寧夏灌區(qū)3 個主栽蘋果品種品質評價

楊永娥，張曉煜，3，李芳紅，4，馮 蕊

（1. 寧夏大學 農學院，寧夏 銀川 750021；2. 中國氣象局 旱區(qū)特色農業(yè)氣象災害監(jiān)測預警與風險管理重點實驗室，寧夏 銀川 750002；3. 寧夏氣象科學研究所，寧夏 銀川 750002；4. 寧夏農林科學院固原分院，寧夏 固原 756099）

蘋果Malus domestica屬薔薇科蘋果屬1 年生落葉喬木蘋果果實，廣泛分布在全世界。蘋果果實中富含糖類、維生素和微量元素等多種營養(yǎng)物質，是公認的營養(yǎng)價值最高的水果之一。蘋果因其風味和營養(yǎng)特性而廣受歡迎，經常食用可以改善心臟健康并降低慢性疾病發(fā)生的風險[1]。我國是世界上蘋果種植面積最大、總產量最高的國家[2]。根據聯(lián)合國糧農組織統(tǒng)計，2019 年中國已擁有222.33 億hm2蘋果種植面積，占全球蘋果產量的一半[3]。此外，蘋果產業(yè)是寧夏回族自治區(qū)13 個農業(yè)優(yōu)勢產業(yè)之一，生產優(yōu)勢領域為引黃灌區(qū)[4]。目前，寧夏蘋果總產量已達60 萬t，但優(yōu)質水果產量不足40%，表現為果品質量差、水果生產后商業(yè)化處理落后、市場評級不到位等，成為果農亟待解決的問題，也是果農榨汁原料不足、收入增長緩慢的主要原因[5]。

果實品質評價是良種選擇和果品選優(yōu)的重要依據[6]。光照強度對果實品質有顯著影響，閆靜等[7]對果實進行遮光處理發(fā)現，光照強度對果實大小和果實內在品質有顯著影響，且遮陰顯著降低果實的營養(yǎng)價值。此外，果園溫濕度、土壤條件和果園管理措施都對蘋果品質有顯著影響[8]。也有研究指出，同一果園中，樹木的栽培位置不同，甚至是果實的掛果高度不同也會影響果實品質[9]。而蘋果果實品質受多個指標的影響，其中蔗糖、葡萄糖和果糖等可溶性糖是參與其生長、發(fā)育、防御和代謝的信號分子，通過調節(jié)基因表達來影響果實的品質[10]?？傻味ㄋ崾枪麑嵠焚|的重要成分特征之一，特別是在果樹作物中，可滴定酸是影響果實風味的重要因素[11-12]。因此對一個品種品質優(yōu)劣的評價，通常需要多個指標進行綜合考慮。目前，有關果實評價的方法主要包括方差分析、主成分分析、相關性分析等。

本研究選取寧夏回族自治區(qū)引黃灌區(qū)4 個產區(qū)具有代表性的早熟、中熟、晚熟蘋果品種，利用方差分析、相關性分析和主成分分析綜合評價早熟品種‘紅嘎啦’、中熟品種‘黃元帥’和晚熟品種‘富士’蘋果品質，旨在了解寧夏不同產地及品種主要營養(yǎng)成分含量的差異性，以期為各地不同熟性蘋果的品種選擇，優(yōu)化寧夏灌區(qū)蘋果布局提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

研究區(qū)屬溫帶大陸性干旱與半干旱氣候類型，干燥少雨，晝夜溫差大。2020 年年平均氣溫10.0 ～11.5 ℃，年降水量160 ～240 mm。土壤類型為灌淤土、灰鈣土等，土層深厚，可達3 m 以上；土壤質地以沙壤土和沙土為主，每個小產區(qū)均有黃河水灌溉的便利條件。供試蘋果果實采自寧夏引黃灌區(qū)4 個具有代表性的蘋果產區(qū)，這4 個產區(qū)分別為銀川、青銅峽、吳忠、中衛(wèi)，采樣地信息如表1 所示。

表1 研究樣地基本概況Table 1 Basic characteristics of the sampling plots

1.2 試驗材料

選用樹體健壯、生長狀況、園地管理水平基本一致且無病蟲害的8 ～12 a 生蘋果樹為研究對象。南北行向，株行距3.0 m × 4.0 m。在果實成熟 期（2020 年8 月20 日—2020 年10 月17 日）于寧夏回族自治區(qū)銀川、青銅峽、吳忠、中衛(wèi)4個產區(qū)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村莊進行鮮果采樣。所選蘋果品種為該4 個區(qū)域的主栽品種。分別是：早熟品種‘紅嘎拉’（砧木：M9-T337）、中熟品種‘黃元帥’（砧木：M9-T337）和晚熟品種‘富士’（砧木：八棱海棠）。采用五點取樣法，每個品種在每個采樣點隨機摘取15 個果實，每個產區(qū)每個品種各有2 ～3 個采樣點，共采30 ～45 個果實，保存于取樣箱中帶回實驗室檢測品質。

