滴灌沙棘果實(shí)主要品質(zhì)與灌溉水量關(guān)系

摘要： 為探究不同灌溉水量對(duì)沙棘品質(zhì)的影響，在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第九師170團(tuán)進(jìn)行大田試驗(yàn).試驗(yàn)以當(dāng)?shù)刂髟云贩N為研究對(duì)象，設(shè)置5個(gè)水分梯度.通過(guò)測(cè)定果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)，結(jié)合主成分分析法探究灌溉水量對(duì)沙棘品質(zhì)的影響，并且構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)模型，從而篩選最優(yōu)灌溉方案.結(jié)果表明：5個(gè)水分梯度下10項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)中，灌溉水量對(duì)沙棘維生素C影響顯著；開花期、結(jié)果期增加灌水量顯著提高了百果質(zhì)量及果實(shí)縱橫徑；果實(shí)膨大期、果實(shí)成熟期適當(dāng)減少灌水量并未對(duì)沙棘營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)造成負(fù)面影響；隨著灌水量的減小，總糖、維生素C及可溶性固形物增加，而總酸降低；主成分分析提取的3個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)98.573%；綜合評(píng)價(jià)模型計(jì)算得分表明，處理W3（灌溉定額450 mm）為最優(yōu)水分處理.研究結(jié)果可為規(guī)?；N植沙棘提供參考依據(jù).

關(guān)鍵詞： 沙棘；品質(zhì)；水分梯度；主成分分析；新疆

中圖分類號(hào)： S274.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)： 1674-8530（2025）04-0427-06

DOI：10.3969/j.issn.1674-8530.23.0259

李順順，范文波，梅華，等.滴灌沙棘果實(shí)主要品質(zhì)與灌溉水量關(guān)系［J］.排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2025，43（4）：427-432.

LI Shunshun， FAN Wenbo， MEI Hua， et al. Relationship between the main quality of drip irrigation sea buckthorn fruit and irrigation water quantity［J］.Journal of drainage and irrigation machinery engineering（JDIME），2025，43（4）：427-432.（in Chinese）

Relationship between the main quality of drip irrigation sea

buckthorn fruit and irrigation water quantity

LI Shunshun1，2， FAN Wenbo1，2*， MEI Hua3， PAN Chihai3， XU Yan3，

REN Congzhe1，2， WANG Shiwei1，2， LIU Yu1，2

（1. College of Water Conservancy amp; Architectural Engineering， Shihezi University， Shihezi， Xinjiang 832000，China; 2. Key Laboratory of Modern Water-saving Irrigation of Xinjiang Production amp; Construction Group， Shihezi， Xinjiang 832000，China; 3. Hydrology and Water Resources Management Center of the Ninth Division of Xinjiang Production and Construction Crops， Tacheng， Xinjiang 834600， China）

Abstract： In order to investigate the effects of different irrigation moisture content on the quality of sea buckthorn， field experiments were conducted at the 170th Regiment of the Ninth Division of the Xinjiang Production and Construction Corps. The study focused on the locally dominant variety， with five water gradients established. The fruit quality indexes were measured， and the principal component analysis method was applied to investigate the effect of different irrigation moisture on sea buckthorn quality， and a comprehensive evaluation model was constructed to select the optimal moisture treatment. The results show that among the 10 quality indexes under five moisture gradients， the effect of irrigation moisture has a significant effect on the vitamin C content of sea buckthorn. Increasing irrigation during the flowering and fruiting periods significantly improves the weight of a hundred fruits and the fruit′s longitudinal and transverse diameters. The appropriate reduction of irrigation moisture content during fruit expansion and fruit ripening does not negatively affect the nutritional quality of sea buckthorn. With the decrease in irrigation moisture， the total amount of sugar， vitamin C， and soluble solids increase， while the total acid content decreases. The cumulative contribution of the three principal components extracted from the principal component analysis reaches 98.573%. The calculated score from the comprehensive evaluation model indicates that treatment W3 （irrigation quota 450 mm） is the optimal water treatment. The results of this study can provide a reference basis for the large-scale plan-ting of sea buckthorn.

