（中國農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉研究所，北京 100081）

不同授粉方式對設施厚皮甜瓜果實品質(zhì)的影響

付秋實 張新英 朱慧芹 王懷松*

（中國農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉研究所，北京 100081）

比較了蜜蜂授粉、人工授粉及氯吡脲噴花對設施厚皮甜瓜果實品質(zhì)的影響。結(jié)果表明：蜜蜂授粉、氯吡脲噴花與人工授粉相比，可以顯著提高厚皮甜瓜的單瓜質(zhì)量、果實縱徑、橫徑、果肉厚以及果實中葡萄糖、果糖和蔗糖的含量。但是，采用氯吡脲噴花顯著降低了種子中可溶性糖含量及千粒重，明顯減少了果實中風味物質(zhì)的種類和含量。氯吡脲噴花后 30 d果實中的氯吡脲殘留量僅為 0.62 μg · kg-1，殘留量在安全范圍之內(nèi)。因此，采用蜜蜂授粉可以顯著改善果實品質(zhì)，是設施甜瓜實現(xiàn)安全、優(yōu)質(zhì)、高效生產(chǎn)的重要配套技術(shù)之一。

甜瓜；蜜蜂授粉；人工授粉；氯吡脲；可溶性糖；芳香物質(zhì)

近年來，設施甜瓜栽培發(fā)展迅速，設施環(huán)境內(nèi)種植的甜瓜在開花期間因缺乏昆蟲授粉，種植者往往采用人工授粉或噴施植物生長調(diào)節(jié)劑 （氯吡脲）等方法來增加坐果率。然而人工授粉費工費時、生產(chǎn)成本高，也增加了植株感病幾率。氯吡脲的主要成分為 1-（2-氯-4-吡啶基）-3-苯基脲，是一種活性較高的細胞分裂素類物質(zhì)，屬低毒植物生長調(diào)節(jié)劑，可促進植物生長，促進果實的膨大，打破頂端優(yōu)勢，防止衰老等，在設施甜瓜早春栽培中廣泛應用 （夏中梅 等，2000；Adaniya et al.， 2004；蘇小俊 等，2008）。然而，關(guān)于氯吡脲是否會影響食品安全的問題日益受到人們的重視 （李瑞娟 等，2009；張志恒 等，2012）。

目前，利用蜂類昆蟲為設施果菜進行授粉，解決了在設施封閉環(huán)境中授粉昆蟲缺乏的問題，但是關(guān)于蜜蜂授粉對設施甜瓜果實品質(zhì)影響的研究鮮有報道。因此，本試驗比較了蜜蜂授粉、人工授粉及采用氯吡脲噴花對設施甜瓜品質(zhì)的影響，旨在為設施甜瓜生產(chǎn)選用何種方式授粉以獲得更好的經(jīng)濟效益提供理論依據(jù)，為創(chuàng)建并積極推廣設施甜瓜高效生產(chǎn)栽培的配套技術(shù)體系提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與處理

試驗于2012年3～6月及7～10月在中國農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉研究所北京市順義區(qū)試驗基地日光溫室進行。供試甜瓜（Cucumis melo L.）品種為厚皮甜瓜IVF117，果實發(fā)育期 40 d左右，果實高圓形，果皮黃色，由本所甜瓜課題組提供。溫室平均分為 3 個小區(qū)，每個小區(qū)面積約 150 m2，中間用尼龍紗隔開，分別作為蜜蜂 （意大利蜜蜂） 授粉區(qū)、人工授粉區(qū)、氯吡脲 （300倍液） 噴花區(qū)。每個處理135 株，3 次重復，隨機區(qū)組設計。授粉蜂箱放置于小區(qū)中間，高度為離地 20 cm左右，巢門朝南，靜置 2 h 后打開，小區(qū)內(nèi)甜瓜的所有授粉工作均由蜜蜂完成。授粉蜜蜂由中國農(nóng)業(yè)科學院蜜蜂研究所提供。氯吡脲噴花區(qū)于開花當天噴施氯吡脲300倍液，0.1% 氯吡脲可溶性液劑 （每瓶10 mL）為成都施特優(yōu)化工有限公司產(chǎn)品。

