徐淮地區避雨栽培對早熟砂梨果實糖積累和營養生長的影響

李剛波，張 梅，樊繼德，趙 林，張 婷，藺 經，常有宏，楊 峰，*

(1.江蘇徐淮地區徐州農業科學研究所，江蘇 徐州 221121； 2.江蘇省農業科學院 果樹研究所/江蘇省高效園藝作物遺傳改良重點實驗室，江蘇 南京 210014)

我國是梨生產大國，梨生產量、栽培面積、品種數量和出口量均居世界前列[1]。在國內，梨是僅次于蘋果、柑橘的第三大水果產業，在世界梨產業發展中具有重要地位[2]。徐淮地區主要種植品種包括酥梨、鴨梨等傳統梨品種。近年來，逐步引進翠冠、蘇翠1號、三水梨、黃冠等早熟砂梨品種。蘇翠1號屬于早熟砂梨品種[3]，由江蘇省農業科學院果樹研究所用華酥和翠冠雜交選育而成，適應性較高，在江蘇、湖南、湖北、山東地區均適宜種植[4]。

良好的果園生態環境不僅可以提高果實品質，同時還可以有效地防控園區內各種病蟲害，徐淮地區多年平均降水量為844.6 mm，導致梨樹在該地區病蟲害發生程度嚴重，早熟梨品種特性不能有效發揮出優勢，優果生產率低，嚴重制約了果農經濟效益的提高。近年來，避雨栽培在果樹生產管理中得到了廣泛應用，尤其是在降雨量大的南方地區，可有效杜絕病原菌的傳播[5-6]。避雨栽培主要通過搭建固定薄膜和鋼架形成一種保護式的避雨栽培環境，果樹生長發育的環境因子如光照強度、溫濕度、土壤溫濕度等受到影響，進而調控樹體的果實發育和營養生長[7]。有研究發現，避雨栽培可以減輕葡萄病蟲害的發生程度[8]，提高葡萄果粒醛類化合物的合成量[9]，有效降低大櫻桃果實的裂果率[10]。桃樹上采用避雨栽培可明顯減少因雨水過多造成的產量損失，并維持桃果實較好的綜合品質[11]。果樹果實發育要經歷幼果期、果實膨大期和果實成熟期等階段，果實膨大期和成熟期的環境變化與果實品質具有密切關系。通過避雨栽培改變梨生長環境，對于果實生長發育和品質形成有重要影響。目前，在葡萄[12]、櫻桃[13]、桃[14]等果樹上已有大量研究，但早熟砂梨避雨栽培研究相對較少。本文通過早熟砂梨避雨栽培果實生長發育過程中糖含量動態變化，研究避雨栽培對果實糖積累和營養生長的影響，以期為早熟砂梨避雨栽培在徐淮地區的推廣提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2017年在江蘇徐淮地區徐州農業科學研究所現代農業示范基地梨園內進行。土壤為黏壤土，土壤有機質含量5 g·kg-1，銨態氮含量45.01 mg·kg-1，硝態氮含量14.21 mg·kg-1，速效鉀含量195.86 mg·kg-1，速效磷含量35.24 mg·kg-1。太陽能年輻射1 393～1 625 kWh·m-2，年日照數為2 200～3 000 h，標準光照下年平均日照時間為3.80～4.45 h。

1.2 試驗方法

梨園管理水平良好，選擇長勢一致的5年生蘇翠1號和翠冠梨樹，3 m×5 m株行距。避雨棚為生產上常規的卷膜式連棟鋼架大棚，單棟棚長寬高為90 m×5 m×5 m，南北走向，棚頂薄膜為透光率為90%的聚乙烯薄膜。日常栽培管理：在無雨天氣將棚膜卷起，棚頂兩側同時向上卷膜，卷膜幅度與水平地平面最大角為80°，降雨前將棚膜放下。其他栽培管理方式避雨栽培(shelter cultivation，SC)與露地栽培(open cultivation，OC)相同。

