不同品种厚皮甜瓜果实发育与环境因子的相关性及品质比较分析

张丽娟， 李建设， 高艳明， 李乐， 乔丹

(宁夏大学 农学院,宁夏， 银川 750021)

甜瓜(CucumismeloL.)为葫芦科甜瓜属1年生蔓生草本植物，果实营养丰富，是一种色、香、味俱佳且商品价值较高的水果[1]。由于其果实中含有丰富的营养成分，所以甜瓜也是一种极好的营养来源。瓜果中的营养物质，如葫芦素-β、锂和锌，可以增强免疫系统，在预防癌症和溃疡方面起着至关重要的作用[2-3]。同时甜瓜也是设施农业中重要的经济作物，其果实品质的提高十分重要[4]。甜瓜果实的品质包括外观品质、内在品质及贮藏加工品质。果实的外观品质属性主要有大小、形状和色泽，其中果实大小是果实外观品质的重要性状。内在品质主要取决于果肉中可溶性糖的种类、含量及其比例[5]。这些品质属性一方面由遗传因素决定，另一方面受外界环境条件的影响[6]。王丽娟等[7]研究表明温度降低，株高也会降低，还会使库强减弱，影响作物自身光合产物的运输和分配，甜瓜的不同品种对日照总时数的要求也不同。要提高甜瓜生产价值，就要筛选优质、高产的新品种，合理种植适宜品种，改善其环境条件，可以有效地促进甜瓜生长发育，从而改善甜瓜果实的品质，如果实大小、糖分积累等。目前，研究主要集中在单一的环境因素对甜瓜果实品质的影响方面，而多种环境因素综合作用的研究较少[8-9]。为丰富宁夏银川地区甜瓜的种植品种和探究环境因子与甜瓜果实发育之间的内在联系，本研究选用10个厚皮甜瓜品种开展试验，通过调查株高、茎粗、叶片数、坐果节位、果实性状、果实膨大速度、口感、品质等指标，筛选出适宜宁夏银川地区种植的甜瓜品种，探究环境因子与不同品种果实膨大速度的关系。以期提高宁夏地区甜瓜的品质和效益，带动农民增收致富，丰富本地市场，满足人们消费需求。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验选用10个厚皮甜瓜品种(表1)，均由宁夏巨丰种苗有限公司提供。

表1 供试材料基本情况

1.2 处理设计

试验在宁夏银川市月牙湖乡宁夏穹顶蜜瓜种植基地进行，以改良西州蜜25号为对照，另设置9个品种为处理，小区面积21.5 m2，每个处理重复3次，采用随机区组的方法。定植行距0.90 m，株距0.34 m，垄高0.20 m，每667 m2为2 000株。7月15日定植，采用单蔓整枝，主蔓在第25节位处摘心。瓜至鸡蛋大小时，选取瓜型最好的一个瓜保留，其他瓜连同瓜蔓剪去，甜瓜生育期内，农艺管理措施相同。

田间调查记录植株生长势、果实采收期，于坐果期测定植株节间距等生长指标，每小区随机取3个成熟果实测定横纵径、肉厚、单瓜果重、产量、中心及边部可溶性固形物含量等果实性状，果实中心、边部可溶性固形物含量采用手持糖量计测量。用游标卡尺测量果实的皮厚和肉厚；果实成熟后，每个小区取5个瓜，将果肉榨汁混匀测定果实品质。采用钼蓝比色法[10]测定VC含量；可溶性糖的测定采用蒽酮比色法[11]，以百分比表示；考马斯亮蓝G250法测定可溶性蛋白含量[10]；采用酸碱滴定法测定有机酸含量；分光光度法[12]测蔗糖、果糖和葡萄糖含量；电子天平称单果重。

观察不同品种内成熟的一致性(从授粉至采收的天数)和不同品种的抗病性以及裂果率。开始坐果后，每个小区随机标记5个果实，测定果实横径和纵径，用游标卡尺测定，测定时以甜瓜果蒂到果脐的最大距离为纵径，果实的赤道线直径为横径，纵、横径分别测两次，采用椭球体积计算公式计算甜瓜果实体积。甜瓜果实日增量采用任鹤麒[13]计算甜瓜果实日增量的方法。感官检验的内容主要包括香气、甜度、脆性、含汁量、口感以及综合口味。检验前甜瓜切成月牙形，只取月牙中间部位品尝，每品尝完一个处理，用清水漱口再进行品尝。参加感官检测的人对每项指标进行打分，口感指标评分都分为4个等级，分别为差、一般、好、较好、极好。

