海南设施无土栽培小型西瓜品种筛选研究

何声团，苏记春，林春梅，詹园凤，党选民

（1.海南现代设施农业研究院有限公司，海南 陵水 572400；2.中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所，海南 海口 571101）

【研究意义】西瓜是我国的重要经济作物，种植面积和产量均居世界首位。随着人们生活水平的提高、家庭小型化及观光体验式农业的兴起，传统的大果型西瓜已不能完全满足市场需求，小果型西瓜以其外观美、品质好、易携带、经济效益高等优点深受广大市民和瓜农的欢迎，种植面积不断扩大，市场应用前景十分广阔［1-2］。海南省位于我国最南端，具有独特的地理气候条件和生态环境，是我国重要的南菜北运基地之一［3］。近年来，随着海南设施农业的发展，设施西瓜已成为当地优势农产品，尤其是小果型西瓜优势更明显。然而生产中广泛应用的小果型西瓜品种皮薄且脆，裂果率一般在20%左右，严重时达到80%，极大地限制了小果型西瓜的生产与推广［4-5］。因此，筛选耐裂优质的精品小西瓜品种对产业发展有着十分重要的意义。【前人研究进展】党选民等选育了适合海南设施栽培的高档礼品西瓜品种美月和琼丽，并在海南各地进行了示范推广［5-6］。吴海波等［2］2019年在海南三亚设施大棚内开展了7个品种的适应性比较试验，筛选出众天红和朝霞两个适宜在三亚地区栽培推广的小果型西瓜品种，但是未进行果实耐裂性评价鉴定，因此不能确定这两个品种是否耐裂。目前，海南主要栽培的小果型西瓜品种有早春红玉、万福来、拿比特、小兰、美月等［7］。海南陵水发展设施小果型西瓜生产多年，品种以美月为主，虽然该品种综合性状优良，但是皮脆易裂果、不耐贮运，影响了产业的扩大发展，急需引进并筛选品质优良且耐裂果的小果型西瓜品种，以满足市场需求、提升经济效益。裂果是果实对内部生长与外界环境不协调而使果实表面出现开裂的现象，属于生理性病害［8］，果实裂果受内部因素和外界环境因素的共同影响［9］。相关研究认为，西瓜裂果与水、光照、温度等外界环境［4］以及果皮结构［10］、遗传特性［11-12］有关，并精细定位到抗裂果相关基因CIERF4，为优质耐裂西瓜品种定向选育提供了重要的分子基础［13］。【本研究切入点】从收集引进优良小型西瓜品种着手，利用高效液相色谱技术精准鉴定西瓜的可溶性糖、有机酸含量等主要品质指标，结合质构仪精准测定西瓜果皮硬度，采用隶属函数法综合评价西瓜品质、产量和果皮硬度等指标，筛选适宜陵水设施无土栽培的优质耐裂小果型精品西瓜品种。【拟解决的关键问题】在西瓜生产中通常是耐裂品种不优质，而优质品种又不耐裂，也有少数较耐裂且品质优良的品种，但是缺乏科学准确的评价方法。本研究将西瓜主要品质性状评价与质构仪精准鉴定果皮硬度相结合进行综合评价，以获得西瓜果皮硬度与耐裂性的相关标准，为筛选耐裂质优的西瓜品种提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为国内外收集的22个西瓜品种，其品种名称及来源地见表1。

1.2 试验方法

2019年冬季，将22个供试西瓜品种（含对照种美月）进行穴盘育苗，当2叶1心时定植于海南现代设施农业研究院有限公司的设施大棚的无纺布种植袋（25 L）内，每个品种随机设3个试验小区，每个小区30株，共计90株，行间距为宽行2 m、窄行0.5 m，株间距0.4 m，营养液配方参照日本山崎配方［14］，栽培基质为纯椰糠，栽培管理采用吊蔓栽培，双蔓整枝，人工授粉，每株留1个果。

