鈣、硅、鎂對(duì)小果型西瓜裂果及品質(zhì)的影響

呂明軒 王敏 陳艷麗 肖日新 王博偉 霍愷森 字建安

摘 要：針對(duì)小果型西瓜在生產(chǎn)中存在的皮薄易裂果問(wèn)題，以美月為材料，采用正交試驗(yàn)法以3種濃度梯度的鈣、硅、鎂元素設(shè)置9組不同的營(yíng)養(yǎng)液配方處理，研究不同處理對(duì)美月西瓜的抗裂性及品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，添加適宜濃度比例的鈣、硅、鎂元素均能提高美月西瓜的抗裂性，并能增強(qiáng)植株長(zhǎng)勢(shì)，提高單瓜質(zhì)量，提高維生素C、可溶性蛋白含量。其中，以6號(hào)處理（Ca 200 mg·L-1、Si 42 mg·L-1、Mg 60 mg·L-1）與9號(hào)處理（Ca 220 mg·L-1、Si 56 mg·L-1、Mg 72 mg·L-1）的西瓜在抗裂性與果實(shí)品質(zhì)方面表現(xiàn)最好。從降低生產(chǎn)成本和降低肥料使用量綜合考慮，可優(yōu)先選擇6號(hào)處理。

關(guān)鍵詞：西瓜;鈣;硅;鎂;裂果;品質(zhì)

中圖分類號(hào)：S651 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-2871（2021）09-056-06

Effect of calcium， silicium， magnesium on fruit cracking and quality of small watermelon

L? Mingxuan1， WANG Min2， CHEN Yanli1， XIAO Rixin2， WANG Bowei1， HUO Kaisen1， ZI Jianan1

（1. Institute of Horticulture， Hainan University， Haikou 570228， Hainan， China; 2. Vegetable Research Institute， Hainan Academy of Agricultural Sciences， Haikou 571100， Hainan， China）

Abstract： To reduce the fruit cracking of watermelon （Citrullus lanatus） by adding calcium， silicium and magnesium in nutrient solutions. We applyed the orthogonal test to design 9 kinds of different nutrient solutions composed by 3 different concentration ladders of calcium， silicium and magnesium respectively to grow watermelon Meiyue in order to investigate chemical elementseffects on its anti-cracking ability and quality. Results indicated all of the 9 nutrient solutions had the significant capacity to improve anti-cracking ability and growing ability of watermelon Meiyue. Weight as well as the content of vitamin C and soluble protein of the watermelon Meiyue were also observed increased significantly. Out of these nutrient solutions treatment， grown in T6 nutrient solutions （Ca 200 mg·L-1， Si 42 mg·L-1 and Mg 60 mg·L-1） as well as No. 9 nutrient solutions （Ca 220 mg·L-1， Si 56 mg·L-1 and Mg 72 mg·L-1） showed most significant improvements in anti-cracking ability and quality. With the consideration of less cost and fertilization， T6 was the best choice in practice.

Key words： Watermelon; Calcium; Silicon; Magnesium; Fruit cracking; Quality

西瓜（Citrullus lanatus）是葫蘆科西瓜屬一年生蔓生藤本植物，原產(chǎn)于非洲，在我國(guó)栽培歷史悠久，栽培面積廣，產(chǎn)量居世界首位[1]。西瓜美月是經(jīng)過(guò)多茬試驗(yàn)篩選出的適合海南大棚周年生產(chǎn)的高端禮品小西瓜品種，有著瓜體小、糖分高、口感佳的特點(diǎn)。然而美月西瓜本身果皮較薄，在生長(zhǎng)階段極易裂果，裂果率在60%以上。裂果的產(chǎn)生嚴(yán)重制約了果實(shí)產(chǎn)量及商品性的提高，同時(shí)也給果實(shí)運(yùn)輸帶來(lái)很大困難，造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。

