西番蓮在山地環(huán)境的果實發(fā)育及品質(zhì)表現(xiàn)

王葉滕堯張建利陳彩霞張子雄龍秀琴

(1.貴州省山地資源研究所，貴州 貴陽 550001；2.貴州省植物園，貴州 貴陽 550004；3.貴州民族大學生態(tài)環(huán)境工程學院，貴州 貴陽 550025)

百香果學名西番蓮(PassifloraedulisSims.)，是原產(chǎn)于熱帶地區(qū)的草本或常綠攀緣木質(zhì)藤本多年生植物，屬被子植物門雙子葉植物綱西番蓮科(Passifloraceae)西番蓮屬(Passiflora L.)[1]，分布于巴西、美國、哥倫比亞、越南、澳大利亞等地，廣泛種植于我國熱帶與亞熱帶地區(qū)，其果實多汁、香氣濃郁，且富含類黃酮、生物堿等生物活性成分，是一種廣受歡迎的水果。同時其適應(yīng)性強，適生范圍廣，可通過關(guān)閉氣孔、調(diào)節(jié)脯氨酸、糖分積累來防止水分流失，形成應(yīng)對水分匱缺的適應(yīng)策略[2]；同時驅(qū)動抗寒基因的差異表達及SOD、MDA、CAT生理生化變化適應(yīng)低溫環(huán)境[3,4]；改變植株器官形態(tài)、葉片組織結(jié)構(gòu)，調(diào)整營養(yǎng)平衡，減少鹽漬環(huán)境對其生長影響[5]。

“臺農(nóng)1號”百香果是臺灣鳳山熱帶園藝試驗所于20世紀70年代用紫色種與黃色種雜交選育出的新品種，是當前中國乃至東南亞地區(qū)應(yīng)用最廣泛的西番蓮品種，在廣西地區(qū)春季種植后90d開始開花，花后55～60d果實成熟[6]，但高溫是限制其花芽形成和坐果的最主要因子之一，超過28℃易導(dǎo)致成花敗育[7]，其種植區(qū)域呈現(xiàn)由南向北延伸的趨勢。黃果西番蓮甜度高，可作鮮食水果，有較好的發(fā)展前景，在云南、福建等地進行大量引育研究，并從引進黃果西番蓮品種中篩選出“黃金”西番蓮，在寧德市、漳州市等地進行試種，“黃金”西番蓮具有適應(yīng)性好、甜度高、香氣濃郁的特點[8,9]。

貴州是喀斯特地貌分布最為廣泛的地區(qū)，同百香果原產(chǎn)地在土壤質(zhì)地、氣候條件方面具有較大差異，其中山地占比達90%以上，其冷涼氣候為避開夏季高溫脅迫提供可能，可延伸百香果在我國的種植范圍，同時可實現(xiàn)同廣西、海南等熱帶產(chǎn)區(qū)錯峰上市，保障市場有效供給。而近年對西番蓮品質(zhì)評價多聚焦于果實大小、可食率等外觀特征，礦質(zhì)元素、糖、有機酸、維生素、氨基酸等內(nèi)在品質(zhì)及農(nóng)藥殘留等方面，其中“紫香1號”在低熱河谷區(qū)域的果實營養(yǎng)表現(xiàn)以及貴州逸生種“平塘一號”果實性狀、營養(yǎng)成分、氨基酸含量及農(nóng)藥殘留量等已進行研究報道[10,11]，但目前針對“臺農(nóng)1號”(紫果)、“福建3號”(黃果)在山地冷涼環(huán)境的果實發(fā)育動態(tài)及品質(zhì)表現(xiàn)尚未見詳細報道。本研究以2個百香果主栽品種為材料，對其在山地環(huán)境的果實發(fā)育動態(tài)及品質(zhì)表現(xiàn)進行初步研究，以期為貴州及其它冷涼地區(qū)發(fā)展百香果產(chǎn)業(yè)提供借鑒和參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地

