氯吡脲對西瓜重要農藝性狀的影響及安全性評價

喬成奎 盛孟鴿 羅靜 李曉光 陳如霞 龐濤 謝漢忠

摘 要：為了探明西瓜生產中氯吡脲使用的關鍵控制點，以‘中科1號和‘中科6號2個西瓜品種為試材，采用7個不同劑量的氯吡脲在開花當天涂抹瓜胎，分析西瓜坐果率、裂瓜率、番茄紅素和糖含量等重要農藝性狀，并評價氯吡脲的使用劑量及其安全性。結果表明，氯吡脲施藥劑量與西瓜坐果率和裂瓜率呈顯著正相關，西瓜中番茄紅素含量與葡萄糖和果糖含量呈顯著正相關，適量的氯吡脲可以提高西瓜坐果率，增加番茄紅素和葡萄糖含量?！锌?號和‘中科6號西瓜上使用氯吡脲的最佳劑量均為5 mg·kg-1。待西瓜成熟時，在2個西瓜品種的果實中均未檢出氯吡脲殘留，不影響消費者安全食用。研究結果可為西瓜生產中氯吡脲合理使用提供技術支撐，為引導消費提供科學依據。

關鍵詞：西瓜;氯比脲;農藝性狀;番茄紅素;安全

中圖分類號：S651+S482.8 文獻標志碼：A 文章編號：1673-2871（2021）02-042-005

Effect of forchlorfenuron on important agronomic traits of watermelon and safety evaluation

QIAO Chengkui， SHENG Mengge， LUO Jing， LI Xiaoguang， CHEN Ruxia， PANG Tao， XIE Hanzhong

（Laboratory of Quality and Safety Risk Assessment for Fruit （Zhengzhou）， Ministry of Agriculture and Rural Affairs/Zhengzhou Fruit Research Institute， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Zhengzhou 450009， Henan， China）

Abstract： In order to identify the key control points for the use of forchlorfenuron in watermelon production. Two watermelon varieties ‘ZK-1 and ‘ZK-6 were used as test materials， and seven different doses of forchlorfenuron were applied to watermelon ovary on the day of flowering. The fruit setting rate， split rate， lycopene， sugar and other important agronomic traits of watermelon were analyzed， and the dosage and safety of forchlorfenuron were evaluated. Results showed that the dosage of forchlorfenuron was significantly positively correlated with the fruit setting rate and splitting rate of watermelon. The lycopene in watermelon was significantly positively correlated with glucose and fructose. Appropriate dosage of forchlorfenuron could increase the fruit setting rate of watermelon and the content of lycopene and glucose. The optimal dosage of forchlorfenuron for ‘ZK-1 and ‘ZK-6 watermelon were 5 mg·kg-1. The residue of forchlorfenuron was not detected in the mature fruits of the two watermelon varieties， which did not affect safe consumption. The research results could provide technical support for the rational use of forchlorfenuron in watermelon production and a scientific basis for guiding consumption.

Key words： Watermelon; Forchlorfenuron; Agronomic traits; Lycopene; Safety

西瓜（Citrullus lanatus）是葫蘆科西瓜屬一年生草本植物，果實甘甜多汁，清爽止渴，作為夏季消暑珍品備受廣大消費者的青睞。西瓜作為一種重要的經濟作物，品種豐富，果實類型繁多，在中國的種植歷史悠久，栽培面積廣大[1]。近年來，西瓜產業(yè)的蓬勃發(fā)展對提高農民收入和促進鄉(xiāng)村振興以及脫貧攻堅均發(fā)揮了重要作用。

西瓜是典型的異花授粉作物，必須經授粉后才能坐果。在早春設施栽培時，西瓜雄花花粉活力低，人工授粉困難，為促進西瓜坐果，可使用植物生長調節(jié)劑氯吡脲等處理西瓜雌花以提高坐果率[2]。氯吡脲是一種從苯脲衍生物中篩選出來的外源性植物生長調節(jié)劑，有增加果實坐果率和體積的作用[3]。民以食為天，食以安為本。近年來與植物生長調節(jié)劑相關的農產品質量安全問題層出不窮，嚴重影響了消費者信心。因此探明氯吡脲對西瓜重要農藝性狀和安全的影響，明確西瓜上氯吡脲使用的關鍵控制點，為消費者答疑解惑，引導生產及消費顯得極為重要。

