钙、硅、镁对小果型西瓜裂果及品质的影响

吕明轩 王敏 陈艳丽 肖日新 王博伟 霍恺森 字建安

摘 要：针对小果型西瓜在生产中存在的皮薄易裂果问题，以美月为材料，采用正交试验法以3种浓度梯度的钙、硅、镁元素设置9组不同的营养液配方处理，研究不同处理对美月西瓜的抗裂性及品质的影响。结果表明，添加适宜浓度比例的钙、硅、镁元素均能提高美月西瓜的抗裂性，并能增强植株长势，提高单瓜质量，提高维生素C、可溶性蛋白含量。其中，以6号处理（Ca 200 mg·L-1、Si 42 mg·L-1、Mg 60 mg·L-1）與9号处理（Ca 220 mg·L-1、Si 56 mg·L-1、Mg 72 mg·L-1）的西瓜在抗裂性与果实品质方面表现最好。从降低生产成本和降低肥料使用量综合考虑，可优先选择6号处理。

关键词：西瓜;钙;硅;镁;裂果;品质

中图分类号：S651 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2021）09-056-06

Effect of calcium， silicium， magnesium on fruit cracking and quality of small watermelon

L? Mingxuan1， WANG Min2， CHEN Yanli1， XIAO Rixin2， WANG Bowei1， HUO Kaisen1， ZI Jianan1

（1. Institute of Horticulture， Hainan University， Haikou 570228， Hainan， China; 2. Vegetable Research Institute， Hainan Academy of Agricultural Sciences， Haikou 571100， Hainan， China）

Abstract： To reduce the fruit cracking of watermelon （Citrullus lanatus） by adding calcium， silicium and magnesium in nutrient solutions. We applyed the orthogonal test to design 9 kinds of different nutrient solutions composed by 3 different concentration ladders of calcium， silicium and magnesium respectively to grow watermelon Meiyue in order to investigate chemical elementseffects on its anti-cracking ability and quality. Results indicated all of the 9 nutrient solutions had the significant capacity to improve anti-cracking ability and growing ability of watermelon Meiyue. Weight as well as the content of vitamin C and soluble protein of the watermelon Meiyue were also observed increased significantly. Out of these nutrient solutions treatment， grown in T6 nutrient solutions （Ca 200 mg·L-1， Si 42 mg·L-1 and Mg 60 mg·L-1） as well as No. 9 nutrient solutions （Ca 220 mg·L-1， Si 56 mg·L-1 and Mg 72 mg·L-1） showed most significant improvements in anti-cracking ability and quality. With the consideration of less cost and fertilization， T6 was the best choice in practice.

Key words： Watermelon; Calcium; Silicon; Magnesium; Fruit cracking; Quality

西瓜（Citrullus lanatus）是葫芦科西瓜属一年生蔓生藤本植物，原产于非洲，在我国栽培历史悠久，栽培面积广，产量居世界首位[1]。西瓜美月是经过多茬试验筛选出的适合海南大棚周年生产的高端礼品小西瓜品种，有着瓜体小、糖分高、口感佳的特点。然而美月西瓜本身果皮较薄，在生长阶段极易裂果，裂果率在60%以上。裂果的产生严重制约了果实产量及商品性的提高，同时也给果实运输带来很大困难，造成严重经济损失。

赵晓美等[2]研究表明，钙元素能提高西瓜的品质并提高西瓜的抗裂性，当Ca2+质量浓度为220 mg·L-1时西瓜生长速度最快，植株最高，Ca2+质量浓度高于220 mg·L-1时生长速度下降;当Ca2+质量浓度为190 mg·L-1时西瓜品质最佳，Ca2+质量浓度高于190 mg·L-1时，西瓜产量与品质随之下降;并且当Ca2+质量浓度低于160 mg·L-1或高于220 mg·L-1时会出现裂果;研究同时表明，在营养液中加入Si2+能促进植株生长发育并提高果实品质，且最适宜质量浓度为56 mg·L-1。

