套袋微環(huán)境特征及其對早熟梨果實品質(zhì)的影響

李剛波,樊繼德,趙 林,張 婷,張 梅,常有宏,藺 經(jīng),楊 峰*

(1.江蘇徐淮地區(qū)徐州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇 徐州 221121；2. 江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所，江蘇 南京 210014)

【研究意義】‘蘇翠1號’梨屬于早熟砂梨品種[1]，是由江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所以華酥梨(母本)×翠冠梨(父本)雜交培育而成，具有較高的適應(yīng)性，在江蘇、湖南、湖北、浙江均可種植[2]。隨著消費者對優(yōu)質(zhì)梨果的要求增高，高品質(zhì)梨果生產(chǎn)越來越受到重視。因此，套袋被廣泛應(yīng)用到梨的生產(chǎn)中[3]。果實套袋后，在果袋與果實的范圍內(nèi)構(gòu)成一種微小的區(qū)域環(huán)境，簡稱微環(huán)境[4-5]，果實生長發(fā)育期內(nèi)，莽草酸、乙酸、檸檬酸、乳酸、蘋果酸等有機酸含量變化較大[6]，由于不同類型紙袋材質(zhì)構(gòu)成不同，紙袋微環(huán)境內(nèi)的透光、溫度、濕度等因素差異所形成的不同小氣候條件的微環(huán)境[7]，間接加劇了果實的糖組分、可溶性固形物含量、總糖的變化差異[8-9]。【前人研究進展】可溶性固形物含量、總糖含量是衡量果實品質(zhì)與風(fēng)味的重要指標(biāo)，梨果實的糖代謝[10]主要是積累果糖和葡萄糖，后期蔗糖的積累會有所增加，果糖與葡萄糖所占果肉可溶性總糖的比例較高。梨果皮蘋果酸含量在生長發(fā)育過程中表現(xiàn)為先升后降的趨勢[11]，而蘋果酸代謝異?？赡軙鹞餮罄娴冉そM織石細(xì)胞比例與有機酸含量上升，有機酸含量相對較高，EMP與TCAC代謝減弱，果皮組織糖代謝產(chǎn)物轉(zhuǎn)至木質(zhì)素代謝，果皮增厚[10]。果皮硬度與果肉石細(xì)胞均顯著影響果實的風(fēng)味與和口感，石細(xì)胞主要由纖維素和木質(zhì)素組成[12]，PAL屬于光誘導(dǎo)酶，是木質(zhì)素合成過程中重要的誘導(dǎo)酶之一，光照強度決定PAL活性的強弱[13]，套袋減弱了光照強度，促使PAL活性降低，間接影響了石細(xì)胞的形成[14]，果實風(fēng)味發(fā)生改變?！颈狙芯壳腥朦c】探明不同套袋時期微環(huán)境的變化規(guī)律和果實品質(zhì)變化情況對于早熟梨選擇適宜時期套袋顯得尤為重要?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本試驗以‘蘇翠1號’梨作為試驗材料，對梨不同套袋期內(nèi)的溫、濕度變化進行實時監(jiān)測，比較研究徐淮地區(qū)不同時期套袋內(nèi)溫濕度變化特征及其對果實外觀品質(zhì)(果皮色澤、果形指數(shù)、果心/果肉、單果質(zhì)量、縱橫徑)、內(nèi)在品質(zhì)(糖酸組分、SSC、糖酸比等)的影響，旨在為今后早熟梨優(yōu)質(zhì)梨果生產(chǎn)提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與設(shè)計

1.1.1 供試材料 試驗開展于2016年5-7月，在江蘇徐淮地區(qū)徐州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范基地梨園內(nèi)進行。江蘇徐淮地區(qū)太陽能年輻射量1393～1625 kWh/m2·年，年日照數(shù)為2200～3000 h，標(biāo)準(zhǔn)光照下年平均日照時間為3.8～4.45 h。試驗果園管理水平整體比較好，土壤類型為黏壤土。試驗品種為嫁接4年的蘇翠1號，株行距為3 m×5 m，樹型為主干疏層形，樹型大小相對一致。溫濕度記錄儀ZDR-20來自杭州澤大儀器有限公司(原浙江大學(xué)電氣設(shè)備廠)生產(chǎn)。紙袋選取徐淮地區(qū)梨生產(chǎn)上常用具有代表性的黃白紙袋和復(fù)合雙光紙袋，紙袋類型如表1。

