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2021 , Vol. 42 >Issue 5: 1361 - 1370

DOI: https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-2561.2021.05.023

Plant Cultivation, Physiology & Biochemistry

Effects of Biological Regulator Spraying on the Leaf on Crystal Pomelo Fruit Quality

  • ZHOU Long 1, 2 ,
  • TANG Li 1 ,
  • YANG Derong 2, 3 ,
  • ZENG Zhiwei , 2, *
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  • 1. College of Plant Conservation, Yunnan Agricultural University, Kunming, Yunnan 650201, China
  • 2. Yunnan Yuntianhua Modern Agriculture Development Co., Ltd, Kunming, Yunnan 650228, China
  • 3. Yunnan Chemical Research Institute Co., Ltd., Kunming, Yunnan 650228, China
* ZENG Zhiwei,E-mail: 。

Received date: 2020-05-22

  Request revised date: 2020-07-17

  Online published: 2021-05-25

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Abstract

Biological regulators as a new preparations can promote the natural biological metabolism of crops, enhance the nutrients absorption and utilization, increase the abiotic stress resistance of crops and improve the quality and yield, which is commercially used extensively because of its less dosage and obvious effects. Nevertheless, a large number of biological modulators are flooded with different types, brands and dosage forms in market, interfered seriously with users’ choices and its real effect was difficult to assess. To explore the influence of different biological regulator on fruit quality. Taking the “crystal pomelo” of 5 years old as the research object, a field trial was carried in pomelo science and technology demonstration park, nongdao town, ruili city, in Yunnan province with 97°42° east longitude and 23°52°north latitude. The research area was 0.15 hm2, the plant spacing was 3 m×5 m, and the planting density is 660 plant/hm2. During the whole growth stage, two times of foliar spraying were applied to each treatment include the beginning of the swelling (May 14, 2019) and bentonite fruiting (June 28, 2019). Four kinds of plant growth regulators (0.1% Clopidourea 100 times: T1; 20% Gibberellic acid 2000 times: T2; 0.015% Brassinolide 2000 times: T3; 99% α-Sodium naphthalene acetate: T4) and three kinds of bio-stimulants (Seaweed essence 800 times: T5; Algal polysaccharides 800 times: T6. Alginic acid 800 times: T7) with water as the control (CK) were foliar sprayed in pomelo growth stage. When the pomelo was maturity (Sep 20, 2019), 5 pomelos were picked from the different growing parts of the tree canopy, middle, lower, inner and outer. Pomelos were picked in each plot, mixed, and then divided according to the method of quartering, 10 fruits were selected as one fruit sample for each repeat. Testing, comparative and analysis 12 kinds of conventional fruit quality indexes (Moisture content, Total soluble solids, Titratable acid, Solid acid ratio, Vitamin C, Sucrose, Glucose Citric, Malate, Pectin, Cellulose and Lignin) and 9 kinds of mineral elements content (N, P, K, Ca, Mg, Fe, Cu, Zn and Ni) under different treatments. The principal factor analysis, cluster analysis and aggregated boosted tree analysis method were used to comprehensive evaluation fruit quality. The results showed that leaf spraying plant growth regulator promoted the soluble solid and titratable acid content significantly. The soluble solids content of pomelo fruits under different treatments ranged from 8.2 to 9.9%. Compared with CK treatment, T1, T2, T3, T4 and T7 treatment significantly increased the soluble solids of grapefruit by 13.1%, 11.9%, 17.9%, 15.5% and 16.7%, respectively. The titratable acid content of pomelo under different treatments ranged from 0.45 to 0.56%. T1, T2, T3, T4, T5 and T6 treatment increased by 17.8%, 13.3%, 24.4%, 11.1%, 15.6% and 22.2% compared with CK treatment. Plant growth regulation and bio-stimulant were significantly increased pomelo fruit glucose content and lignin content, and reduced the content of pectin and cellulose. Compared with CK treatment, T1, T2, T3, T4, T5, T6 and T7 treatments increased glucose content by 29.9%, 155.9%, 140.2%, 99.2%, 43.8%, 46.9% and 61.7%, the contents of pectin in T1, T2, T3, T4, T5, T6 and T7 were significantly reduced by 31.3%, 42.1%, 27.8%, 42.1%, 38.3%, 33.0% and 41.0%, pomelo lignin increased significantly by 215.8%, 182.9%, 156.6%, 332.2%, 196.7%, 119.1% and 263.8%, respectively. As a whole, bio-stimulant facilitated the content of trace elements, but plant growth regulator had no obvious effect on it, both no significantly effect on pomelo NPK nutrient content. Comprehensive analysis found that T3 treatment had an overall best fruit quality, as had the biggest comprehensive score, and cluster analysis also divided T3 treatment into the first group, which showed that its sucrose, malate, and lignin content was the lowest, but soluble solid, solid acid, sucrose, glucose and citric was the highest, the synthesis score was 1.57. Aggregated boosted tree analysis method was used to analysis the relative contribution of fruit quality factors on soluble solids under different groups, further confirmed that the glucose, sucrose and lignin were the top three contributors of different groups under foliar spraying treatment, and primary factors which effect pomelo soluble solids was glucose, sucrose and lignin in turn, the relative contribution rate was 40.2%, 36.0% and 27.2% respectively.

