祿彩麗，何秉宇，馬 珊，張 梅，魏喜喜，宋 健，劉偉鋒，李建貴

(1新疆大學 資源與環(huán)境科學學院，新疆 烏魯木齊 830046；2 新疆農(nóng)業(yè)大學 a 林業(yè)研究所，b 新疆紅棗工程技術研究中心，新疆 烏魯木齊 830052；3 新疆維吾爾自治區(qū)科技項目服務中心，新疆 烏魯木齊 830001)

駿棗(Ziziphusjujubacv. Junzao)主要分為山西駿棗和新疆駿棗。駿棗樹勢強健，生長快，結(jié)果早，抗旱、抗寒、抗鹽堿、抗病蟲力均強，適于平川、旱地、邊山丘陵、河灘山地栽培[1]。新疆是世界水果優(yōu)生區(qū)，也適合棗類等果樹的生長。新疆因其優(yōu)越的地理位置和得天獨厚的自然環(huán)境條件，也成就了質(zhì)地品質(zhì)優(yōu)良的駿棗，相對于國內(nèi)其他區(qū)域的同類產(chǎn)品，新疆駿棗果形大、皮薄、肉厚、致密、松脆、味甜、汁液多[2]，被譽為“中華第一棗”[3]。現(xiàn)今環(huán)塔里木盆地已逐漸成為我國重要的駿棗生產(chǎn)基地。但由于塔里木盆地地域遼闊，不同種植區(qū)氣候和生態(tài)環(huán)境差異較大，導致駿棗質(zhì)地品質(zhì)在不同區(qū)域的表現(xiàn)存在差異。

國內(nèi)外研究表明，果實品質(zhì)是決定果品市場競爭力的主要因素，它主要包括感官品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)、質(zhì)地品質(zhì)等[4]。其中質(zhì)地品質(zhì)是評價棗果六大品質(zhì)中非常重要的一類品質(zhì)，通常被用作果蔬分級、加工、運輸和包裝的依據(jù)，也直接決定棗果的市場價值[5]。目前對棗果質(zhì)地品質(zhì)的評價主要運用酥脆、致密、堅硬等經(jīng)驗性的感官定性表述，但這些指標較難量化且受個體主觀因素影響較大。影響棗果生長發(fā)育及棗果質(zhì)地品質(zhì)的因素很多，主要包括栽培管理措施、土壤環(huán)境、氣象因子[6]、棗果動態(tài)發(fā)育[7]及基因型[8-9]等。氣象因子在果實質(zhì)地品質(zhì)形成中起著關鍵作用，它是果樹生態(tài)區(qū)劃、種植基地選擇及栽培措施制定的重要依據(jù)[9]。目前，針對駿棗的研究主要集中于品質(zhì)與評價[10-12]、病蟲害防治[13]、施肥[14-15]、制干[16-17]及品質(zhì)[18-21]等方面。在氣象條件與果實品質(zhì)關系的研究方面，張任等[3]證明氣象因子對駿棗品質(zhì)關鍵指標有較大影響。但目前關于不同生態(tài)區(qū)駿棗質(zhì)地品質(zhì)差異和評價及氣象條件對駿棗質(zhì)地品質(zhì)影響的研究鮮有報道。

本研究采用質(zhì)地剖面分析(texture profile analysis，TPA)，以棗果的硬度、咀嚼度、黏度、內(nèi)聚性、黏附性、彈性和回復性共7項參數(shù)作為質(zhì)地品質(zhì)的量化指標，通過測定新疆環(huán)塔里木盆地不同生態(tài)區(qū)駿棗果實的質(zhì)地品質(zhì)特征，以及2000-2015年試驗區(qū)的溫度、日照量、降雨量、相對濕度和風速等13項氣象數(shù)據(jù)，比較駿棗質(zhì)地品質(zhì)特征及其與氣象因子的關聯(lián)，綜合分析二者的關系，明確影響駿棗質(zhì)地品質(zhì)的關鍵氣象因子，旨在揭示新疆環(huán)塔里木盆地不同生態(tài)區(qū)駿棗質(zhì)地品質(zhì)的差異，為駿棗種植生態(tài)區(qū)劃、種植基地選擇提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

