施用硼鋅鉬肥對(duì)藍(lán)莓果實(shí)品質(zhì)及礦質(zhì)元素含量的影響

吳爭(zhēng)光，吳光星，劉藝凝，秦曉明，鄭小妹，孫學(xué)成

1.中工武大設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，武漢 430223；2.湖北省精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心，武漢 430070；3.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)微量元素研究中心，武漢 430070

藍(lán)莓（Vacciniumspp.）是杜鵑花科越橘屬植物，是當(dāng)前全球第二大漿果，因其果實(shí)為悅目藍(lán)色且口感細(xì)膩、酸甜可口而廣受人們喜愛［1］。藍(lán)莓果實(shí)含有豐富的鋅、鐵等微量元素和食用纖維、蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素、花青素等化合物，具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值［2］。因此，藍(lán)莓被聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織列為人類五大健康食品之一。在國(guó)際市場(chǎng)上，70%的藍(lán)莓以鮮果形式銷售，果實(shí)的色澤、果型、酸甜度等果實(shí)品質(zhì)是決定市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的重要因素［3］。

藍(lán)莓為多年生低灌木植物，長(zhǎng)期生長(zhǎng)在固定位置，而植株生長(zhǎng)發(fā)育消耗土壤大量養(yǎng)分，易導(dǎo)致土壤養(yǎng)分失衡。硼鋅鉬是植物生長(zhǎng)不可或缺的微量元素，雖然含量較低，但對(duì)植物的生長(zhǎng)和發(fā)育起著重要作用［4-5］，如促進(jìn)花粉萌發(fā)［6］、增強(qiáng)植物光合作用、參與固氮酶及硝酸還原酶等酶的合成和催化［7］、促進(jìn)氮磷的吸收與利用［8-9］、增強(qiáng)植物的抗逆性等。前人在蘋果［10］、梨［11］、柑橘［12］等水果上的研究均表明施用硼鋅鉬等微量元素后，果實(shí)可溶性糖、維生素含量顯著增加。目前關(guān)于藍(lán)莓長(zhǎng)勢(shì)、品質(zhì)及產(chǎn)量的研究多集中于氮磷鉀肥［13-14］、有機(jī)肥［15］的施用，而硼鉬鋅肥對(duì)藍(lán)莓果實(shí)品質(zhì)的作用及果實(shí)中礦質(zhì)養(yǎng)分的差異尚不清楚。因此，本研究通過長(zhǎng)期定位試驗(yàn)探究硼、鋅、鉬對(duì)藍(lán)莓品質(zhì)及礦質(zhì)元素含量的影響，為種植藍(lán)莓合理施用微量元素肥料和提升果實(shí)品質(zhì)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)在湖北省武漢市華中農(nóng)業(yè)大學(xué)微量元素長(zhǎng)期定位試驗(yàn)田（30°28′25′N，114°20′50′′E）進(jìn)行，試驗(yàn)土壤均為黃棕壤。長(zhǎng)期定位試驗(yàn)始于2008 年，設(shè)置9個(gè)處理，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，共27個(gè)小區(qū)，采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，小區(qū)面積為36 m2。

本試驗(yàn)選取其中4個(gè)處理，分別為常規(guī)施肥處理（CK）及常規(guī)施肥處理基礎(chǔ)上施硼（B）、施鋅（Zn）和施鉬（Mo）處理。常規(guī)施肥只施用氮磷鉀肥，不施用微量元素，每年氮磷鉀純養(yǎng)分施用量分別為N 120 kg/hm2、P2O580 kg/hm2和K2O 80 kg/hm2，分別以尿素、過磷酸鈣和氯化鉀形式施入。

施硼處理以硼砂形式施入，每年施用量為15.00 kg/hm2；施鋅處理以七水硫酸鋅形式施入，每年施用量為30.00 kg/hm2；施鉬處理以鉬酸銨形式施入，每年施用量為0.75 kg/hm2。

連續(xù)施用5 a 土壤有效態(tài)硼、鋅、鉬含量達(dá)到中等或偏高范圍后暫停施用，后續(xù)種植小麥、玉米等作物，于2020 年11 月改種藍(lán)莓，在每個(gè)小區(qū)共種植10株藍(lán)莓，藍(lán)莓移栽前4個(gè)處理的土壤基本理化性狀如表1 所示。藍(lán)莓行距2.0 m，株距1.5 m，供試藍(lán)莓品種為萊格西，苗齡3 a，移栽后其他田間管理措施均一致。

