不同灌溉方式对库尔勒香梨果实品质的多变量分析

张 倩，李萧婷，吴翠云,2,3，张 锐,2,3，包建平,2,3，陶书田

(1.塔里木大学植物科学学院，新疆阿拉尔 843300；2.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；3.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；4.南京农业大学园艺学院，南京 210095)

0 引 言

【研究意义】梨树是需水量较多的树种，对水分的反应也较为敏感。目前生产灌溉方式主要以大水漫灌为主，水分利用率较低[1]。随着连年干旱少雨和水资源减少，节水灌溉是新疆梨产区发展趋势，灌溉时间及灌溉量应该根据梨树的生长发育时期和降水、土壤含水量而定，适宜的土壤含水量有利于果实生长发育和提早成熟[2]。依据梨树生长期需水特点科学供水，保证代谢活动的正常进行，有利于提高品质，增加产量，增强树势。【前人研究进展】土壤水分状况是影响果实品质的主要因素[3]，适当农田灌溉有利于协调土壤的水、肥、气、热，从而有助于作物品质的提高[4]。易晓丽等[5]研究发现在梨枣萌芽展叶期中度亏水可较好改善果实品质。吴泳辰等[6]的研究综合考虑番茄产量、品质和水分利用效率多个方面，提出在开花坐果期进行中度灌溉可获得最佳效果。陈汝等[7]研究表明，滴灌与喷灌均能显著促进苹果树体的生长，改善果实品质，提高产量，且滴灌的效果优于喷灌。【本研究切入点】适当的节水灌溉可提高果实的综合品质。目前新疆地区对于不同灌溉方式对梨果实品质的影响鲜有报道。研究不同灌溉方式对新疆库尔勒香梨影响。【拟解决的关键问题】以16年生库尔勒香梨为试材，研究沟灌、滴灌与漫灌3种灌溉方式对库尔勒香梨果实品质的影响，为节水灌溉技术在梨园的推广应用中提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

供试对象为长势和大小较为一致的16年生库尔勒香梨树，株高约4.5 m，株行距为4 m×5 m，南北行向，试验于2019年3～9月在新疆兵团第一师六团八连果园中进行，蒸发量为1 403.65 mm，降水量30.25 mm。以3棵树为1小区，每小区1个处理，随机排列，重复3次。沟灌处理的梨树于每排树前挖一条沟，从库尔勒香梨树盛花期后至果实成熟期，开始沟灌，基本为每隔20 d沟灌1次，共7次，灌水量按蒸发量的80%。滴灌试验区常年连续漫灌，2019年开始由漫灌改滴灌。滴灌管铺设为1行2管，即在树行两侧100 cm处各布置 1根滴灌管。每根滴灌管与梨树根部对应只有1个滴头灌水，滴头流量为3 L/h，按照全生育期按蒸发量的80%灌溉。大水漫灌设置3个处理，分别为3-1、3-2和3-3，其中3-1为对照组，灌水定额为300 mm，从盛花期后开始每隔20 d 1次。表1

