梁豐志，童盼盼，張亞若，金玉，王浩云，吳翠云，王江波,4

1.塔里木大學植物科學學院，阿拉爾 843300； 2.塔里木大學南疆特色果樹高效優(yōu)質(zhì)栽培與深加工技術國家地方聯(lián)合工程實驗室，阿拉爾843300；3.南京農(nóng)業(yè)大學信息科技學院，南京 210095；4.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，阿拉爾 843300

棗(ZiziphusjujubeMill.)是我國特色果樹[1]，其果實中富含各種人體所需要的營養(yǎng)物質(zhì)，具有補脾益胃、養(yǎng)血安神之功效?；覘?Z.jujubeMill.‘Huizao’)果肉致密，富有彈性，味甜，多汁，適宜鮮食、制干和加工[2]，同時灰棗具有較強的抗旱、耐瘠薄、耐鹽堿、抗風、豐產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)等優(yōu)勢[1]。據(jù)國家統(tǒng)計局及新疆維吾爾自治區(qū)統(tǒng)計局官網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示，2017年全國紅棗產(chǎn)量721.26萬t，其中新疆紅棗種植面積約為47.62萬hm2，紅棗產(chǎn)量347.01萬t。

由于新疆地域遼闊，同一品種在不同產(chǎn)區(qū)果實品質(zhì)差異較大[3-7]，因此，同一品種紅棗在不同產(chǎn)區(qū)的市場收購價差異很大。近年來，隨著紅棗栽培管理技術的不斷革新，新疆棗產(chǎn)業(yè)得到了快速發(fā)展，現(xiàn)已出現(xiàn)紅棗產(chǎn)能過剩、土地資源浪費、果農(nóng)積極性下降等問題，迫切需要深入分析新疆南疆灰棗品質(zhì)，并對果實品質(zhì)進行綜合評價，為新疆南疆灰棗優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)發(fā)展提供科學依據(jù)。李新崗等[8]、周麗[9]、韓蓓蓓等[10]通過氣象資料分析提出了我國及新疆紅棗優(yōu)生區(qū)的劃分標準。目前，灰棗優(yōu)生區(qū)劃分僅限于氣象資料研究，新疆為灌溉農(nóng)業(yè)且土壤類型多樣，基于氣象因子劃分優(yōu)生區(qū)有一定局限性，但基于新疆灰棗果實品質(zhì)和氣象研究的優(yōu)生區(qū)劃分更符合新疆灰棗產(chǎn)區(qū)的實際。本研究通過對新疆南疆灰棗主栽區(qū)的果實品質(zhì)測定，明確各產(chǎn)區(qū)灰棗果實品質(zhì)特點，結(jié)合氣象因子對新疆灰棗的優(yōu)生區(qū)劃分結(jié)果，重構(gòu)新疆南疆灰棗的優(yōu)生區(qū)，旨在為新疆南疆灰棗提質(zhì)增效、科學發(fā)展提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

對新疆南疆地區(qū)灰棗栽植區(qū)實地調(diào)研，確定18個代表性灰棗產(chǎn)區(qū)，東部有新疆生產(chǎn)建設兵團29團(29T)、33團(33T)、且末(QM)、若羌(RQ)；西部有新疆生產(chǎn)建設兵團42團(42T)、41團(41T)、48團(48T)、46團(46T)、澤普(ZP)；南部有新疆生產(chǎn)建設兵團47團(47T)、皮山農(nóng)場(PS)、洛浦(LP)、于田(YT)、民豐(MF)；北部有新疆生產(chǎn)建設兵團12團(12T)、3團(3T)、50團(50T)、沙雅(SY)。18個灰棗果園主要分布于塔里木盆地(76°06′～88°09′E、36°55′～41°50′N)周邊，海拔856～1 410 m，年均溫9～11 ℃，無霜期200 d以上，屬于暖溫帶大陸性氣候，由西向東逐漸加強。北部產(chǎn)區(qū)位于天山南麓，土壤主要為棕色荒漠土、龜裂性土和殘余鹽土，寒潮次數(shù)高于南部，年均溫略低于南部；南部產(chǎn)區(qū)位于阿爾金山北麓，土壤以石膏鹽盤棕色荒漠土為主，年日照時數(shù)低于北部產(chǎn)區(qū)；東部產(chǎn)區(qū)靠近羅布泊，土壤以沖積平原和沙漠為主；西部產(chǎn)區(qū)位于昆侖山北麓，土壤涵蓋南北部產(chǎn)區(qū)大部分土壤種類，且塔里木盆地冬季西部氣溫高于東部。

