海南設施無土栽培小型西瓜品種篩選研究

何聲團，蘇記春，林春梅，詹園鳳，黨選民

（1.海南現代設施農業研究院有限公司，海南 陵水 572400；2.中國熱帶農業科學院熱帶作物品種資源研究所，海南 海口 571101）

【研究意義】西瓜是我國的重要經濟作物，種植面積和產量均居世界首位。隨著人們生活水平的提高、家庭小型化及觀光體驗式農業的興起，傳統的大果型西瓜已不能完全滿足市場需求，小果型西瓜以其外觀美、品質好、易攜帶、經濟效益高等優點深受廣大市民和瓜農的歡迎，種植面積不斷擴大，市場應用前景十分廣闊［1-2］。海南省位于我國最南端，具有獨特的地理氣候條件和生態環境，是我國重要的南菜北運基地之一［3］。近年來，隨著海南設施農業的發展，設施西瓜已成為當地優勢農產品，尤其是小果型西瓜優勢更明顯。然而生產中廣泛應用的小果型西瓜品種皮薄且脆，裂果率一般在20%左右，嚴重時達到80%，極大地限制了小果型西瓜的生產與推廣［4-5］。因此，篩選耐裂優質的精品小西瓜品種對產業發展有著十分重要的意義。【前人研究進展】黨選民等選育了適合海南設施栽培的高檔禮品西瓜品種美月和瓊麗，并在海南各地進行了示范推廣［5-6］。吳海波等［2］2019年在海南三亞設施大棚內開展了7個品種的適應性比較試驗，篩選出眾天紅和朝霞兩個適宜在三亞地區栽培推廣的小果型西瓜品種，但是未進行果實耐裂性評價鑒定，因此不能確定這兩個品種是否耐裂。目前，海南主要栽培的小果型西瓜品種有早春紅玉、萬福來、拿比特、小蘭、美月等［7］。海南陵水發展設施小果型西瓜生產多年，品種以美月為主，雖然該品種綜合性狀優良，但是皮脆易裂果、不耐貯運，影響了產業的擴大發展，急需引進并篩選品質優良且耐裂果的小果型西瓜品種，以滿足市場需求、提升經濟效益。裂果是果實對內部生長與外界環境不協調而使果實表面出現開裂的現象，屬于生理性病害［8］，果實裂果受內部因素和外界環境因素的共同影響［9］。相關研究認為，西瓜裂果與水、光照、溫度等外界環境［4］以及果皮結構［10］、遺傳特性［11-12］有關，并精細定位到抗裂果相關基因CIERF4，為優質耐裂西瓜品種定向選育提供了重要的分子基礎［13］。【本研究切入點】從收集引進優良小型西瓜品種著手，利用高效液相色譜技術精準鑒定西瓜的可溶性糖、有機酸含量等主要品質指標，結合質構儀精準測定西瓜果皮硬度，采用隸屬函數法綜合評價西瓜品質、產量和果皮硬度等指標，篩選適宜陵水設施無土栽培的優質耐裂小果型精品西瓜品種。【擬解決的關鍵問題】在西瓜生產中通常是耐裂品種不優質，而優質品種又不耐裂，也有少數較耐裂且品質優良的品種，但是缺乏科學準確的評價方法。本研究將西瓜主要品質性狀評價與質構儀精準鑒定果皮硬度相結合進行綜合評價，以獲得西瓜果皮硬度與耐裂性的相關標準，為篩選耐裂質優的西瓜品種提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為國內外收集的22個西瓜品種，其品種名稱及來源地見表1。

1.2 試驗方法

2019年冬季，將22個供試西瓜品種（含對照種美月）進行穴盤育苗，當2葉1心時定植于海南現代設施農業研究院有限公司的設施大棚的無紡布種植袋（25 L）內，每個品種隨機設3個試驗小區，每個小區30株，共計90株，行間距為寬行2 m、窄行0.5 m，株間距0.4 m，營養液配方參照日本山崎配方［14］，栽培基質為純椰糠，栽培管理采用吊蔓栽培，雙蔓整枝，人工授粉，每株留1個果。