趙曉美等[2]研究表明，鈣元素能提高西瓜的品質(zhì)并提高西瓜的抗裂性，當(dāng)Ca2+質(zhì)量濃度為220 mg·L-1時(shí)西瓜生長(zhǎng)速度最快，植株最高，Ca2+質(zhì)量濃度高于220 mg·L-1時(shí)生長(zhǎng)速度下降;當(dāng)Ca2+質(zhì)量濃度為190 mg·L-1時(shí)西瓜品質(zhì)最佳，Ca2+質(zhì)量濃度高于190 mg·L-1時(shí)，西瓜產(chǎn)量與品質(zhì)隨之下降;并且當(dāng)Ca2+質(zhì)量濃度低于160 mg·L-1或高于220 mg·L-1時(shí)會(huì)出現(xiàn)裂果;研究同時(shí)表明，在營(yíng)養(yǎng)液中加入Si2+能促進(jìn)植株生長(zhǎng)發(fā)育并提高果實(shí)品質(zhì)，且最適宜質(zhì)量濃度為56 mg·L-1。

唐小付等[3]在鉀、鈣、鎂共同作用的水培厚皮甜瓜試驗(yàn)中指出，低鉀、低鈣、低鎂的試驗(yàn)處理都明顯延緩了厚皮甜瓜的生長(zhǎng)發(fā)育并且降低了果實(shí)的產(chǎn)量和品質(zhì)，鉀質(zhì)量濃度490 mg·L-1、鈣質(zhì)量濃度206 mg·L-1、鎂質(zhì)量濃度65 mg·L-1的試驗(yàn)處理能顯著促進(jìn)厚皮甜瓜生長(zhǎng)發(fā)育，提高果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)[3]。張文等[4]研究表明，施用鉀鎂肥可提高西瓜產(chǎn)量，提高西瓜維生素C、總糖及可溶性固形物含量，顯著改善西瓜品質(zhì)。以上研究均表明，鈣、硅、鎂元素都能在不同程度上起到增加果皮厚度、改善果實(shí)品質(zhì)并減輕裂果的作用。然而關(guān)于鈣、硅、鎂這3種元素混合施用的研究則很少。因此，筆者以前人研究為基礎(chǔ)，在營(yíng)養(yǎng)液中混合施用鈣、硅、鎂3種元素，采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)出9組處理，觀測(cè)其生長(zhǎng)發(fā)育及裂果情況，旨在解決美月西瓜的裂果問(wèn)題并篩選出最合適的營(yíng)養(yǎng)液配方，為小果型西瓜生產(chǎn)及預(yù)防裂果提供理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試西瓜品種為美月，由中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所選育。

營(yíng)養(yǎng)液原料：硝酸鈣、螯合鐵、磷酸二氫鉀、硫酸鎂、硝酸鉀、硫酸錳、硝酸鋅、硫酸銅、鉬酸銨、硫酸鉀，以上材料購(gòu)自上海永通化工有限公司，純度均為≥99%。

1.2 方法

試驗(yàn)地點(diǎn)為海南省潤(rùn)達(dá)農(nóng)業(yè)有限公司鋸齒型溫室。西瓜于2017年6月26日播種，2017年7月12日定植于栽培袋中。栽培袋直徑30 cm，高度20 cm，栽培基質(zhì)為純椰糠。每袋內(nèi)種植1株，株距40 cm，行距130 cm。于2017年7月18日打頂，打頂后雙蔓整枝，2017年8月1日授粉，每株西瓜留1個(gè)果實(shí)，植株定果后再次打頂。果實(shí)于2017年8月25日采收。