目前關于西瓜上氯吡脲的研究多以0.1%氯吡脲制劑為主，主要關注西瓜坐果率、產量、含糖量、維生素C含量、果皮厚度和氯吡脲殘留量等[4-7]評價指標，對西瓜裂瓜率及蔗糖、葡萄糖、果糖和番茄紅素含量等重要農藝性狀的相關性分析卻未見報道。本研究以筆者單位自育品種‘中科1號和‘中科6號西瓜為研究對象，采用7個不同劑量（w）（2、5、10、20、60、80、100 mg·kg-1）的氯吡脲處理，通過分析研判氯吡脲與西瓜坐果率、裂瓜率、果皮厚度、果實直徑，以及中心和邊部可溶性固形物、蔗糖、葡萄糖、果糖、番茄紅素含量等重要農藝性狀的相關性和安全性評價，明確氯吡脲在西瓜上使用的關鍵控制點，為氯吡脲在西瓜上科學規(guī)范使用提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2017年4—6月在河南省鄭州市中牟縣土山店村西瓜大棚中進行，供試西瓜品種為‘中科1號和‘中科6號，由中國農業(yè)科學院鄭州果樹研究所二倍體西瓜遺傳育種課題組提供。試驗設計了2、5、10、20、60、80、100 mg·kg-1 7個氯吡脲施藥劑量，在雌花開放當天用毛筆均勻涂抹瓜胎，施藥1 次，每個試驗小區(qū)20 m2，每個處理3次重復，以清水為對照。西瓜株距為45 cm，行距為1.8 m。施藥后每10 d調查1次西瓜坐果率和裂瓜率，待西瓜成熟時，采集試驗區(qū)全部西瓜樣品。

1.2 方法

1.2.1 檢測方法 西瓜果皮厚度采用游標卡尺測定;果實直徑采用直尺測定;可溶性固形物含量（中心、邊部）按照標準NY/T 2637—2014《水果和蔬菜可溶性固形物含量的測定折射儀法》測定;氯吡脲含量參照標準GB/T 20769—2008《水果和蔬菜中450種農藥及相關化學品殘留量的測定 液相色譜-串聯質譜法》測定;蔗糖、葡萄糖和果糖含量按照食品安全國家標準GB 5009.8—2016《食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麥芽糖、乳糖的測定》測定;番茄紅素含量按照SN/T 3865—2014《出口保健食品中番茄紅素的測定 液相色譜-質譜/質譜法》測定。

1.2.2 儀器與試劑 1290-6460高效液相色譜-三重四級桿串聯質譜儀（美國Agilent公司）;PAL-1數顯臺式電子折光儀（日本ATAGO公司）;多管渦旋振蕩器（北京踏錦科技有限公司）;優(yōu)普超純水制造系統(tǒng)（成都超純科技有限公司）。乙腈 （HPLC級，美國Thermo Fisher公司）;氯化鈉 （優(yōu)級純，天津市科密歐化學試劑有限公司），氯吡脲標準品，99.0%，（德國Dr. Ehrenstorfer公司）。

1.3 數據處理

試驗所測數據采用Microsoft Excel 2007軟件處理并制圖，采用SPSS 22.0軟件進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 氯吡脲對西瓜坐果率和裂瓜率的影響

目前氯吡脲在西瓜上登記使用主要為提高坐果率，坐果率是評價氯吡脲對西瓜影響的首要指標。由表1可知，2個西瓜品種對照組的坐果率為52.7%、60.0%，2 mg·kg-1氯吡脲處理的西瓜坐果率為64.2%、87.3%，5 mg·kg-1氯吡脲處理的西瓜坐果率為82.5%、96.9%，而10 mg·kg-1及以上劑量氯吡脲處理的西瓜坐果率為96.9%、99.4%，對照組和2 mg·kg-1處理組坐果率顯著低于其他處理組，‘中科6號的對照組、2 和5 mg·kg-1處理組坐果率在數值上低于‘中科1號。這表明與對照組相比氯吡脲能顯著提高西瓜的坐果率，大棚種植的西瓜在坐果期為提高其坐果率使用植物生長調節(jié)劑氯吡脲是很有必要的;5～10 mg·kg-1的氯吡脲是保證不同品種西瓜坐果率的合適劑量。

