基于果實品質綜合評價的南疆駿棗優(yōu)生區(qū)劃分實踐驗證

梁豐志，童盼盼，張亞若，金玉，王浩云，吳翠云，3，王江波，3

（1.塔里木大學植物科學學院/塔里木大學南疆特色果樹高效優(yōu)質栽培與深加工技術國家地方聯(lián)合工程實驗室，新疆 阿拉爾 843300；2.南京農(nóng)業(yè)大學信息科技學院，江蘇 南京 210000；3.新疆生產(chǎn)建設兵團塔里木盆地生物資源保護利用重點實驗室，新疆 阿拉爾 843300）

新疆紅棗獨特的風味及品質早已享譽國內(nèi)外，紅棗產(chǎn)業(yè)作為新疆農(nóng)業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)之一得到蓬勃發(fā)展。駿棗（Ziziphus jujubeMill.‘Junzao’）作為新疆紅棗主栽品種之一，種植面積隨新疆紅棗產(chǎn)業(yè)的發(fā)展持續(xù)增加。目前，新疆紅棗產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能過剩，且駿棗果實品質在不同產(chǎn)區(qū)存在較大差異［1，2］，因此迫切需要對南疆駿棗主產(chǎn)區(qū)果實品質進行深入分析，明確駿棗優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)。

周麗［3］曾根據(jù)20年氣象資料對新疆紅棗進行過優(yōu)生區(qū)劃分。但新疆為灌溉農(nóng)業(yè)且土壤類型多樣，駿棗果實的綜合品質受多種因素共同影響，僅基于氣象因子劃分優(yōu)生區(qū)有一定局限性。通過果實綜合品質評價對上述利用氣象資料劃分的優(yōu)生區(qū)進行驗證，可以進一步明確優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)，對駿棗產(chǎn)區(qū)進行優(yōu)中擇優(yōu)。因此，本研究選取可代表當?shù)匾话阍耘嗨降尿E棗園，采集駿棗完熟期果實進行品質測定及綜合評價，驗證基于氣象資料的優(yōu)生區(qū)劃分結果，明確南疆駿棗優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)，為南疆駿棗資源多元化開發(fā)利用、重構優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)以及提質增效、科學健康發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

于2019年9月底，自塔里木盆地（76°06′～88°09′E、36°55′～41°50′N）周邊代表性駿棗產(chǎn)區(qū)中選擇管理水平中等、可代表產(chǎn)區(qū)一般水平的15個駿棗園，從每個駿棗園中隨機選取5棵8～10 a長勢一致、正常生長的駿棗樹，于每棵樹東、南、西、北四個方向共選擇60粒無機械損傷、無病蟲害的完熟期果實，每個棗園共采集300粒，帶回實驗室進行果實品質分析。采樣點詳細信息如表1所示。

表1 環(huán)塔里木盆地駿棗采樣點信息

1.2 測定指標及方法

供試果實采回后，從每棵棗樹樣品中隨機選取45粒棗果，用于品質指標測量；剩余15粒棗果烘干，計算制干率；每個果園5次重復。

品質指標及測定方法：單果質量，用分析天平（測量精度0.1 mg）稱量；果實縱橫徑，用游標卡尺（精度0.01 mm）測量；可溶性固形物含量，用手持數(shù)顯折射計測定；總黃酮含量，采用超聲輔助提取法［4］測定；蛋白質含量，用考馬斯亮藍G-250染色法［5］測定；果實糖酸含量，采用氣相色譜法［6］測定；糖酸比，總糖含量與總酸含量的比值；維生素C含量，用鉬藍比色法［7，8］測定。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel對數(shù)據(jù)進行整理，采用統(tǒng)計軟件SPSS、DPS對數(shù)據(jù)進行相關性分析、方差分析和主成分分析，采用R語言及Origin對數(shù)據(jù)進行可視化。