選取環(huán)塔里木盆地周邊4個駿棗種植點，即阿克蘇地區(qū)(沙雅縣)、喀什地區(qū)(疏勒縣)、和田地區(qū)(策勒縣)及巴音郭楞蒙古自治州(博湖縣)，作為研究試驗點。其中，沙雅縣位于塔里木盆地西北偏西，地理坐標為東經(jīng)81°45′-84°47′，北緯39°31′-41°25′，屬暖溫帶干旱型氣候。疏勒縣位于塔里木盆地西南偏西，地理坐標為東經(jīng)75°47′-76°47′，北緯38°50′-39°28′，屬暖溫帶大陸性干旱氣候帶。策勒縣位于塔里木盆地南部，地理坐標為東經(jīng)80°03′-82°10′，北緯35°18′-39°30′，屬典型的干旱荒漠性氣候。博湖縣位于塔里木盆地北部，地處東經(jīng)86°19′-87°26′，北緯41°33′-42°14′，屬中溫帶和暖溫帶大陸性氣候。

1.2 試驗地生態(tài)分區(qū)

依據(jù)4個研究靶區(qū)的氣象差異，以其平均風速、平均溫度、降水量、蒸發(fā)量、蒸發(fā)量/降水量5項數(shù)據(jù)進行聚類分析，結(jié)果將其分為4個生態(tài)區(qū)。其中，沙雅縣為干旱中溫微風區(qū)(Ⅰ區(qū))，主要氣象特征為降水量、蒸發(fā)量較小，風速較小，氣溫值在4個生態(tài)區(qū)中處于中等水平；疏勒縣為偏干旱高溫大風區(qū)(Ⅱ區(qū))，相較其他3個生態(tài)區(qū)，其氣象特征為降水量偏多，蒸發(fā)量中等，氣溫高，風速大；策勒縣為極干旱高溫微風區(qū)(Ⅲ區(qū))，與其他3個生態(tài)區(qū)相比，該區(qū)降水量少，蒸發(fā)量大，氣溫高，風速中等；博湖縣為偏干旱中溫疾風區(qū)(Ⅳ區(qū))，區(qū)內(nèi)氣象特征為風速極大，降水量、蒸發(fā)量和氣溫中等。

1.3 試驗材料

試驗所用駿棗采自新疆環(huán)塔里木盆地4個不同生態(tài)區(qū)，在駿棗密植產(chǎn)區(qū)各選取2個立地條件基本相同的棗園，每個棗園選擇生長狀況(樹齡、樹高、樹冠、胸徑等)相似的5株棗樹。試驗地立地條件和管理水平一致[22]，試驗樹均為健康生長的成齡結(jié)果樹。于2018-2019年完熟期選取果形端正、大小和成熟度一致、無病蟲害、無傷痕和壞點的果實進行采樣，每株棗樹按5個方位(東西南北中)隨機采10個果，每個生態(tài)區(qū)共計100個棗果，帶回實驗室后進行果實質(zhì)地品質(zhì)測定。

儀器及工具：TA-XT plus 質(zhì)地分析儀(Stable Micro Systems Ltd.，UK)；蔬果剪、塑封袋、標簽紙、記號筆。

1.4 試驗方法

1.4.1 質(zhì)地剖面分析(TPA) 從每個平行樣品的10個棗果中，選擇大小均勻且完好的3個棗果樣品，用切片刀對其做前期處理，然后采用質(zhì)地分析儀對處理后的樣品進行TPA測定。具體參照祿彩麗等[7]的棗果處理方法，以及趙愛玲等[23]、馬慶華等[24-25]的TPA試驗方法，測定棗果硬度、黏附性、彈性、內(nèi)聚性、咀嚼度、膠著度和回復性等7項質(zhì)地品質(zhì)指標。

