榴果实甘甜多汁，含较高的营养成分以及抗氧化物质，受到广大消费者的喜爱[4-5]。

聂松青等[6]研究表明矿质养分的供给是葡萄的生长发育、产量和品质形成的物质基础，孙瑶等[7]研究表明，矿质养分中铜对辣椒生理代谢和生长结果起着极其重要的作用，张乃文等[8]研究表明，矿质养分对产量的形成和品质的改善影响更为深刻。钾一直以来被称为果树的品质元素，钾素缺乏影响响淀粉、脂肪的合成和纤维的形成[9-10]。近年来中微量元素也受到关注，张涓涓等[11]研究表明，马家柚品质与土壤pH、钙、锌等关系密切，张东等[12]研究表明，果园中微量元素变异较大，进而影响果园品质，李翔等[13]研究表明钙镁锌硼钼肥有利于番石榴果实品质的形成。在生产中，哪些中微量元素对番石榴品质的形成发挥着积极的作用，不同品种番石榴品质对中微量元素的响应是否存在异同？本试验以福建省番石榴主栽品种——‘彩虹’番石榴和‘红宝石’番石榴为试材，研究番石榴生长发育期果实中微量矿质养分含量的变化特征以及果实中微量矿质养分对果实品质的贡献度，以期为番石榴施肥优化及高优栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

以漳州市农业科学研究所番石榴品种园种植的‘彩虹’和‘红宝石’番石榴为试验植株，选择同时定植、长势相对一致的3年生植株，按5株为一个区组，设3次重复。栽培管理按当地常规的方式进行，所有区组保持一致。

1.2 方法

挂牌与采样：2019年6月中旬盛花期，每株选择花期一致的果实做标记，从谢花后第1天开始采样，每次采样10个果实，以后每隔7 d采样一次；样品带回实验室检测，检测果实Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn六种元素。

样品处理与检测：元素测定参考陈义挺等[14]的方法，将样品烘干至恒重，取2.0 g用硝酸-高氯酸混合液（4∶1）进行消化，所得溶液用北京普析原子吸收分光光度计TAS-990F进行测定，重复3次。取番石榴果肉（‘彩虹’为第78、85、92、99、106、113天；‘红宝石’为第71、78、85、92、99天）测定可溶性固形物、可滴定酸（以柠檬酸计）、维生素C（邻菲罗啉比色法）和总糖（蒽酮法），重复3次。

果实养分含量=测定浓度×单果重（100%‒含水量）

1.3 数据处理

采用Excel 2007、SPSS 19、Origin 2018软件和R语言软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 番石榴Ca、Mg含量变化分析

从果实钙含量上看（图1），78 d为分界点，分为缓慢增长期和快速增长期，‘彩虹’番石榴在快速增长期钙含量峰值是缓慢增长期的3.91倍，‘红宝石’番石榴生长期钙含量呈现上升趋势。‘彩虹’和‘红宝石’番石榴果实镁含量曲线也是分为2个阶段，其分界点分别是谢花后第78天和第64天。在快速增长期期，‘彩虹’和‘红宝石’番石榴镁含量快速增加，‘红宝石’番石榴和‘彩虹’番石榴达最高值时，镁含量差异不显著。

2.2 番石榴Fe、Zn含量变化分析

‘彩虹’和‘红宝石’番石榴果实铁含量也是分为2个阶段（图2），其分界点分别是谢花后第85天和第71天，第一阶段是缓慢增长期；第二阶段为快速增长期。在整个果实生长发育期，‘彩虹’番石榴单果铁含量基本上高于红宝石，‘彩虹’番石榴于谢花后铁含量最大值（第106天）是‘红宝石’番石榴（第92天）的1.88倍。‘彩虹’和‘红宝石’番石榴单果锌含量增长分为缓慢增长期和快速增长期，分别以谢花后第78天和第71天为分界点，分界点前，‘彩虹’和‘红宝石’番石榴的的单果锌含量增长平缓；在分界点后，‘彩虹’和‘红宝石’番石榴单果锌含量快速增长，‘红宝石’番石榴的锌含量整体高于‘彩虹’番石榴。

