不同产地冬枣的果实品质及其与气象因子的相关性分析

Analysis of Fruit Quality of Winter Jujube from Different Regions and Its Correlation with Meteorological Factors

摘要

为探究不同产地冬枣的果实品质及其与气象因子的关系，选取陕西大荔县及新疆兵团一师11团、二师22团、三师50团4个产地的冬枣果实作为试材，通过综合分析气象因子与冬枣果实品质之间的相关性，以明确影响冬枣果实品质的关键气象因子。结果表明，不同产地冬枣果实在形态、质地特性、口感特征、营养成分以及生物活性方面存在显著差异。其中，单果质量、黏着性、总酸、全N、总黄酮和蔗糖合成酶SS-Ⅱ活性的变异系数最大。相关性分析结果表明，年均气温与果实的纵径、果形指数、硒含量和可溶性酸性转化酶S-AI活性呈显著或极显著负相关，而与果实的黏着性呈极显著正相关；太阳辐射与果形指数、还原糖含量、可溶性酸性转化酶S-AI活性呈显著或极显著正相关；日照率与还原糖含量呈显著正相关；年均日照时数与纵径、果形指数、还原糖含量、硒含量、可溶性酸性转化酶S-AI活性呈显著或极显著正相关，而与黏着性、淀粉含量呈极显著负相关；年均蒸发量与果实的弹性和还原型抗坏血酸（ASA）含量呈极显著正相关；无霜期与可溶性糖含量和果糖含量呈显著正相关。综上所述，选择年均气温适中、光照充足、蒸发量适中且无霜期较长的气候条件，有助于提高冬枣的产量和品质。

Abstract

To investigate the fruit quality of winter jujube from different regions and its relationship with meteorological factors, in this study, winter jujube fruits from four regions of Dali County in Shaanxi province, and the 11th Regiment of the 1st Division, the 22nd Regiment of the 2nd Division, and the 50th Regiment of the 3rd Division of the Xinjiang Production and Construction Corps were selected as tested materials. Through comprehensive analysis of the interactions between meteorological factors and winter jujube fruit quality, the key meteorological factors affecting fruit quality were identified. The results showed that significant differences were observed in the morphology, texture characteristics, taste attributes, nutritional composition, and bioactive components of winter jujube fruits from different regions. Among these, single fruit weight, adhesiveness, total acidity, total nitrogen, total flavonoids, and sucrose synthase SS-II activity exhibited the highest coefficients of variation.The correlation analysis results indicated that the average annual temperature was significantly or extremely significantly negatively correlated with the longitudinal diameter, fruit shape index, selenium content, and soluble acidic invertase S-AI activity of the fruit, while it showed an extremely significantly positive correlation with fruit viscosity. Solar radiation had a significantly or extremely significantly positive correlation with the fruit shape index, reducing sugar content, and soluble acidic invertase S-AI activity. The sunlight rate was significantly positively correlated with reducing sugar content. The average annual sunshine hours showed a significantly or extremely significantly positive correlations with longitudinal diameter, fruit shape index, reducing sugar content, selenium content, and soluble acidic invertase S-AI activity, while it exhibited an extremely significantly negative correlation with viscosity and starch content. The average annual evaporation was extremely significantly positively correlated with fruit elasticity and ascorbic acid(ASA) content. The frost-free period was significantly positively correlated with soluble sugar and fructose.In summary, the meteorological conditions such as moderate average annual temperature, sufficient sunlight, moderate evaporation, and a long frost-free period could facilitate to enhance fruit yield and quality.

