大乌圆龙眼果实发育动态及其模型的建立

2018-02-28邱宏业朱建华徐炯志朱松生秦献泉李鸿莉李冬波彭宏祥

西南农业学报 2018年1期

邱宏业，朱建华，2*，徐炯志，朱松生，徐宁，2，秦献泉，2，李鸿莉，2，李冬波，2，彭宏祥，2

(1.广西农业科学院园艺研究所，广西南宁 530007；2.农业部南宁南亚热带果树科学观测实验站，广西南宁 530007；3.广西大学，广西南宁 530004)

【研究意义】大乌圆龙眼原产于广西，也是广西龙眼主栽品种之一。以大乌圆龙眼为试材，已见有关结果母枝单元质量与开花坐果及果实性状的关系[1]，开花特性研究[2]等的报道，但在果实发育方面的的研究报道几乎没有，针对大乌圆存在产量不稳定和品质欠佳现象，对果实发育动态进行观察，掌握果实发育特点，有助于生产栽培中采取科学的管理措施，为优质生产提供依据。【前人研究进展】李天忠等[3]研究表明果实生长发育过程受遗传因子、环境条件共同影响。对于龙眼果实发育的研究，多是通过纵横经生长来了解整个果实发育动态，以单果重、可溶性固形物含量来研究产量和品质。陈清西等[4]、戴宏芬等[5]分别探讨了红核子和储良单果发育的Logistic模型，但未进行曲线拟合；刘丽琴等[6]采用Logistic、三次多项式和二次多项式3种方法拟合分析了石硖龙眼果实生长过程中各部分组织的发育模型。邱宏业等[7]采用多元回归和求导建立四季蜜龙眼果实生长发育数学模型和物质累积速度模型。【本研究切入点】对大乌圆龙眼果实的纵横经、单果重、种子重及果皮重的生长发育动态进行观测，分析其规律，及时采取科学的栽培技术来提高果实产量和品质。【拟解决的关键问题】测量大乌圆龙眼果实的生长发育指标，建立其生长发育数学模型，分析大乌圆龙眼生长发育规律，为促进大乌圆龙眼科学栽培管理提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2014年在南宁良凤江国家森林公园龙眼园进行，供试品种为大乌圆龙眼。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计在大乌圆龙眼雌花盛期(70 %以上雌花盛开)，选3行每行2株，每株选3个花序挂牌，在所选花序上选取10个生长一致的果实，用红漆标记作为“标准果”(如果有果实脱落，则选取相应大小的果实代替并重新标记)。

1.2.2 指标测定从谢花后第3天(5月2日)起至8月9日止，每隔3 d采样1次。每次采样前测量每株“标准果”的纵、横径并计算平均值，以平均值为标准选择同一植株上果实大小接近的5个果作为供试样品，每次共采样30个，用万分之一游标卡尺逐个测量果实纵径、大横径、小横径不同时期的生长值，用千分之一称称量单果重、果皮重、种子重和测定可溶性固形物(TSS)含量，观察果实各部位生长情况并拍照；计算比熟度。

比熟度=(采收时TSS含量/最高TSS含量)×10

1.3 统计分析

试验数据运用Excel 2007进行统计分析，物质累积速度模型采用吴文龙等[8]的方法建立。

2 结果与分析

2.1 大乌圆龙眼果实生长发育数学模型

2.1.1 果实纵横径生长发育动态变化果实纵径、大横径和小横径的变化表现出相对的一致性。从生长量来看，花后33 d进入快速生长期，这可能与此时期已经分化出果肉有关。由图1分析可知，整个生长期，果实纵经均高于横经。花后3～30 d果实发育前期表现为纵向生长，纵径生长量和生长速度远大于大横径的。而花后33～63 d，纵横径生长量同时增大，生长速度为大横径>小横径>纵径。花后78 d果实发育末期，小横径生长较快，而纵径和大横经则较为缓慢，田间观察这一时期果实由幼果期椭圆形向成熟期近圆形，观察结果与测量结果相符。

2.1.2 果实不同部位生长动态变化由图2～3可见，大乌圆龙眼单果重的增长曲线为近“S”形，果皮重的变化与单果重的较为接近，花后42 d前果实主要为纵向生长且缓慢生长，花后48 d单果重为5.14 g，出现第一个峰值。田间观察到此时果肉包裹整颗种子，且厚度开始增加，单果重随之快速增长，进入果实快速生长期，该时期果肉的生长是单果重增长的主要原因。由图3可以看出，果皮的日均生长量较一致，果皮重随果实发育而增加，在果肉出现后，果实生长发育进入快速增长期。种子生长曲线近“S”型(图4)，这与陈清西[4]、叶玲[9]的报道相一致。随着果肉的增长，种子重开始快速增加，而后的变化较小，在花后81 d种子大小基本达到最大值。由此得出，果实与种子快速生长，是果实膨大的重要时期，其发育过程不可逆转，即果实快速发育期若受到影响，将直接影响产量和品质。

图1 大乌圆龙眼果实纵横径发育动态拟合曲线Fig.1 The development fitting curve of small lengthways and transversely diameter in Dawuyuan longan fruit

图2 大乌圆龙眼果实单果重发育动态拟合曲线Fig.2 The development fitting curve of fruit mass in Dawuyuan longan fruit

图3 大乌圆龙眼果实果皮发育动态拟合曲线Fig.3 The development fitting curve of pericarp mass in Dawuyuan longan fruit