從表1可以看出，2個品種的對照組、2和5 mg·kg-1處理組西瓜的裂瓜率均較低，為0.83%～2.50%，顯著低于其他處理組;在10 和20 mg·kg-1氯吡脲施用劑量下，2個品種都存在裂瓜現象，裂瓜率為13.3%～33.3%;而隨著氯吡脲施藥劑量的提升，2個品種裂瓜率也相應增大，60、80和100 mg·kg-1 3個處理組的裂瓜率為40.8%～99.2%。這表明在坐果期使用氯吡脲對西瓜裂瓜有一定影響，而且‘中科6號更易受氯吡脲影響，同劑量下裂瓜率顯著高于‘中科1號。由此可以推斷，不同西瓜品種裂瓜率是有差異的。

綜上分析，在‘中科1號上促進坐果、防止裂瓜的氯吡脲最佳劑量應控制在5 mg·kg-1以下，‘中科6號應控制在5～10 mg·kg-1，但需進一步研究，明確氯吡脲最佳劑量。‘中科6號在氯吡脲為80～100 mg·kg-1劑量處理下裂瓜率為98.3%、99.2%，幾乎無剩余西瓜樣品，因此只對2個品種2～60 mg·kg-1處理組和對照組其他評價指標進行對比分析。

[注] 同列數據后不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著，下同。

2.2 氯吡脲對西瓜中心、邊部可溶性固性物含量及果皮厚度、果實直徑的影響

果實成熟后，分別對2個西瓜品種的中心、邊部可溶性固形物含量及果皮厚度、果實直徑進行測定并統(tǒng)計分析，結果如圖1所示?！锌?號的中心可溶性固形物（w，后同）為9.6%～11.0%，平均值為10.3%;、邊部可溶性固形物為6.8%～8.3%，平均值為7.4%?！锌?號中心可溶性固形物為9.5%～10.9%，平均值為10.2%;邊部可溶性固形物為6.0%～7.9%，平均值為7.1%。2個品種中心可溶性固形物含量一致，平均值為10.3%。2個西瓜品種間中心和邊部可溶性固形物含量無顯著差異，各處理組間存在一定差異，但隨著氯吡脲施藥劑量的增加，無顯著變化趨勢，由此可得出氯吡脲處理對西瓜中可溶性固形物含量無明顯影響。

‘中科1號果皮厚度為0.7～1.1 cm，平均值為0.9 cm;果實直徑為21.9～25.4 cm，平均值為23.0 cm?！锌?號果皮厚度為0.9～1.1 cm，平均值為1.0 cm;果實直徑為22.3～24.5 cm，平均值為23.3 cm。2個西瓜品種間果皮厚度和果實直徑基本一致，無顯著差異;果皮厚度各處理組間存在一定差異，這與西瓜果皮均勻度不一致有關;果實直徑各處理組間無顯著差異;由此可得出氯吡脲處理對西瓜果皮厚度和果實直徑等外觀性狀無顯著影響。

2.3 氯吡脲對西瓜中糖組分和番茄紅素含量的影響

對2個西瓜品種成熟果實中可溶性糖組分進行了檢測，只檢出了蔗糖、葡萄糖和果糖3種組分，結果見表2?！锌?號各處理組西瓜中蔗糖、葡萄糖和果糖含量均與對照組存在顯著差異，其中葡萄糖和果糖含量顯著高于對照組;蔗糖、葡萄糖和果糖含量隨著氯吡脲劑量的增加無顯著變化趨勢;5 mg·kg-1處理組蔗糖質量分數（w，后同）最高，為1.13 g·100 g-1;2和10 mg·kg-1處理組葡萄糖和果糖質量分數相對較高，葡萄糖質量分數分別為1.84和1.71 g·100 g-1，果糖質量分數分別為3.73和3.09 g·100 g-1。‘中科6號對照組、2和5 mg·kg-1處理組西瓜中蔗糖、葡萄糖和果糖質量分數均顯著高于10、20和60 mg·kg-1 3個處理組，其中對照組和2 mg·kg-1處理組蔗糖質量分數相對較高，分別為1.00和0.98 g·100 g-1;對照組和5 mg·kg-1處理組葡萄糖和果糖質量分數相對較高，葡萄糖質量分數分別為1.82和1.81 g·100 g-1，果糖質量分數分別為2.68和2.69 g·100 g-1。2個西瓜品種中葡萄糖和果糖含量在數值上均高于蔗糖含量。

