不同灌溉方式對庫爾勒香梨果實品質的多變量分析

張 倩，李蕭婷，吳翠云,2,3，張 銳,2,3，包建平,2,3，陶書田

(1.塔里木大學植物科學學院，新疆阿拉爾 843300；2.新疆生產建設兵團塔里木盆地生物資源保護利用重點實驗室，新疆阿拉爾 843300；3.南疆特色果樹高效優質栽培與深加工技術國家地方聯合工程實驗室，新疆阿拉爾 843300；4.南京農業大學園藝學院，南京 210095)

0 引 言

【研究意義】梨樹是需水量較多的樹種，對水分的反應也較為敏感。目前生產灌溉方式主要以大水漫灌為主，水分利用率較低[1]。隨著連年干旱少雨和水資源減少，節水灌溉是新疆梨產區發展趨勢，灌溉時間及灌溉量應該根據梨樹的生長發育時期和降水、土壤含水量而定，適宜的土壤含水量有利于果實生長發育和提早成熟[2]。依據梨樹生長期需水特點科學供水，保證代謝活動的正常進行，有利于提高品質，增加產量，增強樹勢。【前人研究進展】土壤水分狀況是影響果實品質的主要因素[3]，適當農田灌溉有利于協調土壤的水、肥、氣、熱，從而有助于作物品質的提高[4]。易曉麗等[5]研究發現在梨棗萌芽展葉期中度虧水可較好改善果實品質。吳泳辰等[6]的研究綜合考慮番茄產量、品質和水分利用效率多個方面，提出在開花坐果期進行中度灌溉可獲得最佳效果。陳汝等[7]研究表明，滴灌與噴灌均能顯著促進蘋果樹體的生長，改善果實品質，提高產量，且滴灌的效果優于噴灌。【本研究切入點】適當的節水灌溉可提高果實的綜合品質。目前新疆地區對于不同灌溉方式對梨果實品質的影響鮮有報道。研究不同灌溉方式對新疆庫爾勒香梨影響。【擬解決的關鍵問題】以16年生庫爾勒香梨為試材，研究溝灌、滴灌與漫灌3種灌溉方式對庫爾勒香梨果實品質的影響，為節水灌溉技術在梨園的推廣應用中提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試對象為長勢和大小較為一致的16年生庫爾勒香梨樹，株高約4.5 m，株行距為4 m×5 m，南北行向，試驗于2019年3～9月在新疆兵團第一師六團八連果園中進行，蒸發量為1 403.65 mm，降水量30.25 mm。以3棵樹為1小區，每小區1個處理，隨機排列，重復3次。溝灌處理的梨樹于每排樹前挖一條溝，從庫爾勒香梨樹盛花期后至果實成熟期，開始溝灌，基本為每隔20 d溝灌1次，共7次，灌水量按蒸發量的80%。滴灌試驗區常年連續漫灌，2019年開始由漫灌改滴灌。滴灌管鋪設為1行2管，即在樹行兩側100 cm處各布置 1根滴灌管。每根滴灌管與梨樹根部對應只有1個滴頭灌水，滴頭流量為3 L/h，按照全生育期按蒸發量的80%灌溉。大水漫灌設置3個處理，分別為3-1、3-2和3-3，其中3-1為對照組，灌水定額為300 mm，從盛花期后開始每隔20 d 1次。表1