Key words： sea buckthorn;quality;moisture gradient;principal component analysis;Xinjiang

沙棘屬胡頹子科沙棘屬落葉性灌木，其果實(shí)因獨(dú)特的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值被譽(yù)為“天然微型營(yíng)養(yǎng)庫(kù)”［1］.沙棘果實(shí)富含近200種營(yíng)養(yǎng)及生物活性物質(zhì)，包括抗壞血酸、維生素E、黃酮類、有機(jī)酸、類胡蘿卜素、糖類等具有抗氧化、降血糖血脂功能的物質(zhì).同時(shí)，沙棘根系發(fā)達(dá)且具根瘤固氮能力，能快速適應(yīng)貧瘠土壤和極端天氣，因此，種植沙棘成為水土保持的重要防治措施.沙棘廣泛生長(zhǎng)在中國(guó)黃土高原、新疆等地區(qū)［2］.

沙棘具有重大經(jīng)濟(jì)價(jià)值、生態(tài)價(jià)值，近年來(lái)其開發(fā)與利用備受關(guān)注.多數(shù)學(xué)者研究重點(diǎn)集中在不同地區(qū)不同品種的沙棘品質(zhì)分析上.烏仁斯慶等［3］以中國(guó)沙棘（亞種）、深秋紅大果沙棘、蒙古大果沙棘（亞種）的成熟果實(shí)為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)不同地區(qū)、不同品種的果實(shí)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量均不同.方貴平等［4］對(duì)山西、河北、內(nèi)蒙古、新疆地區(qū)加工頻率高的4個(gè)沙棘品種綜合品質(zhì)分析發(fā)現(xiàn)，綜合得分從高到低排序依次為河北沙棘、山西沙棘、內(nèi)蒙古沙棘、新疆沙棘.然而，目前針對(duì)新疆人工規(guī)?；N植沙棘的灌溉水量與品質(zhì)關(guān)系的研究相對(duì)匱乏.

新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第九師170團(tuán)人工種植沙棘已有20多年的歷史，種植面積占當(dāng)?shù)乜偡N植面積的90%以上，已經(jīng)達(dá)到3 500 hm2的規(guī)模，是新疆沙棘種植的重要基地和規(guī)?；N植、管理的典型代表.當(dāng)?shù)匾环矫娓珊等彼硪环矫嫒狈︶槍?duì)人工種植沙棘的科學(xué)灌溉指導(dǎo)，農(nóng)業(yè)用水效率低［5］.因此，探究灌溉水量對(duì)沙棘品質(zhì)的影響對(duì)于規(guī)?；N植具有重要意義.

文中選取新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第九師170團(tuán)主要沙棘品種——深秋紅作為研究對(duì)象，采用滴灌方式，開展不同灌溉水分梯度灌溉試驗(yàn)，探究灌溉水量對(duì)沙棘品質(zhì)的影響，以期為該地區(qū)科學(xué)指導(dǎo)沙棘灌溉提供理論依據(jù).

1 材料及方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第九師170團(tuán)進(jìn)行，試驗(yàn)地位于準(zhǔn)噶爾盆地西側(cè)，塔額盆地的南緣.團(tuán)場(chǎng)平均海拔684 m，屬于溫帶大陸性氣候.2022年試驗(yàn)地年平均氣溫7.9 ℃，夏季最高氣溫高達(dá)38.1 ℃，冬季最低氣溫低至-31.2 ℃.年平均氣溫為-16.3 ℃～27.5 ℃.降雨主要集中在8月（35.6 mm），占全年65%.其他月份平均降雨量較低，均小于5.0 mm.無(wú)霜期182 d左右.年平均風(fēng)速為13.8 m/s，平均濕度為47%.試驗(yàn)區(qū)氣象數(shù)據(jù)如圖1所示.圖中Pr為降水量；T為平均氣溫.

1.2 氣象資料

每日氣溫、降水量、風(fēng)速、濕度等氣象資料均來(lái)自中國(guó)氣象網(wǎng)與第九師170團(tuán)氣象站.

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選取深秋紅4年生植株作為試驗(yàn)對(duì)象.種植方式為寬窄行4 m×2 m，株距為1.5 m，東西方向布置.采用滴灌方式灌溉，以灌溉定額為主要處理因子，設(shè)置5種水分梯度，共5個(gè)處理（W1，W2，W3，W4，W5），每個(gè)處理重復(fù)3次，試驗(yàn)小區(qū)面積為360 m2，滴水流量為2 L/h.具體灌水量、水分梯度設(shè)置等試驗(yàn)方案如表1所示，表中Q為灌水定額；n為灌水次數(shù).

