不同授粉方式对设施厚皮甜瓜果实品质的影响

（中国农业科学院蔬菜花卉研究所，北京 100081）

不同授粉方式对设施厚皮甜瓜果实品质的影响

付秋实 张新英 朱慧芹 王怀松*

（中国农业科学院蔬菜花卉研究所，北京 100081）

比较了蜜蜂授粉、人工授粉及氯吡脲喷花对设施厚皮甜瓜果实品质的影响。结果表明：蜜蜂授粉、氯吡脲喷花与人工授粉相比，可以显著提高厚皮甜瓜的单瓜质量、果实纵径、横径、果肉厚以及果实中葡萄糖、果糖和蔗糖的含量。但是，采用氯吡脲喷花显著降低了种子中可溶性糖含量及千粒重，明显减少了果实中风味物质的种类和含量。氯吡脲喷花后 30 d果实中的氯吡脲残留量仅为 0.62 μg · kg-1，残留量在安全范围之内。因此，采用蜜蜂授粉可以显著改善果实品质，是设施甜瓜实现安全、优质、高效生产的重要配套技术之一。

甜瓜；蜜蜂授粉；人工授粉；氯吡脲；可溶性糖；芳香物质

近年来，设施甜瓜栽培发展迅速，设施环境内种植的甜瓜在开花期间因缺乏昆虫授粉，种植者往往采用人工授粉或喷施植物生长调节剂 （氯吡脲）等方法来增加坐果率。然而人工授粉费工费时、生产成本高，也增加了植株感病几率。氯吡脲的主要成分为 1-（2-氯-4-吡啶基）-3-苯基脲，是一种活性较高的细胞分裂素类物质，属低毒植物生长调节剂，可促进植物生长，促进果实的膨大，打破顶端优势，防止衰老等，在设施甜瓜早春栽培中广泛应用 （夏中梅 等，2000；Adaniya et al.， 2004；苏小俊 等，2008）。然而，关于氯吡脲是否会影响食品安全的问题日益受到人们的重视 （李瑞娟 等，2009；张志恒 等，2012）。

目前，利用蜂类昆虫为设施果菜进行授粉，解决了在设施封闭环境中授粉昆虫缺乏的问题，但是关于蜜蜂授粉对设施甜瓜果实品质影响的研究鲜有报道。因此，本试验比较了蜜蜂授粉、人工授粉及采用氯吡脲喷花对设施甜瓜品质的影响，旨在为设施甜瓜生产选用何种方式授粉以获得更好的经济效益提供理论依据，为创建并积极推广设施甜瓜高效生产栽培的配套技术体系提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料与处理

试验于2012年3～6月及7～10月在中国农业科学院蔬菜花卉研究所北京市顺义区试验基地日光温室进行。供试甜瓜（Cucumis melo L.）品种为厚皮甜瓜IVF117，果实发育期 40 d左右，果实高圆形，果皮黄色，由本所甜瓜课题组提供。温室平均分为 3 个小区，每个小区面积约 150 m2，中间用尼龙纱隔开，分别作为蜜蜂 （意大利蜜蜂） 授粉区、人工授粉区、氯吡脲 （300倍液） 喷花区。每个处理135 株，3 次重复，随机区组设计。授粉蜂箱放置于小区中间，高度为离地 20 cm左右，巢门朝南，静置 2 h 后打开，小区内甜瓜的所有授粉工作均由蜜蜂完成。授粉蜜蜂由中国农业科学院蜜蜂研究所提供。氯吡脲喷花区于开花当天喷施氯吡脲300倍液，0.1% 氯吡脲可溶性液剂 （每瓶10 mL）为成都施特优化工有限公司产品。

1.2 测定项目及方法

1.2.1 果实生长发育指标的调查 待果实成熟时在各个小区选择大小、成熟度均匀一致的果实10个，采用十分之一天平称量单瓜质量；采用直尺测量果实横径、纵径、种腔和果肉厚度；采用手持式糖量计测定果肉中心及边缘可溶性固形物含量。

