苦豆子生物堿對西瓜品質(zhì)的影響

中圖分類號：S651 文獻標志碼：A 文章編號：1001-4330（2025）05-1151-08

0 引言

【研究意義】西瓜作為新疆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要支柱產(chǎn)業(yè)，其品質(zhì)的提高是重要的發(fā)展方向。然而，化肥過度施用和有機肥施用量偏低導(dǎo)致土壤養(yǎng)分結(jié)構(gòu)不合理，成為制約西瓜優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的主要因素[1]?？喽棺幼鳛橐环N無污染、具有較高選擇性的有機肥料，能改善土壤養(yǎng)分狀況，土壤有機質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀含量隨施用量的增加而增加[2]。因此，苦豆子的應(yīng)用可以有效地改善西瓜的品質(zhì)，提高其產(chǎn)量和市場競爭力，有助于推動綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展?！厩叭搜芯窟M展】苦豆子是一種野生植物資源[3]，在西甜瓜種植中肥效性相當。華羚淇4認為苦豆子所含生物堿可促進根際有益細菌的生長，葉綠素含量和對磷的供給，有利于通過增強光合作用提升果實的糖分累積，對西瓜、甜瓜等作物都具有提高甜度的作用機理。柴仲平等[5]認為施用綠肥（苦豆子）能夠有效提高土壤肥力水平，促進甜瓜增產(chǎn)并改善品質(zhì)，尤其對改善果形指數(shù)，提高VC和還原糖含量有顯著作用。齊曉晨等[6-7]研究表明，施用苦豆子綠肥能顯著改善土壤養(yǎng)分狀況，提高土壤堿解氮含量，能提高光合能力，以增加單果重和提升品質(zhì)。【本研究切入點】作為天然植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)，苦豆子生物堿有提升作物產(chǎn)量和品質(zhì)的潛力[8]。研究苦豆子生物堿對西瓜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，以及應(yīng)用價值是目前急需解決的問題。有機肥施用量減少，化肥施用量增加，會導(dǎo)致農(nóng)業(yè)面源污染[9]。因此，探尋有機與無機肥的施用配比成為西瓜優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培的關(guān)鍵措施[1]。需揭示苦豆子生物堿對西瓜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響?！緮M解決的關(guān)鍵問題】利用苦豆子生物堿調(diào)節(jié)西瓜的養(yǎng)分結(jié)構(gòu)，提高西瓜的綜合品質(zhì)，確定苦豆子生物堿對西瓜具有顯著的增糖增效作用，研究苦豆子生物堿在西瓜栽培上的應(yīng)用效果，為其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中推廣應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于 2020～2022 年在新疆喀什地區(qū)疏勒縣罕南力克鎮(zhèn)完成。試驗點年日照時數(shù) 2822h ，陽光輻射較充足，年均氣溫 11.8^°C ，無霜期215d，年降水量 64mm ，屬于大陸性溫暖帶干旱氣候。試驗地前茬作物為白菜，土壤質(zhì)地砂壤土，肥力中等。基礎(chǔ)肥力（ 0～40cm ）為土壤容重為 1.36g/ cm³ ，有機質(zhì)為 23.59g/kg ，全氮為 0.89g/kg ，堿解氮為 34.93mg/kg ，速效磷為 21.81mg/kg ，速效鉀為 120.92mg/kg，pH 值為7.89。

供試西甜瓜品種：黑珍珠（ A₁ ）、新優(yōu)2號（ A₂ ）、安農(nóng)2號 （A₃） ；供試肥料及代號：苦豆子生物堿水溶液（ T₁ ）、瓜果類專用肥料（ T₂ ）、尿素（T₃） 。

1.2 方法

1. 2.1 試驗設(shè)計

選取3個不同西瓜品種作為供試材料，設(shè)置4個處理：處理 1（T₁） ：苦豆子生物堿水溶液；處理 2（T₂） ：瓜果類專用肥料：施用普通瓜類專用肥料；處理 3（T₃） ：尿素；處理4（對照CK）：常規(guī)基肥處理。

每個處理3次重復(fù)，12個小區(qū)，小區(qū)面積82.5m² ，試驗地總面積為 2 000m² 。以當?shù)胤N植模式為主，栽培措施均按標準要求進行，各處理灌水量相同，灌水時間分別在定植期、伸蔓期、開花坐果期和果實膨大期。統(tǒng)一施用磷酸二銨300kg/hm² 用作基肥一次性施入。后期分別在伸蔓期、坐果期、果實膨大期不同生育期，對各處理小區(qū)采用穴施方式追肥，追肥量為不同肥料處理每株 200g ，噴施苦豆子生物堿水溶液 150mg/L。

