石榴果实发育期内6种矿质元素含量变化
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摘要：以2个石榴品种为试材，对其果实发育期内叶片和果皮中的Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn六种元素的含量进行了测定比较。结果表明，果实发育期内，‘泰山红’（TSH）石榴叶片和果皮中Ca、Mg元素含量均显著高于‘泰山三白甜’（SBT）石榴，且Ca、Mg元素含量在两品种中的变化趋势较一致；TSH叶片和果皮中Fe元素含量在果实发育中期前显著高于SBT，但在花后16周后SBT中的Fe元素含量升高较迅速；SBT叶片中Mn元素含量显著高于TSH，而果皮中显著低于后者；除花后第4周TSH叶片中的Zn元素含量较SBT低外，之后均显著高于后者，而果皮中二者差异不显著；Cu元素含量较低，在果皮中未检出，叶片中的含量两品种变化趋势不一致。石榴果实发育过程中叶片与果皮各元素含量间存在一定的相关性。
关键词：石榴；果实发育期；矿质元素含量
中图分类号：S665.401 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2017）01-0059-06
Abstract Two different pomegranate varieties ‘Taishanhong’ （TSH） and ‘Taishansanbaitian’（SBT） were used as materials， and the content of six mineral elements including calcium （Ca）， magnesium （Mg）， iron （Fe）， manganese （Mn）， copper （Cu） and zinc （Zn） in leaves and pericarp were determined during the fruit development. The results showed that the Ca and Mg contents in the leaves and pericarp of TSH were significantly higher than those in SBT throughout all the development period， and their change curves were consistent in the two varieties. The Fe content in leaves and pericarp of TSH was significantly higher compared to SBT during 4～12 weeks after flowering， but after 16 weeks， the Fe content in SBT increased more rapidly. The Mn content in leaves of SBT were significantly higher than that of TSH， while that in pericarp of SBT was significantly lower than that of TSH. The Zn content in TSH leaves was significantly higher than that in SBT during the fruit development expect the 4th week after flowering， and there was no significant difference in the pericarp between the two varieties. The Cu content was low in the leaves and changed inconformity between the two varieties， and it was not detected in the pericarp of the two varieties. The element contents in leaves and pericarp during the pomegranate fruit development had a certain correlation with each other.
Keywords Pomegranate； Fruit development period； Mineral element content
石榴（Punica granatum L.）槭榴科石榴属落叶灌木或小乔木，原产古代波斯（即现在的伊朗、阿富汗）和前苏联的高加索等地[1]。石榴果实营养丰富，含有多种人体所需的营养成分如磷（P）、钾（K）、镁（Mg）、钙（Ca）、铁（Fe）、锌（Zn）、硒（Se）和锰（Mn）等元素及人体所需的各种维生素，具有抗氧化、预防心脑血管疾病、抗癌、抗菌、抗感染、抗糖尿病等诸多治疗功效，是一种重要的功能型水果[2]，市场发展前景广阔，石榴的种植面积正逐年扩大。矿质元素能影响植物的生长发育，是其产量、品质形成的重要物质基础，研究果实生长发育期间矿质元素含量的动态变化，有助于了解树体及果实对矿质元素的吸收及利用特性，对制定合理的施肥方案具有指导作用[3]。目前我国石榴栽培管理相对粗放，石榴栽培过程中理论基础的研究甚少，本研究分析了石榴果实发育期内叶片和果皮中Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn元素的含量变化及其相关性，以明确各元素在石榴果实发育过程中的积累及运输分配情况，为掌握石榴生长发育期内的需肥规律及制定施肥计划提供理论基础。
