不同外源调节物质对库尔勒香梨果实品质和挥发性物质的影响

童盼盼，王龙，张亚若，袁海波，卢治文，吴翠云，3，刘园，张红艳，徐娟，王江波，3*

（1. 塔里木大学 植物科学学院，新疆 阿拉尔 843300；2. 塔里木大学 南疆特色果树高效优质栽培与深加工技术国家地方联合工程实验室，新疆 阿拉尔 843300；3. 新疆生产建设兵团塔里木盆地生物资源保护利用重点实验室，新疆 阿拉尔 843300；4. 华中农业大学园艺林学学院，湖北 武汉 430070；5. 园艺植物生物学教育部重点实验室，湖北武汉 430070）

‘库尔勒香梨’（Korla Pear）在新疆地区已有近两千年种植历史，以其汁多脆甜、皮薄肉细、香味浓郁而享誉国内外，成为新疆农民实现增收的优势产品，也是新疆南部地区农村经济出口创汇的重要农产品之一［1］。但近年来农民急切追求数量而忽略质量，导致香梨栽培面积持续增加，产量大幅提高，并且部分地区连年偏施氮肥等，造成磷、钾肥失调及微量元素的缺失，进而导致果实品质逐年降低，目前出口价格已低于世界平均价格一半，不同程度影响了果农的生产积极性。

目前生产中主要采用土壤施肥和叶面喷施的方式改善果实品质与商品性，其中外源调节物质主要包括矿质营养元素、氨基酸及生长调节剂三大类物质。前人研究发现，生长调节剂和充足的微量元素供应能增加叶片干物质的积累和运输，促进营养元素的吸收和利用，进而提高果实品质［2］。芸苔素内酯作为一类植物生长调节物质能够增加果实产量，提高果实内在品质，增强根系活力［3］。马冬梅等［4］发现在苹果生长的不同时期喷施不同浓度的“碧护”溶液可以提高果实品质，使果实大小均匀，果泽鲜亮，含糖量增加。周君等［5］研究发现，喷施氨基酸肥处理的果实单果重、硬度、可溶性固形物、可溶性糖、Vc 含量均高于对照，同时显著降低了可滴定酸含量。王海［6］和刘斌［7］等发现喷施微量元素肥均能促进果实生长，显著提高果实品质。虽然前人在喷施各种外源调节物质提高果实品质方面已做了大量研究，但目前对喷施不同外源调节物质提升‘库尔勒香梨’果实品质及挥发性物质风味品质方面研究鲜有报道。因此，本试验在香梨生长发育过程中通过喷施不同种类外源调节物质，研究不同外源调节物质对‘库尔勒香梨’果实品质变化影响，旨在为提高‘库尔勒香梨’品质的栽培技术措施的制定提供参考。

1 材料与方法

1. 1 试验地点及供试材料

本试验在新疆阿拉尔市九团进行。选取具有代表性的低肥力果园为试验地，该试验地处北纬40°61′，东经81°34′，平均海拔1 100 m，昼夜温差大，降水稀少，光照时间长，土壤为沙壤土。以‘库尔勒香梨’（Pyrus sinkiangensisYu）为试材，于2004 年建园，树体定植16 a，株行距4 m×6 m，其树体生长结果良好，树势较为均一，无大小年和病虫害现象，负载量基本一致。

1. 2 试剂与仪器

试验喷施肥料种类为生长调节剂类：

“ 碧护”（北京诚禾佳信公司生产；赤霉素：0. 135%，吲哚乙酸：0. 000 52%）；芸苔素内酯（大光明农化新会公司生产；芸苔素内酯：0. 04%）；多元微量元素肥料：“康朴”多元微肥（德国康朴公司生产；Cu+Fe+Mn+Zn+B≥10%）；微元宝微量元素肥（挪威雅苒国际有限公司生产；Cu+Fe+Mn+Zn+B≥18%）；氨基酸类：氨基酸水溶肥（江苏龙灯化学公司生产；氨基酸≥100 g·L-1）；喷效有机水溶肥（江苏龙灯化学公司生产；有机质≥45%）；补充特定微量元素类：“优多锌”（江苏龙灯化学公司生产；Zn≥6 500 g·L-1）；“优多硼”（江苏龙灯化学公司生产；B≥150 g·L-1）。

DHG-9140 型电热鼓风干燥箱：上海一恒科学仪器有限公司；TP-A200 电子天平：上海仁沃实业发展公司；PDC04-150 电子数显游标卡尺：上海首丰精密仪器有限公司；GY-3 硬度计：上海辛睿电气科技有限公司；PAL-1 数显糖度计：深圳市卓越仪器仪表有限公司；T6 型分光光度计：北京普析通用仪器有限公司；TECAN infinite 200 PRO 酶标仪：广州市深华生物技术有限公司。

