中微量元素钙、镁、硼、锌、铁对脐橙品质的影响及推荐用量

Effects of Medium and Trace Elements Calcium, Magnesium, Zinc, Boron and Iron on the Quality of Navel Orange and Recommended Application Rates

朱盼盼 Panpan ZHU , 马彦平 Yanping MA , 师蓉 Rong SHI , 颜坤 Kun YAN , 闫建东 Jiandong YAN , 石磊 Lei SHI

1 农业农村部长江中下游耕地保育重点实验室/华中农业大学微量元素研究中心湖北武汉 430070 Key Laboratory of Arable Land Conservation 〔Middle and Lower Reaches of Yangtze River〕, Ministry of Agriculture and Rural Affairs/Microelements Research Centre, Huazhong Agricultural University, Wuhan, Hubei 430070, China 2 上海化工研究院有限公司上海 200062 Shanghai Research Institute of Chemical Industry Co., Ltd., Shanghai 200062, China 3 山西金兰化工股份有限公司山西吕梁 030500 Shanxi Knlan Chemical Co., Ltd., Lyuliang, Shanxi 030500, China

Author notes:

Correspondence to: 马彦平(1985—), 男，硕士，高级工程师，主要从事微量元素营养与微肥施用、肥料中有毒有害物质的限量研究；myp@ghs.cn

摘要：

钙、镁、硼、锌、铁是脐橙必需的中微量元素，施用量不足或过量，均会影响脐橙的生长发育、产量及品质。综述了施用钙、镁、硼、锌、铁等5种中微量元素与脐橙品质之间的关系。考虑脐橙园土壤中微量元素的基础含量及果树树龄，推荐施用与氮、钾等量的氧化钙及与磷等量的氧化镁；推荐基施硫酸锌约40 g/株，喷施锌肥质量分数控制在0.2%~0.3%；硼砂以15 g/株为宜，喷施硼肥质量分数控制在0.3%左右；基施螯合铁铁肥约60 g/株，或以树干输液的方式每株施用质量分数约0.36%的乙二胺四乙酸(EDTA)螯合铁铁肥500 mL。

关键词：

中微量元素; 脐橙; 品质; 推荐用量;

Abstract：

Calcium, magnesium, boron, zinc and iron are essential medium and trace elements for navel oranges, either of which insufficient or excessive application will affect the growth, yield and quality of navel oranges. The relationship between the application of 5 medium and trace elements, calcium, magnesium, boron, zinc and iron, and the quality of navel orange is reviewed. Considering the basic content of trace elements in the soil of the navel orange orchard and the age of the fruit trees, it is recommended to apply calcium oxide equivalent to nitrogen and potassium and magnesium oxide equivalent to phosphorus. It is recommended to apply basal fertilizer zinc sulfate about 40 g/plant and it is appropriate to control the spraying mass fraction of zinc fertilizer at 0.2%-0.3%. Borax should be 15 g/plant and the mass fraction of spraying boron fertilizer is controlled around 0.3%. It is better that the basal application of chelated iron fertilizer is about 60 g/plant, or to apply 500 mL/plant of 0.36% mass fraction EDTA chelated iron fertilizer in the form of trunk infusion.

Keyword：

medium and trace element; navel orange; quality; recommended application rate;

随着人民生活水平的提高，农产品品质问题受到广泛关注。脐橙作为柑橘类果树的一种，在国内种植面积广泛，是日常水果主要品种之一。脐橙起源于中国甜橙，1471年起先后传入葡萄牙、巴西，在巴西经芽变转为无籽甜橙后传入美国并被命名为“华盛顿脐橙”，也就是第一代脐橙^[1]。经过选育，目前已有多个脐橙品种。脐橙因其外形美观、果皮橙艳、肉质脆嫩、风味独特、营养价值高而闻名。与柑橘类其他品种相比，脐橙适应性不够广、抗逆性不强，易出现果实小、裂果以及果实偏酸、无香味、可食率较低等品质问题，直接影响了脐橙产业的发展。脐橙品质指标主要体现在果形、大小、色泽、果面光洁度、整齐度、风味、可滴定酸含量、可溶性固形物含量、固酸比、可食率等方面^[2]。