图1 2个品种番石榴果实生长发育期Ca、Mg含量变化

图2 2个品种番石榴果实生长发育期Fe、Zn含量变化

2.3 番石榴Mn、Cu含量变化分析

在果实生长发育前期，‘彩虹’和‘红宝石’番石榴单果锰含量均较小，其锰含量曲线呈缓慢平稳上升趋势（图3）。谢花后第71天开始，‘红宝石’番石榴单果锰含量快速增加，至采果时单果锰含量达到最大（53.98 μg）；与‘红宝石’相比较，‘彩虹’番石榴后期单果锰含量较小，其锰含量曲线呈折线变化，单果锰含量最高值仅为34.21 μg。‘彩虹’和‘红宝石’番石榴果实铜含量增长均分为2个阶段，其分界点分别在谢花后第71天和第78天。在快速增长期，‘彩虹’和‘红宝石’番石榴单果铜含量曲线出现明显的分异，生长发育后期，‘红宝石’番石榴单果铜含量高于‘彩虹’。

图3 2个品种番石榴果实生长发育期Mn、Cu含量变化

2.4 中微量矿质养分与果实品质相关性分析

SPSS分析显示（表1），果实中微量矿质养分含量与果实品质相关性较好。除‘红宝石’番石榴的Ca含量、Fe含量与TSS在0.05水平上正相关，中微量矿质元素含量与Vc、TA、总糖、TSS均在0.01水平上正相关，中微量养分含量影响着‘彩虹’番石榴和‘红宝石’番石榴果实品质的形成。

表1 ‘彩虹’‘红宝石’番石榴矿质养分与果实品质的相关性

注：*表示显著相关（<0.05），**表示极显著相关（<0.01）。

Note: * indicates significant correlation (<0.05), ** indicates extremely significant correlation (<0.01).

方差分解分析（VPA）通常用作定量评估不同环境因子对微生物群落差异的贡献率[15-17]，为了从复杂的数据中，找出哪些中微量矿质元素对果实品质的影响较大，本文通过方差分解分析（VPA）来定量的评估元素含量对果实品质的相对贡献。分别对‘彩虹’番石榴和‘红宝石’番石榴进行方差分解分析（VPA），结果显示Ca、Fe、Mn含量解释了‘彩虹’番石榴的品质变化的73%（图4）。对‘红宝石’番石榴进行方差分解分析（VPA），Mg、Cu、Mn含量解释了对红宝石番石榴的品质变化的98%（图5）。Mn是影响番石榴品质的共性元素，Ca、Fe和Mg、Cu是‘彩虹’番石榴、‘红宝石’番石榴形成不同风味的因素之一。

图4 Ca、Fe、Mn对‘彩虹’番石榴果实品质的贡献度

图5 Mg、Cu、Mn对‘红宝石’番石榴果实品质的贡献度

3 讨论

番石榴中微量矿质矿质养分（Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn）的含量增长分为缓慢增长期和快速增长期（果实第2次膨大期），在缓慢增长期，彩虹和红宝石果实的矿质养分含量增长较相似；而在快速增长期彩虹和红宝石番石榴矿质养分含量增长出现分异，果实成熟期，中微量矿质矿质养分（Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn）是影响番石榴风味的重要因素。方差分解分析（VPA）表明，不同品种番石榴风味的不同，并不是单纯受矿质养分（Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn）的多寡影响。同时，进一步明确Ca、Fe和Mg、Cu的含量，可能是导致‘彩虹’和‘红宝石’番石榴果实风味差异的重要原因。品种特性是影响番石榴果实微量元素吸收的主要因素，于馨淼等[18]、蒋卉等[19]分别发现不同品种的枇杷和红枣的微量元素之间存在差异，结论与本文一致。当然，作物微量元素的吸收也受到土壤、气候等自然条件的影响[20]。因此，应根据立地条件和市场需求，合理选择番石榴品种，并注重中微量元素的施用，以提高番石榴的品质。

‘彩虹’和‘红宝石’番石榴果实生长发育的中、后期，出现部分矿质元素吸收速率“负增长”的现象，这可能是在生长发育中期生长素主要集中在种子中，营养物质流向种子[21]。贾晓东等[22]研究表明，薄壳山核桃生长发育后期由于种仁的成熟，营养元素停止向种仁运输，种仁营养元素含量会下降。本研究发现在果实生长发育的后期也出现矿质元素含量下降的现象，这可能是因为在果实生长发育后期矿质元素停止从叶片转运至果实；或者是果实矿质元素反向流向新梢或第二批幼果；或是果实内部的元素转移（如果皮向果实其他位置的转移）[23]。当然，果园肥水供应不足也可能导致后期果实质矿质养分含量减少的原因。