1.2. 2 測定指標

1.2.2. 1 單果重、小區(qū)產(chǎn)量及折合產(chǎn)量

在西瓜成熟期進行田間測產(chǎn)，采樣時連同果柄一同取下，防止水分流失。每個品種不同處理各小區(qū)重復(fù)間選取10個，成熟且品質(zhì)良好的果實，確保樣本代表性。將每個西瓜單獨放在電子秤上稱量記錄其重量。計算測量區(qū)域內(nèi)所有西瓜的總重量，即為小區(qū)產(chǎn)量。根據(jù)小區(qū)產(chǎn)量平均值，計算 1m² 的產(chǎn)量。將 1m² 的產(chǎn)量乘以實際種植面積，得到折合產(chǎn)量。

1.2. 2. 2 可溶性固形物

使用PR2-100型折光儀測定可溶性固形物含量，每個品種不同處理各小區(qū)重復(fù)間隨機選取10個果實，每次測量完成取平均值。

1. 2. 2. 3 果實硬度

采用GY-4型數(shù)顯硬度計測量：每個品種不同處理各小區(qū)重復(fù)間隨機選取10個無傷無裂果實，分別在每個果實表面的不同位置測量3～5次，以獲得較為準確的硬度平均值。

1.2.2.4 果實空心度

采用容積法測定果實空心度，計算空心度：空心度 σ=σ （1-（瓜果內(nèi)部體積／瓜果總體積）） × 100% 。每個品種不同處理各小區(qū)重復(fù)間隨機選取10個果實，每次測量完成取平均值。

1.2. 2.5 果實VC含量

測定采用鉬酸銨法[10]，將西瓜果肉樣品用去離子水洗凈后擦干、搗碎，準確稱取10.00于研缽中，加入 10mL 草酸-EDTA溶液，快速研磨成勻漿后轉(zhuǎn)入 50mL 容量瓶，用草酸-EDTA溶液定容后用高速冷凍離心機以 10 000r/min 離心10min ，吸取 10mL 的上清液于 50mL 容量瓶中，加人 1.00mL 的偏磷酸-醋酸溶液和 2.00mL 的5% 硫酸溶液搖勻后，再加入 4.00mL 的鉬酸銨溶液，用去離子水定容至 50mL，15min 后以試劑空白為參照，在 850nm 處測定。

1. 2. 2. 6 果實硝酸鹽含量

利用紫外分光度光度法[]，首先將樣品，分別逐個將其粉碎并提取汁液。將濾液與適量的氫氧化鈉或碳酸鈉混合攪拌均勻，將硝酸鹽從濾液中提取出來。將混合溶液的 pH 值調(diào)節(jié)至中性。將提取后的溶液放人紫外分光光度計中，選擇合適的波長范圍 200～400nm 測量。記錄溶液的紫外吸收光譜。測量前先進行空白校正，并記錄空白光譜。在測量西瓜樣品溶液的紫外吸收光譜后，減去空白光譜，得到西瓜溶液的吸收度。根據(jù)吸收度計算西瓜樣品中硝酸鹽的含量。每個品種不同處理各小區(qū)重復(fù)間隨機選取10個果實，取平均值作為最終結(jié)果。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用MicrosoftExcel2007進行整理、制作圖表，用SPSS26.0進行分析，處理組間多重比較采用Duncan法（ Plt;0.05. ）。結(jié)果以平均值 ± 標準差表示，每組試驗重復(fù)3次。

2 結(jié)果與分析

2. 1 不同施肥處理對西瓜產(chǎn)量的影響

研究表明，品種 A₁，A₂ 和 A₃ 在不同處理CK、T₁，T₂，T₃ 下的單果質(zhì)量和折合產(chǎn)量，大小關(guān)系均為 T₁gt;T₂gt;T₃gt;CK 。西瓜各品種在不同處理間存在顯著差異。對照組的平均單果質(zhì)量為1.90kg ，處理組的平均單果質(zhì)量在 2.63～5.23kg ，處理組的單果質(zhì)量均高于對照組；對照組的小區(qū)產(chǎn)量為 475.83kg ，處理組的小區(qū)產(chǎn)量在 651.50～ ^1308.33kg ，處理組的小區(qū)產(chǎn)量均高于對照組；對照組的折合產(chǎn)量為 1586.17kg/667m² ，處理組折合產(chǎn)量在 2 172. 33～4 361. 33kg/667m² ，處理組的折合產(chǎn)量均高于對照組；處理組與對照組的增產(chǎn)量差異顯著性不同，其中 A₁，A₂，A₃ 處理組的增產(chǎn)量顯著。處理組的單果質(zhì)量、小區(qū)產(chǎn)量和折合產(chǎn)量均高于對照組，其中 A₁，A₂，A₃ 處理組的增產(chǎn)量顯著。表1