試驗設4個處理，蘇翠1號和翠冠的避雨栽培處理和露地栽培處理分別用BS、LS、BC、LC表示，以露地栽培作為對照。將DP99-LX光照強度記錄儀懸掛于梨樹行間無枝條遮擋的位置，懸掛高度與樹冠冠層中部持平，從6月14日始進行不間斷實時監測，每隔2 h記錄1次數據并自動存儲，間隔7 d每處理取樹冠外圍30個果實以做單果重、糖組分的測定樣品，共計5個時期，果實成熟后測有機酸含量。果實采收后隨機采取樹冠外圍成熟葉片30片，測定葉片鮮質量和干質量。落葉后隨機選取20根一年生枝條測量新梢長度與粗度。

1.3 指標測定

1.3.1 光強與品質

利用儀器自帶軟件將數據導出，求光照強度日平均值。采用精度為百分之一的電子天平測定果實單果重，糖酸組分測定參照姚改芳等[15]方法，采用美國生產的Agilent1260 Infinity高效液相色譜儀測定，流動相為乙腈∶水體積比7∶3，流速0.7 mL·min-1，柱溫30 ℃，進樣量為20 μL。可溶性糖為糖組分含量的和，有機酸含量為酸組分含量的和。

1.3.2 枝葉指標

新梢長度與粗度采用常規法測定獲得。葉片鮮質量(mF)測定：剪取葉片裝入塑料袋中后立即帶回實驗室內，用分析天平稱取鮮質量。葉片干質量(mD)測定：將葉片放入溫度為100～105 ℃烘箱殺青10 min，70～80 ℃左右烘干至恒質量，取出葉片置于干燥器中冷卻至室溫，稱干質量。葉片含水量(%)=(mF-mD)/mF×100。

1.4 數據處理

試驗設3次重復，采用Excel 2007軟件作圖，SPSS 19.0軟件進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 試驗周期內日平均光照強度變化

從圖1中可以看出，避雨栽培與露地栽培的光照強度日平均變化趨勢基本一致，6月14日至7月12日試驗周期內，避雨栽培光照強度顯著低于露地栽培。6月14日至7月3日，露地栽培光照強度明顯較避雨栽培高；隨著時間的推移，7月4日至6日進入雨水較多天氣，2種栽培模式下的光照強度下降幅度均較大，避雨與露地光照強度基本趨于一致。7月7日光照強度差值較大，避雨栽培比露地低1.25 萬lx(圖1)。表明棚膜卷起后仍然對棚內的光照強度有一定影響，即使陰雨天氣避雨栽培內光照強度仍然要低于露地栽培。

2.2 避雨栽培對早熟梨單果重的影響

由圖2可見，6月14日至7月12日果實膨大中、后期，避雨栽培蘇翠1號果實單果重增加速度始終高于露地栽培，而翠冠6月28日露地栽培單果重小于避雨栽培，說明從6月14日至6月28日，避雨栽培果實單果重增加速率高于露地栽培。7月5日露地栽培翠冠單果重大于避雨栽培，7月12日翠冠和蘇翠1號避雨栽培果實的單果重均明顯大于露地栽培，分別比露地栽培大18.8、56.75 g。表明避雨栽培有利于果實單果重的提高。

