甜樱桃裂果与果实主要性状的相关性研究*

孙双双，杜晓云，王 欢，王玉霞，张 序，李延菊

（1 烟台大学生命科学学院，山东264005）（2 烟台市农业科学研究院）

以新鲜果实为收获产品的植物均会发生不同程度裂果，除樱桃外，桃、李、葡萄、柑橘、荔枝、番茄、石榴等也是容易发生裂果的树种[1-6]。裂果属于果实发育过程中的一种生理病害，生理、遗传、环境等多种因素均可能对其产生影响。其中，品种、果实形态结构、发育阶段、降水、营养状况等[7-10]被认为是非常关键的几个因素。关于裂果的机理，在前面提及的物种上都开展了较为详细的研究，但是由于甜樱桃在全国可适栽范围小，管理成本和技术要求相对较高，其种植的广泛性和研究的深入度远远滞后。

关于甜樱桃的裂果研究，国内涉及的较少，较多报道集中于栽培措施或设施设备应用方面，有关裂果影响因素及机理研究尚缺乏。欧洲在此方面研究得相对较多[11-14]，然而由于其主栽品种、气候条件、栽培管理等与我国存在很大差异，借鉴起来可能存在水土不服等问题。因此，针对我国甜樱桃主栽品种开展裂果相关研究，对合理制定管理措施，减少经济损失，促使产业良性发展具有重要意义。

烟台市属于海洋性温带气候，具有适宜甜樱桃生长得天独厚的气候和地理条件，生产的甜樱桃色泽鲜艳、香甜可口、营养丰富。烟台市甜樱桃栽培面积稳定在2.3 万hm2左右，平均年产量约20 万t，均居我国首位，是我国乃至世界甜樱桃的重要产区。但是近几年反常的气候频频发生，春季降雨提前，降雨量增多，使甜樱桃裂果成为极其严峻的问题。美早作为目前烟台甜樱桃的主栽品种，具有上市早、果个大、果形周正、味甜可口等优点，深受消费者喜爱，然而该品种存在的最大缺陷是易裂果，遇到前期雨水过多或单次降雨量过大的年份，裂果发生率在50%左右，减产减收，严重影响了经济效益。

因此，本研究针对易裂果品种美早的裂果特性进行研究，并以相对抗裂果品种明珠作为对照，阐述与裂果相关的其他指标，以期为甜樱桃品种的筛选与裂果防治提供理论依据与实践指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料取自山东省烟台市农业科学研究院露地甜樱桃试验基地。以美早、明珠为试材，选择树势一致、立地条件相同的果树，在树冠东、西、南、北4 个方位上选择外观完整无缺陷、颜色一致、大小均匀、成熟度一致的果实。

1.2 甜樱桃果实生长指标的测定

自甜樱桃花后10 d 起采样至花后52 d，每7 d采样1 次。随机采取10 个果实，用游标卡尺测量果实纵、横、侧径，精确到0.01。用电子天平称量单果重，精确到0.01。重复3 次。

1.3 甜樱桃果实力学特性的测定

在甜樱桃放白期（花后24 d）、着色期（花后38 d）、成熟期（花后52 d），随机采取10 个果实，采用TMS-Pro 专业级食品物性分析仪，直径2 mm的柱形探头，以30 mm/min 的测试速度测定果实表皮韧性、硬度。重复3 次。

1.4 甜樱桃浸水诱裂试验

在甜樱桃放白期（花后24 d）、着色期（花后38 d）、成熟期（花后52 d）分别随机采取30 个果实，浸水前用电子天平称重，记录初始重量。将果实完全浸于自来水中，室温下放置，分别记录浸水3、6、12、24 h 的果实重量与裂果个数，称重前用滤纸擦干表面水分，称重后再全部放入水中。按照以下公式计算裂果率和吸水率。

裂果率（%）=（裂果个数/30）×100

吸水率（%）=［（吸水后重量-吸水前重量）/吸水前重量］×100

1.5 甜樱桃果实营养物质的测定

美早、明珠甜樱桃的正常果与浸水诱裂试验是同一批果实，裂果选自浸水6 h 的开裂果实。钙含量的测定参考《食品安全国家标准 食品中多元素的测定》（GB 5009.268—2016）[15]。果胶含量的测定参考《水果及其制品中果胶含量的测定 分光光度法》（NY/T 2016—2011）[16]。重复3 次。