1.4 研究方法

供試材料于2022年10月采收并進(jìn)行品質(zhì)檢測(cè).隨機(jī)選取100個(gè)成熟果實(shí)，使用電子天平稱量百果質(zhì)量.用數(shù)顯卡尺測(cè)定果實(shí)的縱徑、橫徑.采用手持糖度折光儀測(cè)定可溶性固形物；采用蒽酮比色法測(cè)定總糖；采用酸堿指示劑滴定法測(cè)定可滴定酸；采用2，6-二氯靛酚滴定法測(cè)定維生素C.

1.5 數(shù)據(jù)處理

使用Excel對(duì)測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；SPSS 20軟件進(jìn)行主成分分析；Origin 2018繪圖.

2 結(jié)果與分析

2.1 沙棘果實(shí)品質(zhì)性狀

對(duì)5個(gè)水分梯度處理的沙棘果實(shí)進(jìn)行品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定，并計(jì)算其平均值，具體如表2所示.表中m為百果質(zhì)量；d1為果實(shí)縱徑；d2 為果實(shí)橫徑；I 為果形指數(shù)；ω1為總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)；ω2 為總酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)；ρ為每100 g沙棘果實(shí)中富含的維生素C質(zhì)量；ω3 為可溶性固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)；γ1 為糖酸比；γ2為固酸比.

由表2可知，樣品的百果質(zhì)量分布在26～40 g，其中處理W1，W2和W4百果質(zhì)量較大，均超過(guò)35 g.果形指數(shù)最大的是處理W4，最小的是處理W1.總糖分布在12.00%～14.00%，其中處理W3的總糖最大，處理W4總糖最小.維生素C分布在10.578～34.930 mg/102g，不同處理間維生素C差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Plt;0.05），其中，處理W3的維生素C最高.可溶性固形物分布在12.07%～14.07%，處理W3最高.

2.2 沙棘果實(shí)品質(zhì)與灌溉水量關(guān)系

分析發(fā)現(xiàn)，百果質(zhì)量、果實(shí)縱橫徑與灌水定額呈正相關(guān)關(guān)系（Plt;0.01），W1較W5果實(shí)橫徑增長(zhǎng)了27.15%，果實(shí)縱徑增長(zhǎng)了9.14%，果形指數(shù)隨灌水定額的增長(zhǎng)而降低.隨著灌水定額的增大，總糖、維生素C及可溶性固形物均呈先增大后減小的趨勢(shì).糖酸比是影響沙棘口感的重要指標(biāo)，隨著灌水定額的增大呈先增大后減小的趨勢(shì).固酸比是影響沙棘風(fēng)味的重要指標(biāo)，與灌水定額呈負(fù)相關(guān)關(guān)系.

百果質(zhì)量、果實(shí)縱橫徑和果形指數(shù)為果形品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo).總糖、總酸、維生素C及可溶性固形物為營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo).糖酸比、固酸比為口感及風(fēng)味評(píng)價(jià)指標(biāo).結(jié)合表1和表2，對(duì)比處理W1，W3和W5下果實(shí)品質(zhì)性狀發(fā)現(xiàn)：處理W1百果質(zhì)量較處理W3，W5分別增加21.21%，53.85%；果實(shí)縱徑較處理W3，W5分別增加11.02%，9.14%；果實(shí)橫徑較處理W3，W5分別增加11.89%，27.15%.這表明增加灌水量可提高沙棘果形品質(zhì).處理W3總糖、總酸、維生素C及可溶性固形物較處理W1分別增加12.00%，1.90%，230.21%及11.93%.W5總酸及維生素C較處理W1分別增加12.46%及57.55%；總糖及可溶性固形物與處理W1相同.這表明適當(dāng)減少灌水量并未對(duì)沙棘營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)造成負(fù)面影響，通過(guò)增加灌水量的方式提升品質(zhì)效應(yīng)并不明顯，反而會(huì)降低沙棘營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量.處理W3糖酸比較處理W1，W5分別增加9.91%，23.64%.處理W5固酸比較處理W1，W3分別增加12.49%，10.43%，這表明適當(dāng)?shù)墓嗨繒?huì)提升沙棘的口感、風(fēng)味.

2.3 沙棘果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性分析

沙棘果品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性分析結(jié)果如圖2所示，圖中r為相關(guān)系數(shù).

