甜櫻桃裂果與果實主要性狀的相關性研究*

孫雙雙，杜曉云，王 歡，王玉霞，張 序，李延菊

（1 煙臺大學生命科學學院，山東264005）（2 煙臺市農業科學研究院）

以新鮮果實為收獲產品的植物均會發生不同程度裂果，除櫻桃外，桃、李、葡萄、柑橘、荔枝、番茄、石榴等也是容易發生裂果的樹種[1-6]。裂果屬于果實發育過程中的一種生理病害，生理、遺傳、環境等多種因素均可能對其產生影響。其中，品種、果實形態結構、發育階段、降水、營養狀況等[7-10]被認為是非常關鍵的幾個因素。關于裂果的機理，在前面提及的物種上都開展了較為詳細的研究，但是由于甜櫻桃在全國可適栽范圍小，管理成本和技術要求相對較高，其種植的廣泛性和研究的深入度遠遠滯后。

關于甜櫻桃的裂果研究，國內涉及的較少，較多報道集中于栽培措施或設施設備應用方面，有關裂果影響因素及機理研究尚缺乏。歐洲在此方面研究得相對較多[11-14]，然而由于其主栽品種、氣候條件、栽培管理等與我國存在很大差異，借鑒起來可能存在水土不服等問題。因此，針對我國甜櫻桃主栽品種開展裂果相關研究，對合理制定管理措施，減少經濟損失，促使產業良性發展具有重要意義。

煙臺市屬于海洋性溫帶氣候，具有適宜甜櫻桃生長得天獨厚的氣候和地理條件，生產的甜櫻桃色澤鮮艷、香甜可口、營養豐富。煙臺市甜櫻桃栽培面積穩定在2.3 萬hm2左右，平均年產量約20 萬t，均居我國首位，是我國乃至世界甜櫻桃的重要產區。但是近幾年反常的氣候頻頻發生，春季降雨提前，降雨量增多，使甜櫻桃裂果成為極其嚴峻的問題。美早作為目前煙臺甜櫻桃的主栽品種，具有上市早、果個大、果形周正、味甜可口等優點，深受消費者喜愛，然而該品種存在的最大缺陷是易裂果，遇到前期雨水過多或單次降雨量過大的年份，裂果發生率在50%左右，減產減收，嚴重影響了經濟效益。

因此，本研究針對易裂果品種美早的裂果特性進行研究，并以相對抗裂果品種明珠作為對照，闡述與裂果相關的其他指標，以期為甜櫻桃品種的篩選與裂果防治提供理論依據與實踐指導。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料取自山東省煙臺市農業科學研究院露地甜櫻桃試驗基地。以美早、明珠為試材，選擇樹勢一致、立地條件相同的果樹，在樹冠東、西、南、北4 個方位上選擇外觀完整無缺陷、顏色一致、大小均勻、成熟度一致的果實。

1.2 甜櫻桃果實生長指標的測定

自甜櫻桃花后10 d 起采樣至花后52 d，每7 d采樣1 次。隨機采取10 個果實，用游標卡尺測量果實縱、橫、側徑，精確到0.01。用電子天平稱量單果重，精確到0.01。重復3 次。

1.3 甜櫻桃果實力學特性的測定

在甜櫻桃放白期（花后24 d）、著色期（花后38 d）、成熟期（花后52 d），隨機采取10 個果實，采用TMS-Pro 專業級食品物性分析儀，直徑2 mm的柱形探頭，以30 mm/min 的測試速度測定果實表皮韌性、硬度。重復3 次。

1.4 甜櫻桃浸水誘裂試驗

在甜櫻桃放白期（花后24 d）、著色期（花后38 d）、成熟期（花后52 d）分別隨機采取30 個果實，浸水前用電子天平稱重，記錄初始重量。將果實完全浸于自來水中，室溫下放置，分別記錄浸水3、6、12、24 h 的果實重量與裂果個數，稱重前用濾紙擦干表面水分，稱重后再全部放入水中。按照以下公式計算裂果率和吸水率。