2019年9月底，選擇管理水平一致的灰棗園，每個灰棗園隨機選取5棵8～10 a無病蟲害正常生長的灰棗樹，于棗樹東、南、西、北4個方向選擇無機械損傷、無病蟲害的完熟期果實。每棵棗樹采果60個，每個棗園共采集300個，帶回實驗室進行果實品質(zhì)分析。

1.2 研究方法

供試果實采回后，從每棵棗樹樣品中隨機選取45粒棗果為1組，每個果園5組重復，用于測量果實品質(zhì)指標。用分析天平(測量精度0.1 mg)測單果質(zhì)量,用游標卡尺(精度0.01 mm)測量果實縱橫徑,可溶性固形物用手持數(shù)顯折射計測定，總黃酮含量測定采用超聲輔助提取法[11]，蛋白質(zhì)含量用考馬斯亮藍G-250染色法[12]，果實糖酸成分及含量測定采用氣相色譜法[13]，糖酸比為總糖含量與總酸含量的比值，用鉬藍比色法[14-15]測定維生素C含量，可食率=(鮮果質(zhì)量-果核質(zhì)量)/鮮果質(zhì)量×100% 。

每棵棗樹樣品中隨機選取15個棗果為一組，每個果園5組重復，測定每組棗果鮮質(zhì)量并記錄，放入烘箱中按照30 ℃/3 h→37 ℃/7 h→45 ℃/3 h→50 ℃/2 h→57 ℃/9 h→65 ℃/2 h→69 ℃/10 h梯度烘干，稱取烘干后棗果質(zhì)量并記錄,計算灰棗制干率(干果質(zhì)量/鮮果質(zhì)量×100%)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用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、SIMCA對數(shù)據(jù)進行可視化。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同產(chǎn)區(qū)灰棗果實品質(zhì)指標比較

由表1可以看出，總酸含量為2.77～10.33 mg/g，含量最高的產(chǎn)區(qū)為50團；總糖含量為101.59～382.41 mg/g，民豐產(chǎn)區(qū)含量最高且與其他產(chǎn)區(qū)差異顯著；糖酸比23.3～50.52，比值最大的產(chǎn)區(qū)為且末，說明且末灰棗口感更甜；VC含量為216.6～411.56 mg/g，含量最高的產(chǎn)區(qū)為民豐；可溶性固形物含量為29.97%～45.77%，蛋白質(zhì)含量為1.42～5.22 mg/g，其中33團灰棗的可溶性固形物和蛋白質(zhì)含量顯著高于其他產(chǎn)區(qū)；總黃酮含量為0.54～1.07 mg/g，含量最高的產(chǎn)區(qū)為12團。

由表2可見，18個產(chǎn)區(qū)灰棗制干率為43.26%～58.35%，其中33團灰棗制干率最高；縱徑、橫徑及單果質(zhì)量變化范圍分別為27.51～35.29 mm、19.32～25.38 mm、6.49～11.9 g，若羌灰棗單果質(zhì)量、縱徑、橫徑顯著高于其他產(chǎn)區(qū)；可食率為95.03%～97.22%，其中41團灰棗可食率最高。

綜合表1、表2可以看出，不同產(chǎn)區(qū)灰棗果實品質(zhì)指標之間存在著明顯差異，各產(chǎn)區(qū)在不同單項指標分別表現(xiàn)出優(yōu)越性。

表1 新疆南疆18個灰棗產(chǎn)區(qū)果實內(nèi)在品質(zhì)指標差異 Table 1 Differences of intrinsic quality indexes of fruits in 18 gray jujube producing regions in Southern Xinjiang

表2 新疆南疆18個產(chǎn)區(qū)灰棗果實外在品質(zhì)指標差異 Table 2 Differences of external fruit quality indexes in 18 gray jujube producing regions in Southern Xinjiang

2.2 不同產(chǎn)區(qū)灰棗果實品質(zhì)指標相關性分析

對18個產(chǎn)區(qū)灰棗果實品質(zhì)進行相關分析，結(jié)果顯示(圖1)，相關系數(shù)達到極顯著水平的有7個，達到顯著水平的有9個，表明灰棗品質(zhì)指標間存在著一定的線性相關。其中，總酸與總糖呈極顯著正相關，與糖酸比呈極顯著負相關，與縱徑、橫徑、可食率、單果質(zhì)量呈顯著負相關；糖酸比與果實橫徑、單果質(zhì)量呈顯著正相關；可溶性固形物與制干率呈極顯著正相關，與總黃酮呈顯著負相關；蛋白質(zhì)與制干率呈顯著正相關，與可食率呈極顯著負相關；制干率與可食率呈顯著負相關；縱徑與橫徑、單果質(zhì)量呈極顯著正相關；橫徑與單果質(zhì)量呈極顯著正相關。