1.3 数据处理

用Excel、IBM SPSS Statistics 26分析数据，用Origin 2018完成相关图表的制作。

2 结果与分析

2.1 不同品种甜瓜生育期及长势的比较

由表2可知，不同品种厚皮甜瓜生育期、果实发育期、坐果节位的表现有较大差异。CK(改良西州蜜25号)的生育期118 d，果实发育期48 d。T5的生育期最短，为115 d，果实发育期45 d，较CK提前了3天。T3的生育期达到了130 d，果实发育期60 d，较对照推迟了12 d。供试9个品种中，T2、T3和T9较对照果实发育期和生育期长，分别为125 d、130 d、125的。T1、T4、T6、T7、T8和对照的生育期与果实发育期较一致。就坐果节位来看，对照的坐果节位最低，为11.33节，T3、T7、T9的坐果节位与对照相比无显著性差异，分别为13节、12节、12节。T4的坐果节位最高，达到了16.50节，与对照之间差异显著。其余5个品种之间坐果节位无显著差异但是较对照坐果节位高。CK、T3、T8的植株长势强，抗白粉病霜霉病等能力强。T2、T4、T5植株长势强但是白粉病霜霉病等能力较弱，T4后期植株黄化严重。T6、T7长势与抗病性较对照弱，T7前期黄化株较多，导致果实不能正常膨大，畸形果较多。T9植株长势强，叶部抗性较强。

表2 不同品种厚皮甜瓜生育期及长势

2.2 不同品种甜瓜果实性状与产量的比较

果实外观表现主要由果形和果皮决定。由表3可知，对照(西州蜜25号)果实椭圆形，果皮深绿覆细网纹。T1和T9为长椭圆形，T1黄皮覆不均匀细网纹，T9黄绿色，有深绿条斑。T2、T3、T4、T5均为短椭圆形，T2、T3灰绿皮，覆密网纹，T3网纹较粗。T4、T5均为白色光皮，T5表皮有绿色条斑。T6、T7为椭圆形，覆细网纹，其中T6黄皮果色均匀，T7绿皮，有深绿条斑。

果肉厚度、种腔大小、单果重等指标是甜瓜重要的品质指标，如表3所示，不同品种厚皮甜瓜的皮厚无显著性差异，肉厚、种腔大小、单果重等果实性状存在显著性差异。T3的平均果肉厚度为5.10 cm，显著高于对照和其他品种，T5的果肉厚度最低为3.40 cm，显著低于对照和其他品种。T1、T6、T7、T9的果肉厚度较对照无显著差异，分别为4.13 cm、4.33 cm、3.77 cm、4.00 cm。对照的种腔最小为4.20 cm，T9的种腔最大，达到了5.47 cm，显著高于对照和其他品种。CK、T1、T2、T7、T8的香气浓郁且口感好，T5、T6、T9香气淡但口感较好。

表3 不同品种厚皮甜瓜果实性状和产量比较

由于此次试验采用单蔓整枝的方式且每株只保留一个瓜，所以不同品种折合每667 m2产量之间的差异表现与平均单果重相同。对照的平均单果重为2.10 kg，折合每667 m2产量为4 196 kg。T9的平均单果重最大为2.58 kg，折合每667 m2产量达到了5 156 kg，与对照相比产量提高了22.86%。T3平均单果重最低为1.46 kg，折合每667 m2产量仅2 928 kg，与对照相比降低了30.48%。T2、T8每667 m2产量较对照无显著差异，分别为4 000 kg、4 280 kg。其他品种之间无显著差异，但均低于对照。

2.3 大棚内环境因子与果实日增量的关系

由图1可知，除最高温度外，授粉后环境各温度的变化趋势相似，从整体来看均呈下降趋势，其中平均温度和平均地温在授粉20 d以后变化趋势相同。平均光照强度呈先上升后下降趋势。最高温度和空气湿度的变化较稳定，其中最高温度在38 ℃上下浮动，空气湿在70%上下浮动。