唐小付等[3]在钾、钙、镁共同作用的水培厚皮甜瓜试验中指出，低钾、低钙、低镁的试验处理都明显延缓了厚皮甜瓜的生长发育并且降低了果实的产量和品质，钾质量浓度490 mg·L-1、钙质量浓度206 mg·L-1、镁质量浓度65 mg·L-1的试验处理能显著促进厚皮甜瓜生长发育，提高果实产量和品质[3]。张文等[4]研究表明，施用钾镁肥可提高西瓜产量，提高西瓜维生素C、总糖及可溶性固形物含量，显著改善西瓜品质。以上研究均表明，钙、硅、镁元素都能在不同程度上起到增加果皮厚度、改善果实品质并减轻裂果的作用。然而关于钙、硅、镁这3种元素混合施用的研究则很少。因此，笔者以前人研究为基础，在营养液中混合施用钙、硅、镁3种元素，采用正交试验设计出9组处理，观测其生长发育及裂果情况，旨在解决美月西瓜的裂果问题并筛选出最合适的营养液配方，为小果型西瓜生产及预防裂果提供理论依据和技术指导。

1 材料与方法

1.1 材料

供试西瓜品种为美月，由中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所选育。

营养液原料：硝酸钙、螯合铁、磷酸二氢钾、硫酸镁、硝酸钾、硫酸锰、硝酸锌、硫酸铜、钼酸铵、硫酸钾，以上材料购自上海永通化工有限公司，纯度均为≥99%。

1.2 方法

试验地点为海南省潤达农业有限公司锯齿型温室。西瓜于2017年6月26日播种，2017年7月12日定植于栽培袋中。栽培袋直径30 cm，高度20 cm，栽培基质为纯椰糠。每袋内种植1株，株距40 cm，行距130 cm。于2017年7月18日打顶，打顶后双蔓整枝，2017年8月1日授粉，每株西瓜留1个果实，植株定果后再次打顶。果实于2017年8月25日采收。

营养液配方参考山崎甜瓜配方，各元素质量浓度为：N 182.6 mg·L-1、P 41.2 mg·L-1、K 341.3 mg·L-1、Ca 140 mg·L-1、Mg 36 mg·L-1、Fe 2 mg·L-1、Mn 0.69 mg·L-1、B 0.5 mg·L-1、Zn 0.05 mg·L-1、Cu 0.02 mg·L-1、Mo 0.01 mg·L-1。各生长期营养液的EC值：苗期1.2～1.5 mS·cm-1，伸蔓期1.8～2.0 mS·cm-1，开花结果期2.2～2.5 mS·cm-1，整个生长期营养液的pH调整为6.0～6.5。各时期营养液的使用方法：苗期每日浇灌500 mL，伸蔓期每日浇灌1000 mL，开花结果期每日浇灌1500 mL。

1.3 试验设计

根据预备试验筛选的质量浓度，采用正交试验设计法设置9个水平处理，见表1。钙源为分析纯无水氯化钙，硅源为分析纯九水硅酸钠，镁源为分析纯七水硫酸镁。设置原营养液配方为对照（CK），每个处理15株，3次重复。

1.4 测定项目与方法

定植后每10 d测量主蔓长度与节位，观测第1雄花、第2雄花、第1雌花、第2雌花着生日期与着生节位，第50天时测量植株茎粗、最大叶片叶面积（纸重法）、坐果节位。果实采收前统计裂果率，果实采收后测定植株鲜质量与干质量、根系鲜质量与干质量、果实质量、横径、纵径、果皮厚度。果实切裂应度观测方法：将刀轻放在果实中央方向为垂直于果柄，单手持刀，另一只手均匀用力按于刀背，刀刃入果实1cm处，测量裂口长度和横向周长，其二者比值为果实切裂应度，即：果实切裂应度=切裂口长度/横向周长[5-7]。果形指数为果实纵径与横径的比值。采用Atago PAL-1手持式折射仪测定可溶性固形物含量，采用直接碘量法[8]测定维生素C含量，采用考马斯亮蓝（G-250）染色法[9]测定可溶性蛋白含量。