表1 漫灌試驗設計

1.2 方 法

1.2.1 脫萼率

花后30 d，調查自然條件下香梨的脫萼率。

脫萼率(%)=脫萼果/總果數×100%。

1.2.2 果實色澤1.2.3 果實單果重、縱徑、橫徑、1 cm2果點數

電子秤稱量出庫爾勒香梨果實單果重，并記錄數據。游標卡尺測量出每個樣品果實的縱徑與橫徑，并做出果形指數系列數據，記錄。

1.2.4 果肉硬度及皮厚

果實硬度計測量有關果實硬度相關數據。游標卡尺對果實皮厚進行測量，取3次平均值并記錄。

1.2.5 果實可溶性固形物、VC、可滴定酸、石細胞的含量

手持式折光儀測定可溶性固形物的含量。酶標儀法測定果實VC含量，取3次平均值。NaOH滴定法測定果實可滴定酸含量，并以果實可溶性固形物含量與可滴定酸含量的比值描述固酸比；取梨果實5～10只，削去梨皮，按果實四分法取樣(注意勿將果心周圍的石細胞取入)，稱果實200 g，放入塑料袋中，置于低溫冰箱中(-16℃～-20℃)過夜。次日將果肉樣品從冰箱取出，待解凍后加水約100 mL，用組織搗碎機搗碎(1 500 r/min)1 min，取出放入500 mL大燒杯中，約加200 mL水，用玻璃棒攪拌，倒去上層物，反復3～4次，最后呈現在下面的是顆粒完整的石細胞。分別用孔徑0.5和0.25 mm的分樣篩過篩，得到完整的直徑大于0.5 mm和直徑在0.25～0.5 mm的石細胞。用濾紙吸干石細胞表面水分，分別稱重[8]。

1.2.6 果皮的蠟質層、角質層、皮層及木栓層的厚度

利用石蠟切片技術步驟(取材與固定、脫水、透明、浸蠟、包埋、切片、展片和粘片、脫蠟、染色及透明、封固)對果實果皮制作的永久玻片進行攝影、觀察及測量(蠟質層、角質層、皮層、木栓層)的厚度，取3次平均值，并做記錄[9,10]。

1.3 數據處理

采用Excel軟件進行數據分析處理，利用DPS7.55進行方差分析及主成分分析，用SIMCA14進行PCA作圖。

2 結果與分析

2.1 不同灌溉方式對庫爾勒香梨果實脫萼率的影響

研究表明，溝灌、滴灌與對照漫灌3-1處理脫萼率呈顯著性差異，且滴灌處理的香梨果實脫萼率顯著高于溝灌處理的。與對照3-1處理相比較，溝灌與滴灌處理的脫萼率增加了11.66%、20.33%。3種漫灌處理中，3-3處理的果實脫萼率與3-1處理呈顯著性差異，3-3處理的果實脫萼率增加了4%，而3-2處理與3-1處理的果實脫萼率差異不顯著，脫萼率增加了1%。滴灌更利于香梨果實脫萼。表2

表2 不同灌溉方式下香梨果實脫萼率變化

2.2 不同灌溉方式對庫爾勒香梨果實外在品質的影響

2.2.1 灌溉方式對庫爾勒香梨果實色澤影響

研究表明，溝灌處理的果實著紅部位較少，表皮富有光澤；果梗基部變粗；但宿萼果大小存在一定差異，脫萼果大小較為均勻。滴灌處理的宿萼果、脫萼果果實大小均勻；有光澤，著紅部位較少；果形整體呈卵圓形；果梗基部較溝灌處理的果實細，但仍有突起。大水漫灌對照組3-1處理果實整體呈現圓形或卵圓形，大小均勻，但果實個頭較小；宿萼果果實表皮無著紅部位，光澤度較差，脫萼果存在部分著紅。3-2處理的果實宿萼果與脫萼果表皮著紅部位均較多，富有光澤；果梗基部較細；宿萼果形狀偏長圓形，脫萼果呈圓形或卵圓形。3-3處理的果實大小均勻，呈橢圓形；表皮基本無著紅，果點印記相對突出。圖1

圖1 不同灌溉方式下香梨果實色澤變化

2.2.2 灌溉方式對庫爾勒香梨果實縱橫徑及果形指數的影響

研究表明，滴灌處理的宿萼果縱橫徑分別為67.30、57.26 mm，脫萼果的縱橫徑分別為58.77、53.35 mm，均高于溝灌處理與大水漫灌對照組3-1處理。3-2處理的果實其縱徑、橫徑顯著高于3-1、3-3處理，其宿萼果縱橫徑分別為66.77、60.25 mm，脫萼果縱橫徑分別為58.17、58.07 mm。對3-2與滴灌處理進行對比，滴灌處理的果實縱徑高于3-2處理，但橫徑低于3-2處理。3種灌溉方式中，與對照相比，溝灌、滴灌處理的果形指數均有所增加，且溝灌處理的宿萼果果形指數增加最大，增加了0.13。大水漫灌的3種方式中，與3-1相比，果形指數除3-3脫萼果的果形指數相較于3-1脫萼果有所增加外，其它處理方式的果形指數均有所減小。表3