1.6 数据处理

采用Microsoft Excel 2010和SPSS 26.0 软件进行数据处理与统计分析。

2 结果与分析

2.1 甜樱桃果实生长速率变化

由图1 可以看出，花后10～24 d，美早与明珠果实纵径均大于横径、侧径，且生长速度快；花后24～31 d，果实生长速度变慢，横、纵径差值相近；花后31～52 d，横、纵、侧径和单果重均迅速增长，体积增大。其中横径增长速度最快，美早平均每7 d增长3.67 mm，明珠平均每7 d 增长3.32 mm，此时果实最易开裂。在整个发育期美早的横、纵、侧径和单果重均比明珠高。

图1 美早和明珠果实生长发育动态

由图2 可以看出，美早果形指数在果实生长发育过程中呈逐渐下降的趋势，花后10～24 d 果形指数均大于1，此时期纵径增长速度大于横径；花后31 d 以后果形指数均小于1，此时横径增长速度大于纵径。明珠果形指数变化趋势与美早相同。在整个发育期美早横、纵、侧径和单果重的增长速度均比明珠高。

图2 美早和明珠果形指数变化

2.2 甜樱桃果实力学特性测定

由图3 可以看出，在整个发育期，美早与明珠的果实硬度、表皮韧性均呈下降趋势，且均差异显著。在这3 个时期内，美早果实硬度均高于明珠，表皮韧性均低于明珠。

图3 美早和明珠果实硬度与表皮韧性的比较

2.3 甜樱桃裂果等级分类

为客观评价甜樱桃裂果程度，根据裂口数量、长度等因素，参考枣裂果分级体系标准[17]，结合浸水诱裂结果，将甜樱桃裂果情况分为6 个等级（表1）。

表1 甜樱桃裂果等级分类

2.4 甜樱桃的吸水率与裂果率

由图4 可以看出，美早在放白期浸水0～12 h，吸水率呈上升趋势，浸水6～12 h 出现裂果，裂果率为14.45%；浸水12～24 h 吸水率下降，裂果率为24.47%，在此时期内果实发生梗洼开裂，裂果等级为1，裂纹小且浅，随着时间的延长会加深开裂程度，但裂果等级仍为1。在着色期浸水0～12 h，吸水率呈上升趋势，浸水3～6 h 出现裂果，裂果率为36.67%；浸水6～12 h 吸水率迅速上升，裂果率为45.55%；浸水12～24 h 吸水率迅速下降，裂果率为56.89%，此时裂果等级为2。在成熟期浸水0～3 h，吸水率迅速上升，此时果实发生开裂，裂果率为38.89%，梗洼处出现细小裂纹，开裂程度浅；浸水3～6 h 果实吸水率增长，浸水6 h 达到最高值，此时裂果率迅速上升，为74.44%，裂果等级为2；浸水6～24 h 吸水率呈下降趋势，在浸水24 h 裂果率达到100%，先前已开裂的细小裂纹持续吸水导致开裂程度加深，裂果等级为3。