1.2.1 果實性狀指標及產量測定 在果實成熟期，每個品種每小區選取3個正常發育的成熟果實，每個品種3次重復。參照《西瓜種質資源描述規范和數據標準》［15］的方法進行果型、果皮色、果肉色、單果重、果皮厚度的評價測定。在果實成熟期，稱取小區所有西瓜質量，再將小區產量折算成每667 m2產量。

表1 供試西瓜品種及來源Table 1 Watermelon varieties and sources

1.2.2 果實品質指標測定 在果實成熟期，每個品種每小區取3個正常發育的果實，每個品種均設3次重復。參照《西瓜種質資源描述規范和數據標準》［15］方法，進行中部、邊部的可溶性固形物含量測定和果肉口感評價，采用品嘗法進行果肉口感的描述評價。

可溶性糖、酸含量測定：每個品種取3個西瓜的果肉混和，用榨汁機打成果汁，取1 g樣品于12 mL離心管，加入5 mL超純水混合，超聲提取20 min，10 000 r/min離心10 min，取上清；殘渣加入5 mL超純水重復提取1次，合并兩次上清液，定容至10 mL。然后吸取1 mL上清液用0.22 μm濾膜過濾后待用。參照詹園鳳等［16］的高效液相色譜法測定葡萄糖、果糖、蔗糖含量；可溶性糖含量為葡萄糖、果糖、蔗糖含量之和。檸檬酸、蘋果酸測定采用高效液相色譜法，檢測器為Agilent1260 G1315D DAD檢測器，色譜柱為安捷倫Eclipse XDB-C18（5 μm，4.6 mm×250 mm），流動相為0.01 mol/L KH2PO4（pH 2.7），流速0.8 mL/min，柱溫30℃，進樣量5 μL，運行12 min；總酸含量為檸檬酸和蘋果酸含量之和。

糖酸比為可溶性糖含量與總酸含量比值。

1.2.3 果皮硬度測定 在果實成熟期，每個品種每小區選取3個正常發育的成熟果實，每個品種均設3次重復。采用質構儀TA. XTplus（Stable Micro Systems Ltd.，Godalming,Surrey，UK）， 探頭為P/2E，參照Liao等［13］方法沿果實最大直徑圓圈處測定4個點的果皮壓力，4個點的平均值即為每個果實的果皮硬度值。

1.2.4 綜合評價方法 利用模糊數學隸屬函數法對產量、可溶性糖含量、糖酸比、果實硬度和果皮厚度指標賦予相同的權重值，其中產量、可溶性糖含量、糖酸比、果實硬度采用隸屬函數公式計算其函數值；果皮厚度采用反隸屬函數公式計算其函數值。根據5個指標的隸屬函數平均值大小對各品種進行綜合比較排序。

隸屬函數公式為：

Uij=（Xij-Xjmin）/（Xjmax-Xjmin）

反隸屬函數公式為：

Uij=1-（Xij-Xjmin）/（Xjmax-Xjmin）

式中，Uij表示i品種j指標的隸屬函數值；Xij表示i品種j指標的測定值；Xjmin表示所有品種j指標的最小值；Xjmax表示所有品種j指標的最大值。

1.3 數據分析

試驗數據均采用SPSS 16.0軟件單因素方差（One-way ANOVA）分析，Duncan多重比較進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同品種西瓜果實性狀及產量比較

由表2可知，22個供試西瓜品種中，圓果品種12個、橢圓果品種9個、長橢圓果品種1個。果肉顏色以紅色為主，黃色品種5個，橙色品種1個。各品種西瓜果實的單果重介于1.35～2.05 kg，顯著高于對照種美月的有L600、瓊美、美都等品種，其中單果重最大的是L600、最小的是全美2K。每667 m2產量在1 799.4～2 727.3 kg之間變化，顯著高于對照種美月的品種有三彩麒麟、瓊美、美都和L600，其中L600產量最高，瓊美次之，產量顯著低于對照種美月的有錦銹前程和全美2K，其中全美2K產量最低。

表2 不同品種西瓜果實性狀及產量比較Table 2 Comparison of fruit characters and yields of different watermelon varieties