1.3 試驗方法

果實去皮硬度用果實硬度計（CY-1，Italy）測得，單位kg·cm-2；單果質量用電子天平測定；橫、縱徑及果形指數，使用精度為0.02 mm 的游標卡尺進行測量；pH 值采用pH 計（KedidGT-6023）測定；可溶性固形物采用手持糖度儀測定；采用酸堿滴定法測定可滴定酸含量；采用斐林試劑滴定法測定果實可溶性糖含量，以葡萄糖計（GB/T 5009.7—2016 食品安全國家標準食品中還原糖的測定）；固酸比是可溶性固形物與可滴定酸含量比值；糖酸比為可溶性糖含量與可滴定酸比值；用紫外可見分光光度計（N5000 PLUS）測定維生素C 含量[13]。

1.4 數據分析

運用SPSS 26.0軟件對數據進行標準化處理，并進行單因素方差分析；用Origin 2018 軟件制作主成分分析圖譜；用R×64 4.1.2 軟件做相關性分析。

2 結果與分析

2.1 各產區(qū)不同品種蘋果品質分析

蘋果品質可歸納為外觀品質、營養(yǎng)品質和貯藏加工品質。蘋果果實營養(yǎng)成分的種類和含量，不但受自身遺傳因素的影響，還受到果園位置、管理水平、土壤類型等[14]外界環(huán)境的影響。蘋果品種對其物理性狀和營養(yǎng)成分有顯著影響，如不同品種蘋果可溶性糖、可溶性固形物、維生素含量均有很大差異，而可溶性糖、維生素含量是評價蘋果感官品質和營養(yǎng)品質的重要參考指標[15]。

‘紅嘎啦’‘黃元帥’‘富士’蘋果外觀品質指標見表2 ～3。不同產區(qū)蘋果內在品質均存在一定差異。不同產區(qū)‘紅嘎啦’蘋果去皮硬度、pH 值、可溶性糖、可溶性固形物、可滴定酸均存在顯著性差異（P＜0.05）；青銅峽產區(qū)‘紅嘎啦’蘋果去皮硬度明顯高于其他產區(qū)；可溶性糖含量最高在青銅峽產區(qū)，高達95.21 g/L；可溶性固形物含量也存在顯著差異，銀川產區(qū)顯著低于其他產區(qū)，僅為12.10%；可滴定酸含量在3.95 ～5.71 g/L之間，且中衛(wèi)產區(qū)的含量最高，為5.71 g/L；4 個產區(qū)pH 值由高到低依次為銀川＞青銅峽＞吳忠＞中衛(wèi)；而Vc 含量4 產區(qū)無顯著差異。不同產區(qū)‘黃元帥’去皮硬度、pH 值、可溶性糖、可溶性固形物、可滴定酸和Vc 含量均存在差異；青銅峽產區(qū)‘黃元帥’去皮硬度顯著低于其他產區(qū)；銀川和青銅峽產區(qū)的可溶性糖、可溶性固形物含量均顯著高于吳忠和中衛(wèi)產區(qū)；銀川產區(qū)可滴定酸含量顯著高于其他產區(qū)；中衛(wèi)產區(qū)Vc 含量為6.44 mg/100g，顯著低于其他產區(qū)；而各產區(qū)的pH 值，除吳忠和中衛(wèi)產區(qū)無明顯差異外，其他各產區(qū)之間均有明顯差異。不同產區(qū)‘富士’可溶性糖、可溶性固形物、可滴定酸和Vc 含量無明顯差異；吳忠產區(qū)的pH值為3.66，顯著高于其他產區(qū)。

表2 不同產區(qū)蘋果果實外觀品質差異性分析Table 2 Analysis of the variability of apple fruit appearance quality in different production areas

表3 不同產區(qū)蘋果果實內在品質差異性分析Table 3 Analysis of the variability of apple fruit intrinsic quality in different production area

由表2 ～3 可知，11 個品質指標中，果實偏斜度變異程度最大，變異系數高達35.66%；其次是Vc，變異系數為19.00%；pH 值變異程度最低，變異系數僅為4.35%；可溶性固形物變異系數僅有5.20%。說明果實偏斜度和Vc 含量受氣候、地形、果園位置及土壤類型等產地因素影響最大，pH 值和可溶性固形物受產地影響較??；其余7 項指標的變異系數在9.38%～16.44%之間。

