基于棗果體積的南疆灰棗單果重簡易估算方法研究

游 磊，馬英杰，洪 明，趙經(jīng)華

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院，新疆烏魯木齊830052)

棗(Zizyphus jujuba Mill)為鼠李科(Rhamnaceae)棗屬(Zizyphus Mill)植物，其營養(yǎng)豐富的維生素B、C、P及多種氨基酸，是藥食兼用果品，素有“木本糧食，滋補(bǔ)佳品”的美譽(yù)。同時也是一種重要的經(jīng)濟(jì)林樹種，在我國具有悠久的發(fā)展歷史［1－5］。自2000年以來我國紅棗產(chǎn)業(yè)呈持續(xù)增長的趨勢，紅棗產(chǎn)業(yè)總體效益呈逐步提高趨勢，紅棗效益增加得益于紅棗種植面積的增加，但是紅棗單產(chǎn)經(jīng)營純收益不高，其原因主要由于棗果品質(zhì)低價格難以得到提升，所以提高棗果品質(zhì)就成為了加速紅棗產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要途徑［6－8］。此外，在紅棗節(jié)水灌溉研究過程中往往通過分析比較不同灌水處理紅棗的果實品質(zhì)來評價某種灌水處理對紅棗品質(zhì)的影響，進(jìn)而評價灌水方法或者灌水技術(shù)的優(yōu)劣。紅棗果實品質(zhì)通常由營養(yǎng)成分及果形、單果重等指標(biāo)來衡量［9］。這些指標(biāo)中，棗果營養(yǎng)成分主要包括維生素C(Vc)的含量，可溶性總糖、可溶性總酸的含量，需要通過特殊的測定方法獲得，用于紅棗銷售時品質(zhì)評價指標(biāo)具有很大的局限性。在實際的生產(chǎn)當(dāng)中更多的采用果型和單果重作為其品質(zhì)的評價指標(biāo)，進(jìn)而對紅棗果實進(jìn)行分級。根據(jù)王娟、謝美玲［10－11］近年研究實踐表明，對棗果的品質(zhì)分析時需測定果形指數(shù)和單果重指標(biāo)，二者的測定過程相對獨立。果形指數(shù)是逐個測定灰棗縱橫徑然后計算果形指數(shù);單果重通常采用稱重法，稱量一千克灰棗總重，數(shù)其個數(shù)，用一千克灰棗總重除以其個數(shù)得單果重;但為了獲得不同灌水處理條件下棗果中某個質(zhì)量范圍的棗果所占的比例，從而從果實品質(zhì)角度來評價灌水質(zhì)量的好壞，就需要對棗果進(jìn)行單獨稱重，當(dāng)處理較多時，樣本量較大，耗時較長。針對該問題本文旨在研究南疆灰棗果實體積與單果重之間的關(guān)系，提出一種棗果單果重的簡易估算方法，實現(xiàn)在測定灰棗縱橫徑的同時，完成灰棗果實的單果重估算，從而提高紅棗果實品質(zhì)測定的工作效率。

1 實驗材料與方法

1.1 供試材料

2013年4月到2013年11月在新疆阿克蘇市農(nóng)業(yè)科技示范園內(nèi)進(jìn)行灰棗灌溉試驗，供試棗樹為灰棗，樹齡9年，株行距2 m×3 m，樹高3 m～3.5 m。采用一行兩管的滴灌灌水方式，即在樹行兩側(cè)50 cm各布置一根滴灌管，滴頭流量3.75 L/h。棗園0～100 cm土壤平均田間持水量(體積含水率)為34.5%，平均干密度為 1.49 g/cm3，0 ～60 cm 的土壤為粉壤土，60 cm～100 cm的土壤為粘壤土。基肥(有機(jī)肥)采用穴施，生育期追肥均隨水滴施，其他管理均與當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶管理措施相同棗樹生長正常，樹勢均勻。

1.2 方法

在灰棗成熟收獲后自然風(fēng)干紅棗。隨機(jī)選取50顆風(fēng)干后的灰棗果實，其中30顆灰棗用于建立模型，剩余20顆用于驗證模型。采用游標(biāo)卡尺分別測灰棗單個果實縱、橫徑。在室內(nèi)采用排水法測量果實體積，用感量為0.01 g的電子天秤對棗果的單果重逐個進(jìn)行稱量。在建立灰棗棗果體積估算模型后，通過統(tǒng)計軟件的回歸分析得到棗果體積和單果重之間的回歸模型，并對其進(jìn)行差異性分析，最終提出基于縱橫徑的灰棗棗果單果重的簡易估算方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 灰棗體積估算模型的建立

對于棗體積的估算，崔寧博［12］提出通過圓柱體積計算公式來估算棗的體積，此估算方法是將梨棗縱徑及其前部橫徑R1、中部橫徑R2、后部橫徑R3平均值R=(R1+R2+R3)/3(具體測定位置如圖1(a)所示)，帶入圓柱體積公式進(jìn)而得到梨棗估算體積，此法能夠獲得較高的測量精度，但需測量三個部位的橫徑較為耗時。通過對灰棗中部橫徑R2與前、中、后部橫徑均值R的回歸分析后，發(fā)現(xiàn)二者的相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.96，表明二者具有較好的相關(guān)性(如圖1(b)所示)。故在建立模型過程中采用灰棗中部橫徑進(jìn)行紅棗體積估算。

