青农巴瑟斯学院创新创业实践服务团携果柄补钙新型产品实地试用

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单位：青岛农业大学巴瑟斯未来农业科技学院

作者：宋军瑶

响应国家乡村振兴战略，加强农业科技创新。为了解目前国内外套袋苹果补钙方法的行业背景，研发和完善苹果果柄补钙新型纸袋，测试产品实地运用的效果，为乡村振兴贡献力量，12月30日，青岛农业大学巴瑟斯未来农业科技学院“兴农”果柄套袋产品创新创业实践服务团，利用食品、化学专业知识和中外合作办学中外课程交叉融合的优势，对行业背景进行探索，研发出了果柄补钙新型纸袋并与山东省枣庄市峄城区东村家庭农场合作进行产品试用，并通过线上会议方式进行总结汇报，此实践对于防治套袋苹果缺钙、大规模推广套袋苹果果柄补钙技术、响应国家乡村振兴战略具有重要意义。

一、套袋苹果补钙行业背景文献调研

我国套袋苹果补钙方法95%沿用常规非套袋苹果补钙方法。而常规补钙方法并不适于套袋苹果，导致补钙效果差，仅由此造成果实腐烂等损失约占总产量的20%～30%，经济损失极其严重，直接导致每年经济损失30亿～50亿，这严重影响着苹果产业的蓬勃发展和经济效益，大大打击了果农种植苹果的积极性。因此，套袋苹果合理补钙新产品的开发是当今苹果产业一个必须要面对和急需解决的问题。

实践团通过线上合作的方式对国内外近年来文献进行整理总结，并通过线上会议的方式进行汇报总结，为实践团产品的研发思路打下坚实的基础。

二、套袋苹果合理补钙新产品的开发完善

针对目前果柄补钙技术中存在的主要问题，实践团经过研发，建立定点定向控释模型，并将控释凝胶的使用与苹果纸袋一次成型过程相结合，简化工艺流程，实现果柄补钙技术的大规模推广。同时，通过双激素共同作用，有效解决苹果果实内Ca2+分区合理性问题，从而高效降低套袋苹果苦痘病等缺钙症的发生率，大大提高套袋苹果果品品质。

具体来讲，针对常规果柄补钙技术成本高，无法大规模推广的瓶颈问题，实践团研发制备壳聚糖（CTS）-海藻酸钠-CaCO3与壳聚糖-海藻酸钙-IAA-ABA层层自组装微囊，并将双微囊分散于超保水壳聚糖温敏凝胶中，制备得到含有双微囊的复合凝胶体系。利用凝胶的温敏性能，将双微囊控释体系使用工艺与苹果纸袋一次成型过程相结合，简化制备及使用流程，实现果柄部位凝胶覆盖与套袋流程一体化。通过在精确时间点对果柄处吸附的复合凝胶喷洒柠檬酸/柠檬酸钠溶液，对壳聚糖（CTS）-海藻酸钠-CaCO3层层自组装微囊中的CaCO3沉淀进行酸溶处理，对壳聚糖-海藻酸钙-IAA-ABA层层自组装微囊中的海藻酸钙进行Na/Ca置换，促进微囊溶胀，从而同时实现Ca2+、IAA及ABA的精确释放，有效解决了果实生长过程中果柄对Ca2+、IAA及ABA的有效吸收问题，原理示意图如图1所示。另外，我们采用IAA和ABA两种植物激素共同作用，利用层层自组装微囊包裹和海藻酸的Na+/Ca2+置换方法，实现对IAA和ABA的长期稳定存储及在补钙高峰期与Ca2+同步的定点定向释放，从而解决苹果果实内Ca2+吸收后的再分配问题。而且，我们开发的套袋苹果果柄补钙凝胶产品巧妙地利用了壳聚糖温敏凝胶体系低温流动、高温成胶且成型后形态不具有可逆性的性质，在低温下将流动态凝胶涂抹于纸袋内侧，后提高温度，实现固态凝固，在纸袋加工过程中即可完成此工序，为实现果柄补钙大规模应用提供了关键的技术支持。

图1 基于浓度梯度响应的Ca2+、IAA及ABA定点定向控释模型图

三、产品试用情况调研

本年度实践团在东村家庭农场管辖内的果园选择富士苹果八年株进行果柄套袋补钙实验。共选择果树100株，其中20株为空白对照组，其余80株共分为四个实验组进行样品试用实验。2022年10月果实收获季，统计数据如下：空白对照组果实产量为382公斤，四个实验组的果实产量分别为491公斤、502公斤、517公斤、525公斤，实验组平均果实增收达30%以上。另外，苦痘病发病率由对照组的17%降低至实验组的2.8%。因此，“兴农”果柄套袋技术在东村家庭农场取得令人满意的试用效果，补钙效果明显，有效降低苦痘病发病率，并实现大幅度果实增产。

进一步调研目前传统补钙方法的局面和研究方法，为实践团的研究打下基础。实践团开发的新产品打破了传统补钙方法强行用于套袋苹果补钙的尴尬局面，产品补钙降害效果明显，产品市场占有潜力高，适用性强，市场前景广阔，对防治套袋苹果缺钙问题、促进苹果产业的蓬勃发展具有重要社会价值。

此外，习总书记强调“农业现代化关键是农业科技现代化，各地应加强农业科技创新，力争让农民用最好的技术种出最好的果实。”因此，高效提高套袋苹果补钙、降低套袋苹果病害，对于响应国家乡村振兴战略、加强农业科技创新具有重要意义！