營(yíng)養(yǎng)液配方參考山崎甜瓜配方，各元素質(zhì)量濃度為：N 182.6 mg·L-1、P 41.2 mg·L-1、K 341.3 mg·L-1、Ca 140 mg·L-1、Mg 36 mg·L-1、Fe 2 mg·L-1、Mn 0.69 mg·L-1、B 0.5 mg·L-1、Zn 0.05 mg·L-1、Cu 0.02 mg·L-1、Mo 0.01 mg·L-1。各生長(zhǎng)期營(yíng)養(yǎng)液的EC值：苗期1.2～1.5 mS·cm-1，伸蔓期1.8～2.0 mS·cm-1，開花結(jié)果期2.2～2.5 mS·cm-1，整個(gè)生長(zhǎng)期營(yíng)養(yǎng)液的pH調(diào)整為6.0～6.5。各時(shí)期營(yíng)養(yǎng)液的使用方法：苗期每日澆灌500 mL，伸蔓期每日澆灌1000 mL，開花結(jié)果期每日澆灌1500 mL。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)預(yù)備試驗(yàn)篩選的質(zhì)量濃度，采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法設(shè)置9個(gè)水平處理，見表1。鈣源為分析純無(wú)水氯化鈣，硅源為分析純九水硅酸鈉，鎂源為分析純七水硫酸鎂。設(shè)置原營(yíng)養(yǎng)液配方為對(duì)照（CK），每個(gè)處理15株，3次重復(fù)。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

定植后每10 d測(cè)量主蔓長(zhǎng)度與節(jié)位，觀測(cè)第1雄花、第2雄花、第1雌花、第2雌花著生日期與著生節(jié)位，第50天時(shí)測(cè)量植株莖粗、最大葉片葉面積（紙重法）、坐果節(jié)位。果實(shí)采收前統(tǒng)計(jì)裂果率，果實(shí)采收后測(cè)定植株鮮質(zhì)量與干質(zhì)量、根系鮮質(zhì)量與干質(zhì)量、果實(shí)質(zhì)量、橫徑、縱徑、果皮厚度。果實(shí)切裂應(yīng)度觀測(cè)方法：將刀輕放在果實(shí)中央方向?yàn)榇怪庇诠瑔问殖值?，另一只手均勻用力按于刀背，刀刃入果?shí)1cm處，測(cè)量裂口長(zhǎng)度和橫向周長(zhǎng)，其二者比值為果實(shí)切裂應(yīng)度，即：果實(shí)切裂應(yīng)度=切裂口長(zhǎng)度/橫向周長(zhǎng)[5-7]。果形指數(shù)為果實(shí)縱徑與橫徑的比值。采用Atago PAL-1手持式折射儀測(cè)定可溶性固形物含量，采用直接碘量法[8]測(cè)定維生素C含量，采用考馬斯亮藍(lán)（G-250）染色法[9]測(cè)定可溶性蛋白含量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Excel 2007與DPS 7.05軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鈣、硅、鎂對(duì)美月西瓜裂果的影響

由表2可以看出，4號(hào)處理西瓜果形指數(shù)最小，與其他處理差異顯著，果實(shí)更傾向于圓形，其他處理果形指數(shù)均與CK差異不顯著。6號(hào)處理西瓜果皮厚度最大，與對(duì)照差異顯著，1、3、7、9號(hào)處理都顯著提升了西瓜果皮厚度。與對(duì)照相比，9個(gè)處理都顯著降低了西瓜果實(shí)切裂應(yīng)度。對(duì)照裂果率達(dá)61.7%;9號(hào)處理的裂果率最低，僅為34.4%;1、6號(hào)處理果實(shí)裂果率均低至40%以下。這表明在營(yíng)養(yǎng)液中施加鈣、硅、鎂元素可影響果實(shí)的果形指數(shù)，增加果皮厚度，使果皮部位的細(xì)胞更加堅(jiān)韌，提高果實(shí)的抗裂性，最終大幅降低果實(shí)裂果率。