中微量元素钙、镁、锌、硼、铁是影响脐橙果实品质的关键因子^[3]，参与脐橙体内蛋白质、多糖、核酸、维生素等多种物质的合成，调控脐橙的各种生理代谢过程。研究表明，施用中微量元素可提高果实维生素C含量，减少裂果率，延长保鲜时间，使脐橙耐贮性提高^[4]。喷施锌、硼、铁等微肥的柑橘，果实饱满，果肉增多，果皮薄，酸味物质减少，果实中糖分、挥发性芳香物质和维生素C含量均有所提高，食味得以明显改善^[5]。因此，适量施用钙、镁、锌、硼、铁等中微量元素肥料能显著改善脐橙品质，对提高脐橙的经济效益和营养价值具有重要意义。

1 钙、镁、硼、锌、铁元素与脐橙品质

1.1 脐橙品质标准

根据国家标准《脐橙》(GB/T 21488—2008)的规定^[2]，按照感官指标和理化指标将脐橙分为特等、一等、二等，达不到二等指标的视为等外级果，见表 1。

表 1

脐橙分等指标要求

项目		等级
项目		特等	一等	二等
感官指标	果形	果形端庄，具有该品种(系)典型特征，形状趋于一致	果形端庄，具有该品种(系)果形特征，形状较一致	果形正常，具有该品种(系)特征，无明显畸形
	色泽	着色良好，色泽整齐，具有该品种(系)成熟时固有色泽，着色率≥90%	着色良好、均匀，具有该品种(系)成熟时固有色泽，着色率≥80%	着色良好、均匀，具有该品种(系)成熟时固有色泽，着色率≥80%
	果面	果面清洁，极少有伤疤、病虫斑和药迹等，斑痕合并面积≤1.0 cm²，最大单个斑点面积≤0.3 cm²，果皮光亮，果蒂平滑	果面清洁，可有轻微斑痕，斑痕合并面积≤2.0 cm²，最大单个斑点面积≤0.5 cm²	果面清洁，允许有少量斑痕，斑痕合并面积≤3.0 cm²，最大单个斑点面积≤1.0 cm²
	果皮厚度(赤道部)/mm	≤6.0	≤6.0	≤7.0
	风味	具有该品种(系)固有风味和内在特征，无粒化枯水、水肿、异味等非正常风味	具有该品种(系)风味和内在特征，不应有明显粒化枯水，无水肿，无异味	具有该品种(系)风味和内在特征，不应有明显粒化枯水，无水肿，无异味
理化指标	可溶性固体物/%	≥11.0	≥10.0	≥9.0
	固酸比	≥10.0	≥9.0	≥8.5
	可食率/%	≥70.0	≥70.0	≥70.0

1.2 钙、镁、硼、锌、铁元素对脐橙品质的影响

1.2.1 钙与脐橙品质

钙是果树生长所必需的中量元素之一。土壤中的钙经质流、扩散、截获作用到达根的表面，经根吸收由质外体或共质体进入到木质部，通过蒸腾作用将其运输至树体的各个部位^[6]。当果树缺钙时，幼苗卷曲，叶缘发黄，叶尖有黏化现象，并逐渐枯死；根系生长受阻，植株矮小^[7]。

钙缺乏与过量都会影响果实品质。梁和等^[8]在对柑橘的研究中发现，喷洒钙肥可提高果实发育过程中中性转化酶的活性，促进果实中有机酸的转化和糖的积累。在广西贺州，施用钙肥能够提高甜桔的单果质量和果实产量，降低果实的酸度，提高糖酸比；增产效果较显著的钙肥是石灰和乙酸钙，施用乙酸钙和硝酸钙还可提高果实维生素C和果皮钙含量，降低贮藏期的烂果率^[9]。杨文萱等^[10]的研究结果显示，果实发育过程中柑橘 AN1基因(CsAN1)、柑橘质膜型质子泵基因(CsPH8)的表达与柠檬酸含量变化关系密切，施用过量的镁、钙会显著上调CsAN1的表达，增加可滴定酸的含量。