1.2.1 果实性状指标及产量测定 在果实成熟期，每个品种每小区选取3个正常发育的成熟果实，每个品种3次重复。参照《西瓜种质资源描述规范和数据标准》［15］的方法进行果型、果皮色、果肉色、单果重、果皮厚度的评价测定。在果实成熟期，称取小区所有西瓜质量，再将小区产量折算成每667 m2产量。

表1 供试西瓜品种及来源Table 1 Watermelon varieties and sources

1.2.2 果实品质指标测定 在果实成熟期，每个品种每小区取3个正常发育的果实，每个品种均设3次重复。参照《西瓜种质资源描述规范和数据标准》［15］方法，进行中部、边部的可溶性固形物含量测定和果肉口感评价，采用品尝法进行果肉口感的描述评价。

可溶性糖、酸含量测定：每个品种取3个西瓜的果肉混和，用榨汁机打成果汁，取1 g样品于12 mL离心管，加入5 mL超纯水混合，超声提取20 min，10 000 r/min离心10 min，取上清；残渣加入5 mL超纯水重复提取1次，合并两次上清液，定容至10 mL。然后吸取1 mL上清液用0.22 μm滤膜过滤后待用。参照詹园凤等［16］的高效液相色谱法测定葡萄糖、果糖、蔗糖含量；可溶性糖含量为葡萄糖、果糖、蔗糖含量之和。柠檬酸、苹果酸测定采用高效液相色谱法，检测器为Agilent1260 G1315D DAD检测器，色谱柱为安捷伦Eclipse XDB-C18（5 µm，4.6 mm×250 mm），流动相为0.01 mol/L KH2PO4（pH 2.7），流速0.8 mL/min，柱温30℃，进样量5 µL，运行12 min；总酸含量为柠檬酸和苹果酸含量之和。

糖酸比为可溶性糖含量与总酸含量比值。

1.2.3 果皮硬度测定 在果实成熟期，每个品种每小区选取3个正常发育的成熟果实，每个品种均设3次重复。采用质构仪TA. XTplus（Stable Micro Systems Ltd.，Godalming,Surrey，UK）， 探头为P/2E，参照Liao等［13］方法沿果实最大直径圆圈处测定4个点的果皮压力，4个点的平均值即为每个果实的果皮硬度值。

1.2.4 综合评价方法 利用模糊数学隶属函数法对产量、可溶性糖含量、糖酸比、果实硬度和果皮厚度指标赋予相同的权重值，其中产量、可溶性糖含量、糖酸比、果实硬度采用隶属函数公式计算其函数值；果皮厚度采用反隶属函数公式计算其函数值。根据5个指标的隶属函数平均值大小对各品种进行综合比较排序。

隶属函数公式为：

Uij=（Xij-Xjmin）/（Xjmax-Xjmin）

反隶属函数公式为：

Uij=1-（Xij-Xjmin）/（Xjmax-Xjmin）

式中，Uij表示i品种j指标的隶属函数值；Xij表示i品种j指标的测定值；Xjmin表示所有品种j指标的最小值；Xjmax表示所有品种j指标的最大值。

1.3 数据分析

试验数据均采用SPSS 16.0软件单因素方差（One-way ANOVA）分析，Duncan多重比较进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同品种西瓜果实性状及产量比较

由表2可知，22个供试西瓜品种中，圆果品种12个、椭圆果品种9个、长椭圆果品种1个。果肉颜色以红色为主，黄色品种5个，橙色品种1个。各品种西瓜果实的单果重介于1.35～2.05 kg，显著高于对照种美月的有L600、琼美、美都等品种，其中单果重最大的是L600、最小的是全美2K。每667 m2产量在1 799.4～2 727.3 kg之间变化，显著高于对照种美月的品种有三彩麒麟、琼美、美都和L600，其中L600产量最高，琼美次之，产量显著低于对照种美月的有锦锈前程和全美2K，其中全美2K产量最低。

表2 不同品种西瓜果实性状及产量比较Table 2 Comparison of fruit characters and yields of different watermelon varieties

