钙水平对甜樱桃裂果及果实品质的影响

摘要 为深入了解甜樱桃（Cerasus avium （L.） Moench）裂果率及果实品质与叶面喷钙浓度的关系。以美早为试材，采用田间试验探讨了不同钙水平下果实钙组分、甜樱桃果实代谢酶活性与裂果率的关系。结果表明，随施钙浓度增加，裂果率呈先下降后增加趋势，高钙处理（7 000 mg/L）的裂果率是对照的1.42倍，5 000 mg/L钙处理裂果率和果实果胶酶含量则分别较对照降低了42.89%、20.53%。3 000和5 000 mg/L钙处理提升了果实可溶性固形物含量和抗坏血酸含量。喷施外源钙使果实钙组分发生变化，低中钙水平显著提升了乙醇钙含量，高钙水平提升了乙酸钙和盐酸钙含量，裂果率与乙酸钙呈显著正相关，与乙醇钙呈显著负相关。喷钙浓度为5 000 mg/L可有效减少甜樱桃裂果的发生。

关键词 甜樱桃；裂果率；果实品质；钙组分

中图分类号 S662.5 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2024）13-0030-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.13.008

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Effect of Calcium Level on Fruit Cracking and Fruit Quality of Sweet Cherry

ZOU Ya-li1，2，DU Shi-yong3，DENG Fei1，2 et al

（1.College of Bioengineering and Biotechnology，Tianshui Normal University，Tianshui，Gansu 741000;2.Gansu Big Cherry Technology Innovation Center，Tianshui，Gansu 741000；3.Qinzhou District Agricultural and Rural Bureau，Tianshui，Gansu 741000）

Abstract In order to understand the relationship between fruit cracking rate and fruit quality of Cerasus avium （L.） Moench and foliar spray calcium concentrationn，a field experiment was conducted to investigate the relationship between fruit calcium forms，metabolic enzyme activities and fruit cracking rate of Cerasus avium （L.） moench under different calcium levels.The results indicated that with the increase of calcium spray concentration，the fruit cracking rate showed a trend of initial decrease followed by an increase.The fruit cracking rate under high calcium treatment （7 000 mg/L） was 1.42 times that of the control.Meanwhile，the fruit cracking rate and pectinase content with 5 000 mg/L calcium treatment decreased by 42.89% and 20.53%，respectively，compared to the control.The treatments with 3 000 and 5 000 mg/L of calcium increased the content of soluble solids and ascorbic acid in the fruit.The exogenous calcium application induced changes in fruit calcium forms，with a significant increase in ethyl calcium content at low to moderate calcium levels.High calcium levels increased acetate calcium and hydrochloric acid calcium content.Fruit cracking rate showed a significant positive correlation with acetate calcium and a significant negative correlation with ethyl calcium.A calcium spray concentration of 5 000 mg/L effectively reduced the occurrence of fruit cracking in sweet cherries.

Key words Sweet cherry;Fruit cracking rate;Fruit quality;Calcium forms

基金项目 甘肃省科技厅自然科学基金项目（20JR10RA798）;天水市秦州区科技支撑计划项目（2022-NCKJG-2007）。

作者简介 邹亚丽（1971—），女，四川荣县人，副教授，博士，从事果园肥水高效利用研究。

收稿日期 2023-11-19；修回日期 2024-01-08

钙是植物组织的重要成分之一，在维持细胞壁结构、稳定细胞膜功能等方面具有重要作用，研究表明甜樱桃、苹果、枣、枇杷等多种水果裂果的果皮钙含量与裂果率呈显著负相关［1-4］。细胞内的钙离子作为“第二信使”与钙调素，参与植物多种生理生化过程及酶活性的调控［2］，通常采前钙处理能显著降低果皮和果肉果胶酶与纤维素酶的活性［4］，从而降低裂果率，采后钙处理也能明显抑制纤维素酶、多聚半乳糖醛酸酶活性，减少细胞壁的分解作用，推迟果实软化［5］，延长果实的货价期。

果实细胞中钙主要以水溶性钙组分（游离Ca2+、易溶于水的钙盐）、草酸钙、果胶酸钙、磷酸钙等多种形态存在［2］，其中果胶酸钙可维持细胞间的韧性，增强果实应力性［6］。草酸钙和磷酸钙可调节细胞内钙离子浓度及消除代谢产物的毒害［5］。研究指出在果实贮藏过程中果实中的钙素形态会发生变化，如欧李果在贮藏过程中果实水溶钙组成比率增加，不易吸收的果胶钙和草酸钙形态组成比例降低［7］，而苹果果实水溶性钙和果胶钙含量下降，磷酸钙和草酸钙以及硅酸钙含量相应增加［8］，梨在贮藏期草酸钙含量增加而水溶性钙含量逐渐下降［9］，这些变化与钙的生理功能密切联系，果实钙组分间的转变，可能会引起细胞膜系统结构和功能的改变，由于钙组分的生理功能不尽相同，因此研究果实成熟时的钙素形态及其引发的生理效应，对于深入了解钙与裂果间的关系十分必要。

