呂明軒 王敏 陳艷麗 肖日新 王博偉 霍愷森 字建安

摘 要：針對小果型西瓜在生產中存在的皮薄易裂果問題，以美月為材料，采用正交試驗法以3種濃度梯度的鈣、硅、鎂元素設置9組不同的營養(yǎng)液配方處理，研究不同處理對美月西瓜的抗裂性及品質的影響。結果表明，添加適宜濃度比例的鈣、硅、鎂元素均能提高美月西瓜的抗裂性，并能增強植株長勢，提高單瓜質量，提高維生素C、可溶性蛋白含量。其中，以6號處理（Ca 200 mg·L-1、Si 42 mg·L-1、Mg 60 mg·L-1）與9號處理（Ca 220 mg·L-1、Si 56 mg·L-1、Mg 72 mg·L-1）的西瓜在抗裂性與果實品質方面表現最好。從降低生產成本和降低肥料使用量綜合考慮，可優(yōu)先選擇6號處理。

關鍵詞：西瓜;鈣;硅;鎂;裂果;品質

中圖分類號：S651 文獻標志碼：A 文章編號：1673-2871（2021）09-056-06

Effect of calcium， silicium， magnesium on fruit cracking and quality of small watermelon

L? Mingxuan1， WANG Min2， CHEN Yanli1， XIAO Rixin2， WANG Bowei1， HUO Kaisen1， ZI Jianan1

（1. Institute of Horticulture， Hainan University， Haikou 570228， Hainan， China; 2. Vegetable Research Institute， Hainan Academy of Agricultural Sciences， Haikou 571100， Hainan， China）

Abstract： To reduce the fruit cracking of watermelon （Citrullus lanatus） by adding calcium， silicium and magnesium in nutrient solutions. We applyed the orthogonal test to design 9 kinds of different nutrient solutions composed by 3 different concentration ladders of calcium， silicium and magnesium respectively to grow watermelon Meiyue in order to investigate chemical elementseffects on its anti-cracking ability and quality. Results indicated all of the 9 nutrient solutions had the significant capacity to improve anti-cracking ability and growing ability of watermelon Meiyue. Weight as well as the content of vitamin C and soluble protein of the watermelon Meiyue were also observed increased significantly. Out of these nutrient solutions treatment， grown in T6 nutrient solutions （Ca 200 mg·L-1， Si 42 mg·L-1 and Mg 60 mg·L-1） as well as No. 9 nutrient solutions （Ca 220 mg·L-1， Si 56 mg·L-1 and Mg 72 mg·L-1） showed most significant improvements in anti-cracking ability and quality. With the consideration of less cost and fertilization， T6 was the best choice in practice.

Key words： Watermelon; Calcium; Silicon; Magnesium; Fruit cracking; Quality

西瓜（Citrullus lanatus）是葫蘆科西瓜屬一年生蔓生藤本植物，原產于非洲，在我國栽培歷史悠久，栽培面積廣，產量居世界首位[1]。西瓜美月是經過多茬試驗篩選出的適合海南大棚周年生產的高端禮品小西瓜品種，有著瓜體小、糖分高、口感佳的特點。然而美月西瓜本身果皮較薄，在生長階段極易裂果，裂果率在60%以上。裂果的產生嚴重制約了果實產量及商品性的提高，同時也給果實運輸帶來很大困難，造成嚴重經濟損失。

趙曉美等[2]研究表明，鈣元素能提高西瓜的品質并提高西瓜的抗裂性，當Ca2+質量濃度為220 mg·L-1時西瓜生長速度最快，植株最高，Ca2+質量濃度高于220 mg·L-1時生長速度下降;當Ca2+質量濃度為190 mg·L-1時西瓜品質最佳，Ca2+質量濃度高于190 mg·L-1時，西瓜產量與品質隨之下降;并且當Ca2+質量濃度低于160 mg·L-1或高于220 mg·L-1時會出現裂果;研究同時表明，在營養(yǎng)液中加入Si2+能促進植株生長發(fā)育并提高果實品質，且最適宜質量濃度為56 mg·L-1。

