不同品種厚皮甜瓜果實發育與環境因子的相關性及品質比較分析

張麗娟， 李建設， 高艷明， 李樂， 喬丹

(寧夏大學 農學院,寧夏， 銀川 750021)

甜瓜(CucumismeloL.)為葫蘆科甜瓜屬1年生蔓生草本植物，果實營養豐富，是一種色、香、味俱佳且商品價值較高的水果[1]。由于其果實中含有豐富的營養成分，所以甜瓜也是一種極好的營養來源。瓜果中的營養物質，如葫蘆素-β、鋰和鋅，可以增強免疫系統，在預防癌癥和潰瘍方面起著至關重要的作用[2-3]。同時甜瓜也是設施農業中重要的經濟作物，其果實品質的提高十分重要[4]。甜瓜果實的品質包括外觀品質、內在品質及貯藏加工品質。果實的外觀品質屬性主要有大小、形狀和色澤，其中果實大小是果實外觀品質的重要性狀。內在品質主要取決于果肉中可溶性糖的種類、含量及其比例[5]。這些品質屬性一方面由遺傳因素決定，另一方面受外界環境條件的影響[6]。王麗娟等[7]研究表明溫度降低，株高也會降低，還會使庫強減弱，影響作物自身光合產物的運輸和分配，甜瓜的不同品種對日照總時數的要求也不同。要提高甜瓜生產價值，就要篩選優質、高產的新品種，合理種植適宜品種，改善其環境條件，可以有效地促進甜瓜生長發育，從而改善甜瓜果實的品質，如果實大小、糖分積累等。目前，研究主要集中在單一的環境因素對甜瓜果實品質的影響方面，而多種環境因素綜合作用的研究較少[8-9]。為豐富寧夏銀川地區甜瓜的種植品種和探究環境因子與甜瓜果實發育之間的內在聯系，本研究選用10個厚皮甜瓜品種開展試驗，通過調查株高、莖粗、葉片數、坐果節位、果實性狀、果實膨大速度、口感、品質等指標，篩選出適宜寧夏銀川地區種植的甜瓜品種，探究環境因子與不同品種果實膨大速度的關系。以期提高寧夏地區甜瓜的品質和效益，帶動農民增收致富，豐富本地市場，滿足人們消費需求。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗選用10個厚皮甜瓜品種(表1)，均由寧夏巨豐種苗有限公司提供。

表1 供試材料基本情況

1.2 處理設計

試驗在寧夏銀川市月牙湖鄉寧夏穹頂蜜瓜種植基地進行，以改良西州蜜25號為對照，另設置9個品種為處理，小區面積21.5 m2，每個處理重復3次，采用隨機區組的方法。定植行距0.90 m，株距0.34 m，壟高0.20 m，每667 m2為2 000株。7月15日定植，采用單蔓整枝，主蔓在第25節位處摘心。瓜至雞蛋大小時，選取瓜型最好的一個瓜保留，其他瓜連同瓜蔓剪去，甜瓜生育期內，農藝管理措施相同。

田間調查記錄植株生長勢、果實采收期，于坐果期測定植株節間距等生長指標，每小區隨機取3個成熟果實測定橫縱徑、肉厚、單瓜果重、產量、中心及邊部可溶性固形物含量等果實性狀，果實中心、邊部可溶性固形物含量采用手持糖量計測量。用游標卡尺測量果實的皮厚和肉厚；果實成熟后，每個小區取5個瓜，將果肉榨汁混勻測定果實品質。采用鉬藍比色法[10]測定VC含量；可溶性糖的測定采用蒽酮比色法[11]，以百分比表示；考馬斯亮藍G250法測定可溶性蛋白含量[10]；采用酸堿滴定法測定有機酸含量；分光光度法[12]測蔗糖、果糖和葡萄糖含量；電子天平稱單果重。

觀察不同品種內成熟的一致性(從授粉至采收的天數)和不同品種的抗病性以及裂果率。開始坐果后，每個小區隨機標記5個果實，測定果實橫徑和縱徑，用游標卡尺測定，測定時以甜瓜果蒂到果臍的最大距離為縱徑，果實的赤道線直徑為橫徑，縱、橫徑分別測兩次，采用橢球體積計算公式計算甜瓜果實體積。甜瓜果實日增量采用任鶴麒[13]計算甜瓜果實日增量的方法。感官檢驗的內容主要包括香氣、甜度、脆性、含汁量、口感以及綜合口味。檢驗前甜瓜切成月牙形，只取月牙中間部位品嘗，每品嘗完一個處理，用清水漱口再進行品嘗。參加感官檢測的人對每項指標進行打分，口感指標評分都分為4個等級，分別為差、一般、好、較好、極好。