裂果率（%）=（裂果個數/30）×100

吸水率（%）=［（吸水后重量-吸水前重量）/吸水前重量］×100

1.5 甜櫻桃果實營養物質的測定

美早、明珠甜櫻桃的正常果與浸水誘裂試驗是同一批果實，裂果選自浸水6 h 的開裂果實。鈣含量的測定參考《食品安全國家標準 食品中多元素的測定》（GB 5009.268—2016）[15]。果膠含量的測定參考《水果及其制品中果膠含量的測定 分光光度法》（NY/T 2016—2011）[16]。重復3 次。

1.6 數據處理

采用Microsoft Excel 2010和SPSS 26.0 軟件進行數據處理與統計分析。

2 結果與分析

2.1 甜櫻桃果實生長速率變化

由圖1 可以看出，花后10～24 d，美早與明珠果實縱徑均大于橫徑、側徑，且生長速度快；花后24～31 d，果實生長速度變慢，橫、縱徑差值相近；花后31～52 d，橫、縱、側徑和單果重均迅速增長，體積增大。其中橫徑增長速度最快，美早平均每7 d增長3.67 mm，明珠平均每7 d 增長3.32 mm，此時果實最易開裂。在整個發育期美早的橫、縱、側徑和單果重均比明珠高。

圖1 美早和明珠果實生長發育動態

由圖2 可以看出，美早果形指數在果實生長發育過程中呈逐漸下降的趨勢，花后10～24 d 果形指數均大于1，此時期縱徑增長速度大于橫徑；花后31 d 以后果形指數均小于1，此時橫徑增長速度大于縱徑。明珠果形指數變化趨勢與美早相同。在整個發育期美早橫、縱、側徑和單果重的增長速度均比明珠高。

圖2 美早和明珠果形指數變化

2.2 甜櫻桃果實力學特性測定

由圖3 可以看出，在整個發育期，美早與明珠的果實硬度、表皮韌性均呈下降趨勢，且均差異顯著。在這3 個時期內，美早果實硬度均高于明珠，表皮韌性均低于明珠。

圖3 美早和明珠果實硬度與表皮韌性的比較

2.3 甜櫻桃裂果等級分類

為客觀評價甜櫻桃裂果程度，根據裂口數量、長度等因素，參考棗裂果分級體系標準[17]，結合浸水誘裂結果，將甜櫻桃裂果情況分為6 個等級（表1）。

表1 甜櫻桃裂果等級分類

2.4 甜櫻桃的吸水率與裂果率

由圖4 可以看出，美早在放白期浸水0～12 h，吸水率呈上升趨勢，浸水6～12 h 出現裂果，裂果率為14.45%；浸水12～24 h 吸水率下降，裂果率為24.47%，在此時期內果實發生梗洼開裂，裂果等級為1，裂紋小且淺，隨著時間的延長會加深開裂程度，但裂果等級仍為1。在著色期浸水0～12 h，吸水率呈上升趨勢，浸水3～6 h 出現裂果，裂果率為36.67%；浸水6～12 h 吸水率迅速上升，裂果率為45.55%；浸水12～24 h 吸水率迅速下降，裂果率為56.89%，此時裂果等級為2。在成熟期浸水0～3 h，吸水率迅速上升，此時果實發生開裂，裂果率為38.89%，梗洼處出現細小裂紋，開裂程度淺；浸水3～6 h 果實吸水率增長，浸水6 h 達到最高值，此時裂果率迅速上升，為74.44%，裂果等級為2；浸水6～24 h 吸水率呈下降趨勢，在浸水24 h 裂果率達到100%，先前已開裂的細小裂紋持續吸水導致開裂程度加深，裂果等級為3。