表1不同施肥處理下西瓜產(chǎn)量的變化

Tab.1Changes ofdifferent fertilization treatments on yield of watermelon

2.2 不同施肥處理對西瓜品質(zhì)的影響

2.2.1 不同施肥處理對西瓜可溶性固形物的影響

研究表明，西瓜果實中含有大量的可溶性糖含量決定了果實的品質(zhì)。苦豆子生物堿處理對提高西瓜可溶性固形物含量具有積極影響，瓜果類專用肥次之。而施用尿素肥料會導(dǎo)致西瓜可溶性固形物含量的下降。不同施肥處理條件下可溶性固形物含量有所不同，各品種間通過不同試驗處理后，可溶性固形物含量表現(xiàn)為 T₁，T₂ 和 T₃，CK 之間無明顯差異， ΔT₁ 和 T₂ 的可溶性固形物含量顯著高于 T₃ 和CK，同時品種 A₁ 在 T₁ 處理下的增長比例最高，達到49. 46% 。品種 A₂ 在 T₁ 和 T₂ 處理下的增長比例較高，分別為 47.38% 和 44.56% 。品種 A₃ 在 ΔT₁ 處理下的增長比例也相對較高，為44.95% 。在各處理中，所有品種的增長比例均超過了 40% ，各處理間均表現(xiàn)為 T₁gt;T₂gt;T₃gt;CK 圖1

2.2.2 不同施肥處理對西瓜果實硬度的影響

研究表明，隨著苦豆子生物堿提取液的處理，其各品種、各處理間果實硬度也有明顯差別；其因苦豆子生物堿提取液增加了細胞壁的構(gòu)成物質(zhì)中纖維素的含量，隨著成熟期的推移，其果實硬度強度任然表現(xiàn)為： T₁gt;T₂gt;T₃gt;CK ;苦豆子生物堿施肥處理的果實硬度最高，具有最佳的效果。瓜果類專用肥料處理的效果次之。不施肥處理的果實硬度最低，果實品質(zhì)相對較差。施肥對提高西瓜果實硬度有明顯作用，尤其是苦豆子生物堿施肥處理效果最為顯著。其中品種 A₁ 在 T₁ 處理下的硬度比例最高，達到 28.16% 。品種 A₂ 在 T₂ 處理下的硬度比例最高，達到 28.92% 。品種 A₃ 在T₁ 處理下的硬度比例最高，達到 47.38% 。圖2

圖1 不同施肥處理下西瓜可溶性固形物的變化Fig.1Changes of different fertilizationtreatmentsonsolublesolidsofwatermelon

圖2 不同施肥處理下西瓜果實硬度的變化 Fig.2Changes of different fertilization treatmentsonwatermelonfruithardness

2.2.3不同施肥處理對西瓜果實空心度的影響

研究表明，通過不同的施肥處理，西瓜果實成熟過程中及成熟后果實的空心度有明顯的改善，施肥處理能有效降低西瓜果實空心度，其中，苦豆子生物堿處理效果最為顯著。不施肥處理的果實空心度最高，果實品質(zhì)相對較差。因此，使用苦豆子生物堿以降低果實空心度，提高果實品質(zhì)。 T₁ 與 T₂ 之間 ?T₃ 與CK之間不顯著，但隨著成熟期的的推移，各品種間果實空心度有了明顯的差異，均表現(xiàn)為， T₁gt;T₂gt;T₃gt;CK ;瓜果類專用肥料處理的效果次之，但與苦豆子生物堿處理相比，仍有一定差距。其中品種 A₁ 在CK處理下的空心度比例最高，達到 92.38% 。品種 A₂ 在 T₃ 處理下的空心度比例最低，為 15.16% 。品種 A₃ 在各個處理下的空心度比例相差不大，但在CK處理下的空心度比例較高，達到 86.30% 。圖3

