氯吡脲对西瓜重要农艺性状的影响及安全性评价

乔成奎 盛孟鸽 罗静 李晓光 陈如霞 庞涛 谢汉忠

摘 要：为了探明西瓜生产中氯吡脲使用的关键控制点，以‘中科1号和‘中科6号2个西瓜品种为试材，采用7个不同剂量的氯吡脲在开花当天涂抹瓜胎，分析西瓜坐果率、裂瓜率、番茄红素和糖含量等重要农艺性状，并评价氯吡脲的使用剂量及其安全性。结果表明，氯吡脲施药剂量与西瓜坐果率和裂瓜率呈显著正相关，西瓜中番茄红素含量与葡萄糖和果糖含量呈显著正相关，适量的氯吡脲可以提高西瓜坐果率，增加番茄红素和葡萄糖含量。‘中科1号和‘中科6号西瓜上使用氯吡脲的最佳剂量均为5 mg·kg-1。待西瓜成熟时，在2个西瓜品种的果实中均未检出氯吡脲残留，不影响消费者安全食用。研究结果可为西瓜生产中氯吡脲合理使用提供技术支撑，为引导消费提供科学依据。

关键词：西瓜;氯比脲;农艺性状;番茄红素;安全

中图分类号：S651+S482.8 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2021）02-042-005

Effect of forchlorfenuron on important agronomic traits of watermelon and safety evaluation

QIAO Chengkui， SHENG Mengge， LUO Jing， LI Xiaoguang， CHEN Ruxia， PANG Tao， XIE Hanzhong

（Laboratory of Quality and Safety Risk Assessment for Fruit （Zhengzhou）， Ministry of Agriculture and Rural Affairs/Zhengzhou Fruit Research Institute， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Zhengzhou 450009， Henan， China）

Abstract： In order to identify the key control points for the use of forchlorfenuron in watermelon production. Two watermelon varieties ‘ZK-1 and ‘ZK-6 were used as test materials， and seven different doses of forchlorfenuron were applied to watermelon ovary on the day of flowering. The fruit setting rate， split rate， lycopene， sugar and other important agronomic traits of watermelon were analyzed， and the dosage and safety of forchlorfenuron were evaluated. Results showed that the dosage of forchlorfenuron was significantly positively correlated with the fruit setting rate and splitting rate of watermelon. The lycopene in watermelon was significantly positively correlated with glucose and fructose. Appropriate dosage of forchlorfenuron could increase the fruit setting rate of watermelon and the content of lycopene and glucose. The optimal dosage of forchlorfenuron for ‘ZK-1 and ‘ZK-6 watermelon were 5 mg·kg-1. The residue of forchlorfenuron was not detected in the mature fruits of the two watermelon varieties， which did not affect safe consumption. The research results could provide technical support for the rational use of forchlorfenuron in watermelon production and a scientific basis for guiding consumption.

Key words： Watermelon; Forchlorfenuron; Agronomic traits; Lycopene; Safety

西瓜（Citrullus lanatus）是葫蘆科西瓜属一年生草本植物，果实甘甜多汁，清爽止渴，作为夏季消暑珍品备受广大消费者的青睐。西瓜作为一种重要的经济作物，品种丰富，果实类型繁多，在中国的种植历史悠久，栽培面积广大[1]。近年来，西瓜产业的蓬勃发展对提高农民收入和促进乡村振兴以及脱贫攻坚均发挥了重要作用。

西瓜是典型的异花授粉作物，必须经授粉后才能坐果。在早春设施栽培时，西瓜雄花花粉活力低，人工授粉困难，为促进西瓜坐果，可使用植物生长调节剂氯吡脲等处理西瓜雌花以提高坐果率[2]。氯吡脲是一种从苯脲衍生物中筛选出来的外源性植物生长调节剂，有增加果实坐果率和体积的作用[3]。民以食为天，食以安为本。近年来与植物生长调节剂相关的农产品质量安全问题层出不穷，严重影响了消费者信心。因此探明氯吡脲对西瓜重要农艺性状和安全的影响，明确西瓜上氯吡脲使用的关键控制点，为消费者答疑解惑，引导生产及消费显得极为重要。