图4 美早的吸水率与裂果率

由图5 可以看出，明珠在放白期浸水0～12 h，吸水率呈上升趋势，浸水6～12 h 出现裂果，裂果率为11.11%；浸水12～24 h 吸水率下降，裂果率为15.58%，此时期裂纹均出现在果实梗洼处，裂果级别为1，裂纹小且浅，且随着时间的延长不会加深开裂程度。在着色期浸水0～12 h，吸水率呈上升趋势，浸水3～6 h 出现裂果，裂果率为20.00%；浸水12～24 h 吸水率迅速下降，裂果率为33.56%，此时裂果级别为1。在成熟期浸水0～3 h，吸水率迅速上升，此时果实发生开裂，裂果率为15.56%，梗洼处出现细小裂纹，开裂程度浅，裂果等级为1；浸水3～6 h 果实吸水率持续增长，浸水6 h 达到最高值，此时裂果率也迅速上升，为60.00%，先前已开裂的细小裂纹持续吸水转为深裂纹；浸水6～24 h吸水率呈下降趋势，在浸水24 h 裂果率达到87.78%，此时裂果等级为2。通过对比美早与明珠的浸水诱裂结果可以看出，美早与明珠易发生果肩开裂，如图6 所示，此时裂果等级为2。美早与明珠在浸水0～12 h 吸水率与裂果率均呈上升趋势，浸水12～24 h 吸水率呈下降趋势。2 个甜樱桃品种在放白期吸水率与裂果率均最低，成熟期吸水率与裂果率均最高。在每个时期美早的吸水率与裂果率均高于明珠。

图5 明珠的吸水率与裂果率

图6 美早（左）和明珠（右）果肩开裂比较

2.5 2 个甜樱桃品种果实性状间的相关性分析

甜樱桃裂果率与吸水率、横径均呈极显著正相关，与硬度、单果重均呈显著正相关，与表皮韧性、纵径、侧径、果形指数相关性均不显著。裂果率与吸水率相关系数最高（0.974），与果形指数相关系数最低（-0.187）。吸水率与横径相关系数最高（0.926），呈极显著正相关，与硬度、侧径、单果重均呈显著正相关。硬度与横径、纵径、单果重均呈极显著正相关，与纵径相关系数最高（0.953）。横径与单果重相关系数最高（0.940），呈极显著正相关，与纵径、侧径均呈显著正相关（表2）。

表2 2 个甜樱桃品种果实性状间的相关性

2.6 甜樱桃果实性状主成分分析

为明确与甜樱桃裂果相关性状之间的关系，对与裂果率呈显著相关的吸水率、硬度、横径、单果重4 个性状进行主成分分析。2 个主成分累计贡献率达到98.10%，说明这2 个主成分包含了全部性状的主要信息（表3）。根据旋转后因子载荷系数可以看出，主成分1 的硬度、横径、单果重有较大的载荷值，其中单果重＞硬度＞横径＞吸水率，主成分2 中吸水率的载荷值最大，其中吸水率＞横径＞硬度＞单果重（表4）。

表3 主成分分析相关矩阵的特征值、方差贡献率

表4 旋转后因子载荷系数

根据线性组合系数矩阵（表5）计算主成分得分进行综合评价，主成分1 得分=0.488×吸水率+0.509×横径+0.495×单果重+0.507×硬度，主成分2 得分=0.760×吸水率+0.006×横径-0.641×单果重-0.112×硬度，综合得分=0.955×主成分1得分+0.045×主成分2 得分。

表5 线性组合系数及权重结果

2.7 甜樱桃营养物质含量测定

2.7.1 钙含量测定

由图7 可以看出，在果皮与果肉中，美早与明珠正常果的钙含量均高于裂果；在相同果相同部位中，易裂品种美早的钙含量均低于抗裂品种明珠。美早裂果的果皮钙含量与正常果相比下降了73%，果肉钙含量与正常果相比下降了56%。明珠裂果的果皮钙含量与正常果相比下降了67%，果肉钙含量与正常果相比下降了43%。

图7 美早和明珠果实钙含量比较

2.7.2 果胶含量测定

由图8 可以看出，在果皮与果肉中，美早与明珠正常果的果胶含量均高于裂果；在相同果相同部位中，易裂品种美早的果胶含量均低于抗裂品种明珠。美早裂果的果皮果胶含量与正常果相比下降了48%，果肉果胶含量与正常果相比下降了51%。明珠裂果的果皮果胶含量与正常果相比下降了65%，果肉果胶含量与正常果相比下降了28%。

