新疆南疆不同灰枣产区果实品质分析及优生区划分

梁丰志，童盼盼，张亚若，金玉，王浩云，吴翠云，王江波,4

1.塔里木大学植物科学学院，阿拉尔 843300； 2.塔里木大学南疆特色果树高效优质栽培与深加工技术国家地方联合工程实验室，阿拉尔843300；3.南京农业大学信息科技学院，南京 210095；4.新疆生产建设兵团塔里木盆地生物资源保护利用重点实验室，阿拉尔 843300

枣(ZiziphusjujubeMill.)是我国特色果树[1]，其果实中富含各种人体所需要的营养物质，具有补脾益胃、养血安神之功效。灰枣(Z.jujubeMill.‘Huizao’)果肉致密，富有弹性，味甜，多汁，适宜鲜食、制干和加工[2]，同时灰枣具有较强的抗旱、耐瘠薄、耐盐碱、抗风、丰产、稳产等优势[1]。据国家统计局及新疆维吾尔自治区统计局官网数据显示，2017年全国红枣产量721.26万t，其中新疆红枣种植面积约为47.62万hm2，红枣产量347.01万t。

由于新疆地域辽阔，同一品种在不同产区果实品质差异较大[3-7]，因此，同一品种红枣在不同产区的市场收购价差异很大。近年来，随着红枣栽培管理技术的不断革新，新疆枣产业得到了快速发展，现已出现红枣产能过剩、土地资源浪费、果农积极性下降等问题，迫切需要深入分析新疆南疆灰枣品质，并对果实品质进行综合评价，为新疆南疆灰枣优势产区发展提供科学依据。李新岗等[8]、周丽[9]、韩蓓蓓等[10]通过气象资料分析提出了我国及新疆红枣优生区的划分标准。目前，灰枣优生区划分仅限于气象资料研究，新疆为灌溉农业且土壤类型多样，基于气象因子划分优生区有一定局限性，但基于新疆灰枣果实品质和气象研究的优生区划分更符合新疆灰枣产区的实际。本研究通过对新疆南疆灰枣主栽区的果实品质测定，明确各产区灰枣果实品质特点，结合气象因子对新疆灰枣的优生区划分结果，重构新疆南疆灰枣的优生区，旨在为新疆南疆灰枣提质增效、科学发展提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

对新疆南疆地区灰枣栽植区实地调研，确定18个代表性灰枣产区，东部有新疆生产建设兵团29团(29T)、33团(33T)、且末(QM)、若羌(RQ)；西部有新疆生产建设兵团42团(42T)、41团(41T)、48团(48T)、46团(46T)、泽普(ZP)；南部有新疆生产建设兵团47团(47T)、皮山农场(PS)、洛浦(LP)、于田(YT)、民丰(MF)；北部有新疆生产建设兵团12团(12T)、3团(3T)、50团(50T)、沙雅(SY)。18个灰枣果园主要分布于塔里木盆地(76°06′～88°09′E、36°55′～41°50′N)周边，海拔856～1 410 m，年均温9～11 ℃，无霜期200 d以上，属于暖温带大陆性气候，由西向东逐渐加强。北部产区位于天山南麓，土壤主要为棕色荒漠土、龟裂性土和残余盐土，寒潮次数高于南部，年均温略低于南部；南部产区位于阿尔金山北麓，土壤以石膏盐盘棕色荒漠土为主，年日照时数低于北部产区；东部产区靠近罗布泊，土壤以冲积平原和沙漠为主；西部产区位于昆仑山北麓，土壤涵盖南北部产区大部分土壤种类，且塔里木盆地冬季西部气温高于东部。

2019年9月底，选择管理水平一致的灰枣园，每个灰枣园随机选取5棵8～10 a无病虫害正常生长的灰枣树，于枣树东、南、西、北4个方向选择无机械损伤、无病虫害的完熟期果实。每棵枣树采果60个，每个枣园共采集300个，带回实验室进行果实品质分析。

1.2 研究方法

供试果实采回后，从每棵枣树样品中随机选取45粒枣果为1组，每个果园5组重复，用于测量果实品质指标。用分析天平(测量精度0.1 mg)测单果质量,用游标卡尺(精度0.01 mm)测量果实纵横径,可溶性固形物用手持数显折射计测定，总黄酮含量测定采用超声辅助提取法[11]，蛋白质含量用考马斯亮蓝G-250染色法[12]，果实糖酸成分及含量测定采用气相色谱法[13]，糖酸比为总糖含量与总酸含量的比值，用钼蓝比色法[14-15]测定维生素C含量，可食率=(鲜果质量-果核质量)/鲜果质量×100% 。