番茄紅素具有抗氧化抗癌、預防心血管疾病等功效[8-9]，是西瓜紅色果肉中的主要色素[10]，作為評價西瓜品質的重要指標，在西瓜成熟時也對其進行了測定，結果見表2。2個西瓜品種各處理組西瓜中番茄紅素含量（w，后同）為3.75～6.14 mg·kg-1，‘中科1號中除20 mg·kg-1處理組與對照組無顯著差別外，其他處理組均顯著高于對照組，其中10 mg·kg-1處理組番茄紅素含量最高，為6.14 mg·kg-1;‘中科6號2、5 mg·kg-1處理組西瓜中番茄紅素含量顯著高于其他處理組，分別為5.56和5.37 mg·kg-1，10、20和60 mg·kg-1 3個處理組與對照組無顯著差異。

綜上所述，‘中科1號西瓜經氯吡脲處理后，能顯著提高葡萄糖和果糖含量，2～10 mg·kg-1低劑量下能顯著提高番茄紅素含量，結合坐果率和裂瓜率數據，‘中科1號施用氯吡脲最佳劑量為5 mg·kg-1;‘中科6號在5 mg·kg-1低劑量氯吡脲處理下能顯著提高番茄紅素含量，主要糖組分葡萄糖和果糖含量與對照組相比無顯著差異，而10～60 mg·kg-1處理組3種糖組分含量顯著低于對照組，結合坐果率和裂瓜率數據，‘中科6號品種施用氯吡脲最佳劑量為5 mg·kg-1。

2.4 氯吡脲施藥劑量與西瓜重要農藝性狀的相關性分析

對氯吡脲施藥劑量與西瓜重要農藝性狀的相關性分析（表3）可知，氯吡脲施藥劑量與裂瓜率、坐果率呈極顯著正相關，相關系數為0.863和0.518;與果糖含量呈極顯著負相關，相關系數為-0.415;與葡萄糖含量呈顯著負相關，相關系數為-0.377。坐果率與裂瓜率、邊部可溶性固物形（邊糖）含量呈極顯著正相關，相關系數分別為0.514和0.439;與中心可溶性固形物（中糖）含量呈顯著正相關，相關系數為0.299;與蔗糖含量呈極顯著負相關，相關系數為-0.407。裂瓜率與葡萄糖、番茄紅素含量呈顯著負相關，相關系數分別為-0.314和-0.373，與果糖含量呈極顯著負相關，相關系數為-0.431。番茄紅素含量與葡萄糖、果糖含量呈極顯著正相關，相關系數分別為0.468和0.657。葡萄糖含量與果糖含量、果皮厚度呈極顯著正相關，相關系數分別為0.890和0.461;與蔗糖含量呈顯著正相關，相關系數為0.311。果皮厚度與蔗糖含量呈極顯著正相關，相關系數為0.397;與果實直徑呈顯著正相關，相關系數為0.332。邊糖含量與中糖含量呈極顯著正相關，相關系數為0.519;與蔗糖含量呈顯著負相關，相關系數為-0.336。

2.5 西瓜果實中氯吡脲的殘留情況

為評價氯吡脲的安全性，在西瓜成熟后分別對西瓜果實進行了全瓜、瓜肉和瓜皮中氯吡脲殘留量的檢測。結果表明，所有處理組和對照組的西瓜樣品，全瓜及瓜肉中均未檢出氯吡脲殘留，僅在4個瓜皮樣品中檢出氯吡脲，檢出值小于方法檢出限0.005 7 mg·kg-1，遠低于國家最大殘留限量標準0.1 mg·kg-1。另外，對坐果期施藥后的裂瓜樣品也進行了氯吡脲殘留檢測，均未檢出殘留。由此可知，即使以最高劑量100 mg·kg-1氯吡脲涂抹瓜胎，待西瓜成熟后果實中也無氯吡脲殘留，安全性風險較低。