1.2 測定項目及方法

1.2.1 果實生長發(fā)育指標的調(diào)查 待果實成熟時在各個小區(qū)選擇大小、成熟度均勻一致的果實10個，采用十分之一天平稱量單瓜質(zhì)量；采用直尺測量果實橫徑、縱徑、種腔和果肉厚度；采用手持式糖量計測定果肉中心及邊緣可溶性固形物含量。

1.2.2 果實及種子中可溶性糖含量的測定 參照王艷秋等 （2008）方法，采用高效液相色譜法測定成熟的甜瓜果實及種子中的葡萄糖、果糖、蔗糖、棉子糖和水蘇糖含量。

1.2.3 風味物質(zhì)的測定 每個處理隨機選取成熟甜瓜果實5個，利用島津 （SHIMADZU） GCMS-2010 plus氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 （日本，Shimadzu），得到風味物質(zhì)測定的定性結(jié)果。通過積分得到各化合物峰面積，品種間通過對比得到各化合物相對含量，參考Kemp等（1972）、 Maarse等（1989）、Verzera 等（2014）的方法確定特征香氣成分。

1.2.4 果實中氯吡脲殘留的測定 對花期進行氯吡脲處理的甜瓜，分別于噴花當天及噴花后1～30 d取甜瓜果肉20 g，參照齊明芳 （2011） 的方法，利用WATERS ACQUITY UPLC 超高效液相色譜測定果實中殘留的氯吡脲。

1.3 統(tǒng)計分析

采用 SPSS 13.0 軟件進行方差 （ANOVA） 分析，差異顯著性運用 Duncan’s 檢驗法進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同授粉方式對甜瓜果實生長發(fā)育的影響

從表 1 可以看出，與人工授粉相比，蜜蜂授粉、氯吡脲噴花處理可以顯著提高單瓜質(zhì)量、果實縱徑、橫徑以及果肉厚。采用蜜蜂授粉的單瓜質(zhì)量、果實縱徑、果實橫徑、果肉厚分別比人工授粉增加了 18.82%、5.78%、4.92%、14.92%。采用氯吡脲噴花處理的單瓜質(zhì)量、果實縱徑、果實橫徑、果肉厚分別比人工授粉增加了 19.10%、8.86%、4.18%、7.73%。采用人工授粉的果實種腔大于氯吡脲噴花和蜜蜂授粉處理，但3個處理之間差異不顯著。

表1 不同授粉方式對甜瓜果實生長發(fā)育的影響

2.2 不同授粉方式對甜瓜果實營養(yǎng)品質(zhì)的影響

從圖1可以看出，成熟的甜瓜果實中可溶性糖主要以蔗糖為主，占甜瓜果實總的可溶性糖含量的50% 以上。采用蜜蜂授粉、人工授粉和氯吡脲噴花處理的成熟甜瓜果實中蔗糖分別占總的可溶性糖含量的 52.20%、50.34%、52.01%。成熟的甜瓜果實中棉子糖和水蘇糖的含量極低，蜜蜂授粉的果實中棉子糖和水蘇糖的含量顯著高于其他處理。與人工授粉相比，采用蜜蜂授粉和氯吡脲噴花可顯著提高果實中可溶性糖的含量。

