果實膨大期干旱對冰糖橙果實品質的影響

周鐵 馬小川 唐超蘭 呂壁紋 陳沙 龍立長 肖海衛 劉永忠 謝深喜 盧曉鵬

摘要：【目的】探究果實膨大期干旱對冰糖橙果實品質的影響，為改善和提高冰糖橙果實品質提供理論依據。【方法】以枳砧冰糖橙為研究對象，于2018年調查湖南省冰糖橙主產區郴州市永興縣及懷化市的麻陽縣和洪江市的降水量情況，選取3個取樣地灌溉和無灌溉果園開展對比試驗;永興無灌溉果園記為CK正常，永興有滴灌果園記為灌溉果園（正常+滴灌），麻陽和洪江無灌溉果園記為CK干旱，麻陽和洪江有灌溉果園記為抗旱果園（干旱+滴灌），分析果園不同氣候條件及不同水分條件下果實從膨大期至成熟期的縱橫徑、單果重、可溶性固形物（TSS）、總酸、糖組分和酸組分的差異。【結果】冰糖橙產區降水的時空分布明顯不均，2018年冰糖橙果實膨大期7—9月郴州產區雨水較充沛，降水量約364.0 mm;而懷化產區干旱少雨，果實膨大期降水量約217.7 mm，僅占全年降水量的17.2%，直接影響冰糖橙果實的膨大。郴州永興產區有、無灌溉果園果實都充分膨大，果實多為62～68 mm飽滿的中型果，外在品質指標在各時期均無顯著差異（P>0.05）;懷化產區干旱無灌溉條件下（CK干旱）果實顯著減小（P<0.05，下同），大小較抗旱果園下降約20%，果實直徑多為55 mm以下，占果實總量的66%～80%。郴州產區果實TSS含量在14.0 oBrix左右，酸含量分別為0.63%和0.68%，固酸比分別為24.0和21.2，果實內在品質無明顯差異;懷化產區CK干旱果實TSS含量略微上升、檸檬酸含量顯著升高，葡萄糖和果糖快速積累，果實成熟期TSS較抗旱果園上升8.5%～10.2%，檸檬酸升高34.1%～40.9%，固酸比低于抗旱果園26.4%～34.7%，果實品質顯著下降。【結論】果實膨大期持續干旱后會對果實品質產生不可逆影響，主要表現為果實變小、產量下降和酸度升高。果實膨大期水分匱乏是制約冰糖橙果實良好品質形成的重要因素，該時期灌溉對提高果實品質和增產增收至關重要。

關鍵詞： 果實膨大期;干旱;果實品質;冰糖橙

中圖分類號：S666.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼： A 文章編號：2095-1191（2020）10-2507-08

Effects of drought stress at fruit enlargement stage on fruit quality of Bingtang orange

ZHOU Tie1，2， MA Xiao-chuan1，2， TANG Chao-lan1，2， LYU Bi-wen1，2， CHEN Sha1，2，

LONG Li-chang3， XIAO Hai-wei3， LIU Yong-zhong4， XIE Shen-xi1，2， LU Xiao-peng1，2*

（1College of Horticulture and Landscape， Hunan Agriculture University， Changsha 410128， China; 2National Center of Citrus Improvement Changsha， Changsha? 410128， China; 3Hongjiang Agricultural and Rural Bureau， Hongjiang， Hunan 418200， China; 4College of Horticulture and Forestry Science， Huazhong Agricultural University， Wuhan? 43000， China）

