宁夏灌区3 个主栽苹果品种品质评价

杨永娥，张晓煜，3，李芳红，4，冯 蕊

（1. 宁夏大学 农学院，宁夏 银川 750021；2. 中国气象局 旱区特色农业气象灾害监测预警与风险管理重点实验室，宁夏 银川 750002；3. 宁夏气象科学研究所，宁夏 银川 750002；4. 宁夏农林科学院固原分院，宁夏 固原 756099）

苹果Malus domestica属蔷薇科苹果属1 年生落叶乔木苹果果实，广泛分布在全世界。苹果果实中富含糖类、维生素和微量元素等多种营养物质，是公认的营养价值最高的水果之一。苹果因其风味和营养特性而广受欢迎，经常食用可以改善心脏健康并降低慢性疾病发生的风险[1]。我国是世界上苹果种植面积最大、总产量最高的国家[2]。根据联合国粮农组织统计，2019 年中国已拥有222.33 亿hm2苹果种植面积，占全球苹果产量的一半[3]。此外，苹果产业是宁夏回族自治区13 个农业优势产业之一，生产优势领域为引黄灌区[4]。目前，宁夏苹果总产量已达60 万t，但优质水果产量不足40%，表现为果品质量差、水果生产后商业化处理落后、市场评级不到位等，成为果农亟待解决的问题，也是果农榨汁原料不足、收入增长缓慢的主要原因[5]。

果实品质评价是良种选择和果品选优的重要依据[6]。光照强度对果实品质有显著影响，闫静等[7]对果实进行遮光处理发现，光照强度对果实大小和果实内在品质有显著影响，且遮阴显著降低果实的营养价值。此外，果园温湿度、土壤条件和果园管理措施都对苹果品质有显著影响[8]。也有研究指出，同一果园中，树木的栽培位置不同，甚至是果实的挂果高度不同也会影响果实品质[9]。而苹果果实品质受多个指标的影响，其中蔗糖、葡萄糖和果糖等可溶性糖是参与其生长、发育、防御和代谢的信号分子，通过调节基因表达来影响果实的品质[10]。可滴定酸是果实品质的重要成分特征之一，特别是在果树作物中，可滴定酸是影响果实风味的重要因素[11-12]。因此对一个品种品质优劣的评价，通常需要多个指标进行综合考虑。目前，有关果实评价的方法主要包括方差分析、主成分分析、相关性分析等。

本研究选取宁夏回族自治区引黄灌区4 个产区具有代表性的早熟、中熟、晚熟苹果品种，利用方差分析、相关性分析和主成分分析综合评价早熟品种‘红嘎啦’、中熟品种‘黄元帅’和晚熟品种‘富士’苹果品质，旨在了解宁夏不同产地及品种主要营养成分含量的差异性，以期为各地不同熟性苹果的品种选择，优化宁夏灌区苹果布局提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

研究区属温带大陆性干旱与半干旱气候类型，干燥少雨，昼夜温差大。2020 年年平均气温10.0 ～11.5 ℃，年降水量160 ～240 mm。土壤类型为灌淤土、灰钙土等，土层深厚，可达3 m 以上；土壤质地以沙壤土和沙土为主，每个小产区均有黄河水灌溉的便利条件。供试苹果果实采自宁夏引黄灌区4 个具有代表性的苹果产区，这4 个产区分别为银川、青铜峡、吴忠、中卫，采样地信息如表1 所示。

表1 研究样地基本概况Table 1 Basic characteristics of the sampling plots

1.2 试验材料

选用树体健壮、生长状况、园地管理水平基本一致且无病虫害的8 ～12 a 生苹果树为研究对象。南北行向，株行距3.0 m × 4.0 m。在果实成熟 期（2020 年8 月20 日—2020 年10 月17 日）于宁夏回族自治区银川、青铜峡、吴忠、中卫4个产区的乡镇、村庄进行鲜果采样。所选苹果品种为该4 个区域的主栽品种。分别是：早熟品种‘红嘎拉’（砧木：M9-T337）、中熟品种‘黄元帅’（砧木：M9-T337）和晚熟品种‘富士’（砧木：八棱海棠）。采用五点取样法，每个品种在每个采样点随机摘取15 个果实，每个产区每个品种各有2 ～3 个采样点，共采30 ～45 个果实，保存于取样箱中带回实验室检测品质。