2 結果與分析

2.1 不同產(chǎn)區(qū)駿棗果實品質指標比較分析

由表2可以看出，15個產(chǎn)區(qū)的駿棗總糖含量為87.93～261.12 mg/gFW，33團的最小，46團的最大；總酸含量為2.71～9.94 mg/gFW，33團的最小，3團的最大；糖酸比為20.16～38.91，50團的最小，46團的最大；VC含量為3.26～4.87 mg/gFW，47團的最小，洛浦的最大；蛋白質含量為1.13～2.74 mg/gFW，50團的最小，224團的最大；可溶性固形物含量為28.47%～38.30%，于田的最小，47T的最大；總黃酮含量為0.71～1.04 mg/gFW，沙雅的最小，3團的最大。通過變異系數(shù)對比發(fā)現(xiàn)，蛋白質含量變異系數(shù)最大，為27.96%；其次為總酸和總糖含量，分別為20.86%和20.05%；可溶性固形物含量變異系數(shù)最小，僅為9.06%。說明不同產(chǎn)區(qū)氣候、土壤等綜合因素對駿棗的蛋白質、總糖、總酸含量影響較大，而對可溶性固形物含量影響較小。

表2 南疆15個產(chǎn)區(qū)駿棗果實內(nèi)在品質指標含量差異

由表3可以看出，外在品質指標中單果重的變異系數(shù)最大，為20.14%，其變化范圍為15.12～31.55 g，50團的最低，于田的最高；可食率的變異系數(shù)最小，僅為0.41%，其變化范圍為95.99%～97.73%，50團的最低，沙雅的最高。其余指標的變異系數(shù)均在6.6%～8.7%之間，變異較小，其中，縱徑變化范圍為40.62～50.59 mm，3團的最小，沙雅的最大；橫徑變化范圍為27.27～37.08 mm，50團的最小，于田的最大；制干率為38.86%～51.83%，沙雅的最低，29團的最高。

表3 南疆15個產(chǎn)區(qū)駿棗果實外在品質指標差異

綜合來看，不同產(chǎn)區(qū)的駿棗果實品質存在明顯差異，蛋白質含量、總酸含量、單果重、總糖含量受不同產(chǎn)區(qū)氣候、土壤等綜合因素影響較大，可食率受影響最小，縱橫徑、制干率和可溶性固形物含量受影響也較小。

2.2 不同產(chǎn)區(qū)駿棗果實品質指標相關性分析

如圖1所示，總酸含量與總糖、總黃酮含量在0.05水平呈顯著正相關，與糖酸比在0.05水平呈顯著負相關；蛋白質含量與制干率在0.05水平呈顯著負相關；縱徑、橫徑均與單果重在0.001水平顯著正相關，與可食率在0.05水平顯著正相關；可食率與單果重在0.01水平顯著正相關，與總黃酮在0.05水平顯著負相關。其余指標間相關不顯著?？梢园l(fā)現(xiàn)，駿棗果實的果形指標間存在著顯著相關性，但與風味品質指標無顯著相關性，說明駿棗果形與產(chǎn)量密切相關，但與風味品質關系不大，駿棗并非果形越大，風味越好，同時也說明高產(chǎn)并不意味著經(jīng)濟效益高。

圖1 駿棗品質指標相關性分析

2.3 不同產(chǎn)區(qū)駿棗果實品質的主成分分析

由于上述品質指標間存在不同程度相關性，信息存在一定的重疊，不能直接應用于駿棗果實品質的綜合評價，因此選用主成分分析法對數(shù)據(jù)進行進一步處理和分析。結果（圖2）顯示，不同產(chǎn)區(qū)的駿棗果實品質存在著明顯的差異性。

圖2 不同產(chǎn)區(qū)駿棗果實品質的主成分分析結果

基于公因子特征值大于1的原則，提取出4個公因子，累計貢獻率為82.778%。第1公因子F1由單果重、縱徑、橫徑、可食率4個因子組成，方差貢獻率為31.457%，定義為駿棗果實外在因子；第2公因子F2由蛋白質、糖酸比、總黃酮3個因子組成，方差貢獻率為17.827%，定義為駿棗果實營養(yǎng)因子；第3公因子F3方差貢獻率為17.006%，主要由總糖、總酸2個因子組成，定義為駿棗果實風味因子；第4公因子F4方差貢獻率為16.488%，主要由VC、可溶性固形物、制干率3個因子組成，定義為駿棗果實加工因子。