关键词

冬枣 / 果实品质 / 气象因子 / 变异系数 / 相关性分析

Key words

winter jujube / fruit quality / meteorological factors / coefficient of variation / correlation analysis

冬枣是我国备受欢迎的鲜食枣品种，以其皮薄、肉质脆嫩和优良的品质而受到消费者广泛青睐^[1]，主要种植区域包括山东省的滨州、德州、聊城、东营及河北省的沧州、衡水等地。近年来，冬枣的种植面积显著扩大，市场需求持续上升^[2]。果实品质的形成与调控是果树学研究中的重要领域，对市场竞争力具有显著影响。影响果实品质的主要因素包括感官品质、营养成分、质地、风味等^[3]。国内外研究表明，冬枣的成熟及其品质受到多种因素的影响，包括品种选择、遗传特性、栽培管理措施、灌溉及施肥策略、综合环境条件等。其中，自然环境因素尤其是气象和土壤条件，对冬枣的产量和果实品质形成起着关键作用。气象因子是果树生态区划、种植基地选择与栽培措施制定的重要依据^[4]。当前，冬枣研究的重点主要集中在不同栽培管理方式、年份和个体遗传因素对果实品质的影响^[5]。同时，研究者们还关注冬枣营养成分的发育动态^[6]、采摘处理、储存和保鲜等方面的问题^[7]，以不断优化冬枣的外观、营养和风味品质。然而，针对不同产地冬枣品质差异的研究仍显不足，缺乏对不同产地冬枣的外观质量、质地特性、营养成分、酶活性及抗氧化物质等方面的分析。

本研究对陕西大荔县及新疆生产建设兵团第一师11团、第二师22团、第三师50团等4个冬枣产地的果实进行系统分析，比较不同产地冬枣的果实品质及其与气象因子的关系，以明确影响冬枣品质的关键气象因子，为今后冬枣的种植及品质提升提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

以10年生冬枣为试材，样品采集地点位于陕西省大荔县、新疆生产建设兵团第一师11团、第二师22团和第三师50团的冬枣主要产区，各产地气象因子如表1所示。每个产地选择4个健康、成熟、无病虫害且具代表性的冬枣园，在每个生产园内，随机选择10株冬枣树进行标记。陕西省大荔县采集时间为2023年8月18日，新疆生产建设兵团各师采集时间为2023年9月6日，所采集的样品成熟度一致。

采样时，从每株树的树冠中部外围东、南、西、北4个方位分别随机采摘10个果，每株树共采集40个果实，将每个产地的4个枣园采集的样品混合，使用专用果蔬保鲜袋包装，带回实验室后存入0 ℃冷库中保存，用于果实外观特征、质地、营养成分、酶活性等相关指标测定。每个产地随机选取30个果实进行测定，取平均值。

1.2 试验方法

1.2.1 果实外观特征

利用数显游标卡尺测量果实的纵径和横径；通过精度为万分之一的天平称量单果质量，果形指数为果实纵径与横径的比值。

1.2.2 果实质地

采用TPA^[8]模式，使用食品物性分析仪TMS-PRO（Food Technology Corporation），配备直径75 mm的圆柱形探头对果实质地进行测定。果肉快速切片后置于质构仪平台，测试参数设置为测前速度和测试速度均为60 mm/min，起始力为2N，果肉变形度为10%。计算出果肉硬度（最大力值）、黏着性（曲线下方面积）、内聚性（第2次曲线与第1次曲线面积比）、弹性（恢复时间）、回复性（恢复到原始形状的能力）和咀嚼性（硬度与弹性的乘积）。采用直径10 mm的穿刺探头进行整果穿刺试验，测前、测中和测后速度均为60 mm/min，穿刺深度为10 mm，果肉硬度（最大穿刺力）、最大模量（应力与应变比值）、最大硬度时穿刺位移、果皮硬度（穿刺果皮所需的最大力）、果皮做功（穿刺果皮所需能量）和果肉做功（穿刺果肉所需能量），均由物性分析仪软件自动计算。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 果实营养成分

参考高俊凤^[9]的方法，采用硝酸乙醇法测定纤维素含量，高氯酸水解法测定淀粉含量，采用蒽酮比色法测定可溶性糖含量，用高效液相色谱法（HPLC）测定果糖含量，采用盐酸水解法测定蔗糖含量，使用滴定法测定还原糖含量，采用酸碱中和滴定法测定总酸含量。采用重铬酸钾-硫酸氧化法测定全C含量，采用微量凯氏定氮法测定全N含量，用钒钼黄比色法测定全P含量，采用火焰光度法测定全K含量，使用氢化物-发生原子荧光法测定硒含量。总黄酮含量测定参考JIA等^[10]的方法，采用重铬酸钾-硫酸氧化法测定有机C含量，使用2，6-二氯靛酚滴定法测定还原型抗坏血酸（ASA）含量。

