引用本文
王程宽, 黄振东, 刘兴泉, 洪小玲. 气象因子对红美人柑橘品质的影响[J]. 浙江农业学报, 2020,32(10): 1798-1808.
WANG Chengkuan, HUANG Zhendong, LIU Xingquan, HONG Xiaoling. Effects of meteorological factors on fruit quality of Hongmeiren citrus[J]. ACTA AGRICULTURAE ZHEJIANGENSIS, 2020,32(10): 1798-1808.
  
Doi: 10.3969/j.issn.1004-1524.2020.10.08
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气象因子对红美人柑橘品质的影响
王程宽1, 黄振东2, 刘兴泉1, 洪小玲3
1.浙江农林大学 农业与食品科学学院,浙江 杭州 311300
2.浙江省柑橘研究所,浙江 台州 318020
3.台州市林业技术推广总站,浙江 台州 318000

作者简介:王程宽(1996—),男,浙江台州人,硕士研究生,主要从事食品加工与安全研究。E-mail:TZJJwck@163.com

收稿日期: 2020-07-29
摘要

为探索气象因子对红美人柑橘品质的影响,连续3 a检测红美人柑橘的6个品质指标,并收集整理产地5个主要气象指标数据,采用相关性分析、回归分析,研究果实品质与红美人柑橘不同物候期气象因子的关系。结果表明:红美人柑橘萌芽期降水量与果实蔗糖、总酸含量呈显著正相关;同时期的日照时数与可溶性固形物、总酸含量呈显著负相关,与蔗糖含量呈极显著负相关。生理落果期,平均气温和≥10 ℃活动积温与果实总酸含量呈显著负相关。果实采收期时,当平均气温在18.5~19.5 ℃、≥10 ℃活动积温在565.3~596.7 ℃,较高的环境温度有助于果实糖分累积。果实固酸比与开花期日照时数呈显著正相关,与采收期日照时数呈显著负相关。平均气温日较差是影响红美人果实风味的关键因素,昼夜温差大,果实风味更佳。因此,做好红美人采收期保温保热,适当提高该时期的环境温度和热量,并采用设施栽培技术调整萌芽期和采收期棚内小气候环境,有助于获得更好的果实品质。

关键词: 气象因子; 红美人柑橘; 品质; 降水量; 日照时数
中图分类号:S666 文献标志码:A 文章编号:1004-1524(2020)10-1798-11
Effects of meteorological factors on fruit quality of Hongmeiren citrus
WANG Chengkuan1, HUANG Zhendong2, LIU Xingquan1, HONG Xiaoling3
1. College of Agriculture and Food Science, Zhejiang A & F University, Hangzhou 311300, China
2. The Citrus Research Institute of Zhejiang Province, Taizhou 318020, China
3. Taizhou Forestry Extension Station of Zhejiang, Taizhou 318000, China
Abstract

In order to explore the effects of meteorological factors on fruit quality of Hongmeiren citrus, six quality indices of open cultivated citrus were determined for three consecutive years by sampling, and data of five main meteorological indices were collected and organized. This paper analyzed the relationship between meteorological factors in different phenological stages and fruit quality, coupled with relevance and regression analysis. The results showed that sucrose (SUC) and total acid (TA) were both significantly positive correlated ( P<0.05) with precipitation amount at the germination stage. Sunshine duration at the germination stage had a significantly negative correlation ( P<0.01) with SUC and a significantly negative correlation ( P<0.05) with total soluble solids (TSS) and TA. Average temperature at the physiological fruit-dropping stage, as well as ≥10 ℃ active accumulated temperature in the same period, had a significantly negative correlation ( P<0.05) with TA. At the picking stage, when average temperature was 18.5~19.5 ℃, ≥10 ℃ active accumulated temperature was 565.3~596.7 ℃, respectively, a higher ambient temperature would help accumulate the fruit sugar. TSS also showed a significantly positive correlation with sunshine duration at the flowering stage, while a significantly negative correlation ( P<0.05) with sunshine duration at the picking stage. The average diurnal temperature range was a key factor affecting the flavor of Hongmeiren citrus, which was enhanced when the temperature difference between day and night became larger. To get better fruit quality, it was advised to do good insulation work with increasing the environmental temperature and heat moderately at the picking stage, and use the protected cultivation technology to adjust the microclimate environment at germination and picking stages.