表1 漫灌试验设计

1.2 方 法

1.2.1 脱萼率

花后30 d，调查自然条件下香梨的脱萼率。

脱萼率(%)=脱萼果/总果数×100%。

1.2.2 果实色泽1.2.3 果实单果重、纵径、横径、1 cm2果点数

电子秤称量出库尔勒香梨果实单果重，并记录数据。游标卡尺测量出每个样品果实的纵径与横径，并做出果形指数系列数据，记录。

1.2.4 果肉硬度及皮厚

果实硬度计测量有关果实硬度相关数据。游标卡尺对果实皮厚进行测量，取3次平均值并记录。

1.2.5 果实可溶性固形物、VC、可滴定酸、石细胞的含量

手持式折光仪测定可溶性固形物的含量。酶标仪法测定果实VC含量，取3次平均值。NaOH滴定法测定果实可滴定酸含量，并以果实可溶性固形物含量与可滴定酸含量的比值描述固酸比；取梨果实5～10只，削去梨皮，按果实四分法取样(注意勿将果心周围的石细胞取入)，称果实200 g，放入塑料袋中，置于低温冰箱中(-16℃～-20℃)过夜。次日将果肉样品从冰箱取出，待解冻后加水约100 mL，用组织捣碎机捣碎(1 500 r/min)1 min，取出放入500 mL大烧杯中，约加200 mL水，用玻璃棒搅拌，倒去上层物，反复3～4次，最后呈现在下面的是颗粒完整的石细胞。分别用孔径0.5和0.25 mm的分样筛过筛，得到完整的直径大于0.5 mm和直径在0.25～0.5 mm的石细胞。用滤纸吸干石细胞表面水分，分别称重[8]。

1.2.6 果皮的蜡质层、角质层、皮层及木栓层的厚度

利用石蜡切片技术步骤(取材与固定、脱水、透明、浸蜡、包埋、切片、展片和粘片、脱蜡、染色及透明、封固)对果实果皮制作的永久玻片进行摄影、观察及测量(蜡质层、角质层、皮层、木栓层)的厚度，取3次平均值，并做记录[9,10]。

1.3 数据处理

采用Excel软件进行数据分析处理，利用DPS7.55进行方差分析及主成分分析，用SIMCA14进行PCA作图。

2 结果与分析

2.1 不同灌溉方式对库尔勒香梨果实脱萼率的影响

研究表明，沟灌、滴灌与对照漫灌3-1处理脱萼率呈显著性差异，且滴灌处理的香梨果实脱萼率显著高于沟灌处理的。与对照3-1处理相比较，沟灌与滴灌处理的脱萼率增加了11.66%、20.33%。3种漫灌处理中，3-3处理的果实脱萼率与3-1处理呈显著性差异，3-3处理的果实脱萼率增加了4%，而3-2处理与3-1处理的果实脱萼率差异不显著，脱萼率增加了1%。滴灌更利于香梨果实脱萼。表2

表2 不同灌溉方式下香梨果实脱萼率变化

2.2 不同灌溉方式对库尔勒香梨果实外在品质的影响

2.2.1 灌溉方式对库尔勒香梨果实色泽影响

研究表明，沟灌处理的果实着红部位较少，表皮富有光泽；果梗基部变粗；但宿萼果大小存在一定差异，脱萼果大小较为均匀。滴灌处理的宿萼果、脱萼果果实大小均匀；有光泽，着红部位较少；果形整体呈卵圆形；果梗基部较沟灌处理的果实细，但仍有突起。大水漫灌对照组3-1处理果实整体呈现圆形或卵圆形，大小均匀，但果实个头较小；宿萼果果实表皮无着红部位，光泽度较差，脱萼果存在部分着红。3-2处理的果实宿萼果与脱萼果表皮着红部位均较多，富有光泽；果梗基部较细；宿萼果形状偏长圆形，脱萼果呈圆形或卵圆形。3-3处理的果实大小均匀，呈椭圆形；表皮基本无着红，果点印记相对突出。图1

图1 不同灌溉方式下香梨果实色泽变化

2.2.2 灌溉方式对库尔勒香梨果实纵横径及果形指数的影响

研究表明，滴灌处理的宿萼果纵横径分别为67.30、57.26 mm，脱萼果的纵横径分别为58.77、53.35 mm，均高于沟灌处理与大水漫灌对照组3-1处理。3-2处理的果实其纵径、横径显著高于3-1、3-3处理，其宿萼果纵横径分别为66.77、60.25 mm，脱萼果纵横径分别为58.17、58.07 mm。对3-2与滴灌处理进行对比，滴灌处理的果实纵径高于3-2处理，但横径低于3-2处理。3种灌溉方式中，与对照相比，沟灌、滴灌处理的果形指数均有所增加，且沟灌处理的宿萼果果形指数增加最大，增加了0.13。大水漫灌的3种方式中，与3-1相比，果形指数除3-3脱萼果的果形指数相较于3-1脱萼果有所增加外，其它处理方式的果形指数均有所减小。表3

