設(shè)施栽培下不同坐果技術(shù)對(duì)西瓜果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)的影響

黃 遠(yuǎn)，李文海，趙 露，沈 泰，陳海文，孔秋生，別之龍

（園藝植物生物學(xué)教育部重點(diǎn)試驗(yàn)室·華中農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝林學(xué)學(xué)院 武漢 430070）

西瓜是一種重要的園藝作物，我國(guó)的西瓜種植面積和產(chǎn)量均居世界第一。早春條件下利用塑料大棚等園藝設(shè)施進(jìn)行西瓜栽培，可以促進(jìn)西瓜提早上市，提高經(jīng)濟(jì)效益。然而，設(shè)施本身隔絕了外界傳粉昆蟲(chóng)的進(jìn)入，而西瓜是雌雄異花授粉植物，自然條件下需要依靠昆蟲(chóng)進(jìn)行授粉。因此，設(shè)施內(nèi)西瓜栽培必需進(jìn)行一定的人工輔助坐果技術(shù)來(lái)確保西瓜的坐果率。隨著我國(guó)農(nóng)村適齡勞動(dòng)力的減少、勞動(dòng)力價(jià)格的上漲，傳統(tǒng)人工授粉坐果技術(shù)因其對(duì)勞動(dòng)力的過(guò)度依賴，已不能滿足未來(lái)設(shè)施西瓜規(guī)?；N植的發(fā)展趨勢(shì)。采用氯吡脲（CPPU）等植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑可以促進(jìn)西瓜坐果，但對(duì)果實(shí)品質(zhì)的影響尚存在一定爭(zhēng)議。蜜蜂授粉作為一種借助昆蟲(chóng)的天然授粉方式，能減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，在草莓等園藝作物上已經(jīng)成熟應(yīng)用，而在設(shè)施西瓜生產(chǎn)上的應(yīng)用和研究還處于起步階段。前人在西瓜蜜蜂授粉上的研究主要集中在授粉技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益分析方面[1-4]，關(guān)于不同坐果技術(shù)對(duì)西瓜果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)等品質(zhì)的影響尚缺乏系統(tǒng)的研究[5]。因此，本文通過(guò)比較不同坐果技術(shù)對(duì)西瓜果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)的影響，旨在為設(shè)施西瓜生產(chǎn)中選擇合適的坐果技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料及處理

試驗(yàn)于2013年3—6月在國(guó)家蔬菜改良中心華中分中心（湖北武漢，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)蔬菜基地）進(jìn)行，選取土壤理化性質(zhì)、養(yǎng)分狀況一致的3個(gè)大棚分別作為植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑CPPU處理棚、人工授粉棚、蜜蜂授粉棚。每個(gè)大棚面積為288 m2（長(zhǎng)48 m×寬6 m），用60目紗網(wǎng)封住不同處理大棚的前后入口，防止其他授粉昆蟲(chóng)進(jìn)入。試驗(yàn)采用的西瓜品種為‘早佳’（8424）（新疆農(nóng)科院哈密瓜研究中心提供）。3月8日，將3葉1心的幼苗定植于大棚內(nèi)，每棚定植500株，株距50 cm，行距130 cm，吊蔓栽培，單蔓整枝，每株留一果，采用水肥一體化系統(tǒng)保證植株長(zhǎng)勢(shì)一致。于4月26日上午8:00，在不同處理的大棚內(nèi)選取當(dāng)日開(kāi)放的第2雌花（12～14節(jié)位）進(jìn)行標(biāo)記及處理（蜜蜂棚只進(jìn)行標(biāo)記）。植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑采用成都施特優(yōu)公司生產(chǎn)的氯吡脲（CPPU），其中藥劑有效成分0.1%，稀釋 100倍（10 mg·L-1）后用微型噴霧器將溶液噴施于雌花子房上。蜜蜂采用意大利蜜蜂（Apismelliferaligustica），標(biāo)準(zhǔn)蜂箱內(nèi)有3脾蜂，約6 000只，于盛花期前2 d放置于蜜蜂授粉大棚中央。

在花后33 d的上午8：00，在不同處理大棚內(nèi)，分別選取同一天、同一節(jié)位坐果的9個(gè)西瓜果實(shí)，用水果刀將西瓜切開(kāi)取中心果肉，并將其迅速切成小塊裝于錫箔紙中，置于液氮中冷凍完全后，轉(zhuǎn)入-70℃冰箱中保存，供西瓜果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)的測(cè)定。

1.2 揮發(fā)性物質(zhì)的測(cè)定

參考Beaulieu和Lea[6]的方法進(jìn)行樣品處理，采用氣質(zhì)聯(lián)用（GC-MS）的方法進(jìn)行，GC-MS型號(hào)為Thermo TRACE DSQⅡ。參數(shù)設(shè)置、測(cè)定及數(shù)據(jù)分析參考Liu等[7]，采用了頂空固相微萃?。℉S-SPME）的方法，經(jīng)GC-MS檢測(cè)對(duì)不同坐果方式西瓜成熟果實(shí)的總離子流圖，結(jié)合計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)檢索、匹配及篩選，最終對(duì)西瓜成熟果實(shí)中揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行定性和定量分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同坐果處理西瓜果實(shí)中主要揮發(fā)性物質(zhì)的構(gòu)成