2.2 不同產區(qū)蘋果品質性狀的相關性分析

蘋果品質指標的Pearson 相關性分析反應了變量之間的相關程度，從不同產區(qū)蘋果品種主要品質性狀相關性分析可得（表4）：可滴定酸含量與固酸比呈極顯著負相關（R=-0.91），與糖酸比呈顯著負相關（R=-0.71）；維生素C 含量與單果質量呈極顯著負相關（R=-0.73）；固酸比與糖酸比呈極顯著正相關（R=0.92）；可溶性固形物與可溶性糖含量呈極顯著正相關（R=0.89）；其他各指標間相關程度不顯著。說明蘋果果實各品質指標間既存在相關性又存在獨立性。

表4 蘋果果實品質指標的相關系數?Table 4 Correlation coefficients for apple fruit quality indicators

2.3 不同產區(qū)蘋果品質性狀的主成分分析

為了提取能反映蘋果果實品質的主要品質指標，對不同產區(qū)不同品種蘋果果實品質進行主成分分析，如表5 所示。從11 項果實品質指標中共提取出3 個主成分，第一主成分主要包括果實偏斜度、可滴定酸、固酸比、糖酸比、維生素C；第二主成分主要包括可溶性固形物和可溶性糖；第三主成分包括單果質量和果實去皮硬度。前3 個主成分累計方差貢獻率達74.927%（特征值＞1），說明3 個主成分可以反映總信息的74.927%，包含蘋果果實品質的所有信息。因此，將前3 個主成分作為評價蘋果果實品質的依據。主成分1、主成分2、主成分3 對方差貢獻率分別為31.969%、28.060%、14.897。

表5 蘋果果實品質指標主成分分析結果Table 5 Principal component analysis of fruit quality index of apples

不同產區(qū)蘋果果實品質性狀主成分分析中，特征向量和載荷值如表6 所示。每個主成分均反映了一定的原始變量信息，特征值代表主成分反映原始變量信息的數量[16]。由表6 可知，與主成分1 有較高正相關性的品質指標為果實偏斜度、固酸比和糖酸比，而有較高負相關品質指標為可滴定酸和Vc 含量，即主成分1 的方差貢獻率大時，蘋果漿果果實偏斜度、固酸比和糖酸比含量均增加，而其可滴定酸和Vc 含量均減少；與主成分2有較高正相關性品質指標為可溶性固形物、可溶性糖和可滴定酸，而有較高負相關性的品質指標為pH、固酸比和Vc 含量，即主成分2 的貢獻率大時，蘋果漿果中可溶性固形物、可溶性糖和可滴定酸濃度均提高，但其pH、固酸比和Vc 含量均降低。主成分3 貢獻率大時，正相關的指標為果形指數、固酸比、糖酸比和Vc 含量，較高負相關的指標為單果質量、偏斜度和可滴定酸含量，說明對主成分3的貢獻較大時，蘋果果實果形指數、固酸比和Vc 含量都提高，但單果質量、偏斜度和可滴定酸含量均降低。綜合以上3 個主成分表明，在蘋果果實品質評價中，營養(yǎng)品質起主要因素，功能品質和外觀品質次之。

表6 蘋果品質主成分分析的特征向量與載荷值Table 6 Characteristic vectors and load values of principal component analysis of apple quality

2.4 不同產區(qū)蘋果品質性狀綜合評價

為了更清晰、直觀地表示各主成分與蘋果果實品質指標之間的關系，選取各主成分之間相關性較高的品質指標，得到標準化變量表達式：

上述各式中：Y1、Y2、Y3分別表示主成分1、主成分2、主成分3 的函數表達式；X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X10、X11分 別 表 示 標 準化后的果形指數、單果質量、偏斜度、去皮硬度、pH 值、可溶性糖、可溶性固形物、可滴定酸、固酸比、糖酸比和Vc 含量。

利用主成分1、主成分2、主成分3 方差貢獻率與Y1、Y2、Y3函數表達式構建各產區(qū)蘋果果實品質的預測模型Y=0.320Y1+0.281Y2+0.149Y3，Y是關于Y1、Y2、Y3的線性函數，Y值越高代表蘋果果實品質越好。據此模型可計算寧夏不同產區(qū)‘紅嘎啦’、‘黃元帥’和‘富士’蘋果品質的綜合評分，見表7。由表7 可知，吳忠產區(qū)‘富士’蘋果綜合得分最高，為1.44；青銅峽產區(qū)‘富士’次之，為0.79；銀川產區(qū)‘富士’位列第3；‘紅嘎啦’和‘黃元帥’蘋果在青銅峽產區(qū)表現最佳，其綜合排名為第5 和第6 名。