图1 塑料大棚内环境因子随时间的变化

由图2可知，不同品种厚皮甜瓜的果实日增量的变化趋势基本一致，均先上升后下降并趋于平稳。授粉后14 d内，各品种的果实日增量快速上升并达到最大值，且T9的果实日增量显著高于其他品种，达到了64.49 cm3·d-1，T3的果实日增量最低。授粉后23～41 d各品种的果实日增量变化趋于平稳。这说明授粉后5～20 d为果实迅速膨大期，授粉25 d以后果实膨大速度缓慢。

图2 不同品种厚皮甜瓜果实日增量的变化

如表4所示，平均最高温度与CK、T1、T2、T3、T6、T7、T9的果实日增量呈显著负相关关系，但是对T4、T5、T8的影响不显著，且CK、T1、T2、T3、T6、T7均属于网纹类厚皮甜瓜，T4、T5、T8、T9均属于光皮类厚皮甜瓜，这说明最高温度对网纹类厚皮甜瓜的影响大于对光皮类厚皮甜瓜的影响。CK、T2、T9与平均最低温度呈显著正相关关系，且除平均最高温度外，其他环境因子对T1、T3、T6、T7的果实日增量无显著性影响。各环境因子对T4、T5果实日增量的影响相似，均与平均最低温度、平均温度呈显著正相关关系，与光照强度呈显著负相关关系，其中T4与平均最低温度达到了极显著相关，相关系数为0.72。显著影响T8果实日增量的环境因子只有平均最低温度，在一定范围内平均最低温度越高，T8的果实日增量越大。

表4 环境因子与果实日增量相关性分析

2.4 不同品种甜瓜品质的比较

甜瓜果实中的可溶性固形物、可溶性糖、有机酸、果糖、蔗糖、葡萄糖等指标决定了甜瓜的风味和口感，VC、硝酸盐以及可溶性蛋白含量决定了果实的营养价值。由表5可知，T3的VC含量和可溶性蛋白含量为组内最高，分别为974.4和2.00 mg·g-1，显著高于对照，对照的VC含量最低，为406.1 mg·kg-1。T8的可溶性蛋白含量最低，为0.53 mg·g-1。各品种的硝酸盐含量均在安全范围内，T9的含量最高，为413.45 mg·kg-1，T4和T5的含量低于100 mg·kg-1，分别为68.53、65.86 mg·kg-1。10个品种的可溶性糖含量在35.40%～52.33%，T6的可溶性糖(52.33%)、中心可溶性固形物(18.87%)、边缘可溶性固形物(13.3%)以及蔗糖含量(38.8 mg·kg-1)均高于其他品种，且心边梯度低口感好。T2的可溶性糖含量最低为35.40%，较对照降低了27.01%。各品种的有机酸含量均低于0.2%，其中T2和T4的含量最低仅为0.05%。中心可溶性固形物含量均在15%以上，对照为18.47%，T1、T6、T7、T9与对照无显著差异，分别为18.53%、18.87%、18.40%、17.90%。T1、T2、T3、T7、T8的边缘可溶性固形物均高于10%，分别为10.50%、10.37%、11.67%、10.77%、10.47%。T4的边缘可溶性固形物最低为7.6%，较对照有所降低。对照的心边梯度最大，为9.13%。T2、T3、T8的心边梯度均小于5%，其中T3最低，为4.10%。除T1外，其他品种蔗糖含量高于果糖和葡萄糖，T1的果糖含量显著高与其他品种，达到了36.78 mg·g-1，其次是T7、T2、T6，分别为18.4、17.12、15.74 mg·g-1，T3果糖含量最低，为9.99 mg·g-1。T6的蔗糖含量最高为38.80 mg·g-1，较对照有所升高。T4的蔗糖含量最低，为15.44 mg·g-1，较对照有所降低。葡萄糖含量在3.5～10 mg·g-1，T9的葡萄糖含量最高，达到了9.84 mg·g-1，T1的葡萄糖含量最低，为3.69 mg·g-1。

表5 不同品种厚皮甜瓜品质比较

2.5 不同品种甜瓜综合评价

对10个甜瓜品种的9个指标(单果重、产量、VC、可溶性糖、中心可溶性固形物、边缘可溶性固形物、可溶性蛋白、果糖、蔗糖、葡萄糖含量)进行主成分分析，计算其特征值的方差贡献率和累积贡献率，共取得3个主成分，其对应的方差贡献率分别为43.56%、24.88%、16.682%，累积方差贡献率为85.12%。表达式分别为：