对于脐橙来说，钙能促进其果实早熟、果皮表面光滑、酸味减少。当钙不足时，果实小且畸形，果皮内裂，味酸，可溶性固形物含量偏低^[11-12]。研究发现，喷施钙素可显著提高脐橙果皮中钙的含量，控制果皮原果胶的分解，提高果实细胞膜保护酶的活性，很大程度上保持了细胞的完整性，缓解果实变软衰老；同时还可减少脐橙汁囊的粒化和枯水，果实贮藏后的出汁率也显著高于缺钙果实的，从而提高了果实品质^[13]。钙与脐橙果实的裂果有着直接关系，试验结果显示，在采摘前喷施质量分数为0.5%的硝酸钙显著降低了纽荷尔脐橙水溶性果胶含量，有效降低了其裂果率^[14]。赖九江等^[11]的研究表明，与质量分数为0.5%的硝酸钙相比，质量分数为0.5%的氯化钙防治裂果的效果更好。因此，足量的钙是保证脐橙优质高产的重要因素。

1.2.2 镁与脐橙品质

Mg²⁺是植物细胞质中含量最丰富的二价金属离子，与植物体内很多生理生化过程联系紧密。当果树缺镁时，老叶的叶绿素含量减少，叶片失绿黄化，叶片变为青铜色或红色^[7]; 当镁过量时，会促进新叶叶绿素含量降低。因此，镁缺乏和过量将导致不同叶龄叶片的光化学效率和相对电子传递速率降低，使叶片出现光抑制，产生光伤害，影响叶片光合作用^[15]。

镁元素与果实品质有着密切关系。凌丽俐等^[16]的研究表明，脐橙可溶性固形物含量与叶片中的镁含量呈极显著正相关。邱超^[17]认为单施镁肥可以提高常山胡柚的产量、出汁率和维生素C含量，但与果实的可溶性固形物含量、固酸比、可滴定酸含量无关。孙玉桃等^[18]研究发现，柑橘施用硫酸钾镁肥的柑橘果实中的维生素C和总糖含量较高，经济效益明显。周媛^[19]发现施镁可能会诱导温州蜜柑果实成熟期液泡转化酶基因 VIN2、CWI1 和蔗糖/H⁺共向运载体基因 SUC1 表达上调，增强成熟期蔗糖转化酶活性，促进蔗糖分解和转运，导致果肉蔗糖含量降低。

对脐橙来说，镁可以提高脐橙果实的纵横径，改变果形，使果实增大；影响着色品质，使脐橙果皮更光滑，颜色更漂亮；提高果实的可食率、出汁率，果实多肉多汁，质地紧致柔软，使可溶性固形物和维生素C含量、固酸比增加；促进碳水化合物的合成，可使单糖转化为蔗糖，甜度增加^[20]。镁缺乏则会导致脐橙果实品质下降，可溶性固形物含量显著减少，柠檬酸含量显著提高^[21]。研究结果也显示，钾肥使用过量会影响脐橙对镁的吸收，同时施用大量的石灰和氮肥也会影响脐橙对镁的吸收^[7]。陈枫等^[22]的研究表明，施用MgSO₄可使脐橙增产48.8%，同时吴德域^[23]的研究也表明施用氮磷钾镁配方肥比习惯施肥增产11.34%。李明^[24]与张长明^[25]施用MgSO₄，脐橙果实果糖含量提高了31.1%，同时降低了可滴定酸的含量。通过增施镁肥来降低可滴定酸含量在杨秀霞等^[26]的研究中也有同样的结论。可见，镁肥与脐橙产量和品质密切相关。

1.2.3 硼与脐橙品质

硼是植物正常生长发育必需的微量元素之一，主要以硼酸形式被吸收。果树缺硼时，新叶卷曲皱缩、失绿黄化，老叶增厚变脆、色深无光泽；叶柄短而粗；茎尖生长点受抑，严重时枯萎死亡；根尖呈褐色，伸长停止，侧根加密；花少而小，花粉粒畸形，生命力弱，蕾花脱落，结实率低。硼含量过多时，果树也会出现硼中毒现象，一般是在中下部叶尖或叶缘褪绿，出现黄褐色斑块，甚至焦枯^[27]。