1. 3 试验处理

1. 3. 1 喷施处理

清水对照组处理（CK），喷施清水；T1 处理：喷施芸苔素内酯（0. 2 g·kg-1水）；T2 处理：喷施氨基酸水溶肥（1. 0 g·kg-1水）；T3 处理：喷施“优多硼”（0. 36 g·kg-1水）；T4 处理：喷施“优多锌”（0. 2 g·kg-1水）；T5 处理：喷施“碧护”（0. 08 g·kg-1水）；T6处理：喷施“康朴”多元微肥（0. 2 g·kg-1水）；T7 处理：喷施喷效有机水溶肥（0. 4 g·kg-1水）；T8 处理：喷施微元宝微量元素肥（0. 4 g·kg-1水）。

1. 3. 2 喷施时期及方法

试验采取随机区组设计，共10 个区组，每组5棵树，分别在花期（4 月5 日）、新梢迅速生长期（5月5 日）、花芽分化期（6 月15 日）、果实膨大期（7 月15 日）使用容量为25 L 的背带式喷雾器，在早晨无风期均匀喷洒在香梨叶片正反面上，以叶片滴水为度，保证所有部位均沾满药剂。

1. 3. 3 采样时期及处理

于9 月中旬果实成熟期（花期结束后150 d）采收果实样品，从树冠外围中部距离地面高度2. 5 m左右，分东南西北4 个方向随机采取10 个大小均匀、着色及成熟度大体一致、无病虫害和机械损伤的鲜果。将果实样品及时带回实验室用自来水、去离子水冲洗干净，并用不锈钢刀剔除果皮放置-20 ℃冰箱保存，部分果肉切成小块放置-20 ℃冰箱保存，部分果肉切成薄片，放入烘箱80 ℃烘干至恒重备用。用于挥发性物质测定的果实迅速用液氮磨碎后，放置-80 ℃冰箱保存。

1. 4 指标测定

1. 4. 1 果实单果质量、纵横经的测定

单果质量：用百分之一的电子天平称量果实单果质量，g，取平均值。

果实纵横径：用电子数显游标卡尺测量果实纵径、果实横径，取平均值，计算果形指数。

计算公式：果形指数=果实纵径/果实横径。

1. 4. 2 果实硬度的测定

用GY-3 手握式果实硬度计进行果实硬度测定，分别在果实赤道线一周均匀的测定4 个位置的硬度，N，取平均值。

1. 4. 3 果实可溶性固形物含量测定

用PAL-1 数显糖度计进行果实可溶性固形物含量测定，分别在其阴面和阳面各取一处进行测

定，%，取平均值。

1. 4. 4 果实可溶性糖含量测定

使用蒽酮比色法对果实可溶性糖含量进行测定，测定参照杨哲［8］的方法。

1. 4. 5 果实可滴定酸含量测定

使用酸碱中和滴定法对果实可滴定酸含量进行测定，测定参照杨哲［8］的方法。

糖酸比＝可溶性糖/可滴定酸。

1. 4. 6 果皮花青素含量测定

使用pH 示差法对果皮花青素含量进行测定，测定参照Yuan 等［9］方法。

1. 4. 7 果皮叶绿素含量测定

使用浸提法对果皮叶绿素含量进行测定，测定参照施泽彬［10］的方法。

1. 4. 8 果实矿质元素含量测定

选用烘干至无水分的香梨果实薄片，使用燃烧法和ICP 法进行测定果实矿质元素含量。

1. 4. 9 果实挥发性物质含量测定

使用固相微萃取结合GC-MS 方法对果实挥发性物质进行测定，测定参照刘园等［11］的方法。

1. 5 数据统计与分析

使用Excel 2010 软件对调查数据进行统计分析，SPSS 25 方差分析，TBtools 作图。

2 结果与分析

2. 1 不同外源调节物质对果实外在品质的影响

由表1 可见，与清水对照（CK）相比，各处理果实单果质量显著增加，其中T1 处理的单果质量最高，比CK 提高了15. 69%。不同外源调节物质处理的果实果形指数范围为1. 17～1. 24，其中T1 处理的果实果形指数最高，与CK 具有显著差异，而其它各处理果形指数与CK 差异不显著。各喷施处理的果皮叶绿素含量均显著高于CK，其中T8处理的叶绿素含量最高，与CK 相差1. 27 倍。花青素是决定香梨果实外在品质的重要色素物质，各喷施处理的果皮花青素含量与CK 具有显著差异，其中T1 处理的香梨果皮花青素含量最高，但各处理间差异不显著。

