四川農業大學碩士研究生 范鴻鵬
摘要:本研究以‘大五星’枇杷為材料,研究了果實生長發育規律,并在枇杷生長發育關鍵期施用三種葉面噴施液,研究其對‘大五星’枇杷果實生長發育和品質、光合作用的影響。通過篩選出最佳葉面噴施液組合,以得到能有效提高枇杷果實品質和可食率及光合作用的安全、健康、環保、高效的方法。取得的主要結果如下:
1.‘大五星’枇杷果實的果肉與種子生長發育均為單S曲線型,即慢-快-慢,但果肉與種子的快速生長期時間有所不同,果實縱、橫徑與果實發育變化規律相同。添加了葉面營養液的各處理不會改變果實縱、橫徑變化規律,仍然為單S型變化規律,各處理的縱、橫徑增長速度顯著加快,觀測期內的凈增長量顯著高于對照,證明噴施葉面肥能有效促進枇杷果實生長發育,其中噴施添加了壯果蒂靈和綠芬威的葉面液處理效果最好,果實成熟時平均縱徑和橫徑最大,分別為4.480 cm和4.108 cm,分別高于清水處理的對照0.986 cm和0.887cm。
2.與對照相比,所有處理都能有效提高枇杷果實外觀品質和內在品質。果實成熟期提前了5天左右,且果實整齊度有明顯的提高;添加了壯果蒂靈和綠芬威的處理綜合效果最好,較噴施清水的處理果實單果重提高了37.37%,果實體積提高了26.17%,果實可食率提高了7.08%,可溶性固形物含量、維C含量、可溶性糖含量和糖酸比比噴清水的對照分別提高了7.08%、26.53%、35.98%、90.78 %、17.45 %,總酸含量降低了29.11%。愛多收、壯果蒂靈和綠芬威葉面營養液噴施后,對果實種子數量、種子重量和果皮厚度有一定影響但未達到顯著差異;外觀品質主要表現在減少了果面斑點,果實成熟后顏色更紅,果皮更容易剝離,添加壯果蒂靈和綠芬威的組合對提高枇杷外觀品質效果最好;添加了壯果蒂靈的處理能顯著使‘大五星’枇杷果蒂增粗,其中同時添加壯果蒂靈和綠芬威的處理果蒂最粗達到0.454cm,較噴施清水的對照提高了51.33%,有利于營養物質流向果實內,促進果實生長發育。
3.綠芬威能有效提高‘大五星’枇杷葉片葉綠素含量和促進葉片光合作用,添加了綠芬威的處理葉綠素含量和光合速率都有顯著提高,在枇杷開花前(9月)只噴施了綠芬威的處理葉綠素總含量和凈光合速率最高達到5.46 mg/g和12.45μmolCO2/m2.s,分別高于噴施清水的對照30.94%和25.88%;在枇杷果實細胞快速分裂期(3月)噴施了綠芬威和壯果蒂靈組合的處理葉綠素總含量和凈光合速率最高達到2.61mg/g和7.79μmolCO2/m2.s,分別高于噴施清水的對照78.77%和44.53%;在枇杷果實細胞快速膨大期(4月)只噴施了綠芬威的處理葉綠素總含量和凈光合速率最高達到4.26 mg/g和10.45μmolCO2/m2.s,分別高于噴施清水的對照31.89%和29.17%。
關鍵詞:枇杷;果實生長發育;葉面液;光合特性;果實
1 文獻綜述
1.1 枇杷簡介
枇杷(Eriobotrya japonica(Thunb.)Lindl.)屬于薔薇科(Rosaceae)枇杷屬(Eriobotrya),為亞熱帶常綠小喬木,是原產我國西南的常綠果樹,我國長江流域中、上游為枇杷的原產地川[1],已有2100多年的栽培歷史[2]。枇杷在6至9月花芽分化,9月中旬花芽萌動,大部分枇杷品種在十月上旬至翌年1月開花,花期長達3個多月,果實在5月中下旬成熟,正當水果最缺的季節[3]。現廣泛分布于南北緯度20°到35°之間,在中國、日本、意大利、澳大利亞、美國、阿爾及利亞等國均有種植[4-7]。我國是枇杷的主產國,產量約占世界產量的55%以上。枇杷產業在我國各主產區經濟發展中占有重要地位,是當地重點規劃發展的優勢特色水果產業之一[8]。