1 材料与方法
1.1 试验材料
于2015年7-10月进行采样，供试‘泰山红’（TSH）和‘泰山三白甜’（SBT）石榴果实均采自山东省果树研究所试验苗圃，树体生长、立地条件和栽培管理水平基本一致。于花后4周开始分别采摘叶片和果实，每4周取样1次，直到果实完全成熟。叶片选自树冠枝条上第3～7节的功能叶，带回实验室流水冲洗后，再用去离子水冲洗，用纱布吸干水分，置于烘箱中105℃杀青30 min后于60℃烘干至恒重备用。自树冠选取大小较为一致的果实，每次取4～5个，清洗并吸干水分后用不锈钢刀将果皮剥下，烘干方法同叶片。烘干后的叶片和果皮经粉碎过60目筛后备用。
1.2 试验仪器与试剂
原子吸收分光光度计TAS-990（北京普析通用仪器有限责任公司），CEM Mars6高通量密闭微波消解系统（美国CEM公司），LCT理化分析型超纯水机（济南立纯水处理设备有限公司）。钙、镁标准溶液均为500 mg/L（上海阿拉丁生化科技股份有限公司），铁、锰、铜、锌标准溶液浓度均为1 000 mg/L（国家有色金属及电子材料测试中心），试验所用浓硝酸、盐酸和双氧水均为优级纯，所用水均为超纯水。
1.3 试验方法
1.3.1 标准工作曲线系列溶液配制 Fe、Mn、Cu、Zn溶液标准曲线系列：Fe、Mn、Cu、Zn标准溶液用前先稀释成50 μg/mL的工作溶液，再分别准确量取一定量该工作溶液于 25 mL容量瓶中，用1%硝酸溶液稀释至刻度，定容，配成标准溶液系列：Fe、Cu为 0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mg/L；Zn、Mn为 0、0.25、0.50、1.00、1.50、2.00、2.50 mg/L。
Ca、Mg标准工作曲线混合溶液系列：Ca、Mg标准溶液用前先稀释至100 μg/mL备用。取5只50 mL容量瓶，分别加入100 μg/mL Ca标准溶液1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mL和100 μg/mL Mg标准溶液0.1、0.2、0.4、0.6、0.8 mL，再分别加入5% SrCl2溶液2 mL，用超纯水定容。
1.3.2 消解条件及测定方法 用万分之一天平准确称取过筛后的样品0.2000 g，加入经硝酸浸泡、超纯水冲洗晾干的消解管中，再加入16 mol/L浓硝酸4 mL，盖上盖子反应过夜，次日再加入2 mL双氧水，置于密闭微波消解系统进行消解。消解分2个阶段进行：第1阶段温度在4 min内升到90℃，保持2 min；第2阶段在6 min内温度从90℃降至16℃，保持30 min。取出消解后的样品准确定容至50 mL。测定时用空气-乙炔火焰，乙炔压力调节为0.05～0.10 MPa。每个元素测定前寻峰，分别制作标准曲线，每次测定记录3次取平均值。
Ca、Mg、Fe、Cu、Mn、Zn（μg/g）=C×D×V/m
式中：C为从标准工作曲线直接读出的浓度（μg/mL）；D为稀释倍数；V为定容体积；m为消解样品质量0.2000 g。
1.4 数据分析
采用Microsoft Excel 2003进行数据处理与分析，采用IBM SPSS Statistics19进行相关性统计分析。
2 结果与分析
2.1 石榴果实发育期内叶片及果皮中Ca含量变化
图1所示，石榴果实发育期间，两品种的叶片Ca含量均呈逐渐增加趋势，其中TSH的Ca含量显著高于SBT（P
两品种果皮中的Ca元素含量在整个果实发育期内呈先上升后降低的趋势，均于花后第12周达最高值，且TSH果皮中的Ca含量@著高于SBT（P
2.2 石榴果实发育期内叶片及果皮中Mg含量变化
图2所示，TSH叶片和果皮中的Mg元素含量在整个果实发育期间均显著高于SBT（P
2.3 石榴果实发育期内叶片及果皮中Fe含量变化
图3所示，两品种叶片和果皮中Fe元素含量在果实发育期间均呈“S”型发育曲线。花后4～12周内TSH叶片中Fe元素含量显著高于SBT（P
整个发育期内TSH石榴果皮中的Fe含量维持在108.31～124.63 μg/g之间，变化幅度较小；SBT果皮中的Fe含量呈现前期低，中后期迅速升高，之后略有降低的趋势。花后4～12周，两品种果皮中Fe含量差异显著，TSH显著高于SBT，前者Fe元素含量约为后者的3倍；之后至16周，SBT果皮中Fe元素含量迅速升高至129.81 μg/g，显著高于TSH；之后至果实采收前，两品种果皮中Fe元素含量相当。
2.4 石榴果实发育期内叶片及果皮中Mn含量变化
图4所示，SBT和TSH叶片中Mn元素含量在果实发育期内呈不同的变化趋势，前者呈“S”型曲线，其含量最高出现在花后第20周，达102.75 μg/g；后者呈波浪式曲线变化，其Mn含量较稳定，维持在20.50～38.50 μg/g之间，整个发育期内其含量均显著低于SBT（P
两石榴品种果皮中Mn元素含量均呈先升高后降低的趋势，TSH含量显著高于SBT（P