圖1 不同授粉方式對甜瓜果實中可溶性糖含量的影響

蜜蜂授粉的甜瓜果肉中類胡蘿卜素含量最高，為1.52 mg·L-1（FW）。蜜蜂授粉和氯吡脲處理的果實中可溶性固形物含量顯著高于人工授粉 （表2）。

表2 不同授粉方式對甜瓜果實營養(yǎng)品質(zhì)的影響

2.3 不同授粉方式對甜瓜種子中可溶性糖含量及千粒重的影響

圖2 不同授粉方式對甜瓜種子中可溶性糖的含量

種子中可溶性糖的積累已被認為在種子脫水耐性獲得、種子活力、糖的運輸?shù)冗^程中起重要作用。由圖2可以看出，采用蜜蜂授粉和人工授粉的種子中可溶性糖的含量顯著高于采用氯吡脲噴花的種子，采用蜜蜂授粉、人工授粉的種子中總的可溶性糖含量分別為 24.74、 24.00 mg·g-1（FW），種子中的可溶性糖以蔗糖為主，采用蜜蜂授粉和人工授粉的種子中蔗糖含量分別占總的可溶性糖含量的 58.49% 和 55.46%。種子中棉子糖、水蘇糖的含量明顯高于果實中的棉子糖、水蘇糖的含量，蜜蜂授粉的種子中棉子糖、水蘇糖的含量在3個處理中最高。而采用氯吡脲噴花的種子多為空籽或癟籽，種子中總的可溶性糖含量僅為 3.63 mg· g-1（FW），種子的千粒重也只有 9.93 g，明著低于蜜蜂授粉（35.44 g）及人工授粉（35.14 g）。

2.4 不同授粉方式對甜瓜果實風味品質(zhì)的影響

通過 GC-MS 檢測，共檢測出相對含量較高的芳香物質(zhì)54 種 （表3），蜜蜂授粉的甜瓜果實中芳香物質(zhì) 31 種，占總峰面積的 81.97%。人工授粉的27 種，占總峰面積的 81.54%。氯吡脲噴花處理的25 種，占總峰面積的77.38%。甜瓜成熟果實中的揮發(fā)性物質(zhì)主要為酯類、醛類、醇類等。IVF117果實中乙酸己酯、乙酸芐酯、（E）-4-壬烯醛、壬醛、（E， Z）-3，6-壬二烯-1-醇、（Z）- 2-壬烯-1-醇、（Z）-3-壬烯-1-醇、壬醇等是主要的芳香成分。采用蜜蜂授粉的甜瓜果實中酯類、醛類和醇類物質(zhì)的相對含量分別為14.34%、16.60%、35.48%，人工授粉的甜瓜果實中酯類、醛類和醇類物質(zhì)的相對含量分別為19.87%、20.62%、26.36%，氯吡脲噴花的甜瓜果實中酯類、醛類、醇類物質(zhì)的相對含量分別為15.65%、19.59%、18.32%。采用氯吡脲噴花明顯減少了風味物質(zhì)的種類和含量（表3）。

表3 不同授粉方式對甜瓜果實風味物質(zhì)的影響

2.5 氯吡脲在甜瓜果實中的殘留分析

氯吡脲殘留分析結(jié)果表明（表4），噴花后1 d果實中氯吡脲的含量達到最高值，為131.54 μg · kg-1，隨著噴施后時間的延長氯吡脲的殘留量迅速降低，噴花后 30 d果實中的氯吡脲殘留量僅為 0.62 μg· kg-1，殘留量在安全范圍之內(nèi)。

3 結(jié)論與討論

3.1 蜜蜂授粉改善甜瓜果實品質(zhì)的原因

甜瓜為葫蘆科植物，雌雄同株異花，甜瓜果實的大小與其授粉和受精是否充分有直接關(guān)系，受精的種子越多，瓜就越大，產(chǎn)量越高，畸形瓜就越少。設施栽培中利用蜜蜂授粉是為了更好地幫助植物異花授粉， 由于花粉具有群體萌發(fā)效應，即異花花粉落在柱頭上的數(shù)量越多，花粉萌發(fā)和花粉管的生長狀態(tài)越好， 可加速受精進程，提高受精成功率（Serrano & Guerra-Sanz，2006）。本試驗結(jié)果表明，采用蜜蜂授粉可以顯著提高單瓜質(zhì)量、果實縱徑、橫徑以及果肉厚，果實中葡萄糖、果糖和蔗糖含量分別比人工授粉的果實提高了35.47%、21.85%、 38.03%；蜜蜂授粉的甜瓜果肉中類胡蘿卜素含量最高，為 1.52 mg · L-1（FW）。分析蜜蜂授粉效果好的主要原因可能是蜜蜂對花粉具有很強的辨別能力，能夠在花粉成熟最佳的時候進行適時授粉，有利于花粉的釋放，而且蜜蜂體表密布絨毛，更加有利于花粉的黏附和傳播，蜜蜂對花的多次造訪，使甜瓜雌花授粉充足，胚珠受精率高，因而種子發(fā)育較好，產(chǎn)量高，品質(zhì)佳。在其他作物上的試驗也證明，經(jīng)過蜂授粉，可使蘋果、荔枝、柑橘、梨樹、葡萄、桃樹、杏樹、櫻桃等果樹增產(chǎn) 10%～47% （Thomson & Goodell， 2001；童越敏 等，2005）；油菜、棉花、大豆等作物增產(chǎn)14% 以上 （Eriekson et al.， 1978；Dag & Kammer，2001；鄭茂啟 等，2004；王鳳鶴 等，2012）。蜜蜂授粉除大幅增加作物的產(chǎn)量外，還使不同作物的果實含糖量、出油率、棉絨長度等品質(zhì)指標都有不同程度的提高，種子數(shù)量增加，增加種子活力，果形圓潤，顯著改善果實的品質(zhì) （安建東等，2007； 陳強 等，2010）。