圖3 不同施肥處理下西瓜果實空心度的變化 Fig.3Changes of different fertilization treatmentsonwatermelonfruithollowness

2.2.4不同施肥處理對西瓜果實硝酸鹽含量的影響

研究表明，隨著苦豆子生物堿提取液的處理，西瓜果實的始熟期明顯提前，硝酸鹽含量酸呈相反的變化趨勢，成熟度呈上升趨勢;其中，品種 A₁ 在 T₃ 處理下的硝酸鹽含量比例最高，達到1.01% ， T₁ 處理下最低， T₂ 次之。品種 A₂ 在 T₃ 處理下的硝酸鹽含量比例最高，達到 7.61% ， ΔT₁ 處理下最低， T₂ 次之。品種 A₃ 在 T₃ 處理下的硝酸鹽含量比例最高，達到 3.52% ， T₁ 處理下最低， T₂ 次之。圖4

圖4 不同施肥處理下西瓜果實硝酸鹽含量的變化

Fig.4 Changesofdifferent fertilization treatmentsonnitratecontentof watermelon fruits

2.2.5 不同施肥處理對西瓜果實VC含量的影響

研究表明，隨著苦豆子生物堿提取液的處理，果實VC的含量明顯增加、且與可溶性固形物呈正相關(guān)，各品種不同處理間表現(xiàn)為 T₁gt;T₂gt;T₃gt; CK;其中，品種 A₁ 在 T₁ 處理下的VC含量比例最高，達到 69.84% ；品種 A₂ 在 T₁ 處理下的VC含量比例最高，達到 73.08% ；品種 A₃ 在 T₂ 處理下的VC含量比例最高，達到 65.67% 。圖5

圖5 不同施肥處理下西瓜果實VC含量的變化

Fig.5Changes of different fertilization treatmentsonvitamin Ccontentof watermelonfruits

作用[16] 。

3.2 苦豆子生物堿與瓜果專用肥及尿素的施用比較

試驗中，苦豆子生物堿處理組的西瓜產(chǎn)量和品質(zhì)指標均顯著高于瓜果專用肥和尿素處理組?？喽棺由飰A可以更好地改善西瓜土壤養(yǎng)分狀況，提高土壤有機質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀含量，從而提高西瓜的產(chǎn)量和品質(zhì)。適量的氮肥用量能顯著減少西瓜中硝酸鹽含量[17]，減氮的同時增施鉀肥有助于進一步降低西瓜中硝酸鹽含量[18]。長期過量施用化肥使果實可溶性固形物含量下降，硝酸鹽含量增高[19]，并且西瓜中硝酸鹽含量與氮肥施用水平呈正相關(guān)關(guān)系，雖然氮肥的施用有助于西瓜產(chǎn)量增長，但不顯著而且不利于果實品質(zhì)的提高。與僅施用化肥相比，化肥與苦豆子綠肥配施處理可以提高立架西瓜的干物質(zhì)量、葉中氮與鉀的含量、整株氮磷鉀積累量、果實縱徑橫徑以及單果重均在 M₂ 處理時達到最大值。因此，苦豆子生物堿與常規(guī)復(fù)合肥配合施用可以顯著提高西瓜的產(chǎn)量和果實品質(zhì)[20]

3.3 苦豆子生物堿在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用前景

3討論

3.1 苦豆子生物堿對西瓜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

可溶性固形物是指果蔬中所有能溶解于水的化合物的總稱，主要包括糖、酸、維生素和礦物質(zhì)等，決定了果實的口感與風(fēng)味，是衡量果蔬品質(zhì)的一個重要指標[12]。硬度是評價果蔬質(zhì)地和貯運效果的重要參考指標，是影響果蔬口感的重要因素[13]。VC可以提高免疫力[14]。施苦豆子綠肥的西瓜產(chǎn)量高，可溶性固形物含量高，品質(zhì)好[15]通過田間試驗發(fā)現(xiàn)，苦豆子生物堿處理組的西瓜單果重、產(chǎn)量、可溶性固形物含量、硬度、果實空心度、硝酸鹽含量和VC含量均顯著高于對照組，對西瓜產(chǎn)量和品質(zhì)具有顯著的提高作用。有相關(guān)研究證實，施苦豆子綠肥（顆粒）的甜瓜產(chǎn)量高，可溶性固形物含量高、品質(zhì)好；施用綠肥（苦豆子鮮草）對立架甜瓜土壤速效養(yǎng)分與產(chǎn)量的影響等；研究說明不論是苦豆子綠肥顆粒還是苦豆子鮮草不但能有效提高土壤肥力水平，而且能促進西瓜增產(chǎn)并改善品質(zhì)，尤其對改善果形指數(shù)及還原糖含量有顯著作用。因此，在西瓜種植中施用苦豆子綠肥（顆粒）和苦豆子鮮草可作為常規(guī)施肥的補充手段，對實現(xiàn)西瓜優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)起到一定的輔助。

