套袋微环境特征及其对早熟梨果实品质的影响

李刚波,樊继德,赵 林,张 婷,张 梅,常有宏,蔺 经,杨 峰*

(1.江苏徐淮地区徐州农业科学研究所，江苏 徐州 221121；2. 江苏省农业科学院园艺研究所，江苏 南京 210014)

【研究意义】‘苏翠1号’梨属于早熟砂梨品种[1]，是由江苏省农业科学院园艺研究所以华酥梨(母本)×翠冠梨(父本)杂交培育而成，具有较高的适应性，在江苏、湖南、湖北、浙江均可种植[2]。随着消费者对优质梨果的要求增高，高品质梨果生产越来越受到重视。因此，套袋被广泛应用到梨的生产中[3]。果实套袋后，在果袋与果实的范围内构成一种微小的区域环境，简称微环境[4-5]，果实生长发育期内，莽草酸、乙酸、柠檬酸、乳酸、苹果酸等有机酸含量变化较大[6]，由于不同类型纸袋材质构成不同，纸袋微环境内的透光、温度、湿度等因素差异所形成的不同小气候条件的微环境[7]，间接加剧了果实的糖组分、可溶性固形物含量、总糖的变化差异[8-9]。【前人研究进展】可溶性固形物含量、总糖含量是衡量果实品质与风味的重要指标，梨果实的糖代谢[10]主要是积累果糖和葡萄糖，后期蔗糖的积累会有所增加，果糖与葡萄糖所占果肉可溶性总糖的比例较高。梨果皮苹果酸含量在生长发育过程中表现为先升后降的趋势[11]，而苹果酸代谢异常可能会引起西洋梨等近果皮组织石细胞比例与有机酸含量上升，有机酸含量相对较高，EMP与TCAC代谢减弱，果皮组织糖代谢产物转至木质素代谢，果皮增厚[10]。果皮硬度与果肉石细胞均显著影响果实的风味与和口感，石细胞主要由纤维素和木质素组成[12]，PAL属于光诱导酶，是木质素合成过程中重要的诱导酶之一，光照强度决定PAL活性的强弱[13]，套袋减弱了光照强度，促使PAL活性降低，间接影响了石细胞的形成[14]，果实风味发生改变。【本研究切入点】探明不同套袋时期微环境的变化规律和果实品质变化情况对于早熟梨选择适宜时期套袋显得尤为重要。【拟解决的关键问题】本试验以‘苏翠1号’梨作为试验材料，对梨不同套袋期内的温、湿度变化进行实时监测，比较研究徐淮地区不同时期套袋内温湿度变化特征及其对果实外观品质(果皮色泽、果形指数、果心/果肉、单果质量、纵横径)、内在品质(糖酸组分、SSC、糖酸比等)的影响，旨在为今后早熟梨优质梨果生产提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与设计

1.1.1 供试材料 试验开展于2016年5-7月，在江苏徐淮地区徐州农业科学研究所现代农业示范基地梨园内进行。江苏徐淮地区太阳能年辐射量1393～1625 kWh/m2·年，年日照数为2200～3000 h，标准光照下年平均日照时间为3.8～4.45 h。试验果园管理水平整体比较好，土壤类型为黏壤土。试验品种为嫁接4年的苏翠1号，株行距为3 m×5 m，树型为主干疏层形，树型大小相对一致。温湿度记录仪ZDR-20来自杭州泽大仪器有限公司(原浙江大学电气设备厂)生产。纸袋选取徐淮地区梨生产上常用具有代表性的黄白纸袋和复合双光纸袋，纸袋类型如表1。

1.1.2 试验设计 试验共6个处理，套袋时期分别选择盛花期后35 d T1(5月9日)、50 d T2(5月24日)和65 d T3(6月8日)，H表示黄白纸袋，HT为HT1、HT2和HT3统称。F表示复合双光纸袋，FT为FT1、FT2和FT3统称，不套袋为空白对照。T1(5月9日)选择树势相近、大小一致的10株进行第1次套袋处理，套袋前先喷洒杀菌虫的药剂，待药液风干后再进行套袋，同时将温湿度记录仪探头置于果形大小基本相同和外围通风透光性较好的东南方向的梨果套袋内，与纸袋、果实互不接触，处于悬空位置。设置 1台温湿度记录仪的温湿度探头悬挂于不套袋的果实旁，作为空白对照，温湿度仪器均进行实时不间断监测，每隔半小时记录1次数据。T2和T3操作步骤同T1。待果实成熟后，每种处理随机选取20个果带回实验室进行果实品质的测定。