根據(jù)GC-MS總離子流圖（圖1），本文共檢測(cè)出西瓜揮發(fā)性物質(zhì)82種，包括醛類23種、醇類21種、酮類10種、酯類6種、烷烴5種、芳香烴3種、烯烴2種、酸類4種，其他物質(zhì)8種（表1）。3種處理中，蜜蜂授粉的西瓜果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)最多，共75種，其相對(duì)含量比值最大，占檢出峰面積的99.98%。人工授粉與CPPU處理西瓜果實(shí)分別檢測(cè)出68種和65種，相對(duì)含量分別占檢出峰面積的98.71%和96.66%。

在所檢測(cè)出的揮發(fā)性物質(zhì)中，醛類物質(zhì)含量最高。CPPU、人工授粉和蜜蜂授粉分別為19、22和23種，相對(duì)含量分別為60.09%、58.54%和43.90%（表1）。酮類物質(zhì)的含量?jī)H次于醛類，CPPU、人工授粉和蜜蜂授粉分別為8、7和10種，相對(duì)含量分別22.53%、20.61%和25.53%（表3）。醇類物質(zhì)含量?jī)H次于醛類和酮類，其中CPPU處理16種，人工授粉 17種，蜜蜂授粉20種，相對(duì)含量分別為10.60%、15.43%和22.87%（表1）。

西瓜果實(shí)中酯類、烷烴、芳香烴、烯烴、酸類物質(zhì)的種類及含量在不同坐果處理間具有差異。CPPU處理后西瓜果實(shí)中酯類、烷烴、芳香烴、烯烴、酸類物質(zhì)的種類為4、4、3、1和4種，含量分別為0.35%、0.84%、0.44%、0.07%和0.44%。人工授粉西瓜果實(shí)酯類、烷烴、芳香烴、烯烴、酸類物質(zhì)的種類分別為 5、3、2、2和 4種，含量分別為 0.45%、0.51%、0.24%、0.07%和0.96%。蜜蜂授粉西瓜果實(shí)未檢測(cè)出芳香烴類物質(zhì)，酯類、烷烴、烯烴、酸類物質(zhì)的種類分別為6、5、1和4種，含量分別為1.07%、0.79%、3.86%和0.52%（表1）。

圖1 不同坐果處理西瓜成熟果實(shí)的揮發(fā)性物質(zhì)總離子流

表1 西瓜果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)種類和相對(duì)含量

2.2 不同坐果處理對(duì)西瓜果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)含量的影響（表2）

2.2.1 醛類物質(zhì) 醛類物質(zhì)在西瓜果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)中所占比率最高，其中己醛、（E）-2-己烯醛(青葉醛)、壬醛、（E）-2-壬烯醛、（Z）-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛、3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛(檸檬醛)、（E,Z）-2,6-壬二烯醛是西瓜醛類物質(zhì)中的主要種類。其中己醛的含量最高，分別為CPPU處理17.25%、人工授粉 19.16%、蜜蜂授粉 13.03%。（E，Z）-2,6-壬二烯醛在CPPU處理中的含量為10.53%，明顯高于其他2種處理西瓜中的含量。

2.2.2 醇類物質(zhì) 人工授粉與蜜蜂授粉西瓜果實(shí)中（Z）-3-壬烯醇含量最高，分別為 7.07%和13.87%，而在CPPU處理的西瓜果實(shí)中未檢測(cè)到。在3種處理西瓜果實(shí)中含量均較高的醇類有(S)-1,2-丙二醇及正己醇。(S)-1,2-丙二醇含量分別為CPPU處理 1.59%、人工授粉 2.03%、蜜蜂授粉3.32%。正己醇的含量分別為CPPU處理6.37%、人工授粉2.91%、蜜蜂授粉2.82%。

表2 不同坐果處理對(duì)西瓜果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)相對(duì)含量的影響

表2 （續(xù)）

2.2.3 酮類物質(zhì) 3種處理西瓜果實(shí)中含量最高的酮類物質(zhì)為6-甲基-5-庚烯-2-酮，其次為6,10-二甲基-5,9-十一碳雙烯-2-酮。蜜蜂授粉西瓜果實(shí)中6-甲基-5-庚烯-2-酮和6,10-二甲基-5,9-十一碳雙烯-2-酮的含量分別為19.26%和5.27%，高于CPPU處理西瓜的17.86%和3.75%及人工授粉西瓜的16.22%和3.36%。

