摘要
三峡库区是我国甜橙种植的重要区域，但裂果（果皮内裂）问题严重影响果品的质量和果农的经济收益。研究果皮内裂的成因并提出防控方法，对提升柑橘产业的质量和效益至关重要。以重庆三峡库区万州 13 年生枳橙砧塔罗科血橙为试材，设置喷施清水对照（CK）、0.2% 的硼砂（Na2B4O7）和 0.2% 的硼酸（H3BO3）共 3 个处理，分析了施硼对塔罗科血橙果皮硬度、厚度、矿质元素和内裂的影响。结果表明，与 CK 相比，两种不同硼肥处理的塔罗科血橙果皮厚度、硬度显著提高；施硼处理明显增加了果皮中硼、钙、钾的含量，其中果皮硼含量的提高有利于增强抗裂果的能力，果皮钙和钾含量的增加有助于果实保持稳定的结构和水分平衡，且有效减少塔罗科血橙果皮中的海绵层空洞，进而减轻了果皮内裂的发生。该试验条件下，施硼提高了重庆三峡库区万州塔罗科血橙果皮中硼、钙、钾的含量，增加了果皮厚度和果实硬度，缩小了果皮海绵层裂缝和空洞大小，降低了塔罗科血橙果实的内裂发生，以 Na2B4O7 处理的综合效果相对较好。
Abstract
The Three Gorges Reservoir area is a crucial region for sweet orange cultivation in China．However，the issue of fruit cracking（internal cracking）severely affects fruit quality and farmers’economic returns．Investigating the causes of peel cracking and proposing preventive measures are vital for improving the quality and efficiency of the citrus industry． This study used 13-year-old Tarocco blood orange trees on Citrange Rootstocks in Wanzhou，Chongqing．Three treatments were set up：spraying with clean water as a control（CK），spraying with 0.2% borax（Na2B4O7）and spraying with 0.2% boric acid（H3BO3）．The effects of boron application on the fruit skin hardness，thickness，mineral elements and internal cracking of Tarocco blood orange were analyzed．The results showed that both boron fertilizer treatments significantly increased the fruit skin thickness and hardness of Tarocco blood oranges，compared to the CK．Boron application increased the contents of boron，calcium and potassium in the peel，with the increased boron content enhancing crack resistance， and the increased calcium and potassium contents helping to maintain stable structure and water balance of the fruit． Additionally，it effectively reduced the occurrence of sponge layer cavities in the peel and alleviated internal cracking． Under the experimental conditions，boron application increased the contents of boron，calcium and potassium in the fruit peel of Tarocco blood oranges in the Chongqing Three Gorges reservoir area．This led to increased fruit skin thickness and fruit hardness，reduced crack sizes and voids in the sponge layer of the fruit peel，and decreased incidence of internal cracking．The overall effect of the Na2B4O7 treatment was relatively better.