1.1.2 試驗設(shè)計 試驗共6個處理，套袋時期分別選擇盛花期后35 d T1(5月9日)、50 d T2(5月24日)和65 d T3(6月8日)，H表示黃白紙袋，HT為HT1、HT2和HT3統(tǒng)稱。F表示復(fù)合雙光紙袋，F(xiàn)T為FT1、FT2和FT3統(tǒng)稱，不套袋為空白對照。T1(5月9日)選擇樹勢相近、大小一致的10株進行第1次套袋處理，套袋前先噴灑殺菌蟲的藥劑，待藥液風(fēng)干后再進行套袋，同時將溫濕度記錄儀探頭置于果形大小基本相同和外圍通風(fēng)透光性較好的東南方向的梨果套袋內(nèi)，與紙袋、果實互不接觸，處于懸空位置。設(shè)置 1臺溫濕度記錄儀的溫濕度探頭懸掛于不套袋的果實旁，作為空白對照，溫濕度儀器均進行實時不間斷監(jiān)測，每隔半小時記錄1次數(shù)據(jù)。T2和T3操作步驟同T1。待果實成熟后，每種處理隨機選取20個果帶回實驗室進行果實品質(zhì)的測定。

1.2 試驗測定項目與方法

1.2.1 溫度、濕度與光照強度 取回懸掛的溫濕度記錄儀，用記錄儀自帶軟件將記錄的溫度濕度數(shù)據(jù)導(dǎo)出，求日平均值。對溫度和濕度的最大值、最小值、平均值和極差值時數(shù)進行統(tǒng)計分析，極差為最大值與最小值的差。

1.2.3 果實內(nèi)在品質(zhì) 果實硬度采用GY-3型硬度計進行(帶皮硬度、去皮硬度)測定；可溶性固形物含量(Soluble Solids Content, SSC)采用LB32T折光儀進行測定；糖酸比為可溶性總糖 (蔗糖+果糖+葡萄糖+山梨醇)與有機酸總量(蘋果酸+奎尼酸+檸檬酸)比值。糖酸組分參照姚改芳等[15]采用美國生產(chǎn)的Agilent1260 Infinity高效液相色譜儀測定。

表1 果袋種類

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Excel(Microsoft office 2007，美國)軟件進行作圖，數(shù)據(jù)分析采用SPSS 19.0(Statistical Product and Service Solutions19.0，美國)軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 套袋微環(huán)境變化與分析

2.1.1 不同紙袋日平均溫濕度變化 由圖1可見，5月9日至7月12日這段時間內(nèi)不同處理的溫度整體呈現(xiàn)動態(tài)上升趨勢，F(xiàn)T處理的日平均溫度變化均高于HT和CK。而日平均濕度變化在5月9日至7月12日內(nèi)波動較大，整體表現(xiàn)出緩慢上升趨勢。不同處理的溫濕度呈相反的趨勢，當(dāng)日平均溫度變化處于上升階段，不同處理的溫度上升速率表現(xiàn)為FT>HT>CK。如5月15～17日，F(xiàn)T處理的日平均溫度上升速度較快，HT次之，CK最慢。當(dāng)日平均溫度變化處于下降階段內(nèi)，不同處理的日平均溫度下降速率表現(xiàn)也不同，如5月18～19日，F(xiàn)T處理的下降速率最慢，HT次之，CK最快。而不同處理日平均濕度變化則與日平均溫度變化表現(xiàn)相反，且不同處理的日平均濕度變化幅度較大，如6月2～26日，F(xiàn)T處理的日平均濕度普遍要大于大氣濕度，而從6月26日至7月12日，不同時期套袋的日平均濕度表現(xiàn)為CK日平均濕度最高，套袋處理的日平均濕度相對較低，而6月26日至7月12日的紙袋微環(huán)境日平均溫度相對較高(圖1)，這與前人紙袋溫度較高時濕度較低的研究一致，在果實生長發(fā)育期間遇高溫天氣，紙袋內(nèi)呈現(xiàn)出高溫低濕的溫濕度特征，而不同時期套袋則為果實品質(zhì)的形成營造了多樣的微環(huán)境。