目前关于西瓜上氯吡脲的研究多以0.1%氯吡脲制剂为主，主要关注西瓜坐果率、产量、含糖量、维生素C含量、果皮厚度和氯吡脲残留量等[4-7]评价指标，对西瓜裂瓜率及蔗糖、葡萄糖、果糖和番茄红素含量等重要农艺性状的相关性分析却未见报道。本研究以笔者单位自育品种‘中科1号和‘中科6号西瓜为研究对象，采用7个不同剂量（w）（2、5、10、20、60、80、100 mg·kg-1）的氯吡脲处理，通过分析研判氯吡脲与西瓜坐果率、裂瓜率、果皮厚度、果实直径，以及中心和边部可溶性固形物、蔗糖、葡萄糖、果糖、番茄红素含量等重要农艺性状的相关性和安全性评价，明确氯吡脲在西瓜上使用的关键控制点，为氯吡脲在西瓜上科学规范使用提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2017年4—6月在河南省郑州市中牟县土山店村西瓜大棚中进行，供试西瓜品种为‘中科1号和‘中科6号，由中国农业科学院郑州果树研究所二倍体西瓜遗传育种课题组提供。试验设计了2、5、10、20、60、80、100 mg·kg-1 7个氯吡脲施药剂量，在雌花开放当天用毛笔均匀涂抹瓜胎，施药1 次，每个试验小区20 m2，每个处理3次重复，以清水为对照。西瓜株距为45 cm，行距为1.8 m。施药后每10 d调查1次西瓜坐果率和裂瓜率，待西瓜成熟时，采集试验区全部西瓜样品。

1.2 方法

1.2.1 检测方法 西瓜果皮厚度采用游标卡尺测定;果实直径采用直尺测定;可溶性固形物含量（中心、边部）按照标准NY/T 2637—2014《水果和蔬菜可溶性固形物含量的测定折射仪法》测定;氯吡脲含量参照标准GB/T 20769—2008《水果和蔬菜中450种农药及相关化学品残留量的测定 液相色谱-串联质谱法》测定;蔗糖、葡萄糖和果糖含量按照食品安全国家标准GB 5009.8—2016《食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖的测定》测定;番茄红素含量按照SN/T 3865—2014《出口保健食品中番茄红素的测定 液相色谱-质谱/质谱法》测定。

1.2.2 仪器与试剂 1290-6460高效液相色谱-三重四级杆串联质谱仪（美国Agilent公司）;PAL-1数显台式电子折光仪（日本ATAGO公司）;多管涡旋振荡器（北京踏锦科技有限公司）;优普超纯水制造系统（成都超纯科技有限公司）。乙腈 （HPLC级，美国Thermo Fisher公司）;氯化钠 （优级纯，天津市科密欧化学试剂有限公司），氯吡脲标准品，99.0%，（德国Dr. Ehrenstorfer公司）。

1.3 数据处理

试验所测数据采用Microsoft Excel 2007软件处理并制图，采用SPSS 22.0软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 氯吡脲对西瓜坐果率和裂瓜率的影响

目前氯吡脲在西瓜上登记使用主要为提高坐果率，坐果率是评价氯吡脲对西瓜影响的首要指标。由表1可知，2个西瓜品种对照组的坐果率为52.7%、60.0%，2 mg·kg-1氯吡脲处理的西瓜坐果率为64.2%、87.3%，5 mg·kg-1氯吡脲处理的西瓜坐果率为82.5%、96.9%，而10 mg·kg-1及以上剂量氯吡脲处理的西瓜坐果率为96.9%、99.4%，对照组和2 mg·kg-1处理组坐果率显著低于其他处理组，‘中科6号的对照组、2 和5 mg·kg-1处理组坐果率在数值上低于‘中科1号。这表明与对照组相比氯吡脲能显著提高西瓜的坐果率，大棚种植的西瓜在坐果期为提高其坐果率使用植物生长调节剂氯吡脲是很有必要的;5～10 mg·kg-1的氯吡脲是保证不同品种西瓜坐果率的合适剂量。