2.2 不同品種西瓜果實內在品質比較

由表3可知，22個西瓜品種的中部可溶性固形物含量介于9.9%～12.9%，其中瓊香最高、早春紅玉（12.8%）次之、瓊玉和三彩麒麟最低，高于對照種美月的有錦繡前程、瓊香、早春紅玉等7個品種；邊部可溶性固形物含量在7.9%～10.5%之間變化，其中瓊香最高、瓊玉最低，高于對照種美月的有錦繡前程、早春紅玉、瓊美等11個品種。

果糖、葡萄糖和蔗糖是西瓜果實中主要的可溶性糖，其含量和組成對果實品質具有重要作用。由表3可知，供試西瓜果實的可溶性糖以果糖為主、占可溶性糖的50%左右，其次是葡萄糖。果糖含量變化范圍為28.87～50.43 mg/g，顯著高于對照種美月的有熱研墨玉、美都、萬福來和黃皮愛娘；葡萄糖含量為8.12～30.18 mg/g，顯著高于對照種美月的僅有熱研墨玉；蔗糖含量變化范圍為0.45～30.18 mg/g，顯著高于對照種美月的有錦繡前程、早春紅玉、瓊香等8個品種；可溶性糖含量在54.94～87.65 mg/g之間變化，高于對照種美月的有熱研墨玉、萬福來、錦繡前程等8個品種。

供試西瓜果實的蘋果酸含量變化為0.77～2.11 mg/g，其中瓊玉最高、萬福來最低；檸檬酸含量變化為0.17～1.11 mg/g，其中4126最高、瓊玉最低；總酸含量變化為1.25～2.72 mg/g，其中4126最高、萬福來最低。糖酸比變化在20.22～53.41之間，顯著高于對照種美月的有萬福來和黃皮愛娘。

果肉細脆汁多口感好的品種有錦繡前程、早春紅玉、瓊香等12個品種；果肉較硬、味甜口感較好的品種有L600、萬福來和3416；果肉味淡、口感一般的有艷玲、瓊玉等7個品種。

相關性分析結果（表4）表明，西瓜中部可溶性固形物含量與邊部可溶性固形物含量、蔗糖含量、可溶性糖含量呈極顯著正相關，與果糖含量、葡萄糖含量呈負相關。邊部可溶性固形物含量與蔗糖含量呈極顯著正相關，與果糖含量、葡萄糖含量呈負相關。可溶性糖含量與果糖、葡萄糖和蔗糖含量呈極顯著正相關。果糖含量與葡萄糖含量呈極顯著正相關，而與蔗糖含量呈極顯著負相關。葡萄糖含量與蔗糖含量呈顯著負相關。西瓜的糖含量高低是西瓜育種和品種篩選的重要品質指標，不同的品種其積累的果糖、葡萄糖和蔗糖含量不同，可溶性固形物含量也不同，相關分析結果可知篩選甜度高的西瓜品種可用可溶性固形物含量或可溶性糖含量指標作為評價標準。

表3 不同品種西瓜果實內在品質比較Table 3 Comparison of fruit internal quality of different watermelon varieties

2.3 不同品種西瓜果皮特性比較

由表5可知，不同品種西瓜的果皮硬度差異較大，果皮硬度顯著高于對照種美月的有錦繡前程、美蓉、全美2K、全美4K等10個品種，其中果皮硬度最大的為全美4K（69.41 kg/cm2）；與對照種美月差異不顯著的有黑晶、美都等11個品種，這些品種生產上均表現為皮較脆、易裂果。果皮厚度大于0.6 cm的有艷玲、早春紅玉等10個品種；果皮較薄的有錦繡前程、美蓉等12個品種。綜合果皮硬度和厚度結果篩選出皮薄且硬度較大的品種為錦繡前程、金鑲玉、美蓉、全美2K、4126和L600。

表4 西瓜果實內在品質性狀相關性分析Table 4 Correlation analysis of internal quality characters of watermelon fruits

表5 不同品種西瓜果皮性狀比較Table 5 Comparison of rind characters of different watermelon varieties

2.4 不同品種西瓜品質的綜合評價

根據平均隸屬函數值對各品種西瓜品質進行綜合比較，結果見表6。由表6可知，L600綜合評價得分最高，其產量高、果實品質好、果皮韌性好、耐貯性好且皮薄；其次是錦銹前程，該品種含糖量高、糖酸比高、果皮薄且韌性好，但產量較低；瓊香位列第三，該品種含糖量最高、品質好，但是皮脆易裂果。綜合評分較高的還有艷玲、全美4K和瓊美等3個品種，這些品種果大、產量高、皮硬、耐裂，但皮厚，除瓊美中部可溶性固形物較高外，艷玲和全美4K品質一般。因此，綜合比較篩選出較適宜海南陵水設施無土栽培且耐裂、薄皮的西瓜品種為L600和錦銹前程。