Key words： crystal pomelo; biological regulator; plant growth regulator; bio-stimulant; fruit quality

Cite this article

ZHOU Long , TANG Li , YANG Derong , ZENG Zhiwei . Effects of Biological Regulator Spraying on the Leaf on Crystal Pomelo Fruit Quality[J]. Chinese Journal of Tropical Crops, 2021 , 42(5) : 1361 -1370 . DOI: 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.05.023

柑橘是世界第一大水果,我国是柑橘种植和生产大国,柑橘因其具有特殊的风味和较丰富的营养价值深受广大消费者喜爱[1]。作为日常消费水果,柑橘果实品质是衡量消费者满意程度高低的一个重要参数,也是衡量柑橘商品性能的直接指标[2]。随着人民生活水平的提高,对水果风味品质的要求也越来越高,果实品质成为决定市场竞争力的重要因素,果肉的口感风味及营养成分也越来越成为消费者选购的重要标准,包括果皮色泽、可溶性固形物、可滴定酸、固酸比、纤维素及中微量元素等一系列指标[3]。因此,提高柑橘品质成为产业长期可持续发展的关键。
前人关于果实产量和品质提升开展了大量研究,主要集中在新品选育[4,5]、施肥管理[6,7,8]、修剪管理[9,10,11]、长草栽培[12]等方面,研究结果表明,新品种选育可从柑橘本质上改变柑橘口感品质,而柑橘均衡营养施肥、有机无机配合施用能够减少施肥量,大幅度减肥同时保证产量的前提下对果实品质有一定改善[13,14]。此外,整形改造处理可明显改善郁闭植株冠层光照条件,提高叶片光合能力,促进叶片中氮素等营养的提升,单株产量明显提高,果实品质得以改善[11]。叶面施肥,是将肥料或其它微量制剂配成一定浓度的溶液,均匀喷洒在植物的叶、茎、花、果上,及时补充树体营养,提高产量,改善品质的一种经济、有效的施肥方法。作为打破土壤传统施肥方式的一种辅助方法,其作用更直接、更高效,已成为现代农业生产中一项重要的技术[15,16]。沈生元等[17]研究表明,柑橘在花期、初果期、果实膨大期,分别喷施含氨基酸水溶肥料和硼钙水溶肥料的叶面肥,柑橘产量提高,含糖量增加,增产增效显著。陈跃辉等[18]采取不同新型叶面肥对柑橘的研究结果表明,全营养剂新型叶面肥能有效提高温室柑橘可溶性固形物含量,且大幅度降低温室柑橘的酸度,从而改善温室柑橘整体品质,施螯合钙新型叶面肥在提高果实紧皮性和减少浮皮方面效果明显。
关于叶面肥喷施对柑橘的研究主要集中在矿质元素含量方面[17,18,19],而作为近年来比较热门的生物调节剂叶面喷施对果实产量和品质影响的研究较少[20,21]。植物生长调节剂对多种农作物具有显著的增产、抗逆、抗病、改善品质、早熟等功效,是具有很高生物活性的化合物[22,23,24],生物刺激素是内含某些成分或微生物的既非肥料也非农药的物质,少量即可对作物产生刺激作用,提高作物生物胁迫抗性,促进作物产量和品质[25]。对目标植物而言,它们是外源的非营养性化学物质,可在植物体内传导至作用部位,在特定的施用条件下（包括外界因素）能对目标植物产生特定的功效[26]。水晶柚[Citrus grandis (L.) Osbeck. cv. Shuijing you]作为柑橘家族中柚子的一个新品种,是在瑞丽特有气候环境条件下经版纳冬试早驯化而来,因其“柚瓣晶莹似水晶,果肉香醇如蜜”而得名。本文以瑞丽水晶柚为研究对象,通过不同植物生长调节剂和生物刺激素叶面喷施对柚子果肉中12种常规果实品质指标和9种矿质元素含量进行比较分析,利用主成分因子分析、聚类分析和邻接树法分析对果实品质与构成进行综合评价,为柚子品质系统综合评价提供一定参考思路。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2019年5—10月在云南瑞丽市弄岛镇柚子科技示范园进行（23°52° N、97°42° E）,该基地地处西南边陲,属南亚热带季风气候,海拔733.3 m。年平均气温21.5 ℃,年降水量1450.2 mm,降水主要集中在6—8月,年日照数2052.7 h,年有效积温6400~7300 ℃,全年无霜。试验地土壤为冲积黄沙壤,有机质含量12.6 g/kg,全氮0.7 g/kg,速效磷37.4 mg/kg,速效钾121.0 mg/kg,pH 5.5,有效铁53.8 mg/kg,有效锰14.4 mg/kg,有效锌1.83 mg/kg,有效硫16.9 mg/kg,交换性钙3800 mg/kg,交换性镁720 mg/kg。