本研究在貴州從江縣百香果高標準產(chǎn)業(yè)園(N25°48′，E109°01′)進行，屬亞熱帶季風氣候區(qū)，年平均氣溫18.4℃，百香果生長季月均降水量149.8mm，日最低溫、最高溫出現(xiàn)時段為5∶00—7∶00、14∶00-16∶00；土壤為云貴高原黃壤土，pH為4.52，有機質(zhì)14.1g·kg-1，全氮0.11%，有效磷25.7mg·kg-1，速效鉀171mg·kg-1，陽離子交換量8.3cmol·kg-1，速效氮168mg·kg-1，2019年由杉樹林地坡改梯而成。

1.2 試驗材料

試驗材料為雜交種“臺農(nóng)1號”(簡稱紫果)、黃果種“福建3號”(簡稱黃果)嫁接大苗(苗高>70cm，莖粗>0.3cm，乳白色幼嫩根系分布培養(yǎng)杯基質(zhì)1/3以上)，均來源于福建百香果產(chǎn)業(yè)園。采用隨機區(qū)組設(shè)計，設(shè)置生物學重復(fù)3次，共計6個小區(qū)，每個梯帶為一小區(qū)，每小區(qū)定植50株，株行距3m×2.5m。所有試驗材料于2020年4月15日完成定植，定植前按照有機肥(農(nóng)家肥)10kg/株進行土壤改良，悅田YT10-A多功能田園管理機開廂起壟(壟面寬80cm、壟底寬100cm、壟高35cm)，水泥柱加鐵絲搭建單線籬笆架(水泥柱間距為3m)，各小區(qū)間按照當?shù)匚锖蜷_展相同的水肥藥、修枝整形等管理。

1.3 數(shù)據(jù)采集

6月(第1批)、8月(第2批)分別隨機標記授粉后的紫果果實于每周測量縱徑、橫徑，觀測不同批次果實發(fā)育動態(tài)。每個小區(qū)隨機選取不同批次成熟果實30個測量其單果重、果皮重、果皮厚度，計算可食率，并觀測其室溫貯藏期間果皮顏色變化，比較山地紫果、黃果的耐貯性。取果漿經(jīng)勻漿器處理后開展營養(yǎng)成分分析，其中磷、鉀、鈣、錳、鋅、鐵、銅、鎂、鈉等礦質(zhì)元素含量測定參照GB5009.87-2016、GB 5009.91-2017、GB 5009.92-2016、GB5009.242-2017、GB 5009.14-2017、GB 5009.90-2016、GB 5009.13-2017、GB 5009.241-2017、GB 5009.91-2017等標準；還原糖、可溶性固形物、粗纖維、淀粉、有機酸(蘋果酸、檸檬酸)、維生素C、維生素E、茶多酚、總黃酮、脂肪、蛋白質(zhì)、β-胡蘿卜素等內(nèi)含物含量參照GB 5009.7-2016、GB/T 12143-2008、GB/T 5009.10-2003、GB 5009.9-2016、GB 5009.157-2016、GB 5009.86-2016、GB 5009.82-2016、GB/T 21733-2008、SN/T 4592-2016、GB 5009.6-2016、GB 5009.5-2016、GB 5009.83-2016等標準測定；氨基酸含量參照GB 5009.124-2016標準測定。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

實驗數(shù)據(jù)采用Excel 2010軟件進行統(tǒng)計并制圖，利用IBM SPSS Statistics 22.0軟件對各指標進行顯著性分析(顯著性閾值為p<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 果實發(fā)育動態(tài)

對紫果2個批次的果實發(fā)育進行跟蹤監(jiān)測表明，不同批次果實在授粉后均進入膨大期，2周后膨大結(jié)束進入緩慢生長階段，因此授粉后的2周內(nèi)是水肥管理的關(guān)鍵期；不同批次果實大小具有較大差異，在第5周時，第1批果實縱徑、橫徑分別較第2批大24.7%、25.9%，見圖1a、圖1b，表明第1批果實有更好商品性，做好科學調(diào)控，提高首批果坐果率對提升產(chǎn)量和經(jīng)濟效益有重要意義。

