氣象條件對蜜脆蘋果品質(zhì)的影響

馬玉平，吾米提·居馬太，叢桂芝，馮岷華，祖農(nóng)·阿比提

（1.伊犁州氣象局，新疆 伊寧 835000；2.伊犁州林業(yè)科學(xué)研究院，新疆 伊寧 835000）

蜜脆“HONEYCRISP”是美國明尼蘇達大學(xué)園藝系選育，以“Macoun”與“Honeygold”雜交培育而成的中熟蘋果品種。 2011 年伊犁州林業(yè)科學(xué)研究院從西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院引進，該品種品質(zhì)優(yōu)良、耐貯運、售價高，栽培效益十分顯著； 2014 年通過新疆維吾爾自治區(qū)林木良種委員會認定[1-8]，種植面積推廣很快，在伊犁河谷達2 000 hm2以上。

同一片果園、同一品種的蘋果，在同等地力、同等管理水平下， 蘋果品質(zhì)的好壞主要受氣象條件的影響。 蘋果品質(zhì)構(gòu)成要素包括果實大小、硬度、果形指數(shù)、色澤、可溶性固形物、糖、酸等，國內(nèi)外有些學(xué)者已經(jīng)就氣象因子與蘋果品質(zhì)的關(guān)系做了一些研究[8-13]，余優(yōu)森等[14]對天水等地的元帥系蘋果的品質(zhì)與氣象條件之間的關(guān)系進行了研究， 認為7 月上中旬、8 月中旬和9 月上中旬的氣象條件對蘋果的含糖量、含酸量和硬度有著重要影響。 王菱等[15]認為，6—8 月的氣溫、氣溫日較差，4—9 月的降水量、相對濕度、最低氣溫、日照時數(shù)等氣象因子對元帥系蘋果綜合品質(zhì)（可溶性固形物、可滴定酸、硬度、果形、色澤、風(fēng)味等）有著重要影響。 果實大小是果實品質(zhì)的重要性狀，魏欽平等[16]認為,果實大小主要受8 月降水量、5、7 月相對濕度、9 月日照時數(shù)及≥10 ℃積溫的影響。 國內(nèi)外在氣象條件對蘋果品質(zhì)的影響研究工作多見于元帥、富士、秦冠及高酸蘋果等品種，有關(guān)氣象因子對蜜脆蘋果品質(zhì)的影響方面尚未開展研究。

本文著重研究蜜脆蘋果品質(zhì)構(gòu)成要素（果實大小、果實硬度、可溶性固形物、酸度等）與氣象因子的關(guān)系，找出對蜜脆蘋果品質(zhì)形成有利的氣象因子，建立伊犁蜜脆蘋果品質(zhì)形成要素的氣象因子影響方程，為蜜脆蘋果農(nóng)業(yè)氣象指標的建立、伊犁蜜脆蘋果產(chǎn)業(yè)區(qū)劃布局提供技術(shù)支撐。

1 資料來源與統(tǒng)計分析方法

1.1 資料來源

2013—2019 年蜜脆蘋果品質(zhì)構(gòu)成要素（果實大小、果實硬度、果形指數(shù)、可溶性固形物、酸度等）數(shù)據(jù)均來源于伊犁州林業(yè)科學(xué)研究院， 蘋果的品質(zhì)檢測由伊犁州林科院實驗室完成, 用天平測量果實大?。挥糜螛丝ǔ邷y量果實縱橫徑；用CY-1 果實硬度計測定果實硬度；用TD-45 數(shù)字折光儀測量果實可溶性固性物含量；用PHS-3C 酸度計測量酸度；選取地點： 察布查爾縣（海努克鄉(xiāng)果園經(jīng)緯度為81°25′30″E，43°45′43″N; 林科所察布查爾縣苗圃為81°10′38″E，43°43′16″N）、伊寧縣（巴依托海鄉(xiāng)果園經(jīng)緯度為81°46′18″E，43°42′26″N; 英塔木鎮(zhèn)果園為81°31′49″E，43°48′01″N; 青年農(nóng)場果園為81°43′46″E，43°52′28″N）、鞏留縣（果園經(jīng)緯度為82°14′32″E，43°26′55″N）、新源縣（果園經(jīng)緯度為83°14′29″E，43°21′45″N）、霍城（果園經(jīng)緯度為80°46′42″E，44°14′10″N）等不同果園蜜脆蘋果的品質(zhì)采樣數(shù)據(jù)（表1）。 采樣時取選樹齡（6～7 a）接近、樹勢良好的果園。 開花期到果實成熟期是蘋果品質(zhì)形成的關(guān)鍵時期，伊犁河谷種植的蜜脆蘋果開花期一般在4 月中旬，果實成熟期一般在9 月初至9 月中旬，本文選取4 月1 日—9 月30 日的氣溫、降水、日照、相對濕度等氣象要素，氣象數(shù)據(jù)來源于距離采樣點最近的國家氣象觀測站。