圖1 灰棗橫徑測定位置及中部橫徑與其前中后部橫徑均值的相關(guān)關(guān)系

運用排水法實測紅棗體積，用精度為0.01 mm的電子游標(biāo)卡尺對隨機(jī)抽取的30顆灰棗果實進(jìn)行測量，測量內(nèi)容為灰棗縱徑H、前部橫徑R1、中部橫徑R2、后部橫徑R3。由于灰棗果實外型近似于橢球體，梨棗的近似于圓柱體，外形有較大差異(如圖2所示)，故分別采用圓柱和橢球體積公式［13］進(jìn)行灰棗體積估算，并根據(jù)排水法的測定結(jié)果進(jìn)行比選，選取誤差小的作為灰棗體積估算模型。

圖2 梨棗與灰棗的果實外形特征

將紅棗縱橫徑帶入理論公式得理論體積，兩體積公式為:橢球體積公式圓柱體積公式實測值與理論值的相對誤差結(jié)果如表1所示。

表1 兩種體積公式估算的紅棗果實體積及其與實測值的相對誤差

由表1得知，用橢球體積公式估算灰棗體積與實測值的平均相對誤差為3.81%，圓柱體積公式估算灰棗體積與實測值的平均相對誤差為33.37%;用橢球體積公式計算所得灰棗體積與真實值的相對誤差較用圓柱體積公式計算所得灰棗體積與真實值的相對誤差小很多，故可用橢球體積公式進(jìn)行灰棗體積估算。

2.2 灰棗單果重的簡易估算模型

灰棗的體積與質(zhì)量存在相關(guān)性。在建立好的灰棗體積估算模型的基礎(chǔ)上建立灰棗體積與灰棗單果重的回歸關(guān)系，從而建立灰棗單果重的估算公式。

把灰棗果實近似的看成橢球體，用橢球體的體積計算公式計算出灰棗體積，用灰棗體積與灰棗單果重進(jìn)行回歸分析，得到相關(guān)系數(shù)較高的估算公式。

灰棗體積估算及單果重測定結(jié)果如表2所示。

表2 灰棗體積估算及單果重測定結(jié)果

用回歸分析軟件SPASS對用橢球體積計算公式所得30顆灰棗體積與所測得的相應(yīng)灰棗單果重進(jìn)行回歸分析，得到用灰棗果實縱橫徑所計算的體積來估算單果重的回歸方程［14］(見表3)。

表3 灰棗單果重與體積回歸分析結(jié)果

由表3回歸結(jié)果可以看出用橢球體積公式所估算的灰棗體積與灰棗單果重的相關(guān)性是:一元線性方程回歸的相關(guān)系數(shù)最高，說明用該一元線性方程所估算的灰棗單果重更接近真實值。

2.3 公式計算值與測定值之間的差異顯著性檢驗

用剩余20顆灰棗驗證回歸方程適用性:實測值所測得的灰棗單果重與用回歸方程計算值進(jìn)行t檢驗［15］，評價回歸方程的適用程度。

由t檢驗結(jié)果如表4所示，二者均值非常接近，且二者的相關(guān)系數(shù)很高，達(dá)到了0.978，t統(tǒng)計量的值是 0.856，95% 的 置信區(qū)間 (－0.05341，0.02241)，99%的置信區(qū)間(－0.06773，0.03663)，臨界置信水平都為0.403，遠(yuǎn)大于5%。說明實際稱重法測得灰棗單果重與回歸公式計算的灰棗單果重之間沒有顯著差異，表明用回歸分析所得的質(zhì)量估算的一元線性方程能夠較好地估算灰棗的單果重。

表4 灰棗實測質(zhì)量與估算質(zhì)量的差異顯著性檢驗結(jié)果

3 結(jié)論

(1)南疆灰棗的棗果體積可用橢圓體積公式來估算，該體積公式可以表示如下。

式中:V為灰棗果實體積(cm3);H為灰棗果實縱徑(cm);R為灰棗果實中部橫徑(cm)。

(2)基于果實體積的南疆灰棗棗果單果重的估算公式可以表示如下。

式中:M為灰棗單果重(g);α，β分別為經(jīng)驗參數(shù)，其他參數(shù)意義同前，與試驗條件相似時，可采用表3的參數(shù)。

4 討論

本文所提出的基于棗果體積的灰棗單果重的估算方法將棗果果型指數(shù)和單果重兩個相對獨立的測定過程簡化為一個過程，即通過測定棗果的果實縱橫徑，計算得到果實體積，進(jìn)而估算棗果單果重。該方法簡單、實用，非常適用于大樣本的測定，具有一定的實用價值。由于灰棗單果重受含水率的影響較大，研究中的棗果選取滴灌條件下的灰棗樹成熟收獲后自然風(fēng)干紅棗，因此該方法的推廣應(yīng)用具有一定的局限性。本文提出的方法適用于滴灌條件下自然風(fēng)干的灰棗，在具體應(yīng)用時要注意對棗果含水量率定，其他棗樹品種及灌溉條件下該方法的適用性還需要進(jìn)一步研究。

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