3 討論與結論

‘中科1號和‘中科6號2個西瓜品種在適當劑量的氯吡脲處理下能顯著提高坐果率，從而提升產量，這與前人研究結果一致[4-6]?；诒敬卧囼灲Y果可知‘中科1號和‘中科6號氯吡脲使用最佳劑量均為5 mg·kg-1，但‘中科6號在5 mg·kg-1氯吡脲處理下坐果率為82.5%，還有提升空間，需要進一步研究。不同西瓜品種氯吡脲最佳使用劑量也有所不同，孫竹波等[4]在品種為‘黑蜜王的西瓜上使用45 mg·kg-1的氯吡脲能顯著提高坐果率，同時在一定程度上可增加西瓜的含糖量和維生素C含量;劉冰等[5]在‘鄂西瓜12號和‘8424西瓜上用10、20和30 mg·kg-1的氯吡脲處理，均能增加產量且對西瓜品質無不良影響;王運強等[6]在三倍體西瓜品種‘鄂西瓜2號上使用30 mg·kg-1的氯吡脲能顯著提高坐果率，同時對中心可溶性固形物含量無明顯影響。張雪彬等[7]在海南分冬春兩季對‘8424西瓜進行氯吡脲處理，以人工授粉為對照，結果表明冬季使用雖然產量降低，但提高了可溶性固形物含量，春季使用不影響西瓜的正常生長，采收時無氯吡脲殘留，可替代人工授粉。這說明氯吡脲最佳使用劑量不僅與西瓜品種有關，與栽培環(huán)境也有很大關系。

‘中科1號和‘中科6號經氯吡脲處理，西瓜裂瓜率與氯吡脲劑量呈極顯著正相關，在同一劑量下2個品種裂瓜率有顯著差異， ‘中科6號顯著高于‘中科1號。由此可知，在相同栽培管理水平下，不同的西瓜品種由于其抗裂性不同，裂瓜率有顯著差異;而且高劑量氯吡脲處理能顯著增加西瓜裂瓜率。這與江海坤等[11]的研究結果一致，他們認為西瓜裂瓜受西瓜基因型差異、果實大小和栽培環(huán)境的影響，外部因素對西瓜性狀也有一定的影響。果實裂果主要由其自身的遺傳特性所決定，雜種后代的抗裂性可以通過親本的抗裂基因滲入而得到改良，小果型西瓜對裂瓜的敏感性更強，適宜的栽培環(huán)境也可以降低西瓜的裂瓜率。

類胡蘿卜素合成屬于植物類異戊二烯代謝過程中的一個分支，番茄紅素、β-胡蘿卜素、脫落酸和赤霉素等都是從類胡蘿卜素生物合成中的第一個直接前體物質牻牛兒基牻牛兒基焦磷酸（GGPP）轉化而來，而GGPP則由光合產物葡萄糖等轉化生成[12-13]。王貴元和夏仁學[14]研究表明隨著糖分的積累，紅肉臍橙中番茄紅素含量同步增加。于洋[15]研究表明，番茄果實成熟過程中葡萄糖和果糖積累有利于各部位中番茄紅素的合成;蔗糖的積累抑制番茄紅素的合成。本研究中番茄紅素含量與葡萄糖和果糖含量呈極顯著正相關，葡萄糖含量與果糖含量呈極顯著正相關，符合植物中番茄紅素與糖的代謝規(guī)律。

在本研究中，在開花當天使用5 mg·kg-1劑量的氯吡脲涂抹‘中科1號和‘中科6號西瓜瓜胎可以顯著提高坐果率，增加番茄紅素含量，且無氯吡脲殘留檢出，安全有保障。另外，植物生長調節(jié)劑和水肥管理的配套使用方法，以及其對西瓜坐果率和其他重要農藝性狀的影響機制有待進一步研究。

參 考 文 獻

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