2.1.2 不同時期套袋溫濕度日變化 圖2(A、B)顯示，2種紙袋在不同時期處理其在0:00-24:00溫度的變化趨勢基本一致，呈現(xiàn)峰型。0:00-6:00，溫度持續(xù)下降到溫度最低點；6:00-14:00,溫度緩慢上升直至最高溫度；14:00-24:00，溫度持續(xù)下降。最低溫度與最高溫度的時間點季節(jié)的影響，最低溫度一般出現(xiàn)在5:00-6:00，最高溫度一般出現(xiàn)在14:00-15:00。不同時期套袋紙袋內(nèi)的溫度變化也是不盡相同，F(xiàn)袋內(nèi)的溫度高于H袋，F(xiàn)袋3個處理溫度均能達到30 ℃，其中FT3袋內(nèi)溫度在11:00即可達到30 ℃，且持續(xù)時間長，直至17:30，在14:30達到最高溫度。FT2、FT3處理袋內(nèi)溫度均普遍高于CK處理。而H袋溫度僅T3處理平均日溫度能達到30 ℃，但是持續(xù)時間短，僅14:30-15:30，HT1與HT2處理袋內(nèi)平均日溫度與CK相比差別不大，HT1處理與CK氣溫最相近，在 (0:00-6:00)內(nèi)，HT1溫度波動范圍為19.03～20.62 ℃，CK氣溫波動為19.03～20.31 ℃。

由圖2(C、D)可見，不同時期處理的H和F袋的日濕度趨勢均呈現(xiàn)“V”型，濕度的日變化與溫度2(圖A、B)變化呈現(xiàn)相反的趨勢，隨著溫度升高而逐漸下降。一天中濕度最小值出現(xiàn)在下午13:30-15:30，隨后溫度逐漸降低，濕度慢慢升高，在5:00-6:00達到最大值。在6:00-24:00內(nèi)，F(xiàn)袋與H袋相比，F(xiàn)袋內(nèi)濕度波動變化較大，其中T1處理差值高達34.72 %，而H袋差值為30.93 %。由此可見，不同時期套袋可以營造不同溫濕度特征的微環(huán)境。

圖1 不同果袋日平均溫濕度變化Fig.1 The changes of average diurnal temperature and humidity in different bags

圖2 不同套袋時期溫濕度日變化Fig.2 Diurnal changes of temperature and humidity in different bagging time

表3 不同時期套袋濕度極值變化

圖3 不同處理‘蘇翠1號’梨果皮色澤Fig.3 The color of ‘Sucui 1’pear in different treatments

2.1.3 不同時期套袋袋內(nèi)外溫濕度極值分析 由表2可知，各處理的溫度極值變化不同，處于溫度較低時，不同處理的2種紙袋溫度差異較小，當(dāng)處于高溫天氣時，F(xiàn)紙袋內(nèi)溫度可以達到40.4 ℃，與H紙袋、CK相比溫度差值高達4.2 ℃。從表2可以看出，不同處理的溫度最大值以FT處理最高，HT處理與CK處理的最大值比較接近，而溫度最小值不同處理間比較相近，其中T3處理的最小值高于其他處理，HT3和FT3分別高于CK 20.0 %、18.6 %。F紙袋的各處理溫度極差值遠高于H紙袋和CK處理的極差值，F(xiàn)T處理的極差值在23.6～26.3 ℃范圍，HT處理極差值在19.4～22.1 ℃范圍，說明F紙袋處理的微環(huán)境溫度波動幅度相對較大。但在果實生長發(fā)育過程中微環(huán)境溫度平均值CK最高，其他處理的溫度平均值從大到小順序為T3，T2，T1。同時，F(xiàn)T1紙袋的溫度≥37 ℃持續(xù)時數(shù)最多為24 h，F(xiàn)T2次之，F(xiàn)T3最小，而H紙袋、CK溫度均無法達到或超過37 ℃，說明不同套袋時期與紙袋材質(zhì)對果實生長微環(huán)境溫度有著直接影響。