分析各產(chǎn)區(qū)灰棗果實指標發(fā)現(xiàn)，灰棗果實較大的產(chǎn)區(qū)，其糖酸比較高，風味品質(zhì)較好，這些產(chǎn)區(qū)灰棗較適合鮮食，而制干率較高的產(chǎn)區(qū)，其果實可溶性固形物及蛋白質(zhì)含量也較高，這些產(chǎn)區(qū)灰棗較適合制干。通過分析發(fā)現(xiàn)，不同果實品質(zhì)指標在不同產(chǎn)區(qū)優(yōu)劣表現(xiàn)不盡相同，各指標間存在不同程度相關性，信息存在相互重疊，因此，不能僅從某一單項指標評價灰棗果實品質(zhì)，還需要對數(shù)據(jù)進一步處理和分析。

2.3 不同產(chǎn)區(qū)灰棗果實主要糖酸組分分析

18個產(chǎn)區(qū)灰棗果實主要糖成分占比結(jié)果(圖2)顯示，各產(chǎn)區(qū)灰棗果實中3種主要糖成分占比為蔗糖>葡萄糖>果糖。其中，大部分產(chǎn)區(qū)蔗糖含量占比超過50%，葡萄糖占比次之，果糖占比最低。其中葡萄糖占比最高的產(chǎn)區(qū)為50團，約為42%。果糖占比最高的為41團，約占18%。

圖2 不同產(chǎn)區(qū)灰棗主要糖成分占比

由圖3可以發(fā)現(xiàn)，各產(chǎn)區(qū)灰棗果實中3種主要酸成分占比不盡相同，其中41團、42團、沙雅灰棗蘋果酸含量最高；12團、3團、48團、50團、民豐、皮山和澤普灰棗檸檬酸含量最高；29團、33團、46團、47團、洛浦、且末、若羌和于田灰棗琥珀酸含量最高。

圖3 不同產(chǎn)區(qū)灰棗主要酸成分占比

結(jié)合采樣點地理位置發(fā)現(xiàn)，蘋果酸含量較高的的3個產(chǎn)區(qū)位于昆侖山北麓，而檸檬酸含量較高的產(chǎn)區(qū)則位于塔里木盆地邊緣西北部天山南側(cè)，琥珀酸含量較高的產(chǎn)區(qū)基本位于塔里木盆地邊緣東南部阿爾金山北側(cè)。

果實品質(zhì)中糖酸成分、含量及其比例是決定果實風味品質(zhì)的主要指標，果實中糖組分甜度由高到低依次為果糖、蔗糖、葡萄糖，果糖與蔗糖相比稍顯甜膩，而葡萄糖口感清甜；蘋果酸的酸味強度略大于檸檬酸，但其酸味爽口，稍有澀苦，與檸檬酸相比刺激性緩慢，保留時間長，由于這些差別，同一種果實在不同產(chǎn)區(qū)會有不同的口感風味。

2.4 不同產(chǎn)區(qū)灰棗果實品質(zhì)綜合評價

不同產(chǎn)區(qū)灰棗果實品質(zhì)OPLS-DA分析結(jié)果(圖4)顯示，18個產(chǎn)區(qū)的灰棗果實品質(zhì)差異明顯，其中東部與西部產(chǎn)區(qū)灰棗品質(zhì)差異最明顯，而南部和北部產(chǎn)區(qū)的灰棗品質(zhì)間略有重疊。

圖4 不同產(chǎn)區(qū)灰棗果實品質(zhì)OPLS-DA分析圖

為了進一步對各產(chǎn)區(qū)灰棗品質(zhì)進行綜合性評價，在基于公因子特征值大于1的原則下，提取出4個公因子，累計貢獻率為82.058%，為突出主要公因子的作用，將因子進行最大方差旋轉(zhuǎn)，第1公因子F1方差貢獻率為26.019%，由單果質(zhì)量、縱徑、橫徑3個因子組成，定義為灰棗果實外在因子(圖5A)；第2公因子F2方差貢獻率為26.017%，由可溶性固形物、蛋白質(zhì)、制干率、可食率、總黃酮5個因子組成，定義為灰棗果實品質(zhì)因子(圖5B)；第3公因子F3方差貢獻率為15.362%，主要由VC和總糖2個因子組成，定義為灰棗果實營養(yǎng)因子(圖5C)；第4公因子F4方差貢獻率為14.66%，主要由糖酸比和總酸2個因子組成，定義為灰棗果實風味因子(圖5D)。