圖1 山地環(huán)境下不同批次的紫果果實發(fā)育動態(tài)

2.2 果實外觀品質(zhì)及采后變化

研究表明，黃果平均單果重為85.5g，紫果平均單果重為71.2g，黃果平均單果重顯著高于紫果；在山地環(huán)境種植的紫果、黃果可食率差異不顯著，分別為45.69%～52.18%、42.52%～56.08%；紫果果皮厚度為5.82～7.34mm，黃果果皮厚度為5.42～6.90mm，兩者差異不顯著，見圖2a～c。在山地環(huán)境下種植的紫果、黃果果皮光滑、光澤度好，果皮白色斑點均勻分布，在室溫條件下紫果果皮顏色隨著貯藏天數(shù)推移逐漸變深，在第7天出現(xiàn)皺縮現(xiàn)象，黃果果皮由綠色向黃色轉(zhuǎn)變，到第11天出現(xiàn)皺縮和黑色斑點，表明室溫下黃果較紫果有更好的耐貯性，見圖2d。

圖2 山地百香果果實外在品質(zhì)及室溫貯藏果皮變化

2.3 果實內(nèi)在品質(zhì)表現(xiàn)

通過對山地種植的紫果、黃果果實的2種大量元素和7種中微量元素進行測試分析，表明兩者營養(yǎng)元素含量各有優(yōu)勢，但“臺農(nóng)1號”總體表現(xiàn)更好，其中磷、錳、鋅、鐵、鎂元素含量顯著高于“福建3號”，分別是其1.42、1.52、1.90、1.35、1.29倍，但鉀、鈣元素在“福建3號”表現(xiàn)更突出，高出“臺農(nóng)1號”32%、15%，而銅、鈉元素在2個品種間差異不顯著，見表1。

山地環(huán)境下紫果在檸檬酸、維生素C、維生素E、茶多酚、總黃酮、β-胡蘿卜素等6個營養(yǎng)指標顯著高于黃果，其中維生素E、茶多酚、總黃酮、β-胡蘿卜素分別是其3.00、2.05、4.08、2.52倍；而黃果僅在還原糖、淀粉含量顯著高于紫果，兩者在可溶性固形物、粗纖維、蘋果酸、脂肪、蛋白質(zhì)等5個營養(yǎng)指標差異不顯著?？傮w而言，在山地環(huán)境種植的紫果與黃果相比較，除糖以外的營養(yǎng)更具有優(yōu)勢。

表2 山地百香果果實內(nèi)含物組成分析

對山地種植的紫果、黃果果實中8種人體必須氨基酸及8種非必須氨基酸進行比較分析，結(jié)果如圖4所示，2品種含量最高的氨基酸均為谷氨酸(Glu)，分別為0.30g·100g-1、0.31g·100g-1，紫果中氨基酸含量高于黃果的有12種，其中包括人體必需的蘇氨酸(Thr)、亮氨酸(Leu)以及組氨酸(His)、絡(luò)氨酸(Tyr)、甘氨酸(Gly)和絲氨酸(Ser)等6種氨基酸達到顯著差異。而黃果中含有人體所需的甲硫氨酸(Met)、纈氨酸(Val)和丙氨酸(Ala)顯著高于紫果，見圖3。

圖3 山地百香果果實氨基酸組成

3 討論與結(jié)論

西番蓮自20世紀引種到中國，經(jīng)過多年發(fā)展其種植面積取得突飛猛進，2020年全國種植面積達到約6.67萬hm2，是原產(chǎn)地巴西的1.6倍。但溫度一直是制約西番蓮產(chǎn)業(yè)的一個重要因素，超過30℃以上或20℃以下會造成西番蓮生長減慢，低于15℃基本停止生長[12]，而相關(guān)研究也表明，溫度每升高1℃將造成減產(chǎn)3.1%～7.4%，因此適時調(diào)整作物區(qū)域布局和種植結(jié)構(gòu)對產(chǎn)業(yè)安全具有重要意義[13]。