1.3 试验方法

果实去皮硬度用果实硬度计（CY-1，Italy）测得，单位kg·cm-2；单果质量用电子天平测定；横、纵径及果形指数，使用精度为0.02 mm 的游标卡尺进行测量；pH 值采用pH 计（KedidGT-6023）测定；可溶性固形物采用手持糖度仪测定；采用酸碱滴定法测定可滴定酸含量；采用斐林试剂滴定法测定果实可溶性糖含量，以葡萄糖计（GB/T 5009.7—2016 食品安全国家标准食品中还原糖的测定）；固酸比是可溶性固形物与可滴定酸含量比值；糖酸比为可溶性糖含量与可滴定酸比值；用紫外可见分光光度计（N5000 PLUS）测定维生素C 含量[13]。

1.4 数据分析

运用SPSS 26.0软件对数据进行标准化处理，并进行单因素方差分析；用Origin 2018 软件制作主成分分析图谱；用R×64 4.1.2 软件做相关性分析。

2 结果与分析

2.1 各产区不同品种苹果品质分析

苹果品质可归纳为外观品质、营养品质和贮藏加工品质。苹果果实营养成分的种类和含量，不但受自身遗传因素的影响，还受到果园位置、管理水平、土壤类型等[14]外界环境的影响。苹果品种对其物理性状和营养成分有显著影响，如不同品种苹果可溶性糖、可溶性固形物、维生素含量均有很大差异，而可溶性糖、维生素含量是评价苹果感官品质和营养品质的重要参考指标[15]。

‘红嘎啦’‘黄元帅’‘富士’苹果外观品质指标见表2 ～3。不同产区苹果内在品质均存在一定差异。不同产区‘红嘎啦’苹果去皮硬度、pH 值、可溶性糖、可溶性固形物、可滴定酸均存在显著性差异（P＜0.05）；青铜峡产区‘红嘎啦’苹果去皮硬度明显高于其他产区；可溶性糖含量最高在青铜峡产区，高达95.21 g/L；可溶性固形物含量也存在显著差异，银川产区显著低于其他产区，仅为12.10%；可滴定酸含量在3.95 ～5.71 g/L之间，且中卫产区的含量最高，为5.71 g/L；4 个产区pH 值由高到低依次为银川＞青铜峡＞吴忠＞中卫；而Vc 含量4 产区无显著差异。不同产区‘黄元帅’去皮硬度、pH 值、可溶性糖、可溶性固形物、可滴定酸和Vc 含量均存在差异；青铜峡产区‘黄元帅’去皮硬度显著低于其他产区；银川和青铜峡产区的可溶性糖、可溶性固形物含量均显著高于吴忠和中卫产区；银川产区可滴定酸含量显著高于其他产区；中卫产区Vc 含量为6.44 mg/100g，显著低于其他产区；而各产区的pH 值，除吴忠和中卫产区无明显差异外，其他各产区之间均有明显差异。不同产区‘富士’可溶性糖、可溶性固形物、可滴定酸和Vc 含量无明显差异；吴忠产区的pH值为3.66，显著高于其他产区。

表2 不同产区苹果果实外观品质差异性分析Table 2 Analysis of the variability of apple fruit appearance quality in different production areas

表3 不同产区苹果果实内在品质差异性分析Table 3 Analysis of the variability of apple fruit intrinsic quality in different production area

由表2 ～3 可知，11 个品质指标中，果实偏斜度变异程度最大，变异系数高达35.66%；其次是Vc，变异系数为19.00%；pH 值变异程度最低，变异系数仅为4.35%；可溶性固形物变异系数仅有5.20%。说明果实偏斜度和Vc 含量受气候、地形、果园位置及土壤类型等产地因素影响最大，pH 值和可溶性固形物受产地影响较小；其余7 项指标的变异系数在9.38%～16.44%之间。