1.2 方法

1.2.1 试验设计 本试验供试柚子品种为已种植5年的水晶柚[Citrus grandis (L.) Osbeck. cv. Shuijing you],大田设8个叶面喷施处理,分别为CK：空白对照（清水）;T1：0.1%氯吡脲;T2：20%赤霉酸;T3：0.015%芸苔素内酯;T4：99% α-萘乙酸钠;T5：海藻精;T6：海藻多糖;T7：海藻酸,每个处理3次重复,共计24个小区。每个小区选取树势一致、长势健壮的柚树4株进行试验,种植密度为660株/hm2,株距为3 m,行距为5 m,起垄栽培,垄高0.40 m,沟宽0.40 m,垄宽0.40 m。整个试验过程中各处理共进行2次叶面喷施（2019年5月14日和2019年6月28日）,试验设置及供试药剂情况见表1。全年施肥、中耕、培土、修剪、除草及病虫害防治等田间管理措施均保持一致,共施肥4次,分别是冬肥、春肥、壮果肥和采果肥。
表1 不同处理试验设置

Tab. 1 Experiment setting of different treatments

处理Treatments 试验内容 Experiment contents 试验安排 Experiment schedule 材料来源 Source of materials
CK 空白对照（清水） 2019年5月14日（膨果初期）
2019年6月28日（膨果期）
2 kg/株		 ——
T1 0.1%氯吡脲100倍 四川施特优化工有限公司,水剂
T2 20%赤霉酸2000倍 美商华仑生物科学公司,可溶性粉剂
T3 0.015%芸苔素内酯2000倍 潍坊市沃丰生物肥料有限公司,水剂
T4 99%α-萘乙酸钠200000倍 广州市林国化肥有限公司,粉剂
T5 海藻精800倍 青岛海大生物集团有限公司,粉剂
T6 海藻多糖800倍 青岛海大生物集团有限公司,粉剂
T7 海藻酸800倍 广东岩志生物科技有限公司,液剂
1.2.2 样品采集及测定 柚子成熟期（2019年9月20日）自树冠上、中、下、内和外不同着生部位每株采摘5个柚子,每个小区柚子采摘进行混合后按四分法缩分,每个重复最终选定10个果实作为1份果实样本。
烘干法测定果实含水量,果实可溶性固形物采用手持数显糖量计（日本,PAL-1）测定,可滴定酸采用氢氧化钠中和滴定法测定,维生素C采用2,6-二氯靛酚氧化还原滴定法测定。蔗糖和葡萄糖（GB 5009.8—2016）以及柠檬酸和苹果酸（GB 5009.157—2016）使用Agilent1260高效液相色谱仪进行测定。果胶、纤维素含量参照曹建康等[27]方法进行测定,果实木质素采用NY/T 2337—2013进行测定。
此外,均匀取出部分果实样品,在105 ℃烘箱中杀青30 min,并于75 ℃条件下恒温烘干,粉碎,过20目筛,用于果实矿质元素含量测定。果实氮磷钾含量使用硫酸-过氧化氢消解,凯式法测定全氮、比色法测定全磷、火焰光度法测定全钾,果实中微量元素（Ca、Mg、Fe、Cu、Zn、Ni）测定采用干灰化原子吸收光度计测定[28]。

1.3 数据处理

数据处理和分析采用Excel 2013、IBM-SPSS 24.0软件,运用LSD进行处理间差异显著性检验。主成分分析和聚类分析采用IBM-SPSS 24.0软件进行,邻接树法（Aggregated boosted tree, ABT）分析用R语言中的“gbmplus”程序包进行处理,表征多个因子对某一因子单独的解释量[29]。