不同時期套袋處理2種紙袋濕度最大值無差異，而濕度最小值、極差、平均值和濕度RH≥90 %時數(shù)是不盡相同的。表3顯示，HT處理濕度最小值之間沒有明顯差異，濕度最小值在26.5 %～26.7 %。FT處理的濕度最小值差異較大，其中FT3處理的濕度最小值最高為42.5 %，F(xiàn)T2次之為34.7 %，F(xiàn)T1最低為30.1 %，F(xiàn)T3處理濕度最小值比HT3處理高59.2 %。濕度極差以CK最高，HT各處理的極差相對較小，而FT處理之間極差波動較大，F(xiàn)T1處理比FT3處理極差的值為12.4 %。各處理的濕度平均值表現(xiàn)為T3>T2>T1，其中(H/F)T3處理分別比(H/F)T1處理濕度平均值高3.1 %、4.1 %。不同時期套袋處理的濕度RH≥90 % 持續(xù)時數(shù)CK處理最高為663 h，F(xiàn)T1/2/3處理時數(shù)分別多于HT1/2/3處理52、51、45 h。

表4 不同處理后‘蘇翠1號’梨果面色澤參數(shù)

注：l*為亮度指標(biāo)，值偏小時亮度偏小，a*和b*是色度坐標(biāo)，a*正值偏紅，負(fù)值偏綠，b*正值偏黃，負(fù)值偏藍。同列不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05); 表5～8同此。

表5 不同時期套袋對外觀品質(zhì)的影響

表6 不同處理后可溶性糖含量的變化

2.2 不同時期套袋對果實品質(zhì)的影響

2.2.1 不同時期套袋對果面參數(shù)的影響 不同處理在果實接近成熟過程中，果面的色澤參數(shù)隨之發(fā)生變化，但是不同處理間果皮的顏色變化也不盡相同，色澤指標(biāo)存在差異(圖3，表4)。HT不同處理間果實l*、a*、b*、C、h值無明顯差異，F(xiàn)T處理果實各色澤指標(biāo)差異較大，達到顯著水平。其中，F(xiàn)T1、FT2處理的l*值分別顯著高于FT3處理9.50 %和5.05 %，而FT2、FT3處理的a*值則不同程度的低于FT1處理，且FT1、FT2、FT3之間a*值差異達到顯著水平。FT處理對成熟果實的b*值影響差異也是較大(表4)，對C和h值影響差異均顯著，C值從大到小表現(xiàn)為T3、T2、T1，而h值則呈現(xiàn)為T1>T3>T2。FT2、FT3處理的b*值分別顯著高于FT1處理16.89 %和36.62 %。而FT處理果皮的總色差de值差異顯著，HT處理de值有差異，但是沒有達到顯著水平。綜上說明果面的顏色指標(biāo)(l*、a*、b*)值變化受套袋時期與紙袋透光率影響較大，尤其F紙袋的a*值變化較為明顯，而H袋處理果實顏色指標(biāo)變化幅度很小但光潔度較高。

2.2.2 套袋對果皮光潔度及果實大小的影響 不同時期套袋處理，成熟果實的果皮光潔度均表現(xiàn)出不同程度的差異，在試驗中可以明顯觀察出，HT1處理的果面光潔度最高，HT2處理次之，HT3處理最低。試驗觀察過程中，HT3處理果實觸感明顯粗糙，HT1處理果實相對光滑亮度相對較高。而HT各處理之間顏色改變差異不明顯。FT處理成熟果實的光潔度相對較好，各處理成熟果實的果皮顏色差異較大，F(xiàn)T1處理果皮呈乳白色，說明較早套袋處理的果實果皮葉綠素含量較少。果心/果肉、果實縱橫經(jīng)及果形指數(shù)也是影響果實外觀品質(zhì)的一項重要指標(biāo)，由表5可知，F(xiàn)T處理的果心/果肉比值有差異，而不同處理果形指數(shù)、縱徑、橫徑并沒有表現(xiàn)出明顯差異，3處理間差異未達到顯著水平。

