气象条件对蜜脆苹果品质的影响

马玉平，吾米提·居马太，丛桂芝，冯岷华，祖农·阿比提

（1.伊犁州气象局，新疆 伊宁 835000；2.伊犁州林业科学研究院，新疆 伊宁 835000）

蜜脆“HONEYCRISP”是美国明尼苏达大学园艺系选育，以“Macoun”与“Honeygold”杂交培育而成的中熟苹果品种。 2011 年伊犁州林业科学研究院从西北农林科技大学园艺学院引进，该品种品质优良、耐贮运、售价高，栽培效益十分显著； 2014 年通过新疆维吾尔自治区林木良种委员会认定[1-8]，种植面积推广很快，在伊犁河谷达2 000 hm2以上。

同一片果园、同一品种的苹果，在同等地力、同等管理水平下， 苹果品质的好坏主要受气象条件的影响。 苹果品质构成要素包括果实大小、硬度、果形指数、色泽、可溶性固形物、糖、酸等，国内外有些学者已经就气象因子与苹果品质的关系做了一些研究[8-13]，余优森等[14]对天水等地的元帅系苹果的品质与气象条件之间的关系进行了研究， 认为7 月上中旬、8 月中旬和9 月上中旬的气象条件对苹果的含糖量、含酸量和硬度有着重要影响。 王菱等[15]认为，6—8 月的气温、气温日较差，4—9 月的降水量、相对湿度、最低气温、日照时数等气象因子对元帅系苹果综合品质（可溶性固形物、可滴定酸、硬度、果形、色泽、风味等）有着重要影响。 果实大小是果实品质的重要性状，魏钦平等[16]认为,果实大小主要受8 月降水量、5、7 月相对湿度、9 月日照时数及≥10 ℃积温的影响。 国内外在气象条件对苹果品质的影响研究工作多见于元帅、富士、秦冠及高酸苹果等品种，有关气象因子对蜜脆苹果品质的影响方面尚未开展研究。

本文着重研究蜜脆苹果品质构成要素（果实大小、果实硬度、可溶性固形物、酸度等）与气象因子的关系，找出对蜜脆苹果品质形成有利的气象因子，建立伊犁蜜脆苹果品质形成要素的气象因子影响方程，为蜜脆苹果农业气象指标的建立、伊犁蜜脆苹果产业区划布局提供技术支撑。

1 资料来源与统计分析方法

1.1 资料来源

2013—2019 年蜜脆苹果品质构成要素（果实大小、果实硬度、果形指数、可溶性固形物、酸度等）数据均来源于伊犁州林业科学研究院， 苹果的品质检测由伊犁州林科院实验室完成, 用天平测量果实大小；用游标卡尺测量果实纵横径；用CY-1 果实硬度计测定果实硬度；用TD-45 数字折光仪测量果实可溶性固性物含量；用PHS-3C 酸度计测量酸度；选取地点： 察布查尔县（海努克乡果园经纬度为81°25′30″E，43°45′43″N; 林科所察布查尔县苗圃为81°10′38″E，43°43′16″N）、伊宁县（巴依托海乡果园经纬度为81°46′18″E，43°42′26″N; 英塔木镇果园为81°31′49″E，43°48′01″N; 青年农场果园为81°43′46″E，43°52′28″N）、巩留县（果园经纬度为82°14′32″E，43°26′55″N）、新源县（果园经纬度为83°14′29″E，43°21′45″N）、霍城（果园经纬度为80°46′42″E，44°14′10″N）等不同果园蜜脆苹果的品质采样数据（表1）。 采样时取选树龄（6～7 a）接近、树势良好的果园。 开花期到果实成熟期是苹果品质形成的关键时期，伊犁河谷种植的蜜脆苹果开花期一般在4 月中旬，果实成熟期一般在9 月初至9 月中旬，本文选取4 月1 日—9 月30 日的气温、降水、日照、相对湿度等气象要素，气象数据来源于距离采样点最近的国家气象观测站。

1.2 统计分析方法

选取2013—2019 年4 月1 日—9 月30 日的气温、降水、日照、相对湿度等气象要素，分别统计各气象要素候、旬、月值，采用逐步回归方法与PLS 回归分析蜜脆苹果品质主要构成要素（果实大小、可溶性固形物、酸度、果实硬度）与气象因子的关系，初步筛选出与果实大小、可溶性固形物、酸度、果实硬度关系密切的气象因子，剔除引起多重共线性的因子，分别建立模型。 再根据相关性、显著性、具有明显生物学意义3 个原则进一步优化因子， 最后建立具有生物学意义的回归方程。

2 计算结果

2.1 果实大小（Y1）与气象因子的相关关系

采用逐步回归与PLS 回归的方法， 从98 个气象因子中初步筛选出5 个因子与蜜脆苹果果实大小密切相关，根据相关性、显著性、具有明显生物学意义3 个原则进一步优化选出的气象因子，建立稳定、实用的关系方程，按照上述原则优化后，选出3 个气象因子，进行多元回归分析，得到：