2.2 不同品种西瓜果实内在品质比较

由表3可知，22个西瓜品种的中部可溶性固形物含量介于9.9%～12.9%，其中琼香最高、早春红玉（12.8%）次之、琼玉和三彩麒麟最低，高于对照种美月的有锦绣前程、琼香、早春红玉等7个品种；边部可溶性固形物含量在7.9%～10.5%之间变化，其中琼香最高、琼玉最低，高于对照种美月的有锦绣前程、早春红玉、琼美等11个品种。

果糖、葡萄糖和蔗糖是西瓜果实中主要的可溶性糖，其含量和组成对果实品质具有重要作用。由表3可知，供试西瓜果实的可溶性糖以果糖为主、占可溶性糖的50%左右，其次是葡萄糖。果糖含量变化范围为28.87～50.43 mg/g，显著高于对照种美月的有热研墨玉、美都、万福来和黄皮爱娘；葡萄糖含量为8.12～30.18 mg/g，显著高于对照种美月的仅有热研墨玉；蔗糖含量变化范围为0.45～30.18 mg/g，显著高于对照种美月的有锦绣前程、早春红玉、琼香等8个品种；可溶性糖含量在54.94～87.65 mg/g之间变化，高于对照种美月的有热研墨玉、万福来、锦绣前程等8个品种。

供试西瓜果实的苹果酸含量变化为0.77～2.11 mg/g，其中琼玉最高、万福来最低；柠檬酸含量变化为0.17～1.11 mg/g，其中4126最高、琼玉最低；总酸含量变化为1.25～2.72 mg/g，其中4126最高、万福来最低。糖酸比变化在20.22～53.41之间，显著高于对照种美月的有万福来和黄皮爱娘。

果肉细脆汁多口感好的品种有锦绣前程、早春红玉、琼香等12个品种；果肉较硬、味甜口感较好的品种有L600、万福来和3416；果肉味淡、口感一般的有艳玲、琼玉等7个品种。

相关性分析结果（表4）表明，西瓜中部可溶性固形物含量与边部可溶性固形物含量、蔗糖含量、可溶性糖含量呈极显著正相关，与果糖含量、葡萄糖含量呈负相关。边部可溶性固形物含量与蔗糖含量呈极显著正相关，与果糖含量、葡萄糖含量呈负相关。可溶性糖含量与果糖、葡萄糖和蔗糖含量呈极显著正相关。果糖含量与葡萄糖含量呈极显著正相关，而与蔗糖含量呈极显著负相关。葡萄糖含量与蔗糖含量呈显著负相关。西瓜的糖含量高低是西瓜育种和品种筛选的重要品质指标，不同的品种其积累的果糖、葡萄糖和蔗糖含量不同，可溶性固形物含量也不同，相关分析结果可知筛选甜度高的西瓜品种可用可溶性固形物含量或可溶性糖含量指标作为评价标准。

表3 不同品种西瓜果实内在品质比较Table 3 Comparison of fruit internal quality of different watermelon varieties

2.3 不同品种西瓜果皮特性比较

由表5可知，不同品种西瓜的果皮硬度差异较大，果皮硬度显著高于对照种美月的有锦绣前程、美蓉、全美2K、全美4K等10个品种，其中果皮硬度最大的为全美4K（69.41 kg/cm2）；与对照种美月差异不显著的有黑晶、美都等11个品种，这些品种生产上均表现为皮较脆、易裂果。果皮厚度大于0.6 cm的有艳玲、早春红玉等10个品种；果皮较薄的有锦绣前程、美蓉等12个品种。综合果皮硬度和厚度结果筛选出皮薄且硬度较大的品种为锦绣前程、金镶玉、美蓉、全美2K、4126和L600。

表4 西瓜果实内在品质性状相关性分析Table 4 Correlation analysis of internal quality characters of watermelon fruits

表5 不同品种西瓜果皮性状比较Table 5 Comparison of rind characters of different watermelon varieties