2.2.3 灌溉方式對庫爾勒香梨果實單果重及果實硬度的影響

研究表明，脫萼果的單果重均低于宿萼果。與對照3-1處理相比，溝灌處理的單果重顯著下降，宿萼果、脫萼果分別下降33.57%、27.63%，滴灌處理的果實單果重顯著增加，宿萼果、脫萼果分別增加了12.45%、3.48%，與對照3-1處理呈顯著性差異；在大水漫灌的3種處理中，3-2處理的單果重明顯高于其余2種漫灌處理方式，其宿萼果平均單果重為120.78 g、脫萼果平均單果重為87.60 g。滴灌灌溉方式能有利于香梨果實生長，同時節約水資源。

5種不同灌溉處理的宿萼果中對照組3-1處理的平均果肉硬度最低，為2.39；溝灌處理的平均果肉硬度最高，為3.12，兩者之間相差0.73。但對于脫萼果來說，3-1灌溉方式的脫萼果平均果肉硬度是最高的，為3.44。3-3處理的公脫萼果綜合平均果肉硬度最低。3種灌溉方式中，與對照相比滴灌方式更有利于減小果肉硬度，并與3-1處理差異顯著。表3

表3 不同灌溉方式下香梨果實外觀品質變化

2.3 不同灌溉方式對庫爾勒香梨果實內在品質的影響

2.3.1 不同灌溉方式對庫爾勒香梨果實可溶性固形物與VC含量的影響

研究表明，除溝灌處理的脫萼果可溶性固形物含量13.74%與3-3處理宿萼果的可溶性固形物含量12.35%存在顯著差異，其它處理的可溶性固形物含量差異不明顯。溝灌處理的宿萼果VC含量與其它2種灌溉方式差異顯著，說明溝灌更有利于增加宿萼果的VC含量。大水漫灌3種處理方式，公脫萼果綜合VC含量排序為；3-2<3-3<3-1；公脫萼果綜合可溶性固形物含量排序則為：3-3<3-2<3-1。漫灌處理中對照組的VC與可溶性固形物含量均高于另外2種灌溉方式。表4

表4 不同灌溉方式下香梨果實可溶性固形物與VC含量變化

2.3.2 不同灌溉方式對庫爾勒香梨果實石細胞含量的影響

研究表明，溝灌與滴灌方式處理的果實石細胞含量均高于3種大水漫灌灌溉的果實，存在顯著性差異。3種灌溉方式中，3-1處理宿萼果的0.25 mm標準的石細胞含量最低，為0.123 3 g，溝灌處理脫萼果的0.25 mm石細胞含量最高，為0.726 7 g，是3-1處理的5.89倍，滴灌與溝灌處理使石細胞數量增加，不利于果實的口感。3種漫灌處理中，與對照相比較，除3-2處理宿萼果石細胞含量增加外，3-2與3-3處理石細胞含量均有所增加，但增加幅度不大。

3種灌溉方式中，溝灌與滴灌處理的石細胞含量顯著大于3-1處理，其中宿萼果0.5 mm標準石細胞含量從大到小依次為滴灌>溝灌>3-3>3-2>3-1；脫萼果中0.5 mm標準石細胞含量從大到小依次為溝灌>滴灌>3-2>3-3>3-1。與對照宿萼果和脫萼果的0.5 mm石細胞含量0.56、0.49 g相比，其它處理均會使石細胞含量增加。表5