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。

主成分表达式中各因子系数的大小可以反映因子对该主成分的贡献大小，在主成分分析中，一般认为大于0.3的载荷就是显著的。由以上表达式可以看出，第一主成分中X9(0.96)的系数大于其他因子，主要为蔗糖含量；第二主成分中X1、X2(0.985)的系数大于其他因子，主要为单果重和产量；第三主成分中X8(0.837)的系数大于其他因子，主要为果糖含量。

采用模糊数学隶属函数法对不同品种厚皮甜瓜的产量和营养品质主成分进行综合评价(表6)，平均隶属函数值越大，则说明该品种综合营养品质越好。综合主成分分析，第一主成分选择蔗糖含量、第二主成分选择单果重和产量、第三主成分选择果糖含量，共3项主要指标来代表厚皮甜瓜产量和营养品质。结果表明，参试的10个厚皮甜瓜品种综合营养品质最佳的为T9(平均隶属函数值为0.69)，营养品质较佳(平均隶属函数值>0.4)的品种依次为T6、T7、CK、T1。营养品质较差(平均隶属函数值<0.3)品种为T3、T4、T5(表7)。综合分析可知，10个参试厚皮甜瓜品种的主要营养品质从好到差依次为T9>T6>T7>CK>T1>T8>T2>T3>T5>T4。

表6 10个指标提取的主成分

表7 不同品种厚皮甜瓜3个主成分隶属函数值

3 小结与讨论

不同品种的生育期主要受遗传因素和环境因素的影响[14-15]。本试验环境因素相同，发现T5的生育期最短为118 d，对照西州蜜25的生育期为118 d，T3的生育期最长，达到了130 d。王怀松等[16]通过对网纹甜瓜果实发育规律的观察发现其发育呈“S”形曲线。这与本试验的研究结果相似，其中，坐果初期(授粉后0～5 d)果实果径增长与增重较慢；授粉后5～25 d为果实迅速膨大期，其果重、果径增长速度最快；授粉25 d后至采收的成熟期，果径与果重增长缓慢。这是因为随着果实发育，多数细胞停止分裂，果实生长主要通过细胞伸长、体积的扩大实现[17]。本研究发现平均最高温度与果实日增量呈负相关关系，但平均温度与果实日增量呈正相关关系，这可能是因为，气温过高时，叶面蒸腾强烈，根系供水不足，导致果实停止生长[18]。因此，在种植网纹类厚皮甜瓜时应注意，上网期平均温度过高时，应控水控肥以免裂果。

甜瓜的果实品质是由芳香物质、糖酸比、质地及风味等诸多因素构成，这些性状直接或间接影响了消费者对甜瓜的购买力[19-21]。本试验中蔗糖含量高的品种其可溶性糖的含量也相对较高，这是因为甜瓜种类和品种间果实含糖量的差异主要由蔗糖含量决定，可以分为高蔗糖积累型和低蔗糖积累型[22]。厚皮甜瓜属于蔗糖积累型，李志凌等[23]研究认为蔗糖含量可能是引起甜瓜果实糖分积累高低的主要决定因子。张明方等[24]发现，甜瓜果实蔗糖积累水平和蔗糖代谢相关酶活性变化存在明显的基因型间差异。本试验研究发现，不同品种之间蔗糖含量差异较大。T6含量最高，达到了38.80 mg·g-1。除T1外，其他品种蔗糖含量高于果糖和葡萄糖。过多摄入蔗糖有可能导致肥胖、龋齿、糖尿病等。果糖的口感和甜度优于其他糖且升糖指数低，本试验中T1的果糖含量高，蔗糖含量相对较低，营养价值更高。本试验采用的是吊蔓栽培、单蔓整枝的方式，爬地栽培、多蔓整枝方式下的性状还有待试验。另外，本试验的结果有待进一步进行多点试验和生产检验。

综上所述，环境因子对果实日增量的影响主要表现在温度方面，其中平均最高温度与果实日增量呈负相关关系；平均最低温度、平均温度与果实日增量呈正相关关系；最高温度对网纹类厚皮甜瓜果实日增量的影响大于对光皮类厚皮甜瓜的影响。从供试甜瓜品种的田间表现、果实品质和产量等方面综合比较可以看出，在田间表现方面，10个厚皮甜瓜的长势均较好，没有明显的差异；在品质方面，10个参试厚皮甜瓜品种的主要营养品质从好到差依次为20-881>21-178>T-25>改良西州蜜25号>21-194>20-521>21-148>21-31>20-622>21-29。