分析可知，各品質(zhì)指標(biāo)之間存在不同程度的相關(guān)性，關(guān)系緊密.其中總糖、可溶性固形物與糖酸比、固酸比之間存在極顯著正相關(guān)關(guān)系（Plt;0.01），相關(guān)系數(shù)均大于0.900；百果質(zhì)量與果實(shí)縱徑、果實(shí)橫徑呈極顯著正相關(guān)（Plt;0.01），相關(guān)系數(shù)分別為0.608和0.737；百果質(zhì)量與果形指數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)（Plt;0.01）；果形指數(shù)與果實(shí)橫徑呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（Plt;0.01）；糖酸比與固酸比呈極顯著相關(guān)關(guān)系（Plt;0.01），相關(guān)系數(shù)均大于0.900.維生素C和總酸與其他品質(zhì)指標(biāo)相關(guān)系數(shù)較低，這表明維生素C與總酸受其他指標(biāo)因素影響較小，且較為獨(dú)立.

2.4 沙棘果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)的主成分分析

表3為各主成分特征值C及貢獻(xiàn)率θ，表中θcum為累積貢獻(xiàn)率.

表4為沙棘果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)主成分荷載矩陣.表中δ1，δ2，δ3分別為第一主成分、第二主成分、第三主成分的各品質(zhì)指標(biāo)系數(shù)值.

由3個(gè)特征值大于1.000確定主成分，累積貢獻(xiàn)率為98.573%.第一主成分映射了總體信息的51.988%，百果質(zhì)量、果實(shí)橫徑、總糖、可溶性固形物、糖酸比有較大的正系數(shù)值.果形指數(shù)、總酸、固酸比有較大的負(fù)系數(shù)值.當(dāng)?shù)谝恢鞒煞执髸r(shí)，百果質(zhì)量、果實(shí)橫徑、總糖、可溶性固形物、糖酸比的值增大，果形指數(shù)、總酸、固酸比減小.第二主成分映射了總體信息的34.508%，總糖、維生素C、可溶性固形物有較大正系數(shù)值.百果質(zhì)量、果實(shí)縱徑有較大負(fù)系數(shù)值.當(dāng)?shù)诙鞒煞执髸r(shí)，總糖、維生素C、可溶性固形物值較大，百果質(zhì)量、果實(shí)縱徑較小.第三主成分映射了總體信息的12.077%，各品質(zhì)指標(biāo)系數(shù)值均較小.

2.5 沙棘果實(shí)品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)

通過(guò)主成分分析法構(gòu)建沙棘果實(shí)品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)模型，得到主成分得分公式為

F1=0.289X1+0.206X2+0.368X3-0.387X4+0.275X5-0.370X6+0.045X7+0.275X8+0.401X9-0.371X10，（1）

F2=-0.346X1-0.397X2-0.114X3-0.062X4+0.417X5+0.174X6+0.513X7+0.417X8+0.186X9+0.171X10，（2）

F3=-0.295X1+0.43X2+0.455X3-0.414X4+0.051X5+0.387X6-0.085X7+0.051X8-0.177X9+0.385X10，（3）

式中：F1—F3為不同沙棘果實(shí)品質(zhì)各主成分得分；X1—X10分別為10個(gè)品質(zhì)指標(biāo)數(shù)值.

主成分對(duì)應(yīng)的權(quán)重加權(quán)求和構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)模型為

F=0.527F1+0.350F2+0.123F3.（4）

通過(guò)該模型計(jì)算各水分梯度下沙棘果實(shí)品質(zhì)的綜合得分F并進(jìn)行排序，評(píng)分越高說(shuō)明該處理下的沙棘果綜合品質(zhì)越好.計(jì)算結(jié)果如表5所示.

由表5可知，處理W3下的沙棘果實(shí)綜合評(píng)分最高，為10.56.處理W4下的沙棘果實(shí)綜合得分最低，為8.63.其余3個(gè)處理下的沙棘果實(shí)品質(zhì)綜合得分均在9.50左右.