Abstract：【Objective】In order to provide reference for improving Bingtang orange（Citrus sinensis Osbeck）? quality， effects of drought at fruit enlargement stage on fruit quality of Bingtang orange was studied. 【Method】Bingtang orange was research object. Precipitation in Hunan Bingtang orange main producing areas Yongxing of Chenzhou， Mayang and Hongjiang of Huaihua， and three irrigated orchards and non-irrigated orchards were sampled to conduct comparison expe-riment. Yongxing irrigated orchard was CKnormal， and drip irrigation orchard in Yongxing was irrigated orchard（normal+drip irrigation）， and non-irrigated orchards in Mayang and Hongjiang were CKdrought， irrigated orchards in Mayang and Hongjiang were drought resistance orchard（drought+drip irrigation）. Analyze the differences in the horizontal and vertical diameters， single fruit weight， soluble solids（TSS）， total acid， sugar component and acid component of the fruit from the enlargement stage to the ripe stage under different climates and water management conditions. 【Result】The regional distribution of precipitation was uneven in Bingtang orange production areas. In 2018， the Bingtang orange fruit enlargement stage was from July to September in Chenzhou production area with abundant rain， with precipitation of about 364.0 mm. However， the Huaihua production area was dry and less rainy. The precipitation during the fruit expansion pe-riod was about 217.7 mm， accounting for only 17.2% of the annual precipitation， which directly affected the enlargement of the Bingtang orange fruit. In Yongxing production area irrigated orchards and non-irrigated orchard， the fruits were fully enlarged， and the fruits were mostly 62-68 mm plump and medium-sized fruits. There was no significant difference in external quality indicators at each stage（P>0.05）. In Huaihua production area under drought and non-irrigation conditions（CKdrought）， the fruit was significantly reduced（P<0.05，the same below）， the size was reduced by about 20% compared with the drought resistance orchard， and the fruit diameter was mostly below 55 mm， accounting for 66%-80% of the total fruit. The TSS content of the fruits in Chenzhou production area was about 14.0 °Brix， the acid contents were 0.63% and 0.68%， and the solid-to-acid ratio were 24.0 and 21.2， respectively. There was no great difference in the internal fruit quality. The TSS content of CKdrought fruits in Huaihua production area increased slightly， and the citric acid content increased significantly. Glucose and fructose accumulated rapidly. TSS during fruit ripening period increased by about 8.5%-10.2% compared with drought resistance orchard， and citric acid increased by about 34.1%-40.9%， the solid-to-acid ratio was about 26.4%-34.7% lower than the drought resistance orchard， and the fruit quality was significantly reduced. 【Conclusion】Continuous drought at fruit enlargement stage damages fruit quality irreversibly including fruit-size and yield decreases and acidity increase. Water deficiency at fruit enlargement stage is an important factor restricting Bingtang orange fruit quality. Reasonable irrigation at Bingtang orange enlargement stage helps improvement in fruit quality and yield.

Key words： fruit enlargement stage; drought; fruit quality; Bingtang orange

Foundation item： National Key Research and Development Program（2019YFD1000100）; National Natural Science Foundation of China（31872044）; National Citrus Industry Technology System Project（CARS-26）; Hunan Natural Science Foundation （2018JJ3232）