枇杷在10月至翌年1月冬季低溫時開花,花期長,花量多但座果率較低。枇杷果實由花托發育而成,由花托、子房、花萼三部分構成,植物學稱其為“假果”。
枇杷果實發育階段分為幼果滯長期、細胞迅速分裂期、果實迅速生長期和成熟期,即單S形生長[9]。枇杷果實滯長期為盛花后118天內,此時果實生長極為緩慢,盛花后118~158天內果實快速生長,盛花后158天后枇杷果實增長緩慢。枇杷是假果,果實由花托發育而成,因此花托的生長狀況也與枇杷果實發育密切相關。因此,在枇杷果實發育關鍵時期進行葉面噴施葉面肥,能夠快速有效地保證營養供應,促進枇杷果實花托壯大、細胞分裂和細胞膨大,抓住這幾個果實生長發育的關鍵時期采取有效的措施,是生產上提高枇杷果實產量與品質的重要方法。
1.2 枇杷葉片的光合特性相關研究
光合作用是植物產量和品質形成的基礎,對制訂合理栽培技術措施具有十分重要的意義。
針對枇杷光合特性已有大量研究。李文華等以4個枇杷品種為材料,在7月份對4個枇杷品種的光合特性進行了測定,結果發現枇杷葉片凈光合速率日變化呈雙峰曲線,由非氣孔因素造成了枇杷葉片的凈光合速率在晴天和陰天出現“午休”現象[11]。周惠芬等以‘大紅袍’枇杷為試材,研究了不同濃度的NaHSO3及其與KCL和6-BA配合施用后對田間枇杷和毛葉棗離體葉片光合作用的影響,結果表明:低濃度(2~8mmol/L)的NaHSO3對光合速率有促進作用:NaHSO3配合KCL(1mmol/L)和6-BA(5mmol/L)施用,對光合速率的促進效果更明顯[12]。曹雪丹等以引自日本的枇杷品種二號和當地品種“麥后黃”為研究對象,研究了它們在春季的光合特性,發現光合速率隨環境溫度的升高而增加[13]。曾光輝等發現枇杷光合作用的最適溫度與環境溫度的變化相適應,低溫環境是限制枇杷光合作用的重要因子[14]。余東以‘解放鐘’枇杷為材料,研究了鎘(Cd)脅迫對枇杷光合作用的影響,研究發現鎘脅迫會使枇杷葉綠素含量減少,降低光合作用[15]。
1.3 提高枇杷果實品質的研究現狀及問題
1.3.1 提高枇杷果實品質的相關研究現狀
枇杷種子占果實比重很高,約占果重的1/3[16-17]。園藝科學工作者們長期致力于提高枇杷生產中經濟效益工作,重要目標之一是提高果實可食率和品質,目前主要集中在噴施生長調節劑,生長調節劑處理最簡便、研究最多,雖然提高了可食率,但是降低了果實品質。為提高枇杷果實品質,目前已有的研究有使用生長調節劑、噴施葉面肥、果園生草和鋪膜、果實套袋等。
1.3.1.1 生長調節劑
大量研究表明,對增加枇杷產量效果最顯著的主要是噴施赤霉素和吡效隆等生長調節劑,使用適宜的生長調節劑處理枇杷果實能有效增加果實可食率,但大都不能提高果實品質甚至降低果實品質,顯然這并不能被消費者接受。