针对‘彩虹’和‘红宝石’番石榴果实矿质养分的不同吸收规律，在谢花后的生长发育前期，可适当叶面喷施高浓度中微量元素保证果实中矿质养分浓度，在第2次果实膨大期前做好土壤矿质养分的补给，为果实二次膨大做准备，必要时土施或喷施相结合，保障养分供给。矿质元素并不是简单的单一作用，营养的作用存在拮抗与协同作用，方差分解分析（VPA）也证明了营养的作用存在协同作用。黄春辉等[24]通过相关性分析研究表明，土壤养分与叶片养分之间存在协同与拮抗作用，增加土壤有机质含量能提升果实的品质。阴黎明等[25]研究表明，以文冠果为例大量元素有较好的协同作用，Fe和N存在拮抗作用。在今后的研究中，将加强矿质养分的拮抗与协同作用的研究。

4 结论

矿质养分含量增长可分为缓慢增长期和快速增长期。不同矿质元素的分界点时间有所差异，‘红宝石’番石榴为谢花后64～71 d，‘彩虹’番石榴为谢花后78～85 d。

相关性分析表明，番石榴果实中微量矿质养分含量与Vc、TA、总糖、TSS相关性高，番石榴果实中微量矿质养分含量影响番石榴果实品质。

生长发育期果实Ca、Fe和Mg、Cu含量是‘彩虹’番石榴、‘红宝石’番石榴风味差异的可能原因。

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Changes of Medium and Trace Mineral Nutrients inL. and the Effects on Fruit Quality

ZHANG Chaokun1, XIAO Jing2, HONG Yafang3, CHEN Hongbin4, CHEN Hui5, HUANGGuocheng2

1. Zhangzhou Institute of Agricultural Sciences, Zhangzhou, Fujian 363005, China; 2. Fujian Eco-Tech Center for State Farm and South Subtropical Crops, Fuzhou, Fujian 350003, China; 3. Fujian Agricultural and Rural Work Research Center, Fuzhou, Fujian 350003, China; 4. College of Oceanology and Food Sciences, Quanzhou Normal University, Qusnzhou, Fujian 362002, China; 5. Fuzhou Agricultural Reclamation Group Co., Ltd, Fuzhou, Fujian 350003 , China

Guava, belonging to the genusof the Myrtaceae family, is rich in protein, vitamin C, other nutrients and antioxidants, becomes one of the famous subtropical fruits and has been developed in Fujian Province in recent years. One of the important material foundations of guava fruit growth and development, yield and quality formation is mineral nutrients. However the change rule of medium and trace mineral nutrients in fruit growth and development, especially the contribution of medium and trace mineral nutrients to fruit quality of different varieties is not yet clear. In order to study the changes in the medium and trace mineral nutrients of guava fruits and the effects on quality, the guava cultivars of ‘Caihong’ and ‘Hongbaoshi’ were selected as the research materials to determine the contents of trace elements (Ca, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn), vitamin C, titratable acid, total sugar, total soluble solid and other quality indicators in different growth stages of the fruit. The correlation between fruit quality and medium or trace mineral elements were analyzed by SPSS and variance decomposition analysis (VPA). Results showed that the contents of the six trace elements represented an upward trend with the growth and development of the fruit in both cultivars, which could be divided into a slow growth period and a rapid growth period. Among them, the demarcation point of ‘Hongbaoshi’ guava was 64‒71 days after flowering, and ‘Caihong’ guava was 78‒85 days after flowering. SPSS analysis showed that the contents of medium and trace nutrients affected the formation of fruit quality of ‘Caihong’ guava and ‘Hongbaoshi’ guava. Except for the positive significance at the level of 0.05 between the contents of Ca and Fe in ‘Hongbaoshi’ guava and total soluble solid, the contents of other medium and trace mineral elements were positively correlated with the contents of Vc, titratable acid, total sugar and total soluble solid at the level of 0.01. Further VPA results showed that Mn was a common element in the quality of the two guava fruits. The contents of Ca, Fe, and Mn explained 73% of the quality change in the ‘Hongbaoshi’ guava, and the contents of Mg, Cu and Mn explained 98% in ‘Caihong’ guava. Therefore, the main factors for the difference in flavor of the two guava fruits were the contents of Ca and Fe and the contents of Mg and Cu, respectively. In actual production, it is necessary to reasonably select suitable guava varieties according to site conditions with paying attention to the application of middle and trace elements, finally improving the quality and nutritional value. This study would provide a theoretical basis for the optimization of fertilization and high-quality cultivation of different guava varieties.

L; variety; growth and development period; mineral nutrients; change law

S667.9

A

10.3969/j.issn.1000-2561.2022.09.021

2021-11-10；

2022-02-24

福建省科技计划项目（No. 2016N3021，No. 2019N0055）；福建省自然科学基金项目（No. 2017J01455）。

张朝坤（1974—），男，本科，副研究员，研究方向：热带和亚热带果树引种、育种及栽培技术。