1.5 数据处理

试验数据使用Excel 2007与DPS 7.05软件进行统计与方差分析。

2 结果与分析

2.1 钙、硅、镁对美月西瓜裂果的影响

由表2可以看出，4号处理西瓜果形指数最小，与其他处理差异显著，果实更倾向于圆形，其他处理果形指数均与CK差异不显著。6号处理西瓜果皮厚度最大，与对照差异显著，1、3、7、9号处理都显著提升了西瓜果皮厚度。与对照相比，9个处理都显著降低了西瓜果实切裂应度。对照裂果率达61.7%;9号处理的裂果率最低，仅为34.4%;1、6号处理果实裂果率均低至40%以下。这表明在营养液中施加钙、硅、镁元素可影响果实的果形指数，增加果皮厚度，使果皮部位的细胞更加坚韧，提高果实的抗裂性，最终大幅降低果实裂果率。

2.2 钙、硅、镁对美月西瓜生理生长的影响

由表3可以看出，西瓜在营养液处理后20～30 d生长速度最快，在10 d时，9个处理西瓜主蔓长度均显著高于对照，其中6号处理主蔓长度最长、9号处理次之。在20 d时，9个处理西瓜主蔓长度均高于对照，仅3、9号处理主蔓长度与对照存在显著差异，而9个处理之间西瓜主蔓长度均无显著差异。在30 d时，仅5、9号处理主蔓长度显著大于7号处理，其他处理间主蔓长度差异不显著。在40 d时，9个处理西瓜主蔓长度均高于对照，仅1、8、9号处理主蔓长度与对照无显著差异，其他处理主蔓长度均与对照存在显著差异，7号处理主蔓最长，6号处理次之。

由表4可以看出，在10 d时，9个处理之间植株平均节间长度差异不显著，但均显著大于对照。20 d时，仅2、6、9号处理平均节位长度显著高于对照，其他处理平均节间长度与对照无显著差异。30 d时，仅8、9号处理平均节间长度显著高于对照，而1号处理平均节间长度显著低于对照。40 d时，6号平均节位长度最长，9号次之，1、2、3、8号处理平均节间长度与对照无显著差异，其他处理平均节间长度均显著高于对照。这表明在营养液中添加适当浓度比例的钙、硅、镁元素能有效促进生育期内西瓜长势。

由表5可以看出，2号处理最大叶面积显著高于对照，其他处理叶面积均与对照无显著差异。仅6号处理茎粗显著高于对照，其他处理茎粗均与对照无显著差异。9个处理植株鲜质量、植株干质量、根系鲜质量、根系干质量均高于对照，其中，仅1号处理植株鲜质量与对照差异显著，其他处理植株鲜质量与对照差异不显著;3、7、8号处理植株干质量与对照差异不显著，其他处理植株干质量与对照差异显著;5、6、9号处理根系鲜质量与对照差异显著，其他处理根系鲜质量与对照差异不显著;4、5、6、9号处理根系干质量与对照差异显著，其他处理根系干质量与对照差异不显著。6号处理的茎粗、植株干质量、植株鲜质量、根系干质量、根系鲜质量均有较好的表现，其中茎粗达到了最大值。这表明在营养液中添加适当浓度比例的钙、硅、镁元素能显著增大西瓜植株叶片面积和干鲜质量，加粗茎秆。

2.3 钙、硅、镁对美月西瓜开花结果特性的影响

由表6可以看出，4、5、7号处理第1雄花开放时间较早，且均显著低于6、8号处理，其他处理之间第1雄花开放时间差异不显著。4、5、7号处理第2雄花开放时间较早，且均显著低于8号处理，其他处理之间第2雄花开放时间差异不显著。8号处理第1雌花开放时间最晚，与其他处理差异不显著。8号处理第2雌花开放时间最晚，与1、6号处理差异不显著，但与其他处理差异显著。9个处理第1雌花节位和坐果节位均与对照无显著差别。这表明在营养液中添加钙、硅、镁元素可以在一定程度上使第1雄花与第2雄花的开放时间提前，但对第1雌花和第2雌花的开放时间、第1雌花节位与坐果节位影响较小。