1.3.2 果实酶活性

采用HPLC法测定蔗糖合成酶SS-Ⅱ活性，使用3，5-二硝基水杨酸（DNS）比色法测定可溶性酸性转化酶S-AI活性。

1.4 数据分析

采用Excel 2007软件对不同产区冬枣果实品质指标数据进行计算，并用SPSS 22.0软件进行差异性及相关性分析。

2 结果与分析

2.1 冬枣果实外观品质差异性比较

由表2可知，冬枣的平均纵径为36.35 mm，平均横径为36.12 mm，果形指数为1.02，平均单果质量为23.36 g。

不同产地冬枣果实外在品质指标中，一师冬枣的纵径、横径、果形指数和单果质量最大，且除果形指数外，其余指标均存在显著差异（P<0.05）。通过变异系数分析发现，单果质量的变异系数最大，为25.66%。

2.2 冬枣果实质地特性差异性比较

由表3可知，冬枣果实平均硬度为610.82 gf，脆度为579.31 gf，黏着性为-72.05 gf*sec，弹性为0.98 mm，咀嚼性为130.81 gf，胶着性为133.80 gf，内聚性为0.22，回复性为5.57。

不同产地冬枣果实质地特性指标中，三师冬枣的果实硬度、脆度、咀嚼性和胶着性最大，冬枣果实硬度在部分地区存在显著差异（P<0.05），而脆度、咀嚼性和胶着性在不同产地间均存在显著差异（P<0.05）；一师冬枣的果实黏着性最大，不同产地间冬枣黏着性存在显著差异（P<0.05），果实弹性和内聚性无显著差异；二师冬枣的果实回复性最大，且部分地区间冬枣回复性存在显著差异（P<0.05）。通过变异系数分析发现，冬枣果实质地特性指标中咀嚼性、胶着性、回复性、黏着性变异系数均在20%以上，其中，黏着性最大，为-38.24%。

2.3 冬枣果实营养成分差异性比较

2.3.1 冬枣果实糖类物质差异性比较

由表4可知，冬枣果实平均纤维素含量为2.74%，淀粉含量为86.2 mg/g，可溶性糖含量为183.47 mg/g，果糖含量为109.60 mg/g，蔗糖含量为68.54 mg/g，还原糖含量为77.95 mg/g，总酸含量为1.79 g/kg。

不同产地冬枣果实糖类物质中，纤维素含量无显著差异；一师冬枣的果实淀粉含量最多，且不同产地间冬枣淀粉含量存在显著差异（P<0.05）；三师冬枣的果实可溶性糖、果糖、蔗糖含量最多，可溶性糖含量在部分地区间存在显著差异（P<0.05），果实果糖、蔗糖含量在不同产地间存在显著差异（P<0.05）；二师冬枣的果实还原糖含量最多，部分地区间冬枣还原糖含量存在显著差异（P<0.05）；大荔冬枣的果实总酸含量最多，部分地区间冬枣总酸含量存在显著差异（P<0.05）。通过变异系数分析发现，冬枣果实糖类物质中蔗糖含量、还原糖含量、总酸含量变异系数均在20%以上，其中，总酸含量变异系数最大，为55.31%。

2.3.2 冬枣果实矿物质差异性比较

从表5可以看出，冬枣果实全C含量为36.25%，全N含量为0.22 g/100 g，全P含量为0.4 g/kg，全K含量为3.93 g/kg，硒含量为0.05 mg/kg。

不同产地冬枣果实矿物质中，一师冬枣的全C含量最多，不同产地冬枣全C含量存在显著差异（P<0.05）；不同产地全N、全P、全K和硒含量无显著差异。通过变异系数分析发现，冬枣果实矿物质指标中，全N含量变异系数最大，为20.22%。