成熟甜瓜果實香氣是由各種芳香成分共同作用形成的，雖然各種芳香物質(zhì)只占甜瓜果實鮮質(zhì)量的0. 001%～0. 01%，但是各種芳香成分的相對含量和配比對甜瓜風味品質(zhì)有著重要影響 （Forney et al.，2000；Lignou et al.，2014； Priyanka et al.， 2014） 。唐貴敏等 （2007） 發(fā)現(xiàn)不同品種的厚皮甜瓜果實中的揮發(fā)性物質(zhì)主要為酯類、醛類和醇類等化合物。Beaulieu和Grimm （2001） 研究了網(wǎng)紋甜瓜果實成熟過程中揮發(fā)性物質(zhì)的變化，結(jié)果表明，未成熟甜瓜果實中揮發(fā)性物質(zhì)主要為小分子的醛類物質(zhì)，如己醛、（E）-2-己烯醛、（Z） -3-己烯醛、2 -庚烯醛、庚醛、2-辛烯醛、壬醛、2-壬烯醛、2，6-壬二烯醛等，成熟果實揮發(fā)性物質(zhì)主要為乙酸己酯、乙酸苯甲酯、2-甲基丁酸甲酯、2-甲基丙酸乙酯、丁酸乙酯、2 -甲基丁酸乙酯、己酸乙酯等酯類物質(zhì)。本試驗中，IVF117 厚皮甜瓜成熟果實中主要的芳香物質(zhì)為乙酸己酯、乙酸芐酯、壬醛、（E，Z）-3， 6-壬二烯-1-醇、（Z）- 2-壬烯-1-醇、（Z）-3-壬烯-1-醇、壬醇等。 乙酸已酯具有強烈的果香味，乙酸芐酯具有茉莉香味，壬醇略有玫瑰和橙的愉快香味，它們種類和含量的不同，構(gòu)成了 IVF117 特有的典型性香氣。關(guān)于蜜蜂授粉對甜瓜芳香物質(zhì)種類及相對含量影響的研究未見報道，本試驗通過 GC-MS 檢測出相對含量較高的芳香物質(zhì) 54 種，其中，蜜蜂授粉的甜瓜果實中芳香物質(zhì)31 種，人工授粉的27 種，氯吡脲噴花的25 種。氯吡脲噴花明顯減少風味物質(zhì)種類和含量。蜜蜂授粉改善甜瓜果實風味的原因可能是蜜蜂渾身像刷子般的絨毛能黏附花粉 2.5 萬粒以上，在一次采集中可連續(xù)訪花上百朵，授粉過程中不傷花器，高效迅速。

3.2 氯吡脲對甜瓜品質(zhì)的影響及安全性評價

氯吡脲是一種具有細胞分裂素活性的苯基脲類植物生長調(diào)節(jié)劑，目前已在獼猴桃、葡萄、櫻桃等果樹及黃瓜、西瓜、甜瓜等蔬菜作物中廣泛應用，主要用于花、幼果處理，可顯著提高坐果率及果實膨大速度，對產(chǎn)量的提高起到了積極作用 （夏中梅等，2000；Adaniya et al.， 2004；蘇小俊 等，2008；張志恒 等，2012）。本試驗結(jié)果也表明，與人工授粉相比，氯吡脲噴花可以顯著提高單瓜質(zhì)量、果實縱徑、橫徑以及果肉厚，果實中的葡萄糖、果糖和蔗糖分別提高了30.54%、18.91%、32.89%。然而與蜜蜂授粉相比，蜜蜂授粉的甜瓜大小均勻，色澤好，甜而適口，籽粒飽滿。而使用氯吡脲處理過的甜瓜瓜蒂粗大，種子數(shù)量少，多為癟籽，風味變淡。可能的原因是，激素處理是通過化學物質(zhì)刺激子房發(fā)育，果實發(fā)育沒有經(jīng)過正常的受精過程，所以果實風味品質(zhì)較差，種子數(shù)量少。