表5 不同灌溉方式下香梨果實石細胞含量變化

2.4 不同灌溉方式對庫爾勒香梨果皮蠟質層、角質層、皮層及木栓層的影響

研究表明，3種灌溉方式的宿萼果果實3-3處理的蠟質層最高，脫萼果果實采用溝灌處理的蠟質層最高，而溝灌方式的公脫萼果果皮蠟質層均比滴灌方式的高，綜合的果實果皮蠟質層厚度結果為溝灌>3-2>3-1>3-3>滴灌。溝灌處理方式的果實綜合角質層厚度最厚，其次是采用3-1處理，數值最低的為采用3-3處理的果實。宿萼果的角質層滴灌處理的最低，3-2處理方式最高。

在皮層與木栓層方面上，5種灌溉方式的宿萼果中，溝灌處理方式的最低，而3-2處理方式數值最高。宿萼果皮層溝灌處理、3-1處理、3-3處理相差不大，滴灌處理、3-2處理差異不大。果實表皮皮層公脫萼果綜合排序為：3-2>溝灌>滴灌>3-1>3-3。宿萼果木栓層厚度排序為：溝灌<滴灌<3-3<3-1<3-2。無論是宿萼果還是脫萼果，采用溝灌處理的果實表皮木栓層最高。表6

表6 不同灌溉方式下香梨果皮各結構厚度變化

注：A圖為宿萼果果皮結構；B圖為脫萼果果皮結構

2.5 不同灌溉方式對庫爾勒香梨果實主成分分析及綜合評價

研究表明，由主成分個數提取原則(主成分對應的特征值大于1)，可取前3個主成分作為評價的綜合指標，且前3項特征根的累計貢獻率達到87.258%，即前3個主成分可以代表全部資源87.258%的信息量。表7

表7 主成分方差貢獻率及累積貢獻率

滴灌處理宿萼果的果實品質最好，其次為3-2宿萼果、溝灌脫萼果，3-3脫萼果的果實綜合品質最差，其次為3-1脫萼果、3-3宿萼果，適當的減少灌溉量可以提高庫爾勒香梨的綜合品質。表8

表8 不同灌溉處理果實綜合品質評判

溝灌處理的脫萼果石細胞與可溶性固形物含量較高，滴灌處理的宿萼果果肉硬度、石細胞含量、可溶性固形物均高于其它各處理，而3-1處理的脫萼果果形指數較高，溝灌處理的宿萼果與3-3處理的脫萼果VC含量高于其它處理。而3-1處理與3-3處理的宿萼果果實品質較差，漫灌不適于庫爾勒香梨的宿萼果果實品質。滴灌處理及溝灌更有利于提高香梨的果實品質。圖3

圖3 果實綜合品質的PCA

3 討 論

灌溉技術對果實的影響主要通過調節土壤水分狀況來實現的，理想的灌溉技術會使果樹處于最佳的水分狀態下生長，以達到節水、穩產、優質的目的[11]。

同一梨園內，澆水困難的干燥區的梨樹脫萼果率高于正常澆水區的梨樹，且靠近水渠一側的樹體宿萼果多，而其它方向平均較少，充足的水分會導致香梨宿萼果增多[12]。陳園園[13]在玉露香梨果形調節及轉錄組差異比分析中表明，在一定限度內對玉露香梨進行控水處理可使香梨果實脫萼率增加2倍，這與研究中溝灌處理的脫萼率是3-1漫灌處理的1.59倍的結果基本一致。

對梨樹過早的灌水，會導致營養枝生長過旺，從而引起果實表面凸凹不平。控水時，樹體內延緩或抑制生長的激素增加，而促進生長的內源激素減少[14]，減弱樹勢，果實細胞分裂緩慢均衡，從而使得果面均勻，凸起現象得到改善。研究表明，在新梢生長期與幼果發育期不進行灌溉，與對照處理相比，果實色澤與果實大小的均勻得到有效改善。Marsal等[15]研究認為花后32～60 d的調虧灌溉處理會降低Barlett梨果實的大小。研究表明，3-3處理的果實單果重明顯小于3-1對照處理，這與Marsal研究結果一致。黃英等[16]發現在一定的土壤肥力條件下，葡萄的果形指數隨灌水量的降低而增加，研究表明，溝灌和滴灌與漫灌相比香梨的果形指數均有所增加，這與黃英等的研究結果相同。滴灌更有利于果實單果重與果形指數的增加，有利于提高果實產量。