2.3.3 冬枣果实抗氧化物质差异性比较

从表6可以看出，冬枣果实总黄酮含量为3.47 mg/g，有机C含量为32.53%，还原型抗坏血酸含量为2 567.87 μg/g。

不同产地冬枣果实抗氧化物质中，二师冬枣的果实总黄酮含量最多，部分地区间冬枣总黄酮含量存在显著差异（P<0.05）；一师冬枣的果实有机C含量最多，部分地区间冬枣有机C含量存在显著差异（P<0.05）；三师冬枣的果实还原型抗坏血酸含量最多，部分地区间冬枣还原型抗坏血酸含量存在显著差异（P<0.05）。通过变异系数分析发现，冬枣果实总黄酮含量的变异系数最大，为29.38%。

2.4 冬枣果实酶活性差异性比较

从表7可以看出，冬枣果实蔗糖合成酶SS-Ⅱ活性为202.03 U/g，可溶性酸性转化酶S-AI活性为11 577.98 U/g。

不同产地冬枣果实酶活性指标中，三师冬枣的蔗糖合成酶SS-Ⅱ活性最大，不同产地冬枣蔗糖合成酶SS-Ⅱ活性存在显著差异（P<0.05）；二师冬枣的果实可溶性酸性转化酶S-AI活性最大，不同产地间冬枣可溶性酸性转化酶S-AI活性存在显著差异（P<0.05）。通过变异系数分析发现，冬枣果实蔗糖合成酶SS-Ⅱ活性的变异系数最大，为40.21%。

2.5 相关性分析

2.5.1 气象因子与果实外观品质的相关性

由表8可知，年均气温与果实纵径呈显著负相关（P<0.05），与果形指数呈极显著负相关（P<0.01）；太阳辐射与果形指数呈显著正相关（P<0.05）；年均日照时数与纵径呈显著正相关（P<0.05），与果形指数呈极显著正相关（P<0.01）。

2.5.2 气象因子与果实质地的相关性

从表9可以看出，年均气温与黏着性呈极显著正相关（P<0.01）；年均日照时数与黏着性呈极显著正相关（P<0.01）；年均蒸发量与弹性呈极显著正相关（P<0.01）。

2.5.3 气象因子与果实营养成分的相关性

从表10可以看出，年均气温与硒含量和有机C含量呈显著负相关（P<0.05）；太阳辐射、日照率与还原糖含量呈显著正相关（P<0.05）；年均日照时数与还原糖、硒含量呈极显著正相关（P<0.01），与淀粉含量呈显著负相关（P<0.05）；年均蒸发量与血酸ASA含量呈极显著正相关（P<0.01）；无霜期与可溶性糖、果糖含量呈显著正相关（P<0.05），与总黄酮含量呈极显著负相关（P<0.01）。

2.5.4 气象因子与果实酶活性的相关性

由表11可知，年均气温与可溶性酸性转化酶S-AI活性呈显著负相关（P<0.05）；太阳辐射和年均日照时数与可溶性酸性转化酶S-AI活性呈极显著正相关（P<0.01）。

3 结论与讨论

果实品质的形成与调控已成为果树学研究的关键领域，对果品在市场上的竞争力有着重要影响。果实品质主要涵盖感官品质、营养品质、质地品质和风味品质等方面^[11]。本研究对不同产地冬枣果实品质指标进行了系统分析，揭示了冬枣在不同产地存在多样性，特别是在果实形态（纵径、横径和单果质量）、质地特性（硬度、脆度）、口感特征（黏着性、咀嚼性、胶着性、弹性、内聚性和回复性）、营养成分（糖类：可溶性糖、果糖、蔗糖、还原糖和总酸；矿物质：全C；抗氧化物质：总黄酮、有机C、还原型抗坏血酸ASA）以及生物活性（蔗糖合成酶SS-Ⅱ、可溶性酸性转化酶S-AI）等方面，表现出显著的区域特性，各指标的变异系数为0.59%~55.31%，说明这4个产地的冬枣果实具有不同程度的地理分离，其中，单果质量、咀嚼性、胶着性、回复性、黏着性、蔗糖含量、还原糖含量、总酸含量、全N、总黄酮、蔗糖合成酶SS-Ⅱ活性的变异系数均在20%以上，说明这些指标在4个产地表现出较大的差异。JIANG等^[12]研究发现，产地的生态环境（土壤类型、气候条件）以及栽培管理方法、气候等因素是引起该差异的主要原因。