0 引言

【研究意義】冰糖橙（Citrus sinensis Osbeck）又名冰糖柑，原產湖南洪江市原黔陽縣，因其果實甜脆多汁、化渣、無核或極少核、可溶性固形物含量高、風味好等成為我國特色地方甜橙品種之一（吳倩等，2017）。2018年我國冰糖橙栽培總面積約5.37萬ha，總產量約99.5萬t，其中湖南省的栽培面積和總產量分別約占全國的82.7%和90.8%。懷化市的洪江市和麻陽縣、郴州市的永興縣是湖南省內冰糖橙主產區，2018年3個主產市（縣）的總產量約占湖南省總產量的81.1%，約占全國總產量的74.0%。水分是影響柑橘果實品質的重要因素（熊江等，2014），我國南方地區降水不均（周雙燕，2011），每年7—9月的季節性干旱規律明顯，季節性干旱期恰逢冰糖橙果實膨大期，此時高溫干旱對果實產量和品質影響極大。因此，探究冰糖橙果實膨大期干旱后果實品質的變化特點，明確果實膨大期干旱脅迫對冰糖橙品質的主要影響，對生產中通過水分管理調控冰糖橙果實品質具有重要意義。【前人研究進展】水分與果實品質的形成密切相關，干旱脅迫影響柑橘果實外在品質的形成，表現為果實膨大受阻、產量降低。Hutton等（2007）研究表明在伏令夏橙果實膨大期延長灌溉間隔，土壤水分虧缺加劇，果實體積顯著減小;周靜（2008）的研究結果進一步顯示，土壤水分匱乏直接導致柑橘減產30%～50%;在克里曼丁果實膨大期（7—9月）進行干旱脅迫，顯著抑制果實的膨大而降低產量，果實體積與干旱程度、發育時間呈負相關（Ballester et al.，2011）;陳瑛等（2017）研究認為，當土壤相對含水量低于45%時臍橙單果重較對照顯著降低26%～29%。干旱脅迫引起柑橘果實內在品質改變，表現為輕度干旱脅迫可提高果實可溶性糖含量、改善果實品質，但重度干旱脅迫下植物正常的水分代謝、光合作用受到抑制從而影響同化物質的積累，果實中可滴定酸含量增加，內在品質受到顯著影響（García-Tejero et al.，2010）;潘斌等（2019）研究表明，溫州蜜柑在果實膨大期干旱，果實中檸檬酸降解受到嚴重阻礙，使果實中檸檬酸含量顯著升高，是導致果實品質下降的重要因素。【本研究切入點】冰糖橙產區較嚴重的季節性干旱頻繁發生，果實膨大期的季節性干旱影響果實產量和品質的問題日益突出。前人研究多集中于寬皮柑橘的盆栽干旱試驗，而針對冰糖橙的研究尚少。【擬解決的關鍵問題】基于南方柑橘產區7—9月季節性干旱規律性發生的特點，對比分析2018年湖南懷化冰糖橙產區連續3個月干旱而郴州產區未遭遇干旱條件下的果實品質差異，探尋冰糖橙果實膨大期干旱后果實品質下降的具體原因，以期為改善和提高冰糖橙果實品質提供理論依據。

1 材料與方法

1. 1 試驗材料

以枳砧冰糖橙為研究對象，于2018年在湖南省主產冰糖橙的郴州市永興縣（東經113°06′、北緯26°07′）、懷化市麻陽縣（東經109°47′、北緯27°45′）和洪江市（東經109°37′、北緯27°07′）3個地區同時取樣（麻陽和洪江兩個產區地理位置相近，故有關數值綜合在一起為一個范圍）。

1. 2 試驗設計

2018年7—9月郴州市降雨充沛，懷化市持續高溫干旱，兩個地區分別選取樹齡相近、栽培環境相似的灌溉和無灌溉果園對比開展試驗。永興無灌溉果園記為CK正常，永興有灌溉果園記為灌溉果園（正常+滴灌），麻陽和洪江無灌溉果園記為CK干旱，麻陽和洪江有灌溉果園記為抗旱果園（干旱+滴灌）。取樣自果實膨大期2018年9月17日開始，每隔20 d取樣一次至果實成熟采收。每個果園選取3株長勢一致的植株，在每株樹冠四周分別選取5個大小均一、無病蟲害的果實。果實采收后拍照并放置于4和-20 ℃冰箱保存，分別用于測定果實主要外觀品質和內在品質。

1. 3 測定指標及方法

1. 3. 1 氣象數據 郴州市氣象數據由ZL6微型氣象儀監測，監測點位于郴州市宜章縣;懷化市氣象數據由懷化市氣象局提供，監測點位于懷化市洪江市。

1. 3. 2 果實外在品質測定 用百分之一精度的天平稱量每個果實的質量（g），計算平均單果質量;用精度0.02 mm游標卡尺分別測量和記錄果實縱、橫徑（mm），5個果實為一組，3次重復。果實直徑統計時，于果實成熟期在CK正常果園、抗旱果園（干旱+滴灌）隨機選取6株大小基本一致的果樹，每株分別在樹冠四周隨機選取果實，共測量50個果實的橫徑。根據湖南省冰糖橙綜合分級標準，依據果實橫徑將冰糖橙果實分為4種等級（李娜等，2016）：小型果為55～61 mm ，中型果為62～68 mm，大型果為69～75 mm ，橫徑<55 mm和>75 mm為加工果（分級時所測橫徑值均取整數）。依次計算各等級所占比例。