3 討論

西瓜果肉的可溶性固形物含量是西瓜甜度和品質的重要指標，果糖、葡萄糖和蔗糖是西瓜果實中主要的可溶性糖, 其含量和組成對果實品質具有重要作用。本研究結果表明，西瓜果肉的可溶性糖以果糖為主、其次是葡萄糖，酸以蘋果酸為主。張帆等［17］研究結果表明，西瓜中心部位和邊緣部位的可溶性固形物含量都與各種糖含量呈極顯著正相關，總糖對西瓜甜度影響最大。這與本研究結果不完全一致，本研究表明可溶性固形物含量與蔗糖和可溶性糖含量呈顯著正相關，而與果糖和葡萄糖含量呈負相關，這可能與不同的栽培基質或氣候有關，有關不同栽培基質與不同糖的積累關系還有待進一步研究。

本研究結果表明，22個西瓜品種中，紅肉類型的西瓜中部可溶性固形物含量、果肉可溶性糖含量普遍高于黃肉類型。紅肉類型的西瓜中部可溶性固形物含量高于12%的有3個品種，可溶性糖含量大于70 mg/g的有11個品種。而黃肉類型西瓜中，中部可溶性固形物含量最高為11.7%、可溶性糖含量均低于70 mg/g，這可能與不同瓤色西瓜糖分積累的代謝有關，因此建議不同瓤色的西瓜品種篩選最好分類進行。

表6 不同品種西瓜品質的綜合評價Table 6 Comprehensive evaluation on the quality of different watermelon varieties

Liao等［13］研究表明西瓜果皮硬度與果實抗裂果性呈正相關，這與本研究結果一致。江海坤等［18］認為，西瓜裂果率與果皮硬度、果皮厚度呈顯著負相關，高美玲等［19］研究表明西瓜果皮厚度和果皮硬度都呈連續變異的數量性狀，果皮厚度越大越抗裂，本研究結果也表明西瓜果皮硬度與果皮厚成顯著正相關，但是皮薄的西瓜也有果皮硬度較大的，如錦繡前程、L600的果皮厚度分別為0.53、0.50 cm，果皮硬度分別為48.81、46.59 kg/cm2，顯著高于對照種美月（36.56 kg/cm2）。

隸屬函數法廣泛應用于植物抗性評價及品種篩選［20-22］。西瓜品種的篩選鑒定需要考慮品質、產量、果實性狀等諸多因素，而對小果型西瓜品種的篩選，其品質、產量和耐裂性尤為重要。本研究利用隸屬函數法將品質、產量及果皮硬度等性狀指標進行綜合評價，篩選出品質、產量與對照種相當、但皮韌性較對照種強的、適合海南陵水設施無土栽培的小型西瓜品種為錦繡前程和L600。

4 結論

本研究在海南陵水設施大棚內，采用立體吊蔓無土栽培方式，以美月為對照種，對21個國內外西瓜品種進行了產量、品質、果皮特性等指標的比較分析，結果表明：21個品種中單果重和產量顯著高于對照種美月的有L600、瓊美、美都和三彩麒麟；中部可溶性固形物含量顯著高于對照種美月的有瓊香，高于美月但差異不顯著的品種有錦繡前程、早春紅玉、瓊美、全美2K、4126、瓊麗；西瓜可溶性糖以果糖為主，其次為葡萄糖，可溶性糖含量高于對照種美月的有錦繡前程、早春紅玉、瓊美、全美2K、萬福來、黃皮愛娘、熱研墨玉、美都；糖酸比顯著高于美月的是萬福來和黃皮愛娘；果皮薄且硬度較大的品種有錦繡前程、金鑲玉、美蓉、全美2K、4126和L600。利用隸屬函數法綜合評價，篩選出L600和錦繡前程為適合海南陵水設施無土栽培的優質耐裂小型西瓜品種。