气象因子是果树生态区划、种植基地选择及栽培措施制定的重要依据^[4]。温度是各生态因子中研究最多、最重要的因素。许多研究表明，果实的着色^[12-13]、糖分积累^[14]、风味形成^[15]以及果实裂果^[16]受温度影响。温度不仅决定果树生存、生长、产量形成和品质，还是植物生长的最基本因子，它影响果实大小、风味、含糖量、色泽、V_C等^[17]。本研究发现，年均气温与果实的纵径、果形指数、硒含量和可溶性酸性转化酶S-AI活性呈显著或极显著负相关，而与果实的黏着性呈极显著正相关。表明气温的变化对果实的生长发育及其营养成分有重要影响。较高的年均气温可能导致果实生长过快，从而影响其形态特征和营养积累，降低果实的纵径和品质指标。同时，气温升高促使果实中黏着性物质的增加，可能与果实成熟过程中的生理变化有关。

光照是植物生长发育的关键环境因子之一，对作物的生长和果实品质形成起着至关重要的作用。在果实发育过程中，光照不仅影响光合作用的效率，还直接关系到果实的糖分积累、酸性物质的转化及相关酶的活性^[18]。因此，研究光照对果实品质的影响机制，对于提高果实产量和品质具有重要的实际意义。本研究发现，太阳辐射与果形指数、还原糖含量、可溶性酸性转化酶S-AI活性呈显著/极显著正相关；日照率与还原糖含量呈显著正相关，年均日照时数与纵径、果形指数、还原糖含量、硒含量、可溶性酸性转化酶S-AI活性呈显著/极显著正相关，而与黏着性、淀粉含量呈极显著负相关。这些结果表明，充足的光照条件能够促进果实中还原糖的积累，从而提升果实的甜度与风味。此外，日照时数的增加也与果实的生长发育指标，如纵径和果形指数呈正相关，说明光照能够促进果实的正常发育。相反，过高的光照强度可能导致淀粉含量的增加和果实黏着性的升高，从而影响果实的口感和市场接受度。因此，合理调控光照条件，能够优化冬枣果实的品质，提高其市场竞争力。

蒸发量作为衡量气候条件的重要指标，不仅影响土壤水分和植物生长环境，还对果实的生理特性产生深远影响。本研究发现，年均蒸发量与果实的弹性和ASA含量呈极显著正相关，表明蒸发量的增加对果实的生理特性有显著影响。较高的蒸发量通常与干旱条件相关，这种环境可能促使植物增强水分利用效率，从而提高果实的弹性。在水分不足的情况下，植物会激活一系列生理机制以适应环境压力，其中，包括合成更多的抗坏血酸，以帮助维持细胞的渗透平衡，从而保护细胞结构和功能。抗坏血酸不仅在植物应对干旱过程中发挥重要作用，还可能影响果实的口感和营养价值。因此，适当的蒸发量对于提高果实的弹性和品质至关重要。

果树无霜期时进行光合作用和营养积累，促进开花和结果，增加果实产量，提高果实的质量和风味。本研究表明，无霜期与可溶性糖和果糖呈显著正相关，表明较长的无霜期有助于果实在温暖环境中积累更多的糖分，提升果实的甜味和风味。这一现象可能是由于无霜期延长促进了光合作用及光合产物的转化，增强了果实的糖分积累。然而，无霜期与总黄酮含量呈极显著负相关，表明在较长的无霜期内，果实中总黄酮含量可能下降，这可能与温度过高或光照强度变化导致的植物代谢调节有关，从而影响抗氧化物质的合成。

综上所述，各种气象因子对冬枣的生长、果实品质及其营养成分具有显著影响。因此，在冬枣栽培过程中，选择年均气温适中、光照充足、蒸发量适中且无霜期较长的气候条件，有助于提高冬枣果实的产量和品质，从而提升其市场竞争力。为实现高品质冬枣的生产，果农应综合考虑这些气象因素，并根据具体种植区域的气候特点，制定相应的栽培管理策略。

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基金资助

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新疆兵团重大科技项目“揭榜挂帅”(2022AA003)