1. 3. 3 果實內在品質測定 用ATAGO（愛拓，日本）PAL-BX/ACID F5糖酸一體機測定果實的可溶性固形物（TSS，oBrix）和酸含量（%），每次試驗隨機選取3個果實混合測定，進行3次生物學重復。

用島津LC-20AT型高效液相色譜儀測定果實中的糖組分（蔗糖、果糖和葡萄糖）和酸組分的含量（檸檬酸和蘋果酸）。每個處理選取5個新鮮果實，各切取一半，去除果皮和種子后用攪拌機搗碎，稱取3 g置于50 mL離心管中，加入10 mL超純水于70 ℃水浴30 min，以10000 r/min離心8 min，然后取上清于25 mL容量瓶中，水浴30 min，殘渣重復提取1次，離心后合并入25 mL容量瓶并用超純水定容。每次試驗進行3次生物學重復。

糖組分測定：采用RID示差檢測系統，氨基酸柱（4.6 mm×250 mm，5 μm）、柱溫35 ℃、流動相（V乙腈∶V超純水=0.8∶0.2）、總流速1 mL/min，測定時間20 min，進樣量20 μL。酸組分測定：采用紫外檢測系統，檢測波長210 nm、C18柱（4.6 mm×250 mm，5 μm）、柱溫17 ℃、流動相（V甲醇∶V磷酸二氫鉀=0.024∶0.576，磷酸緩沖液的pH調至2.5左右）、總流速0.6 mL/min，測定時間20 min，進樣量8 μL。

1. 4 統計分析

利用Excel 2013、Sigma Plot 10.0對試驗數據進行統計分析;利用SPSS 23.0獨立樣本T檢驗進行顯著性方差分析。

2 結果與分析

2. 1 果實膨大期干旱嚴重年份湖南省不同冰糖橙產區降水量比較

由圖1可知，湖南省降水時空分布不均現象明顯。2018年懷化地區全年總降水量為1265.7 mm，其中，冰糖橙幼果期的5—6月降水總量為439.9 mm，占全年降水量的34.8%，果實膨大期的7—9月持續3個月干旱，降水總量為217.7 mm，僅占全年降水量的17.2%，較5—6月降水少222.2 mm。冰糖橙果實膨大期水分供應的多寡直接與果實大小形成相關，7—9月郴州地區降水總量為364.0 mm，較懷化地區多146.3 mm。冰糖橙果實成熟期10—11月郴州地區降水總量為226.2 mm，較懷化地區降水量少96.0 mm。

2. 2 果實膨大期干旱對冰糖橙果實外在品質的影響

由表1和圖2可看出，在果實膨大期降水豐沛的永興產區，CK正常果園和灌溉果園（正常+滴灌）果實都充分膨大，兩類果園外在品質指標在各時期均無顯著差異（P>0.05，下同）。在果實膨大期降水少的麻陽和洪江產區，抗旱果園（干旱+滴灌）的冰糖橙果實膨大充分，在果實成熟期其平均單果重分別為147.5和128.2 g，顯著高于CK干旱果園的86.1和72.7 g（P<0.05，下同）;CK干旱的果實發育緩慢，但果形基本不變，果形指數維持在1.05～1.08，與抗旱果園無明顯差別。