2.2.3 套袋對果實糖酸組分的影響 表6顯示，2種紙袋不同時期套袋處理對果實糖的積累和各組分糖含量影響較大，T3處理果實可溶性糖含量和蔗糖含量均不同程度的高于T1處理。其中，與FT1處理相比，F(xiàn)T2、FT3蔗糖含量分別顯著高23.41 %和33.60 %。FT3處理果實果肉除山梨醇含量外，葡萄糖、果糖、蔗糖含量均顯著高于FT1、FT2處理，從小到大順序為FT1

表7 不同時期套袋對有機酸含量的影響

表8 不同處理對單果重和內(nèi)在品質(zhì)的影響

由表7可知，HT處理對果實果肉有機酸總量影響不大，而FT處理對有機酸含量影響差異顯著。其中，HT處理果肉酸組分除檸檬酸外，HT1處理的奎尼酸含量、蘋果酸含量分別顯著高于HT2和HT3處理，而HT處理有機酸總量影響表現(xiàn)不大，說明H紙袋的不同套袋時期與果肉酸組分含量關(guān)系不大。與HT處理相比，F(xiàn)紙袋套袋時期與果實有機酸總量、酸組分含量作用關(guān)系較明顯，F(xiàn)T1處理、FT2處理有機酸總量分別顯著高于FT3處理28.98 %和13.50 %，F(xiàn)T1處理的奎尼酸含量與FT2、FT3處理相比顯著較高，F(xiàn)T3處理的檸檬酸含量顯著低于FT1和FT2處理，F(xiàn)T2處理的蘋果酸含量顯著高于FT1和FT3處理。

2.2.4 套袋對果實單果重及內(nèi)在品質(zhì)的影響 果實的可溶性固形物含量、糖酸比和果皮硬度是衡量果實品質(zhì)的重要指標(biāo)。從表8可以看出，T3處理果實可溶性固形物含量最高，HT處理之間果肉可溶性固形物含量差別不大，而FT3分別高于FT1、FT2處理3.79 %和9.03 %，差異較明顯。FT處理果實的糖酸比差異顯著，HT處理的糖酸比高于FT處理。其中，HT3處理糖酸比較HT1、HT2處理分別高26.69 %和17.31 %，與FT3處理相比，HT3處理糖酸比高27.22 %。說明套袋時期與材質(zhì)對果肉的可溶性固形物含量、糖酸比有一定程度的影響。同時，果實的去皮硬度HT處理間呈現(xiàn)出顯著差異，從小到大依次為HT3、HT2、HT1。而不同處理成熟果實的帶皮硬度、單果重差異不明顯，未達到顯著水平。

3 討 論

套袋果實生長發(fā)育處于相對封閉的“溫室效應(yīng)”微環(huán)境中，紙袋內(nèi)溫度、濕度、光照、氣等條件會發(fā)生改變[16]。本試驗結(jié)果顯示，果實溫度上升或下降幅度小于無袋果，而溫度的最大值與極差較高，致使日平均溫度值較無袋果高。高溫天氣時，F(xiàn)紙袋與H紙袋相比溫度差值高達4.2 ℃，而濕度的日變化隨著溫度升高濕度逐漸下降，不同處理的濕度RH≥90 % 持續(xù)時數(shù)各異，由此形成了溫度、濕度持續(xù)時間與變化幅度均不同的微環(huán)境，但都在一定程度上影響了果實在生長發(fā)育時期對礦質(zhì)元素的吸收，致使果樹產(chǎn)生了一些生理代謝障礙，如光合作用減弱，果實養(yǎng)分調(diào)運與轉(zhuǎn)運相關(guān)酶活性能力被降低，同化物合成減少[17-18]。另外，套袋后紙袋布滿樹冠外圍，鑲嵌于果實葉片之間，枝葉透光空間減小，在一定程度遮擋樹體內(nèi)膛葉片，影響和限制了葉片的光合作用，光合產(chǎn)物合成量減少，而果實糖酸組分的主要來源是葉片的光合作用[19-23]，不同時期套袋使樹體葉片受到遮光時長不同，間接影響了果實的糖酸組分含有量。而本試驗中T1時期套袋紙袋內(nèi)高溫、低濕、弱光的微環(huán)境加速了果實的呼吸作用[24-25]和新陳代謝，糖組分積累在果實生長發(fā)育期被逐漸消耗，這也是加速果實蔗糖、果糖、葡萄糖含量的下降的重要因素。由試驗結(jié)果中可以看出，套黃白袋套袋處理果實的糖組分含量較復(fù)合雙層袋果實下降小，因為黃白袋透光率高，營造的微環(huán)境對梨生理作用(光合作用、呼吸作用等)影響相對復(fù)合紙袋弱，葉片轉(zhuǎn)運來光合產(chǎn)物部分得到積累，糖酸組分含量高于復(fù)合袋。