1.2.2 果实及种子中可溶性糖含量的测定 参照王艳秋等 （2008）方法，采用高效液相色谱法测定成熟的甜瓜果实及种子中的葡萄糖、果糖、蔗糖、棉子糖和水苏糖含量。

1.2.3 风味物质的测定 每个处理随机选取成熟甜瓜果实5个，利用岛津 （SHIMADZU） GCMS-2010 plus气相色谱-质谱联用仪 （日本，Shimadzu），得到风味物质测定的定性结果。通过积分得到各化合物峰面积，品种间通过对比得到各化合物相对含量，参考Kemp等（1972）、 Maarse等（1989）、Verzera 等（2014）的方法确定特征香气成分。

1.2.4 果实中氯吡脲残留的测定 对花期进行氯吡脲处理的甜瓜，分别于喷花当天及喷花后1～30 d取甜瓜果肉20 g，参照齐明芳 （2011） 的方法，利用WATERS ACQUITY UPLC 超高效液相色谱测定果实中残留的氯吡脲。

1.3 统计分析

采用 SPSS 13.0 软件进行方差 （ANOVA） 分析，差异显著性运用 Duncan’s 检验法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同授粉方式对甜瓜果实生长发育的影响

从表 1 可以看出，与人工授粉相比，蜜蜂授粉、氯吡脲喷花处理可以显著提高单瓜质量、果实纵径、横径以及果肉厚。采用蜜蜂授粉的单瓜质量、果实纵径、果实横径、果肉厚分别比人工授粉增加了 18.82%、5.78%、4.92%、14.92%。采用氯吡脲喷花处理的单瓜质量、果实纵径、果实横径、果肉厚分别比人工授粉增加了 19.10%、8.86%、4.18%、7.73%。采用人工授粉的果实种腔大于氯吡脲喷花和蜜蜂授粉处理，但3个处理之间差异不显著。

表1 不同授粉方式对甜瓜果实生长发育的影响

2.2 不同授粉方式对甜瓜果实营养品质的影响

从图1可以看出，成熟的甜瓜果实中可溶性糖主要以蔗糖为主，占甜瓜果实总的可溶性糖含量的50% 以上。采用蜜蜂授粉、人工授粉和氯吡脲喷花处理的成熟甜瓜果实中蔗糖分别占总的可溶性糖含量的 52.20%、50.34%、52.01%。成熟的甜瓜果实中棉子糖和水苏糖的含量极低，蜜蜂授粉的果实中棉子糖和水苏糖的含量显著高于其他处理。与人工授粉相比，采用蜜蜂授粉和氯吡脲喷花可显著提高果实中可溶性糖的含量。

图1 不同授粉方式对甜瓜果实中可溶性糖含量的影响

蜜蜂授粉的甜瓜果肉中类胡萝卜素含量最高，为1.52 mg·L-1（FW）。蜜蜂授粉和氯吡脲处理的果实中可溶性固形物含量显著高于人工授粉 （表2）。

表2 不同授粉方式对甜瓜果实营养品质的影响

2.3 不同授粉方式对甜瓜种子中可溶性糖含量及千粒重的影响

图2 不同授粉方式对甜瓜种子中可溶性糖的含量

种子中可溶性糖的积累已被认为在种子脱水耐性获得、种子活力、糖的运输等过程中起重要作用。由图2可以看出，采用蜜蜂授粉和人工授粉的种子中可溶性糖的含量显著高于采用氯吡脲喷花的种子，采用蜜蜂授粉、人工授粉的种子中总的可溶性糖含量分别为 24.74、 24.00 mg·g-1（FW），种子中的可溶性糖以蔗糖为主，采用蜜蜂授粉和人工授粉的种子中蔗糖含量分别占总的可溶性糖含量的 58.49% 和 55.46%。种子中棉子糖、水苏糖的含量明显高于果实中的棉子糖、水苏糖的含量，蜜蜂授粉的种子中棉子糖、水苏糖的含量在3个处理中最高。而采用氯吡脲喷花的种子多为空籽或瘪籽，种子中总的可溶性糖含量仅为 3.63 mg· g-1（FW），种子的千粒重也只有 9.93 g，明著低于蜜蜂授粉（35.44 g）及人工授粉（35.14 g）。