2.2 不同产区苹果品质性状的相关性分析

苹果品质指标的Pearson 相关性分析反应了变量之间的相关程度，从不同产区苹果品种主要品质性状相关性分析可得（表4）：可滴定酸含量与固酸比呈极显著负相关（R=-0.91），与糖酸比呈显著负相关（R=-0.71）；维生素C 含量与单果质量呈极显著负相关（R=-0.73）；固酸比与糖酸比呈极显著正相关（R=0.92）；可溶性固形物与可溶性糖含量呈极显著正相关（R=0.89）；其他各指标间相关程度不显著。说明苹果果实各品质指标间既存在相关性又存在独立性。

表4 苹果果实品质指标的相关系数†Table 4 Correlation coefficients for apple fruit quality indicators

2.3 不同产区苹果品质性状的主成分分析

为了提取能反映苹果果实品质的主要品质指标，对不同产区不同品种苹果果实品质进行主成分分析，如表5 所示。从11 项果实品质指标中共提取出3 个主成分，第一主成分主要包括果实偏斜度、可滴定酸、固酸比、糖酸比、维生素C；第二主成分主要包括可溶性固形物和可溶性糖；第三主成分包括单果质量和果实去皮硬度。前3 个主成分累计方差贡献率达74.927%（特征值＞1），说明3 个主成分可以反映总信息的74.927%，包含苹果果实品质的所有信息。因此，将前3 个主成分作为评价苹果果实品质的依据。主成分1、主成分2、主成分3 对方差贡献率分别为31.969%、28.060%、14.897。

表5 苹果果实品质指标主成分分析结果Table 5 Principal component analysis of fruit quality index of apples

不同产区苹果果实品质性状主成分分析中，特征向量和载荷值如表6 所示。每个主成分均反映了一定的原始变量信息，特征值代表主成分反映原始变量信息的数量[16]。由表6 可知，与主成分1 有较高正相关性的品质指标为果实偏斜度、固酸比和糖酸比，而有较高负相关品质指标为可滴定酸和Vc 含量，即主成分1 的方差贡献率大时，苹果浆果果实偏斜度、固酸比和糖酸比含量均增加，而其可滴定酸和Vc 含量均减少；与主成分2有较高正相关性品质指标为可溶性固形物、可溶性糖和可滴定酸，而有较高负相关性的品质指标为pH、固酸比和Vc 含量，即主成分2 的贡献率大时，苹果浆果中可溶性固形物、可溶性糖和可滴定酸浓度均提高，但其pH、固酸比和Vc 含量均降低。主成分3 贡献率大时，正相关的指标为果形指数、固酸比、糖酸比和Vc 含量，较高负相关的指标为单果质量、偏斜度和可滴定酸含量，说明对主成分3的贡献较大时，苹果果实果形指数、固酸比和Vc 含量都提高，但单果质量、偏斜度和可滴定酸含量均降低。综合以上3 个主成分表明，在苹果果实品质评价中，营养品质起主要因素，功能品质和外观品质次之。

表6 苹果品质主成分分析的特征向量与载荷值Table 6 Characteristic vectors and load values of principal component analysis of apple quality

2.4 不同产区苹果品质性状综合评价

为了更清晰、直观地表示各主成分与苹果果实品质指标之间的关系，选取各主成分之间相关性较高的品质指标，得到标准化变量表达式：

上述各式中：Y1、Y2、Y3分别表示主成分1、主成分2、主成分3 的函数表达式；X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X10、X11分 别 表 示 标 准化后的果形指数、单果质量、偏斜度、去皮硬度、pH 值、可溶性糖、可溶性固形物、可滴定酸、固酸比、糖酸比和Vc 含量。

利用主成分1、主成分2、主成分3 方差贡献率与Y1、Y2、Y3函数表达式构建各产区苹果果实品质的预测模型Y=0.320Y1+0.281Y2+0.149Y3，Y是关于Y1、Y2、Y3的线性函数，Y值越高代表苹果果实品质越好。据此模型可计算宁夏不同产区‘红嘎啦’、‘黄元帅’和‘富士’苹果品质的综合评分，见表7。由表7 可知，吴忠产区‘富士’苹果综合得分最高，为1.44；青铜峡产区‘富士’次之，为0.79；银川产区‘富士’位列第3；‘红嘎啦’和‘黄元帅’苹果在青铜峡产区表现最佳，其综合排名为第5 和第6 名。