2.2.3 灌溉方式对库尔勒香梨果实单果重及果实硬度的影响

研究表明，脱萼果的单果重均低于宿萼果。与对照3-1处理相比，沟灌处理的单果重显著下降，宿萼果、脱萼果分别下降33.57%、27.63%，滴灌处理的果实单果重显著增加，宿萼果、脱萼果分别增加了12.45%、3.48%，与对照3-1处理呈显著性差异；在大水漫灌的3种处理中，3-2处理的单果重明显高于其余2种漫灌处理方式，其宿萼果平均单果重为120.78 g、脱萼果平均单果重为87.60 g。滴灌灌溉方式能有利于香梨果实生长，同时节约水资源。

5种不同灌溉处理的宿萼果中对照组3-1处理的平均果肉硬度最低，为2.39；沟灌处理的平均果肉硬度最高，为3.12，两者之间相差0.73。但对于脱萼果来说，3-1灌溉方式的脱萼果平均果肉硬度是最高的，为3.44。3-3处理的公脱萼果综合平均果肉硬度最低。3种灌溉方式中，与对照相比滴灌方式更有利于减小果肉硬度，并与3-1处理差异显著。表3

表3 不同灌溉方式下香梨果实外观品质变化

2.3 不同灌溉方式对库尔勒香梨果实内在品质的影响

2.3.1 不同灌溉方式对库尔勒香梨果实可溶性固形物与VC含量的影响

研究表明，除沟灌处理的脱萼果可溶性固形物含量13.74%与3-3处理宿萼果的可溶性固形物含量12.35%存在显著差异，其它处理的可溶性固形物含量差异不明显。沟灌处理的宿萼果VC含量与其它2种灌溉方式差异显著，说明沟灌更有利于增加宿萼果的VC含量。大水漫灌3种处理方式，公脱萼果综合VC含量排序为；3-2<3-3<3-1；公脱萼果综合可溶性固形物含量排序则为：3-3<3-2<3-1。漫灌处理中对照组的VC与可溶性固形物含量均高于另外2种灌溉方式。表4

表4 不同灌溉方式下香梨果实可溶性固形物与VC含量变化

2.3.2 不同灌溉方式对库尔勒香梨果实石细胞含量的影响

研究表明，沟灌与滴灌方式处理的果实石细胞含量均高于3种大水漫灌灌溉的果实，存在显著性差异。3种灌溉方式中，3-1处理宿萼果的0.25 mm标准的石细胞含量最低，为0.123 3 g，沟灌处理脱萼果的0.25 mm石细胞含量最高，为0.726 7 g，是3-1处理的5.89倍，滴灌与沟灌处理使石细胞数量增加，不利于果实的口感。3种漫灌处理中，与对照相比较，除3-2处理宿萼果石细胞含量增加外，3-2与3-3处理石细胞含量均有所增加，但增加幅度不大。

3种灌溉方式中，沟灌与滴灌处理的石细胞含量显著大于3-1处理，其中宿萼果0.5 mm标准石细胞含量从大到小依次为滴灌>沟灌>3-3>3-2>3-1；脱萼果中0.5 mm标准石细胞含量从大到小依次为沟灌>滴灌>3-2>3-3>3-1。与对照宿萼果和脱萼果的0.5 mm石细胞含量0.56、0.49 g相比，其它处理均会使石细胞含量增加。表5