2.4 不同品种西瓜品质的综合评价

根据平均隶属函数值对各品种西瓜品质进行综合比较，结果见表6。由表6可知，L600综合评价得分最高，其产量高、果实品质好、果皮韧性好、耐贮性好且皮薄；其次是锦锈前程，该品种含糖量高、糖酸比高、果皮薄且韧性好，但产量较低；琼香位列第三，该品种含糖量最高、品质好，但是皮脆易裂果。综合评分较高的还有艳玲、全美4K和琼美等3个品种，这些品种果大、产量高、皮硬、耐裂，但皮厚，除琼美中部可溶性固形物较高外，艳玲和全美4K品质一般。因此，综合比较筛选出较适宜海南陵水设施无土栽培且耐裂、薄皮的西瓜品种为L600和锦锈前程。

3 讨论

西瓜果肉的可溶性固形物含量是西瓜甜度和品质的重要指标，果糖、葡萄糖和蔗糖是西瓜果实中主要的可溶性糖, 其含量和组成对果实品质具有重要作用。本研究结果表明，西瓜果肉的可溶性糖以果糖为主、其次是葡萄糖，酸以苹果酸为主。张帆等［17］研究结果表明，西瓜中心部位和边缘部位的可溶性固形物含量都与各种糖含量呈极显著正相关，总糖对西瓜甜度影响最大。这与本研究结果不完全一致，本研究表明可溶性固形物含量与蔗糖和可溶性糖含量呈显著正相关，而与果糖和葡萄糖含量呈负相关，这可能与不同的栽培基质或气候有关，有关不同栽培基质与不同糖的积累关系还有待进一步研究。

本研究结果表明，22个西瓜品种中，红肉类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黄肉类型。红肉类型的西瓜中部可溶性固形物含量高于12%的有3个品种，可溶性糖含量大于70 mg/g的有11个品种。而黄肉类型西瓜中，中部可溶性固形物含量最高为11.7%、可溶性糖含量均低于70 mg/g，这可能与不同瓤色西瓜糖分积累的代谢有关，因此建议不同瓤色的西瓜品种筛选最好分类进行。

表6 不同品种西瓜品质的综合评价Table 6 Comprehensive evaluation on the quality of different watermelon varieties

Liao等［13］研究表明西瓜果皮硬度与果实抗裂果性呈正相关，这与本研究结果一致。江海坤等［18］认为，西瓜裂果率与果皮硬度、果皮厚度呈显著负相关，高美玲等［19］研究表明西瓜果皮厚度和果皮硬度都呈连续变异的数量性状，果皮厚度越大越抗裂，本研究结果也表明西瓜果皮硬度与果皮厚成显著正相关，但是皮薄的西瓜也有果皮硬度较大的，如锦绣前程、L600的果皮厚度分别为0.53、0.50 cm，果皮硬度分别为48.81、46.59 kg/cm2，显著高于对照种美月（36.56 kg/cm2）。

隶属函数法广泛应用于植物抗性评价及品种筛选［20-22］。西瓜品种的筛选鉴定需要考虑品质、产量、果实性状等诸多因素，而对小果型西瓜品种的筛选，其品质、产量和耐裂性尤为重要。本研究利用隶属函数法将品质、产量及果皮硬度等性状指标进行综合评价，筛选出品质、产量与对照种相当、但皮韧性较对照种强的、适合海南陵水设施无土栽培的小型西瓜品种为锦绣前程和L600。

4 结论

本研究在海南陵水设施大棚内，采用立体吊蔓无土栽培方式，以美月为对照种，对21个国内外西瓜品种进行了产量、品质、果皮特性等指标的比较分析，结果表明：21个品种中单果重和产量显著高于对照种美月的有L600、琼美、美都和三彩麒麟；中部可溶性固形物含量显著高于对照种美月的有琼香，高于美月但差异不显著的品种有锦绣前程、早春红玉、琼美、全美2K、4126、琼丽；西瓜可溶性糖以果糖为主，其次为葡萄糖，可溶性糖含量高于对照种美月的有锦绣前程、早春红玉、琼美、全美2K、万福来、黄皮爱娘、热研墨玉、美都；糖酸比显著高于美月的是万福来和黄皮爱娘；果皮薄且硬度较大的品种有锦绣前程、金镶玉、美蓉、全美2K、4126和L600。利用隶属函数法综合评价，筛选出L600和锦绣前程为适合海南陵水设施无土栽培的优质耐裂小型西瓜品种。