西番莲在山地环境的果实发育及品质表现

王叶滕尧张建利陈彩霞张子雄龙秀琴

(1.贵州省山地资源研究所，贵州 贵阳 550001；2.贵州省植物园，贵州 贵阳 550004；3.贵州民族大学生态环境工程学院，贵州 贵阳 550025)

百香果学名西番莲(PassifloraedulisSims.)，是原产于热带地区的草本或常绿攀缘木质藤本多年生植物，属被子植物门双子叶植物纲西番莲科(Passifloraceae)西番莲属(Passiflora L.)[1]，分布于巴西、美国、哥伦比亚、越南、澳大利亚等地，广泛种植于我国热带与亚热带地区，其果实多汁、香气浓郁，且富含类黄酮、生物碱等生物活性成分，是一种广受欢迎的水果。同时其适应性强，适生范围广，可通过关闭气孔、调节脯氨酸、糖分积累来防止水分流失，形成应对水分匮缺的适应策略[2]；同时驱动抗寒基因的差异表达及SOD、MDA、CAT生理生化变化适应低温环境[3,4]；改变植株器官形态、叶片组织结构，调整营养平衡，减少盐渍环境对其生长影响[5]。

“台农1号”百香果是台湾凤山热带园艺试验所于20世纪70年代用紫色种与黄色种杂交选育出的新品种，是当前中国乃至东南亚地区应用最广泛的西番莲品种，在广西地区春季种植后90d开始开花，花后55～60d果实成熟[6]，但高温是限制其花芽形成和坐果的最主要因子之一，超过28℃易导致成花败育[7]，其种植区域呈现由南向北延伸的趋势。黄果西番莲甜度高，可作鲜食水果，有较好的发展前景，在云南、福建等地进行大量引育研究，并从引进黄果西番莲品种中筛选出“黄金”西番莲，在宁德市、漳州市等地进行试种，“黄金”西番莲具有适应性好、甜度高、香气浓郁的特点[8,9]。

贵州是喀斯特地貌分布最为广泛的地区，同百香果原产地在土壤质地、气候条件方面具有较大差异，其中山地占比达90%以上，其冷凉气候为避开夏季高温胁迫提供可能，可延伸百香果在我国的种植范围，同时可实现同广西、海南等热带产区错峰上市，保障市场有效供给。而近年对西番莲品质评价多聚焦于果实大小、可食率等外观特征，矿质元素、糖、有机酸、维生素、氨基酸等内在品质及农药残留等方面，其中“紫香1号”在低热河谷区域的果实营养表现以及贵州逸生种“平塘一号”果实性状、营养成分、氨基酸含量及农药残留量等已进行研究报道[10,11]，但目前针对“台农1号”(紫果)、“福建3号”(黄果)在山地冷凉环境的果实发育动态及品质表现尚未见详细报道。本研究以2个百香果主栽品种为材料，对其在山地环境的果实发育动态及品质表现进行初步研究，以期为贵州及其它冷凉地区发展百香果产业提供借鉴和参考。

1 材料与方法

1.1 试验地

本研究在贵州从江县百香果高标准产业园(N25°48′，E109°01′)进行，属亚热带季风气候区，年平均气温18.4℃，百香果生长季月均降水量149.8mm，日最低温、最高温出现时段为5∶00—7∶00、14∶00-16∶00；土壤为云贵高原黄壤土，pH为4.52，有机质14.1g·kg-1，全氮0.11%，有效磷25.7mg·kg-1，速效钾171mg·kg-1，阳离子交换量8.3cmol·kg-1，速效氮168mg·kg-1，2019年由杉树林地坡改梯而成。

1.2 试验材料

试验材料为杂交种“台农1号”(简称紫果)、黄果种“福建3号”(简称黄果)嫁接大苗(苗高>70cm，茎粗>0.3cm，乳白色幼嫩根系分布培养杯基质1/3以上)，均来源于福建百香果产业园。采用随机区组设计，设置生物学重复3次，共计6个小区，每个梯带为一小区，每小区定植50株，株行距3m×2.5m。所有试验材料于2020年4月15日完成定植，定植前按照有机肥(农家肥)10kg/株进行土壤改良，悦田YT10-A多功能田园管理机开厢起垄(垄面宽80cm、垄底宽100cm、垄高35cm)，水泥柱加铁丝搭建单线篱笆架(水泥柱间距为3m)，各小区间按照当地物候开展相同的水肥药、修枝整形等管理。