表1 不同外源调节物质的果实外观品质比较Table 1 Comparison of fruit appearance quality with different exogenous regulatory substances

2. 2 不同外源调节物质对果实内在品质的影响

由表2 可见，除T6、T7、T8 处理的果实硬度与CK 无显著差异外，其它各处理硬度均显著低于CK，T3 处理硬度最小，比CK 低0. 90 N。喷施处理后果实可溶性固形物均不同程度得到提高，T4、T5、T6、T7、T8 处理的果实可溶性固形物含量显著高于CK，其中T8 处理的可溶性固形物含量比CK 提高了9. 01%。可溶性糖含量也因叶面喷施处理得到改善，除T1、T5 处理外，其它各处理的可溶性糖含量均显著高于CK。不同喷施处理后大部分处理可滴定酸含量与CK 差异不显著，但T6、T7 处理的可滴定酸含量显著降低，而T2 处理则显著提高。 糖酸比是表现果实风味品质的重要指标，叶面喷施处理后，除T2 外各处理糖酸比均不同程度提高，T4 处理的果实糖酸比与CK 相比差异不显著，其它处理的糖酸比均显著高于CK，其中T7 处理的糖酸比最高，比CK 高30. 78%。

表2 不同外源调节物质的果实内在品质比较Table 2 Comparison of internal quality of fruits with different exogenous regulatory substances

2. 3 不同外源调节物质对果实矿质元素的影响

由图1 可见，对不同喷施处理的香梨果实矿质元素进行测定发现，T1、T8 处理能促进果实矿质元素积累，其果实各矿质元素含量基本均高于CK，并且T8 处理的果实N、P、K、Ca、Zn 含量在所有处理中达到最高，同时T1 处理的果实Mg 含量也高于所有处理。T2、T5、T7 处理的果实除B、Cu元素外，所有矿质元素含量均低于CK，T3、T4、T6处理与CK 相比，果实N、P、K 三元素含量均不同程度降低，但3 个处理的Ca、Mg、Mn 元素含量均高于CK，T3 处理的B 元素、T4 处理的Zn 元素及T3、T6 处理的Cu 元素积累也高于CK。

图1 不同外源调节物质对果实矿质元素的变化Fig.1 Variation of mineral elements in fruit by different exoge⁃nous regulatory substances

2. 4 不同外源调节物质对果实挥发性物质的影响

由表3 可见，对不同喷施处理的果实挥发性物质含量进行测定，检测出醇类8 种、醛类6 种、酯类6 种、烷烃10 种、萜烯类5 种和芳烃类1 种，共36 种挥发性物质。醛类在果实挥发性物质中所占比例最大，其次是烷烃和醇类，总体以醛类为主。T4 处理的果实挥发性物质总量最高，达到4 402. 5 μg·kg-1，而T2、T6、T7 和T8 处理的果实挥发性物质总量较低，均低于CK。T2 处理的醇类物质含量高于CK，但其余的物质含量均低于CK，说明T2处理能有效针对提高醇类含量。T3、T4、T5 喷施处理与CK 相比能有效提高挥发性物质中醇类、醛类、酯类和烷烃含量，其中T3、T5 处理还能提高芳烃类含量。T6 处理的萜烯类含量最高，高于CK 27. 41 μg·kg-1，而其余喷施处理的萜烯类含量均低于CK。

表3 不同喷施处理的果实挥发性物质种类占比差异Table 3 The proportion of volatile substances in fruits of different spraying treatments was different

通过固相微萃取结合GC-MS 方法对果实挥发性物质进行测定发现（图2），各个处理的香梨果实中正己醛和乙酸己酯含量最高。T6、T7、T8 喷施处理的果实挥发性物质含量基本低于CK。不同喷施处理的1-正辛醇、4-氧己-2-烯醛、4-己烯-1-醇乙酸酯、己酸己酯和γ 萜品烯含量均低于CK。T4 处理的1-癸醇、2，3，5，8-四甲基癸烷、（Z，E）-α-法内烯含量低于CK 及其它喷施处理，但其余挥发性物质含量均高于其它喷施处理。T6 处理的1-癸醇、4-己烯-1-醇，乙酸酯、右旋柠檬烯物质含量最高，而其余物质含量基本低于CK 的挥发性物质含量，说明T6 处理能有效提高这3 种挥发性物质含量。