表5 不同灌溉方式下香梨果实石细胞含量变化

2.4 不同灌溉方式对库尔勒香梨果皮蜡质层、角质层、皮层及木栓层的影响

研究表明，3种灌溉方式的宿萼果果实3-3处理的蜡质层最高，脱萼果果实采用沟灌处理的蜡质层最高，而沟灌方式的公脱萼果果皮蜡质层均比滴灌方式的高，综合的果实果皮蜡质层厚度结果为沟灌>3-2>3-1>3-3>滴灌。沟灌处理方式的果实综合角质层厚度最厚，其次是采用3-1处理，数值最低的为采用3-3处理的果实。宿萼果的角质层滴灌处理的最低，3-2处理方式最高。

在皮层与木栓层方面上，5种灌溉方式的宿萼果中，沟灌处理方式的最低，而3-2处理方式数值最高。宿萼果皮层沟灌处理、3-1处理、3-3处理相差不大，滴灌处理、3-2处理差异不大。果实表皮皮层公脱萼果综合排序为：3-2>沟灌>滴灌>3-1>3-3。宿萼果木栓层厚度排序为：沟灌<滴灌<3-3<3-1<3-2。无论是宿萼果还是脱萼果，采用沟灌处理的果实表皮木栓层最高。表6

表6 不同灌溉方式下香梨果皮各结构厚度变化

注：A图为宿萼果果皮结构；B图为脱萼果果皮结构

2.5 不同灌溉方式对库尔勒香梨果实主成分分析及综合评价

研究表明，由主成分个数提取原则(主成分对应的特征值大于1)，可取前3个主成分作为评价的综合指标，且前3项特征根的累计贡献率达到87.258%，即前3个主成分可以代表全部资源87.258%的信息量。表7

表7 主成分方差贡献率及累积贡献率

滴灌处理宿萼果的果实品质最好，其次为3-2宿萼果、沟灌脱萼果，3-3脱萼果的果实综合品质最差，其次为3-1脱萼果、3-3宿萼果，适当的减少灌溉量可以提高库尔勒香梨的综合品质。表8

表8 不同灌溉处理果实综合品质评判

沟灌处理的脱萼果石细胞与可溶性固形物含量较高，滴灌处理的宿萼果果肉硬度、石细胞含量、可溶性固形物均高于其它各处理，而3-1处理的脱萼果果形指数较高，沟灌处理的宿萼果与3-3处理的脱萼果VC含量高于其它处理。而3-1处理与3-3处理的宿萼果果实品质较差，漫灌不适于库尔勒香梨的宿萼果果实品质。滴灌处理及沟灌更有利于提高香梨的果实品质。图3

图3 果实综合品质的PCA

3 讨 论

灌溉技术对果实的影响主要通过调节土壤水分状况来实现的，理想的灌溉技术会使果树处于最佳的水分状态下生长，以达到节水、稳产、优质的目的[11]。

同一梨园内，浇水困难的干燥区的梨树脱萼果率高于正常浇水区的梨树，且靠近水渠一侧的树体宿萼果多，而其它方向平均较少，充足的水分会导致香梨宿萼果增多[12]。陈园园[13]在玉露香梨果形调节及转录组差异比分析中表明，在一定限度内对玉露香梨进行控水处理可使香梨果实脱萼率增加2倍，这与研究中沟灌处理的脱萼率是3-1漫灌处理的1.59倍的结果基本一致。

对梨树过早的灌水，会导致营养枝生长过旺，从而引起果实表面凸凹不平。控水时，树体内延缓或抑制生长的激素增加，而促进生长的内源激素减少[14]，减弱树势，果实细胞分裂缓慢均衡，从而使得果面均匀，凸起现象得到改善。研究表明，在新梢生长期与幼果发育期不进行灌溉，与对照处理相比，果实色泽与果实大小的均匀得到有效改善。Marsal等[15]研究认为花后32～60 d的调亏灌溉处理会降低Barlett梨果实的大小。研究表明，3-3处理的果实单果重明显小于3-1对照处理，这与Marsal研究结果一致。黄英等[16]发现在一定的土壤肥力条件下，葡萄的果形指数随灌水量的降低而增加，研究表明，沟灌和滴灌与漫灌相比香梨的果形指数均有所增加，这与黄英等的研究结果相同。滴灌更有利于果实单果重与果形指数的增加，有利于提高果实产量。