1.2 統(tǒng)計分析方法

選取2013—2019 年4 月1 日—9 月30 日的氣溫、降水、日照、相對濕度等氣象要素，分別統(tǒng)計各氣象要素候、旬、月值，采用逐步回歸方法與PLS 回歸分析蜜脆蘋果品質(zhì)主要構(gòu)成要素（果實大小、可溶性固形物、酸度、果實硬度）與氣象因子的關(guān)系，初步篩選出與果實大小、可溶性固形物、酸度、果實硬度關(guān)系密切的氣象因子，剔除引起多重共線性的因子，分別建立模型。 再根據(jù)相關(guān)性、顯著性、具有明顯生物學(xué)意義3 個原則進一步優(yōu)化因子， 最后建立具有生物學(xué)意義的回歸方程。

2 計算結(jié)果

2.1 果實大小（Y1）與氣象因子的相關(guān)關(guān)系

采用逐步回歸與PLS 回歸的方法， 從98 個氣象因子中初步篩選出5 個因子與蜜脆蘋果果實大小密切相關(guān)，根據(jù)相關(guān)性、顯著性、具有明顯生物學(xué)意義3 個原則進一步優(yōu)化選出的氣象因子，建立穩(wěn)定、實用的關(guān)系方程，按照上述原則優(yōu)化后，選出3 個氣象因子，進行多元回歸分析，得到：

式中，Y1代表果實大小、X1為5 月下旬的日照時數(shù)、X2為6 月下旬的降水量、X3為7 月下旬的降水量。X1所占權(quán)重最大， 為0.505，X2所占權(quán)重為0.198，X3所占權(quán)重為0.263，合計0.966。

從表2 可看出，條件指數(shù)值均＜10，說明方程各因子之間不存在多重共線性的情況，3 個自變量都是相互獨立的。

表2 果實大小共線性診斷

通過（1）式可以看出，蜜脆蘋果果實大小與5 月下旬的日照時數(shù)、6 月下旬的降水量、7 月下旬的降水量等氣象因子關(guān)系密切。 果實大小與這3 個因子均為正相關(guān)。

2.2 可溶性固形物含量（Y2）與氣象因子的相關(guān)關(guān)系

蘋果中可溶性固形物是所有溶解于水的化合物的總稱，包括糖、酸、維生素、礦物質(zhì)等，是衡量果實營養(yǎng)的重要指標之一， 其含量影響著蘋果的口感和風(fēng)味。 在伊犁種植的蜜脆蘋果可溶性固形物的含量為10.68%～16.64%，均值為14.18%（表1）。通過PLS回歸法挑選出影響蜜脆蘋果可溶性固形物含量的氣象因子，得到（2）式：

式中，Y2代表可溶性固形物含量、X4為7 月上旬的日照時數(shù)、X5為8 月下旬的日照時數(shù)、X6為6 月下旬的日照時數(shù)、X7為7 月中旬的日照時數(shù)、X8為8月中旬的平均氣溫。 其中，X4所占權(quán)重最大，為0.652，X5所占權(quán)重為0.124，X6所占權(quán)重為0.104，X7所占權(quán)重為0.046，X8所占權(quán)重為0.051， 合計0.977。

由（2）式可以看出，蜜脆蘋果的可溶性固形物含量與日照時數(shù)、氣溫關(guān)系密切，與8 月中旬的平均氣溫呈正相關(guān)；與6 月下旬、7 月上中旬、8 月下旬的日照時數(shù)呈正相關(guān)。

2.3 酸度（Y3）與氣象因子的相關(guān)關(guān)系

蘋果果實中的酸度是決定果實品質(zhì)的一個重要因子，它取決于果實中有機酸（主要是蘋果酸）的含量。它是糖的不完全氧化產(chǎn)物，同時又是各種各樣化合物——醣、氨基酸及脂肪的原始材料[7]。 果實含酸量對果實風(fēng)味影響較大，對于鮮食蘋果來說，可滴定酸含量0.2%～0.5%（或pH 3.4～4.0）的果實較符合要求。蘋果糖酸含量雖然是相互獨立的性狀，但兩者對果實風(fēng)味的影響卻是互相制約的， 蘋果的風(fēng)味除取決于糖、酸含量的絕對值外，還取決于糖、酸的比例，即糖酸比。糖酸比越大味感越甜，糖酸比越小則味感越酸。 伊犁種植的蜜脆蘋果的糖酸比在14.33～43.92，均值25.78；酸度較高，在0.37%～0.96%，均值0.55%。 蜜脆蘋果果實的酸度與氣象因子關(guān)系密切：