苦豆子生物堿可以顯著提高西瓜的可溶性固形物含量、VC含量、硬度、成熟度，同時降低硝酸鹽含量和果實空心度。且與常規(guī)復(fù)合肥配合施用對其各西瓜品種間的產(chǎn)量和果實品質(zhì)都具有顯著的作用，在多項檢測指標上表現(xiàn)均較好[21-24]。

4結(jié)論

4.1苦豆子生物堿處理組的西瓜單果重、產(chǎn)量、可溶性固形物含量、硬度、果實空心度、硝酸鹽含量和VC含量均顯著高于對照組，苦豆子生物堿可以顯著提高西瓜的產(chǎn)量和品質(zhì)。

4.2苦豆子生物堿處理組的西瓜產(chǎn)量和品質(zhì)指標均顯著高于瓜果專用肥和尿素處理組，苦豆子生物堿作為一種有機肥料，可以更好地改善西瓜王壤養(yǎng)分狀況，提高西瓜的產(chǎn)量和品質(zhì)。

4.3苦豆子生物堿可以顯著提高西瓜的可溶性固形物含量、VC含量、硬度、成熟度，同時降低硝酸鹽含量和果實空心度，表明其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有較高的推廣價值。

4.4苦豆子生物堿與常規(guī)復(fù)合肥配合施用對三個西瓜品種間的產(chǎn)量和果實品質(zhì)都具有顯著的作用，表明其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有較高的推廣價值。

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Studies on the effects of alkaloids of bitter bean seeds on the quality of watermelon

WU Bin，WU Haibo，LIU Xiangyu， ZHAO Long（Turpan Experimental Sration， Xinjiang Uygur Autonomous Region Academy of Agricultural Sciences ， Tur-pan Xinjiang 838000， China）

Abstract：【Objective】To explore the effcts of the application of bitter bean seed alkaloids with special fertilizers for melons and fruitsandurea ontheyieldand qualityof watermelonand clarify its effects on the yield andquality of watermelon.【Methods】A field trial was conducted with watermelon varieties：Black Pearl （ A₁ ），New Superior No.2（ A₂ ）and Anon No. 2（ A₃ ）as the test materials，and four treatments were set up in the trial，with three replications for each treatment： treatment 1（T₁） ）：aqueous solution of bitter bean seed alkaloids；treatment 2（ T₂ ）：special fertilizer for melons and fruits；treatment 3（ T₃ ）：urea；and treatment4（CK）：acontrol conventionalbasal fertilizer treatment，respectively.The effects of bitter bean alkaloid application on the yield and quality of three watermelon varieties were analyzed.【Results】The treatment with aqueous solutionof bitter bean seed alkaloids significantly increased the economicand biological yields of the three watermelon varieties；significantly increased the soluble solids，vitamin C content and fruit hardness，and reduced the nitrate content and fruit hollowness. The three varieties showed better yield increase and improvement insingle fruit weight，yield，soluble solids content，hardness，fruit holowness，nitrate content and vitamin C content. Single fruit weight increased by 59.95% ， 73.03% and 55.52% ，respectively， compared with control CK. Yield increased by 59.45% ， 74.98% and 57.91% over control CK，respectively. Soluble solids content increased by 49.46% ， 47.38% and 44.95% over control CK，respectively. Hardness increased by 28.16%， 25.98% and 47.38% over control，respectively. Fruit hollowness was reduced by 92.38% ， 83.96% and 86.3% ，respectively，over the control. Nitrate content was reduced by 25% ， 30.94% and 34.64% ，respectively，over the control. Vitamin C content increased by 69.84% ， 73.08% and （2 65.67% ，respectively，over the control.【Conclusion】 Bitter bean seed alkaloids can significantly increase the soluble solids content，vitamin C content，hardness and ripeness of watermelon，while reducing nitrate content and fruit hollowness.And the application with conventional compound fertilizer has a significant effect on the yield and fruit quality among its various watermelon varieties，and performs better in a number of testing indexes.

Key words：watermelon;bitter bean seeds；alkaloids;yield;quality