吳錦程以‘解放鐘’枇杷為試驗材料,研究了NAA對解放鐘枇杷果實品質的影響,在枇杷盛花期和幼果期使用不同濃度的NAA處理,研究發現在盛花期噴施200mg/L NAA能增加果實單果重,果實成熟期提前4~6天[18];倪照君等以‘青種’枇杷為試材,研究了吲熟脂和鉬氨酸處理對枇杷果實糖分積累的影響,結果得到200mg/L的吲熟脂對‘青種’枇杷果實糖分積累有顯著的促進作用[19];張谷雄等研究發現,用GA花前處理誘發枇杷單性結實的無核果率高,果形指數大,果肉厚,可食率高,但可溶性固形物含量較有核果低,從而降低無核果的商品價值[20];陳俊偉等發現,GA3誘導的枇杷中,蔗糖、葡萄糖、果糖和總糖的含量均低于正常果[21];胡章瓊和林永高研究發現GA3+CPPU誘導枇杷的花蕾能加劇雌雄異熟和雌雄異位,導致授粉受精機會大幅減少或避免,沒有形成種胚是導致枇杷單性結實的主要原因,受精前的花蕾期是獲得枇杷無核果實的適宜誘導時機[22]。
1.3.1.2 葉面肥
枇杷噴施葉面肥相關研究較少,已報道的僅有陳紹彬和儲春榮經連續多年試驗結果表明,海藻酸200倍液提高冠玉枇杷果實單果重、可溶性固形物、果實品質與商品價值[23]。
1.3.1.3 果園生草、鋪膜
枇杷果園生草、鋪膜對提高枇杷果實品質有一定的效果,能增加枇杷經濟效益。李靖等以‘大五星’枇杷為材料,研究了白膜、銀灰色反光膜、稻草對枇杷果實的影響發現,銀灰色反光膜處理效果最理想,能顯著提高果實的單果重、可溶性固形物、可溶性糖含量[24];陳發興等以‘解放鐘’枇杷為材料,研究了樹盤鋪反光膜對枇杷果實品質的影響,發現鋪反光膜可降低枇杷果肉革果酸含量,而蘋果酸是枇杷果肉的主要有機酸,從而有效地改善枇杷風味[25];曾日秋等發現在閩南地區枇杷園套種圓葉決明,可以提高單位面積枇杷產量和果品的質量,降低總酸,提高可溶性固形物[26]。
1.3.1.4 套袋
通過果實套袋提高枇杷果實品質的研究較多,多項研究均表明套袋能提高枇杷果實外觀品質,但對枇杷果實內在品質有不同程度的降低,另外選擇合適的紙袋以及合理的套袋時間對枇杷果實品質影響較大。
徐紅霞等以‘白玉’枇杷為試材,分析了白單層、黃單層、黃雙層、外灰內黑雙層四種紙袋套袋對果實品質的影響,結果表明套袋能改善果實表面光澤度,除了白色單層紙袋提高了果實可溶性固形物和總糖含量,其它三種紙袋都降低了果實的可溶性固形物和總糖,而且可滴定酸含量增加[27];鄭偉等研究報道了不同果袋對‘大五星’枇杷果實品質的影響,結果表明枇杷套袋能提高果實外觀質量,降低果實內在質量[28],馮建軍等人對‘寧海’枇杷研究得到同樣結論[29];在王利芬等人的研究中,采用不同果袋和不同套袋時間,研究了不同處理對‘白沙’枇杷果實品質的影響,發現套袋時間早果實外觀質量更好,套袋晚內在質量更好,他們進一步研究發現單層雙色紙袋既能提高果實外在品質,又能提高果實內在品質[30、31];劉友接等研究不同紙袋對枇杷果實品質的影響發現套袋能提高果實外觀品質,黃色果袋對提高內在品質顯著,提高可食率10.5%[32];張麗梅等以‘貴妃’枇杷為試材,結果表明套袋對果實外觀品質有不同程度的提高,內在品質表現在可溶性固形物含量和總糖含量下降,可滴定酸含量提高,風味偏酸偏[33]。
1.3.2 提高枇杷果實品質的方法存在的問題
為提高枇杷果實品質,多年來學者們做了多項研究,大家更傾向于噴施生長調節劑與套袋來提高枇杷果實品質,鋪膜、果園生草與噴施葉面肥有少量研究,經總結前人研究結果并聯系目前枇杷生產實際發現,這些方法都存在著一定的缺陷:使用生長調節劑促進枇杷果實細胞分裂或誘導無籽枇杷均能提高枇杷可食率,且成效顯著,但卻對其內在營養價值與口感有較大的負面影響,消費者對此也有強烈的反映;套袋主要是能顯著改善枇杷果實的外觀,但卻不能改善內在品質甚至有所降低;鋪膜與果園生草技術對提高枇杷果實品質有一定的作用,但因其效果較為遲緩,僅適用于作為一種輔助手段;噴施葉面肥具有施用方便、見效快的特點,但目前研究太少,尚未找到適用于枇杷的效果顯著的葉面肥種類。