Keyword: meteorological factor; Hongmeiren citrus; quality; precipitation amount; sunshine duration

红美人柑橘(爱媛28号)为母本南香和父本天草杂交而成的橘橙类品种, 果面浓橙色, 囊衣薄, 有香气, 果肉柔软多汁, 高糖优质, 化渣性极佳, 在12月上旬完全成熟[1]。因综合经济性状较佳, 近年来, 在我国柑橘的主产区浙江省台州市, 红美人柑橘产业发展势头强劲, 2019年种植面积达到849.9 hm2, 产值快速增长, 品质也不断提升; 但因种植管理模式和立地环境等不一致, 不同区域的红美人柑橘品质存在一定差异。

栽培技术[2]和生态条件[3]是影响柑橘品质形成的关键因素。现阶段, 红美人柑橘品质提升研究主要集中于改善栽培管理技术、土壤条件等方面。如董灵江等[4, 5]、蔡永喜等[6]研究了不同的生长调节剂、砧穗组合对红美人柑橘栽培和果实品质的影响; 董灵江等[7]分析了红美人柑橘叶片黄化发生原因, 并提出防治措施; 孙浩燕等[8]、吴晗[9]总结了获得高品质红美人柑橘的栽培管理技术措施; 黄振东等[10]对红美人果实品质与土壤、叶片养分的关系作了研究分析。目前, 虽有一些关于气象因子与柑橘品质的研究[11, 12, 13, 14]; 但研究对象主要是椪柑、脐橙、温州蜜柑等柑橘品种, 对于气象因子与红美人柑橘品质关系的综合研究至今还未见报道。

本文检测了2017— 2019年台州市红美人柑橘的果实品质, 并收集整理当地气象资料, 分析了红美人果实品质与不同物候期气象因子的关系, 旨在探明影响红美人柑橘果实品质的关键气象因子, 为指导红美人柑橘的生产管理, 优化其果实品质提供科学依据。

1 材料与方法
1.1 气象资料收集

从台州市气象局收集临海、黄岩、三门、温岭、椒江5个红美人柑橘产地2017— 2019年的气象数据, 统计分析全年和柑橘萌芽期(2— 3月)、开花期(4月)、生理落果期(5— 7月)、果实膨大期(8— 9月)、采收期(10— 11月)的平均气温、≥ 10 ℃活动积温、平均气温日较差、降水量、日照时数等气象因子资料。

1.2 果实样品收集

2017— 2019年, 在台州市临海、黄岩、三门、温岭、椒江5个红美人柑橘产地, 每个产地均选取具有一定规模、代表当地生产水平、管理技术相当的3个柑橘园; 使用梅花形布点法采样, 每个柑橘园选取不少于5株长势相近、树冠大小中等的健康成年橘树, 于11月下旬, 分别从树冠的东、南、西、北侧随机取果, 利用四分法最终保留20个备测。

1.3 检测方法

将样品洗净、拭干后榨汁, 果汁经2层干净纱布过滤, 混合后测定。按照GB/T 8210— 2011《柑橘鲜果检验方法》, 可溶性固形物(TSS)含量测定采用阿贝折射仪测定法, 总酸含量测定采用指示剂法。还原糖含量测定依照GB 5009.7— 2016《食品中还原糖的测定》采用直接滴定法, 蔗糖含量测定依照GB 5009. 8— 2016《食品中蔗糖的测定》采用酸水解-莱因-埃农氏法, 抗坏血酸(VC)含量测定依照GB 5009. 86— 2016《食品中抗坏血酸的测定》采用2, 6-二氯靛酚滴定法。

