氣候因子對灰棗品質的影響

肖蓮媛，黃玖君，劉長墉，昝永黎

（1.若羌氣象局，新疆 若羌 841800；2.巴州氣象局，新疆 巴州 841000）

灰棗因富含氨基酸、維生素C、類黃酮、三萜類化合物、礦物質等，被稱為“維生素丸”和“礦物質元素庫”，具有較高的藥用價值、營養價值和經濟價值。灰棗自20 世紀80 年代引入新疆以來，憑借其耐鹽堿、抗干燥、抗蟲害等特點，被大面積種植，并創造出世界最大的棗果基地。在新疆灰棗產業的蓬勃發展下，人們對新疆灰棗進行了大量研究［1-5］，然而受制于新疆氣候條件、生態環境等因素的影響，灰棗品質也不完全相同。對此，針對灰棗品質問題，哈地爾·依沙克等［6］研究了在不同土壤條件下灰棗葉片與果實營養品質的相關性，得出灰棗葉片中的營養元素含量與果實營養品質指標間呈現一定相關性，根據以上相關性，提出在不同土壤類型條件下，應根據土壤肥力制定科學、合理的施肥方案；楊磊等［7］分析了環剝對灰棗果實中糖積累及蔗糖代謝相關酶活性的影響，得出環剝有利于果實果糖、葡萄糖和蔗糖的積累；林靜等［8］從貯藏時間的角度對新疆干制灰棗品質進行研究，得出新疆干制灰棗的最佳商品期為入庫貯存30～60 d。本研究認為，影響灰棗品質的因素很多，不僅包括植株種植水平，還與當地的氣候因子有很大關系。因此，本研究以新疆若羌和河南新鄭的灰棗種植地區為研究對象，通過對比兩地氣象因子對灰棗品質的影響，從而為新疆灰棗種植和產業發展提供新的思路。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

若羌縣位于新疆巴音郭楞蒙古自治州，屬典型的暖溫帶大陸性沙漠干旱氣候，年平均氣溫11.8 ℃，年平均降水量28.5 mm，年平均相對濕度39%。若羌全年以東北風和正東風為主，全年平均日照時數3 103 h，年平均風速2.7 m/s。綜上看出，若羌氣候干燥、日照時間長、降水稀少的特點，適宜灰棗種植。

河南新鄭為灰棗的原產地，該區域主要以季風氣候為主，其中秋冬季主要為冬季風，春夏主要為夏季風。全面冷暖適中，四季分明，年平均氣溫14.5 ℃，最高溫度42.3 ℃，最低溫度在-17.8 ℃，年平均日照數2 114.2 h，年平均風速2.1 m/s，平均降水量676.1 mm。

1.2 試驗材料

試驗選用的灰棗樹分別來自若羌和新鄭的灰棗種植基地，均為在相同栽培技術和管理技術下的砧木嫁接苗。若羌灰棗樹和新鄭灰棗樹的株行距分別為0.8 m×3.0 m 和0.5 m×2.5 m；澆水方式統一采用大田漫灌，每月澆1 次水；施肥方式相同，均為灌水前施腐熟羊糞，且以坑施方式施入20 kg/株。新葉旺盛時追3 次肥，以噴施速效氮方式施入磷酸二胺1.5 kg/株；開花坐果時每株施1 kg KH2PO4；果實膨大期每株施NH4NO3和KH2PO4混合肥1 kg。施肥時間略有差異，其中考慮到若羌氣候原因，若羌灰棗園基肥施入在每年的10 月下旬至11 月上旬，追肥時間分別在 4 月中旬、6 月上旬和 7 月下旬至 8 月上旬；新鄭棗園基肥施入在11 月中旬，追肥時間在4 月中旬、6 月中旬和8 月上旬。待灰棗全部變為深紅，且棗果開始萎蔫，棗葉變黃掉落時采摘。在每株棗樹上隨機采摘10 顆灰棗，用冰凍箱帶回實驗室進行果品檢測。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗思路 試驗在采集調查期內基本氣象特征和灰棗相關指標的前提下，運用SPSS 19.0 One-Way ANOVA 對若羌和新鄭兩地棗果品質指標的差異性進行比較。最后，建立品質指標與氣象因子的回歸模型，從而分析影響灰棗品質的主要氣象因子，并確定各氣象因子的臨界值。