表1 各處理土壤基本理化性狀Table 1 Soil basic physical and chemical properties of each treatment

土壤基本養(yǎng)分的測(cè)定方法為：pH（土水比為1∶2.5）采用pH 計(jì)（型號(hào)Seven2Go，METTLER TOLEDO）測(cè)定；有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法；堿解氮采用NaOH 擴(kuò)散法；速效磷采用NaHCO3浸提-鉬藍(lán)比色法；速效鉀采用NH4OAc浸提-火焰光度計(jì)法；有效鉬采用草酸-草酸銨（pH 3.3）浸提，電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測(cè)定；有效硼采用沸水浸提-姜黃素比色法；有效鋅采用DTPA浸提-AAS法［16］。

1.2 樣品采集與測(cè)定

葉片樣品和果實(shí)樣品采集于2021 年6 月10 日。分別從東南西北4個(gè)方向，采集每株樹體中部當(dāng)年生枝條上完全展開的葉片10～15片、果實(shí)20～30個(gè)，混合同一小區(qū)樣品，制備葉片和果實(shí)的混合樣。取下樣品迅速帶回實(shí)驗(yàn)室，用去離子水清洗干凈并擦干，一部分藍(lán)莓果實(shí)鮮樣用勻漿機(jī)打碎，在-18 ℃保存，用于花青素的測(cè)定；另一部分果實(shí)用于保存干樣，葉片樣品和果實(shí)干樣樣品使用去離子水清洗干凈后，在105 ℃下殺青30 min，55 ℃烘干至恒質(zhì)量，測(cè)其干質(zhì)量，磨樣機(jī)粉碎后置于自封袋保存，留作礦質(zhì)養(yǎng)分測(cè)定。

礦質(zhì)元素的測(cè)定：藍(lán)莓葉片與果實(shí)樣品預(yù)處理。稱取一定量烘干研磨成粉的葉片與果實(shí)進(jìn)行消化。其中，大量元素N、P、K 采用H2SO4-H2O2消化，鋅、鉬采用HNO3-HClO4（4∶1）消化后用1% 的稀硝酸定容后經(jīng)0.45 μm 水相濾膜過濾，獲得待測(cè)液。全量鋅含量使用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定，鉬含量使用ICP-MS（電感耦合等離子體質(zhì)譜儀）測(cè)定，全氮和全磷含量采用流動(dòng)分析儀測(cè)定，全鉀含量采用火焰光度法進(jìn)行測(cè)定［16］。

營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的測(cè)定：藍(lán)莓果實(shí)中的維生素C 含量采用2，6-二氯酚靛酚滴定法測(cè)定［17］，果實(shí)可溶性固形物（TSS）使用手持糖度計(jì)（日本，PAL-1）測(cè)定，花青素的測(cè)定采用高效液相色譜法［18］。其他指標(biāo)計(jì)算公式如下：

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016 與SPSS 20.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，顯著性差異分析通過Duncan-test 法進(jìn)行檢測(cè)，主成分分析運(yùn)用累計(jì)方差貢獻(xiàn)率在80%以上的前k個(gè)主成分取代原有指標(biāo)，利用Origin 2019軟件進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 施用硼鋅鉬肥對(duì)藍(lán)莓果實(shí)品質(zhì)的影響

不同微量元素處理顯著影響了藍(lán)莓果實(shí)可溶性固形物、可滴定酸、固酸比、維生素C、花青素和含水率（表2）。與常規(guī)施肥（CK）相比，B、Zn 和Mo處理藍(lán)莓果實(shí)可滴定酸含量顯著降低，下降幅度分別為22.22%、20.63%、23.81%；B、Zn 和Mo 處理提高了果實(shí)的固酸比，上升幅度為26.28%、14.73%、27.56%。與對(duì)照（CK）相比，施鉬顯著增加果實(shí)維生素C 和花青素含量，分別提高122.97%和62.89%?？傮w上，施用硼鋅鉬肥能大幅度降低藍(lán)莓果實(shí)可滴定酸含量，增加果實(shí)固酸比，提高果實(shí)風(fēng)味。

表2 施用硼鋅鉬肥處理藍(lán)莓果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)的差異Table 2 Difference in blueberry fruit quality between boron，zinc and molybdenum fertilization