1.4 数据分析

应用Microsoft Excel 2016对实验数据作统计分析和线性回归分析, 用IBM SPSS Statistics 24作相关性分析。

2 结果与分析
2.1 台州市5个柑橘主产地的气象综合评价

从表1可知, 全年和不同物候期, 台州5个柑橘主产区平均气温日较差的变异系数为17.31%~20.40%, 说明不同地区间气温日较差存在较大差异, 但各物候期之间气温日较差变化不大。各地区平均气温分布在9.8~28.2 ℃, ≥ 10 ℃活动积温年平均值为6 328.7 ℃, 两者均在果实膨大期达到最大值; 在开花期、生理落果期、果实膨大期和采收期, 平均气温和≥ 10 ℃活动积温的变异系数均小于4%, 这表明台州市柑橘主栽区气温适中、热量丰富, 且地区间基本无差异。全年平均降水量1 603.5 mm, 非常充沛, 主要集中在生理落果期和果实膨大期, 占比超60%; 果实膨大期降水量的变异系数为22.92%, 说明该时期地区间降水量差异较大。日照时数分布在1 484.5~1 767.2 h, 各物候期变异系数均低于12%, 且从萌芽期到采收期, 变异系数递减, 说明地区间日照时数差异不大, 差异程度随柑橘生长逐渐降低。因此, 台州市柑橘主栽地区的平均气温、≥ 10 ℃活动积温、日照时数变异较小, 而平均气温日较差变异较大, 降水量在果实膨大期变异较大。

表1 台州市5个柑橘主产地的气象因子 Table 1 Meteorological factors of five main citrus producing areas in Taizhou
2.2 红美人柑橘品质评价

从表2可知, 2019年红美人柑橘果实的可溶性固形物、蔗糖、还原糖、总酸含量均为近3 a最高, 分别为13.15%、5.80%、4.45%和0.80 g· 100mL-1, 4个指标在2018年均为最小, 分别是11.03%、2.47%、3.57%和0.65 g· 100mL-1。VC含量2018年最高, 达到45.23 mg· 100g-1, 2019年最低, 为31.05 mg· 100g-1。固酸比含量2017至2019年逐年降低, 2017年为17.2, 2019年为16.4。总体来看, 近3 a, 红美人柑橘可溶性固形物含量均超11%, 总酸含量均不高于0.80%, 固酸比均超16.0, 理化指标均达到GB/T 12947— 2008《鲜柑橘》中的优等果档次(参照甜橙类), 反映了台州市红美人柑橘品质优良的特点。

表2 红美人柑橘果实品质 Table 2 Fruit quality of Hongmeiren citrus
2.3 果实品质与温度的关系

Pearson相关性分析(表3)显示, 采收期的平均气温和≥ 10 ℃活动积温与可溶性固形物呈极显著正相关, 与蔗糖、总酸含量均呈显著正相关, 与VC含量呈显著负相关。通过线性回归分析可得, 柑橘采收期平均气温为18.5~19.5 ℃(图1), ≥ 10 ℃活动积温为565.3~596.7 ℃(图2)的条件下, 随温度升高, 红美人柑橘的可溶性固形物、蔗糖、总酸含量均上升, VC含量下降; 该时期, 温度和热量变化对可溶性固形物、蔗糖含量的影响程度明显大于总酸, 平均气温每上升0.1 ℃, 可溶性固形物、蔗糖含量分别提升0.2百分点和0.3百分点, 而总酸含量仅提升0.02百分点; ≥ 10 ℃活动积温每上升10 ℃, 可溶性固形物、蔗糖含量分别提升0.6百分点和1.1百分点, 而总酸含量仅提升0.05百分点。