2 结果与分析

2.1 不同处理对柚子果实品质的影响

从图1可看出,柚子叶面喷施植物生长调节剂和生物刺激素明显增加柚子可溶性固形物含量和可滴定酸含量。不同处理下柚子果实可溶性固形物含量在8.2%~9.9%之间,平均为9.2%,植物生长调节剂均显著增加柚子可溶性固形物,而生物刺激素中仅T7处理（海藻酸）显著促进柚子可溶性固形物含量,相比于CK处理,T1、T2、T3、T4和T7处理显著增加柚子可溶性固形物,分别增加13.1%、11.9%、17.9%、15.5%、16.7%（P<0.05）,T5、T6处理对柚子可溶性固形物无显著影响。同时,叶面喷施植物生长调节剂和生物刺激素也增加柚子可滴定酸含量,不同处理下柚子可滴定酸含量在0.45%~0.56%之间,平均为0.51%,T1、T2、T3、T4、T5和T6处理相对于CK处理柚子可滴定酸含量分增加17.8%、13.3%、24.4%、11.1%、15.6%和22.2%,差异显著（P<0.05）。
图1 不同处理柚子可溶性固形物、可滴定酸与维生素C含量

不同小写字母表示处理间在0.05水平上差异显著。

Fig. 1 The content of soluble solids, titratable acid and vitamin C of pomelo under different treatments

Different lowercase letters mean significan difference among treatments at 0.05 level.

不同处理下柚子固酸比在14.93~20.03之间,除T5和T6处理显著降低柚子固酸比外,其余处理对柚子糖酸比无显著影响（图1）。不同处理下柚子Vc含量在40.50~59.80 mg/100 g,T2、T3和T5处理比CK处理柚子Vc含量显著增加4.8%、16.8%和30.6%,而T1、T6和T7则分别比CK处理柚子Vc含量显著降低10.0%、11.6%和5.9%。
叶面喷施植物生长调节剂和生物刺激素对柚子糖酸组分及果肉细胞壁组分的影响各异（表2）。与CK相比,不同处理均显著增加柚子葡萄糖含量,T1、T2、T3、T4、T5、T6和T7处理分别增加29.9%、155.9%、140.2%、99.2%、43.8%、46.9%和61.7%,而对于柚子蔗糖,仅T7处理显著提高,为11.5%,其它处理无显著差异。不同处理下,仅在CK、T1、T3和T5处理检测到柠檬酸,CK、T4和T5处理检测到苹果酸,其它处理未检出;T3处理较CK处理柠檬酸显著增加225.0%,T4处理较CK处理苹果酸显著增加17.3%（P<0.05）。
在细胞壁主要组分方面,叶面喷施植物生长调节剂和生物刺激素均降低柚子果胶和纤维素含量,增加木质素含量（表2）。相比于CK处理,T1、T2、T3、T4、T5、T6和T7处理果胶含量均显著降低31.3%、42.1%、27.8%、42.1%、38.3%、33.0%和41.0%（P<0.05）,平均降低36.5%;T1、T3和T6处理较CK处理纤维素含量均显著降低40.0%（P<0.05）,其它处理差异不显著;T1、T2、T3、T4、T5、T6和T7处理相较于CK处理显著增加柚子木质素215.8%、182.9%、156.6%、332.2%、196.7%、119.1%和263.8%（P<0.05）。
表2 不同处理柚子糖酸组分和细胞壁组分

Tab. 2 Sugar and acid components and cell wall components of pomelo under different treatments

处理
Treatments		 糖酸组分Sugar and acid components 细胞壁组分Cell wall components
蔗糖
Sucrose/[g•(100 g)-1]		 葡萄糖
Glucose/[g•(100 g)-1]		 柠檬酸
Citric acid/(g•kg-1)		 苹果酸
Malate/(g•kg-1)		 果胶
Pectin/(g•kg-1)		 纤维素
Cellulose/%		 木质素
Lignin/%
植物生长调节剂 CK 5.2±0.2bc 0.6±0.1e 0.3±0.1b 0.6±0.1b 6.5±0.1a 0.5±0.1a 1.6±0.1g
T1 5.4±0.1b 0.7±0.1d 0.3±0.1b 0c 4.5±0.1b 0.3±0.1b 4.8±0.4c
T2 5.2±0.1bc 1.4±0.2a 0c 0c 3.8±0.1c 0.4±0.1ab 4.3±0.3d
T3 4.8±0.1d 1.3±0.1a 1±0.1a 0c 4.7±0.1b 0.3±0.1b 3.9±0.3e
T4 5.1±0.1bcd 1.1±0.2b 0c 0.7±0.1a 3.8±0.1c 0.4±0.1ab 6.6±0.2a
生物刺
激素		 T5 4.8±0.2cd 0.8±0.1cd 0.3±0.1b 0.6±0.1b 4.0±0.3c 0.5±0.1a 4.6±0.2cd
T6 4.8±0.4cd 0.8±0.1cd 0c 0c 4.4±0.3b 0.3±0.1b 3.4±0.2f
T7 5.8±0.3a 0.9±0.1c 0c 0c 3.9±0.4c 0.4±0.1ab 5.6±0.3b

注：同列数据后不同小写字母表示处理间0.05水平上差异显著。

Note: Different small letters following values in the same column mean significant difference among treatments at 0.05 level.