式中，Y1代表果实大小、X1为5 月下旬的日照时数、X2为6 月下旬的降水量、X3为7 月下旬的降水量。X1所占权重最大， 为0.505，X2所占权重为0.198，X3所占权重为0.263，合计0.966。

从表2 可看出，条件指数值均＜10，说明方程各因子之间不存在多重共线性的情况，3 个自变量都是相互独立的。

表2 果实大小共线性诊断

通过（1）式可以看出，蜜脆苹果果实大小与5 月下旬的日照时数、6 月下旬的降水量、7 月下旬的降水量等气象因子关系密切。 果实大小与这3 个因子均为正相关。

2.2 可溶性固形物含量（Y2）与气象因子的相关关系

苹果中可溶性固形物是所有溶解于水的化合物的总称，包括糖、酸、维生素、矿物质等，是衡量果实营养的重要指标之一， 其含量影响着苹果的口感和风味。 在伊犁种植的蜜脆苹果可溶性固形物的含量为10.68%～16.64%，均值为14.18%（表1）。通过PLS回归法挑选出影响蜜脆苹果可溶性固形物含量的气象因子，得到（2）式：

式中，Y2代表可溶性固形物含量、X4为7 月上旬的日照时数、X5为8 月下旬的日照时数、X6为6 月下旬的日照时数、X7为7 月中旬的日照时数、X8为8月中旬的平均气温。 其中，X4所占权重最大，为0.652，X5所占权重为0.124，X6所占权重为0.104，X7所占权重为0.046，X8所占权重为0.051， 合计0.977。

由（2）式可以看出，蜜脆苹果的可溶性固形物含量与日照时数、气温关系密切，与8 月中旬的平均气温呈正相关；与6 月下旬、7 月上中旬、8 月下旬的日照时数呈正相关。

2.3 酸度（Y3）与气象因子的相关关系

苹果果实中的酸度是决定果实品质的一个重要因子，它取决于果实中有机酸（主要是苹果酸）的含量。它是糖的不完全氧化产物，同时又是各种各样化合物——醣、氨基酸及脂肪的原始材料[7]。 果实含酸量对果实风味影响较大，对于鲜食苹果来说，可滴定酸含量0.2%～0.5%（或pH 3.4～4.0）的果实较符合要求。苹果糖酸含量虽然是相互独立的性状，但两者对果实风味的影响却是互相制约的， 苹果的风味除取决于糖、酸含量的绝对值外，还取决于糖、酸的比例，即糖酸比。糖酸比越大味感越甜，糖酸比越小则味感越酸。 伊犁种植的蜜脆苹果的糖酸比在14.33～43.92，均值25.78；酸度较高，在0.37%～0.96%，均值0.55%。 蜜脆苹果果实的酸度与气象因子关系密切：

式中，Y3表示果实的酸度，X9为8 月中旬的相对湿度，X10为9 月上旬的日照时数，X11为9 月中旬的日照时数，X12为6 月中旬的相对湿度，X13为5 月上旬的日照时数。 其中，X9所占权重最大， 为0.420，X10所占权重为0.179，X11所占权重为0.169，X12所占权重为0.076，X13所占权重为0.096，合计0.939。

由（3）式可以看出，蜜脆苹果果实的酸度与相对湿度、日照时数等气象因子关系密切，与8 月中旬的相对湿度和9 上旬的日照时数呈正相关； 与9 月中旬的日照时数、6 月中旬的相对湿度、5 月上旬的日照时数呈负相关。

2.4 果实硬度（Y4）与气象因子的相关关系

果实硬度不仅影响到鲜食苹果的口感， 还与苹果的贮藏性有关， 是鲜食苹果品质评价的主要因子之一， 在伊犁种植的蜜脆苹果果实硬度（表1）在4.86～11.17 kg/cm2，平均7.70 kg/cm2，果实硬度适中，口感酥脆，达到优质指标。果实硬度也与气象因子关系密切：

式中，Y4表示果实硬度，X14为9 月下旬平均气温、X8为8 月中旬的平均气温、X15为4 月1 日—9 月30日≥15 ℃的积温、X16为8 月中旬的日照时数、X13为5 月上旬的日照时数。其中，X14所占权重最大，为0.356，X8所占权重为0.160，X15所占权重为0.290，X16所占权重为0.073，X13所占权重为0.072， 合计0.951。

由（4）式以看出，蜜脆苹果果实硬度与气温、日照时数、积温关系密切，与9 月下旬的平均气温呈负相关，与8 月中旬的平均气温和日照时数呈正相关，还与4 月1 日—9 月30 日≥15 ℃的积温和5 月上旬的日照时数呈正相关。

3 结论

（1）苹果果实大小的变化源于果实细胞的分裂与膨大，在开花后与果实幼果期，果实增大的主要原因在于果实细胞的分裂速度与时间，分裂越快、持续时间越长，果实细胞也越多，果实就大；在果实的两次快速膨大期期间， 果实的大小取决于果实细胞膨大速度的快慢。 在这2 个阶段如果气象条件适合果实细胞分裂与膨大，果实就大，反之，则小。