2.3 避雨栽培對果實糖組分積累和總糖含量的影響

蔗糖、果糖、葡萄糖、山梨醇是砂梨果實中主要的可溶性糖組分。自6月14日至7月12日果實成熟，2種早熟砂梨果實蔗糖、果糖、葡萄糖、山梨醇和總糖的積累量各異(表1～表5)。6月14日果實內葡萄糖、果糖和山梨醇積累量較蔗糖高，蔗糖含量最低。由表1可見，2種梨果實發育過程中葡萄糖含量變化趨勢不同：2種栽培條件下蘇翠1號均呈先下降后上升再下降趨勢，7月12日避雨栽培的果實葡萄糖含量顯著高于露地栽培；避雨栽培下翠冠果實的葡萄糖含量隨著果實逐漸成熟發育逐漸降低，但7月12日時顯著高于露地栽培。蔗糖含量在6月14日檢測含量較低，6月21日之后，蔗糖含量迅速上升，7月12日避雨栽培的蘇翠1號和翠冠果實蔗糖含量顯著高于露地栽培(表2)。成熟時果實蔗糖和果糖含量所占可溶性總糖含量比例較其他糖組分要高，7月12日，蘇翠1號和翠冠避雨栽培果實果糖含量分別為42.79、39.40 mg·g-1，占可溶性糖總量比例分別達41.37%和40.57%，露地栽培果實果糖含量分別為35.00、35.96 mg·g-1，占可溶性糖總量比例分別達41.20%和43.69%(表3)。6月14日至6月28日，2種梨果實內山梨醇含量變化趨勢不一致，蘇翠1號避雨栽培與露地栽培含量幅度波動相反；從6月29日至7月12日，翠冠果實山梨醇積累量加快，小幅上升后又下降；7月12日果實成熟時，2品種梨的山梨醇含量均低于6月14日(表4)。由表5中可知，在果實發育期，2種梨避雨栽培果實在發育過程中可溶性糖積累量波動不一，但7月12日避雨栽培果實的可溶性糖含量均顯著高于露地栽培(表5)，說明避雨栽培有利于提高果實的可溶性糖含量。

圖1 日平均光照強度變化Fig.1 Change of diurnal average light intensity

BS，蘇翠1號避雨栽培；LS，蘇翠1號露地栽培；BC，翠冠避雨栽培；LC，翠冠露地栽培。下同。BS， Sucui 1 under rain-sheltered cultivation; LS， Sucui 1 under open-field cultivation; BC， Cuiguan under rain-sheltered cultivation; LC， Cuiguan under open-field cultivation. The same as below.圖2 避雨栽培對果實單果重的影響Fig.2 Effect of rain-sheltered cultivation on fruit weight of fruit

2.4 避雨栽培對果實酸組分和有機酸含量的影響

果實有機酸含量是評價果實品質的一項重要指標。從圖3可知，2個早熟梨品種避雨栽培果實有機酸含量較露地栽培明顯低。蘋果酸、奎寧酸和檸檬酸各占果實有機酸總量的比例較高，莽草酸占比例較小，且避雨栽培果實內莽草酸含量與露地栽培無顯著差異。避雨栽培果實蘋果酸、奎尼酸和檸檬酸含量與露地栽培差異較大。蘇翠1號和翠冠避雨栽培果實蘋果酸含量較露地栽培分別低35.08%、21.05%，檸檬酸含量較露地栽培高，蘇翠1號避雨栽培果實內奎寧酸含量較露地栽培高16.11%，翠冠避雨栽培果實奎寧酸含量較露地栽培低30.72%。以上表明，避雨栽培有利于降低果實有機酸含量，主要影響蘋果酸、檸檬酸、奎寧酸含量，對莽草酸影響不明顯，且避雨栽培對不同品種早熟砂梨果實酸組分含量之間的轉化與積累影響不同。

表1 避雨栽培對果實葡萄糖含量的影響

Table1Effect of rain-sheltered cultivation on fruit glucose content

mg·g-1

表中同列數據后無相同小寫字母的表示差異顯著(P<0.05)。下同。

Values within a column without the same lower letters indicated significant difference (P<0.05). The same as below.

表2 避雨栽培對果實蔗糖含量的影響

Table2Effects of rain-sheltered cultivation on sucrose content in fruits

mg·g-1

表3 避雨栽培對果實果糖含量的影響

Table3Effects of rain-sheltered cultivation on fructose content in fruits

mg·g-1

表4 避雨栽培對果實山梨醇含量的影響

Table4Effects of rain-sheltered cultivation on sorbitol content in fruits

mg·g-1

表5 避雨栽培對果實可溶性糖含量的影響

Table5Effects of rain-sheltered cultivation on soluble sugar content in fruits

mg·g-1

Sa，莽草酸；Qa，奎寧酸；Ca，檸檬酸；Ma，蘋果酸；Oa，有機酸。Sa， Shikimic acid; Qa， Ouinic acid; Ca， Citric acid; Ma， Malic acid; Oa， Organic acid.圖3 避雨栽培對果實酸組分和有機酸總量的影響Fig.3 Effects of rain-sheltered cultivation on acid components and total organic acids in fruits