1.3.2 灰棗相關指標的測定

1）基礎指標測定。采用MP2001 型電子天平（0.01 g）對灰棗稱重，得到單果重、百粒重、百粒果核重、百粒果肉重，計算得平均值［9］。

用游標卡尺測量灰棗的縱徑和橫徑，然后計算出灰棗果形指數。

2）營養元素含量的測定。營養指標主要選取蛋白質、維生素C、總酸、可溶性總糖和還原糖。用去離子水清洗灰棗，擦干表面的水分，去除灰棗內核后，將灰棗打成勻漿，然后根據GB/T5009.5—2010對灰棗的蛋白質進行測定，根據GB/T5009.86—2003對維生素C 含量進行測定，用NaOH 滴定法對灰棗的總酸含量進行測定，用直接滴定法測定灰棗中的可溶性總糖和還原糖含量。

3）礦物元素含量的測定。礦物元素的測定采用原子吸收光譜法，具體測量步驟為：首先將灰棗去核切片，然后置于60 ℃的烘箱中烘干，烘干后粉碎，并用60 目篩網過濾，過濾后精確稱取5.000 g 棗粉放入消化管中，然后加入5 mL 的HNO3溶液后輕搖，最后經過170 ℃的高溫消煮，得無固形物后，加3 mL 高氯酸，繼續煮至無色，最后冷卻至室溫，并用去離子水定容至50 mL，取出進行測定［10-12］。

4）葡萄糖和果糖的測定。將灰棗洗凈切片，打成果漿，精確稱取0.500 g放入離心管中，加入去離子水，然后在80 ℃下加熱10 min，超聲提取1 h，待可溶性總糖能充分浸出，冷卻后5 500 r/min 離心20 min，濾取上清，然后定容到50 mL 待測。其中，葡萄糖的測定采用鄰甲苯二酚比色法，果糖測定采用間苯二酚比色法。

1.3.3 氣象因子的選取 關于氣象因子對果實品質的影響，學者們進行了大量的研究，主要集中在溫度、光照度、土壤養分、水分、風速、蒸騰耗水等方面。借鑒以往的研究成果，試驗通過氣象臺官網獲取2019 年3—10 月若羌和新鄭的氣象數據，具體觀察氣象因子見表1。

表1 主要觀察氣象因子

2 結果與分析

2.1 若羌、新鄭氣象因子差異

2.1.1 溫度 若羌、新鄭的溫度差異如圖1 所示。從圖1 可以看出，若羌、新鄭的平均最高氣溫之間并無顯著差異，而其他3 項溫度指標均存在顯著差異。首先，若羌、新鄭的平均氣溫分別為（18.04±0.55）、（20.87±0.65）℃，后者顯著高于前者；若羌、新鄭的平 均 最 高 氣 溫 分 別 為（29.14±0.46）、（24.64±0.32）℃，若羌略高于新鄭；若羌、新鄭的平均最低氣溫分別為（10.14±1.16）、（16.79±1.95）℃，前者顯著低于后者；正是由于若羌的高溫更高而低溫更低，這才導致其平均溫差顯著高于新鄭的平均溫差。

圖1 若羌和新鄭溫度差異

2.1.2 大氣壓強 圖2 為若羌和新鄭的大氣壓強。因為若羌的海拔高度大于新鄭，因此若羌的大氣壓強低于新鄭。若羌、新鄭的平均大氣壓分別為（910.38±2.46）、（999.79±3.22）hPa，二者之間差異顯著，此外，兩地的日最高氣壓和日最低氣壓之間也存在顯著差異。

圖2 若羌、新鄭大氣壓強差異

2.1.3 總降水量、相對濕度 圖3 為若羌和新鄭的總降水量、相對濕度。從圖3 可以看出，若羌、新鄭的平均總降水量分別為（45.03±0.26）、（385.87±3.03）mm，新鄭的降水量顯著高于若羌。在此降水條件下，若羌、新鄭的平均相對濕度存在顯著差異，前者為（40.17±6.19）%，后者為（62.3±5.84）%。

圖3 若羌、新鄭降水和濕度差異

2.1.4 風速 風速過大會造成棗果脫落而影響產量。從圖4 的統計結果可以看出，若羌、新鄭的平均風速分別為（2.70±0.18）、（1.87±0.17）m/s，可見，若羌、新鄭的風速并無顯著差異，風速指標都未超過10 m/s。