1.4.2 氣象數(shù)據(jù)獲取 氣象數(shù)據(jù)來源于《阿克蘇地區(qū)統(tǒng)計年鑒(2000-2015)》《和田地區(qū)統(tǒng)計年鑒(2000-2015)》《喀什地區(qū)統(tǒng)計年鑒(2000-2015)》《巴音郭楞蒙古自治州統(tǒng)計年鑒(2000-2015)》，以及中國氣象科學數(shù)據(jù)共享服務網(wǎng)( http://data.cma.gov.cn) 上提供的逐日氣象資料。

對 2000-2015 年多年的平均氣壓、最高氣溫、最低氣溫、平均氣溫、最大氣溫日較差、平均氣溫日較差、平均相對濕度、降水量、蒸發(fā)量、最大風速、平均風速、日照時數(shù)和海拔共計 13 項氣象數(shù)據(jù)進行整理、歸納、統(tǒng)計、對比。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Origin Pro 9.1和Excel 2010軟件進行4個生態(tài)區(qū)氣象和棗果質(zhì)地品質(zhì)指標數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，在SPSS 19.0 軟件中完成相關性分析、主成分分析和回歸分析，運用1st Opt v15.0軟件求最優(yōu)解。

2 結(jié)果與分析

2.1 環(huán)塔里木盆地4個駿棗生態(tài)區(qū)氣象因子差異

收集新疆環(huán)塔里木盆地4個駿棗生態(tài)區(qū)2000-2015年的主要氣象資料并匯總平均，得到環(huán)塔里木盆地4個駿棗生態(tài)區(qū)的主要氣象數(shù)據(jù)(表1)。

由表1可知，4個駿棗生態(tài)區(qū)的平均氣壓、平均相對濕度、海拔均存在顯著差異。各生態(tài)區(qū)相比，平均氣壓為Ⅳ區(qū)>Ⅰ區(qū)>Ⅱ區(qū)>Ⅲ區(qū)；海拔則為Ⅲ區(qū)>Ⅱ區(qū)>Ⅰ區(qū)>Ⅳ區(qū)，與平均氣壓的變化趨勢相反；平均相對濕度為Ⅰ區(qū)>Ⅱ區(qū)>Ⅳ區(qū)>Ⅲ區(qū)。Ⅱ區(qū)的最高氣溫極顯著低于Ⅰ區(qū)和Ⅳ區(qū)，且為4個生態(tài)區(qū)中最低。Ⅰ區(qū)和Ⅳ區(qū)最低氣溫顯著低于其他區(qū)，Ⅲ區(qū)居中，與其他區(qū)均無顯著差異。最大氣溫日較差以Ⅲ區(qū)最高，Ⅱ區(qū)次之。平均氣溫日較差表現(xiàn)為Ⅰ區(qū)極顯著高于其他3個生態(tài)區(qū)，而其他3個生態(tài)區(qū)間無顯著差異。最大風速以Ⅰ區(qū)最低，顯著低于其他3個生態(tài)區(qū)，而其他3個生態(tài)區(qū)間無顯著差異。降水量以Ⅱ區(qū)最高，Ⅲ區(qū)最低，均與Ⅰ區(qū)和Ⅳ區(qū)有顯著性差異，但Ⅰ區(qū)與Ⅳ區(qū)差異不顯著。Ⅲ區(qū)、Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)、Ⅳ區(qū)的蒸發(fā)量呈遞減趨勢，且Ⅲ區(qū)與其他各區(qū)差異顯著。平均風速為Ⅳ區(qū)>Ⅱ區(qū)>Ⅲ區(qū)>Ⅰ區(qū)，其中Ⅰ區(qū)與Ⅲ區(qū)無顯著差異。日照時數(shù)Ⅰ區(qū)與Ⅱ區(qū)差異不顯著；Ⅲ區(qū)與Ⅳ區(qū)差異不顯著，但均顯著低于Ⅰ區(qū)與Ⅱ區(qū)。