以各公因子的貢獻率為權(quán)重，計算不同產(chǎn)區(qū)灰棗果實品質(zhì)綜合得分。各產(chǎn)區(qū)在4個公因子上的得分如圖5所示，從各因子得分看出，外在因子評分較高的有若羌、沙雅、且末、洛浦和民豐，說明這5個產(chǎn)區(qū)的果實較大，單果質(zhì)量大，這5個產(chǎn)區(qū)除沙雅外均位于塔里木盆地東部和南部，表明東部、南部產(chǎn)區(qū)在F1上的指標性狀優(yōu)于其他產(chǎn)區(qū)；品質(zhì)因子評分較高的有33團、皮山、29團、50團和46團，說明這5個產(chǎn)區(qū)灰棗可溶性固形物、蛋白質(zhì)含量以及制干率較高，可食率及總黃酮含量較低，而48團、澤普、12團和沙雅在F2上得分較低，且均為西部和北部，說明西部、北部產(chǎn)區(qū)在F2包含的指標性狀比其他產(chǎn)區(qū)稍差；營養(yǎng)因子評分較高的有民豐、33團、50團、48團和12團，說明這5個產(chǎn)區(qū)的灰棗總糖含量和VC含量較高，42團、29團、3團、于田、洛浦、澤普、皮山和47團在F3上得分較低，說明塔里木盆地東部和北部大部分產(chǎn)區(qū)灰棗在總糖含量及VC含量上優(yōu)于西部和南部大部分產(chǎn)區(qū)；灰棗風味因子評分較高的有41團、洛浦、且末、于田和民豐，說明這5個產(chǎn)區(qū)酸含量較低，糖酸比較高，表明南部產(chǎn)區(qū)灰棗口感風味優(yōu)于其他產(chǎn)區(qū)。以各公因子的貢獻率為權(quán)重，計算18個產(chǎn)區(qū)灰棗果實品質(zhì)綜合評價得分(圖5E)，灰棗品質(zhì)綜合得分最高的產(chǎn)區(qū)為33團、若羌、且末，3個產(chǎn)區(qū)均位于塔里木盆地的東部。

圖5 不同產(chǎn)區(qū)灰棗各公因子得分排名(A、B、C、D)及綜合評分排名(E)

2.5 不同產(chǎn)區(qū)灰棗果實綜合品質(zhì)聚類分析

采用K-means算法，對不同產(chǎn)區(qū)灰棗果實品質(zhì)綜合分值進行聚類分析，將18個產(chǎn)區(qū)灰棗果實品質(zhì)劃分為優(yōu)質(zhì)、良好、一般3類(表3)。

表3 18個產(chǎn)區(qū)灰棗果實綜合品質(zhì)得分聚類 Table 3 Clustering of comprehensive quality scores of gray jujube in 18 regions

果實綜合評分為優(yōu)質(zhì)的有33團、若羌、且末、民豐、洛浦和41團，這些產(chǎn)區(qū)都表現(xiàn)為F1、F3、F4評分較高，F(xiàn)2評分中等，果實大，單果質(zhì)量較高，總糖含量和VC含量較高，總酸含量較低，糖酸比較高，口感更甜，營養(yǎng)價值更高，33團、若羌及且末位于塔里木盆地東部，民豐、洛浦位于塔里木盆地南部、41團位于塔里木盆地西部，分析發(fā)現(xiàn)塔里木盆地東南產(chǎn)區(qū)灰棗果實綜合品質(zhì)優(yōu)于西北部產(chǎn)區(qū)。綜合評分良好的有沙雅、47團、于田、3團、46團、皮山、50團、29團和42團，這些產(chǎn)區(qū)都表現(xiàn)為F2評分較高，F(xiàn)4、F5評分中等，F(xiàn)3評分較低，果實可溶性固形物、蛋白質(zhì)含量及制干率較高，其果實適合加工。果實綜合評分一般的有12團、48團和澤普，這3個產(chǎn)區(qū)都表現(xiàn)為F3評分中等，F(xiàn)1、F2、F4評分較低，果實小，單果質(zhì)量較輕，總酸含量較高，糖酸比較低。