目前提高枇杷果實可食率最有效的方法是用生長調節劑誘導無核枇杷和培育三倍體無籽枇杷。三倍體枇杷與二倍體枇杷相比具有抗逆性強、無籽等優點[34],但三倍體材料往往育性較低[35],目前枇杷三倍體植株非常稀少,還沒有大規模生產和應用。但無籽枇杷因缺少種子,果實生長發育需要激素調節,而果實的激素主要來源于種子,因此容易導致果實落果,所以果實發育過程中仍然必須要使用生長調節劑,才能獲得具有商品價值的果實,但研究表明使用生長調節劑會降低果實內在營養品質。
1.4 葉面肥
1.4.1 葉面肥特點
經過幾十年的研究和開發,目前已有葉面肥產品數百種,不同種類的葉面肥效果不同,同一種葉面肥對不同的植物效果也不同。
葉面肥是一種新型的液體肥料,它出一定量的表面活性劑或霧化劑與植物營養液配置而成。植物吸收養分的最主要途徑是依靠根系,同時葉片也能夠把營養元素、氣體、農藥等吸收到植物體內,葉片是植物最重要的根外營養器官,因此葉面施肥技術是現代農業生產中一項必要的輔助施肥措施[36-39]。
葉面肥能夠快速為植物提供營養、調節植物生長發育,在農業生產上是重要的施肥與改善植物生長發育的重要措施之一。葉面肥一般施用后能夠快速提供營養與調節植物生長發育,需求量與根施相比少很多,能夠針對不同的植物需求進行噴施,可以靈活調整施用,降低成本[40-43]。植物葉片吸收養分的途徑有三條:一是葉片表面的氣孔,二是葉片表面角質層的親水小孔,三是葉片細胞的質外連絲。不同的植物種類吸收途徑不同,葉片背面氣孔一般比正面多,而且極性通道比正面多,因此可能導致了葉片背面吸收營養物質能力比正面高[44]。噴施葉面肥是操作簡單,勞動成本低,能夠實現農藥化肥混用,噴施更加節省原料[45-47]。影響葉面肥被吸收利用效果的因素有很多,包括葉片類型、葉片狀況、葉片形態、植物營養狀況、溫度、光照、濕度、風速、葉面肥種類、葉面肥形態、葉面肥濃度等[48]。
1.4.2 葉面肥在國內外的研究現狀
葉面肥最早是在1884年在法國開始有研究,Griss將FeSO4溶液涂抹在葡萄葉片上有效地矯正了葡萄葉片的黃葉病,從此以后,葉面肥開始了研究與發展,進行了大量的應用技術研究,阿夫多寧等在1995年以萵苣為試材,發現萵苣葉片能將水滴中的營養物質吸收利用,并能有效促進植物光合作用[49],此后有更多的學者就葉面肥進行了研究,在多種植物增加營養、提高品質、改善缺素等方面取得了很多的成果。
我國應用葉面肥開始于200多年前,經過多年的研究與實踐,取得了很多的研究成果,研發出了很多適應我國農作物營養需求的葉面肥種類,從最初的單一元素,到后來的具有多樣化功能的葉面肥,在各種經濟作物中取得很好的效果。但目前與國外相比,產品開發和機理研究等方面相對落后,差距較大[50-63]。
1.4.3 本研究所用的葉面肥研究及其效果
1.4.3.1 愛多收
愛多收由日本旭化學株式會社開發的一種植物生長調節劑,又名豐產素,復硝酚鈉,特多收等。它是一種出三種以上物質組成的混合制劑,為單硝化愈創木酚鈉鹽。主要成份為鄰硝基苯酚鈉、對硝基苯酚鈉和5-硝基鄰甲氧基苯酚鈉。商品有1.4%、1.8%,或者1.6%的水劑。易溶于水,在常下貯存比較穩定,可與一般農藥混用,能促進細胞內原生質的流動,對植物生長發育、生根、開花及結實有明顯的促進作用。
我國關于愛多收對植物影響的研究首見于1992年,至此以后開始有了大量的研究,研究包括有白術、杉木、水稻、小麥、竹、豆類、栗等,研究結果表明愛多收能有效促進植株生長發育,提高產量和品質。