2.2.4 酯類物質(zhì) CPPU處理和人工授粉西瓜果實(shí)中含量最高的酯類為（1-羥基-2,4,4-三甲基戊-3-基）2-甲基丙酸酯，占總揮發(fā)性物質(zhì)的0.14%與0.19%，在蜜蜂授粉中其含量為0.19%。蜜蜂授粉西瓜果實(shí)中含量最高的酯類物質(zhì)為9-羰基-壬酸乙酯，含量為0.33%。

2.2.5 烷烴物質(zhì) 烷烴在西瓜果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)中的含量較少，本研究?jī)H檢測(cè)到五種烷烴物質(zhì)，其中十七烷是3種處理西瓜果實(shí)中含量最多的烷烴，含量分別為CPPU處理0.30%、人工授粉0.26%、蜜蜂授粉0.28%。

2.2.6 芳香烴物質(zhì) 筆者共檢測(cè)到3種芳香烴物質(zhì)，CPPU處理和人工授粉西瓜果實(shí)中含量最高的分別為鄰二甲苯和間二甲苯，蜜蜂授粉西瓜果實(shí)未檢測(cè)到芳香烴類物質(zhì)。

2.2.7 烯烴物質(zhì) 3種處理西瓜果實(shí)中的烯烴類物質(zhì)為二氧化萜二烯與右旋萜二烯，其中二氧化萜二烯存在于CPPU處理與人工授粉果實(shí)中，含量分別為0.07%、0.06%。右旋萜二烯僅存在于人工授粉與蜜蜂授粉的西瓜果實(shí)中，含量分別為0.01%、3.86%。

2.2.8 酸類及其他物質(zhì) 筆者檢測(cè)出4種酸類物質(zhì)，分別為（S）-2-羥基丙酸、油酸、赤霉素及亞油酸，其中（S）-2-羥基丙酸的含量最高，在CPPU處理、人工授粉、蜜蜂授粉中的含量分別為0.24%、0.80%、0.31%。其他8種揮發(fā)性物質(zhì)中，萘的含量最高，分別為CPPU處理0.71%、人工授粉0.99%、蜜蜂授粉0.44%。

3 討論與結(jié)論

本試驗(yàn)對(duì)不同坐果處理的西瓜果實(shí)中香氣物質(zhì)分析后發(fā)現(xiàn)，西瓜果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)中含量最多的3種物質(zhì)為醛類、醇類、酮類，這與Beaulieu和Lea[6]、肖守華等[8]的結(jié)果類似，但在揮發(fā)性物質(zhì)的種類及相對(duì)含量上本研究結(jié)果與前人不一致，這可能與試驗(yàn)中所用西瓜品種和栽培環(huán)境不同有關(guān)。在本試驗(yàn)中，與CPPU處理比較，人工授粉，尤其是蜜蜂授粉下?lián)]發(fā)性物質(zhì)的種類和含量明顯增加，這可能與蜜蜂授粉是多次重復(fù)、足量和均勻的花粉授粉有關(guān)。人工授粉和蜜蜂授粉明顯增加了揮發(fā)性物質(zhì)的種類和含量，分別由CPPU處理的65種增加到68、75種，相對(duì)含量從 96.66%增加到98.71%和99.98%，其中人工授粉下醇類物質(zhì)增加的幅度較大，相對(duì)含量從10.60%增加到15.43%，主要物質(zhì)是（S）-1,2-丙二醇和（Z）-3-壬烯醇；蜜蜂授粉明顯增加了醇類、酮類、酯類和烯類物質(zhì)的相對(duì)含量，分別從10.60%，22.53%，0.35%，0.07%增加到 22.87%，25.53%，1.07%，3.86%，主要物質(zhì)是（S）-1,2-丙二醇、（Z）-3-壬烯醇、6-甲基-5-庚烯-2-酮、6,10-二甲基-5,9-十一碳雙烯-2-酮、鄰苯二甲酸二異丁酯和右旋萜二烯。與人工授粉比較，蜜蜂授粉下?lián)]發(fā)性物質(zhì)種類和相對(duì)含量明顯增加。何聰聰?shù)萚9]對(duì)西瓜揮發(fā)性物質(zhì)中特征香氣研究顯示，醇類、酮類和酯類的種類及相對(duì)含量對(duì)西瓜果實(shí)芳香氣味的形成起重要作用。因此，推測(cè)人工授粉，尤其是蜜蜂授粉處理西瓜中醇類、酮類和酯類三種物質(zhì)的綜合作用對(duì)果實(shí)香氣產(chǎn)生影響，進(jìn)而一定程度上提高了果實(shí)的品質(zhì)。在設(shè)施西瓜長(zhǎng)季節(jié)栽培方面，研究也發(fā)現(xiàn)中華蜜蜂授粉可以達(dá)到增加產(chǎn)量和提高品質(zhì)的目的[5]。

綜上所述，和CPPU處理比較，人工和蜜蜂授粉可以增加西瓜果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)的種類和含量，蜜蜂授粉的效果優(yōu)于人工授粉，有助于提高西瓜果實(shí)品質(zhì)。