由表2可知，在永興產區，CK正常果園果實中橫徑為55～75 mm的小、中和大型果冰糖橙果實占當年該果園總產量的95%，主要集中在55～68 mm的中、小型果，55 mm以下冰糖橙果實僅占5%，無75 mm以上果實;灌溉果園55～75 mm的小、中和大型果占當年該果園總產量的88%，以62～75 mm的中、大型果實居多，75 mm以上果實占11%，55 mm以下加工果占1%。在麻陽產區，CK干旱果園55～75 mm的小、中和大型果僅34%，無68 mm以上大果，55 mm以下果實達66%;而抗旱果園55～75 mm的小、中和大型果占89%，55 mm以下加工果僅有8%。在洪江產區，CK干旱果園55～75 mm的小、中和大型果僅占20%，同樣無68 mm以上果實，而55 mm以下的加工果比例達80%;抗旱果園情況極大改善，55～75 mm的小、中和大型果占95%，55 mm以下加工果僅占5%。可見，果實膨大期干旱直接影響冰糖橙果實大小的形成。

2. 3 果實膨大期干旱對冰糖橙果實中TSS和酸含量的影響

由圖3可知，隨著果實成熟冰糖橙TSS含量逐漸升高，酸含量先升高后降低。在永興產區，CK正常果園與灌溉果園的TSS和酸含量在多數時期無顯著差異，果實成熟期CK正常果園和灌溉果園的TSS分別為14.2和14.3 oBrix，酸含量分別為0.63%和0.68%，固酸比分別為24.0和21.2，果實內在品質無明顯差異;在麻陽和洪江產區，果實成熟期CK干旱果園的TSS和酸含量顯著高于抗旱果園，TSS含量較抗旱果園上升8.5%～10.2%，酸含量升高38.1%～46.2%，但抗旱果園的固酸比顯著高于CK干旱果園26.3%～34.7%。由此，干旱脅迫導致TSS和酸含量上升。

2. 4 果實膨大期干旱對冰糖橙果實中糖酸組分的影響

由表3可知，永興產區的CK正常果園和灌溉果園水分充足，果實中各糖組分僅在10月7日存在顯著性差異，且果實中以蔗糖含量較高;麻陽產區在10月27日之前果實中蔗糖含量較高，之后蔗糖含量上升緩慢，而果糖和葡萄糖含量上升較多，其含量在成熟期超過蔗糖，且該趨勢在CK干旱果園比抗旱果園表現更明顯，麻陽產區不同水分管理的果園，CK干旱果園果實成熟期葡萄糖含量顯著高于灌溉果園，但兩類果園的蔗糖含量在各時期無顯著差異;洪江產區CK干旱果園在10月7日之前其果實中蔗糖含量較高，之后果糖和葡萄糖快速積累，蔗糖積累緩慢，而灌溉條件下，10月27日之前果實中蔗糖含量較高，之后果糖和葡萄糖上升較多。

由表4可知，檸檬酸是柑橘果實中主要的酸，干旱后果實中檸檬酸含量顯著上升。正常灌溉下的果園果實檸檬酸含量均表現出先升高后降低的變化趨勢，水分充沛的永興產區CK正常果園與灌溉果園的檸檬酸含量無顯著差異，而麻陽和洪江產區多數時期CK干旱果園的檸檬酸含量顯著高于抗旱果園，果實成熟期檸檬酸升高34.1%～40.9%。蘋果酸含量上，CK干旱果園也在多數時期高于抗旱果園。

3 討論

我國南方柑橘產區夏秋干旱現象頻繁，嚴重干旱影響果實產量和品質的情況時常發生。谷洪波和劉芷妤（2015）研究了湖南省近22年氣象的普遍規律，得出湖南省降雨主要集中在4—6月，而農作物需水高峰的7—9月降水少蒸發量大。湖南省冰糖橙產區也表現明顯的上述雨水分配規律，2018年湘西柑橘產區7—9月連續3個月嚴重干旱是近幾年干旱較嚴重的一次，而湘南地區雨水相對較充足，導致不同產區果實產量和品質差異巨大。7—9月是柑橘果實的迅速膨大期，單果重與7—9月的總降水量呈正相關（孫系巍等，2015）。2018年7—9月永興產區降水充足而麻陽和洪江產區干旱嚴重，是導致永興有無灌溉條件下果實大小無差異，且總體果實大小大于麻陽和洪江產區的關鍵原因。水分脅迫對外在品質的影響表現為干旱條件下果實與葉片爭奪水分，由于葉片汁液濃度高于果汁濃度，果實因得不到足夠的水分而使果實膨大受阻（謝遠玉等，2009）。麻陽和洪江受7—9月自然降水匱乏的影響，無灌溉條件下果實明顯偏小，當年產量驟減造成損失較大，表明灌溉特別是果實膨大期灌溉尤為重要。