3 討 論

參考王珊珊等［6］對(duì)寒地沙棘種質(zhì)資源果實(shí)品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的篩選結(jié)果，文中選取10項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià).結(jié)果表明百果質(zhì)量與果實(shí)縱徑、橫徑相關(guān)關(guān)系具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01），這與張東為等［7］的研究結(jié)果一致.維生素C分布在10.000～35.000 mg/102g，按照果實(shí)含水率換算，這與SYTARˇOV等［8］對(duì)凍干48 h沙棘果粉中抗壞血酸在98.000～365.000 mg/102 g結(jié)果一致.水分是改善果實(shí)品質(zhì)的重要因素［9-10］.沙棘中維生素C與多種因素有關(guān)，如儲(chǔ)藏的時(shí)間以及儲(chǔ)藏溫度［11］.10項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)中，隨著灌水定額的增大，總糖、維生素C及可溶性固形物均呈先增大后減小的趨勢(shì)，這與游磊等［12］的研究結(jié)果一致.通過(guò)綜合評(píng)價(jià)模型的計(jì)算，處理W3的沙棘總糖、維生素C及可溶性固形物均較高，表現(xiàn)出口感好、風(fēng)味足及品質(zhì)佳等特質(zhì)，表明處理W3的水分處理可作為最優(yōu)處理并加以推廣.

文中結(jié)果可為種植優(yōu)質(zhì)沙棘提供一定的參考依據(jù)，但研究發(fā)現(xiàn)沙棘總酸整體偏低，這是由于沙棘果漿顏色偏黃，會(huì)對(duì)酸堿滴定法產(chǎn)生顏色干擾，造成試驗(yàn)誤差，故應(yīng)使用電子酸堿儀測(cè)定更為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù).在選取沙棘品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)，還應(yīng)考慮沙棘抗氧化能力，抗氧化是抗衰老的重要手段之一，沙棘黃酮、類胡蘿卜素和多酚類物質(zhì)具有強(qiáng)抗氧化活性［13］，后續(xù)研究應(yīng)加入總酚、總黃酮、類胡蘿卜素、氨基酸等抗氧化評(píng)價(jià)指標(biāo).由于沙棘是多年生植物，其果實(shí)品質(zhì)除受在生育期內(nèi)灌溉水分的影響外，生育期外降雪等氣象因素對(duì)其生長(zhǎng)及果實(shí)品質(zhì)也有重要的影響［14］.因此還應(yīng)考慮沙棘生長(zhǎng)周期外各種氣象條件的影響，建立更為全面的評(píng)價(jià)模型.

4 結(jié) 論

1） 5個(gè)水分梯度下10項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)中，灌溉水量對(duì)沙棘維生素C影響具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）.在沙棘開花期、結(jié)果期增加灌水量可顯著提高百果質(zhì)量及果實(shí)縱橫徑.在果實(shí)膨大期、果實(shí)成熟期適當(dāng)減少灌水量，總糖、維生素C及可溶性固形物增加，總酸減少.隨著灌水量的減少，沙棘口感及風(fēng)味更佳.

2） 主成分分析提取的3個(gè)主成分，累積貢獻(xiàn)率達(dá)98.573%.第一主成分主要由百果質(zhì)量、果實(shí)橫徑、總糖、可溶性固形物、糖酸比、果形指數(shù)、總酸、固酸比決定；第二主成分主要由總糖、維生素C、可溶性固形物、百果質(zhì)量、果實(shí)縱徑?jīng)Q定；第三主成分由果實(shí)縱徑、果實(shí)橫徑、總酸及固酸比、百果質(zhì)量、果形指數(shù)決定.

3） 由綜合評(píng)價(jià)模型計(jì)算得分，處理W3（灌溉定額450.00 mm）為最優(yōu)水分處理.

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（責(zé)任編輯 黃鑫鑫）

收稿日期： 2023-12-07； 修回日期： 2024-03-08； 網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間： 2025-04-01

網(wǎng)絡(luò)出版地址： https：//link.cnki.net/urlid/32.1814.TH.20250401.1108.006

基金項(xiàng)目： 國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（51569028，51769030，41761064）;第九師財(cái)政科技計(jì)劃項(xiàng)目（2022JS012）

第一作者簡(jiǎn)介： 李順順（1999—），男，河南周口人，碩士研究生（1463555495@qq.com），主要從事農(nóng)業(yè)水土資源高效利用研究.

通信作者簡(jiǎn)介： 范文波（1975—），男，寧夏吳忠人，教授（fwb205@163.com），主要從事節(jié)水灌溉理論及農(nóng)業(yè)水土資源高效利用研究.