式中，Y3表示果實的酸度，X9為8 月中旬的相對濕度，X10為9 月上旬的日照時數(shù)，X11為9 月中旬的日照時數(shù)，X12為6 月中旬的相對濕度，X13為5 月上旬的日照時數(shù)。 其中，X9所占權(quán)重最大， 為0.420，X10所占權(quán)重為0.179，X11所占權(quán)重為0.169，X12所占權(quán)重為0.076，X13所占權(quán)重為0.096，合計0.939。

由（3）式可以看出，蜜脆蘋果果實的酸度與相對濕度、日照時數(shù)等氣象因子關(guān)系密切，與8 月中旬的相對濕度和9 上旬的日照時數(shù)呈正相關(guān)； 與9 月中旬的日照時數(shù)、6 月中旬的相對濕度、5 月上旬的日照時數(shù)呈負相關(guān)。

2.4 果實硬度（Y4）與氣象因子的相關(guān)關(guān)系

果實硬度不僅影響到鮮食蘋果的口感， 還與蘋果的貯藏性有關(guān)， 是鮮食蘋果品質(zhì)評價的主要因子之一， 在伊犁種植的蜜脆蘋果果實硬度（表1）在4.86～11.17 kg/cm2，平均7.70 kg/cm2，果實硬度適中，口感酥脆，達到優(yōu)質(zhì)指標。果實硬度也與氣象因子關(guān)系密切：

式中，Y4表示果實硬度，X14為9 月下旬平均氣溫、X8為8 月中旬的平均氣溫、X15為4 月1 日—9 月30日≥15 ℃的積溫、X16為8 月中旬的日照時數(shù)、X13為5 月上旬的日照時數(shù)。其中，X14所占權(quán)重最大，為0.356，X8所占權(quán)重為0.160，X15所占權(quán)重為0.290，X16所占權(quán)重為0.073，X13所占權(quán)重為0.072， 合計0.951。

由（4）式以看出，蜜脆蘋果果實硬度與氣溫、日照時數(shù)、積溫關(guān)系密切，與9 月下旬的平均氣溫呈負相關(guān)，與8 月中旬的平均氣溫和日照時數(shù)呈正相關(guān)，還與4 月1 日—9 月30 日≥15 ℃的積溫和5 月上旬的日照時數(shù)呈正相關(guān)。

3 結(jié)論

（1）蘋果果實大小的變化源于果實細胞的分裂與膨大，在開花后與果實幼果期，果實增大的主要原因在于果實細胞的分裂速度與時間，分裂越快、持續(xù)時間越長，果實細胞也越多，果實就大；在果實的兩次快速膨大期期間， 果實的大小取決于果實細胞膨大速度的快慢。 在這2 個階段如果氣象條件適合果實細胞分裂與膨大，果實就大，反之，則小。

蜜脆蘋果果實大小與5 月下旬的日照時數(shù)、6月下旬的降水量、7 月下旬的降水量呈正相關(guān)，5 月下旬日照時數(shù)越長，果實細胞分裂越快，6 月下旬和7 月下旬（果實第一次膨大期處于其中）的降水量越大，水分充足，果實細胞膨大速度快，果實就大。

（2）蜜脆蘋果果實可溶性固形物含量與日照時數(shù)關(guān)系密切， 日照時間越長越有利于果實糖分的積累，可溶性固形物含量也越高；如果氣象條件適宜，果實可溶性固形物含量就高。 可溶性固形物含量與8 月中旬（果實第二次膨大期） 的平均氣溫呈正相關(guān)，還與日照時數(shù)關(guān)系密切，分別與6 月下旬、7 月上中旬、8 月下旬的日照時數(shù)呈正相關(guān)，日照時數(shù)越長果實糖分積累也越多。

（3）蜜脆蘋果果實酸度與8 月中旬的相對濕度呈正相關(guān)，與9 月上旬的日照時數(shù)也呈正相關(guān)，而與9 月中旬、5 月上旬的日照時數(shù)呈負相關(guān)； 與6 月中旬的相對濕度呈負相關(guān)。此期間日照時數(shù)越長、濕度越大，果實有機酸占比也越小，果實酸度就小。

（4）蜜脆蘋果果實的硬度與9 月下旬的平均氣溫呈負相關(guān)，9 月下旬的平均氣溫越高，果實成熟度也越高，果實硬度就小；與5 月上旬、8 月中旬的日照時數(shù)、8 月中旬的平均氣溫、4—9 月≥15 ℃的積溫呈正相關(guān)。 此期間日照時間越長、氣溫越高、積溫越多，越有利于干物質(zhì)的積累，果實硬度也越高。