唐小付等[3]在鉀、鈣、鎂共同作用的水培厚皮甜瓜試驗中指出，低鉀、低鈣、低鎂的試驗處理都明顯延緩了厚皮甜瓜的生長發(fā)育并且降低了果實的產量和品質，鉀質量濃度490 mg·L-1、鈣質量濃度206 mg·L-1、鎂質量濃度65 mg·L-1的試驗處理能顯著促進厚皮甜瓜生長發(fā)育，提高果實產量和品質[3]。張文等[4]研究表明，施用鉀鎂肥可提高西瓜產量，提高西瓜維生素C、總糖及可溶性固形物含量，顯著改善西瓜品質。以上研究均表明，鈣、硅、鎂元素都能在不同程度上起到增加果皮厚度、改善果實品質并減輕裂果的作用。然而關于鈣、硅、鎂這3種元素混合施用的研究則很少。因此，筆者以前人研究為基礎，在營養(yǎng)液中混合施用鈣、硅、鎂3種元素，采用正交試驗設計出9組處理，觀測其生長發(fā)育及裂果情況，旨在解決美月西瓜的裂果問題并篩選出最合適的營養(yǎng)液配方，為小果型西瓜生產及預防裂果提供理論依據和技術指導。

1 材料與方法

1.1 材料

供試西瓜品種為美月，由中國熱帶農業(yè)科學院熱帶作物品種資源研究所選育。

營養(yǎng)液原料：硝酸鈣、螯合鐵、磷酸二氫鉀、硫酸鎂、硝酸鉀、硫酸錳、硝酸鋅、硫酸銅、鉬酸銨、硫酸鉀，以上材料購自上海永通化工有限公司，純度均為≥99%。

1.2 方法

試驗地點為海南省潤達農業(yè)有限公司鋸齒型溫室。西瓜于2017年6月26日播種，2017年7月12日定植于栽培袋中。栽培袋直徑30 cm，高度20 cm，栽培基質為純椰糠。每袋內種植1株，株距40 cm，行距130 cm。于2017年7月18日打頂，打頂后雙蔓整枝，2017年8月1日授粉，每株西瓜留1個果實，植株定果后再次打頂。果實于2017年8月25日采收。

營養(yǎng)液配方參考山崎甜瓜配方，各元素質量濃度為：N 182.6 mg·L-1、P 41.2 mg·L-1、K 341.3 mg·L-1、Ca 140 mg·L-1、Mg 36 mg·L-1、Fe 2 mg·L-1、Mn 0.69 mg·L-1、B 0.5 mg·L-1、Zn 0.05 mg·L-1、Cu 0.02 mg·L-1、Mo 0.01 mg·L-1。各生長期營養(yǎng)液的EC值：苗期1.2～1.5 mS·cm-1，伸蔓期1.8～2.0 mS·cm-1，開花結果期2.2～2.5 mS·cm-1，整個生長期營養(yǎng)液的pH調整為6.0～6.5。各時期營養(yǎng)液的使用方法：苗期每日澆灌500 mL，伸蔓期每日澆灌1000 mL，開花結果期每日澆灌1500 mL。

1.3 試驗設計

根據預備試驗篩選的質量濃度，采用正交試驗設計法設置9個水平處理，見表1。鈣源為分析純無水氯化鈣，硅源為分析純九水硅酸鈉，鎂源為分析純七水硫酸鎂。設置原營養(yǎng)液配方為對照（CK），每個處理15株，3次重復。

1.4 測定項目與方法

定植后每10 d測量主蔓長度與節(jié)位，觀測第1雄花、第2雄花、第1雌花、第2雌花著生日期與著生節(jié)位，第50天時測量植株莖粗、最大葉片葉面積（紙重法）、坐果節(jié)位。果實采收前統(tǒng)計裂果率，果實采收后測定植株鮮質量與干質量、根系鮮質量與干質量、果實質量、橫徑、縱徑、果皮厚度。果實切裂應度觀測方法：將刀輕放在果實中央方向為垂直于果柄，單手持刀，另一只手均勻用力按于刀背，刀刃入果實1cm處，測量裂口長度和橫向周長，其二者比值為果實切裂應度，即：果實切裂應度=切裂口長度/橫向周長[5-7]。果形指數為果實縱徑與橫徑的比值。采用Atago PAL-1手持式折射儀測定可溶性固形物含量，采用直接碘量法[8]測定維生素C含量，采用考馬斯亮藍（G-250）染色法[9]測定可溶性蛋白含量。