图8 美早和明珠果实果胶含量比较

2.7.3 甜樱桃裂果与营养物质的相关性

由表6 可以看出，甜樱桃裂果率与钙、果胶含量均呈极显著负相关，相关系数分别为-0.926、-0.787。裂果率与钙含量的相关系数最高。

表6 甜樱桃裂果与营养物质的相关性

3 讨论

闫国华等[18]研究表明，裂果率与果实成熟度呈正相关。本试验中裂果率随果实成熟度的增加而升高，成熟期裂果率最高，与闫国华等研究结果一致，进一步表明了裂果率与果实成熟度有关。Beyer 等[14]研究表明，裂果部位与果形有关，心形与肾脏形品种易发生果肩开裂，通过对甜樱桃吸水区域的研究证实了果肩是优先吸水部位，并提出这一结果可能与机械应力集中在果实的梗洼和梗洼处连接松动造成的微裂纹更容易渗透水分有关。本试验中，美早与明珠属于宽心形品种，在浸水诱裂下主要发生果肩开裂。裂纹集中在果肩，表明开裂部位与果形有关，这一点与前人研究结果吻合。

由于降雨时间、环境等条件的差异难以量化田间裂果率与吸水率，所以本试验采用室内克里斯滕森浸水诱裂法[13]，通过浸水诱裂试验，探求裂果率与吸水率之间的关系。试验结果表明，果实吸收水分会导致裂果，且结合果实生长发育动态可以看出，易裂品种的果实大小、增长速度均高于抗裂品种，这一点与Pereira 等[19]的研究结果一致，可能与成熟期果实迅速增长，果皮机械应力增加，此时水分渗入使果实内部膨胀，当膨胀压力超过果皮能承受的最大应力时导致果实开裂有关。

Yamaguchi 等[12]的研究表明，裂果与果实硬度呈正相关。本试验的果实力学特性测定结果显示，易裂品种美早的硬度高、抗裂品种明珠的硬度低，表明裂果与果实硬度有关，硬肉型品种的裂果率高于软肉型品种，此结果支持Yamaguchi 等的结论。

通过不同性状间的相关性分析可以看出，裂果率与果实横径、硬度、单果重、吸水率呈显著或极显著正相关，说明横径越大、硬度越高、单果重越大、吸水率越高的品种裂果率越高。利用主成分分析法明确了4 个性状之间的关系，结果表明，这4个性状可分为2 个主成分，第1 主成分中果实横径、硬度、单果重3 个性状具有较大的载荷系数，因其与果实的大小、硬度有关，将其命名为果实形态和力学性能指标。第2 主成分中吸水率的载荷系数最大，将其命名为果实吸水特性。第1 主成分的贡献率最高，说明果实的大小、硬度与裂果最为相关。

Schumann 等[13]的研究结果表明，裂果与钙含量有关，施用钙盐会减少果皮细胞壁肿胀。本试验中，裂果的钙含量低于正常果，易裂品种的钙含量低于抗裂品种，与Schumann 等的研究结果相符，进一步表明果实钙含量与裂果有关。杨育[20]的研究结果表明，在梨果实中裂果与果胶含量有关，原果胶维持了细胞壁机械强度，易裂品种的果胶含量低于抗裂品种。本试验中裂果的果胶含量低于正常果，易裂品种的果胶含量低于抗裂品种，表明裂果与果胶含量有关。通过相关性分析可知，裂果与钙、果胶含量均呈极显著负相关，与钙含量相关系数最高。

4 结论

本试验结果表明：①美早易开裂部位为果肩，裂纹为半圆形；②与抗裂品种明珠相比，美早在整个发育期中，成熟期果实纵、横、侧径生长速率更快，尤其横径生长速率最快，硬度更高，表皮韧性以及钙、果胶含量更低，裂果中钙、果胶含量均低于正常果；③成熟期美早在浸水诱裂0～3 h 吸水速率最快，浸水3～6 h 裂果速率最快；④果实横径、吸水率、硬度、单果重与裂果率均呈正相关关系，其中，前两者与裂果率呈极显著相关；⑤通过主成分分析，将这4 个农艺性状降维成2 个主成分，其中果实形态指标对裂果影响最大。

此外，通过营养物质的相关性分析，明确了裂果率与钙、果胶含量均呈极显著负相关，在生产上可以通过喷施外源钙和磷酸三钠（TSP）[21]提高果实钙含量，延缓果胶降解，以减少果实开裂。