1.2 试验测定项目与方法

1.2.1 温度、湿度与光照强度 取回悬挂的温湿度记录仪，用记录仪自带软件将记录的温度湿度数据导出，求日平均值。对温度和湿度的最大值、最小值、平均值和极差值时数进行统计分析，极差为最大值与最小值的差。

1.2.3 果实内在品质 果实硬度采用GY-3型硬度计进行(带皮硬度、去皮硬度)测定；可溶性固形物含量(Soluble Solids Content, SSC)采用LB32T折光仪进行测定；糖酸比为可溶性总糖 (蔗糖+果糖+葡萄糖+山梨醇)与有机酸总量(苹果酸+奎尼酸+柠檬酸)比值。糖酸组分参照姚改芳等[15]采用美国生产的Agilent1260 Infinity高效液相色谱仪测定。

表1 果袋种类

1.3 数据处理

试验数据采用Excel(Microsoft office 2007，美国)软件进行作图，数据分析采用SPSS 19.0(Statistical Product and Service Solutions19.0，美国)软件。

2 结果与分析

2.1 套袋微环境变化与分析

2.1.1 不同纸袋日平均温湿度变化 由图1可见，5月9日至7月12日这段时间内不同处理的温度整体呈现动态上升趋势，FT处理的日平均温度变化均高于HT和CK。而日平均湿度变化在5月9日至7月12日内波动较大，整体表现出缓慢上升趋势。不同处理的温湿度呈相反的趋势，当日平均温度变化处于上升阶段，不同处理的温度上升速率表现为FT>HT>CK。如5月15～17日，FT处理的日平均温度上升速度较快，HT次之，CK最慢。当日平均温度变化处于下降阶段内，不同处理的日平均温度下降速率表现也不同，如5月18～19日，FT处理的下降速率最慢，HT次之，CK最快。而不同处理日平均湿度变化则与日平均温度变化表现相反，且不同处理的日平均湿度变化幅度较大，如6月2～26日，FT处理的日平均湿度普遍要大于大气湿度，而从6月26日至7月12日，不同时期套袋的日平均湿度表现为CK日平均湿度最高，套袋处理的日平均湿度相对较低，而6月26日至7月12日的纸袋微环境日平均温度相对较高(图1)，这与前人纸袋温度较高时湿度较低的研究一致，在果实生长发育期间遇高温天气，纸袋内呈现出高温低湿的温湿度特征，而不同时期套袋则为果实品质的形成营造了多样的微环境。

2.1.2 不同时期套袋温湿度日变化 图2(A、B)显示，2种纸袋在不同时期处理其在0:00-24:00温度的变化趋势基本一致，呈现峰型。0:00-6:00，温度持续下降到温度最低点；6:00-14:00,温度缓慢上升直至最高温度；14:00-24:00，温度持续下降。最低温度与最高温度的时间点季节的影响，最低温度一般出现在5:00-6:00，最高温度一般出现在14:00-15:00。不同时期套袋纸袋内的温度变化也是不尽相同，F袋内的温度高于H袋，F袋3个处理温度均能达到30 ℃，其中FT3袋内温度在11:00即可达到30 ℃，且持续时间长，直至17:30，在14:30达到最高温度。FT2、FT3处理袋内温度均普遍高于CK处理。而H袋温度仅T3处理平均日温度能达到30 ℃，但是持续时间短，仅14:30-15:30，HT1与HT2处理袋内平均日温度与CK相比差别不大，HT1处理与CK气温最相近，在 (0:00-6:00)内，HT1温度波动范围为19.03～20.62 ℃，CK气温波动为19.03～20.31 ℃。