图2 不同外源调节物质对果实挥发性物质含量的变化Fig.2 Variation of different exogenous regulatory substances on the content of volatile substances in fruits

2. 5 香梨果实品质与矿质元素相关性分析

从表4 可以看出，香梨果实品质指标与矿质元素之间存在密切关系。果实挥发性物质与N 呈显著负相关，与P 也呈极显著负相关，相关系数分别为-0. 68、-0. 83，说明N、P 含量的下降在一定程度上促进了挥发性物质含量的增加；叶绿素与Ca、Zn 呈显著正相关，相关系数为0. 68、0. 64，说明叶绿素含量随着Ca、Zn 含量的增加而增加；Cu 与可滴定酸呈显著负相关关系，与糖酸比呈显著正相关，说明可滴定酸含量随着Cu 含量的增加而降低，进而导致糖酸比随着Cu 含量的增加而增加。

表4 果实品质与矿质元素的相关性分析Table 4 Correlation analysis between fruit quality and mineral elements

2. 6 不同外源调节物质对果实品质影响的主成分分析

主成分分析是实现降维的一种统计方法，在损失较少信息前提下，用少数变量尽可能多的反映原来变量的信息［12］。对不同外源调节物质的果实品质指标进行主成分分析得到主成分特征值、贡献率和累积贡献率（表5）。按累积贡献率大于85% 及特征值大于1 的原则，选择了4 个主成分。结果显示，第1 主成分特征值为3. 86，代表9 种喷施处理的11 个果实品质指标35. 08% 的信息；第2主成分特征值为2. 87，代表9 种喷施处理的11 个果实品质指标26. 05% 的信息，第3 主成分特征值为1. 64，代表9 种喷施处理的11 个果实品质指标14. 89% 的信息，第4 主成分特征值为1. 27，代表9种喷施处理的11 个果实品质指标11. 57% 的信息，前4 个主成分累计方差贡献率为87. 59%，说明这4 个主成分反映了原始变量88% 的信息。因此提取前4 个主成分代替原11 个果实品质指标评价不同喷施处理。对不同喷施处理评价的指标由最初的11 个方面降为4 个彼此不相关的主成分，达到了降维的目的。

表5 果实品质指标主成分分析的特征值及贡献率Table 5 Characteristic values and contribution rate of prin⁃cipal component analysis of fruit quality index

2. 7 不同外源调节物质的综合评价

由于各主成分的贡献率不同，所以对不同喷施处理进行综合评价时，结合主成分的贡献率，更好的协调各主成分之间的侧重关系。以特征向量（表6）为权重构建4 个主成分的表达函数式：

表6 果实品质指标的主成分特征向量Table 6 Principal component characteristic vector of fruit quality index

在以上4 个表达式中，X1～X11分别为标准化的单果质量、果形指数、硬度、可固、可溶性糖、可滴定酸、糖酸比、花青素、叶绿素、矿质元素和挥发性物质含量。以各个主成分对应的方差贡献率为权重，由主成分得分和对应的权重线性加权求和得到综合评价函数：

综合得分F=（0. 351/0. 876）F1+（0. 261/0. 876）F2+（0. 149/0. 876）F3+（0. 116/0. 876）F4

根据主成分综合得分模型，可计算出不同外源调节物质对果实品质影响的综合得分和排序（表7），综合得分由高到低依次为：T8＞T1＞T6＞T7＞T3＞T5＞T2＞T4＞CK。

表7 不同外源调节物质的主成分分析得分、综合得分及排序Table 7 Principal component analysis score，comprehensive score and ranking of different exogenous regulatory substances

3 讨论

3. 1 不同外源调节物质对果实品质的影响

尹冰等［13］通过对苹果果实喷施芸苔素内酯发现喷施芸苔素内酯对果实具有保花保果、减少畸形果、膨大着色、调节生长、提高品质、增产、保叶、增强树势的作用，并且处理的果实品质显著好于对照。 本文研究发现各喷施处理与清水对照相比，能显著增加香梨果实单果质量、叶绿素和果皮花青素含量，且香梨果实果形指数、可溶性固形物、可溶性糖含量及糖酸比均有不同程度的增加，通过主成分分析发现，外源调节物质芸苔素内酯和微元宝的综合得分最高，说明外源调节物质芸苔素内酯和微元宝是有效改善香梨果实品质的最优外源调节物质，本试验研究结果与前人基本一致，初步推测喷施外源调节物质后，可能提高了叶片酶活性和光合效率，降低了叶片呼吸速率，从而导致其叶片吸收快，转化速率高，进而可以更加充分的协调植物体内营养物质供给和输送，其作用的具体机制还有待进一步研究证明；庄娣［14］和杨畅等［15］研究发现，对果实叶面喷施微量元素水溶肥能够更有效促进果实叶片的生长及对微量元素和钙质的吸收，进而提高果实中可溶性固形物和可溶性糖含量，这与本试验研究结果一致，说明叶片中微量元素的高低与果实风味的好坏有间接关系，推测叶面喷施微量元素肥能充分满足树体对微量元素的养分需求，进而促进树体营养生长，加快碳水化合物向果实中转运，最终提高果实品质。