圖4 若羌和新鄭風速差異

2.1.5 其他氣象因子 圖5 為新鄭和若羌的日照時數、蒸發量和平均水汽壓的統計。可以看出，其日照時數小于新鄭，前者為（3 103.00±3.08）h，后者為（2 211.33±11.05）h。若羌、新鄭的蒸發量分別為（872.17±11.48）、（1 242.63±22.73）mm，這主要是因為若羌存在極端高溫。若羌、新鄭的平均水汽壓分別為（8.77±1.65）、（16.21±1.28）hPa，兩地的平均水汽壓存在顯著差異，這是兩地濕度、降水、大氣壓等多種氣象因素共同作用的結果。

圖5 新鄭和若羌的光照時數、蒸發量和平均水汽壓

2.2 若羌和新鄭灰棗品質差異

2.2.1 若羌和新鄭灰棗單果重、果核重、可食率、含水率 從圖6 可以看出，若羌、新鄭的棗果單果重均值分別為（6.77±0.06）、（5.55±0.04）g，二者之間存在顯著差異，且若羌棗果單果重的標準誤差最小，說明若羌棗果不僅單果更重，而且單果重相對均勻。另外，若羌、新鄭的棗果果核重均值分別為（0.29±0.01）、（0.39±0.02）g，若羌棗果的果核重明顯小于新鄭，而且其標準誤差更小。由于若羌棗果的單果重更大而果核重更小，因此若羌棗果的可食率高于新鄭，若羌、新鄭的棗果可食率分別為（96±0.01）%、（90±0.02）%，兩地的棗果可食率均超過了90%，兩地之間并不存在顯著差異。本次試驗所用樣果均為成熟果實，棗果存在少許萎蔫的現象，其含水率相較于市場上出售的鮮果更低。若羌、新鄭的棗果含水率均值分別為（34±0.01）%、（25±0.01）%，兩地的棗果含水率存在顯著差異。

圖6 若羌和新鄭灰棗單果重、果核重、可食率、含水率

2.2.2 果實外形指數 圖7 為若羌、新鄭棗果的果實外形指數。果形指數反映棗果的扁圓程度，該值越大意味著棗果較長，該值越小意味著棗果偏圓。其中若羌和新鄭棗果的縱徑均值分別為（36.14±0.48）、（34.28±0.41）mm，橫徑均值分別為（23.22±0.03）、（22.33±0.32）mm，若羌棗果縱、橫徑均值顯著大于新鄭。若羌棗果果形指數大于新鄭，若羌棗果偏向于長卵圓形，新鄭棗果偏向于卵圓形。

圖7 果形外形指數

2.2.3 糖組分及含量 糖組分及含量是評價棗果品質的重要指標。圖8 為若羌、新鄭灰棗果實中的糖組分及含量，其排序為：可溶性總糖＞還原糖＞蔗糖＞葡萄糖＞果糖。其中，可溶性總糖包括了還原性糖和非還原性糖；還原糖是由全部單糖和部分雙糖構成的；蔗糖是非還原性的雙糖，其含量略低于還原糖。若羌、新鄭棗果中的可溶性總糖含量分別為（52.51±0.61）、（44.18±0.78）mg/g，二者之間的差異不顯著，若羌棗果中的蔗糖含量亦大于新鄭，但二者的差異性較小，而若羌棗果中的還原糖含量高于新鄭棗果中的還原糖含量。此外，若羌、新鄭棗果中葡萄糖、果糖含量均較低。人們在評價灰棗果實口感時總是會提及“酸味”，總酸含量直接影響棗果的糖酸比。若羌灰棗的可溶性總糖含量較高，而總酸含量較低，因此若羌灰棗果實的糖酸比高于新鄭，其口感更佳。

圖8 糖組分及含量對比

2.2.4 礦物元素 灰棗之所以受消費者的青睞，一個重要原因是灰棗中包含豐富的礦物元素。如Zn直接參與基因表達、蛋白質合成、生物膜維護等生理過程；Fe 是人體合成血紅蛋白的補血成分，對于血氧含量、細胞代謝等具有重要作用，若是人體中的Fe 含量不足，將會阻礙正常的生命活動；Mn 參與多種酶的合成過程，對于蛋白質、維生素C 的合成以及脂肪氧化具有促進作用。從圖9 可以看出，若羌、新鄭兩地灰棗中的礦物元素含量排序均為：Ca＞Mg＞Cu＞Zn＞Fe＞Mn。若羌棗果中的 Ca、Mg、Cu 含量均高于新鄭，但兩地之間的差異并不顯著；此外，若羌、新鄭棗果中的Fe 含量分別為0.197 3、0.195 0 mg/kg，Mn 含量分別為 0.007 5、0.007 6 mg/kg，Zn 含量分別為0.30、0.35 mg/kg，兩地之間均無顯著差異。