2.2 鈣、硅、鎂對(duì)美月西瓜生理生長(zhǎng)的影響

由表3可以看出，西瓜在營(yíng)養(yǎng)液處理后20～30 d生長(zhǎng)速度最快，在10 d時(shí)，9個(gè)處理西瓜主蔓長(zhǎng)度均顯著高于對(duì)照，其中6號(hào)處理主蔓長(zhǎng)度最長(zhǎng)、9號(hào)處理次之。在20 d時(shí)，9個(gè)處理西瓜主蔓長(zhǎng)度均高于對(duì)照，僅3、9號(hào)處理主蔓長(zhǎng)度與對(duì)照存在顯著差異，而9個(gè)處理之間西瓜主蔓長(zhǎng)度均無(wú)顯著差異。在30 d時(shí)，僅5、9號(hào)處理主蔓長(zhǎng)度顯著大于7號(hào)處理，其他處理間主蔓長(zhǎng)度差異不顯著。在40 d時(shí)，9個(gè)處理西瓜主蔓長(zhǎng)度均高于對(duì)照，僅1、8、9號(hào)處理主蔓長(zhǎng)度與對(duì)照無(wú)顯著差異，其他處理主蔓長(zhǎng)度均與對(duì)照存在顯著差異，7號(hào)處理主蔓最長(zhǎng)，6號(hào)處理次之。

由表4可以看出，在10 d時(shí)，9個(gè)處理之間植株平均節(jié)間長(zhǎng)度差異不顯著，但均顯著大于對(duì)照。20 d時(shí)，僅2、6、9號(hào)處理平均節(jié)位長(zhǎng)度顯著高于對(duì)照，其他處理平均節(jié)間長(zhǎng)度與對(duì)照無(wú)顯著差異。30 d時(shí)，僅8、9號(hào)處理平均節(jié)間長(zhǎng)度顯著高于對(duì)照，而1號(hào)處理平均節(jié)間長(zhǎng)度顯著低于對(duì)照。40 d時(shí)，6號(hào)平均節(jié)位長(zhǎng)度最長(zhǎng)，9號(hào)次之，1、2、3、8號(hào)處理平均節(jié)間長(zhǎng)度與對(duì)照無(wú)顯著差異，其他處理平均節(jié)間長(zhǎng)度均顯著高于對(duì)照。這表明在營(yíng)養(yǎng)液中添加適當(dāng)濃度比例的鈣、硅、鎂元素能有效促進(jìn)生育期內(nèi)西瓜長(zhǎng)勢(shì)。

由表5可以看出，2號(hào)處理最大葉面積顯著高于對(duì)照，其他處理葉面積均與對(duì)照無(wú)顯著差異。僅6號(hào)處理莖粗顯著高于對(duì)照，其他處理莖粗均與對(duì)照無(wú)顯著差異。9個(gè)處理植株鮮質(zhì)量、植株干質(zhì)量、根系鮮質(zhì)量、根系干質(zhì)量均高于對(duì)照，其中，僅1號(hào)處理植株鮮質(zhì)量與對(duì)照差異顯著，其他處理植株鮮質(zhì)量與對(duì)照差異不顯著;3、7、8號(hào)處理植株干質(zhì)量與對(duì)照差異不顯著，其他處理植株干質(zhì)量與對(duì)照差異顯著;5、6、9號(hào)處理根系鮮質(zhì)量與對(duì)照差異顯著，其他處理根系鮮質(zhì)量與對(duì)照差異不顯著;4、5、6、9號(hào)處理根系干質(zhì)量與對(duì)照差異顯著，其他處理根系干質(zhì)量與對(duì)照差異不顯著。6號(hào)處理的莖粗、植株干質(zhì)量、植株鮮質(zhì)量、根系干質(zhì)量、根系鮮質(zhì)量均有較好的表現(xiàn)，其中莖粗達(dá)到了最大值。這表明在營(yíng)養(yǎng)液中添加適當(dāng)濃度比例的鈣、硅、鎂元素能顯著增大西瓜植株葉片面積和干鮮質(zhì)量，加粗莖稈。