柑橘是世界和我国第一大水果作物，我国柑橘产量占世界产量的 28.2%[1]。随着柑橘产业结构与品种布局的不断优化与改良，晚熟柑橘近年来得到了快速发展，展现出良好的市场前景。塔罗科血橙是具有代表性的晚熟柑橘品种之一，由于该品种糖分较高、汁多味浓，且富含花青素，深受消费者的喜爱[2]，目前在重庆市、四川省等的柑橘产区得到了广泛种植[3-4]。然而，由于塔罗科血橙果皮薄、质地软，栽培生产上容易发生果皮内裂现象[5-7]。以重庆市万州区甘宁镇‘四月红’血橙园为例，2020— 2021 年度果实内裂比例超过 40%，部分果树甚至高达 80%，柑橘果皮内裂是由于果皮的生长速度超过内层白色海绵层的生长速度，导致海绵层被撕裂并且形成空隙，最终使得果皮出现内陷与裂纹[8]。
柑橘果皮内裂早期发生在内部，不易观察，因而果农对柑橘果皮内裂关注较少，随着消费者对果实外观要求的不断提高，柑橘果皮内裂逐渐成为突出性问题，严重影响了市场销售与果园效益。柑橘果皮内裂是一种复杂的采收前生理失调现象，果皮中矿质营养元素含量会对裂果有一定影响[9]。在柑橘生长过程中，缺少某些营养元素会造成树体营养不良，进而产生裂果[10]。秦煊南等[11]提出柑橘果皮中钙与有效硼的比值会影响裂果率；马小焕等[12] 提出钙含量低是柑橘果皮内裂的重要原因；赖九江等[13]通过研究两种钙肥对赣南纽荷尔脐橙果皮内裂的影响，发现喷施两种钙肥可以显著改善果皮内裂的问题；田洋等[8]的研究结果表明，果皮内裂现象的发生频率在果皮中钙和硼含量较高的果实中较低，同时硼含量较高的果实品质也相对更佳。前人研究主要集中在钙肥对果皮内裂的影响，关于喷施硼肥对柑橘内裂的影响鲜见报道。本研究以枳橙砧塔罗科血橙为试材，研究喷施硼肥对塔罗科血橙果皮厚度、硬度、矿质元素吸收利用以及内裂的动态变化及其影响，探究喷施不同硼肥对柑橘内裂的防治效果，旨在阐明硼对裂果生理机制的影响，以期为控制塔罗科血橙果皮内裂提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验地与试验材料概况
以重庆市万州区 13 年生卡里佐枳橙砧 （C. sinensis×P. trifoliate） 塔罗科血橙（C. sinensis ‘Tarocco’）为试验品种，该品种属晚熟柑橘，其果实一般在次年的 2 月中旬成熟。果园地处 30°40′N、108°15′E，为亚热带季风气候型，平均海拔高度 330 m，年均气温 18℃，年均日照时长 1485.41 h，年均降水量 1200.21 mm。血橙园土壤 pH 值为 5.42、有机质含量 12.46 g/kg、碱解氮含量 67 mg/kg、有效磷含量 35 mg/kg、速效钾含量 249 mg/kg、有效钙含量 362 mg/kg、有效硼含量 0.58 mg/kg。供试区域地形为缓坡地，果园栽培方式为宽行密株起垄栽培，各株间距 3 m，每行间隔 5 m。
1.2 试验设计与方法
试验共设置 3 个处理：外源喷施浓度为 0.2% 的硼砂（Na2B4O7）、外源喷施浓度为 0.2% 的硼酸 （H3BO3）、清水对照（CK）。每个处理选择 15 株生长健壮、长势一致无病虫害树作为试验树，每行两端各留一株树作为保护树，单株重复。连续两年于始花期、盛花期、落花期进行叶面喷肥，喷洒时间选择在晴朗无风的上午，喷洒树冠时先内后外、先下后上，叶片先背面后正面，利用喷杆伸缩控制实现肥液全面覆盖植株树冠，避免重复喷洒。
1.3 样品采集与分析
1.3.1 果实采集、果皮养分含量和内裂果率测定
