外源DTPA-Fe和CaCl?对西瓜（Citrullus lanatus）果实品质及矿质元素含量的影响

《Journal of Food Composition and Analysis》：Effects of exogenous DTPA-Fe and CaCl? on fruit quality and mineral content in watermelon (Citrullus lanatus)

　　

摘要：外源施用铁（Fe）和钙（Ca）是改善园艺果实品质并实现农艺生物强化的有效途径。然而，Fe和Ca施用策略对西瓜（Citrullus lanatus）果实品质及生物强化的比较效应尚不清楚。本研究以西瓜品种“京美2K”为材料，在成熟期通过叶面喷施和土壤浇灌两种方式，研究了1 mmol·L?1 DTPA-Fe和20 mmol·L?1 CaCl?对果实品质和矿质元素积累的影响。叶面喷施DTPA-Fe改善了风味相关性状，总可溶性糖（TSS）、番茄红素和维生素C分别提高了25.51%、28.72%和16.31%。同时，叶面喷施DTPA-Fe使西瓜果肉中的铁含量较对照提高了204.47%。此外，叶面喷施CaCl?使果皮硬度、果肉硬度和钙含量分别提高了29.02%、32.51%和61.44%。相比之下，土壤浇灌CaCl?使类黄酮和总氨基酸分别提高了29.88%和34.41%。Pearson相关性分析表明，Fe与TSS、番茄红素和维生素C呈显著正相关（r > 0.80），而Ca与果皮硬度和果肉硬度呈显著正相关（r > 0.96）。这些发现为制定针对西瓜果实风味相关性状、质地品质和矿质元素富集的农艺策略提供了基础。

论文解读：外源DTPA-Fe与CaCl?对西瓜果实品质和矿质元素含量的差异化调控

西瓜（Citrullus lanatus）作为全球广泛消费的重要经济作物，其果实品质和营养价值受到越来越多的关注。铁（Fe）和钙（Ca）是影响果实营养组成和品质的关键矿质元素，但二者在吸收、转运及生理功能上存在显著差异，因此不同施用方式（叶面喷施或土壤浇灌）可能对果实品质产生差异化影响。然而，现有研究多聚焦单一元素或单一施用方式，缺乏对Fe和Ca不同施用策略在西瓜果实多维品质上的系统比较。为此，研究人员以西瓜品种“京美2K”为材料，在田间条件下比较了1 mmol·L?1 DTPA-Fe（螯合铁肥）和20 mmol·L?1 CaCl?（无水氯化钙）通过叶面喷施和土壤浇灌两种方式对果实外观、质地、风味、营养品质及矿质元素积累的影响，并结合相关性和主成分分析（PCA）阐明其作用规律，旨在为高品质西瓜生产中矿质营养管理提供理论依据。

该研究在河北农业大学试验基地进行，采用随机完全区组设计，设置叶面喷施DTPA-Fe（Y-DTPA-Fe）、土壤浇灌DTPA-Fe（G-DTPA-Fe）、叶面喷施CaCl?（Y-CaCl?）、土壤浇灌CaCl?（G-CaCl?）及相应对照组（Y-CK、G-CK）共6个处理，每处理3个重复，共18个小区。处理于授粉后10天开始，每7天施一次，连续3次。果实于授粉后35天（商业成熟期）采样。主要技术方法包括：采用手持折射仪测定可溶性固形物（SSC），蒽酮-硫酸比色法测定总可溶性糖（TSS），酸碱滴定法测定可滴定酸（TA），2,6-二氯靛酚滴定法测定维生素C，分光光度法测定番茄红素、总酚、总黄酮，试剂盒法测定总游离氨基酸和γ-氨基丁酸（GABA），质构仪（TA-XT Plus）测定果皮和果肉硬度、脆性、弹性等质地参数，电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）测定矿质元素含量，并利用标准参考物质和加标回收进行质量控制。数据采用单因素方差分析（Duncan多重比较，P < 0.05）和Pearson相关性分析，PCA用于综合评价。

研究结果显示，CaCl?和DTPA-Fe处理均显著促进西瓜植株生长，叶面喷施效果优于土壤浇灌，且CaCl?在促进生长方面表现更突出。在质地品质方面，CaCl?处理显著提高果皮和果肉硬度、脆性、弹性等指标，叶面喷施效果最佳，其中果皮硬度、果肉硬度和脆性分别较对照提高29.02%、32.51%和66.52%（后者为咀嚼性增幅），而DTPA-Fe处理对质地性状影响较小。在风味品质方面，DTPA-Fe处理显著提升TSS和糖酸比，叶面喷施使TSS提高25.51%，TA降低20.22%，糖酸比提高47.29%，同时增加果实中心和外围的SSC；CaCl?处理对风味指标影响较小。在营养品质方面，DTPA-Fe显著提高番茄红素（+28.72%）、维生素C（+16.31%）、总酚（叶面喷施+70.63%）和GABA（+26.32%）含量，而CaCl?在增加类黄酮（土壤浇灌+29.88%）和总游离氨基酸（+34.41%）方面更具优势。在矿质元素方面，DTPA-Fe显著促进大量元素N、P、K及微量元素Fe、Mg、Cu、Se的积累，其中叶面喷施使Fe含量提高204.47%；CaCl?则显著增加Ca和B含量，叶面喷施使Ca提高61.44%，B提高21.48%。PCA综合评分显示，所有处理均优于对照，其中叶面喷施DTPA-Fe的综合评分最高，其次为叶面喷施CaCl?。相关性分析表明，Fe含量与TSS、SSC、糖酸比、番茄红素、维生素C等呈显著正相关（r > 0.80），而与TA呈强负相关（r = -0.90）；Ca含量与果皮硬度和果肉硬度呈极强正相关（r = 0.96和0.97）。

讨论部分指出，Fe和Ca通过不同的生理机制影响果实品质：Fe参与光合作用和抗氧化代谢，促进糖分和抗氧化物质积累；Ca则作为细胞壁结构成分和信号分子，增强果实硬度和质地。DTPA-Fe和CaCl?的差异化效应与其在植物体内的转运特性有关——Ca的韧皮部移动性低，主要依赖木质部运输；而Fe可通过螯合形式在韧皮部转运。研究还发现，DTPA-Fe促进多种矿质元素（如Mg、Cu、Se）的协同积累，可能与Fe稳态调节有关。研究结论认为，叶面喷施DTPA-Fe主要提升风味和营养品质并促进Fe富集，而CaCl?处理主要改善质地品质并提高Ca含量。PCA和相关性分析共同支持了这一结论。该研究为西瓜生产中Fe和Ca的靶向施用提供了科学依据，但研究仅针对单一品种和单一生长季节，未来需在不同品种和气候条件下进行验证。