圖4 美早的吸水率與裂果率

由圖5 可以看出，明珠在放白期浸水0～12 h，吸水率呈上升趨勢，浸水6～12 h 出現裂果，裂果率為11.11%；浸水12～24 h 吸水率下降，裂果率為15.58%，此時期裂紋均出現在果實梗洼處，裂果級別為1，裂紋小且淺，且隨著時間的延長不會加深開裂程度。在著色期浸水0～12 h，吸水率呈上升趨勢，浸水3～6 h 出現裂果，裂果率為20.00%；浸水12～24 h 吸水率迅速下降，裂果率為33.56%，此時裂果級別為1。在成熟期浸水0～3 h，吸水率迅速上升，此時果實發生開裂，裂果率為15.56%，梗洼處出現細小裂紋，開裂程度淺，裂果等級為1；浸水3～6 h 果實吸水率持續增長，浸水6 h 達到最高值，此時裂果率也迅速上升，為60.00%，先前已開裂的細小裂紋持續吸水轉為深裂紋；浸水6～24 h吸水率呈下降趨勢，在浸水24 h 裂果率達到87.78%，此時裂果等級為2。通過對比美早與明珠的浸水誘裂結果可以看出，美早與明珠易發生果肩開裂，如圖6 所示，此時裂果等級為2。美早與明珠在浸水0～12 h 吸水率與裂果率均呈上升趨勢，浸水12～24 h 吸水率呈下降趨勢。2 個甜櫻桃品種在放白期吸水率與裂果率均最低，成熟期吸水率與裂果率均最高。在每個時期美早的吸水率與裂果率均高于明珠。

圖5 明珠的吸水率與裂果率

圖6 美早（左）和明珠（右）果肩開裂比較

2.5 2 個甜櫻桃品種果實性狀間的相關性分析

甜櫻桃裂果率與吸水率、橫徑均呈極顯著正相關，與硬度、單果重均呈顯著正相關，與表皮韌性、縱徑、側徑、果形指數相關性均不顯著。裂果率與吸水率相關系數最高（0.974），與果形指數相關系數最低（-0.187）。吸水率與橫徑相關系數最高（0.926），呈極顯著正相關，與硬度、側徑、單果重均呈顯著正相關。硬度與橫徑、縱徑、單果重均呈極顯著正相關，與縱徑相關系數最高（0.953）。橫徑與單果重相關系數最高（0.940），呈極顯著正相關，與縱徑、側徑均呈顯著正相關（表2）。

表2 2 個甜櫻桃品種果實性狀間的相關性

2.6 甜櫻桃果實性狀主成分分析

為明確與甜櫻桃裂果相關性狀之間的關系，對與裂果率呈顯著相關的吸水率、硬度、橫徑、單果重4 個性狀進行主成分分析。2 個主成分累計貢獻率達到98.10%，說明這2 個主成分包含了全部性狀的主要信息（表3）。根據旋轉后因子載荷系數可以看出，主成分1 的硬度、橫徑、單果重有較大的載荷值，其中單果重＞硬度＞橫徑＞吸水率，主成分2 中吸水率的載荷值最大，其中吸水率＞橫徑＞硬度＞單果重（表4）。

表3 主成分分析相關矩陣的特征值、方差貢獻率

表4 旋轉后因子載荷系數

根據線性組合系數矩陣（表5）計算主成分得分進行綜合評價，主成分1 得分=0.488×吸水率+0.509×橫徑+0.495×單果重+0.507×硬度，主成分2 得分=0.760×吸水率+0.006×橫徑-0.641×單果重-0.112×硬度，綜合得分=0.955×主成分1得分+0.045×主成分2 得分。

表5 線性組合系數及權重結果

2.7 甜櫻桃營養物質含量測定

2.7.1 鈣含量測定

由圖7 可以看出，在果皮與果肉中，美早與明珠正常果的鈣含量均高于裂果；在相同果相同部位中，易裂品種美早的鈣含量均低于抗裂品種明珠。美早裂果的果皮鈣含量與正常果相比下降了73%，果肉鈣含量與正常果相比下降了56%。明珠裂果的果皮鈣含量與正常果相比下降了67%，果肉鈣含量與正常果相比下降了43%。

圖7 美早和明珠果實鈣含量比較

2.7.2 果膠含量測定

由圖8 可以看出，在果皮與果肉中，美早與明珠正常果的果膠含量均高于裂果；在相同果相同部位中，易裂品種美早的果膠含量均低于抗裂品種明珠。美早裂果的果皮果膠含量與正常果相比下降了48%，果肉果膠含量與正常果相比下降了51%。明珠裂果的果皮果膠含量與正常果相比下降了65%，果肉果膠含量與正常果相比下降了28%。