當(dāng)光照強度較強時，無袋果實受到陽光直接照射，致使果面局部溫度急劇升高造成灼傷[4,7]，套袋能一定程度的降低果皮表面的光照強度，減輕或避免受到日灼傷害及其他不良自然環(huán)境的刺激[26]，果實外觀品質(zhì)得以有效改善。與本試驗研究結(jié)果一致，T1時期套袋處理梨果皮表面光滑明亮程度高，果皮色澤優(yōu)，果皮光潔度高。已有研究發(fā)現(xiàn)套袋營造的弱光降低了果皮葉綠素合成量，果皮顏色受到明顯影響[1]，程智慧等[27]對套袋黃瓜的研究同樣證實了弱光高濕有利于瓜皮色變淺，瓜皮中葉綠素含量降低。套白色無紡布袋可以促使番茄[28]果實維生素C和可溶性糖含量減少,從而加速了果皮中葉綠素含量的降解。試驗中套袋較晚的FT3時期果實顏色改變較小，l*值較低，果實色澤較差，推測果實處于較短時間的弱光條件下，果面局部葉綠素降解不完全，以及長時間裸露生長過程中受到不良自然環(huán)境的刺激所導(dǎo)致。這提示我們想要在梨生產(chǎn)過程中提高果實的外觀品質(zhì)，套袋時期并非是越晚越好。

果實的糖酸比、果皮硬度和單果重是衡量果實品質(zhì)的重要指標(biāo)。本試驗結(jié)果表明套復(fù)合雙光紙袋果實的糖酸比差異顯著，而套黃白紙袋果實糖酸比要高于套復(fù)合紙袋。梨在生長發(fā)育過程中果皮蘋果酸含量先升后降[11]，而蘋果酸代謝異常會引起西洋梨等近果皮組織石細(xì)胞比例與有機酸含量上升，有機酸含量相對較高，EMP與TCAC代謝減弱，果皮組織糖代謝產(chǎn)物轉(zhuǎn)至木質(zhì)素代謝，果皮增厚[10]。與本試驗結(jié)果一致，T1時期套袋處理的果皮硬度比其他處理高，表現(xiàn)為T1>T2>T3，但各處理差異并沒有達到顯著水平。有研究發(fā)現(xiàn)果實套袋后光照弱，光合作用受到限制，果實碳化合物合成減少，果實變小[29]，也有套袋后可以提高果實重量的相關(guān)報道[30]。本試驗結(jié)果顯示，2種套袋果實單果重均沒有顯著性差異, 套袋對單果重的影響關(guān)系仍需后續(xù)試驗進一步的探究與證實。

4 結(jié) 論

綜上所述，不同時期套袋內(nèi)溫濕度變化幅度不一致，溫濕度極差值較大，形成差異的微環(huán)境均能夠顯著影響果實外觀品質(zhì)。早熟梨宜選擇在盛花期后35 d左右進行套袋，套黃白紙袋比復(fù)合雙光紙袋果實綜合品質(zhì)表現(xiàn)要好，果實亮度和光潔度高，外觀品質(zhì)好，可溶性固形物含量、糖酸比、糖酸組分含量較高，并且對果實單果重、果皮硬度影響不大，產(chǎn)量和經(jīng)濟效益相對較高。