于 2022 年 7—10 月（果实膨大期）的每月下旬以及 2022 和 2023 年 2 月下旬（果实成熟期），沿着树冠外围 4 个方向各采集 4 个果，单株果实样品为一个重复样，每个处理采集 13 个重复样本。果实采集后迅速带回实验室用去离子水洗净并擦干。用 GY-4 数显果实硬度计（浙江拓普仪器有限公司）测定果皮硬度，然后沿果实赤道面切开果实，测量果皮厚度，并且分离果皮与果肉。果皮置于恒温干燥鼓风箱中设置 105℃杀青 30 min，之后将温度调至 75℃ 烘干至恒重。使用 FW100 高速万能粉碎机将果皮样品粉碎，过 1 mm 筛后分成两份，一份经 H2SO4-H2O2 消煮制备成待测液，用火焰光度法测定果皮钾含量[14]；另一份经 HNO3-HClO4 消煮制备成待测液，用电感耦合等离子体发射光谱法测定钙和硼含量[15]。
果实成熟期（2 月下旬），调查每株树的内裂果数、挂果数，计算公式为：
1.3.2 石蜡切片与观察
切取 4.0 cm2 果皮小块，置 FAA 固定液（FAA 固定液材料的体积比 =20∶1）中，于真空抽气泵中抽气 15 min，固定液固定至材料无气泡产生。于 4℃冰箱中放置 24 h，之后转至室温保存。海绵层石蜡切片厚度为 6～8 μm，经过番红、固绿对染，中性树脂封片，使用 OLYM-PUS 生物显微镜（日本奥巴斯林公司）在 200 倍下进行观察并拍照[4]。
1.4 数据处理分析
数据分析、图表绘制和图片可视化采用 Excel 2020、SPSS 26.0、GraphPad Prism 9 等处理。差异显著性采用 Duncan 新复极差法分析。
2 结果与分析
2.1 外源喷硼对塔罗科血橙果皮厚度和硬度变化的影响
2.1.1 外源喷硼对塔罗科血橙果皮厚度变化的影响
由图1a可以看出，随着时间（7—10 月膨大期）的推移，塔罗科血橙果皮相对厚度逐渐降低；且 7—10 月各施硼处理的果皮厚度基本均比 CK 要厚，且差异显著。其中膨大期后期（10 月）Na2B4O7 和 H3BO3 处理的果皮厚度分别较 CK 厚 18.0%、15.5%。从图1b可以看出，施硼处理可以明显提高成熟期塔罗科血橙果皮厚度，2021— 2022 年 Na2B4O7、H3BO3 处理的果皮厚度分别比 CK 增加了 13.8%、11.6%，且差异均显著；2022— 2023 年各处理的果皮厚度规律与 2021—2022 年一致。
图1不同硼源对塔罗科血橙果皮厚度的影响
注：a 为膨大期（2022 年），b 为成熟期。不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）。下同。
2.1.2 外源喷硼对塔罗科血橙果皮硬度变化的影响
由图2a可以看出，随着时间（7—10 月膨大期）的推移，塔罗科血橙果皮硬度整体呈先上升后逐渐降低的趋势；且 7—10 月各施硼处理的果皮硬度基本均比 CK 大，且与 CK 之间的差异均显著。其中膨大期（8 月）各处理的果皮硬度差异相对更明显，Na2B4O7 和 H3BO3 处理的果皮硬度分别较 CK 提高了 17.0%、11.8%。从图2b可以看出，施硼处理可以明显提高成熟期塔罗科血橙的果皮硬度，其中 2021—2022 年 Na2B4O7、 H3BO3 处理的果皮硬度分别比 CK 增加了 24.1%、 21.5%，且差异均显著；2022—2023 年施硼处理的果皮硬度变化规律与 2021—2022 年的结果类似。
图2施硼对塔罗科血橙果皮硬度的影响
注：a 为膨大期（2022 年），b 为成熟期。