2.3 鈣、硅、鎂對(duì)美月西瓜開花結(jié)果特性的影響

由表6可以看出，4、5、7號(hào)處理第1雄花開放時(shí)間較早，且均顯著低于6、8號(hào)處理，其他處理之間第1雄花開放時(shí)間差異不顯著。4、5、7號(hào)處理第2雄花開放時(shí)間較早，且均顯著低于8號(hào)處理，其他處理之間第2雄花開放時(shí)間差異不顯著。8號(hào)處理第1雌花開放時(shí)間最晚，與其他處理差異不顯著。8號(hào)處理第2雌花開放時(shí)間最晚，與1、6號(hào)處理差異不顯著，但與其他處理差異顯著。9個(gè)處理第1雌花節(jié)位和坐果節(jié)位均與對(duì)照無(wú)顯著差別。這表明在營(yíng)養(yǎng)液中添加鈣、硅、鎂元素可以在一定程度上使第1雄花與第2雄花的開放時(shí)間提前，但對(duì)第1雌花和第2雌花的開放時(shí)間、第1雌花節(jié)位與坐果節(jié)位影響較小。

2.4 鈣、硅、鎂對(duì)美月西瓜果實(shí)品質(zhì)的影響

由表7可以看出，與對(duì)照相比，9個(gè)處理中單瓜質(zhì)量及中心可溶性固形物、邊部可溶性固形物、維生素C、可溶性蛋白含量均有不同程度提升。其中，9個(gè)處理中單瓜質(zhì)量均顯著高于對(duì)照，但9個(gè)處理之間單瓜質(zhì)量無(wú)顯著差異。9個(gè)處理之間中心可溶性固形物、邊部可溶性固形物含量均無(wú)顯著差異，3、6、8、9號(hào)處理中心可溶性固形物含量與對(duì)照差異顯著，其他處理與對(duì)照差異不顯著;僅4號(hào)邊部可溶性固形物含量與對(duì)照差異顯著，其他處理與對(duì)照差異不顯著。3、6、7、8、9號(hào)處理維生素C含量與對(duì)照差異顯著，其他處理與對(duì)照差異不顯著。2、9號(hào)處理可溶性蛋白含量與對(duì)照差異不顯著，其他處理均顯著高于對(duì)照。綜合各品質(zhì)指標(biāo)可以看出，6、7、8處理可溶性蛋白含量較高，其他品質(zhì)指標(biāo)均與最大值無(wú)顯著性差異。這表明在營(yíng)養(yǎng)液中施加適當(dāng)濃度比例鈣、硅、鎂元素可促進(jìn)果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育，利于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的合成與積累，改善果實(shí)品質(zhì)。

3 討論與結(jié)論

鈣能維持細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和功能的完整性，抑制組織內(nèi)物質(zhì)的外滲，調(diào)節(jié)植物體內(nèi)代謝系統(tǒng)，是植物生長(zhǎng)的必需營(yíng)養(yǎng)元素[10]。研究表明，噴施鈣可以增強(qiáng)荔枝細(xì)胞的耐壓力與延展性，增強(qiáng)果實(shí)抗裂能力，減少果實(shí)裂果的發(fā)生[11-12]，石榴葉面噴施氯化鈣可以在很大程度上減少果實(shí)裂果[13-14]。硅是植物組成的重要元素，它參與細(xì)胞壁的組成，能提高作物的抗病抗逆能力。對(duì)單子葉植物的大量研究表明，硅能夠影響和調(diào)節(jié)植物光合作用與蒸騰作用;增大植物莖稈強(qiáng)度，提高植物抗旱和抗倒伏能力;能夠促進(jìn)植物生長(zhǎng)，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)等[15-16]。溫映紅等[17]研究表明，硅、鈣、鉀肥能明顯增強(qiáng)棗樹抗病害能力，降低裂果率和病果率并且顯著提高吊果比、單果質(zhì)量及產(chǎn)量。在設(shè)施甜瓜上的研究表明，施用有機(jī)硅復(fù)混肥料能提高植株長(zhǎng)勢(shì)，提高產(chǎn)量與果實(shí)品質(zhì)[18]。鎂是葉綠素、肌醇六磷酸鈣鎂和果膠的主要成分，是許多酶尤其是磷酸化酶的活化劑，在蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物代謝中起著重要作用。汝學(xué)娟等[19]在番茄上的的試驗(yàn)表明，施鎂肥的處理組中鎂含量、鉀含量與番茄裂果率呈極顯著負(fù)相關(guān)。