王瑞萍等[17]研究发现适度减小蜜瓜灌水量可以提高蜜瓜的可溶性固形物和VC含量，朱洁等[18]研究也发现在一定灌水范围内，适当减少灌水量可以提高葡萄果实可溶性固形物含量；该研究结果说明，滴灌和沟灌与漫灌相比香梨果实可溶性固形物含量无显著性差异，但沟灌的VC含量显著提高，而滴灌的VC含量显著下降，这与前人研究结果有出入。郭冬兰[19]研究表明，沟灌处理的黄冠梨的果肉硬度与石细胞含量显著降低，这与研究中沟灌的香梨的果肉硬度与石细胞含量上升的结果不一致。

晏清洪等[20]研究表明，滴灌处理的香梨果实品质优于漫灌，同样孙继亮[21]发现微喷灌的丰水梨果实品质明显优于滴灌与沟灌，且滴灌的果实品质优于沟灌。研究通过对香梨多项品质的主成分分析，得出了不同灌溉方式下香梨果实品质的综合评判结果，即滴灌处理的果实品质最优，其次为沟灌处理，综合品质最差的为大水漫灌处理。

4 结 论

4.1花后30 d观察果实脱萼率得出，沟灌与滴灌与对照相比均显著提高果实脱萼率，且滴灌处理的果实脱萼率达到55%。3种漫灌处理中，3-2处理的果实脱萼率与对照相比无显著提高，而3-3处理脱萼率显著提高，但脱萼率增加较小。

4.2不同灌溉方式影响果实大小，在果实纵径表现为滴灌>3-2>3-1>沟灌>3-3；果实平均横径表现为3-2>滴灌>3-1>3-3>沟灌；从平均单果重方面滴灌方式处理的果实单果重明显高于沟灌，3-2处理方式平均单果重高于滴灌的平均单果重。0.5 mm标准石细胞含量中宿萼果采用滴灌方式的结果仍为最高。脱萼果中3-1处理的，2个石细胞标准含量都是最低的。就果形指数来看，沟灌的果形指数最大，宿萼果为1.260 9、脱萼果为1.085 2；在5种不同灌溉方式处理的宿萼果中利用大水漫灌对照组3-1的平均果肉硬度最低，滴灌的平均果肉硬度最高。适当的进行节水灌溉不但促进果实膨大生长能力，而且还能有效的调节果实硬度。

4.3对于可溶性固形物在宿萼果中滴灌处理的果实其含量最高；沟灌的果实VC含量最高；漫灌处理中对照组的VC与可溶性固形物含量均高于另外2种灌溉方式；但沟灌果实方式处理的果实可溶性固形物及VC含量均高于其余4种。

4.4无论宿萼果还是脱萼果沟灌方式的果实果皮蜡质层比滴灌方式的高，综合的果实果皮蜡质层厚度结果为沟灌、3-2>3-1、3-3>滴灌。沟灌处理方式的果实综合角质层厚度最厚，其次是采用大水3-1处理，数值最低的为采用3-3处理的果实。宿萼果的角质层，滴灌处理的最低，3-2处理方式最高。宿萼果皮层沟灌处理、3-1处理、3-3处理相差不大，滴灌处理、3-2处理差异不大，果实表皮皮层综合排序为3-2>沟灌>滴灌>3-1>3-3。宿萼果木栓层厚度排序为沟灌<滴灌<3-3<3-1<3-2。无论在皮层还是木栓层方面，都是采用沟灌处理的果实表皮木栓层最高。

4.5滴灌处理宿萼果的果实品质最好，其次为3-2宿萼果、沟灌脱萼果，3-3脱萼果的果实综合品质最差，其次为3-1脱萼果、3-3宿萼果，适当的减少灌溉量可以提高库尔勒香梨的综合品质。