1.3 數據處理

用Excel、IBM SPSS Statistics 26分析數據，用Origin 2018完成相關圖表的制作。

2 結果與分析

2.1 不同品種甜瓜生育期及長勢的比較

由表2可知，不同品種厚皮甜瓜生育期、果實發育期、坐果節位的表現有較大差異。CK(改良西州蜜25號)的生育期118 d，果實發育期48 d。T5的生育期最短，為115 d，果實發育期45 d，較CK提前了3天。T3的生育期達到了130 d，果實發育期60 d，較對照推遲了12 d。供試9個品種中，T2、T3和T9較對照果實發育期和生育期長，分別為125 d、130 d、125的。T1、T4、T6、T7、T8和對照的生育期與果實發育期較一致。就坐果節位來看，對照的坐果節位最低，為11.33節，T3、T7、T9的坐果節位與對照相比無顯著性差異，分別為13節、12節、12節。T4的坐果節位最高，達到了16.50節，與對照之間差異顯著。其余5個品種之間坐果節位無顯著差異但是較對照坐果節位高。CK、T3、T8的植株長勢強，抗白粉病霜霉病等能力強。T2、T4、T5植株長勢強但是白粉病霜霉病等能力較弱，T4后期植株黃化嚴重。T6、T7長勢與抗病性較對照弱，T7前期黃化株較多，導致果實不能正常膨大，畸形果較多。T9植株長勢強，葉部抗性較強。

表2 不同品種厚皮甜瓜生育期及長勢

2.2 不同品種甜瓜果實性狀與產量的比較

果實外觀表現主要由果形和果皮決定。由表3可知，對照(西州蜜25號)果實橢圓形，果皮深綠覆細網紋。T1和T9為長橢圓形，T1黃皮覆不均勻細網紋，T9黃綠色，有深綠條斑。T2、T3、T4、T5均為短橢圓形，T2、T3灰綠皮，覆密網紋，T3網紋較粗。T4、T5均為白色光皮，T5表皮有綠色條斑。T6、T7為橢圓形，覆細網紋，其中T6黃皮果色均勻，T7綠皮，有深綠條斑。

果肉厚度、種腔大小、單果重等指標是甜瓜重要的品質指標，如表3所示，不同品種厚皮甜瓜的皮厚無顯著性差異，肉厚、種腔大小、單果重等果實性狀存在顯著性差異。T3的平均果肉厚度為5.10 cm，顯著高于對照和其他品種，T5的果肉厚度最低為3.40 cm，顯著低于對照和其他品種。T1、T6、T7、T9的果肉厚度較對照無顯著差異，分別為4.13 cm、4.33 cm、3.77 cm、4.00 cm。對照的種腔最小為4.20 cm，T9的種腔最大，達到了5.47 cm，顯著高于對照和其他品種。CK、T1、T2、T7、T8的香氣濃郁且口感好，T5、T6、T9香氣淡但口感較好。

表3 不同品種厚皮甜瓜果實性狀和產量比較

由于此次試驗采用單蔓整枝的方式且每株只保留一個瓜，所以不同品種折合每667 m2產量之間的差異表現與平均單果重相同。對照的平均單果重為2.10 kg，折合每667 m2產量為4 196 kg。T9的平均單果重最大為2.58 kg，折合每667 m2產量達到了5 156 kg，與對照相比產量提高了22.86%。T3平均單果重最低為1.46 kg，折合每667 m2產量僅2 928 kg，與對照相比降低了30.48%。T2、T8每667 m2產量較對照無顯著差異，分別為4 000 kg、4 280 kg。其他品種之間無顯著差異，但均低于對照。

2.3 大棚內環境因子與果實日增量的關系

由圖1可知，除最高溫度外，授粉后環境各溫度的變化趨勢相似，從整體來看均呈下降趨勢，其中平均溫度和平均地溫在授粉20 d以后變化趨勢相同。平均光照強度呈先上升后下降趨勢。最高溫度和空氣濕度的變化較穩定，其中最高溫度在38 ℃上下浮動，空氣濕在70%上下浮動。

圖1 塑料大棚內環境因子隨時間的變化

由圖2可知，不同品種厚皮甜瓜的果實日增量的變化趨勢基本一致，均先上升后下降并趨于平穩。授粉后14 d內，各品種的果實日增量快速上升并達到最大值，且T9的果實日增量顯著高于其他品種，達到了64.49 cm3·d-1，T3的果實日增量最低。授粉后23～41 d各品種的果實日增量變化趨于平穩。這說明授粉后5～20 d為果實迅速膨大期，授粉25 d以后果實膨大速度緩慢。