我国大部分脐橙栽培区缺硼现象普遍，严重制约脐橙的生产与发展^[28]。对脐橙果实来说，缺硼时，幼果果皮表现为干枯发黑，果实大量脱落，果实枯水，汁水少，含糖量低，风味差^[29]。赣南18个县(市、区)土壤有效硼含量直观分布图清楚表明，土壤有效硼含量已成为果园发展的主要限制因素^[30]。姜存仓等^[31]的研究结果表明，施用硼砂可使脐橙增果增产，单株结果数增加10.5%，单果质量增加11.5%，每株增产23.3%；同时，施硼使脐橙硼含量和吸收量增加，改善了果实品质，提高了经济效益。姜存仓等^[32]的研究结果还表明，基施硼肥的脐橙果实可食率比喷施的提高5.2%，含糖质量分数提高2.3%，维生素C质量分数提高47.4%。Kotsias^[33]研究发现，果实在枯水过程中，光合产物的转运受到了限制，但增加一些微量元素如硼、锌、铜等有助于营养物质的转运和减少枯水的发生。

1.2.4 锌与脐橙品质

柑橘缺锌是世界上普遍存在的一种失调症，而脐橙在柑橘类品种中更易缺锌。果树缺锌时，植株矮小；叶小质脆，畸形，叶片脉间失绿或白化，常伴有不规则的斑点，从基部向顶端逐渐落叶，严重时可出现枯梢或病枝枯死现象；果树早春发芽晚，顶枝或侧枝呈莲座状并丛生，节间缩短；病枝上的花显著变少，不易坐果，果实小而畸形。果树锌中毒主要表现为植株幼嫩部分或顶端失绿，呈淡绿或灰白色，进而在茎、叶柄、叶的下表面出现红紫色或红褐色斑点，根伸长受阻^[27]。

果实是脐橙锌的储存场所，缺锌时果小汁少，果肉木质化，淡而无味，含酸量和维生素C含量减少；增施锌肥后，果实较大，着色正常，维生素C含量高，风味增加^[29]。叶片微量元素含量与果实品质的相关性分析表明，叶片锌含量与脐橙果实可溶性固形物含量呈极显著正相关关系^[16]。秦鱼生等^[34]的研究结果表明，锌肥能降低脐橙果皮厚度10%左右。EL-Khwaga等^[35]的研究表明，施用硼和锌肥可以提高脐橙的可溶性固形物和维生素C的含量。李明^[24]与张长明^[25]施用ZnSO₄，脐橙果实的果糖质量分数提高了19.3%，可滴定酸的含量降低。梁国现^[36]的研究表明，施用锌肥的脐橙果实表皮薄而光滑，果肉甜脆，糖的质量分数高达13.5%，商品果率高达93%，风味适中。

1.2.5 铁与脐橙品质

铁是叶绿素合成的必需元素，参与植物的呼吸作用和光合作用。果树缺铁的典型症状是新梢叶片叶脉深绿而脉间黄化，严重时叶缘呈灼烧、干枯状，最终坏死脱落，形成枯梢或秃枝。铁中毒实际上是亚铁(Fe²⁺)中毒，症状往往发生在通气不良的土壤上，叶片呈暗绿色，根生长受阻^[27]。

在石灰性土壤上，柑橘类果树常会出现缺铁黄化，缺铁影响了叶绿素的合成，进而影响了脐橙的物质和能量代谢。缺铁对脐橙果实大小也有影响，同时使脐橙可溶性固形物含量降低，含酸量增加，含糖量降低，影响果实的品质^[29]。李明^[24]与张长明^[25]施用螯合铁铁肥，脐橙果实果糖质量分数提高了33.2%，可滴定酸的含量降低。由于铁在植物体中的移动性较差，通过叶面喷施，铁元素不易从叶片转移至果实中，而通过树干输液，铁元素可以直接通过韧皮部分配到植物体生长需要的地方，故树干输液的方式更有利于果树对铁元素的吸收^[37]。