圖8 美早和明珠果實果膠含量比較

2.7.3 甜櫻桃裂果與營養物質的相關性

由表6 可以看出，甜櫻桃裂果率與鈣、果膠含量均呈極顯著負相關，相關系數分別為-0.926、-0.787。裂果率與鈣含量的相關系數最高。

表6 甜櫻桃裂果與營養物質的相關性

3 討論

閆國華等[18]研究表明，裂果率與果實成熟度呈正相關。本試驗中裂果率隨果實成熟度的增加而升高，成熟期裂果率最高，與閆國華等研究結果一致，進一步表明了裂果率與果實成熟度有關。Beyer 等[14]研究表明，裂果部位與果形有關，心形與腎臟形品種易發生果肩開裂，通過對甜櫻桃吸水區域的研究證實了果肩是優先吸水部位，并提出這一結果可能與機械應力集中在果實的梗洼和梗洼處連接松動造成的微裂紋更容易滲透水分有關。本試驗中，美早與明珠屬于寬心形品種，在浸水誘裂下主要發生果肩開裂。裂紋集中在果肩，表明開裂部位與果形有關，這一點與前人研究結果吻合。

由于降雨時間、環境等條件的差異難以量化田間裂果率與吸水率，所以本試驗采用室內克里斯滕森浸水誘裂法[13]，通過浸水誘裂試驗，探求裂果率與吸水率之間的關系。試驗結果表明，果實吸收水分會導致裂果，且結合果實生長發育動態可以看出，易裂品種的果實大小、增長速度均高于抗裂品種，這一點與Pereira 等[19]的研究結果一致，可能與成熟期果實迅速增長，果皮機械應力增加，此時水分滲入使果實內部膨脹，當膨脹壓力超過果皮能承受的最大應力時導致果實開裂有關。

Yamaguchi 等[12]的研究表明，裂果與果實硬度呈正相關。本試驗的果實力學特性測定結果顯示，易裂品種美早的硬度高、抗裂品種明珠的硬度低，表明裂果與果實硬度有關，硬肉型品種的裂果率高于軟肉型品種，此結果支持Yamaguchi 等的結論。

通過不同性狀間的相關性分析可以看出，裂果率與果實橫徑、硬度、單果重、吸水率呈顯著或極顯著正相關，說明橫徑越大、硬度越高、單果重越大、吸水率越高的品種裂果率越高。利用主成分分析法明確了4 個性狀之間的關系，結果表明，這4個性狀可分為2 個主成分，第1 主成分中果實橫徑、硬度、單果重3 個性狀具有較大的載荷系數，因其與果實的大小、硬度有關，將其命名為果實形態和力學性能指標。第2 主成分中吸水率的載荷系數最大，將其命名為果實吸水特性。第1 主成分的貢獻率最高，說明果實的大小、硬度與裂果最為相關。

Schumann 等[13]的研究結果表明，裂果與鈣含量有關，施用鈣鹽會減少果皮細胞壁腫脹。本試驗中，裂果的鈣含量低于正常果，易裂品種的鈣含量低于抗裂品種，與Schumann 等的研究結果相符，進一步表明果實鈣含量與裂果有關。楊育[20]的研究結果表明，在梨果實中裂果與果膠含量有關，原果膠維持了細胞壁機械強度，易裂品種的果膠含量低于抗裂品種。本試驗中裂果的果膠含量低于正常果，易裂品種的果膠含量低于抗裂品種，表明裂果與果膠含量有關。通過相關性分析可知，裂果與鈣、果膠含量均呈極顯著負相關，與鈣含量相關系數最高。

4 結論

本試驗結果表明：①美早易開裂部位為果肩，裂紋為半圓形；②與抗裂品種明珠相比，美早在整個發育期中，成熟期果實縱、橫、側徑生長速率更快，尤其橫徑生長速率最快，硬度更高，表皮韌性以及鈣、果膠含量更低，裂果中鈣、果膠含量均低于正常果；③成熟期美早在浸水誘裂0～3 h 吸水速率最快，浸水3～6 h 裂果速率最快；④果實橫徑、吸水率、硬度、單果重與裂果率均呈正相關關系，其中，前兩者與裂果率呈極顯著相關；⑤通過主成分分析，將這4 個農藝性狀降維成2 個主成分，其中果實形態指標對裂果影響最大。

此外，通過營養物質的相關性分析，明確了裂果率與鈣、果膠含量均呈極顯著負相關，在生產上可以通過噴施外源鈣和磷酸三鈉（TSP）[21]提高果實鈣含量，延緩果膠降解，以減少果實開裂。