2.2 環(huán)塔里木盆地4個生態(tài)區(qū)駿棗質(zhì)地特征及評價

2.2.1 果實質(zhì)地品質(zhì)的量化 表2為采用 TPA 分析法獲得的4個生態(tài)區(qū)駿棗棗果樣品質(zhì)地品質(zhì)結(jié)果。由表2可知，環(huán)塔里木盆地4個生態(tài)區(qū)駿棗果肉質(zhì)地品質(zhì)存在一定差異。棗果硬度以Ⅱ區(qū)最高，達 9.77 N，極顯著高于其他3個生態(tài)區(qū)；黏附性以Ⅰ區(qū)最低，顯著低于其他 3個生態(tài)區(qū)；彈性則以Ⅳ區(qū)最高，顯著高于其他 3個生態(tài)區(qū)，達到3.80；內(nèi)聚性、膠著度、咀嚼度、回復性則表現(xiàn)為Ⅱ區(qū)和Ⅳ區(qū)顯著高于Ⅰ區(qū)和Ⅲ區(qū)(P<0.05)，其中回復性以Ⅳ區(qū)最高，極顯著高于Ⅲ區(qū)。

2.2.2 果實質(zhì)地品質(zhì)的主成分分析 由表3可知，4個駿棗生態(tài)區(qū)的前2項主成分的特征值均大于1，且累積貢獻率分別是85.698%，87.600%，83.209%和87.327%，均大于80%，這表明前2個主成分可以代表原質(zhì)地品質(zhì)指標的絕大多數(shù)信息，故可將棗果的7個質(zhì)地指標綜合為2個主成分。

表3 環(huán)塔里木盆地4個生態(tài)區(qū)駿棗果實質(zhì)地品質(zhì)的主成分分析Table 3 PCA of Junzao texture and quality in four ecological regions in the Tarim Basin

表4反映了2個主成分中各個變量的重要程度。由表4可知，4個駿棗生態(tài)區(qū)的第1主成分與硬度、彈性、內(nèi)聚性、膠著度、咀嚼度有較大正相關，第2主成分與黏附性、回復性有較大正相關。

表4 環(huán)塔里木盆地4個生態(tài)區(qū)駿棗果實質(zhì)地品質(zhì)的主成分載荷矩陣Table 4 Component matrix of PCA of Junzao quality in four ecological regions the Tarim Basin

綜上所述，經(jīng)主成分分析，可將駿棗的7個質(zhì)地指標簡化為2個主成分，篩選出的2個主成分包含了棗果的主要質(zhì)地品質(zhì)指標，達到了保留重要信息、剔除重疊區(qū)域且降維的效果[7]。

2.2.3 果實質(zhì)地評價 將各主成分對應的方差貢獻率作為權重，線性加權各主成分得分，構(gòu)建棗果質(zhì)地品質(zhì)得分評定的綜合模型，Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)、Ⅳ區(qū)分別為:H1=0.573 55F1+0.283 43F2，H2=0.607 84F1+0.268 16F2，H3=0.550 02F1+0.282 07F2，H4=0.606 31F1+0.266 96F2。其中，H為生態(tài)區(qū)駿棗質(zhì)地品質(zhì)得分，F(xiàn)1、F2分別代表第1和第2主成分。最終得出4個生態(tài)區(qū)駿棗果實質(zhì)地得分排序為，Ⅳ區(qū)(1.761)>Ⅱ區(qū)(1.339)>Ⅰ區(qū)(-1.489)>Ⅲ區(qū)(-1.611)。

2.3 環(huán)塔里木盆地駿棗質(zhì)地品質(zhì)與主要氣象因子的關系

2.3.1 氣象因子與駿棗質(zhì)地品質(zhì)的相關性分析 對環(huán)塔里木盆地駿棗質(zhì)地品質(zhì)與氣象因子的相關性分析結(jié)果(表5)表明，棗果硬度與降水量呈極顯著正相關，與蒸發(fā)量呈極顯著負相關；黏附性與最高氣溫呈極顯著負相關，與最低氣溫和平均風速呈極顯著正相關；棗果彈性與降水量呈極顯著正相關，但與蒸發(fā)量呈極顯著負相關；內(nèi)聚性與最低氣溫、降水量和平均風速呈極顯著正相關，但與最高氣溫呈極顯著負相關；膠著度和咀嚼度均與蒸發(fā)量呈顯著負相關，與降水量呈極顯著正相關，與平均風速呈顯著或極顯著正相關；回復性與蒸發(fā)量呈極顯著負相關，而與降水量呈極顯著正相關，與年日照時數(shù)呈顯著正相關。