1.5 數據處理

試驗數據使用Excel 2007與DPS 7.05軟件進行統(tǒng)計與方差分析。

2 結果與分析

2.1 鈣、硅、鎂對美月西瓜裂果的影響

由表2可以看出，4號處理西瓜果形指數最小，與其他處理差異顯著，果實更傾向于圓形，其他處理果形指數均與CK差異不顯著。6號處理西瓜果皮厚度最大，與對照差異顯著，1、3、7、9號處理都顯著提升了西瓜果皮厚度。與對照相比，9個處理都顯著降低了西瓜果實切裂應度。對照裂果率達61.7%;9號處理的裂果率最低，僅為34.4%;1、6號處理果實裂果率均低至40%以下。這表明在營養(yǎng)液中施加鈣、硅、鎂元素可影響果實的果形指數，增加果皮厚度，使果皮部位的細胞更加堅韌，提高果實的抗裂性，最終大幅降低果實裂果率。

2.2 鈣、硅、鎂對美月西瓜生理生長的影響

由表3可以看出，西瓜在營養(yǎng)液處理后20～30 d生長速度最快，在10 d時，9個處理西瓜主蔓長度均顯著高于對照，其中6號處理主蔓長度最長、9號處理次之。在20 d時，9個處理西瓜主蔓長度均高于對照，僅3、9號處理主蔓長度與對照存在顯著差異，而9個處理之間西瓜主蔓長度均無顯著差異。在30 d時，僅5、9號處理主蔓長度顯著大于7號處理，其他處理間主蔓長度差異不顯著。在40 d時，9個處理西瓜主蔓長度均高于對照，僅1、8、9號處理主蔓長度與對照無顯著差異，其他處理主蔓長度均與對照存在顯著差異，7號處理主蔓最長，6號處理次之。

由表4可以看出，在10 d時，9個處理之間植株平均節(jié)間長度差異不顯著，但均顯著大于對照。20 d時，僅2、6、9號處理平均節(jié)位長度顯著高于對照，其他處理平均節(jié)間長度與對照無顯著差異。30 d時，僅8、9號處理平均節(jié)間長度顯著高于對照，而1號處理平均節(jié)間長度顯著低于對照。40 d時，6號平均節(jié)位長度最長，9號次之，1、2、3、8號處理平均節(jié)間長度與對照無顯著差異，其他處理平均節(jié)間長度均顯著高于對照。這表明在營養(yǎng)液中添加適當濃度比例的鈣、硅、鎂元素能有效促進生育期內西瓜長勢。

由表5可以看出，2號處理最大葉面積顯著高于對照，其他處理葉面積均與對照無顯著差異。僅6號處理莖粗顯著高于對照，其他處理莖粗均與對照無顯著差異。9個處理植株鮮質量、植株干質量、根系鮮質量、根系干質量均高于對照，其中，僅1號處理植株鮮質量與對照差異顯著，其他處理植株鮮質量與對照差異不顯著;3、7、8號處理植株干質量與對照差異不顯著，其他處理植株干質量與對照差異顯著;5、6、9號處理根系鮮質量與對照差異顯著，其他處理根系鮮質量與對照差異不顯著;4、5、6、9號處理根系干質量與對照差異顯著，其他處理根系干質量與對照差異不顯著。6號處理的莖粗、植株干質量、植株鮮質量、根系干質量、根系鮮質量均有較好的表現，其中莖粗達到了最大值。這表明在營養(yǎng)液中添加適當濃度比例的鈣、硅、鎂元素能顯著增大西瓜植株葉片面積和干鮮質量，加粗莖稈。

2.3 鈣、硅、鎂對美月西瓜開花結果特性的影響

由表6可以看出，4、5、7號處理第1雄花開放時間較早，且均顯著低于6、8號處理，其他處理之間第1雄花開放時間差異不顯著。4、5、7號處理第2雄花開放時間較早，且均顯著低于8號處理，其他處理之間第2雄花開放時間差異不顯著。8號處理第1雌花開放時間最晚，與其他處理差異不顯著。8號處理第2雌花開放時間最晚，與1、6號處理差異不顯著，但與其他處理差異顯著。9個處理第1雌花節(jié)位和坐果節(jié)位均與對照無顯著差別。這表明在營養(yǎng)液中添加鈣、硅、鎂元素可以在一定程度上使第1雄花與第2雄花的開放時間提前，但對第1雌花和第2雌花的開放時間、第1雌花節(jié)位與坐果節(jié)位影響較小。