2.2 不同处理对柚子果实矿质元素含量的影响

不同植物生长调节剂和生物刺激素叶面喷施下柚子氮磷钾含量分别为11.01~14.33 g/kg、1.26~1.54 g/kg和12.04~15.53 g/kg,叶面喷施植物生长调节剂和生物刺激素均对柚子氮磷钾养分含量无显著影响（图2）。
图2 不同处理柚子氮磷钾含量

不同小写字母表示处理间在0.05水平上差异显著。

Fig. 2 Nitrogen, phosphorus and potassium content of pomelo under different treatments

Different lowercase letters mean significant difference among treatments at 0.05 level.

从表3可以看出,不同植物生长调节剂和生物刺激素叶面喷施对柚子果肉中微量元素影响各不相同。相对于CK处理,T4和T5处理柚子Ca含量显著增加98.9%和35.6%,T5处理Mg含量也显著增加32.7%,但T2和T4处理显著降低柚子Mg含量29.4%和25.6%,T3处理柚子Fe含量显著增加68.6%（P<0.05）。T6处理相较于CK处理柚子Cu含量显著增加56.3%,T1、T2和T4则显著降低39.9%、46.5%和42.8%（P<0.05）;与CK处理相比,T5和T7处理柚子Zn含量显著增加68.1%和97.5%,T5处理柚子Ni含量显著增加47.0%（P<0.05）。总体上,叶面喷施生物刺激素处理促进柚子中微量元素含量,这可能与生物刺激素来源中含有中微量元素有关,而植物生长调节剂叶面喷施对柚子中微量元素含量无明显促进作用。
表3 不同处理柚子果实中微量元素含量

Tab. 3 Medium and trace elements content of pomelo under different treatments mg•kg-1

处理Treatments Ca Mg Fe Zn Cu Ni
植物生长调节剂 CK 490.2±76.0c 690.1±99.8bc 29.1±6.5bcd 6±1.2b 23.2±7.4bc 18.4±5b
T1 458.8±60.6c 663.4±52.8bcd 20.6±3.0cd 3.7±0.6cd 19.7±4bc 17.9±2.9b
T2 629±47.1b 487.2±28.8e 23.7±0.6cd 3.3±0.8d 20.9±0.7bc 20.6±1.6b
T3 473.4±130.3c 549.4±162.7cde 49±14.2a 5.5±2.1bc 18.3±6.3c 22.6±6.6ab
T4 974.9±10.3a 513.3±14.2de 19.7±2.3d 3.5±0.2d 24.6±0.9bc 20.6±1.5b
生物刺激素 T5 664.6±54.8b 915.5±137.4a 31.1±4.1bc 4.5±0.9bcd 38.9±5.1a 27.1±2.9a
T6 611.9±1.6b 736.7±43.9b 31.2±0.4bc 9.4±0.8a 27.0±1.5b 19.2±1.1b
T7 397.5±28.3c 659.2±14.4bcd 37.9±1.3b 4.9±0.8bcd 45.7±0.9a 20.4±1.1b

注：同列数据后不同小写字母表示处理间在0.05水平上差异显著。

Note: Different small letters following values in the same column mean significant difference among treatments at 0.05 level.

运用叶面喷施不同生物调节剂处理柚子品质指标与柚子中矿质元素含量进行相关分析,结果显示（表4）柚子含水量与N、P、K、Mg、Cu和Ni等元素极显著正相关（P<0.01）,与Zn元素显著正相关（P<0.05）;柚子可溶性固形物、固酸比与Mg、Cu元素极显著负相关;柚子Vc含量与Ni元素极显著正相关,葡萄含量与Mg元素极显著负相关,与Ca/Mg比极显著正相关;柚子柠檬酸含量与Fe元素极显著正相关,苹果酸含量与Ca元素极显著正相关,柚子木质素含量与Ca元素、Ca/Mg比显著正相关,与Cu元素显著负相关,其它指标间相关性不显著。由以下相关分析可知,柚子果肉风味品质主要受果肉内中微量元素的影响,而与果肉内大量元素影响相关性不显著。
表4 柚子品质指标与矿质元素的相关性