表5 環(huán)塔里木盆地4個生態(tài)區(qū)駿棗果實質(zhì)地品質(zhì)與氣象因子的相關性分析Table 5 Correlation analysis between meteorological factors and texture of Junzao in four ecological regions in the Tarim Basin

由此可知，主要有6項氣象因子對駿棗質(zhì)地品質(zhì)有顯著影響，分別為最高氣溫、最低氣溫、降水量、蒸發(fā)量、平均風速和日照時數(shù)，其中降水量和蒸發(fā)量是最主要的影響因子。

2.3.2 影響駿棗質(zhì)地品質(zhì)的主要氣象因子綜合分析 為探討氣象因子對駿棗質(zhì)地品質(zhì)的影響機制，更全面地分析氣象因子對駿棗質(zhì)地品質(zhì)的影響，將相關性分析達顯著水平的氣象因子與駿棗質(zhì)地品質(zhì)指標進行多元非線性回歸分析，得到影響環(huán)塔里木盆地不同生態(tài)區(qū)駿棗質(zhì)地品質(zhì)的主要氣象因子及非線性回歸方程(表6)。

由表6可知，在環(huán)塔里木盆地不同駿棗生態(tài)區(qū)，降水量單獨作用對駿棗果實硬度有顯著正效應，而蒸發(fā)量單獨作用對駿棗果實硬度有極顯著負效應；黏附性主要受最高氣溫、最低氣溫及平均風速的影響，最低氣溫及平均風速分別單獨作用對其有極顯著正效應，而最高氣溫單獨作用和兩兩因子交互作用對其均有顯著負效應；降水量對駿棗果實彈性有極顯著正效應，蒸發(fā)量對其有極顯著負效應，而兩者交互作用對其有顯著負效應；內(nèi)聚性主要受最高氣溫、最低氣溫、降水量及平均風速的影響，其中最高氣溫單獨作用對其有極顯著負效應，其他3項因子分別單獨作用對其有顯著正效應，而最高氣溫與降水量交互作用對其有顯著負效應；膠著度和咀嚼度的主要影響因子及效應一致，即降水量單獨作用對其有極顯著正效應，而蒸發(fā)量、平均風速單獨作用及降水量、蒸發(fā)量分別與平均風速交互作用對其均有顯著負效應；降水量單獨作用對回復性有極顯著正效應，蒸發(fā)量及其與日照時數(shù)交互作用對回復性有顯著負效應。綜上可知，駿棗質(zhì)地品質(zhì)不同指標的影響因子和機制均不同，所以考量氣象因子對駿棗棗果質(zhì)地品質(zhì)的影響時，不能片面地分析某一因子的影響。

表6 環(huán)塔里木盆地4個生態(tài)區(qū)駿棗質(zhì)地品質(zhì)與主要影響氣象因子的回歸方程Table 6 Regression equations of texture and quality of Junzao in four ecological regions in the Tarim Basin

2.3.3 駿棗質(zhì)地品質(zhì)指標與主要氣象因子的優(yōu)化值 根據(jù)逐步回歸方程，可得影響環(huán)塔里木盆地駿棗果實質(zhì)地品質(zhì)指標的關鍵氣象因子的最適值和指標優(yōu)化值(表7)。由表7可知，當最高氣溫為38.48 ℃、最低氣溫為-17.59 ℃、年降水量為82.20 mm、年蒸發(fā)量為1 511.30 mm、平均風速為1.29 m/s、年日照時數(shù)為 2 952.22 h 時，新疆駿棗果實質(zhì)地品質(zhì)表現(xiàn)最佳，指標優(yōu)化值分別為：硬度7.73 N、黏附性-2.49、彈性3.54、內(nèi)聚性0.85、膠著度6.54 N、咀嚼度6.19 N、回復性0.79。

表7 環(huán)塔里木盆地4個生態(tài)區(qū)駿棗質(zhì)地品質(zhì)指標與主要氣象因子的優(yōu)化值Table 7 Texture quality index and optimized values of main meteorological factors of Junzao in four ecological regions in the Tarim Basin