3. 2 不同外源调节物质对果实矿质元素和挥发性物质的影响

植物生长季节可以通过叶面追肥的方式促进植物对矿质元素的吸收和积累，从而影响果实的品质［16］。本试验研究发现外源调节物质芸苔素内酯和“微元宝”微量元素肥处理的果实矿质元素基本高于对照，其中N、P、K 三元素含量在其处理中均高于对照及其它喷施处理，说明较高的生长调节剂芸苔素内酯和丰富的微量元素能促进果实中矿质元素的积累，尤其对三元素含量的积累尤为明显；曾艳娟等［17］在落花后两周对红富士苹果喷施微量元素肥，并在喷施后进行套袋处理，发现微量元素肥能提高果实内N、Ca、Zn 等矿质营养元素含量，改善苹果的树体营养，提高产量和品质，但其中P、K 大量元素含量与对照相比下降了28. 8%和75%。这与本试验研究结果有部分出入，初步推测果实套袋后，果实在前期不能进行光合作用，此时叶片中可供支配的P、K 含量会优先供给植株生长所需，并且微量元素不能协同叶片中P、K 大量元素向果实中运输，进而导致果实中P、K 含量降低，而具体原因尚待进一步研究。

果实挥发性物质种类及含量因果实品种不同而千差万别，也与后期栽培管理有直接联系［18］。田长平［19］和罗华等［20］研究发现，施用有机肥后的果实中含量最高的挥发性物质种类为醛类，并且能有效提高果实挥发性物质的酯类含量，这与本研究发现各处理果实中醛类含量均为最高的结果一致。涂俊凡等［21］通过试验研究将‘库尔勒香梨’果实中正己醛、2-己烯醛和乙酸己酯确定为‘库尔勒香梨’果实的特征香气成分。而本试验在喷施外源调节物质的基础上，检测发现香梨果实的主要香气为正己醛和乙酸己酯，与前人研究结果基本一致，说明喷施外源调节物质并不能直接改变香梨果实特征香气。果实的挥发性物质属于果实的次生代谢物质，是由果实的基本组成物质，如氨基酸、脂肪酸、碳水化合物等作为前体物质，在果实的生长发育中经过一系列酶促反应形成的化合物［22］。本研究发现，在果实生长发育过程中通过喷施氨基酸水溶肥并不能导致果实挥发性物质含量增加，但喷施特定微量元素“优多锌”“优多硼”能大幅度提高果实挥发性物质及特征香气含量，初步推测氨基酸水溶肥中含有的大量氨基酸作为底物，在酶的作用下合成香气物质需要较长的时间和代谢过程，所以在香气合成过程中，与氨基酸叶面肥相比，叶面喷施矿质元素能被更加快速的利用，与裴英龙［23］研究结果相似。其次微量元素Zn［24］、B［25］是协助物质分解、氧化还原、合成和转运的必需物质，并且魏树伟等［26］研究发现梨果实香气物质种类及含量与有效锌呈显著正相关，与有效硼呈正相关，但其机理有待进一步研究佐证。

4 结论

‘库尔勒香梨’在树体生长发育季节喷施外源调节物质，其果实单果质量、叶绿素和果皮花青素含量显著增加，且果形指数、可溶性固形物、可溶性糖含量和糖酸比较对照有不同程度的增加。芸苔素内酯和“微元宝”能有效增加果实中矿质元素含量，其中“微元宝”能显著提高果实中N、P、K、Ca、Zn 元素含量。外源调节物质不能改变香梨果实挥发性物质中特征香气物质，而喷施特定微量元素“优多锌”“优多硼”能提高香梨果实特征香气含量，其中“优多锌”处理的果实挥发性物质含量最高。通过对香梨果实品质进行主成分分析，其得分由高到低依次为：“微元宝”微量元素肥＞芸苔素内酯＞“优多硼”＞“康朴”多元微肥＞喷效有机水溶肥＞“优多锌”＞“碧护”＞氨基酸水溶肥＞清水对照＞空白对照，说明外源调节物质芸苔素内酯和“微元宝”喷施效果最优。