王瑞萍等[17]研究發現適度減小蜜瓜灌水量可以提高蜜瓜的可溶性固形物和VC含量，朱潔等[18]研究也發現在一定灌水范圍內，適當減少灌水量可以提高葡萄果實可溶性固形物含量；該研究結果說明，滴灌和溝灌與漫灌相比香梨果實可溶性固形物含量無顯著性差異，但溝灌的VC含量顯著提高，而滴灌的VC含量顯著下降，這與前人研究結果有出入。郭冬蘭[19]研究表明，溝灌處理的黃冠梨的果肉硬度與石細胞含量顯著降低，這與研究中溝灌的香梨的果肉硬度與石細胞含量上升的結果不一致。

晏清洪等[20]研究表明，滴灌處理的香梨果實品質優于漫灌，同樣孫繼亮[21]發現微噴灌的豐水梨果實品質明顯優于滴灌與溝灌，且滴灌的果實品質優于溝灌。研究通過對香梨多項品質的主成分分析，得出了不同灌溉方式下香梨果實品質的綜合評判結果，即滴灌處理的果實品質最優，其次為溝灌處理，綜合品質最差的為大水漫灌處理。

4 結 論

4.1花后30 d觀察果實脫萼率得出，溝灌與滴灌與對照相比均顯著提高果實脫萼率，且滴灌處理的果實脫萼率達到55%。3種漫灌處理中，3-2處理的果實脫萼率與對照相比無顯著提高，而3-3處理脫萼率顯著提高，但脫萼率增加較小。

4.2不同灌溉方式影響果實大小，在果實縱徑表現為滴灌>3-2>3-1>溝灌>3-3；果實平均橫徑表現為3-2>滴灌>3-1>3-3>溝灌；從平均單果重方面滴灌方式處理的果實單果重明顯高于溝灌，3-2處理方式平均單果重高于滴灌的平均單果重。0.5 mm標準石細胞含量中宿萼果采用滴灌方式的結果仍為最高。脫萼果中3-1處理的，2個石細胞標準含量都是最低的。就果形指數來看，溝灌的果形指數最大，宿萼果為1.260 9、脫萼果為1.085 2；在5種不同灌溉方式處理的宿萼果中利用大水漫灌對照組3-1的平均果肉硬度最低，滴灌的平均果肉硬度最高。適當的進行節水灌溉不但促進果實膨大生長能力，而且還能有效的調節果實硬度。

4.3對于可溶性固形物在宿萼果中滴灌處理的果實其含量最高；溝灌的果實VC含量最高；漫灌處理中對照組的VC與可溶性固形物含量均高于另外2種灌溉方式；但溝灌果實方式處理的果實可溶性固形物及VC含量均高于其余4種。

4.4無論宿萼果還是脫萼果溝灌方式的果實果皮蠟質層比滴灌方式的高，綜合的果實果皮蠟質層厚度結果為溝灌、3-2>3-1、3-3>滴灌。溝灌處理方式的果實綜合角質層厚度最厚，其次是采用大水3-1處理，數值最低的為采用3-3處理的果實。宿萼果的角質層，滴灌處理的最低，3-2處理方式最高。宿萼果皮層溝灌處理、3-1處理、3-3處理相差不大，滴灌處理、3-2處理差異不大，果實表皮皮層綜合排序為3-2>溝灌>滴灌>3-1>3-3。宿萼果木栓層厚度排序為溝灌<滴灌<3-3<3-1<3-2。無論在皮層還是木栓層方面，都是采用溝灌處理的果實表皮木栓層最高。

4.5滴灌處理宿萼果的果實品質最好，其次為3-2宿萼果、溝灌脫萼果，3-3脫萼果的果實綜合品質最差，其次為3-1脫萼果、3-3宿萼果，適當的減少灌溉量可以提高庫爾勒香梨的綜合品質。