例如胡學勛和徐起研究發現愛多收對杉木苗生長有顯著的促進作用[64];王冀川和黃琪研究了幾種物質浸種處理壯苗效果,發現以2.95 mg/kg的愛多收浸種效果最好[65];趙寶義等研究了愛多收在雜交水稻上的應用效果,發現愛多收能明顯提高種子發芽率、增加穗粒數、提高結實率[66];余旭平等以白術為試材,研究了愛多收等對其苗期性狀的影響,發現愛多收對幼苗鮮重和干重影響顯著[67];張建奎等研究得到愛多收能有效提高小麥結實率[68];劉付東標以富貴竹植株為試材,研究不同組合和濃度的營養液對富貴竹植株修口、頂側芽生長及生根的影響,結果發現0.8 g/L瑞毒霉錳鋅+0.15mL/L愛多收+30mg/L吲哚丁酸對小竹生長促進顯著,0.8g/L瑞毒霉錳鋅+0.30mL/L愛多收+30 mg/L吲哚丁酸對大竹生長促進顯[69];羅先富等報道了關于湘晚秈11號后期營養調控的研究結果,發現添加了愛多收的復配調節劑對湘晚秈11號的精米率和產量分別提高了3.6%和3.5%[70];陸曉明研究發現愛多收能提高毛豆的產量和品質[71];鄭兆飛發現噴施1.4%愛多收能顯著提高錐栗產量和品質,能使錐栗增產增值[72];陸曉明等以大豆為材料,研究了不同種類藥劑對大豆生長的影響,結果表明愛多收能增強大豆對逆境的抵抗能力、干物質積累、根系活力,促進根系生長[73],趙麗梅等研究得到同樣結論[74]。
1.4.3.2 綠芬威
綠芬威葉面肥由美國有利來路化學公司研制的一類純營養型礦物葉面肥料,主要成分有磷、鈣、鋅、硫。自1994年開展研究以來,綠芬威對提高水稻、柑桔、桑樹、黃瓜、茄果、烤煙、蘋果、鴨梨等產量和品質作用顯著。
余國明對浙江省水稻、柑桔、桑樹、黃瓜等八種作物進行了田間效果對比試驗,發現在作物急需營養期噴施綠芬威,有增厚增大葉片,作物長勢旺盛的效果,有效地促進了作物生長,其中柑桔增產了18.9%~33.3%,并且能夠改善品質,提高產量[75];唐元華以茄子為材料,研究了噴施綠芬威葉面肥對茄子的影響,結果表明在茄苗現蕾時噴施0.1%綠芬威,以后每隔10~15天噴施一次,能使茄苗植株健壯,枝葉繁茂,茄果膨大速度快,顯著提高了茄果品質[76];邵巖研究了綠芬威對烤煙的噴施效果發現:它能有效地增強烤煙植株的抗病性,提高烤煙上等煙比例,并能增產增質[77];沈道英等研究了噴施綠芬威1號對番茄植株的影響發現噴施綠芬威1號使產量提高23.1%,能有效提高番茄產量和品質,崔麗莉研究得到同樣的結論[78-79];谷紅倉等在蘋果的初花期、幼果期和果實膨大期噴施綠芬威,結果革果果實含糖量比對照增加0.21%~5.7%,可溶性固形物增加2.4%~6.9 %,顯著提高了蘋果產品商品價值[80];張再軍等發現綠芬威和愛多收能使遭受蟲災后的汕優63和岡優22雜交水稻穗下部1/3處籽粒千粒重顯著增加,而且使結實率顯著提高[81];張文彬等進行了綠芬威噴施鴨梨試驗,結果表明鴨梨葉面噴施綠芬威能顯著增強果實抗病性、增加果實含糖量、提高產量[82]。
1.4.3.3 壯果蒂靈
壯果蒂靈是一種陽離子經絡活性調理劑,可使果實把柄變粗,水分和營養輸送流暢,提升果實產量和質量,降低落果率,減少裂果、僵果、畸形果發生率。適用于柚、棗、桑、橙、桃、梨、杏、核桃、板栗、銀杏、蘋果、李子、柑橘、楊桃、臍橙、金橘、檸檬、柿子、櫻桃、枇杷、石榴、橄欖、香蕉、荔枝、葡萄、龍眼、八角、腰果、獼猴桃等各種水果樹。目前學術界尚未有學者對其有針對性的植株試驗研究。