从表1可以看出，2个品种的对照组、2和5 mg·kg-1处理组西瓜的裂瓜率均较低，为0.83%～2.50%，显著低于其他处理组;在10 和20 mg·kg-1氯吡脲施用剂量下，2个品种都存在裂瓜现象，裂瓜率为13.3%～33.3%;而随着氯吡脲施药剂量的提升，2个品种裂瓜率也相应增大，60、80和100 mg·kg-1 3个处理组的裂瓜率为40.8%～99.2%。这表明在坐果期使用氯吡脲对西瓜裂瓜有一定影响，而且‘中科6号更易受氯吡脲影响，同剂量下裂瓜率显著高于‘中科1号。由此可以推断，不同西瓜品种裂瓜率是有差异的。

综上分析，在‘中科1号上促进坐果、防止裂瓜的氯吡脲最佳剂量应控制在5 mg·kg-1以下，‘中科6号应控制在5～10 mg·kg-1，但需进一步研究，明确氯吡脲最佳剂量。‘中科6号在氯吡脲为80～100 mg·kg-1剂量处理下裂瓜率为98.3%、99.2%，几乎无剩余西瓜样品，因此只对2个品种2～60 mg·kg-1处理组和对照组其他评价指标进行对比分析。

[注] 同列数据后不同小写字母表示在0.05水平差异显著，下同。

2.2 氯吡脲对西瓜中心、边部可溶性固性物含量及果皮厚度、果实直径的影响

果实成熟后，分别对2个西瓜品种的中心、边部可溶性固形物含量及果皮厚度、果实直径进行测定并统计分析，结果如图1所示。‘中科1号的中心可溶性固形物（w，后同）为9.6%～11.0%，平均值为10.3%;、边部可溶性固形物为6.8%～8.3%，平均值为7.4%。‘中科6号中心可溶性固形物为9.5%～10.9%，平均值为10.2%;边部可溶性固形物为6.0%～7.9%，平均值为7.1%。2个品种中心可溶性固形物含量一致，平均值为10.3%。2个西瓜品种间中心和边部可溶性固形物含量无显著差异，各处理组间存在一定差异，但随着氯吡脲施药剂量的增加，无显著变化趋势，由此可得出氯吡脲处理对西瓜中可溶性固形物含量无明显影响。

‘中科1号果皮厚度为0.7～1.1 cm，平均值为0.9 cm;果实直径为21.9～25.4 cm，平均值为23.0 cm。‘中科6号果皮厚度为0.9～1.1 cm，平均值为1.0 cm;果实直径为22.3～24.5 cm，平均值为23.3 cm。2个西瓜品种间果皮厚度和果实直径基本一致，无显著差异;果皮厚度各处理组间存在一定差异，这与西瓜果皮均匀度不一致有关;果实直径各处理组间无显著差异;由此可得出氯吡脲处理对西瓜果皮厚度和果實直径等外观性状无显著影响。

2.3 氯吡脲对西瓜中糖组分和番茄红素含量的影响

对2个西瓜品种成熟果实中可溶性糖组分进行了检测，只检出了蔗糖、葡萄糖和果糖3种组分，结果见表2。‘中科1号各处理组西瓜中蔗糖、葡萄糖和果糖含量均与对照组存在显著差异，其中葡萄糖和果糖含量显著高于对照组;蔗糖、葡萄糖和果糖含量随着氯吡脲剂量的增加无显著变化趋势;5 mg·kg-1处理组蔗糖质量分数（w，后同）最高，为1.13 g·100 g-1;2和10 mg·kg-1处理组葡萄糖和果糖质量分数相对较高，葡萄糖质量分数分别为1.84和1.71 g·100 g-1，果糖质量分数分别为3.73和3.09 g·100 g-1。‘中科6号对照组、2和5 mg·kg-1处理组西瓜中蔗糖、葡萄糖和果糖质量分数均显著高于10、20和60 mg·kg-1 3个处理组，其中对照组和2 mg·kg-1处理组蔗糖质量分数相对较高，分别为1.00和0.98 g·100 g-1;对照组和5 mg·kg-1處理组葡萄糖和果糖质量分数相对较高，葡萄糖质量分数分别为1.82和1.81 g·100 g-1，果糖质量分数分别为2.68和2.69 g·100 g-1。2个西瓜品种中葡萄糖和果糖含量在数值上均高于蔗糖含量。