氯吡脲的殘留問題日益引起人們的重視 （李瑞娟 等，2009；王鳳鶴 等，2012）。目前國際上不同國家針對不同作物制定的氯吡脲最大殘留限量 （MRL）為10～100 μg · kg-1（Valverde et al.，2010）。我國規(guī)定了西瓜和黃瓜的氯吡脲最大殘留限量為 100 μg · kg-1，獼猴桃和葡萄的為 50 μg · kg-1。本試驗結(jié)果表明，在開花時噴施氯吡脲，隨著時間的延長果實中氯吡脲殘留量迅速降低，噴花后 30 d果實中的氯吡脲殘留量僅為 0.62 μg · kg-1，殘留量在安全范圍之內(nèi)。這與陳長龍等（2006）在西瓜果實中的研究結(jié)果基本一致。

綜上所述，蜜蜂授粉、人工授粉和氯吡脲噴花相比，可以明顯改善果實品質(zhì)。利用蜂類昆蟲授粉是設施甜瓜實現(xiàn)安全、優(yōu)質(zhì)、高效生產(chǎn)的重要配套技術(shù)之一。目前采用蜜蜂為甜瓜授粉的增產(chǎn)效益尚未引起廣泛關(guān)注，還有較大規(guī)模的種植區(qū)以噴施植物生長調(diào)節(jié)劑來提高產(chǎn)量和品質(zhì)，不僅浪費大量的勞動力、增加支出，而且會對甜瓜造成一定的污染。隨著蜜蜂繁育技術(shù)的進一步完善，生產(chǎn)成本不斷降低，以及人們對無公害農(nóng)產(chǎn)品需求的逐步增加，應用蜂類昆蟲為設施甜瓜授粉的前景應十分廣闊。

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Effects of Different Pollination Methods on Fruit Quality of Melon Cultured in Greenhouse

FU Qiu-shi， ZHANG Xin-ying， ZHU Hui-qin， WANG Huai-song*

（Institute of Vegetables and Flowers， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Beijing 100081， China）

s： The aim of this study was to explore the effects of 3 pollination methods-honeybee pollination，artificial pollination and forchlorfenuron treatment on melon （Cucumis melo L.）fruit quality. The results showed that honeybee pollination and forchlorfenuron treatment compared with artificial pollination could significantly improve the single fruit weight， increase fruit longitudinal and diameters， flesh thickness， and contents of glucose，fructose and sucrose in fruit. But the soluble sugar contents in seeds and thousand seeds weight of forchlorfenuron treatment were significantly lower than that of honeybee and artificial pollination. Forchlorfenuron treatment could also obviously lessen the species of aromatic substance and reduce the content of aromatic substance than honeybee and artificial pollinations. The residue quantity of forchlorfenuron 30 days after spraying was only 0.62 μg·kg-1. It is in the range of security. Honeybee pollination could significantly improve fruit quality. Therefore， honeybee pollination is one of the important matching technologies， which can qurantee the safe， superior and efficient melon production in greenhouse.

Melon； Honeybee pollination； Artificial pollination；Forchlorfenuron； Soluble sugar； Aromatic substance

付秋實，女，博士，主要從事甜瓜遺傳育種與生物技術(shù)研究，E-mail：fqscaas@163.com

*通訊作者（Corresponding author）：王懷松，男，副研究員，主要從事甜瓜遺傳育種研究，E-mail： wanghuaisong@caas.cn

2014-02-21；接受日期：2014-05-14

國家自然科學基金項目 （31201642），現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設專項 （CARS-26-07）