周麗[9]通過對新疆氣象資料分析，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新疆紅棗優(yōu)生區(qū)劃分的判別指標，將新疆紅棗種植劃分為最佳優(yōu)生區(qū)、優(yōu)生區(qū)、適宜區(qū)和次適宜區(qū)4個級別。其結(jié)果中灰棗最佳優(yōu)生區(qū)沙雅(SY)、莎車(SC)、于田(YT)、和田(HT)、策勒(CL)、麥蓋提(MGT)、皮山(PS)、若羌(RQ)、民豐(MF)、洛浦(LP)和且末(QM)與本研究依據(jù)灰棗果實品質(zhì)綜合評分聚類為優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)區(qū)33團(33T)、若羌(RQ)、民豐(MF)、洛浦(LP)、且末(QM)和41團(41T)進行交叉分析(圖6)，結(jié)果顯示，若羌、民豐、洛浦、且末4個產(chǎn)區(qū)與周麗[9]研究結(jié)果重合，說明這4個產(chǎn)區(qū)灰棗果實不僅果實品質(zhì)較高，而且氣候條件也極其適宜灰棗栽植生長。

圖6 基于氣象資料灰棗優(yōu)生區(qū)和基于果實品質(zhì)灰棗優(yōu)生區(qū)交叉分析圖

3 討 論

灰棗果實品質(zhì)指標能夠客觀地反映其在新疆南疆不同產(chǎn)區(qū)的品質(zhì)差異，研究發(fā)現(xiàn)，灰棗果實同一品質(zhì)指標在不同產(chǎn)區(qū)存在顯著差異，各產(chǎn)區(qū)不同單項指標分別表現(xiàn)出優(yōu)越性，而品質(zhì)指標間又存在著復雜的相關性。有研究發(fā)現(xiàn)，冬棗果實品質(zhì)指標在不同地區(qū)間具有明顯差異，品質(zhì)指標間具有復雜的相關性，而造成冬棗果實品質(zhì)差異的主導因素是生長環(huán)境的不同[16-17]。

各產(chǎn)區(qū)灰棗3種主要糖組分占比均為蔗糖>葡萄糖>果糖，但3種主要酸組分占比不完全一致，研究發(fā)現(xiàn)，溫度、光、水分、土壤養(yǎng)分、二氧化碳濃度、重金屬含量、pH等環(huán)境因子對植物有機酸含量具有顯著影響[18-19]。馮洪濤等[20]在研究煙葉有機酸時發(fā)現(xiàn)，生態(tài)環(huán)境對煙葉有機酸含量的影響甚至大于品種的影響。本研究結(jié)合采樣點地理位置發(fā)現(xiàn)，3種主要酸組分占比呈現(xiàn)出一定的地域性，可能是由于各產(chǎn)區(qū)不同的生態(tài)環(huán)境所造成。

有研究發(fā)現(xiàn)，不同氣候因子對灰棗果實品質(zhì)指標具有明顯影響，其中灰棗蛋白質(zhì)含量受氣候因子影響最大，其次為可溶性糖和棗果大小[21-22]。遮陰則會降低灰棗單果質(zhì)量、縱橫徑及可溶性糖含量，嚴重影響灰棗果實綜合品質(zhì)指標[236]。海拔[24]、土壤[25]等因素也會對果實綜合品質(zhì)產(chǎn)生重要影響。本研究結(jié)果顯示，塔里木盆地東南部地區(qū)灰棗果實綜合品質(zhì)優(yōu)于西北部，塔里木盆地位于天山南側(cè)、昆侖山和阿爾金山北側(cè)，地勢西高東低，土壤類型多樣，氣候差異較大，采樣點分布于塔里木盆地周邊，海拔及經(jīng)緯度的差異必然會造成不同產(chǎn)區(qū)的光熱條件、土壤礦物質(zhì)含量、酸堿度等差異[26-29]，同時，新疆風沙天氣也會產(chǎn)生遮陰效果，而這些因素會在不同產(chǎn)區(qū)灰棗品質(zhì)形成過程中產(chǎn)生灰棗綜合品質(zhì)的差異。周麗[9]利用氣象因子對新疆紅棗進行了優(yōu)生區(qū)劃分，本研究通過與其結(jié)果進行交叉分析得出，若羌、民豐、洛浦和且末4個產(chǎn)區(qū)，不僅灰棗果實綜合品質(zhì)評價較高，而且在氣候分布上也屬于灰棗最佳優(yōu)生區(qū)，因此可以大力發(fā)展該區(qū)域灰棗產(chǎn)業(yè)。

目前新疆紅棗產(chǎn)能過剩，果實品質(zhì)差異較大，嚴重影響果農(nóng)收入及當?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展。本研究通過分析各產(chǎn)區(qū)灰棗品質(zhì)指標差異及優(yōu)生區(qū)的重構(gòu)，旨在為新疆南疆各產(chǎn)區(qū)灰棗提質(zhì)增效、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整提供理論依據(jù)。而塔里木盆地土壤對灰棗品質(zhì)的影響尚不清楚，需進一步深入研究。