中国农业科学 | 福建省农业科学院果树研究所柚课题组探索不同果形柑橘果实的裂隙发生规律

学术   2024-10-14 21:01   英国  
田间水分失调易引起柑橘采前裂果现象,其裂果程度随土壤干、湿(旱、涝)骤变而加剧,果皮组织受膨胀应力屈服产生韧性断裂是果壳裂隙发生的主要原因之一。柑橘果实生长虽遵循生物发育规律,但果皮裂隙发生则服从力学原理。然而,目前缺乏应用膨胀应力解析柑橘裂隙发生规律的有效方法。

近期,福建省农业科学院果树研究所柚课题组完成的题为“柑橘果实形态与果皮裂隙发生规律的研究在《中国农业科学》2024年第57卷17期正式发表。

根据柑橘果壳结构分层特征,将果壳视为密闭压力容器,依据压力容器壁应力分析方法,阐释各类果形果壳膨胀应力分布与果皮裂隙发生规律。

果壳形态直接影响膨胀应力分布与裂隙规律。

①椭圆形果实:果形指数FSI<1时,果壳的果顶应力σTop>赤道经向应力σΦ-Mid>赤道环向应力σθ-Mid,因而扁椭圆形果实裂隙多位于果顶,如早熟温州蜜柑C. reticulata Satsuma品系;果形指数FSI>1时,果顶应力σTop<赤道经向应力σΦ-Mid<赤道环向应力σθ-Mid,即长椭圆形果实裂隙多呈纵裂,如‘奈维林娜’脐橙(C. sinensis Navelina Navel);果形指数FSI=1时,近圆球形果壳裂隙多位于果壳最薄处dmin,果顶应力与赤道应力比值与其对应部位果壳厚成反比σTop/σMid=dMid/dTop,如‘甜春桔柚’(Spring-sweet Tangelo)裂隙多位于果腰赤道部的果皮最薄处呈环状横裂,而‘纽荷尔’脐橙(C. sinensis Newhall Navel)的裂隙多始于脐顶最薄处。

椭圆形果实裂果

②果形近心形文旦柚类果实的果顶凹处易构造膨胀“应力集中”条件,且与砂囊椭球顶部膨胀应力极大点重合,以致果实顶部呈规律性的裂隙,如‘度尾文旦’柚(Citrus grandis Duweiwendan)。

‘度尾文旦’果蒂与果顶部对称裂隙图

裂隙与最大横径垂直

③在田间水势陡增时,高糖果实的体积膨胀比与裂果率均大于低糖果实。

柑橘果壳裂隙始于果壳膨胀应力最大处,裂隙延伸方向与最大应力方向垂直。果形越偏离球形、果壳厚差异越显著,膨胀应力分布越不均匀,裂果率越高。遇田间水势陡增时,高含糖量果实裂果率大于低含糖量果实裂果率。

该研究获得福建省公益类科研院所专项(2022R1028006)、福建省平和县现代农业产业园中央财政奖补资金项目(PH2022-01)的资助。



论文链接:
柑橘果实形态与果皮裂隙发生规律

引用本文:

王贤达, 张立杰, 吴兴明, 程德明, 李健. 柑橘果实形态与果皮裂隙发生规律[J]. 中国农业科学, 2024, 57(17): 3458-3468.

WANG XianDa, ZHANG LiJie, WU XingMing, CHENG DeMing, LI Jian. Occurrence Rules of Citrus Fruit Shape and Peel Cracks[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2024, 57(17): 3458-3468.




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