Tab. 4 Correlation between pomelo quality indexes and mineral elements

因子 Factors N P K N/P N/K Ca Mg Ca/Mg Fe Cu Zn Ni
含水量 0.58** 0.84** 0.83** -0.01 -0.11 0.26 0.76** -0.19 0.32 0.53** 0.41* 0.67**
可溶性固形物 -0.27 -0.05 -0.12 -0.24 -0.16 -0.05 -0.64** 0.31 0.12 -0.52** -0.13 -0.13
可滴定酸 -0.11 0.16 0.07 -0.23 -0.19 0.03 0.06 -0.03 0.34 0.22 -0.16 0.22
固酸比 -0.10 -0.13 -0.12 -0.00 0.01 -0.06 -0.53** 0.26 -0.13 -0.52** 0.03 -0.25
维生素C -0.06 0.17 0.22 -0.25 -0.30 0.13 0.24 -0.00 0.27 -0.27 0.12 0.60**
蔗糖 -0.08 -0.23 -0.34 0.13 0.25 -0.34 -0.18 -0.16 -0.15 -0.33 0.32 -0.36
葡萄糖 -0.24 -0.10 -0.08 -0.21 -0.18 0.25 -0.58** 0.52** 0.21 -0.29 -0.26 0.20
柠檬酸 0.08 0.25 0.32 -0.11 -0.20 -0.33 -0.01 -0.28 0.61** 0.02 -0.34 0.22
苹果酸 0.20 0.33 0.38 -0.04 -0.14 0.59** 0.27 0.36 -0.28 -0.16 0.14 0.26
果胶 0.40 0.13 0.20 0.36 0.26 -0.34 0.13 -0.37 0.14 0.31 -0.30 -0.22
纤维素 0.25 0.30 0.31 0.05 -0.00 0.23 0.39 0.01 -0.02 -0.06 0.36 0.34
木质素 -0.29 0.07 -0.03 -0.38 -0.29 0.44* -0.22 0.50* -0.21 -0.48* 0.28 0.16

注：**表示极显著相关;*表示显著相关。

Note: ** represented significantly correlation at 0.01 level, * represented significantly correlation at 0.05 level.

2.3 不同处理柚子果实品质因子综合评价

2.3.1 主成分分析 通过数学降维方式,将多个变量线性变换选出能代表总体样本的重要变量。对柚子可溶性固形物、可滴定酸、Vc、蔗糖、葡萄糖、柠檬酸、苹果酸、果胶、纤维素和木质素等10个品质指标进行主成分分析,根据主成分分析提取相应特征值大于1的原则,得出主成分的特征值、贡献率和特征向量（表5）,提取了4个主成分,贡献率分别为31.67%、22.52%、17.82%和10.98%,累积贡献率达82.99%。前4个主成分基本保留10个品质指标的信息,可以对柚子果实品质进行综合可行性评价。
表5 主成分特征值、贡献率、累计贡献率及特征向量

Tab. 5 Principal component eigenvalue, contribution rate, cumulative contribution rate and eigenvector

项目Items 主成分 Principal component
1 2 3 4
CV/% 3.24 2.62 1.83 1.53
CR/% 29.46 23.81 16.61 13.88
CCR/% 29.46 53.27 69.88 83.75
X1 0.13 -0.03 0.01 0.52
X2 0.09 0.15 -0.09 -0.31
X3 -0.03 0.21 0.24 0.12
X4 0.03 -0.23 -0.05 0.36
X5 0.12 0.11 0.10 0.14
X6 0.00 0.24 -0.10 0.41
X7 -0.11 0.00 0.27 0.03
X8 -0.14 0.03 -0.20 0.32
X9 -0.10 -0.04 0.24 0.16
X10 0.12 -0.08 0.24 -0.02
根据所提取主成分载荷矩阵和特征值计算前4个主成分的特征向量,得出4个主成分的表达式如下：
F1=0.24X1+0.16X2+0.05X3+0.05X4+0.22X5- 0.003X6-0.19X7-0.24X8-0.19X9+0.22X10
F2=-0.04X1+0.23X2+0.31X3-0.35X4+0.16X5+0.36X6-0.00X7+0.05X8-0.05X9-0.12X10
F3=0.02X1-0.12X2+0.33X3-0.06X4+0.14X5-0.13X6+0.03X7+0.34X8+0.17X9-0.02X10
F4=0.55X1-0.33X2+0.12X3+0.38X4+0.15X5+0.43X6+0.03X7+0.34X8+0.17X9-0.02X10
式中：F1、F2、F3、F4分别代表第1、2、3和4主成分;X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9和X10分别代表可溶性固形物、可滴定酸、Vc、蔗糖、葡萄糖、柠檬酸、苹果酸、果胶、纤维素和木质素。
依据各主成分特征值、贡献率,将累积贡献率作为分配系数,结合方程F1、F2、F3、F4构建柚子果实品质综合评价模型,得到如下柚子果实品质综合评价方程：
F=0.12X1-0.02X2+0.11X3-0.01X4+0.12X5+0.10X6+0.02X7-0.04X8+0.02X9+0.07X10
根据评价模型对不同植物生长调节剂和生物刺激素叶面喷施后柚子果实品质进行综合评价（表6）,各处理得分排序结果为T3˃T2˃T4˃T5˃ T7˃T1˃T6˃CK,其中,排名前4的T3、T2、T4和T5处理得分均>0,排名后4的T7、T1、T6和CK处理得分均≤0。CK处理得分最低,其果实品质相对较差,而T3处理得分最大,其果实品质也相对较好。
表6 各处理主成分综合得分