2.4 不同授粉方式对甜瓜果实风味品质的影响

通过 GC-MS 检测，共检测出相对含量较高的芳香物质54 种 （表3），蜜蜂授粉的甜瓜果实中芳香物质 31 种，占总峰面积的 81.97%。人工授粉的27 种，占总峰面积的 81.54%。氯吡脲喷花处理的25 种，占总峰面积的77.38%。甜瓜成熟果实中的挥发性物质主要为酯类、醛类、醇类等。IVF117果实中乙酸己酯、乙酸苄酯、（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实中酯类、醛类和醇类物质的相对含量分别为14.34%、16.60%、35.48%，人工授粉的甜瓜果实中酯类、醛类和醇类物质的相对含量分别为19.87%、20.62%、26.36%，氯吡脲喷花的甜瓜果实中酯类、醛类、醇类物质的相对含量分别为15.65%、19.59%、18.32%。采用氯吡脲喷花明显减少了风味物质的种类和含量（表3）。

表3 不同授粉方式对甜瓜果实风味物质的影响

2.5 氯吡脲在甜瓜果实中的残留分析

氯吡脲残留分析结果表明（表4），喷花后1 d果实中氯吡脲的含量达到最高值，为131.54 μg · kg-1，随着喷施后时间的延长氯吡脲的残留量迅速降低，喷花后 30 d果实中的氯吡脲残留量仅为 0.62 μg· kg-1，残留量在安全范围之内。

3 结论与讨论

3.1 蜜蜂授粉改善甜瓜果实品质的原因

甜瓜为葫芦科植物，雌雄同株异花，甜瓜果实的大小与其授粉和受精是否充分有直接关系，受精的种子越多，瓜就越大，产量越高，畸形瓜就越少。设施栽培中利用蜜蜂授粉是为了更好地帮助植物异花授粉， 由于花粉具有群体萌发效应，即异花花粉落在柱头上的数量越多，花粉萌发和花粉管的生长状态越好， 可加速受精进程，提高受精成功率（Serrano & Guerra-Sanz，2006）。本试验结果表明，采用蜜蜂授粉可以显著提高单瓜质量、果实纵径、横径以及果肉厚，果实中葡萄糖、果糖和蔗糖含量分别比人工授粉的果实提高了35.47%、21.85%、 38.03%；蜜蜂授粉的甜瓜果肉中类胡萝卜素含量最高，为 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对花粉具有很强的辨别能力，能够在花粉成熟最佳的时候进行适时授粉，有利于花粉的释放，而且蜜蜂体表密布绒毛，更加有利于花粉的黏附和传播，蜜蜂对花的多次造访，使甜瓜雌花授粉充足，胚珠受精率高，因而种子发育较好，产量高，品质佳。在其他作物上的试验也证明，经过蜂授粉，可使苹果、荔枝、柑橘、梨树、葡萄、桃树、杏树、樱桃等果树增产 10%～47% （Thomson & Goodell， 2001；童越敏 等，2005）；油菜、棉花、大豆等作物增产14% 以上 （Eriekson et al.， 1978；Dag & Kammer，2001；郑茂启 等，2004；王凤鹤 等，2012）。蜜蜂授粉除大幅增加作物的产量外，还使不同作物的果实含糖量、出油率、棉绒长度等品质指标都有不同程度的提高，种子数量增加，增加种子活力，果形圆润，显著改善果实的品质 （安建东等，2007； 陈强 等，2010）。

