钙镁硼叶面喷施对库尔勒香梨叶片营养生理性状及果实产量的影响

《Horticulturae》：Effects of Foliar Application of Calcium, Magnesium, and Boron on Leaf Nutritional and Physiological Traits and Fruit Yield of Korla Fragrant Pear

　　

摘要专业翻译 以8–9年生库尔勒香梨（Pyrus sinkiangensis Yü）为试材，评估钙–镁–硼（Ca–Mg–B）复合叶面肥的剂量效应，测定其对叶片营养与生理性状及果实产量的影响。试验设蒸馏水对照（CK）和3个叶面喷施处理：L-CaMgB（0.1% Ca + 0.3% Mg + 0.15% B）、M-CaMgB（0.2% Ca + 0.4% Mg + 0.25% B）和H-CaMgB（0.3% Ca + 0.5% Mg + 0.35% B）。叶面喷施不同程度提高了叶片氮（N）、磷（P）、钙（Ca）、镁（Mg）、锰（Mn）、铜（Cu）、锌（Zn）和硼（B）浓度，以及SPAD值、叶面积指数（LAI）、单果重和产量；上述指标随喷施浓度升高呈先升后降趋势，以M-CaMgB处理表现最佳。在M-CaMgB处理下，叶片N、P、K、Ca、Mg、Mn、Cu、Zn和B浓度较CK分别显著提高59.09%、21.04%、49.38%、51.41%、40.27%、73.53%、53.29%、26.35%和160.73%；SPAD和LAI分别显著提高20.01%和47.88%；核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶（Rubisco）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性分别显著增强171.41%、127.26%、128.90%和79.31%；产量显著提高33.78%。相关性分析表明，Rubisco活性与N、P、Ca和B呈极显著正相关（p < 0.01）；产量与LAI、PAL、CAT和Rubisco的相关性最强，与N、P、K、Ca、Cu、Zn和B呈极显著正相关（p < 0.01），与Mn呈显著正相关（p < 0.05）。Mantel检验表明，矿质营养与叶片生理性状间的关联最强（r = 0.85，p < 0.001），其次为生理性状与产量性状间（r = 0.75，p < 0.001）以及矿质营养与产量性状间（r = 0.68，p < 0.001）。上述探索性结果表明，矿质营养累积、叶片生理性状与产量形成之间存在紧密关联，适宜Ca–Mg–B处理下矿质营养状况的改善可能伴随叶片生理性能和产量的协同提升，而该协同关联在高浓度施用水平下有所减弱。基于上述初步结果，研究人员推荐对8–9年生库尔勒香梨树于果实膨大期叶面协同喷施0.2%钙肥、0.4%镁肥和0.25%硼肥，该处理可有效改善叶片营养与生理性状，实现增效与增产的双重目标。

论文解读

一、研究背景与科学问题

矿质营养是果树生长发育、产量形成和品质提升的根本基础。然而，长期以来许多果树生产体系中的施肥管理存在结构性失衡：过量偏施氮（N）、磷（P）、钾（K）等大量元素，而中微量元素供应往往被忽视。越来越多的证据表明，钙（Ca）、镁（Mg）、硼（B）等中微量元素作为必需的结构组分、酶激活因子或多种代谢途径的辅助因子，在植物生长发育、代谢调控和逆境适应中发挥着不可替代的调节作用，对果实产量和品质形成具有深远影响。

库尔勒香梨（Pyrus sinkiangensis Yü）是我国新疆巴音郭楞蒙古自治州特有的高价值梨品种，以独特风味、皮薄、质细、酥脆多汁和丰富的营养价值著称。然而，长期果园生产中过量和不平衡的肥料投入，加之对中微量元素均衡供应重视不足，可能增加营养失衡和缺乏的风险，制约果实品质和产量的进一步提升。目前关于库尔勒香梨叶面施肥的研究主要集中于钙素营养，而对镁和硼营养，尤其是与钙协同施用的系统研究仍十分有限。因此，Ca-Mg-B协同调控叶片生长和产量形成的潜在生理机制在很大程度上尚未被揭示。