2 钙、镁、硼、锌、铁肥在脐橙上的推荐用量

赣南是我国最大的脐橙产区之一，中微量元素缺乏较为普遍。通过对赣南地区的脐橙园土壤分析发现，90.9%的脐橙园土壤交换性钙缺乏或极缺乏；88.2%的脐橙园土壤交换性镁极缺乏^[38]；土壤有效硼平均质量分数为0.16 mg/kg，缺硼比例为87.1%^[39]；58.1%的果园土壤有效锌不足^[40]。在脐橙果实中，中量元素含量钙＞镁；在果实生长发育过程中，微量元素含量依次表现为锌＞硼＞锰＞铜＞铁^[41]。脐橙缺素症状可通过增施对应的中微量元素肥料来解决，但要注意施用量，避免用量过多引起毒害，影响树体生长及脐橙品质。

浙江省衢州市的常山胡柚在单株施用氮、磷、钾肥的基础上，配施25 g硼砂，果实增产且品质明显改善^[17]。根据武松伟等^[42]研究指出的“以果定肥”的柑橘施肥定量方法，对酸性柑橘园推荐施用与氮、钾等量的氧化钙及与磷等量的氧化镁能实现柑橘的高产优质。周继芬等^[43]的研究表明，在达川区种植脐橙，每亩(1亩=667 m²)施用有机肥1 500 kg，在单株施用N 0.61 kg、P₂O₅ 0.36 kg、K₂O 0.73 kg的基础上，再每株配施0.12 kg CaO，脐橙果实的可溶性固形物及可溶性糖含量达到最高，糖酸比及固酸比也达到最高，风味浓郁香甜。广东省广州市的砂糖橘在单株施用氮、磷、钾的基础上，配施0.64 kg MgO，砂糖橘的果实产量、果实纵径、维生素C含量、还原糖含量显著提高，风味更佳^[44]。赣南地区脐橙种植土壤为典型的红壤，土壤中氮、磷、钾含量盈余而缺镁现象普遍，低土壤酸碱度抑制了果树对Mg²⁺的吸收，通过增施镁肥可使脐橙果实中可滴定酸质量分数下降13.9%~28.5%，在生产上推荐N、P₂O₅、K₂O、MgO等的用量分别为250~350、90~120、220~320、90~180 kg/hm²，能有效提高脐橙产量和品质，增加经济效益^[26]。陈枫等^[22]的研究表明，单株施用MgSO₄ 100 g，可使脐橙增产48.8%。锌肥可以基施和喷施，在富川县脐橙果园，锌肥基施+喷施效果较好，基施质量分数95%硫酸锌22.5 kg/hm²左右，喷施硫酸锌质量分数控制在0.2%~0.3%为宜^[36]。李明^[24]与张长明^[25]通过单株分别施用MgSO₄、ZnSO₄、螯合铁铁肥250、40、60 g，脐橙果实中果糖质量分数提高19.3%~33.2%，可滴定酸含量降低。马晓丽等^[37]的研究表明，通过树干输液方式单株施用质量分数约0.36%的乙二胺四乙酸(EDTA)螯合铁铁肥500 mL，可提高柑橘的可溶性固形物含量及糖酸比，增加果实单果质量，降低可滴定酸的含量，改善了柑橘的品质。姜存仓等^[31]的研究表明，赣南脐橙推荐施用硼砂15 g/株，能提高脐橙产量，减轻叶片黄化等症状，改善果实品质。

综上所述，考虑脐橙园土壤微量元素的基础含量及果树树龄，推荐施用与氮、钾等量的氧化钙及与磷等量的氧化镁；推荐基施硫酸锌40 g/株左右，喷施锌肥质量分数控制在0.2%~0.3%；硼砂施用量以15 g/株为宜，喷施硼肥质量分数控制在0.3%左右；铁肥推荐基施螯合铁铁肥60 g/株左右，或者以树干输液的方式每株施用质量分数约0.36%的EDTA螯合铁铁肥500 mL。

3 结语

在脐橙生长过程中，影响脐橙增产提质的营养元素较多，各元素又相互作用、共同影响。在实际生产中，可根据土壤养分状况、叶片养分诊断指标和脐橙田间表现，通过科学合理施用钙、镁、硼、锌、铁等中微量元素肥料来提高脐橙的营养价值，改善脐橙品质，进而助力脐橙产业健康高质量发展，为健康中国战略的实施贡献力量。

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