圖9 不同區域灰棗果實礦物元素含量

2.2.5 其他營養指標 若羌和新鄭灰棗的蛋白質含量均值分別為（4.44±0.06）、（4.24±0.09）mg/g；維生素 C 含 量 分 別 為（344.33±10.27）、（346.67±12.35）mg/100 g，說明該指標在兩個區域內也無明顯地域差異。

2.3 氣象因子與灰棗果實品質指標的相關關系

表2 為氣象因子與灰棗果實品質指標的相關性分析結果，表3 為灰棗果實品質與營養物質的相關性分析。

表2 氣象因子與灰棗果實品質的相關性分析

表3 灰棗果實品質與營養物質的相關性分析

2.3.1 外觀指標 單果重與日照時數、平均溫差、蒸發量呈顯著正相關，并與最小相對濕度、總降水量具有負相關性。果核重與平均相對濕度、最小相對濕度、總降水量、平均氣溫呈顯著正相關，并與平均溫差、平均最高氣溫、日照時數呈顯著負相關。含水率與平均溫差、日照時數、蒸發量呈顯著正相關，并與日照時數、總降水量、最小相對濕度呈顯著負相關。可食率與平均溫差、蒸發量、日照時數具有正相關性，并與總降水量、平均相對濕度、最小相對濕度呈顯著負相關。

2.3.2 棗果糖組分 氣象因子對于灰棗果實中的糖含量起到關鍵影響，并且氣象因子對于灰棗果實中不同種類糖含量的影響程度存在差異。其中，可溶性總糖含量與日照時數、平均溫差、蒸發量呈顯著正相關，并與總降水量、最小相對濕度、平均相對濕度呈顯著負相關；還原糖含量與平均溫差、蒸發量呈顯著正相關，與總降水量呈顯著負相關；蔗糖含量主要受到平均最高氣溫、平均溫差、蒸發量等氣象因子的顯著性影響；灰棗中果糖、葡萄糖含量較低，主要受到蒸發量的顯著性正向作用；甜度值與蒸發量、平均溫差具有正相關性。

2.3.3 礦物元素 棗果中的總酸與Zn 的含量顯著相關。Ca 與還原糖、葡萄糖、果糖的含量顯著相關；蛋白質含量與單果重、還原糖等顯著相關。

2.4 氣象因子與灰棗品質指標的回歸分析

基于氣象因子與灰棗果實品質的回歸模型進行分析，結果見表4。根據上述結果看出，若羌、新鄭兩地的風速差異較小，所以對灰棗果實品質的影響是一致的。在灰棗果實品質指標中，維生素C 和5種礦物元素（Ca、Mg、Fe、Mn、Cu）的含量與氣象因子的相關性并不顯著（P＞0.05），其余灰棗果實品質指標均與氣象因子存在顯著相關（P＜0.05），其中對灰棗果實品質產生主要影響的氣象因子包括：總降水量、最小相對濕度、平均溫度、日照時數、平均溫差、蒸發量、平均最高溫度、平均相對濕度。

表4 中的判定系數都大于68%，各項指標的F值都超過了F（0.05），證實了各項灰棗果實品質指標都受到氣象因子的顯著影響。如94%的單果重與平均溫差具有顯著正相關性，71.7%的蔗糖積累受到平均溫差的影響，同時甜度值、還原糖也受到平均溫差的重要影響。降水量對于甜度值、蔗糖產生了顯著的負向作用，93.8%的蛋白質和90.4%的可溶性總糖也受到降水量的負向影響。延長日照時數會顯著抑制果核生長，但卻不利于棗果中Zn 的積累。

表4 氣象因子與灰棗果實品質的模型分析

3 小結與討論

灰棗因營養豐富、可補氣血而受到消費市場的青睞，但灰棗品質受到栽培地域環境條件的重要影響。為此，本研究選定了地域環境條件迥然不同的若羌、新鄭進行比較，以揭示氣象因子與灰棗果實品質之間的關系。新鄭地處溫帶季風性氣候區，夏熱冬冷，日照稀薄，季風顯著，降雨充沛；若羌地處溫帶大陸性氣候區，夏短冬長，四季分明，日照充足，降水稀少。雖然若羌、新鄭的地理間距并不算遠，但兩地灰棗的營養品質卻存在明顯差異。