2.2 施用硼鋅鉬肥對(duì)藍(lán)莓果實(shí)氮磷鉀含量及其累積量的影響

施用硼鋅鉬肥顯著提高了藍(lán)莓果實(shí)和葉片中的氮、磷、鉀含量（表3）。與對(duì)照（CK）處理相比，B、Zn和Mo 處理果實(shí)氮含量分別增加35.00%、36.67%、31.67%，果實(shí)磷含量分別增加16.67%、25.00%、16.67%，果實(shí)鉀含量分別增加29.55%、31.82%、20.45%。與對(duì)照相比，B、Zn 和Mo 處理果實(shí)氮累積量分別增加42.79%、96.39%、69.75%，果實(shí)磷累積量分別增加23.26%、63.57%、49.61%，果實(shí)鉀累積量分別增加26.10%、63.94%、58.57%?？傮w上看，施用微量元素B、Zn 和Mo 有利于提升藍(lán)莓果實(shí)氮、磷、鉀的營(yíng)養(yǎng)水平。

表3 硼鋅鉬對(duì)藍(lán)莓果實(shí)氮磷鉀含量及其累積量的影響Table 3 Effect of boron，zinc and molybdenum on N，P，K content and accumulation of blueberry

2.3 施用硼鋅鉬肥對(duì)藍(lán)莓果實(shí)鋅、鉬含量及其累積量的影響

不同微量元素施肥處理對(duì)藍(lán)莓果實(shí)中鋅、鉬含量和累積量存在差異（圖1）。與對(duì)照（CK）相比，施鋅（Zn）顯著增加藍(lán)莓果實(shí)Zn 含量和累積量，提高幅度分別為16.44%、28.95%；施硼（B）顯著增加了果實(shí)Zn 累積量，上升幅度達(dá)21.88%；施鉬（Mo）顯著降低了果實(shí)Zn含量和累積量，下降幅度分別為13.72%和16.30%。藍(lán)莓果實(shí)和葉片鉬含量主要受到土壤有效鉬和土壤有效鋅含量的影響，與對(duì)照相比，施鋅（Zn）和施鉬（Mo）處理果實(shí)鉬含量均顯著升高，分別增加了22.84%和28.43%；B、Zn、Mo 處理藍(lán)莓果實(shí)鉬累積量均顯著高于對(duì)照，分別增加49.37%、58.86%、245.57%（圖1）。因此，施用硼鋅鉬肥可大幅影響藍(lán)莓果實(shí)中鋅、鉬的含量及其累積量，從而影響果實(shí)的生長(zhǎng)發(fā)育和礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。

圖1 硼、鋅、鉬對(duì)藍(lán)莓果實(shí)中鋅、鉬含量（A，B）及其累積量（C，D）的影響Fig.1 Effects of B，Zn，Mo on Zn and Mo content（A，B）and its accumulation（C，D）in blueberry fruits

2.4 藍(lán)莓果實(shí)品質(zhì)的綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)

對(duì)藍(lán)莓的可滴定酸（X1）、可溶性固形物（X2）、固酸比（X3）、縱橫比（X4）、含水率（X5）、單果質(zhì)量（X6）、維生素C（X7）、花青素（X8）、果實(shí)Zn 含量（X9）、果實(shí)Mo含量（X10）等10個(gè)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，如表4所示，共提取到3 個(gè)主成分，其中縱橫比、維生素C、花青素、果實(shí)Mo含量在主成分1中表現(xiàn)出較高的載荷，可溶性固形物、含水率、單果質(zhì)量、果實(shí)Zn 含量在主成分2 中表現(xiàn)出較高的載荷，可滴定酸、固酸比在主成分3中表現(xiàn)出較高的載荷。3個(gè)主成分貢獻(xiàn)率分別為52.20%、30.66%、17.14%，累計(jì)貢獻(xiàn)率為100%。

表4 藍(lán)莓各指標(biāo)主成分特征值、貢獻(xiàn)率、累計(jì)貢獻(xiàn)率及特征向量Table 4 Principal component eigenvalue，contribution rate，accumulative contribution rate and eigenvector

根據(jù)載荷矩陣和特征值算得每個(gè)指標(biāo)的系數(shù)，得到藍(lán)莓3個(gè)主成分的函數(shù)表達(dá)式：

計(jì)算得到各處理的主成分得分和綜合得分（表5），由表5 可知，4 組處理排序高低結(jié)果為Mo＞Zn＞B＞CK，其中Mo 處理的得分為1.16，Zn、B 與CK 的得分別為1.14、-1.08、-1.22。因此，施鉬（Mo）處理藍(lán)莓的品質(zhì)相對(duì)較優(yōu)。