Tab. 6 Comprehensive scores obtained by principal component method of different treatments

处理 Treatment 得分 Score 排名 Ranking
CK -1.83 8
T1 -0.19 6
T2 0.60 2
T3 1.57 1
T4 0.53 3
T5 0.10 4
T6 -0.75 7
T7 -0.03 5
2.3.2 聚类分析 基于表6中各处理的综合得分作为聚类变量,采用样本组间连接法,对柚子8个不同叶面植物生长调节剂和生物刺激素处理进行系统聚类分析,用欧氏距离对各处理10个指标进行矢量校正,得到聚类树状图（图3）。结果显示,当欧氏距离为10时可将柚子植物生长调节剂和生物刺激素不同处理的聚类分析结果划分为3个类群（图3,表7）。
图3 叶面喷施植物生长调节剂和生物刺激素处理柚子果实品质评价因子聚类分析

Fig. 3 Principal component cluster results on pemelo fruit quality parameters of differnet plant growth regulator and bio-stimulant treatments

表7 柚子果实品质类群间比较

Tab. 7 Comparison on quality of pomelo among clusters

品质指标
Quality index		 类群1
Cluster 1		 类群2
Cluster 2		 类群3 Cluster 3
可溶性固形物/% 9.90 9.13 8.40
可滴定酸/% 0.56 0.52 0.45
维生素C /[mg•(100 g)-1] 53.50 46.42 45.80
蔗糖/[g•(100 g)-1] 4.75 5.14 5.14
葡萄糖/[g•(100 g)-1] 1.23 0.89 0.51
柠檬酸/(g•kg-1) 0.91 0.09 0.28
苹果酸/(g•kg-1) 0.00 0.19 0.52
果胶/(g•kg-1) 4.68 4.02 6.48
纤维素/% 0.30 0.38 0.50
木质素/% 3.90 4.84 1.52
处理 T3 T1、T2、T4、T5、T6、T7 CK
由表7可知,类群1的果实品质特征是蔗糖、苹果酸和纤维素含量最低,可溶性固形物、可滴定酸、葡萄糖、柠檬酸含量最高,综合得分为1.57,总体果实品质最佳;类群2的果实品质特征是柠檬酸、果胶含量最低,蔗糖和木质素含量最高,综合得分为0.04;类群3的果实品质特征是可溶性固形物、可滴定酸、维生素C、葡萄糖和木质素含量最低,蔗糖、苹果酸、果胶和纤维素含量最高,综合得分-1.83,其果实品质总体最差。综合分析类群1,即T3处理果实品质最优。
2.3.3 基于邻接树法分析 为进一步探索柚子各品质指标对柚子可溶性固形物的影响,在因子、聚类分析的基础上,采用邻接树分析方法（Aggregated boosted tree analysis,ABT）分析3个类群生物调节剂叶面喷施下柚子各品质指标对可溶性固形物的相对重要性。从图4可以得知,不同类群叶面喷施处理下,影响柚子可溶性固形物的首要因子依次是葡萄糖、蔗糖和木质素,相对贡献率分别为40.2%、36.0%和27.2%,不同类群体中对可溶性固形物贡献排名前三的均为葡萄糖、蔗糖和木质素。其中,总体品质最佳的类群1葡萄糖对可溶性固形物的贡献远高于其它指标,总体品质中等的类群2蔗糖对可溶性固形物的贡献远高于其它指标,总体品质较差的类群3木质素、葡萄糖、蔗糖三者对可溶性固形物的贡献远高于其它指标,且木质素的贡献较大。由此推测,葡萄糖、蔗糖和木质素三者对可溶性固形物的贡献大小可能是确保果实综合品质最佳的关键。
图4 基于邻接树法分析不同类群下柚子品质指标对可溶性固形物的相对贡献