2.4 钙、硅、镁对美月西瓜果实品质的影响

由表7可以看出，与对照相比，9个处理中单瓜质量及中心可溶性固形物、边部可溶性固形物、维生素C、可溶性蛋白含量均有不同程度提升。其中，9个处理中单瓜质量均显著高于对照，但9个处理之间单瓜质量无显著差异。9个处理之间中心可溶性固形物、边部可溶性固形物含量均无显著差异，3、6、8、9号处理中心可溶性固形物含量与对照差异显著，其他处理与对照差异不显著;仅4号边部可溶性固形物含量与对照差异显著，其他处理与对照差异不显著。3、6、7、8、9号处理维生素C含量与对照差异显著，其他处理与对照差异不显著。2、9号处理可溶性蛋白含量与对照差异不显著，其他处理均显著高于对照。综合各品质指标可以看出，6、7、8处理可溶性蛋白含量较高，其他品质指标均与最大值无显著性差异。这表明在营养液中施加适当浓度比例钙、硅、镁元素可促进果实生长发育，利于营养物质的合成与积累，改善果实品质。

3 讨论与结论

钙能维持细胞膜结构和功能的完整性，抑制组织内物质的外渗，调节植物体内代谢系统，是植物生长的必需营养元素[10]。研究表明，喷施钙可以增强荔枝细胞的耐压力与延展性，增强果实抗裂能力，减少果实裂果的发生[11-12]，石榴叶面喷施氯化钙可以在很大程度上减少果实裂果[13-14]。硅是植物组成的重要元素，它参与细胞壁的组成，能提高作物的抗病抗逆能力。对单子叶植物的大量研究表明，硅能够影响和调节植物光合作用与蒸腾作用;增大植物茎秆强度，提高植物抗旱和抗倒伏能力;能够促进植物生长，提高作物产量和品质等[15-16]。温映红等[17]研究表明，硅、钙、钾肥能明显增强枣树抗病害能力，降低裂果率和病果率并且显著提高吊果比、单果质量及产量。在设施甜瓜上的研究表明，施用有机硅复混肥料能提高植株长势，提高产量与果实品质[18]。镁是叶绿素、肌醇六磷酸钙镁和果胶的主要成分，是许多酶尤其是磷酸化酶的活化剂，在蛋白质、脂肪、碳水化合物代謝中起着重要作用。汝学娟等[19]在番茄上的的试验表明，施镁肥的处理组中镁含量、钾含量与番茄裂果率呈极显著负相关。

在本次试验中，美月西瓜的裂果率是关注的重点。本次试验在盛夏进行，是一年当中最热的时候，同时也是裂果率最高的时候，温度高时果实内部营养物质积累速度变快，而果实外部生长速度相对较慢，果实更容易被撑裂[20]。美月西瓜作为一种礼品小型西瓜，果皮较薄，裂果率比普通西瓜高，而高温更加大了裂果的发生概率。在本试验中，对照西瓜裂果率达到61.7%，添加了钙、硅、镁元素的9组处理均在不同程度上降低了果实的裂果率，其中1、6、9号处理裂果率均在40%以下，9号处理最优，裂果率仅为34.4%。在评价果实抗裂性的其他标准中，切裂应度与果皮厚度是最为重要的指标。众多研究结果表明，切裂应度与果皮厚度均与果实抗裂性呈极显著相关关系，切裂应度越小，果实越抗裂;果皮越厚，果实越抗裂[21-22]。本试验结果表明，添加了钙、硅、镁元素的各处理均显著降低了果实切裂应度，并且提高了果实果皮厚度，其中6号处理果皮厚度最高，1、6、7、9号处理果实切裂应度最小。综合比较，1、6、9号处理在改善美月西瓜裂果方面效果较好。值得注意的是，江海坤等[22]研究认为，西瓜裂果率与果形指数呈显著负相关，即果形指数越大，裂果率越低，但本次试验中，各处理在大幅降低裂果率的同时并没有提高果形指数，反而在一定程度上降低了果形指数，这与前人的研究不一致，可能是由于品种不同或环境因素导致，但是裂果率与果形指数之间的关系仍然需要深入研究[23]。

本研究结果表明，钙、硅、镁元素能在不同程度上促进西瓜的生长发育并提高果实品质。与对照相比，添加了钙、硅、镁元素的大多数处理植株主蔓增长，叶片面积增大，积累的干物质增多，同时果实质量增大，可溶性固形物含量增高，维生素C含量与可溶性蛋白含量均有一定提高。从提高果实抗裂性与促进西瓜生长发育，以及提高果实品质这几个综合方面看来，本次试验的6号（Ca 200 mg·L-1、Si 42 mg·L-1、Mg 60 mg·L-1）与9号（Ca 220 mg·L-1、Si 56 mg·L-1、Mg 72 mg·L-1）处理值得应用与推广，但是基于降低生产成本和尽可能降低肥料使用量的考量，建议优先选择6号处理。

参考文献

[1] 马跃.透过国际分析看中国西瓜甜瓜的现状与未来[J].中国瓜菜，2011，24（2）：64-67.