表5 各處理主成分綜合得分Table 5 Comprehensive scores obtained by principal component method of B，Zn，and Mo treatments

3 討 論

大量研究表明，微量元素與作物生長(zhǎng)發(fā)育和品質(zhì)密切相關(guān)。施用硼肥能通過影響植物吲哚乙酸（IAA）等激素代謝進(jìn)而調(diào)控營(yíng)養(yǎng)元素氮磷鉀的吸收與利用，促進(jìn)植株生長(zhǎng)［19-20］，同時(shí)可提高楊梅果實(shí)可溶性固形物含量和糖含量［21］。鋅作為多種酶的組分，可通過多種途徑影響氮磷鉀的吸收，進(jìn)而增加果實(shí)產(chǎn)量并改善黃瓜、蘋果等果實(shí)的品質(zhì)［22］；通過葉面噴施鋅肥，可顯著增加樹莓果實(shí)中維生素C 含量及單果質(zhì)量［23］。鉬作為硝酸還原酶、固氮酶、醛氧化酶等多種酶類的組分，可直接促進(jìn)氮的吸收和代謝，間接影響磷、鉀等元素的吸收和利用，進(jìn)而改善蔬菜的產(chǎn)量和品質(zhì)［24］。

本試驗(yàn)中，常規(guī)施肥處理土壤有效硼、有效鋅和有效鉬含量分別為0.77、1.70 和0.30 mg/kg，土壤有效態(tài)均屬于中等或偏高的范圍，此條件下繼續(xù)施用硼鋅鉬肥是否會(huì)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)產(chǎn)生影響尚不清楚，但從試驗(yàn)結(jié)果看，施用硼鋅鉬肥能大幅度降低藍(lán)莓果實(shí)可滴定酸，增加果實(shí)固酸比，提高果實(shí)風(fēng)味，而施鉬處理藍(lán)莓果實(shí)固酸比、維生素C 含量和花青素含量均最高，說明在一定范圍內(nèi)，隨著土壤有效態(tài)養(yǎng)分B、Zn 和Mo含量的提高，果實(shí)品質(zhì)固酸比、維生素C和花青素含量仍有提升空間，但各種微量元素的土壤有效態(tài)養(yǎng)分含量與作物品質(zhì)之間的量化模型尚需進(jìn)一步研究。

果實(shí)中礦質(zhì)養(yǎng)分的含量也是影響農(nóng)產(chǎn)品礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的重要因素［25］，鋅、鉬均是人體必需的微量元素，按照中國(guó)居民膳食營(yíng)養(yǎng)素參考攝入量建議，成人每日鋅、鉬適宜攝入量分別為12.5 mg、100 μg［26］，本試驗(yàn)中藍(lán)莓果實(shí)鋅含量范圍為11.31～18.21 mg/kg，鉬含量范圍為0.61～0.88 mg/kg，與對(duì)照相比，施鋅處理藍(lán)莓果實(shí)Zn含量增加了16.44%，而施鋅（Zn）和施鉬（Mo）處理果實(shí)鉬含量分別增加了22.84% 和28.43%。按照中國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)推薦每天200～350 g 水果的攝入量［26］，食用本試驗(yàn)中各處理藍(lán)莓100 g，每天可以補(bǔ)充鋅1.13～1.82 mg 和鉬61.2～88.3 μg，鋅、鉬元素的攝入分別能達(dá)到適宜攝入量的15%、75%左右，根據(jù)水果在飲食結(jié)構(gòu)中的占比，各微量元素處理藍(lán)莓果實(shí)鋅、鉬含量都處于對(duì)人體安全有益的范圍內(nèi)，可更好滿足人體對(duì)微量元素鋅和鉬的需求。

為進(jìn)一步分析各微量元素處理對(duì)藍(lán)莓品質(zhì)影響，我們運(yùn)用基于主成分分析的綜合得分法對(duì)藍(lán)莓品質(zhì)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，根據(jù)得分排名可知，各種微量元素處理果實(shí)品質(zhì)的總體表現(xiàn)為Mo＞Zn＞B，說明在本試驗(yàn)條件下，施鉬（Mo）、施鋅（Zn）和施硼（B）處理均改善了藍(lán)莓果實(shí)礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)水平，同時(shí)提高了果實(shí)固酸比、維生素C 和花青素含量，但以施鉬處理對(duì)藍(lán)莓果實(shí)品質(zhì)提升效果更佳。