番茄红素具有抗氧化抗癌、预防心血管疾病等功效[8-9]，是西瓜红色果肉中的主要色素[10]，作为评价西瓜品质的重要指标，在西瓜成熟时也对其进行了测定，结果见表2。2个西瓜品种各处理组西瓜中番茄红素含量（w，后同）为3.75～6.14 mg·kg-1，‘中科1号中除20 mg·kg-1处理组与对照组无显著差别外，其他处理组均显著高于对照组，其中10 mg·kg-1处理组番茄红素含量最高，为6.14 mg·kg-1;‘中科6号2、5 mg·kg-1处理组西瓜中番茄红素含量显著高于其他处理组，分别为5.56和5.37 mg·kg-1，10、20和60 mg·kg-1 3个处理组与对照组无显著差异。

综上所述，‘中科1号西瓜经氯吡脲处理后，能显著提高葡萄糖和果糖含量，2～10 mg·kg-1低剂量下能显著提高番茄红素含量，结合坐果率和裂瓜率数据，‘中科1号施用氯吡脲最佳剂量为5 mg·kg-1;‘中科6号在5 mg·kg-1低剂量氯吡脲处理下能显著提高番茄红素含量，主要糖组分葡萄糖和果糖含量与对照组相比无显著差异，而10～60 mg·kg-1处理组3种糖组分含量显著低于对照组，结合坐果率和裂瓜率数据，‘中科6号品种施用氯吡脲最佳剂量为5 mg·kg-1。

2.4 氯吡脲施药剂量与西瓜重要农艺性状的相关性分析

对氯吡脲施药剂量与西瓜重要农艺性状的相关性分析（表3）可知，氯吡脲施药剂量与裂瓜率、坐果率呈极显著正相关，相关系数为0.863和0.518;与果糖含量呈极显著负相关，相关系数为-0.415;与葡萄糖含量呈显著负相关，相关系数为-0.377。坐果率与裂瓜率、边部可溶性固物形（边糖）含量呈极显著正相关，相关系数分别为0.514和0.439;与中心可溶性固形物（中糖）含量呈显著正相关，相关系数为0.299;与蔗糖含量呈极显著负相关，相关系数为-0.407。裂瓜率与葡萄糖、番茄红素含量呈显著负相关，相关系数分别为-0.314和-0.373，与果糖含量呈极显著负相关，相关系数为-0.431。番茄红素含量与葡萄糖、果糖含量呈极显著正相关，相关系数分别为0.468和0.657。葡萄糖含量与果糖含量、果皮厚度呈极显著正相关，相关系数分别为0.890和0.461;与蔗糖含量呈显著正相关，相关系数为0.311。果皮厚度与蔗糖含量呈极显著正相关，相关系数为0.397;与果实直径呈显著正相关，相关系数为0.332。边糖含量与中糖含量呈极显著正相关，相关系数为0.519;与蔗糖含量呈显著负相关，相关系数为-0.336。

2.5 西瓜果实中氯吡脲的残留情况

为评价氯吡脲的安全性，在西瓜成熟后分别对西瓜果实进行了全瓜、瓜肉和瓜皮中氯吡脲残留量的检测。结果表明，所有处理组和对照组的西瓜样品，全瓜及瓜肉中均未检出氯吡脲残留，仅在4个瓜皮样品中检出氯吡脲，检出值小于方法检出限0.005 7 mg·kg-1，远低于国家最大残留限量标准0.1 mg·kg-1。另外，对坐果期施药后的裂瓜样品也进行了氯吡脲残留检测，均未检出残留。由此可知，即使以最高剂量100 mg·kg-1氯吡脲涂抹瓜胎，待西瓜成熟后果实中也无氯吡脲残留，安全性风险较低。