由图2(C、D)可见，不同时期处理的H和F袋的日湿度趋势均呈现“V”型，湿度的日变化与温度2(图A、B)变化呈现相反的趋势，随着温度升高而逐渐下降。一天中湿度最小值出现在下午13:30-15:30，随后温度逐渐降低，湿度慢慢升高，在5:00-6:00达到最大值。在6:00-24:00内，F袋与H袋相比，F袋内湿度波动变化较大，其中T1处理差值高达34.72 %，而H袋差值为30.93 %。由此可见，不同时期套袋可以营造不同温湿度特征的微环境。

图1 不同果袋日平均温湿度变化Fig.1 The changes of average diurnal temperature and humidity in different bags

图2 不同套袋时期温湿度日变化Fig.2 Diurnal changes of temperature and humidity in different bagging time

表3 不同时期套袋湿度极值变化

图3 不同处理‘苏翠1号’梨果皮色泽Fig.3 The color of ‘Sucui 1’pear in different treatments

2.1.3 不同时期套袋袋内外温湿度极值分析 由表2可知，各处理的温度极值变化不同，处于温度较低时，不同处理的2种纸袋温度差异较小，当处于高温天气时，F纸袋内温度可以达到40.4 ℃，与H纸袋、CK相比温度差值高达4.2 ℃。从表2可以看出，不同处理的温度最大值以FT处理最高，HT处理与CK处理的最大值比较接近，而温度最小值不同处理间比较相近，其中T3处理的最小值高于其他处理，HT3和FT3分别高于CK 20.0 %、18.6 %。F纸袋的各处理温度极差值远高于H纸袋和CK处理的极差值，FT处理的极差值在23.6～26.3 ℃范围，HT处理极差值在19.4～22.1 ℃范围，说明F纸袋处理的微环境温度波动幅度相对较大。但在果实生长发育过程中微环境温度平均值CK最高，其他处理的温度平均值从大到小顺序为T3，T2，T1。同时，FT1纸袋的温度≥37 ℃持续时数最多为24 h，FT2次之，FT3最小，而H纸袋、CK温度均无法达到或超过37 ℃，说明不同套袋时期与纸袋材质对果实生长微环境温度有着直接影响。

不同时期套袋处理2种纸袋湿度最大值无差异，而湿度最小值、极差、平均值和湿度RH≥90 %时数是不尽相同的。表3显示，HT处理湿度最小值之间没有明显差异，湿度最小值在26.5 %～26.7 %。FT处理的湿度最小值差异较大，其中FT3处理的湿度最小值最高为42.5 %，FT2次之为34.7 %，FT1最低为30.1 %，FT3处理湿度最小值比HT3处理高59.2 %。湿度极差以CK最高，HT各处理的极差相对较小，而FT处理之间极差波动较大，FT1处理比FT3处理极差的值为12.4 %。各处理的湿度平均值表现为T3>T2>T1，其中(H/F)T3处理分别比(H/F)T1处理湿度平均值高3.1 %、4.1 %。不同时期套袋处理的湿度RH≥90 % 持续时数CK处理最高为663 h，FT1/2/3处理时数分别多于HT1/2/3处理52、51、45 h。

表4 不同处理后‘苏翠1号’梨果面色泽参数

注：l*为亮度指标，值偏小时亮度偏小，a*和b*是色度坐标，a*正值偏红，负值偏绿，b*正值偏黄，负值偏蓝。同列不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05); 表5～8同此。

表5 不同时期套袋对外观品质的影响

表6 不同处理后可溶性糖含量的变化

2.2 不同时期套袋对果实品质的影响

2.2.1 不同时期套袋对果面参数的影响 不同处理在果实接近成熟过程中，果面的色泽参数随之发生变化，但是不同处理间果皮的颜色变化也不尽相同，色泽指标存在差异(图3，表4)。HT不同处理间果实l*、a*、b*、C、h值无明显差异，FT处理果实各色泽指标差异较大，达到显著水平。其中，FT1、FT2处理的l*值分别显著高于FT3处理9.50 %和5.05 %，而FT2、FT3处理的a*值则不同程度的低于FT1处理，且FT1、FT2、FT3之间a*值差异达到显著水平。FT处理对成熟果实的b*值影响差异也是较大(表4)，对C和h值影响差异均显著，C值从大到小表现为T3、T2、T1，而h值则呈现为T1>T3>T2。FT2、FT3处理的b*值分别显著高于FT1处理16.89 %和36.62 %。而FT处理果皮的总色差de值差异显著，HT处理de值有差异，但是没有达到显著水平。综上说明果面的颜色指标(l*、a*、b*)值变化受套袋时期与纸袋透光率影响较大，尤其F纸袋的a*值变化较为明显，而H袋处理果实颜色指标变化幅度很小但光洁度较高。