2.5 避雨栽培對營養生長的影響

表6顯示，避雨栽培下2個品種梨樹新梢長、新梢粗、葉干質量與露地栽培下均無顯著差異，但葉片鮮質量顯著低于露地栽培，翠冠和蘇翠1號避雨栽培分別較露地栽培低10.15%、8.22%。翠冠避雨栽培葉片含水量較露地栽培低5.10%，蘇翠1號避雨栽培葉片含水量較露地栽培低5.26%。

3 結論與討論

本研究結果顯示，梨樹果實在發育過程中蔗糖、果糖、葡萄糖、山梨醇和可溶性糖的積累量各異，成熟時果糖和蔗糖含量占可溶性總糖含量比例較其他糖組分高，后期果糖含量有所降低。砂梨早期以積累果糖和葡萄糖為主，近成熟時果糖和葡萄糖含量下降，蔗糖含量迅速增加[16]。王曉慶等[17]研究發現，大棚栽培有利于提高早期果糖和可溶性糖含量，本研究結果與此一致，在果實的生長發育期果糖與葡萄糖含量較高，進入后期蔗糖積累量上升，葡萄糖含量有所下降，而成熟果實可溶性糖含量的積累量避雨栽培明顯高于露地栽培。光為植物生長發育過程中光合作用、有機物的合成與轉運等一系列生理活動提供能源[18-19]。梨光合作用的光飽和點為5萬～5.5萬lx[20-21]，在光照強度較強的果實成熟期，露地栽培光合午休時間較長，避雨栽培由于棚頂覆膜、鋼架設施等對太陽光的削弱與遮擋，雖然一定程度上降低了光照強度[22]，但延長了有效光合時間，合成了更多的光合產物，可溶性糖含量高于露地栽培[23]。另外，早期避雨棚相對較低的夜間溫度和溫差也利于糖分積累[17]。避雨栽培營造的環境一定程度上能夠影響果實內同化物代謝與運轉酶的活性，進而影響果實中碳同化物的分配與積累[24]，從而影響了果實中蔗糖、果糖、葡萄糖和山梨醇含量之間的轉化。露地栽培的早生新水和翠冠果實有機酸含量高于避雨栽培[17]。本研究結果與此相同，避雨栽培果肉中有機酸含量明顯低于露地栽培，避雨栽培主要影響蘋果酸、檸檬酸、奎寧酸含量，進而影響有機酸總量；且避雨栽培對不同品種早熟砂梨果實酸組分之間的轉化與積累的影響也不同，其影響機制仍需進一步的試驗探究與證實。

表6 避雨栽培對營養生長的影響

Table6Effects of rain-sheltered cultivation on nutrient growth

品種Varieties處理Treatment新梢長Length of freshtreetop/cm新梢粗Dimaeter of freshtreetop/cm葉鮮質量Leaf freshweight/g葉干質量Leaf dryweight/g葉片含水量Watercontent/%蘇翠1號 Sucui 1避雨栽培 Shelter cultivation112.60 a1.13 a2.19 b0.94 a0.57 c露地栽培 Open cultivation113.68 a1.12 a2.37 a0.96 a0.60 b翠冠 Cuiguan避雨栽培 Shelter cultivation85.57 b0.96 a1.97 c0.79 b0.59 bc露地栽培 Open cultivation86.60 b1.08 a2.17 b0.82 b0.62 a

植物體內糖與淀粉的儲備對樹體抗逆能力有重要影響[25]。本試驗田間觀察和測量結果都表明，避雨栽培下2個早熟砂梨品種枝條生長、葉干質量與露地栽培均無顯著差異，葉鮮質量和葉片相對含水量顯著低于露地栽培。