基于此，研究人员参考已有研究中的浓度范围，设置Ca-Mg-B复合叶面喷施的浓度梯度，系统评估该配方对库尔勒香梨叶片营养与生理性状及产量的剂量效应，旨在筛选最优协同施用浓度，为库尔勒香梨精准施肥和养分均衡管理提供理论依据。

二、研究设计与主要技术方法

试验于2024–2025年在中国新疆库尔勒市阿瓦提乡的盛果期香梨园连续进行，供试树为8–9年生库尔勒香梨，砧木为杜梨（Pyrus betulifolia），株行距4 m × 1.5 m，实际调查密度为1500株·ha^?1。采用随机完全区组设计（RCBD），设3个区组、4个处理（CK及L、M、H三个浓度梯度），每处理3次重复，共12个小区、60株树，每小区5株，其中3株为固定采样树。试验于果实膨大期（6月30日至7月30日）进行4次叶面喷施，间隔约10天，单株喷施量1500 mL。主要技术方法包括：叶片矿质元素含量测定采用凯氏定氮法（N）和电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS，P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn、B）；Rubisco活性采用基于NADH氧化速率比色法测定；SOD活性采用WST-8法；POD活性采用愈创木酚氧化法；CAT活性采用钼酸铵比色法；MDA含量采用硫代巴比妥酸（TBA）比色法；PRO含量采用磺基水杨酸-酸性茚三酮比色法；PAL活性采用紫外分光光度法；PPO活性采用邻苯二酚氧化法；叶绿素含量采用SPAD-502叶绿素仪；叶面积指数采用AccuPAR LP-80冠层分析仪；产量按单株果实数乘以平均单果重计算。数据分析采用单因素方差分析（ANOVA）和Tukey HSD检验，并辅以Pearson相关性分析、Mantel检验和偏最小二乘结构方程模型（PLS-SEM）。

三、研究结果

3.1 Ca-Mg-B叶面喷施对叶片大量元素含量的影响

与CK相比，叶片N、P、K含量随Ca-Mg-B喷施浓度升高总体呈“先升后降”趋势。L、M、H处理分别使N含量显著提高19.15%、59.09%和38.52%，P含量提高14.96%、21.04%和8.80%；K含量在L和M处理下分别提高16.56%和49.38%，但在H处理下降低9.19%。中浓度处理对大量元素累积的促进效应最大，表明Ca-Mg-B施用存在浓度阈值。

3.2 Ca-Mg-B叶面喷施对叶片中量元素含量的影响

各浓度处理均促进叶片Ca和Mg吸收，以M处理促进效果最显著。与CK相比，L、M、H处理下Ca含量分别提高45.89%、51.41%和27.43%，Mg含量分别显著提高16.65%、40.27%和26.22%。叶片Ca和Mg含量随浓度升高同样呈“先升后降”趋势。

3.3 Ca-Mg-B叶面喷施对叶片微量元素含量的影响

与CK相比，各浓度处理均提高了Mn、Cu、Zn和B含量，M处理效果最突出：Mn提高73.53%、Cu提高53.29%、Zn提高26.35%、B提高160.73%。相反，叶片Fe含量随浓度升高持续下降，L、M、H处理分别降低6.24%、14.83%和29.52%，H处理下降显著，可能与高pH土壤条件下Fe有效性受限及生长稀释效应有关。

3.4 Ca-Mg-B叶面喷施对叶绿素含量和叶面积指数的影响

SPAD值和LAI均随喷施浓度升高呈先增后减趋势。L、M、H处理分别使SPAD显著提高18.59%、20.01%和17.09%；LAI分别提高5.75%、47.88%和8.75%，仅M处理与CK差异显著。Mantel检验显示，LAI与B的关联最强（r = 0.893），SPAD则与N、Ca、Cu、Mn和P显著相关。