随着人们对钙生理功能的进一步了解，生产上也普遍在甜樱桃采前进行叶面喷施钙肥以降低果实裂果率，但效果不稳定，可能与钙的施用量有关，目前多数研究关注不同钙肥种类对裂果的防控［10-12］，较少关注钙水平对裂果的影响，因此笔者研究不同钙水平对甜樱桃裂果的影响，旨在探讨甜樱桃果实成熟过程中不同钙水平对甜樱桃果实细胞壁代谢酶活性的影响，揭示不同钙组分与抗裂果的关系，从而指导果农在甜樱桃生产中科学合理地补钙以提升果品品质。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验样地位于甘肃天水师范学院“裕丰”甜樱桃种植基地，该基地以大棚樱桃种植为主，甜樱桃主栽品种为美早（Tieton），砧木为G6矮化砧，树龄6年，株行距为3 m×5 m。该地区光照充足，年平均降雨量600 mm，年平均气温8.5 ℃，全年日照时数约2 100 h，土壤为黄绵土。

1.2 试验设计

以氯化钙（CaCl2）为钙源，设0（CK）、3 000 mg/L（Ca1）、5 000 mg/L（Ca2）、 7 000 mg/L（Ca3） 3个钙叶面肥水平，2022年2月9日开始进行叶面喷施（落花后10 d喷第一次，其后每10 d喷1次，连喷3次，以不滴水为度），其他管理措施均按大田常规方式进行。果实成熟时调查裂果率，采收果实和叶片，分别测定各处理果实和叶片的钙含量。

1.3 测定指标与方法

1.3.1 果实、叶片钙含量及果实钙组分。

参照 Ohta等［13］的试验方法提取果实鲜样中不同化学形态钙。所用提取剂依次是φ=80%乙醇、蒸馏水、1 mol/L NaCl、φ=2% HAC，提取的主要组分为ALc-Ca（硝酸盐、以氯化物为主的无机盐以及氨基酸盐等钙）、H2O-Ca（水溶性有机盐、磷酸一钙等钙）、NaCl-Ca（果胶酸盐、与蛋白质结合或呈吸附状态等钙）、HAC-Ca（磷酸二钙、磷酸三钙、碳酸钙等）、HCl-Ca（草酸钙等）。每种提取剂提取的溶液定容至100 mL，提取的溶液中钙用原子吸收测定。另取果实及叶片用去离子水冲洗干净，晾干并于105 ℃下杀青0.5 h，80 ℃下烘干，称取烘干的果实和叶片干样采用干灰化-稀盐酸溶解法［14］测定钙含量。

1.3.2 果实品质指标及相关酶活性。

果实可滴定酸采用酸碱滴定法测定；维生素C 采用钼蓝比色法测定［15］；果实可溶性固形物用WY020T型手持糖量计直接测定，每处理挑选大小一致的 10个果实进行测定，重复 3 次。果胶含量采用咔唑比色法测定。游离脯氨酸含量采用酸性茚三酮法测定。

果胶酶活力采用还原糖测定法（DNS法），以1 min生成1 μg

半乳糖醛酸所需酶量为1个酶活单位，纤维素酶活性测定采

用还原糖测定法（DNS法），以1 min生成1 μg的葡萄糖所

需酶量为1个酶活单位［16］。

2 结果与分析

2.1 钙对甜樱桃裂果率和果实细胞壁代谢酶活性的影响

于2022年4月对试验大棚内裂果状况进行调查和采样分析。结果显示，Ca2处理的裂果率较CK下降了42.89%，但Ca3处理裂果率是CK的1.42倍。Ca1处理裂果率与CK无差异（图1）。

喷施不同钙水平叶面肥对果实纤维素酶活性无影响，Ca2处理果胶酶活性较CK降低了20.53%，Ca3处理果胶酶活性较CK提高了24.38%（图2a）。随着喷施钙浓度的增加