各產(chǎn)區(qū)駿棗4個公因子得分結果如圖3A、B、C、D所示。于田、沙雅、民豐、29團、224團、33團在外在因子上評分較高；果實營養(yǎng)因子評分較高的產(chǎn)區(qū)有224團、澤普、47團、沙雅、41團；3團、于田、皮山、46團、洛浦在風味因子上評分較高；29團、47團、50團、224團、46團在加工因子上評分較高。結合地理位置信息可以發(fā)現(xiàn)：塔里木盆地東部和南部產(chǎn)區(qū)的駿棗在F1上的指標性狀優(yōu)于西部和北部；西部和南部產(chǎn)區(qū)駿棗蛋白質及總黃酮含量優(yōu)于東部和北部，而糖酸比低于東部和北部；南部產(chǎn)區(qū)駿棗總糖及總酸含量優(yōu)于其他產(chǎn)區(qū)。

圖3 不同產(chǎn)區(qū)駿棗各公因子得分排名（A、B、C、D）及果實品質綜合評分排名（E）

以各公因子的貢獻率為權重，對15個產(chǎn)區(qū)駿棗果實品質進行綜合評價，得分如圖3E所示，結果顯示，駿棗果實品質綜合評價得分最高的3個產(chǎn)區(qū)分別為于田、224團、47團，均位于塔里木盆地南部，說明塔里木盆地南部產(chǎn)區(qū)駿棗果實綜合品質高于其他產(chǎn)區(qū)。

2.4 不同產(chǎn)區(qū)駿棗果實綜合品質聚類分析

采用K-means算法，依據(jù)15個產(chǎn)區(qū)駿棗果實品質綜合分值Fz進行聚類分析，結果（表4）顯示，于田、224團、47團、29團4個產(chǎn)區(qū)的駿棗果實綜合評價為優(yōu)質，具體表現(xiàn)為果形較大，單果重、可食率、可溶性固形物含量及制干率較高，果實適宜制干。綜合評價為良好的產(chǎn)區(qū)有民豐、沙雅、41團、澤普、3團、皮山、洛浦、46團，集中表現(xiàn)為果形大小及單果重適中，總糖、總酸含量及糖酸比適中，VC含量較高，果實適宜深加工。50團、12團、33團果實綜合評價為一般，表現(xiàn)為果形較小，單果重和可食率較低，總糖、總酸、蛋白質、總黃酮含量較少，糖酸比較高，鮮食口感風味較好，較適宜鮮食。

表415 個產(chǎn)區(qū)駿棗果實品質綜合得分聚類分析結果

2.5 南疆駿棗優(yōu)生區(qū)驗證分析

周麗［3］通過對新疆氣象資料調查和分析，將年平均溫度、無霜期、生長季≥10℃積溫、極端最低溫度、≤-20℃出現(xiàn)的天數(shù)和生長季干燥度作為判別指標，將新疆紅棗產(chǎn)區(qū)劃分為4個級別，選擇其劃分出的環(huán)塔里木盆地周邊最佳優(yōu)生區(qū)（和田地區(qū)、若羌、且末、麥蓋提、莎車、沙雅等縣）和優(yōu)生區(qū)（喀什、巴楚、岳普湖、伽師、疏勒、溫宿、庫車等縣），結合本研究的駿棗果實品質綜合評價聚類結果進行交叉分析，結果（圖4）發(fā)現(xiàn)，果實綜合品質評價為優(yōu)質的4個產(chǎn)區(qū)中有3個產(chǎn)區(qū)與周麗所劃分的最佳優(yōu)生區(qū)重合，分別為于田、224團、47團，1個產(chǎn)區(qū)與優(yōu)生區(qū)重合，為29團；果實綜合評價為良好的8個產(chǎn)區(qū)中有4個產(chǎn)區(qū)與最佳優(yōu)生區(qū)重合，分別為民豐、皮山、洛浦、46團，3個產(chǎn)區(qū)與優(yōu)生區(qū)重合，分別為沙雅、41團、3團；果實綜合評價為一般的3個產(chǎn)區(qū)與最佳優(yōu)生區(qū)無交集，僅33團與優(yōu)生區(qū)重合。表明，于田、224團、47團不僅氣象環(huán)境極適合駿棗栽培生長，而且果實綜合品質優(yōu)。