[2] 赵晓美，李正为，杨家源，等.不同浓度钙元素对西瓜生长发育及产量品质的影响[J].安徽农业科学，2012，40（4）：1987-1988.

[3] 唐小付，龙明华，于文进，等.不同钾、钙、镁水平对厚皮甜瓜产量和品质的影响[J].北方园艺，2008（4）：17-20.

[4] 张文，潘顺秋，符传良，等.钾镁肥在西瓜上的施用效果研究[J].现代农业科技，2010（17）：108-109.

[5] CONSIDINE J， BROWN K.Physical aspects of fruit growth：theoretical analysis of distribution of surface growth forces in fruit in relation to cracking and splitting[J].Plant Physiology，1981，68（2）：371-376.

[6] SEKSE L.Fruit cracking in Norwegian grown sweet cherries[J].Acta Agriculturae Scandinavica，1987，37（3）：325-328.

[7] CHRISTENSEN J V.Cracking in cherries VI.Cracking susceptibility in relation to the growth rhythm of the fruit[J].Acta Agriclturae Scandinavica，1973，23（1）：52-54.

[8] 贾君.5种水果中维生素C含量的测定研究[J].冷饮与速冻食品工业，2004，10（2）：33-34.

[9] 李玲.植物生理学模块实验指导[M].北京：科学出版社，2009.

[10] 关志华，程智慧.外源施钙对加工番茄果实硬度及品质相关指标的影响[J].西北农林科技大学学报（自然科学版），2009，37（10）：145-150.

[11] 钟伟良，袁炜群，黄旭明，等.荔枝果皮对外源钙和蔗糖吸收及向细胞壁沉着的研究[J].果树学报，2006，23（3）：350-354.

[12] 黄旭明，袁炜群，王惠聪，等.抗裂性不同的荔枝品种果皮发育过程中钙的分布动态研究[J].园艺学报，2005，32（4）：578-583.

[13] BAKEER S M.Effect of ammonium nitrate fertilizer and calcium chloride foliar spray on fruit cracking and sunburn of Manfalouty pomegranate trees[J].Scientia Horticulturae，2016，209：300-308.

[14] RAMEZANIAN A，RAHEMI M，VAZIFEHSHENAS M R.Effects of foliar application of calcium chloride and urea on quantitative and qualitative characteristics of pomegranate fruits[J].Scientia Horticulturae，2009，121（2）：171-175.

[15] 邵长泉.硅肥对糯玉米根系生长状况、产量及品质的影响[J].长江蔬菜，2007（5）：50-51.

[16] 于立河，高聚林.硅对小麦产量与籽粒品质的影响[J].麦类作物学报，2012，32（3）：469-473.

[17] 温映红，王曰鑫，李登科，等.硅钙钾肥对红枣产量及品质的影响[J].中国农学通报，2016，32（19）：69-72.

[18] 柯用春，曹明，黄植，等.硅肥在热带设施甜瓜上的应用效果研究[J].现代农业科技，2014（12）：234-235.

[19] 汝學娟，郑阳，杨琦凤，等.矿质元素导致番茄裂果的影响机理研究[J].西南农业学报，2014，27（1）：259-262.

[20] 蒲盛凯，郭文忠，刘声锋，等.日光温室西瓜裂果原因的探讨[J].宁夏农林科技，2005（5）：69-70.

[21] 高美玲，李佳益，于长宝，等.小型西瓜裂果相关性状遗传分析及相关性研究[J].北方园艺，2016（17）：1-4.

[22] 江海坤，袁希汉，章镇，等.西瓜主要农艺性状与裂果性状的相关及通径分析[J].中国蔬菜，2009（16） ：31-35.

[23] 许晓婷，刘童光，张其安，等.西瓜主要果实性状与果实裂应度的相关性[J].中国瓜菜，2013，26（2）：11-13.