3 討 論

新疆環(huán)塔里木盆地不同生態(tài)區(qū)氣象條件差異較大[26]，棗果實品質(zhì)受各產(chǎn)地生態(tài)因子影響較大，不同的氣象因子對棗果實品質(zhì)影響有異。周莉蓉等[27]研究表明，塔里木盆地中部為棗生長的氣候適宜區(qū)，該區(qū)具有生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)紅棗的潛力，是規(guī)劃優(yōu)質(zhì)果品基地的首選區(qū)域。本研究認為，環(huán)塔里木盆地4個不同生態(tài)區(qū)駿棗質(zhì)地品質(zhì)差異顯著，其中，偏干旱中溫疾風區(qū)綜合表現(xiàn)最好，該區(qū)為研究靶區(qū)中的博湖縣，位于環(huán)塔里木盆地北部。這與周麗等[28]對新疆紅棗優(yōu)生區(qū)的研究結(jié)果一致，即優(yōu)生區(qū)包括喀什地區(qū)的疏勒縣、巴州地區(qū)庫爾勒西南部等，上述區(qū)域適宜駿棗、壺瓶棗等早、中熟品種栽培；但與周莉蓉等[27]的研究結(jié)論有一定差異，可能是本研究選取考察的棗果品質(zhì)與之不同，不同棗果品質(zhì)對氣象條件的實際需求有別。

李新崗等[29]研究指出，溫度、灌溉供水、大風是限制新疆棗產(chǎn)區(qū)棗果優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)的因子，并提出了我國制干棗優(yōu)生區(qū)的劃分標準。本研究認為，新疆環(huán)塔里木盆地生態(tài)區(qū)的最高氣溫、最低氣溫、降水量、蒸發(fā)量、平均風速和日照時數(shù)對駿棗質(zhì)地品質(zhì)的形成均有不同程度的影響，其中受降水量和蒸發(fā)量的影響較為顯著。

本研究發(fā)現(xiàn)，種植區(qū)降水量、蒸發(fā)量對駿棗果實硬度有顯著正效應，但硬度大，并非棗果質(zhì)地品質(zhì)就好，如在4個生態(tài)區(qū)中，果實硬度最大的是偏干旱高溫大風區(qū)，但棗果質(zhì)地品質(zhì)綜合表現(xiàn)最優(yōu)的卻是偏干旱中溫疾風區(qū)。這也從另一層面說明，硬度適中的棗果質(zhì)地品質(zhì)更好。黏附性主要受最高氣溫、最低氣溫及平均風速的影響，其中最低氣溫及平均風速分別單獨作用對其具有極顯著正效應，而兩兩因子交互作用對其有顯著負效應；降水量對駿棗果實彈性有極顯著正效應，蒸發(fā)量有極顯著負效應，而兩者交互作用有顯著負效應?？梢姴煌|(zhì)地品質(zhì)指標的影響因子和影響機制均不同，所以考量氣象因子對棗果質(zhì)地品質(zhì)的影響時，不能片面地分析單一因子的影響。

環(huán)塔里木盆地駿棗果實質(zhì)地品質(zhì)達最優(yōu)時對應的氣象因子最適值為：最高氣溫38.48 ℃、最低氣溫-17.59 ℃、年降水量82.20 mm、年蒸發(fā)量1 511.30 mm、平均風速1.29 m/s、年日照時數(shù)2 952.22 h。該條件下駿棗果實質(zhì)地品質(zhì)指標的優(yōu)化值為：硬度7.73 N、黏附性-2.49、彈性3.54、內(nèi)聚性0.85、膠著度6.54 N、咀嚼度6.19 N、回復性0.79。綜上，在新疆環(huán)塔里木盆地發(fā)展駿棗種植產(chǎn)業(yè)，需根據(jù)不同生態(tài)區(qū)具體種植區(qū)域的自然氣象條件以及駿棗果實質(zhì)地品質(zhì)(7項指標)的實際要求進行種植，以獲取最佳質(zhì)地品質(zhì)的駿棗果實。