圖2 不同品種厚皮甜瓜果實日增量的變化

如表4所示，平均最高溫度與CK、T1、T2、T3、T6、T7、T9的果實日增量呈顯著負相關關系，但是對T4、T5、T8的影響不顯著，且CK、T1、T2、T3、T6、T7均屬于網紋類厚皮甜瓜，T4、T5、T8、T9均屬于光皮類厚皮甜瓜，這說明最高溫度對網紋類厚皮甜瓜的影響大于對光皮類厚皮甜瓜的影響。CK、T2、T9與平均最低溫度呈顯著正相關關系，且除平均最高溫度外，其他環境因子對T1、T3、T6、T7的果實日增量無顯著性影響。各環境因子對T4、T5果實日增量的影響相似，均與平均最低溫度、平均溫度呈顯著正相關關系，與光照強度呈顯著負相關關系，其中T4與平均最低溫度達到了極顯著相關，相關系數為0.72。顯著影響T8果實日增量的環境因子只有平均最低溫度，在一定范圍內平均最低溫度越高，T8的果實日增量越大。

表4 環境因子與果實日增量相關性分析

2.4 不同品種甜瓜品質的比較

甜瓜果實中的可溶性固形物、可溶性糖、有機酸、果糖、蔗糖、葡萄糖等指標決定了甜瓜的風味和口感，VC、硝酸鹽以及可溶性蛋白含量決定了果實的營養價值。由表5可知，T3的VC含量和可溶性蛋白含量為組內最高，分別為974.4和2.00 mg·g-1，顯著高于對照，對照的VC含量最低，為406.1 mg·kg-1。T8的可溶性蛋白含量最低，為0.53 mg·g-1。各品種的硝酸鹽含量均在安全范圍內，T9的含量最高，為413.45 mg·kg-1，T4和T5的含量低于100 mg·kg-1，分別為68.53、65.86 mg·kg-1。10個品種的可溶性糖含量在35.40%～52.33%，T6的可溶性糖(52.33%)、中心可溶性固形物(18.87%)、邊緣可溶性固形物(13.3%)以及蔗糖含量(38.8 mg·kg-1)均高于其他品種，且心邊梯度低口感好。T2的可溶性糖含量最低為35.40%，較對照降低了27.01%。各品種的有機酸含量均低于0.2%，其中T2和T4的含量最低僅為0.05%。中心可溶性固形物含量均在15%以上，對照為18.47%，T1、T6、T7、T9與對照無顯著差異，分別為18.53%、18.87%、18.40%、17.90%。T1、T2、T3、T7、T8的邊緣可溶性固形物均高于10%，分別為10.50%、10.37%、11.67%、10.77%、10.47%。T4的邊緣可溶性固形物最低為7.6%，較對照有所降低。對照的心邊梯度最大，為9.13%。T2、T3、T8的心邊梯度均小于5%，其中T3最低，為4.10%。除T1外，其他品種蔗糖含量高于果糖和葡萄糖，T1的果糖含量顯著高與其他品種，達到了36.78 mg·g-1，其次是T7、T2、T6，分別為18.4、17.12、15.74 mg·g-1，T3果糖含量最低，為9.99 mg·g-1。T6的蔗糖含量最高為38.80 mg·g-1，較對照有所升高。T4的蔗糖含量最低，為15.44 mg·g-1，較對照有所降低。葡萄糖含量在3.5～10 mg·g-1，T9的葡萄糖含量最高，達到了9.84 mg·g-1，T1的葡萄糖含量最低，為3.69 mg·g-1。

表5 不同品種厚皮甜瓜品質比較

2.5 不同品種甜瓜綜合評價

對10個甜瓜品種的9個指標(單果重、產量、VC、可溶性糖、中心可溶性固形物、邊緣可溶性固形物、可溶性蛋白、果糖、蔗糖、葡萄糖含量)進行主成分分析，計算其特征值的方差貢獻率和累積貢獻率，共取得3個主成分，其對應的方差貢獻率分別為43.56%、24.88%、16.682%，累積方差貢獻率為85.12%。表達式分別為：

Y1=-0.02X1-0.02X2+0.43X3+0.42X4+0.34X5+0.29X6+0.34X7+0.01X8+0.45X9+0.39X10；

Y2=0.62X1+0.62X2-0.14X3+0.02X4-0.10X5+0.13X6-0.21X7-0.23X8+0.07X9+0.27X10；

Y3=0.05X1+0.05X2-0.39X3-0.24X4+0.06X5+0.57X6+0.07X7+0.65X8+0.15X9-0.12X10。

主成分表達式中各因子系數的大小可以反映因子對該主成分的貢獻大小，在主成分分析中，一般認為大于0.3的載荷就是顯著的。由以上表達式可以看出，第一主成分中X9(0.96)的系數大于其他因子，主要為蔗糖含量；第二主成分中X1、X2(0.985)的系數大于其他因子，主要為單果重和產量；第三主成分中X8(0.837)的系數大于其他因子，主要為果糖含量。