西番蓮種植區(qū)域向緯度(海拔)更高的冷涼地區(qū)延伸是一個新的趨勢。通過在貴州山地環(huán)境種植大苗，可推遲定植時間，有效避開倒春寒對幼苗形成冷凍脅迫，減少冷害造成的質(zhì)膜透性破壞及丙二醛等有害物質(zhì)累積[2,14]，且2品種在貴州山地種植也可實現(xiàn)5月底上架(1.8m)，與廣西等主產(chǎn)區(qū)春果生長期同步[5]。果實發(fā)育動態(tài)表明授粉后的2周是農(nóng)藝管理的關(guān)鍵期，水肥供給不足直接影響果實產(chǎn)量和品質(zhì)。徐寧研究表明，“臺農(nóng)1號”百香果在花后前期幼果快速生長，開花后15～20d幼果基本達到最大[6]；張朝坤發(fā)現(xiàn)，“黃金”西番蓮冬果果實縱橫徑生長均表現(xiàn)為先快后慢的特點，生長曲線均呈單峰曲線，果實迅速膨大期為謝花后21d[15]；本研究中果實膨大期縮短約1周，可能是溫度差異導(dǎo)致介導(dǎo)酶活影響水分、營養(yǎng)代謝引起的。

貴州山地土壤礦質(zhì)元素種類豐富，加之晝夜溫差大，有利于促進果實營養(yǎng)物質(zhì)累積。貴州冷涼山地種植的西番蓮與福建熱區(qū)相比，紫果單果重有所增加，并通過降低果皮厚度提升了果實可食率；黃果單果重、果皮厚度均增加，可食率較熱區(qū)降低[16]，這可能與紫果、黃果對溫度需求差異有關(guān)。2個品種果實礦質(zhì)元素和氨基酸含量較主產(chǎn)區(qū)更高，其中“臺農(nóng)1號”銅、鐵、鎂元素含量較主產(chǎn)區(qū)高出16.7%、148.7%、23.6%，谷氨酸、天冬氨酸、精氨酸等氨基酸含量是主產(chǎn)區(qū)市售果的4.67倍、3.69倍、39.84倍，而“福建3號“果實中3種元素較主產(chǎn)區(qū)分別高出16.7%、22.3%和降低4.3%，3種氨基酸分別是主產(chǎn)區(qū)市售果的4.78倍、3.62倍、33.76倍[[17]。值得注意的是，具有良好抗氧化活性的維生素C、黃酮類物質(zhì)在冷涼山地栽培的“臺農(nóng)1號”中有較高含量，是“福建3號”的4.1倍，可作為一種藥食同源水果，有效提高人體免疫機能[18]。

本研究對2個西番蓮栽培種在山地環(huán)境的果實發(fā)育及品質(zhì)表現(xiàn)做了初步探究，綜合各指標表明，山地環(huán)境種植的紫果、黃果果實發(fā)育較好，礦質(zhì)元素、黃酮、氨基酸等營養(yǎng)表現(xiàn)較主產(chǎn)區(qū)更突出，具有獨特的品質(zhì)優(yōu)勢，但因貴州山區(qū)秋后溫度偏低，相對于主產(chǎn)區(qū)產(chǎn)季縮短，且大部分區(qū)域不適宜露地越冬，次年需更換新苗。因此，如何加快種苗繁育技術(shù)提升，降低種苗成本并適度密植，搶抓首批果經(jīng)濟效益，加強抗逆資源的功能挖掘，培育抗寒耐寒、早熟高產(chǎn)品種，有效延長果實產(chǎn)季等仍需進一步深入研究。