表7 宁夏不同产区苹果品质的综合评价结果Table 7 Comprehensive evaluation results of apple quality in different producing areas of Ningxia

3 讨论与结论

3.1 讨 论

果实品质已成为影响水果市场竞争力的最主要原因，直接影响到水果的经营价格。但是，由于影响其质量的因子较多，而且各个因子间又具有很强的关联性和相对的独立性，因此也给果实品质的综合评估工作带来了很大的困难[17]。有研究发现，果实同一品质指标在不同产区存在显著差异，品质指标之间又存在着复杂的相关性，而造成其果实品质差异的主导因素是生长环境的不同[18]。齐成等[19]认为，苹果幼苗移植后，其自身的遗传因素、当地气候条件和果园管理措施等改变了幼苗性状，导致苹果果实品质性状的差异。

本研究对宁夏4 个产区苹果品质指标显著性分析表明，苹果果实品质指标变异系数在4.35%～35.55%之间，在11 个品质指标中有8 个性状变异系数均大于10%，变异系数越大说明种质资源间性状变异的范围越大[20]。青铜峡产区‘红嘎啦’苹果可溶性糖含量显著高于其他产区、银川和青铜峡产区‘黄元帅’苹果可溶性糖含量显著高于吴忠和中卫产区；银川产区‘黄元帅’苹果可滴定酸含量显著高于吴忠产区，其他产区不同品种苹果可滴定酸含量无明显差异，这可能是因为光照条件和土壤养分的不同，有学者认为，果实品质可能是由成熟期的较高温度引起的，水果中酸浓度和糖代谢的降低明显受到温度的很大影响[21-22]。张驰等[23]研究光照对葡萄品质形成特性时认为，果实在发育过程中品质的形成与光照强度关系密切，光照强度较低时果实糖及一些重要的次生代谢物含量显著降低，而酸含量升高，果实品质降低。因此，适宜的光照强度是葡萄果实品质形成和提高的关键环境因子。银川产区‘黄元帅’苹果Vc 含量显著高于其他产区‘黄元帅’；其他产区间不同品种苹果Vc 含量无明显差异，据田间实践可能是果园水肥处理不同所致。研究表明[24]，在不同水肥处理条件下‘木枣’果实中Vc含量、黄酮含量及出汁率均有所差异。

‘红嘎啦’‘黄元帅’‘富士’苹果在宁夏银川周边4 个产区的综合品质显示，银川产区最适宜栽培‘黄元帅’苹果品种，青铜峡产区更适宜栽培‘黄元帅’和‘富士’苹果，相比较其他三个产区，‘红嘎啦’苹果较适宜在青铜峡产区种植。这与张强所研究的，气象因子对果实品质影响的正效应权重远远高于土壤养分所占的权重，表明选择适宜的区域种植更加重要[25]。本研究中，通过方差分析和相关性分析表明，各指标间既存在独立性又存在相关性，说明产地因素在苹果栽培中至关重要。

3.2 结 论

综上所述，pH 值、可溶性固形物、可溶性糖、可滴定酸、糖酸比、固酸比和Vc 含量可以作为评价优质苹果品种的重要指标。宁夏引黄灌区4 个小产区中，富士苹果品质最好；银川产区‘富士’品质表现最好，青铜峡产区‘富士’品种表现最好，吴忠产区‘富士’表现最佳，中卫的‘富士’表现最佳。所有产区中青铜峡的各种苹果综合表现最优。建议宁夏灌区以青铜峡作为主要产区，发展以‘富士’为主的苹果产业。本研究对宁夏引黄灌区4 个小产区3 种成熟期不同的果实品质进行评价，限于试验条件，只采集1 年的品质数据，样本量较少，并且品质评价的指标因子偏少，在以后的研究中将其作为重点改进部分，丰富评价指标数量，以期为宁夏苹果的栽培生产提供指导意义。