3 讨论与结论

‘中科1号和‘中科6号2个西瓜品种在适当剂量的氯吡脲处理下能显著提高坐果率，从而提升产量，这与前人研究结果一致[4-6]。基于本次试验结果可知‘中科1号和‘中科6号氯吡脲使用最佳剂量均为5 mg·kg-1，但‘中科6号在5 mg·kg-1氯吡脲处理下坐果率为82.5%，还有提升空间，需要进一步研究。不同西瓜品种氯吡脲最佳使用剂量也有所不同，孙竹波等[4]在品种为‘黑蜜王的西瓜上使用45 mg·kg-1的氯吡脲能显著提高坐果率，同时在一定程度上可增加西瓜的含糖量和维生素C含量;刘冰等[5]在‘鄂西瓜12号和‘8424西瓜上用10、20和30 mg·kg-1的氯吡脲处理，均能增加产量且对西瓜品质无不良影响;王运强等[6]在三倍体西瓜品种‘鄂西瓜2号上使用30 mg·kg-1的氯吡脲能显著提高坐果率，同时对中心可溶性固形物含量无明显影响。张雪彬等[7]在海南分冬春两季对‘8424西瓜进行氯吡脲处理，以人工授粉为对照，结果表明冬季使用虽然产量降低，但提高了可溶性固形物含量，春季使用不影响西瓜的正常生长，采收时无氯吡脲残留，可替代人工授粉。这说明氯吡脲最佳使用剂量不仅与西瓜品种有关，与栽培环境也有很大关系。

‘中科1号和‘中科6号经氯吡脲处理，西瓜裂瓜率与氯吡脲剂量呈极显著正相关，在同一剂量下2个品种裂瓜率有显著差异， ‘中科6号显著高于‘中科1号。由此可知，在相同栽培管理水平下，不同的西瓜品种由于其抗裂性不同，裂瓜率有显著差异;而且高剂量氯吡脲处理能显著增加西瓜裂瓜率。这与江海坤等[11]的研究结果一致，他们认为西瓜裂瓜受西瓜基因型差异、果实大小和栽培环境的影响，外部因素对西瓜性状也有一定的影响。果实裂果主要由其自身的遗传特性所决定，杂种后代的抗裂性可以通过亲本的抗裂基因渗入而得到改良，小果型西瓜对裂瓜的敏感性更强，适宜的栽培环境也可以降低西瓜的裂瓜率。

类胡萝卜素合成属于植物类异戊二烯代谢过程中的一个分支，番茄红素、β-胡萝卜素、脱落酸和赤霉素等都是从类胡萝卜素生物合成中的第一个直接前体物质牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸（GGPP）转化而来，而GGPP则由光合产物葡萄糖等转化生成[12-13]。王贵元和夏仁学[14]研究表明随着糖分的积累，红肉脐橙中番茄红素含量同步增加。于洋[15]研究表明，番茄果实成熟过程中葡萄糖和果糖积累有利于各部位中番茄红素的合成;蔗糖的积累抑制番茄红素的合成。本研究中番茄红素含量与葡萄糖和果糖含量呈极显著正相关，葡萄糖含量与果糖含量呈极显著正相关，符合植物中番茄红素与糖的代谢规律。

在本研究中，在开花当天使用5 mg·kg-1劑量的氯吡脲涂抹‘中科1号和‘中科6号西瓜瓜胎可以显著提高坐果率，增加番茄红素含量，且无氯吡脲残留检出，安全有保障。另外，植物生长调节剂和水肥管理的配套使用方法，以及其对西瓜坐果率和其他重要农艺性状的影响机制有待进一步研究。

参 考 文 献

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[5] 刘冰，刘全科，周扬，等.0.1%氯吡脲可溶性液剂对西瓜的安全性评价[J].湖北农业科学，2013，52（16）：3842-3844.

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