1.3 数据采集

6月(第1批)、8月(第2批)分别随机标记授粉后的紫果果实于每周测量纵径、横径，观测不同批次果实发育动态。每个小区随机选取不同批次成熟果实30个测量其单果重、果皮重、果皮厚度，计算可食率，并观测其室温贮藏期间果皮颜色变化，比较山地紫果、黄果的耐贮性。取果浆经匀浆器处理后开展营养成分分析，其中磷、钾、钙、锰、锌、铁、铜、镁、钠等矿质元素含量测定参照GB5009.87-2016、GB 5009.91-2017、GB 5009.92-2016、GB5009.242-2017、GB 5009.14-2017、GB 5009.90-2016、GB 5009.13-2017、GB 5009.241-2017、GB 5009.91-2017等标准；还原糖、可溶性固形物、粗纤维、淀粉、有机酸(苹果酸、柠檬酸)、维生素C、维生素E、茶多酚、总黄酮、脂肪、蛋白质、β-胡萝卜素等内含物含量参照GB 5009.7-2016、GB/T 12143-2008、GB/T 5009.10-2003、GB 5009.9-2016、GB 5009.157-2016、GB 5009.86-2016、GB 5009.82-2016、GB/T 21733-2008、SN/T 4592-2016、GB 5009.6-2016、GB 5009.5-2016、GB 5009.83-2016等标准测定；氨基酸含量参照GB 5009.124-2016标准测定。

1.4 数据统计

实验数据采用Excel 2010软件进行统计并制图，利用IBM SPSS Statistics 22.0软件对各指标进行显著性分析(显著性阈值为p<0.05)。

2 结果与分析

2.1 果实发育动态

对紫果2个批次的果实发育进行跟踪监测表明，不同批次果实在授粉后均进入膨大期，2周后膨大结束进入缓慢生长阶段，因此授粉后的2周内是水肥管理的关键期；不同批次果实大小具有较大差异，在第5周时，第1批果实纵径、横径分别较第2批大24.7%、25.9%，见图1a、图1b，表明第1批果实有更好商品性，做好科学调控，提高首批果坐果率对提升产量和经济效益有重要意义。

图1 山地环境下不同批次的紫果果实发育动态

2.2 果实外观品质及采后变化

研究表明，黄果平均单果重为85.5g，紫果平均单果重为71.2g，黄果平均单果重显著高于紫果；在山地环境种植的紫果、黄果可食率差异不显著，分别为45.69%～52.18%、42.52%～56.08%；紫果果皮厚度为5.82～7.34mm，黄果果皮厚度为5.42～6.90mm，两者差异不显著，见图2a～c。在山地环境下种植的紫果、黄果果皮光滑、光泽度好，果皮白色斑点均匀分布，在室温条件下紫果果皮颜色随着贮藏天数推移逐渐变深，在第7天出现皱缩现象，黄果果皮由绿色向黄色转变，到第11天出现皱缩和黑色斑点，表明室温下黄果较紫果有更好的耐贮性，见图2d。

图2 山地百香果果实外在品质及室温贮藏果皮变化

2.3 果实内在品质表现

通过对山地种植的紫果、黄果果实的2种大量元素和7种中微量元素进行测试分析，表明两者营养元素含量各有优势，但“台农1号”总体表现更好，其中磷、锰、锌、铁、镁元素含量显著高于“福建3号”，分别是其1.42、1.52、1.90、1.35、1.29倍，但钾、钙元素在“福建3号”表现更突出，高出“台农1号”32%、15%，而铜、钠元素在2个品种间差异不显著，见表1。

山地环境下紫果在柠檬酸、维生素C、维生素E、茶多酚、总黄酮、β-胡萝卜素等6个营养指标显著高于黄果，其中维生素E、茶多酚、总黄酮、β-胡萝卜素分别是其3.00、2.05、4.08、2.52倍；而黄果仅在还原糖、淀粉含量显著高于紫果，两者在可溶性固形物、粗纤维、苹果酸、脂肪、蛋白质等5个营养指标差异不显著。总体而言，在山地环境种植的紫果与黄果相比较，除糖以外的营养更具有优势。