1.5 本研究的目的與意義
隨著人民生活水平的提高,大家從最初關注食品外觀品質,逐漸地更加注重食品內在營養與安全,出于當今社會食品安全問題層出不窮,消費者對疑似有害產品敬而遠之。水果作為人類生活中不可或缺的食物之一,生產安全優質的果品顯得尤為重要。目前枇杷生產上能使枇杷果實快速膨大最有效的方法是使用吡效隆等生長調節劑,但出于其降低枇杷果實外在,尤其內在品質,使果品變長、風味變淡,一直受到消費者詬病。因此找到一種健康、高效的提高枇杷果實大小而又能保持品質的方法顯得尤為重要。
本研究使用安全、無毒、無副作用、環保的葉面噴施液,通過在枇杷果實生長發育的關鍵時期噴施,并配合基本的栽培管理,以期為提高枇杷的果實品質找到一種安全、健康、環保、高效的葉面液種類與組合,力求通過簡便的方法在提高枇杷果實可食率的同時保證其品質不降低甚至提高品質。本研究選用的是商品化葉面噴施液,操作簡便,方便生產上使用,且都屬于首次應用于枇杷,本研究的順利完成將改變枇杷生產上提高可食率而降低果實品質的現狀,為枇杷生產提供新的技術手段,增加枇杷的經濟效益。
2 材料與方法
2.1 試驗材料
本研究以栽種于四川農業大學園藝生物技術研究中心枇杷園的十二年生‘大五星’枇杷為材料。
2.2 試驗方法
2.2.1 試驗設計
用“愛多收”(廠家:日本旭化學株式會社,成分:鄰硝基苯酚鈉、對硝基苯酚鈉和5-硝基鄰甲氧基苯酚鈉)、“壯果蒂靈”(廠家:陜西省渭南高新區促花王科技有限公司,成分:植物陽離子活性劑)、“綠芬威”(廠家:英國海德魯光合有限公司,主要成分:磷、鈣、鋅、硫)和清水組成9個處理,見表1。
處理1-7都添加0.2%尿素、0.2%磷酸二氫鉀。處理8(對照1)僅用0.2%尿素、0.2%磷酸二氫鉀,處理9(對照2)僅用清水。試驗參考劉權的單株區組法設計[83],在十二年生的4株‘大五星’枇杷樹上進行(樹1、樹2、樹3、樹4),每株樹為一次重復,共4次重復,隨機區組設計,以主枝或副主枝為小區。每重復每處理15個果穗,對供試果穗進行疏果,每果穗留3果,每處理共60個果穗、180個果。
表1 本研究所用的處理及配方
在園區另選一株‘大五星’枇杷樹(樹5),不作任何處理。
2.2.2 噴施時期
現蕾期(9月)、幼果期(3月上旬左右,15℃左右)、果實快速膨大前(4月上旬左右,20℃左右,果實橫徑2cm左右),采用噴施的方法,每個時期噴2次,間隔5天。所有處理都在果實快速膨大前(第三次施用期)環割一刀,第三次噴施后所有處理果實套袋。
試驗從2013年開始,第二年重復試驗。
2.2.3 觀測項目及方法
2.2.3.1 枇杷果實變化規律觀測
2.2.3.1.1 枇杷果實重量、橫徑、縱徑變化規律觀測
從12月1日起到5月18日每隔十天從樹5隨機采30個果實樣本,測出果實重量、橫徑和縱徑,計算平均數,用于觀察‘大五星’枇杷果實生長發育規律。
2.2.3.1.2 各處理縱、橫徑變化測定
每個處理隨機選取30個果并做標記,從12月1日起到果實成熟每隔十天測量縱、橫徑,每處理重復4次。用于觀察各處理縱、橫徑變化規律。
2.2.3.2 各處理果實品質測定
2.2.3.2.1 各處理果實整齊度測定
果實整齊度參考景士西的CR法[84]。果實成熟后,采摘所有處理的所有果實,用目測法選出最大果和最小果各30個,分別稱重。
CR:樣品整齊度系數;Xmi:樣品中某個最小果重;Xmi:樣品中某個最大果重。