圖4 基于氣象資料劃分的駿棗最佳優(yōu)生區(qū)、優(yōu)生區(qū)［3］ 與基于果實品質綜合評價劃分結果的交叉分析

3 討論與結論

新疆地域遼闊，氣候多樣。前人研究發(fā)現(xiàn)，新疆不同產(chǎn)區(qū)駿棗果實的品質性狀間存在明顯差異［1，9］。平均氣溫、平均最高溫度、日照時數(shù)和降水量對駿棗的蛋白質含量影響最大［10］。欒文文［11］研究發(fā)現(xiàn)，灰棗果實中蛋白質含量受氣候因子影響最大，其次為可溶性糖含量及棗果大小，可食率受氣候影響最小。本研究也發(fā)現(xiàn)，南疆駿棗果實同一品質指標在15個主產(chǎn)區(qū)存在明顯差異，其中蛋白質含量、總酸含量、單果重、總糖含量變異較大，可食率變異很小，果實縱橫徑、制干率和可溶性固形物含量變異也較小。

將根據(jù)氣象資料劃分的優(yōu)生區(qū)與根據(jù)果實品質綜合評價得到的優(yōu)質產(chǎn)區(qū)進行交叉驗證分析，結果表明，于田、224團、47團不僅處于駿棗生態(tài)最佳優(yōu)生區(qū)，而且果實綜合品質為優(yōu)質；民豐、皮山、洛浦、46團雖然處于駿棗最佳優(yōu)生區(qū)范圍內(nèi)，但果實的綜合評價未達到優(yōu)質；29團雖然處于生態(tài)優(yōu)生區(qū)，但果實綜合品質卻為優(yōu)質。可見，駿棗果實的綜合品質受多種因素共同作用，而非僅受氣象條件影響。有研究發(fā)現(xiàn)，駿棗品質指標不僅受氣象因子影響［10］，還受到灌溉方式和次數(shù)、水溫、灌溉量［12-14］、土壤［15，16］、海拔等因素影響。

南疆塔里木盆地三面環(huán)山，氣候差異較大，降水量較低，土壤存在一定的鹽堿化，而適度的鹽堿條件可提高棗果實中可溶性總糖含量，降低有機酸含量，提升果實風味品質［17，18］；其較大的海拔落差及經(jīng)緯度差異，也會導致不同產(chǎn)區(qū)光熱條件的差異，從而影響駿棗的光合產(chǎn)物積累［19］；其土壤類型的多樣化則顯著影響土壤中的礦質元素分布［20］。這些因素之間存在著復雜的相互作用，其對駿棗的綜合影響最終都會通過果實品質的優(yōu)劣得以表現(xiàn)，因此對果實品質進行綜合評價以找出優(yōu)質產(chǎn)區(qū)更符合南疆駿棗的實際現(xiàn)狀。本研究結果也證實了這一點：基于駿棗果實品質綜合評價所得的優(yōu)質區(qū)于田、224團、47團與周麗［3］劃分的氣象最佳優(yōu)生區(qū)一致，而民豐、皮山、洛浦、46團等理論氣象優(yōu)生區(qū)的駿棗果實品質綜合評價僅為良好或一般。

綜合上述結果，在篩選新疆南疆駿棗的優(yōu)生區(qū)時，應以基于果實品質綜合評價的劃分結果為主，并結合基于環(huán)境條件的劃分結果，才能更準確地找到最適合駿棗生長且果實品質最優(yōu)的生產(chǎn)區(qū)。本研究結果可為優(yōu)化南疆產(chǎn)業(yè)布局提供參考。