在本次試驗(yàn)中，美月西瓜的裂果率是關(guān)注的重點(diǎn)。本次試驗(yàn)在盛夏進(jìn)行，是一年當(dāng)中最熱的時(shí)候，同時(shí)也是裂果率最高的時(shí)候，溫度高時(shí)果實(shí)內(nèi)部營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)積累速度變快，而果實(shí)外部生長(zhǎng)速度相對(duì)較慢，果實(shí)更容易被撐裂[20]。美月西瓜作為一種禮品小型西瓜，果皮較薄，裂果率比普通西瓜高，而高溫更加大了裂果的發(fā)生概率。在本試驗(yàn)中，對(duì)照西瓜裂果率達(dá)到61.7%，添加了鈣、硅、鎂元素的9組處理均在不同程度上降低了果實(shí)的裂果率，其中1、6、9號(hào)處理裂果率均在40%以下，9號(hào)處理最優(yōu)，裂果率僅為34.4%。在評(píng)價(jià)果實(shí)抗裂性的其他標(biāo)準(zhǔn)中，切裂應(yīng)度與果皮厚度是最為重要的指標(biāo)。眾多研究結(jié)果表明，切裂應(yīng)度與果皮厚度均與果實(shí)抗裂性呈極顯著相關(guān)關(guān)系，切裂應(yīng)度越小，果實(shí)越抗裂;果皮越厚，果實(shí)越抗裂[21-22]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，添加了鈣、硅、鎂元素的各處理均顯著降低了果實(shí)切裂應(yīng)度，并且提高了果實(shí)果皮厚度，其中6號(hào)處理果皮厚度最高，1、6、7、9號(hào)處理果實(shí)切裂應(yīng)度最小。綜合比較，1、6、9號(hào)處理在改善美月西瓜裂果方面效果較好。值得注意的是，江海坤等[22]研究認(rèn)為，西瓜裂果率與果形指數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)，即果形指數(shù)越大，裂果率越低，但本次試驗(yàn)中，各處理在大幅降低裂果率的同時(shí)并沒(méi)有提高果形指數(shù)，反而在一定程度上降低了果形指數(shù)，這與前人的研究不一致，可能是由于品種不同或環(huán)境因素導(dǎo)致，但是裂果率與果形指數(shù)之間的關(guān)系仍然需要深入研究[23]。

本研究結(jié)果表明，鈣、硅、鎂元素能在不同程度上促進(jìn)西瓜的生長(zhǎng)發(fā)育并提高果實(shí)品質(zhì)。與對(duì)照相比，添加了鈣、硅、鎂元素的大多數(shù)處理植株主蔓增長(zhǎng)，葉片面積增大，積累的干物質(zhì)增多，同時(shí)果實(shí)質(zhì)量增大，可溶性固形物含量增高，維生素C含量與可溶性蛋白含量均有一定提高。從提高果實(shí)抗裂性與促進(jìn)西瓜生長(zhǎng)發(fā)育，以及提高果實(shí)品質(zhì)這幾個(gè)綜合方面看來(lái)，本次試驗(yàn)的6號(hào)（Ca 200 mg·L-1、Si 42 mg·L-1、Mg 60 mg·L-1）與9號(hào)（Ca 220 mg·L-1、Si 56 mg·L-1、Mg 72 mg·L-1）處理值得應(yīng)用與推廣，但是基于降低生產(chǎn)成本和盡可能降低肥料使用量的考量，建議優(yōu)先選擇6號(hào)處理。

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