每棵枣树样品中随机选取15个枣果为一组，每个果园5组重复，测定每组枣果鲜质量并记录，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，称取烘干后枣果质量并记录,计算灰枣制干率(干果质量/鲜果质量×100%)。

1.3 数据处理

采用Excel对数据进行整理，采用统计软件SPSS、DPS对数据进行相关性分析、方差分析和主成分分析，采用R语言、SIMCA对数据进行可视化。

2 结果与分析

2.1 不同产区灰枣果实品质指标比较

由表1可以看出，总酸含量为2.77～10.33 mg/g，含量最高的产区为50团；总糖含量为101.59～382.41 mg/g，民丰产区含量最高且与其他产区差异显著；糖酸比23.3～50.52，比值最大的产区为且末，说明且末灰枣口感更甜；VC含量为216.6～411.56 mg/g，含量最高的产区为民丰；可溶性固形物含量为29.97%～45.77%，蛋白质含量为1.42～5.22 mg/g，其中33团灰枣的可溶性固形物和蛋白质含量显著高于其他产区；总黄酮含量为0.54～1.07 mg/g，含量最高的产区为12团。

由表2可见，18个产区灰枣制干率为43.26%～58.35%，其中33团灰枣制干率最高；纵径、横径及单果质量变化范围分别为27.51～35.29 mm、19.32～25.38 mm、6.49～11.9 g，若羌灰枣单果质量、纵径、横径显著高于其他产区；可食率为95.03%～97.22%，其中41团灰枣可食率最高。

综合表1、表2可以看出，不同产区灰枣果实品质指标之间存在着明显差异，各产区在不同单项指标分别表现出优越性。

表1 新疆南疆18个灰枣产区果实内在品质指标差异 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个产区灰枣果实外在品质指标差异 Table 2 Differences of external fruit quality indexes in 18 gray jujube producing regions in Southern Xinjiang

2.2 不同产区灰枣果实品质指标相关性分析

对18个产区灰枣果实品质进行相关分析，结果显示(图1)，相关系数达到极显著水平的有7个，达到显著水平的有9个，表明灰枣品质指标间存在着一定的线性相关。其中，总酸与总糖呈极显著正相关，与糖酸比呈极显著负相关，与纵径、横径、可食率、单果质量呈显著负相关；糖酸比与果实横径、单果质量呈显著正相关；可溶性固形物与制干率呈极显著正相关，与总黄酮呈显著负相关；蛋白质与制干率呈显著正相关，与可食率呈极显著负相关；制干率与可食率呈显著负相关；纵径与横径、单果质量呈极显著正相关；横径与单果质量呈极显著正相关。

分析各产区灰枣果实指标发现，灰枣果实较大的产区，其糖酸比较高，风味品质较好，这些产区灰枣较适合鲜食，而制干率较高的产区，其果实可溶性固形物及蛋白质含量也较高，这些产区灰枣较适合制干。通过分析发现，不同果实品质指标在不同产区优劣表现不尽相同，各指标间存在不同程度相关性，信息存在相互重叠，因此，不能仅从某一单项指标评价灰枣果实品质，还需要对数据进一步处理和分析。

2.3 不同产区灰枣果实主要糖酸组分分析

18个产区灰枣果实主要糖成分占比结果(图2)显示，各产区灰枣果实中3种主要糖成分占比为蔗糖>葡萄糖>果糖。其中，大部分产区蔗糖含量占比超过50%，葡萄糖占比次之，果糖占比最低。其中葡萄糖占比最高的产区为50团，约为42%。果糖占比最高的为41团，约占18%。

图2 不同产区灰枣主要糖成分占比

由图3可以发现，各产区灰枣果实中3种主要酸成分占比不尽相同，其中41团、42团、沙雅灰枣苹果酸含量最高；12团、3团、48团、50团、民丰、皮山和泽普灰枣柠檬酸含量最高；29团、33团、46团、47团、洛浦、且末、若羌和于田灰枣琥珀酸含量最高。