3.1 溫度

灰棗樹喜好溫熱氣候，灰棗果實品質受到環境溫度的重要影響，灰棗樹的生長過程和灰棗果實的品質形成受到溫度條件的關鍵影響。若羌、新鄭兩地的平均溫差存在顯著差異，而平均溫差對于單果重、甜度值以及還原糖、蔗糖含量具有顯著的正向作用。甜度是評價灰棗果實品質的重要指標，而灰棗的甜度取決于棗果中糖分的種類及含量。新鄭的平均溫度較高，有利于Zn 的積累以及果核的生長，同時對于44.5%的總酸含量起到抑制作用。甜酸比例直接影響灰棗果實的口感，由于可溶性總糖的含量相對穩定，因此總酸含量成為影響棗果甜酸比例和口感品質的關鍵因子。由于棗果中總酸的形成受到平均溫度的顯著性影響，并且新鄭的平均溫度高于若羌，因此新鄭灰棗果實的總酸含量更低。46%的維生素C 與平均最高溫度具有負相關性，而新鄭的平均最高溫度略低于若羌，因此新鄭灰棗果實中維生素C 含量更高。

3.2 降水量、濕度

若羌和新鄭兩地的氣候條件存在明顯差異，尤其若羌降水稀少，相對濕度較低，而新鄭降水豐富，其平均相對濕度是若羌的1.5 倍。灰棗果實的甜度值以及可溶性總糖、蛋白質、蔗糖的含量與總降水量負相關，而可食率受到最小相對濕度的負向作用。新鄭的總降水量、平均相對濕度較高，灰棗樹的生長環境更加濕潤，能夠獲得更加充足的水分來供養樹木生長，但由于蒸騰耗水相對減少，蒸騰拉力有所降低，從而導致營養物質積累減少。可見，若羌縣降水稀少，本地產出的灰棗果實中卻包含了相對豐富的可溶性總糖、蛋白質及蔗糖，并且棗果的可食率、甜度值等更高，因此若羌灰棗果實的整體品質更優。

3.3 風速

新鄭地處溫帶季風性氣候帶，雖然季風吹拂但卻風速較小，且季風持續時間較短，不會對棗樹、棗果生長造成影響。若羌靠近于塔克拉瑪干沙漠，春季頻發沙塵暴，可是，果園栽植區域栽種了大片防護林，能夠有效阻隔沙塵，而且成林棗樹能夠有效抵御3 級以下的大風，從而消除了風速對于灰棗品質的影響。基于以上原因，若羌、新鄭兩地的風速并無顯著差異，風速對于灰棗果實品質的影響較小。

3.4 日照時數

若羌的緯度大于新鄭，其日照時數也更多，若羌的平均日照時數超過3 100 h，而新鄭不到1 300 h。棗樹喜好光亮，尤其在生長期內至少要保證1 200 h以上的日照時數，若羌、新鄭兩地均能滿足這一要求。另外，若是能夠在生長期內保持日均光照時間大于10 h，將會為棗果生長提供有利條件，若羌能夠滿足這一需求，因而若羌灰棗的單果重以及可溶性總糖、蛋白質含量均較高，整體品質較高。此外，日照時數與其他多個氣象因子（蒸發量、平均水汽壓、大氣壓、相對濕度等）之間存在相關性，提高日照時數能夠帶動其他氣象因子而對于Zn 的積累和果核生長起到綜合作用。

3.5 蒸發量

棗樹蒸發量同時受到多項氣象因子的共同影響，比如，日照時數和平均溫差對于棗樹蒸發量起到正向作用，總降水量和相對濕度對于棗樹蒸發量起到負向作用。蒸發量與平均溫差的相關性極為顯著，平均溫差越大，越能夠加快棗樹的水分散失，表現為棗樹蒸發量升高，這加速了棗樹的新陳代謝過程，驅動著棗樹內部物質轉換過程，最終提高了灰棗果實的單果重、含水率以及可溶性總糖、蔗糖、還原糖、蛋白質的含量，尤其灰棗果實的含水率受到蒸發量的關鍵影響。