3.5 Ca-Mg-B叶面喷施对叶片生理生化参数的影响

Rubisco活性随浓度升高呈先增后减趋势，L、M、H处理分别显著提高104.55%、171.41%和95.90%。SOD和CAT活性呈先增后减趋势，M处理分别显著提高127.26%和128.90%；POD活性在L处理下增幅最大（67.57%）。PAL活性在M处理下显著提高79.31%，而PPO活性在M处理下显著降低30.67%。MDA含量随浓度升高持续下降（L、M、H分别降低5.52%、21.33%和26.47%），PRO含量持续上升（分别提高2.93%、17.61%和68.91%），H处理下PRO大量累积可能反映离子失衡引发的渗透胁迫应答。相关性分析表明，CAT、SOD、PAL和Rubisco活性与多种矿质元素显著正相关，PPO仅与B显著负相关（r = ?0.74）。

3.6 Ca-Mg-B叶面喷施对果实产量的影响

与CK相比，L、M、H处理分别使单果重提高20.58%、36.78%和15.10%，单株产量提高10.75%、33.65%和5.87%，产量提高10.77%、33.78%和5.03%，均以M处理效果最佳且与CK差异显著。Mantel检验显示矿质营养与生理性状关联最强（r = 0.85），其次为生理性状与产量性状（r = 0.75）和矿质营养与产量性状（r = 0.68）。产量与LAI（r = 0.918）、PAL（r = 0.884）、CAT（r = 0.858）和Rubisco（r = 0.844）相关性最强，与PPO显著负相关（r = ?0.653）。

3.7 PLS-SEM分析

结构方程模型显示，Ca-Mg-B处理显著正向影响叶片矿质营养状况（β = 0.661），矿质营养状况显著正向影响LAI（β = 0.863）和SPAD（β = 0.756）；LAI显著正向影响抗氧化酶活性（β = 0.777），抗氧化酶活性显著正向影响Rubisco活性（β = 0.775），Rubisco活性显著正向影响产量（β = 0.844）。模型分别解释了LAI、SPAD、Rubisco活性和产量方差的74.5%、57.2%、72.5%和71.2%。

四、讨论总结与结论

讨论部分指出，Ca-Mg-B叶面喷施通过“改善矿质营养—优化生理性状—促进产量形成”的级联路径发挥作用。B通过RG-II二聚化稳定细胞壁和膜系统，促进多种矿质元素协同累积；Mg作为Rubisco及其活化酶的必需辅因子直接调控光合碳同化；Mn、Cu、Zn构成Mn-SOD和Cu/Zn-SOD等抗氧化酶的活性中心。M处理下PAL上调与PPO抑制的协同模式有助于维持酚类代谢平衡、减少氧化消耗。高浓度处理下PRO大量累积伴随SOD和CAT活性下降，提示H-CaMgB浓度已超出最优调控范围。研究也指出，叶片采样距末次喷施仅4天，表面残留可能影响Ca、Mg、B测定值，且试验仅在一个果园、一个生长季开展，结论的普适性需通过多年多点试验验证。

研究结论：本研究结果表明，Ca-Mg-B叶面喷施显著影响库尔勒香梨的叶片矿质营养、生理特性和产量。适宜的Ca-Mg-B施用可增强矿质养分吸收、改善叶片营养平衡，而过量施用则降低养分吸收。在所有处理中，M-CaMgB（0.2%钙肥 + 0.4%镁肥 + 0.25%硼肥）综合表现最佳，叶片N、P、K、Ca、Mg、Mn、Cu、Zn和B含量、SPAD、LAI、Rubisco活性、SOD活性、CAT活性、PAL活性、单果重和产量均达最高值，而H-CaMgB处理的促进效应明显减弱。综上，在本研究评估的浓度范围内，中等浓度Ca-Mg-B处理通过维持良好的叶片矿质营养状况和生理性能、促进果实产量，提供了最优的综合响应。据此，研究人员建议对8–9年生库尔勒香梨树于果实膨大期叶面协同喷施0.2%钙肥、0.4%镁肥和0.25%硼肥。鉴于上述结论来源于单年田间试验，其稳健性和更广泛的适用性仍需通过多年多点试验进一步验证。