图3 不同产区灰枣主要酸成分占比

结合采样点地理位置发现，苹果酸含量较高的的3个产区位于昆仑山北麓，而柠檬酸含量较高的产区则位于塔里木盆地边缘西北部天山南侧，琥珀酸含量较高的产区基本位于塔里木盆地边缘东南部阿尔金山北侧。

果实品质中糖酸成分、含量及其比例是决定果实风味品质的主要指标，果实中糖组分甜度由高到低依次为果糖、蔗糖、葡萄糖，果糖与蔗糖相比稍显甜腻，而葡萄糖口感清甜；苹果酸的酸味强度略大于柠檬酸，但其酸味爽口，稍有涩苦，与柠檬酸相比刺激性缓慢，保留时间长，由于这些差别，同一种果实在不同产区会有不同的口感风味。

2.4 不同产区灰枣果实品质综合评价

不同产区灰枣果实品质OPLS-DA分析结果(图4)显示，18个产区的灰枣果实品质差异明显，其中东部与西部产区灰枣品质差异最明显，而南部和北部产区的灰枣品质间略有重叠。

图4 不同产区灰枣果实品质OPLS-DA分析图

为了进一步对各产区灰枣品质进行综合性评价，在基于公因子特征值大于1的原则下，提取出4个公因子，累计贡献率为82.058%，为突出主要公因子的作用，将因子进行最大方差旋转，第1公因子F1方差贡献率为26.019%，由单果质量、纵径、横径3个因子组成，定义为灰枣果实外在因子(图5A)；第2公因子F2方差贡献率为26.017%，由可溶性固形物、蛋白质、制干率、可食率、总黄酮5个因子组成，定义为灰枣果实品质因子(图5B)；第3公因子F3方差贡献率为15.362%，主要由VC和总糖2个因子组成，定义为灰枣果实营养因子(图5C)；第4公因子F4方差贡献率为14.66%，主要由糖酸比和总酸2个因子组成，定义为灰枣果实风味因子(图5D)。

以各公因子的贡献率为权重，计算不同产区灰枣果实品质综合得分。各产区在4个公因子上的得分如图5所示，从各因子得分看出，外在因子评分较高的有若羌、沙雅、且末、洛浦和民丰，说明这5个产区的果实较大，单果质量大，这5个产区除沙雅外均位于塔里木盆地东部和南部，表明东部、南部产区在F1上的指标性状优于其他产区；品质因子评分较高的有33团、皮山、29团、50团和46团，说明这5个产区灰枣可溶性固形物、蛋白质含量以及制干率较高，可食率及总黄酮含量较低，而48团、泽普、12团和沙雅在F2上得分较低，且均为西部和北部，说明西部、北部产区在F2包含的指标性状比其他产区稍差；营养因子评分较高的有民丰、33团、50团、48团和12团，说明这5个产区的灰枣总糖含量和VC含量较高，42团、29团、3团、于田、洛浦、泽普、皮山和47团在F3上得分较低，说明塔里木盆地东部和北部大部分产区灰枣在总糖含量及VC含量上优于西部和南部大部分产区；灰枣风味因子评分较高的有41团、洛浦、且末、于田和民丰，说明这5个产区酸含量较低，糖酸比较高，表明南部产区灰枣口感风味优于其他产区。以各公因子的贡献率为权重，计算18个产区灰枣果实品质综合评价得分(图5E)，灰枣品质综合得分最高的产区为33团、若羌、且末，3个产区均位于塔里木盆地的东部。

图5 不同产区灰枣各公因子得分排名(A、B、C、D)及综合评分排名(E)

2.5 不同产区灰枣果实综合品质聚类分析

采用K-means算法，对不同产区灰枣果实品质综合分值进行聚类分析，将18个产区灰枣果实品质划分为优质、良好、一般3类(表3)。

表3 18个产区灰枣果实综合品质得分聚类 Table 3 Clustering of comprehensive quality scores of gray jujube in 18 regions