2.2.2 套袋对果皮光洁度及果实大小的影响 不同时期套袋处理，成熟果实的果皮光洁度均表现出不同程度的差异，在试验中可以明显观察出，HT1处理的果面光洁度最高，HT2处理次之，HT3处理最低。试验观察过程中，HT3处理果实触感明显粗糙，HT1处理果实相对光滑亮度相对较高。而HT各处理之间颜色改变差异不明显。FT处理成熟果实的光洁度相对较好，各处理成熟果实的果皮颜色差异较大，FT1处理果皮呈乳白色，说明较早套袋处理的果实果皮叶绿素含量较少。果心/果肉、果实纵横经及果形指数也是影响果实外观品质的一项重要指标，由表5可知，FT处理的果心/果肉比值有差异，而不同处理果形指数、纵径、横径并没有表现出明显差异，3处理间差异未达到显著水平。

2.2.3 套袋对果实糖酸组分的影响 表6显示，2种纸袋不同时期套袋处理对果实糖的积累和各组分糖含量影响较大，T3处理果实可溶性糖含量和蔗糖含量均不同程度的高于T1处理。其中，与FT1处理相比，FT2、FT3蔗糖含量分别显著高23.41 %和33.60 %。FT3处理果实果肉除山梨醇含量外，葡萄糖、果糖、蔗糖含量均显著高于FT1、FT2处理，从小到大顺序为FT1

表7 不同时期套袋对有机酸含量的影响

表8 不同处理对单果重和内在品质的影响

由表7可知，HT处理对果实果肉有机酸总量影响不大，而FT处理对有机酸含量影响差异显著。其中，HT处理果肉酸组分除柠檬酸外，HT1处理的奎尼酸含量、苹果酸含量分别显著高于HT2和HT3处理，而HT处理有机酸总量影响表现不大，说明H纸袋的不同套袋时期与果肉酸组分含量关系不大。与HT处理相比，F纸袋套袋时期与果实有机酸总量、酸组分含量作用关系较明显，FT1处理、FT2处理有机酸总量分别显著高于FT3处理28.98 %和13.50 %，FT1处理的奎尼酸含量与FT2、FT3处理相比显著较高，FT3处理的柠檬酸含量显著低于FT1和FT2处理，FT2处理的苹果酸含量显著高于FT1和FT3处理。

2.2.4 套袋对果实单果重及内在品质的影响 果实的可溶性固形物含量、糖酸比和果皮硬度是衡量果实品质的重要指标。从表8可以看出，T3处理果实可溶性固形物含量最高，HT处理之间果肉可溶性固形物含量差别不大，而FT3分别高于FT1、FT2处理3.79 %和9.03 %，差异较明显。FT处理果实的糖酸比差异显著，HT处理的糖酸比高于FT处理。其中，HT3处理糖酸比较HT1、HT2处理分别高26.69 %和17.31 %，与FT3处理相比，HT3处理糖酸比高27.22 %。说明套袋时期与材质对果肉的可溶性固形物含量、糖酸比有一定程度的影响。同时，果实的去皮硬度HT处理间呈现出显著差异，从小到大依次为HT3、HT2、HT1。而不同处理成熟果实的带皮硬度、单果重差异不明显，未达到显著水平。