2.4 鈣、硅、鎂對美月西瓜果實品質的影響

由表7可以看出，與對照相比，9個處理中單瓜質量及中心可溶性固形物、邊部可溶性固形物、維生素C、可溶性蛋白含量均有不同程度提升。其中，9個處理中單瓜質量均顯著高于對照，但9個處理之間單瓜質量無顯著差異。9個處理之間中心可溶性固形物、邊部可溶性固形物含量均無顯著差異，3、6、8、9號處理中心可溶性固形物含量與對照差異顯著，其他處理與對照差異不顯著;僅4號邊部可溶性固形物含量與對照差異顯著，其他處理與對照差異不顯著。3、6、7、8、9號處理維生素C含量與對照差異顯著，其他處理與對照差異不顯著。2、9號處理可溶性蛋白含量與對照差異不顯著，其他處理均顯著高于對照。綜合各品質指標可以看出，6、7、8處理可溶性蛋白含量較高，其他品質指標均與最大值無顯著性差異。這表明在營養(yǎng)液中施加適當濃度比例鈣、硅、鎂元素可促進果實生長發(fā)育，利于營養(yǎng)物質的合成與積累，改善果實品質。

3 討論與結論

鈣能維持細胞膜結構和功能的完整性，抑制組織內物質的外滲，調節(jié)植物體內代謝系統(tǒng)，是植物生長的必需營養(yǎng)元素[10]。研究表明，噴施鈣可以增強荔枝細胞的耐壓力與延展性，增強果實抗裂能力，減少果實裂果的發(fā)生[11-12]，石榴葉面噴施氯化鈣可以在很大程度上減少果實裂果[13-14]。硅是植物組成的重要元素，它參與細胞壁的組成，能提高作物的抗病抗逆能力。對單子葉植物的大量研究表明，硅能夠影響和調節(jié)植物光合作用與蒸騰作用;增大植物莖稈強度，提高植物抗旱和抗倒伏能力;能夠促進植物生長，提高作物產量和品質等[15-16]。溫映紅等[17]研究表明，硅、鈣、鉀肥能明顯增強棗樹抗病害能力，降低裂果率和病果率并且顯著提高吊果比、單果質量及產量。在設施甜瓜上的研究表明，施用有機硅復混肥料能提高植株長勢，提高產量與果實品質[18]。鎂是葉綠素、肌醇六磷酸鈣鎂和果膠的主要成分，是許多酶尤其是磷酸化酶的活化劑，在蛋白質、脂肪、碳水化合物代謝中起著重要作用。汝學娟等[19]在番茄上的的試驗表明，施鎂肥的處理組中鎂含量、鉀含量與番茄裂果率呈極顯著負相關。

在本次試驗中，美月西瓜的裂果率是關注的重點。本次試驗在盛夏進行，是一年當中最熱的時候，同時也是裂果率最高的時候，溫度高時果實內部營養(yǎng)物質積累速度變快，而果實外部生長速度相對較慢，果實更容易被撐裂[20]。美月西瓜作為一種禮品小型西瓜，果皮較薄，裂果率比普通西瓜高，而高溫更加大了裂果的發(fā)生概率。在本試驗中，對照西瓜裂果率達到61.7%，添加了鈣、硅、鎂元素的9組處理均在不同程度上降低了果實的裂果率，其中1、6、9號處理裂果率均在40%以下，9號處理最優(yōu)，裂果率僅為34.4%。在評價果實抗裂性的其他標準中，切裂應度與果皮厚度是最為重要的指標。眾多研究結果表明，切裂應度與果皮厚度均與果實抗裂性呈極顯著相關關系，切裂應度越小，果實越抗裂;果皮越厚，果實越抗裂[21-22]。本試驗結果表明，添加了鈣、硅、鎂元素的各處理均顯著降低了果實切裂應度，并且提高了果實果皮厚度，其中6號處理果皮厚度最高，1、6、7、9號處理果實切裂應度最小。綜合比較，1、6、9號處理在改善美月西瓜裂果方面效果較好。值得注意的是，江海坤等[22]研究認為，西瓜裂果率與果形指數呈顯著負相關，即果形指數越大，裂果率越低，但本次試驗中，各處理在大幅降低裂果率的同時并沒有提高果形指數，反而在一定程度上降低了果形指數，這與前人的研究不一致，可能是由于品種不同或環(huán)境因素導致，但是裂果率與果形指數之間的關系仍然需要深入研究[23]。

本研究結果表明，鈣、硅、鎂元素能在不同程度上促進西瓜的生長發(fā)育并提高果實品質。與對照相比，添加了鈣、硅、鎂元素的大多數處理植株主蔓增長，葉片面積增大，積累的干物質增多，同時果實質量增大，可溶性固形物含量增高，維生素C含量與可溶性蛋白含量均有一定提高。從提高果實抗裂性與促進西瓜生長發(fā)育，以及提高果實品質這幾個綜合方面看來，本次試驗的6號（Ca 200 mg·L-1、Si 42 mg·L-1、Mg 60 mg·L-1）與9號（Ca 220 mg·L-1、Si 56 mg·L-1、Mg 72 mg·L-1）處理值得應用與推廣，但是基于降低生產成本和盡可能降低肥料使用量的考量，建議優(yōu)先選擇6號處理。

參考文獻

[1] 馬躍.透過國際分析看中國西瓜甜瓜的現狀與未來[J].中國瓜菜，2011，24（2）：64-67.