TSS、酸和固酸比是衡量果實內在品質優劣的重要指標（肖南等，2019），冰糖橙是低酸柑橘類型，其品質形成對環境變化敏感。與其他柑橘類果實類似，冰糖橙果實發育過程中TSS呈逐漸升高的趨勢，酸呈現出先升高后降低的趨勢（曾柏全，2003）。在枇杷（楊再強等，2007）、梨（南鑫，2014）和蘋果（王元基，2017）等果樹上的研究結果均表明，干旱脅迫對果實內在品質的影響表現為TSS和酸含量的上升。Pérez-Pérez等（2004）在葡萄柚上的研究表明，果實膨大期干旱引起果實內在品質改變，其中可滴定酸含量的增加比例遠超過TSS;Navarro等（2009）在果實膨大期（6—10月）對克里曼丁橘進行虧水灌溉，發現干旱脅迫促進了果實內葡萄糖和果糖含量的增加，但蔗糖顯著降低使得總糖含量減少。本研究中，冰糖橙在果實膨大期遭遇干旱后果實中TSS含量略微升高約8.5%～10.2%，其中果糖和葡萄糖快速積累而含量顯著上升，蔗糖積累緩慢，但酸含量顯著升高約38.1%～46.2%，表明干旱脅迫后冰糖橙果實酸含量顯著升高是內在品質變化的主要特點。

7—9月正值冰糖橙果實膨大期，該階段的季節性干旱對果實品質的形成有重要影響。果實內在品質受多種氣象因子影響（吳方方等，2018），其中6—11月總降水量是影響柑橘果實中可滴定酸含量的主要氣象因子（文濤等，2001;孫系巍等，2015）。李娜等（2016）連續8年對冰糖橙果實的糖酸含量分析表明，麻陽產區冰糖橙果實的TSS為10.3～13.4 °Brix，酸以0.4%作為冰糖橙酸度分級的酸與不酸分界點。本研究中麻陽冰糖橙干旱后TSS達14.1 °Brix而酸達0.58%，該酸度已遠超大多數消費者的可接受程度;懷化冰糖橙產區7—9月的果實膨大期持續干旱導致冰糖橙果實酸度劇烈升高，即使在10—11月降水量增加，干旱果園（CK干旱）果實中酸的下降速率仍顯著低于灌溉果園導致成熟果實酸度升高。果實在不同生育階段承受干旱脅迫的反應特點表現不一，果實細胞分裂對干旱脅迫具有很強的忍受能力，果實成熟期適當控水能顯著提升果實品質（崔寧博等，2009），但果實細胞膨大期嚴重干旱極易對果實產量和品質產生不可逆的影響（肖玉明等，2014;Navarro et al.，2015）。因此，果實膨大期超過一定時間的持續干旱脅迫對冰糖橙果實品質，尤其是果實酸度加重的影響不可逆，冰糖橙產區水分管理應主要集中在果實膨大期的管理。

4 結論

冰糖橙果實膨大期易發生季節性干旱，持續干旱后會對果實品質產生不可逆影響，主要表現為果實變小、產量下降和酸度升高。果實膨大期水分匱乏是制約冰糖橙果實良好品質形成的重要因素，該時期灌溉對提高果實品質及增產增收至關重要。

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（責任編輯 鄧慧靈）