3 讨 论

套袋果实生长发育处于相对封闭的“温室效应”微环境中，纸袋内温度、湿度、光照、气等条件会发生改变[16]。本试验结果显示，果实温度上升或下降幅度小于无袋果，而温度的最大值与极差较高，致使日平均温度值较无袋果高。高温天气时，F纸袋与H纸袋相比温度差值高达4.2 ℃，而湿度的日变化随着温度升高湿度逐渐下降，不同处理的湿度RH≥90 % 持续时数各异，由此形成了温度、湿度持续时间与变化幅度均不同的微环境，但都在一定程度上影响了果实在生长发育时期对矿质元素的吸收，致使果树产生了一些生理代谢障碍，如光合作用减弱，果实养分调运与转运相关酶活性能力被降低，同化物合成减少[17-18]。另外，套袋后纸袋布满树冠外围，镶嵌于果实叶片之间，枝叶透光空间减小，在一定程度遮挡树体内膛叶片，影响和限制了叶片的光合作用，光合产物合成量减少，而果实糖酸组分的主要来源是叶片的光合作用[19-23]，不同时期套袋使树体叶片受到遮光时长不同，间接影响了果实的糖酸组分含有量。而本试验中T1时期套袋纸袋内高温、低湿、弱光的微环境加速了果实的呼吸作用[24-25]和新陈代谢，糖组分积累在果实生长发育期被逐渐消耗，这也是加速果实蔗糖、果糖、葡萄糖含量的下降的重要因素。由试验结果中可以看出，套黄白袋套袋处理果实的糖组分含量较复合双层袋果实下降小，因为黄白袋透光率高，营造的微环境对梨生理作用(光合作用、呼吸作用等)影响相对复合纸袋弱，叶片转运来光合产物部分得到积累，糖酸组分含量高于复合袋。

当光照强度较强时，无袋果实受到阳光直接照射，致使果面局部温度急剧升高造成灼伤[4,7]，套袋能一定程度的降低果皮表面的光照强度，减轻或避免受到日灼伤害及其他不良自然环境的刺激[26]，果实外观品质得以有效改善。与本试验研究结果一致，T1时期套袋处理梨果皮表面光滑明亮程度高，果皮色泽优，果皮光洁度高。已有研究发现套袋营造的弱光降低了果皮叶绿素合成量，果皮颜色受到明显影响[1]，程智慧等[27]对套袋黄瓜的研究同样证实了弱光高湿有利于瓜皮色变浅，瓜皮中叶绿素含量降低。套白色无纺布袋可以促使番茄[28]果实维生素C和可溶性糖含量减少,从而加速了果皮中叶绿素含量的降解。试验中套袋较晚的FT3时期果实颜色改变较小，l*值较低，果实色泽较差，推测果实处于较短时间的弱光条件下，果面局部叶绿素降解不完全，以及长时间裸露生长过程中受到不良自然环境的刺激所导致。这提示我们想要在梨生产过程中提高果实的外观品质，套袋时期并非是越晚越好。

果实的糖酸比、果皮硬度和单果重是衡量果实品质的重要指标。本试验结果表明套复合双光纸袋果实的糖酸比差异显著，而套黄白纸袋果实糖酸比要高于套复合纸袋。梨在生长发育过程中果皮苹果酸含量先升后降[11]，而苹果酸代谢异常会引起西洋梨等近果皮组织石细胞比例与有机酸含量上升，有机酸含量相对较高，EMP与TCAC代谢减弱，果皮组织糖代谢产物转至木质素代谢，果皮增厚[10]。与本试验结果一致，T1时期套袋处理的果皮硬度比其他处理高，表现为T1>T2>T3，但各处理差异并没有达到显著水平。有研究发现果实套袋后光照弱，光合作用受到限制，果实碳化合物合成减少，果实变小[29]，也有套袋后可以提高果实重量的相关报道[30]。本试验结果显示，2种套袋果实单果重均没有显著性差异, 套袋对单果重的影响关系仍需后续试验进一步的探究与证实。

4 结 论

综上所述，不同时期套袋内温湿度变化幅度不一致，温湿度极差值较大，形成差异的微环境均能够显著影响果实外观品质。早熟梨宜选择在盛花期后35 d左右进行套袋，套黄白纸袋比复合双光纸袋果实综合品质表现要好，果实亮度和光洁度高，外观品质好，可溶性固形物含量、糖酸比、糖酸组分含量较高，并且对果实单果重、果皮硬度影响不大，产量和经济效益相对较高。