果实综合评分为优质的有33团、若羌、且末、民丰、洛浦和41团，这些产区都表现为F1、F3、F4评分较高，F2评分中等，果实大，单果质量较高，总糖含量和VC含量较高，总酸含量较低，糖酸比较高，口感更甜，营养价值更高，33团、若羌及且末位于塔里木盆地东部，民丰、洛浦位于塔里木盆地南部、41团位于塔里木盆地西部，分析发现塔里木盆地东南产区灰枣果实综合品质优于西北部产区。综合评分良好的有沙雅、47团、于田、3团、46团、皮山、50团、29团和42团，这些产区都表现为F2评分较高，F4、F5评分中等，F3评分较低，果实可溶性固形物、蛋白质含量及制干率较高，其果实适合加工。果实综合评分一般的有12团、48团和泽普，这3个产区都表现为F3评分中等，F1、F2、F4评分较低，果实小，单果质量较轻，总酸含量较高，糖酸比较低。

周丽[9]通过对新疆气象资料分析，将年平均温度、无霜期、生长季≥10 ℃积温、极端最低温度、≤-20 ℃出现的天数和生长季干燥度作为新疆红枣优生区划分的判别指标，将新疆红枣种植划分为最佳优生区、优生区、适宜区和次适宜区4个级别。其结果中灰枣最佳优生区沙雅(SY)、莎车(SC)、于田(YT)、和田(HT)、策勒(CL)、麦盖提(MGT)、皮山(PS)、若羌(RQ)、民丰(MF)、洛浦(LP)和且末(QM)与本研究依据灰枣果实品质综合评分聚类为优质的产区33团(33T)、若羌(RQ)、民丰(MF)、洛浦(LP)、且末(QM)和41团(41T)进行交叉分析(图6)，结果显示，若羌、民丰、洛浦、且末4个产区与周丽[9]研究结果重合，说明这4个产区灰枣果实不仅果实品质较高，而且气候条件也极其适宜灰枣栽植生长。

图6 基于气象资料灰枣优生区和基于果实品质灰枣优生区交叉分析图

3 讨 论

灰枣果实品质指标能够客观地反映其在新疆南疆不同产区的品质差异，研究发现，灰枣果实同一品质指标在不同产区存在显著差异，各产区不同单项指标分别表现出优越性，而品质指标间又存在着复杂的相关性。有研究发现，冬枣果实品质指标在不同地区间具有明显差异，品质指标间具有复杂的相关性，而造成冬枣果实品质差异的主导因素是生长环境的不同[16-17]。

各产区灰枣3种主要糖组分占比均为蔗糖>葡萄糖>果糖，但3种主要酸组分占比不完全一致，研究发现，温度、光、水分、土壤养分、二氧化碳浓度、重金属含量、pH等环境因子对植物有机酸含量具有显著影响[18-19]。冯洪涛等[20]在研究烟叶有机酸时发现，生态环境对烟叶有机酸含量的影响甚至大于品种的影响。本研究结合采样点地理位置发现，3种主要酸组分占比呈现出一定的地域性，可能是由于各产区不同的生态环境所造成。

有研究发现，不同气候因子对灰枣果实品质指标具有明显影响，其中灰枣蛋白质含量受气候因子影响最大，其次为可溶性糖和枣果大小[21-22]。遮阴则会降低灰枣单果质量、纵横径及可溶性糖含量，严重影响灰枣果实综合品质指标[236]。海拔[24]、土壤[25]等因素也会对果实综合品质产生重要影响。本研究结果显示，塔里木盆地东南部地区灰枣果实综合品质优于西北部，塔里木盆地位于天山南侧、昆仑山和阿尔金山北侧，地势西高东低，土壤类型多样，气候差异较大，采样点分布于塔里木盆地周边，海拔及经纬度的差异必然会造成不同产区的光热条件、土壤矿物质含量、酸碱度等差异[26-29]，同时，新疆风沙天气也会产生遮阴效果，而这些因素会在不同产区灰枣品质形成过程中产生灰枣综合品质的差异。周丽[9]利用气象因子对新疆红枣进行了优生区划分，本研究通过与其结果进行交叉分析得出，若羌、民丰、洛浦和且末4个产区，不仅灰枣果实综合品质评价较高，而且在气候分布上也属于灰枣最佳优生区，因此可以大力发展该区域灰枣产业。

目前新疆红枣产能过剩，果实品质差异较大，严重影响果农收入及当地经济的发展。本研究通过分析各产区灰枣品质指标差异及优生区的重构，旨在为新疆南疆各产区灰枣提质增效、产业结构调整提供理论依据。而塔里木盆地土壤对灰枣品质的影响尚不清楚，需进一步深入研究。