采用模糊數學隸屬函數法對不同品種厚皮甜瓜的產量和營養品質主成分進行綜合評價(表6)，平均隸屬函數值越大，則說明該品種綜合營養品質越好。綜合主成分分析，第一主成分選擇蔗糖含量、第二主成分選擇單果重和產量、第三主成分選擇果糖含量，共3項主要指標來代表厚皮甜瓜產量和營養品質。結果表明，參試的10個厚皮甜瓜品種綜合營養品質最佳的為T9(平均隸屬函數值為0.69)，營養品質較佳(平均隸屬函數值>0.4)的品種依次為T6、T7、CK、T1。營養品質較差(平均隸屬函數值<0.3)品種為T3、T4、T5(表7)。綜合分析可知，10個參試厚皮甜瓜品種的主要營養品質從好到差依次為T9>T6>T7>CK>T1>T8>T2>T3>T5>T4。

表6 10個指標提取的主成分

表7 不同品種厚皮甜瓜3個主成分隸屬函數值

3 小結與討論

不同品種的生育期主要受遺傳因素和環境因素的影響[14-15]。本試驗環境因素相同，發現T5的生育期最短為118 d，對照西州蜜25的生育期為118 d，T3的生育期最長，達到了130 d。王懷松等[16]通過對網紋甜瓜果實發育規律的觀察發現其發育呈“S”形曲線。這與本試驗的研究結果相似，其中，坐果初期(授粉后0～5 d)果實果徑增長與增重較慢；授粉后5～25 d為果實迅速膨大期，其果重、果徑增長速度最快；授粉25 d后至采收的成熟期，果徑與果重增長緩慢。這是因為隨著果實發育，多數細胞停止分裂，果實生長主要通過細胞伸長、體積的擴大實現[17]。本研究發現平均最高溫度與果實日增量呈負相關關系，但平均溫度與果實日增量呈正相關關系，這可能是因為，氣溫過高時，葉面蒸騰強烈，根系供水不足，導致果實停止生長[18]。因此，在種植網紋類厚皮甜瓜時應注意，上網期平均溫度過高時，應控水控肥以免裂果。

甜瓜的果實品質是由芳香物質、糖酸比、質地及風味等諸多因素構成，這些性狀直接或間接影響了消費者對甜瓜的購買力[19-21]。本試驗中蔗糖含量高的品種其可溶性糖的含量也相對較高，這是因為甜瓜種類和品種間果實含糖量的差異主要由蔗糖含量決定，可以分為高蔗糖積累型和低蔗糖積累型[22]。厚皮甜瓜屬于蔗糖積累型，李志凌等[23]研究認為蔗糖含量可能是引起甜瓜果實糖分積累高低的主要決定因子。張明方等[24]發現，甜瓜果實蔗糖積累水平和蔗糖代謝相關酶活性變化存在明顯的基因型間差異。本試驗研究發現，不同品種之間蔗糖含量差異較大。T6含量最高，達到了38.80 mg·g-1。除T1外，其他品種蔗糖含量高于果糖和葡萄糖。過多攝入蔗糖有可能導致肥胖、齲齒、糖尿病等。果糖的口感和甜度優于其他糖且升糖指數低，本試驗中T1的果糖含量高，蔗糖含量相對較低，營養價值更高。本試驗采用的是吊蔓栽培、單蔓整枝的方式，爬地栽培、多蔓整枝方式下的性狀還有待試驗。另外，本試驗的結果有待進一步進行多點試驗和生產檢驗。

綜上所述，環境因子對果實日增量的影響主要表現在溫度方面，其中平均最高溫度與果實日增量呈負相關關系；平均最低溫度、平均溫度與果實日增量呈正相關關系；最高溫度對網紋類厚皮甜瓜果實日增量的影響大于對光皮類厚皮甜瓜的影響。從供試甜瓜品種的田間表現、果實品質和產量等方面綜合比較可以看出，在田間表現方面，10個厚皮甜瓜的長勢均較好，沒有明顯的差異；在品質方面，10個參試厚皮甜瓜品種的主要營養品質從好到差依次為20-881>21-178>T-25>改良西州蜜25號>21-194>20-521>21-148>21-31>20-622>21-29。