Fig. 4 Aggregated boosted tree (ABT) analysis for relative importance of quality index for total soluble solids under different clusters of pomelo

3 讨论

3.1 叶面喷施对柚子品质的影响

叶面施肥作为一种区别与传统土壤施肥的施肥方式,通过叶面喷施及时、高效的补充作物营养,是提高产量、改善品质的一种辅助施肥方法[30]。李磊等[31]研究表明,施用适宜浓度亚硒酸钠溶液能促进辣椒果实发育、品质和产量的形成,增加辣椒果实硒含量,促进果实中微量元素的积累。沈生元等[17]研究证实,柑橘不同时期喷布喷施含氨基酸水溶肥料和硼钙水溶肥料的叶面肥,可促进柑橘增产增效,还提高了含糖量。庄娣等[32]微量元素叶面肥喷施对甜樱桃的研究结果也表明,叶面喷施微量元素能促进果实的着色和成熟,且提高其品质,相比于对照处理,单果重、果形指数、可溶性固形物含量、花青素均高于对照。生物刺激素和植物生长调节剂是与植物激素具有相似生理和生物学效应的一类物质,适宜的浓度可改善作物形态指标、提高产量、改善作物品质[33,34]。植物生长调节剂作为外源非营养性化学物质,可在植物体内传导至作用部位,并且以很低的浓度就能促进或抑制其生命过程的某些环节[26],对多种农作物具有显著的增产、抗逆、抗病、改善品质、早熟等功效,是具有很高生物活性的化合物[22,23,24]。海藻提取物作为生物刺激剂中迅速崛起的新星,内含某些成分和（或）微生物的物质,当施用于作物时,能够促进作物的自然生物代谢,增强营养物质的吸收和利用,提升非生物胁迫抗性,提高品质和产量[35,36]。本研究中,叶面喷施植物生长调节剂明显促进柚子可溶性固形物和可滴定酸含量,从而改善柚子品质,这与前人的研究结果一致[20, 37-39],陆剑飞[39]研究芸苔素内酯叶面喷施对柑橘的结果表明,柑橘叶面喷施芸苔素内酯可提高水果经济性状和品质。王琼等[20]研究结果表明,0.1%氯吡脲相比于对照提高草莓可溶性固形物12.5%。而生物刺激素处理中仅叶面喷施海藻酸对柚子品质具有促进作用,而海藻精与海藻多糖叶面喷施则无显著促进作用,这与李进平等[40]、崔维香等[41]的研究结果不一致,可能是由于使用浓度差异、使用时期及作物的不同而致使结果不同[42,43,44]。

3.2 综合分析方法评价柚子品质

主成分分析结果表明T3处理的柚子果实品质综合得分较高,整体质量最好,聚类分析将T3处理划入类群1,其主要特征为蔗糖、苹果酸和纤维素含量最低,可溶性固形物、可滴定酸、葡萄糖、柠檬酸含量最高,综合得分为1.57,总体果实品质最佳,这与位高生等[45]琯溪蜜柚果实品质评价中果实个高、果大、皮厚,而出汁率、可食率、可溶性固形物含量、固酸比、维生素C含量和含水率均属最低品质最佳结果一致。此外,研究还针对不同聚类分析划分后的叶面喷施处理进行果实品质综合评价的相对贡献率研究,提出果实内部各品质指标间的均衡是确保品质达到最佳的推测。本研究,主要通过对比生育中期叶面喷施不同植物生长调节剂和生物刺激素对果实品质的影响,未能对比不同浓度以及早期叶面喷施对柚子品质的影响,未能全面调查柚子外观品质和香气品质,有待后续深入研究,但本文将主成分因子分析、聚类分析以及邻接树分析方法系统综合,对柚子品质进行综合系统评价,为后人开展果实品质系统综合统计分析提供新的参考。

4 结论

（1）叶面喷施植物生长调节剂明显促进可溶性固形物和可滴定酸含量。植物生长调节和生物刺激素均显著增加柚子葡萄糖含量和木质素含量,降低果胶和纤维素含量;
（2）生物刺激素处理促进柚子中微量元素含量,而植物生长调节剂对中微量元素含量无明显促进作用,两者对柚子氮磷钾养分含量均没有显著影响;
（3）0.015%芸苔素内酯2000倍处理主成分综合得分相对较大,综合平均得分为1.57,总体果实品质最佳,聚类分析将T3处理划分同类群进一步证实。

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