2.1.3 可溶性固形物的累计变化从图5可以看出，比熟度与可溶性固形物含量变化趋势较为一致，当比熟度达到10时说明果实完全成熟。大乌圆龙眼果实的可溶性固形物含量变化曲线近似于“S”形，花后78 d后可溶性固形物含量快速增长，果肉变甜。花后84 d，可溶性固形物含量均值为17.8 %，果实比熟度约为9.4，果实处于近完熟阶段。花后87 d达到最大值，可溶性固形物含量均值为18.8 %，果实比熟度为10.0，果实完全成熟；花后93 d，果实比熟度开始下降至9.1，果实处于过熟阶段，可溶性固形物含量均值下降至17.2 %，果实开始退糖，说明大乌圆果实成熟期历时较短，采收期约为10 d。

2.2 大乌圆龙眼果实生长发育模型的建立

依据Excel散点图，建立大乌圆龙眼果实发育的累积模型和果实发育天数(X)与果实纵径、大横径、小横径、单果重、果皮重、种子重、可溶性固形物7个指标的数值(Y)的关系方程式(表1)。

由表1可见，果实纵径、大横径、小横径的方程式为一次多项式拟合方程，果皮重和单果重的方程式为二次多项式拟合方程，种子重的方程式为三次多项式拟合方程，可溶性固形物含量的方程式为五次多项式拟合方程，除种子重拟合曲线相关系数R2为0.967外，其它6个指标的R2都在0.99以上，其相关系数越大表示拟合程度越好，说明各拟合方程可较好地预测大乌圆龙眼果实的生长发育动态，吻合程度依次为：单果重>果皮重>大横径和小横径>纵径>可溶性固形物含量>种子重。

图4 大乌圆龙眼果实种子重发育动态拟合曲线Fig.4 The development fitting curve of seed mass in Dawuyuan longan fruit

图5 大乌圆龙眼果实可溶性固形物含量拟合曲线Fig.5 The development fitting curve of soluble solids content in Dawuyuan longan fruit

2.3 累积速度模型的建立

物质的累积速度(即单位时间内的物质累积量)可以反映不同发育时间果实物质累积的快慢程度。对果实生长发育的拟合方程进行求导，得到物质累积速度和发育时间的关系方程(表2)。由表2看出，纵横径的累积速度是一常数；单果重和果皮重的累积速度模型为斜率均为正值的直线方程，但二者斜率不同，说明单果重和果皮重表现为增长趋势。

种子重累积速度模型为二次项系数为负的二次方程，说明其曲线为开口向下的抛物线。可溶性固形物含量累积速度模型为四次项系数为正值的方程，说明其趋势较为复杂。

3 讨论

表1 大乌圆龙眼果实生长发育指标与果实发育天数的关系

表2 大乌圆龙眼果实主要指标的累积速度方程

大乌圆果实纵横径的生长发育动态为非典型的 “S” 曲线，果实发育前期(花后3～30 d)表现为纵向生长，是果实生长的重要阶段，此时注意水肥管理，及时施肥，促进幼果的迅速生长，同时也促进夏梢的充实，为翌年的结果母枝奠定基础。果实发育末期(花后78 d)小横径生长较快，而纵径和大横经则较为缓慢，果实由椭圆形转变为近圆形。这与郑少泉[10]，刘丽琴等研究结果相似。整个果实生长阶段，应结合环境、树势、挂果情况适当施肥1～2次，果实采收前施用复合肥，以促进秋梢抽生和果实膨大，若遇干旱，则需及时浇水确保果实生长发育所需。种子在果肉出现后生长快速，在果实发育前期以水状营养物质为主，种子大小基本稳定后，干物质明显增加，主要是营养成分的转化和积累，直至果实成熟。果实过熟后出现“退糖”时，单果重生长缓慢，这与石硖、储良等南亚热带生态型龙眼果实完熟后生长缓慢一致[11-12]，与热带生态型龙眼四季蜜过熟后果实重量继续增长且生长量较大不同。因此在大乌圆龙眼果实正常成熟后及时采收(即花后84～90 d左右采收)，是保证龙眼产量和品质的关键。

大乌圆龙眼果实从谢花到果实成熟需要约85 d，果实完熟时平均单果重20.84 g，果实偏大，且可溶性固形物含量达到18.8 %。生长期历时比四季蜜龙眼少23 d[7]，比石硖龙眼少16 d[11]，比储良龙眼少30 d[12]。大乌圆龙眼果实成熟阶段历时10 d(7月22-7月31)，与石硖相同，比储良少5 d，比四季蜜少11 d。这可能与大乌圆龙眼果实成熟时正值夏季高温退糖较快有关。由于夏季气温高，大乌圆龙眼在完熟之后可溶性固形物含量下降速度很快，缩短了采收期，进而影响经济效益。

通过与戴宏芳[5]、陈清西[4]、刘丽琴[11]的研究结果比较发现，不同品种的南亚热带生态型龙眼的果实生长发育动态有相似的规律，说明果实生长发育受树种特性控制。运用多项式回归分析方法对大乌圆龙眼果实纵横经、果实重、果皮重、种子重及可溶性固形物含量等7指标与果实发育时间建立了回归方程，可以较好地反映果实生长发育的动态规律。但由于该方程是在具体年份和环境条件下得到的，不同年份的气候条件差异以及栽培管理技术不同会导致生长发育存在不同程度的差异，所以各种因素对模型的拟合准确性的影响有待进一步研究。