4 討論

（1）用逐步回歸與PLS 回歸法分析蜜脆蘋果品質(zhì)各主要構(gòu)成要素（果實大小、可溶性固形物、酸度、果實硬度）與氣象因子的關(guān)系，篩選出與蜜脆蘋果品質(zhì)構(gòu)成要素關(guān)系密切的氣象因子，并建立模型。但是基于純數(shù)學(xué)方法選出的因子， 而且實驗資料的序列比較短， 所選出的因子只是符合這一時間段果實大小變化的情況，方程穩(wěn)定性會比較差，還有些因子沒有明顯的生物學(xué)意義，因子數(shù)也比較多。 所以，根據(jù)相關(guān)性、顯著性、具有明顯生物學(xué)意義3 個原則進一步精減優(yōu)化選出的氣象因子，最后建立穩(wěn)定、實用的關(guān)系方程。

（2）蘋果果實酸度的增加有2 個層面，一是在糖與酸的總量變化不大時，降水多、濕度大，不利于可溶性固形物的形成，有利于有機酸的生成。雖然糖與酸總量增加不多，果實中有機酸的占比卻增加了，果實酸度就高，例如，8 月中旬的相對濕度與果實的酸度呈正相關(guān)，此期間降水量越多、濕度越大，影響果實的糖分積累，卻有利于果實有機酸含量的增加，果實有機酸占比高，果實酸度就大；9 月上旬日照時間長， 有機酸含量增加的速度高于可溶性固形物含量的速度，酸度相應(yīng)也就大了；與之相反，9 月中旬日照時間長可溶性固形物含量增加的速度高于有機酸含量增加的速度，糖酸比變高，酸度下降。

（3）蜜脆蘋果果實硬度的變化包含2 個階段，前期蘋果果實生長越快，果實干物質(zhì)積累也越多，果實硬度就越高，后期接近成熟時，果實硬度與成熟度關(guān)系密切，成熟度越高，果實硬度也越小。 果實硬度與8 月中旬的平均氣溫和日照時數(shù)呈正相關(guān)， 因為8月中旬正處于蜜脆果實的第二次膨大期， 此時果實快速生長，平均氣溫越高、日照時間越長，果實細胞膨大速度也越快，干物質(zhì)積累也越多，果實硬度就越高；果實的硬度還與4 月1 日—9 月30 日≥15 ℃的積溫呈正相關(guān)，積溫越高，也越有利于果實干物質(zhì)積累， 果實硬度越大， 與9 月下旬的平均氣溫呈負相關(guān)，此時果實基本成熟，氣溫越高，果實成熟度也越高，果實硬度就越小。

（4）果實二次膨大期間的氣象因子對果實的大小、硬度、酸度的影響是不同的，比如8 月中旬的相對濕度與果實的酸度呈正相關(guān)， 而與果實的硬度呈負相關(guān)； 而8 月的降水量對果實的大小和硬度的影響也是相反的， 降水量越大， 果實細胞膨大速度越小，果實越小，果實細胞膨大速度慢，細胞排列會緊密一些，果實硬度反而越高。

（5）綜上所述，蜜脆蘋果的品質(zhì)構(gòu)成因子與氣象因子之間關(guān)系密切， 影響蜜脆蘋果品質(zhì)的氣象要素主要包括日照時數(shù)、相對濕度、平均氣溫、降水量等，影響時段主要集中在5—9 月，這期間正是蘋果果實的形成期，在果實的兩次膨大期及前后幾旬，氣象因子變化對蘋果品質(zhì)的形成影響最明顯。 氣溫和日照時數(shù)對蜜脆蘋果品質(zhì)構(gòu)成要素的影響較為顯著；6—7 月的降水量對果實的大小有較大影響；6 月、8月的相對濕度對果實酸度有影響；≥15 ℃的積溫影響果實的硬度。

蜜脆蘋果品質(zhì)形成的要素值來源于伊犁州林科所2013—2019 年從5 個縣的果園采樣的數(shù)據(jù)，因為實驗不是為了分析品質(zhì)與氣象條件的關(guān)系而設(shè)計的，每年的實驗設(shè)計側(cè)重點都不同，取樣時間也不固定， 蘋果成熟度存在一定的差異， 樣本序列相對較短，都會對分析結(jié)果產(chǎn)生影響。 因此，本文中挑選出的對蜜脆蘋果品質(zhì)的影響氣象因子還需今后進一步驗證。