果实脯氨酸含量显著增加，Ca2和Ca3处理果实脯氨酸含量

分别是CK的1.83和2.01倍。Ca1、Ca2处理均显著增加了果胶含量（图2b）。

2.2 钙对甜樱桃果实及叶片钙含量的影响

由表1可知，3个钙水平处理均显著增加叶片、果实全钙含量，且Ca3处理叶片钙含量显著高于另外2个钙处理。从果实的钙组分来看，钙处理对果实水溶性钙含量无显著影响，但喷钙处理与CK相比氯化钠钙含量平均提高了41.25%（P<0.05），且随钙浓度的增加呈显著上升趋势。Ca1和Ca2处理乙醇钙含量与CK相比分别提高了46.16%和24.93%，Ca3处理乙醇钙含量与CK无显著差异。Ca3与Ca1相比乙酸钙含量增加了76.05%，盐酸钙含量增加了29.15%，表明不同钙肥浓度促使果实中钙的形态发生了转变。相关分析结果表明裂果率与乙酸钙呈显著正相关，相关系数为0.705（P=0.010），裂果率与乙醇钙呈显著负相关，相关系数为-0.609（P=0.036）。

2.3 钙对甜樱桃果实品质的影响 由表2可知，随着喷施钙浓度的增加，果实可滴定酸含量呈下降趋势，Ca1和Ca2处理果实可溶性固形物、抗坏血酸含量均显著高于Ca3处理，呈现较好的风味，改善果实内在品质。

3 结论与讨论

钙是细胞壁的重要组成成分之一，在维持细胞膜的稳定方面起到重要作用，一般认为，钙能增加细胞壁的强度，因此在裂果防治中起着重要作用。该研究从果实细胞代谢酶活性、叶片果实钙含量、果实钙组分等方面证实施钙水平可能与甜樱桃裂果发生相关。Ca3处理可显著增加裂果率，Ca1和Ca2处理果胶含量显著增加且降低了果胶酶活性，Ca3处理显著提升了果胶酶活性且果胶含量与CK无显著差异。植物细胞壁是以纤维素微纤丝网络为骨架，内填有果胶、结构蛋白、半纤维素等衬质成分构成的有代谢活性的结构［17］，该研究中较高的果胶酶活性水解果胶可能是高钙处理诱发甜樱桃裂果的原因之一。此外，该研究还发现钙处理均增加了脯氨酸含量。研究指出植物体内脯氨酸含量在一定程度上反映了植物的抗逆性。脯氨酸亲水性极强，能稳定原生质胶体及组织内的代谢过程，因而能降低凝固点，有防止细胞脱水的作用。该研究结果表明喷施钙水平提高促进了甜樱桃果实中脯氨酸含量的增加，与丁改秀等［18］在壶瓶枣裂果方面的研究相一致，但其具体促裂果作用机制尚需进一步研究。

研究表明甜樱桃的裂果率与果实含钙量呈负相关，裂果果皮中的钙含量显著低于正常果果皮中的钙含量［19］。该研究还发现裂果率与果实中钙组分显著相关，进入果实的钙主要以果胶酸钙和草酸钙的形态存在，与对照相比，喷钙处理果胶钙含量平均提高了41.25%（P<0.05），因此钙进入果实后主要与果胶结合，但Ca1处理下乙醇钙含量与CK相比提高了46.15%，说明喷施钙不同水平的钙肥促使果实中钙形态发生了转变。鲁振华等［20］研究发现，低钙处理下，钙离子荧光信号强度主要分布于细胞壁和胞间，随着喷施CaCl2浓度的增加，果肉组织中的钙离子浓度和分布区域逐渐增加。该研究初步判断随着喷施钙浓度的增加分布于细胞壁和胞间的果胶钙逐渐饱和，果肉中钙的组分也随之发生转化，钙处理促进了果胶钠钙含量的增加，但在高钙处理下果实中乙酸钙和盐酸钙含量显著增加，该试验结果显示随着施钙水平的增加，果实可滴定酸含量呈下降趋势，可能是在果实成熟过程中果肉中水溶性钙与果实代谢产生的磷酸、碳酸、草酸结合，形成了不溶性的钙盐，水溶性钙含量的下降及不溶性钙盐的增加可能是高钙导致裂果的原因之一。

钙处理可增加樱桃可溶性固形物的含量，但对可溶性糖、可滴定酸和糖酸比影响较小［21］，该研究结果表明，喷施适宜浓度的外源钙，可改善甜樱桃果实品质。低、中浓度钙处理促进了果实可溶性固形物含量、抗坏血酸含量的增加，高浓度钙则与对照无显著差异，该结果与吴一群等［22］关于钙对樱桃番茄的Vc、氨基酸、可溶性糖等研究结果相似。

综上所述，高钙处理更易发生裂果现象，高钙处理下果胶酶活性增加可能导致果皮强度降低。喷施钙肥均有效提高叶片钙及果实钙含量，但不同喷钙水平对樱桃果实中的钙组分构成有显著影响，高钙处理提高了磷酸钙和草酸钙含量，促使果实可滴定酸含量下降，在该研究条件下Ca2处理能显著降低裂果率，对于生态条件各异的甜樱桃种植区域而言，适宜喷钙水平对甜樱桃裂果的影响还需从广度和深度上进行深入研究。

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