2.5 石榴果实发育期内叶片及果皮中Zn含量变化
图5所示，SBT和TSH两品种叶片中Zn含量在果实发育期间变化趋势不同，前者呈“S”型发育曲线，后者呈逐渐升高的趋势。花后第4周SBT叶片中Zn含量显著高于TSH（P
两品种果皮中Zn含量变化幅度均较小。花后第4～12周两品种差异不显著，16～20周SBT显著高于TSH。表明Zn元素在不同石榴品种叶片中所呈现的变化曲线不一致，而在石榴果皮中含量较为稳定，变化幅度较小。
2.6 石榴果实发育期内叶片及果皮中Cu含量变化
由于石榴果皮中Cu元素含量较少，本试验中未检测出，因此仅对叶片中的Cu元素含量进行分析，如图6。可见，在果实发育期内，SBT叶片中的Cu含量变化幅度小，基本维持在7.6～8.2 μg/g之间；TSH叶片中Cu含量变化呈明显的“S”型曲线，变化幅度较大（1.9～13.6 μg/g），以花后第12～16周Cu含量变化最为迅速。
2.7 石榴果实发育期内叶片及果皮中各元素含量相关性分析
由表1可见，石榴果实发育期间，叶片与果皮中5种矿质元素之间存在一定的相关性。SBT叶片中Ca含量与叶片中Fe含量显著正相关，与果皮中Mg含量显著负相关；叶片中Mg含量与果皮中Zn含量显著负相关；果皮中Mg含量与果皮中Fe含量显著负相关（P
3 讨论与结论
与湿法普通加热消化和干灰化法消化相比，微波消解时间短，操作简单，消化过程节省试剂，减少环境污染[4]。本试验采用微波消解，提高了试验准确度，降低了试验误差。植物体内的矿质元素主要通过根系从土壤中获得，再经输导组织运输至相应的器官。矿质元素的吸收除部分可经离子通道顺浓度梯度进入细胞，主要通过膜上的载体被动吸收进入细胞内，试验所测几种元素均以阳离子状态被植物吸收，而植物体内要保持较稳定的pH值，必须对该类阳离子矿质元素进行选择，植物自身对这些离子的选择吸收是形成各元素含量相关性的基础。本试验结果表明，所测6种矿质元素在两个石榴品种叶片中的含量均较果皮中高，且整个果实发育期内叶片与果皮中的元素含量变化有差异，表明各元素在石榴不同器官的吸收利用有差异。
Ca、Mg作为大量元素，对植物生长发育起着重要作用，有试验表明，Ca、Mg元素在叶片中的吸收具有协同作用，而在果实中的吸收具有拮抗作用。本试验结果表明不同品种石榴对两元素的吸收利用存在差异。叶片中Ca元素含量随发育进程逐渐增加，由于钙是只在木质部运输的元素，只能通过蒸腾拉力进入叶片，叶片与果皮相比属于蒸腾较大的部位，故整个果实发育期内叶片中Ca元素含量逐渐增加，这与梁瀛等[5]对和田石榴叶片主要矿质元素含量变化分析的结果一致。果皮中Ca元素含量呈先升高后降低的趋势可能是由于石榴果实膨大前期籽粒发育较缓慢，而果实膨大后期籽粒迅速增大，籽粒通过果皮上与籽粒相连的丝状隔膜吸收营养，使得部分矿质元素转移到籽粒中，果皮中Ca含量降低，这与林敏娟等[6]得到的黄金梨果实中Ca、Mg元素含量变化随果实膨大而呈递减趋势的结果较为一致。李华东[7，8]等通过土壤外施和叶面喷施钙肥对芒果叶片及果实K、Ca、Mg含量的研究表明，叶面喷施钙肥可提高叶片、果皮、果肉及果核的Ca含量，叶面喷施硝酸钙影响芒果叶片的钾、镁含量，有利于提高芒果果实品质及耐贮藏性；施用钙肥可同时提高芒果株产量，且以土施钙肥150 g/株时产量最高，增产率为14.25%。因此，Ca、Mg元素在不同树种果实中的变化规律基本一致，生产中外施适宜浓度的Ca肥可增加植物的含钙量，提高其营养价值，还可提高农产品的耐贮性，反之若浓度不适宜会阻碍植株对Mg离子的吸收。
微量元素Fe、Mn、Zn、Cu均与叶绿素的合成代谢及光合作用相关，本试验结果显示Fe、Mn、Zn三种元素的含量与大量元素Ca、Mg含量均存在不同程度的相关性。周继芬等[9]研究了不同配比组合中微量元素对黄冠梨果实品质的影响，结果表明：叶面配合喷施Fe 0.3%+Zn 0.3%+Mg 0.75%+Ca 0.7% 可显著增加黄冠梨的单果重；而Fe 0.4%+Zn 0.4%+Mg 0.25%+Ca 1.0%对提高黄冠梨内在品质及其单果重的综合效果最佳。刘迪等[10]在葡萄上的研究表明，叶面喷施微量元素Fe、Mn、Zn、Cu的吸收效果不明显，其原因可能与这些元素在土壤中有较高含量或在器官间的移动性较差有关[11-13]。生产中应根据该类矿质元素的吸收利用特点，对果树配合施用2种或几种矿质元素。
本试验TSH石榴叶片中Zn含量和Ca、Mg元素含量均呈极显著正相关，果皮中Mn与Ca元素含量显著正相关，而与其他微量元素无显著相关性。SBT石榴叶片中Fe与Ca元素含量显著正相关，Mg含量与果皮中Zn含量显著负相关；果皮中Mg与Fe含量显著负相关，表明相同元素在叶片及果皮中表现的相互作用不同，这与周继芬等[9]在梨上的研究结果较一致。根据这些矿质元素的相关性可在适当时期分别或配合补充，以防止某种微量元素不足引起的植株生理失调。
两个石榴品种相比较，TSH石榴成熟期不易裂果，而SBT石榴采前裂果较严重，二者果实发育期内部分矿质元素含量差异显著，尤其是Ca、Mg含量前者显著高于后者。Ca是细胞壁胞间层的重要组成成分，目前已有外源Ca影响杏[14]、脐橙[15]和枣[16]果裂果的报道，外源钙对石榴裂果的影响将在后续试验中进一步研究。
参 考 文 献：
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