2.2 外源喷硼对塔罗科血橙果皮硼、钙、钾含量的影响
由图3a可知，膨大期（7—10 月） 塔罗科血橙果皮硼含量呈先快速降低后迅速增加的趋势，8 月各施硼处理及 CK 的果皮硼含量最低；喷施 Na2B4O7 和 H3BO3 均能提高整个果实膨大期内果皮硼水平；在 10 月时，Na2B4O7 处理果皮硼含量较 CK 增加了 67.7%；H3BO3 处理的果皮硼含量较 CK 增加了 49.9%。由图3b可以看出，在果实膨大期，果皮钙含量先快速上升，9 月达到峰值，之后至 10 月缓慢下降； 果实膨大中期（9 月）Na2B4O7 和 H3BO3 处理的果皮钙含量分别较 CK 提高了 20.2%、16.0%，且差异均显著。由图3c可以看出，7—10 月塔罗科血橙果皮钾含量呈先增加后降低再增加的趋势。Na2B4O7 和 H3BO3 处理的果皮钾含量在 8 月达到峰值，分别比 CK 增加了 26.7%、25.6%，且差异达显著水平。
图3施硼对塔罗科血橙果皮硼、钙、钾含量的影响
2.3 施硼对塔罗科血橙果皮内裂的影响
2.3.1 施硼对塔罗科血橙内裂果率的影响
从图4可以看出，施硼可以显著减少塔罗科血橙果皮内裂的发生。2021—2022 年，与 CK 相比，Na2B4O7 和 H3BO3 处理的果园未出现重度裂果，且整体的内裂果率显著下降。在 2022— 2023 年，Na2B4O7 处理的内裂果率较 CK 减少了 41.4%；H3BO3 处理的内裂果率较 CK 减少了 36.2%。尤其是重度内裂果率的降幅更大，在 2022—2023 年，Na2B4O7 和 H3BO3 处理的内裂果率较 CK 分别下降了 43.0%、49.5%，且差异均显著。
图4施硼对塔罗科血橙内裂果率的影响
注：a 为内裂果率，b 为重度内裂果率。图中数据单位为 %。
2.3.2 施硼对塔罗科血橙果皮海绵层的影响
施硼处理能增强果皮海绵层细胞间的连接和紧密程度。由图5可知，果实膨大初期，果皮海绵层排列整齐紧密，且细胞体积较小，几乎无细胞破裂发生；与果实膨大期相比，果实转色初期细胞体积较大，细胞间隙开始出现（图5b）；果实成熟阶段，大量细胞撕裂或皱缩，继而死亡消解，导致海绵层在对应部位出现裂隙，甚至形成空洞（图5c）。不同硼源处理增强了细胞间连接紧实度，从而减少了细胞间隙和空洞的形成。显微观察发现，成熟果实的 CK 处理海绵层存在大量空洞（图5c），使得整体结构疏松，外果皮对应位置容易形成陷痕。相比之下，施硼处理果实的海绵层细胞较少发生皱缩，细胞间隙也有限，外果皮发生陷痕的概率也相对较低。
图5施硼对内裂果果皮海绵层解剖结构变化的影响
注：a、b、g 分别为果实膨大期初期 CK（×200）、Na2B4O7（×200）、H3BO3（×200）处理；b、e、h 分别为果实转色期初期 CK（×200）、Na2B4O7 （×200）、H3BO3（×200）处理；c、f、i 分别为果实成熟期 CK（×200）、Na2B4O7（×200）、H3BO3（×200）处理。
3 讨论
3.1 施硼对塔罗科血橙果皮硬度、厚度的影响
果皮的硬厚和厚度在评估果实的强度方面是至关重要的，也直接影响果实是否会产生内裂。果皮薄且弹性差，更易发生内裂[16]。果皮的硬度是指果皮抵抗压力的能力，硬度越大意味着果皮具有更高的抗拉强度和韧性，能够承受更大的内部压力，从而减少内裂的发生。此外，果皮的厚度也能在一定程度上保护果实免受内部压力的影响。较厚的果皮能够提供更强的支撑和防护效果，降低果实内裂的可能性。根据本试验结果显示，与 CK 相比，在 2021—2022、2022—2023 年连续两年的果实膨大期，喷施硼砂和硼酸处理显著提高了果皮的硬度和厚度。由此表明，硼的施用能够有效增强果皮的力学性能，并且减缓其硬度和厚度下降的速度，这与马小焕等[12]的研究结果一致。