成熟甜瓜果实香气是由各种芳香成分共同作用形成的，虽然各种芳香物质只占甜瓜果实鲜质量的0. 001%～0. 01%，但是各种芳香成分的相对含量和配比对甜瓜风味品质有着重要影响 （Forney et al.，2000；Lignou et al.，2014； Priyanka et al.， 2014） 。唐贵敏等 （2007） 发现不同品种的厚皮甜瓜果实中的挥发性物质主要为酯类、醛类和醇类等化合物。Beaulieu和Grimm （2001） 研究了网纹甜瓜果实成熟过程中挥发性物质的变化，结果表明，未成熟甜瓜果实中挥发性物质主要为小分子的醛类物质，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，成熟果实挥发性物质主要为乙酸己酯、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、己酸乙酯等酯类物质。本试验中，IVF117 厚皮甜瓜成熟果实中主要的芳香物质为乙酸己酯、乙酸苄酯、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。 乙酸已酯具有强烈的果香味，乙酸苄酯具有茉莉香味，壬醇略有玫瑰和橙的愉快香味，它们种类和含量的不同，构成了 IVF117 特有的典型性香气。关于蜜蜂授粉对甜瓜芳香物质种类及相对含量影响的研究未见报道，本试验通过 GC-MS 检测出相对含量较高的芳香物质 54 种，其中，蜜蜂授粉的甜瓜果实中芳香物质31 种，人工授粉的27 种，氯吡脲喷花的25 种。氯吡脲喷花明显减少风味物质种类和含量。蜜蜂授粉改善甜瓜果实风味的原因可能是蜜蜂浑身像刷子般的绒毛能黏附花粉 2.5 万粒以上，在一次采集中可连续访花上百朵，授粉过程中不伤花器，高效迅速。

3.2 氯吡脲对甜瓜品质的影响及安全性评价

氯吡脲是一种具有细胞分裂素活性的苯基脲类植物生长调节剂，目前已在猕猴桃、葡萄、樱桃等果树及黄瓜、西瓜、甜瓜等蔬菜作物中广泛应用，主要用于花、幼果处理，可显著提高坐果率及果实膨大速度，对产量的提高起到了积极作用 （夏中梅等，2000；Adaniya et al.， 2004；苏小俊 等，2008；张志恒 等，2012）。本试验结果也表明，与人工授粉相比，氯吡脲喷花可以显著提高单瓜质量、果实纵径、横径以及果肉厚，果实中的葡萄糖、果糖和蔗糖分别提高了30.54%、18.91%、32.89%。然而与蜜蜂授粉相比，蜜蜂授粉的甜瓜大小均匀，色泽好，甜而适口，籽粒饱满。而使用氯吡脲处理过的甜瓜瓜蒂粗大，种子数量少，多为瘪籽，风味变淡。可能的原因是，激素处理是通过化学物质刺激子房发育，果实发育没有经过正常的受精过程，所以果实风味品质较差，种子数量少。

氯吡脲的残留问题日益引起人们的重视 （李瑞娟 等，2009；王凤鹤 等，2012）。目前国际上不同国家针对不同作物制定的氯吡脲最大残留限量 （MRL）为10～100 μg · kg-1（Valverde et al.，2010）。我国规定了西瓜和黄瓜的氯吡脲最大残留限量为 100 μg · kg-1，猕猴桃和葡萄的为 50 μg · kg-1。本试验结果表明，在开花时喷施氯吡脲，随着时间的延长果实中氯吡脲残留量迅速降低，喷花后 30 d果实中的氯吡脲残留量仅为 0.62 μg · kg-1，残留量在安全范围之内。这与陈长龙等（2006）在西瓜果实中的研究结果基本一致。

综上所述，蜜蜂授粉、人工授粉和氯吡脲喷花相比，可以明显改善果实品质。利用蜂类昆虫授粉是设施甜瓜实现安全、优质、高效生产的重要配套技术之一。目前采用蜜蜂为甜瓜授粉的增产效益尚未引起广泛关注，还有较大规模的种植区以喷施植物生长调节剂来提高产量和品质，不仅浪费大量的劳动力、增加支出，而且会对甜瓜造成一定的污染。随着蜜蜂繁育技术的进一步完善，生产成本不断降低，以及人们对无公害农产品需求的逐步增加，应用蜂类昆虫为设施甜瓜授粉的前景应十分广阔。

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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

付秋实，女，博士，主要从事甜瓜遗传育种与生物技术研究，E-mail：fqscaas@163.com

*通讯作者（Corresponding author）：王怀松，男，副研究员，主要从事甜瓜遗传育种研究，E-mail： wanghuaisong@caas.cn

2014-02-21；接受日期：2014-05-14

国家自然科学基金项目 （31201642），现代农业产业技术体系建设专项 （CARS-26-07）