[2] 趙曉美，李正為，楊家源，等.不同濃度鈣元素對西瓜生長發(fā)育及產量品質的影響[J].安徽農業(yè)科學，2012，40（4）：1987-1988.

[3] 唐小付，龍明華，于文進，等.不同鉀、鈣、鎂水平對厚皮甜瓜產量和品質的影響[J].北方園藝，2008（4）：17-20.

[4] 張文，潘順秋，符傳良，等.鉀鎂肥在西瓜上的施用效果研究[J].現代農業(yè)科技，2010（17）：108-109.

[5] CONSIDINE J， BROWN K.Physical aspects of fruit growth：theoretical analysis of distribution of surface growth forces in fruit in relation to cracking and splitting[J].Plant Physiology，1981，68（2）：371-376.

[6] SEKSE L.Fruit cracking in Norwegian grown sweet cherries[J].Acta Agriculturae Scandinavica，1987，37（3）：325-328.

[7] CHRISTENSEN J V.Cracking in cherries VI.Cracking susceptibility in relation to the growth rhythm of the fruit[J].Acta Agriclturae Scandinavica，1973，23（1）：52-54.

[8] 賈君.5種水果中維生素C含量的測定研究[J].冷飲與速凍食品工業(yè)，2004，10（2）：33-34.

[9] 李玲.植物生理學模塊實驗指導[M].北京：科學出版社，2009.

[10] 關志華，程智慧.外源施鈣對加工番茄果實硬度及品質相關指標的影響[J].西北農林科技大學學報（自然科學版），2009，37（10）：145-150.

[11] 鐘偉良，袁煒群，黃旭明，等.荔枝果皮對外源鈣和蔗糖吸收及向細胞壁沉著的研究[J].果樹學報，2006，23（3）：350-354.

[12] 黃旭明，袁煒群，王惠聰，等.抗裂性不同的荔枝品種果皮發(fā)育過程中鈣的分布動態(tài)研究[J].園藝學報，2005，32（4）：578-583.

[13] BAKEER S M.Effect of ammonium nitrate fertilizer and calcium chloride foliar spray on fruit cracking and sunburn of Manfalouty pomegranate trees[J].Scientia Horticulturae，2016，209：300-308.

[14] RAMEZANIAN A，RAHEMI M，VAZIFEHSHENAS M R.Effects of foliar application of calcium chloride and urea on quantitative and qualitative characteristics of pomegranate fruits[J].Scientia Horticulturae，2009，121（2）：171-175.

[15] 邵長泉.硅肥對糯玉米根系生長狀況、產量及品質的影響[J].長江蔬菜，2007（5）：50-51.

[16] 于立河，高聚林.硅對小麥產量與籽粒品質的影響[J].麥類作物學報，2012，32（3）：469-473.

[17] 溫映紅，王曰鑫，李登科，等.硅鈣鉀肥對紅棗產量及品質的影響[J].中國農學通報，2016，32（19）：69-72.

[18] 柯用春，曹明，黃植，等.硅肥在熱帶設施甜瓜上的應用效果研究[J].現代農業(yè)科技，2014（12）：234-235.

[19] 汝學娟，鄭陽，楊琦鳳，等.礦質元素導致番茄裂果的影響機理研究[J].西南農業(yè)學報，2014，27（1）：259-262.

[20] 蒲盛凱，郭文忠，劉聲鋒，等.日光溫室西瓜裂果原因的探討[J].寧夏農林科技，2005（5）：69-70.

[21] 高美玲，李佳益，于長寶，等.小型西瓜裂果相關性狀遺傳分析及相關性研究[J].北方園藝，2016（17）：1-4.

[22] 江海坤，袁希漢，章鎮(zhèn)，等.西瓜主要農藝性狀與裂果性狀的相關及通徑分析[J].中國蔬菜，2009（16） ：31-35.

[23] 許曉婷，劉童光，張其安，等.西瓜主要果實性狀與果實裂應度的相關性[J].中國瓜菜，2013，26（2）：11-13.