表2 山地百香果果实内含物组成分析

对山地种植的紫果、黄果果实中8种人体必须氨基酸及8种非必须氨基酸进行比较分析，结果如图4所示，2品种含量最高的氨基酸均为谷氨酸(Glu)，分别为0.30g·100g-1、0.31g·100g-1，紫果中氨基酸含量高于黄果的有12种，其中包括人体必需的苏氨酸(Thr)、亮氨酸(Leu)以及组氨酸(His)、络氨酸(Tyr)、甘氨酸(Gly)和丝氨酸(Ser)等6种氨基酸达到显著差异。而黄果中含有人体所需的甲硫氨酸(Met)、缬氨酸(Val)和丙氨酸(Ala)显著高于紫果，见图3。

图3 山地百香果果实氨基酸组成

3 讨论与结论

西番莲自20世纪引种到中国，经过多年发展其种植面积取得突飞猛进，2020年全国种植面积达到约6.67万hm2，是原产地巴西的1.6倍。但温度一直是制约西番莲产业的一个重要因素，超过30℃以上或20℃以下会造成西番莲生长减慢，低于15℃基本停止生长[12]，而相关研究也表明，温度每升高1℃将造成减产3.1%～7.4%，因此适时调整作物区域布局和种植结构对产业安全具有重要意义[13]。

西番莲种植区域向纬度(海拔)更高的冷凉地区延伸是一个新的趋势。通过在贵州山地环境种植大苗，可推迟定植时间，有效避开倒春寒对幼苗形成冷冻胁迫，减少冷害造成的质膜透性破坏及丙二醛等有害物质累积[2,14]，且2品种在贵州山地种植也可实现5月底上架(1.8m)，与广西等主产区春果生长期同步[5]。果实发育动态表明授粉后的2周是农艺管理的关键期，水肥供给不足直接影响果实产量和品质。徐宁研究表明，“台农1号”百香果在花后前期幼果快速生长，开花后15～20d幼果基本达到最大[6]；张朝坤发现，“黄金”西番莲冬果果实纵横径生长均表现为先快后慢的特点，生长曲线均呈单峰曲线，果实迅速膨大期为谢花后21d[15]；本研究中果实膨大期缩短约1周，可能是温度差异导致介导酶活影响水分、营养代谢引起的。

贵州山地土壤矿质元素种类丰富，加之昼夜温差大，有利于促进果实营养物质累积。贵州冷凉山地种植的西番莲与福建热区相比，紫果单果重有所增加，并通过降低果皮厚度提升了果实可食率；黄果单果重、果皮厚度均增加，可食率较热区降低[16]，这可能与紫果、黄果对温度需求差异有关。2个品种果实矿质元素和氨基酸含量较主产区更高，其中“台农1号”铜、铁、镁元素含量较主产区高出16.7%、148.7%、23.6%，谷氨酸、天冬氨酸、精氨酸等氨基酸含量是主产区市售果的4.67倍、3.69倍、39.84倍，而“福建3号“果实中3种元素较主产区分别高出16.7%、22.3%和降低4.3%，3种氨基酸分别是主产区市售果的4.78倍、3.62倍、33.76倍[[17]。值得注意的是，具有良好抗氧化活性的维生素C、黄酮类物质在冷凉山地栽培的“台农1号”中有较高含量，是“福建3号”的4.1倍，可作为一种药食同源水果，有效提高人体免疫机能[18]。

本研究对2个西番莲栽培种在山地环境的果实发育及品质表现做了初步探究，综合各指标表明，山地环境种植的紫果、黄果果实发育较好，矿质元素、黄酮、氨基酸等营养表现较主产区更突出，具有独特的品质优势，但因贵州山区秋后温度偏低，相对于主产区产季缩短，且大部分区域不适宜露地越冬，次年需更换新苗。因此，如何加快种苗繁育技术提升，降低种苗成本并适度密植，抢抓首批果经济效益，加强抗逆资源的功能挖掘，培育抗寒耐寒、早熟高产品种，有效延长果实产季等仍需进一步深入研究。