蜜脆苹果果实大小与5 月下旬的日照时数、6月下旬的降水量、7 月下旬的降水量呈正相关，5 月下旬日照时数越长，果实细胞分裂越快，6 月下旬和7 月下旬（果实第一次膨大期处于其中）的降水量越大，水分充足，果实细胞膨大速度快，果实就大。

（2）蜜脆苹果果实可溶性固形物含量与日照时数关系密切， 日照时间越长越有利于果实糖分的积累，可溶性固形物含量也越高；如果气象条件适宜，果实可溶性固形物含量就高。 可溶性固形物含量与8 月中旬（果实第二次膨大期） 的平均气温呈正相关，还与日照时数关系密切，分别与6 月下旬、7 月上中旬、8 月下旬的日照时数呈正相关，日照时数越长果实糖分积累也越多。

（3）蜜脆苹果果实酸度与8 月中旬的相对湿度呈正相关，与9 月上旬的日照时数也呈正相关，而与9 月中旬、5 月上旬的日照时数呈负相关； 与6 月中旬的相对湿度呈负相关。此期间日照时数越长、湿度越大，果实有机酸占比也越小，果实酸度就小。

（4）蜜脆苹果果实的硬度与9 月下旬的平均气温呈负相关，9 月下旬的平均气温越高，果实成熟度也越高，果实硬度就小；与5 月上旬、8 月中旬的日照时数、8 月中旬的平均气温、4—9 月≥15 ℃的积温呈正相关。 此期间日照时间越长、气温越高、积温越多，越有利于干物质的积累，果实硬度也越高。

4 讨论

（1）用逐步回归与PLS 回归法分析蜜脆苹果品质各主要构成要素（果实大小、可溶性固形物、酸度、果实硬度）与气象因子的关系，筛选出与蜜脆苹果品质构成要素关系密切的气象因子，并建立模型。但是基于纯数学方法选出的因子， 而且实验资料的序列比较短， 所选出的因子只是符合这一时间段果实大小变化的情况，方程稳定性会比较差，还有些因子没有明显的生物学意义，因子数也比较多。 所以，根据相关性、显著性、具有明显生物学意义3 个原则进一步精减优化选出的气象因子，最后建立稳定、实用的关系方程。

（2）苹果果实酸度的增加有2 个层面，一是在糖与酸的总量变化不大时，降水多、湿度大，不利于可溶性固形物的形成，有利于有机酸的生成。虽然糖与酸总量增加不多，果实中有机酸的占比却增加了，果实酸度就高，例如，8 月中旬的相对湿度与果实的酸度呈正相关，此期间降水量越多、湿度越大，影响果实的糖分积累，却有利于果实有机酸含量的增加，果实有机酸占比高，果实酸度就大；9 月上旬日照时间长， 有机酸含量增加的速度高于可溶性固形物含量的速度，酸度相应也就大了；与之相反，9 月中旬日照时间长可溶性固形物含量增加的速度高于有机酸含量增加的速度，糖酸比变高，酸度下降。

（3）蜜脆苹果果实硬度的变化包含2 个阶段，前期苹果果实生长越快，果实干物质积累也越多，果实硬度就越高，后期接近成熟时，果实硬度与成熟度关系密切，成熟度越高，果实硬度也越小。 果实硬度与8 月中旬的平均气温和日照时数呈正相关， 因为8月中旬正处于蜜脆果实的第二次膨大期， 此时果实快速生长，平均气温越高、日照时间越长，果实细胞膨大速度也越快，干物质积累也越多，果实硬度就越高；果实的硬度还与4 月1 日—9 月30 日≥15 ℃的积温呈正相关，积温越高，也越有利于果实干物质积累， 果实硬度越大， 与9 月下旬的平均气温呈负相关，此时果实基本成熟，气温越高，果实成熟度也越高，果实硬度就越小。

（4）果实二次膨大期间的气象因子对果实的大小、硬度、酸度的影响是不同的，比如8 月中旬的相对湿度与果实的酸度呈正相关， 而与果实的硬度呈负相关； 而8 月的降水量对果实的大小和硬度的影响也是相反的， 降水量越大， 果实细胞膨大速度越小，果实越小，果实细胞膨大速度慢，细胞排列会紧密一些，果实硬度反而越高。

（5）综上所述，蜜脆苹果的品质构成因子与气象因子之间关系密切， 影响蜜脆苹果品质的气象要素主要包括日照时数、相对湿度、平均气温、降水量等，影响时段主要集中在5—9 月，这期间正是苹果果实的形成期，在果实的两次膨大期及前后几旬，气象因子变化对苹果品质的形成影响最明显。 气温和日照时数对蜜脆苹果品质构成要素的影响较为显著；6—7 月的降水量对果实的大小有较大影响；6 月、8月的相对湿度对果实酸度有影响；≥15 ℃的积温影响果实的硬度。

蜜脆苹果品质形成的要素值来源于伊犁州林科所2013—2019 年从5 个县的果园采样的数据，因为实验不是为了分析品质与气象条件的关系而设计的，每年的实验设计侧重点都不同，取样时间也不固定， 苹果成熟度存在一定的差异， 样本序列相对较短，都会对分析结果产生影响。 因此，本文中挑选出的对蜜脆苹果品质的影响气象因子还需今后进一步验证。