3.2 施硼对塔罗科血橙果皮矿质元素含量的影响
矿质营养元素对于果皮发育和生长代谢至关重要，硼与钙是细胞壁不可或缺的元素[17]。钙通过调节与细胞壁代谢相关酶的转录和活性以及抑制水溶性果胶含量的增加，从而减少细胞壁的分解[7]。钾可以增加细胞膜的运输能力，促进光合产物的转运和蛋白质的合成[18]。本研究发现，不同硼处理在果实发育过程中均提高了果皮中的硼和钙含量。秦煊南等[11]的研究发现，果皮中钙和硼的比值越大，脐橙的裂果率越高，钙和硼的比值与脐橙的裂果率呈正相关关系。本研究中，在果实膨大期，随着果皮硼含量的增加，果皮中钾的含量也在增加；到了成熟期，施硼处理的塔罗科血橙果皮钾的含量得到积累，显著高于 CK。果皮钾含量增加会促进果皮厚度和硬度的增加，从而降低了内裂果的发生率。施硼还有助于维持果皮硼、钙、钾的动态平衡，施硼处理的硼、钙、钾含量均显著高于 CK，且相应内裂果率明显降低。经过 Na2B4O7 和 H3BO3 处理后，果皮硼、钙、钾含量较 CK 均有所增加，其中 Na2B4O7 处理后硼、钙含量的增加最为明显。由此可见，施用 Na2B4O7 的处理效果较佳，进一步证明了硼是影响柑橘裂果的重要因素。
3.3 施硼对塔罗科血橙内裂果率的影响
果实内裂是一种常见的果实生理病害，其发生率受到多种因素的影响。高飞飞等[19]研究表明，果实在成熟期遇到大气蒸汽压急剧下降时，叶片表面的蒸腾速率会降低，水分无法进入叶片而涌入果实，从而使果实的内裂率增加。本试验结果表明，2022—2023 年 CK 处理的内裂果率和重度内裂果率较 2021—2022 年明显升高，这种差异可能与夏季高温干旱、秋季干燥与交替降水等因素有关，当果实果肉吸收大量的水分时，内部压力增加，超过果皮细胞组织的承受范围，导致果皮内部出现裂缝；2021—2022、2022—2023 年施硼处理的内裂果率及 2022—2023 年的重度内裂果率均较 CK 有所降低，且以施 Na2B4O7 处理的内裂果率相对较低，这可能是施硼处理提高了果皮硼、钙、钾素的含量。
3.4 施硼对塔罗科血橙果皮海绵层的影响
本研究发现，塔罗科血橙的果皮内裂是不断形成的，果实膨大后期可以在果皮海绵层细胞中观察到空洞，果实成熟期空洞会增大，相比之下，柑橘果实外裂是指柑橘外果皮角质层龟裂，由果顶开始沿着果实纵向由外向内开裂[20]，而内裂则是一个仅在海绵层形成裂缝或空洞的过程。内裂的形成可以通过细胞撕裂和细胞凋亡两种基本形式在解剖结构上观察到，有的裂缝和空洞是由这两种形式共同作用下形成的[12]。施硼处理的塔罗科血橙果实在成熟期表现为海绵层细胞排列紧密。由此可见，施硼可能通过减少细胞凋亡和撕裂，减轻海绵层结构损伤，从而降低内裂果发生率。果皮内裂过程有两个阶段，果实膨大期时，海绵层形成空洞的过程缓慢，但到了果实成熟期，空洞的面积会迅速增加，可能与重庆三峡库区冬春气温较低和空气湿度较高有关，其结果与 Alferez 等[21]、Shi 等[22]、丁常笑[23]的研究结果一致。
4 结论
本试验条件下，施硼能有效提高塔罗科血橙果皮中硼、钙、钾元素含量，有利于增加膨大期塔罗科血橙的果皮厚度和硬度，有效减轻了塔罗科血橙成熟期果皮海绵层裂缝和空洞的形成，进而减少了果皮内裂的发生，且以施 Na2B4O7 处理的效果相对较好。