表7 寧夏不同產區(qū)蘋果品質的綜合評價結果Table 7 Comprehensive evaluation results of apple quality in different producing areas of Ningxia

3 討論與結論

3.1 討 論

果實品質已成為影響水果市場競爭力的最主要原因，直接影響到水果的經營價格。但是，由于影響其質量的因子較多，而且各個因子間又具有很強的關聯(lián)性和相對的獨立性，因此也給果實品質的綜合評估工作帶來了很大的困難[17]。有研究發(fā)現，果實同一品質指標在不同產區(qū)存在顯著差異，品質指標之間又存在著復雜的相關性，而造成其果實品質差異的主導因素是生長環(huán)境的不同[18]。齊成等[19]認為，蘋果幼苗移植后，其自身的遺傳因素、當地氣候條件和果園管理措施等改變了幼苗性狀，導致蘋果果實品質性狀的差異。

本研究對寧夏4 個產區(qū)蘋果品質指標顯著性分析表明，蘋果果實品質指標變異系數在4.35%～35.55%之間，在11 個品質指標中有8 個性狀變異系數均大于10%，變異系數越大說明種質資源間性狀變異的范圍越大[20]。青銅峽產區(qū)‘紅嘎啦’蘋果可溶性糖含量顯著高于其他產區(qū)、銀川和青銅峽產區(qū)‘黃元帥’蘋果可溶性糖含量顯著高于吳忠和中衛(wèi)產區(qū)；銀川產區(qū)‘黃元帥’蘋果可滴定酸含量顯著高于吳忠產區(qū)，其他產區(qū)不同品種蘋果可滴定酸含量無明顯差異，這可能是因為光照條件和土壤養(yǎng)分的不同，有學者認為，果實品質可能是由成熟期的較高溫度引起的，水果中酸濃度和糖代謝的降低明顯受到溫度的很大影響[21-22]。張馳等[23]研究光照對葡萄品質形成特性時認為，果實在發(fā)育過程中品質的形成與光照強度關系密切，光照強度較低時果實糖及一些重要的次生代謝物含量顯著降低，而酸含量升高，果實品質降低。因此，適宜的光照強度是葡萄果實品質形成和提高的關鍵環(huán)境因子。銀川產區(qū)‘黃元帥’蘋果Vc 含量顯著高于其他產區(qū)‘黃元帥’；其他產區(qū)間不同品種蘋果Vc 含量無明顯差異，據田間實踐可能是果園水肥處理不同所致。研究表明[24]，在不同水肥處理條件下‘木棗’果實中Vc含量、黃酮含量及出汁率均有所差異。

‘紅嘎啦’‘黃元帥’‘富士’蘋果在寧夏銀川周邊4 個產區(qū)的綜合品質顯示，銀川產區(qū)最適宜栽培‘黃元帥’蘋果品種，青銅峽產區(qū)更適宜栽培‘黃元帥’和‘富士’蘋果，相比較其他三個產區(qū)，‘紅嘎啦’蘋果較適宜在青銅峽產區(qū)種植。這與張強所研究的，氣象因子對果實品質影響的正效應權重遠遠高于土壤養(yǎng)分所占的權重，表明選擇適宜的區(qū)域種植更加重要[25]。本研究中，通過方差分析和相關性分析表明，各指標間既存在獨立性又存在相關性，說明產地因素在蘋果栽培中至關重要。

3.2 結 論

綜上所述，pH 值、可溶性固形物、可溶性糖、可滴定酸、糖酸比、固酸比和Vc 含量可以作為評價優(yōu)質蘋果品種的重要指標。寧夏引黃灌區(qū)4 個小產區(qū)中，富士蘋果品質最好；銀川產區(qū)‘富士’品質表現最好，青銅峽產區(qū)‘富士’品種表現最好，吳忠產區(qū)‘富士’表現最佳，中衛(wèi)的‘富士’表現最佳。所有產區(qū)中青銅峽的各種蘋果綜合表現最優(yōu)。建議寧夏灌區(qū)以青銅峽作為主要產區(qū)，發(fā)展以‘富士’為主的蘋果產業(yè)。本研究對寧夏引黃灌區(qū)4 個小產區(qū)3 種成熟期不同的果實品質進行評價，限于試驗條件，只采集1 年的品質數據，樣本量較少，并且品質評價的指標因子偏少，在以后的研究中將其作為重點改進部分，豐富評價指標數量，以期為寧夏蘋果的栽培生產提供指導意義。