表3 果实品质和温度因子相关性分析 Table 3 Correlation analysis between fruit quality and temperature factor

图1 红美人柑橘品质与采收期气温的相关性Fig.1 Relationship between Hongmeiren citrus quality and temperature at picking stage

图2 红美人柑橘品质与采收期≥ 10 ℃活动积温的相关性Fig.2 Relationship between Hongmeiren citrus quality and ≥ 10℃ active accumulated temperature at picking stage

生理落果期, 平均气温为24.3~25.8 ℃时, 红美人总酸含量随温度升高而下降(图3); 当≥ 10 ℃活动积温为744.4~792.7 ℃时, 随温度升高, 果实蔗糖含量和总酸含量下降(图4)。

图3 红美人柑橘总酸与生理落果期气温的相关性Fig.3 Relationship between total acid of Hongmeiren citrus and temperature at physiological fruit-dropping stage

图4 红美人柑橘品质与生理落果期≥ 10℃活动积温的相关性Fig.4 Relationship between Hongmeiren citrus quality and ≥ 10℃ active accumulated temperature at physiological fruit-dropping stage

平均气温日较差主要对红美人固酸比产生影响。当萌芽期平均气温日较差为5.3~7.4 ℃, 开花期平均气温日较差为6.7~8.2 ℃, 生理落果期平均气温日较差为5.8~6.2 ℃时, 日较差每增加0.1 ℃, 固酸比分别提高0.04、0.05和0.21(图5)。

图5 红美人柑橘固酸比与不同时期气温日较差的相关性
A, 萌芽期; B, 开花期; C, 生理落果期。Fig.5 Relationship between solid acid ratio of Hongmeiren citrus and diurnal temperature range in different periods
A, Germination stage; B, Flowering stage; C, Physiological fruit-dropping stage.

年平均气温和固酸比呈显著正相关, 在18.9~19.3 ℃, 年平均温度上升, 果实固酸比随之提升 (图6)。≥ 10 ℃活动积温与可溶性固形物含量呈显著负相关(图7-A), 与VC含量呈显著正相关(图7-B)。在果实膨大期, 平均气温日较差和还原糖含量呈显著正相关(图8)。

图6 红美人柑橘固酸比与年均气温的相关性Fig.6 Relationship between solid acid ratio of Hongmeiren citrus and annual mean temperature

图7 红美人柑橘果实品质与全年≥ 10 ℃活动积温的相关性Fig.7 Relationship between Hongmeiren citrus quality and ≥ 10℃ annual active accumulated temperature

图8 红美人柑橘还原糖与果实膨大期气温日较差的相关性Fig.8 Relationship between reducing sugar of Hongmeiren citrus and diurnal temperature range at fruit expanding stage

2.4 果实品质与降水量的关系

从表4可知, 红美人柑橘蔗糖、总酸含量与萌芽期降水量呈显著正相关; 该时期, 降水量增加, 果实蔗糖含量、总酸含量均升高(图9)。

表4 果实品质和降水量相关性 Table 4 Correlation analysis between fruit quality and amount of precipitation

图9 红美人柑橘果实品质与萌芽期降水量的相关性Fig.9 Relationship between Hongmeiren citrus quality and amount of precipitation at germination stage

2.5 果实品质与日照时数的关系

红美人固酸比与开花期日照时数呈显著正相关(表5, 图10-A), 与采收期日照时数呈显著负相关(图10-B)。萌芽期日照时数和果实品质具有密切关系(表5, 图11), 其与可溶性固形物、总酸含量呈显著负相关, 与蔗糖含量呈极显著负相关, 当萌芽期光照时数为104.4~225.1 h时, 柑橘受光照时长增加, 果实可溶性固形物、蔗糖、总酸均随之降低。

表5 果实品质和日照时数相关性分析 Table 5 Correlation analysis between fruit quality and sunshine duration

图10 红美人柑橘固酸比与不同时期光照时数的相关性
A, 开花期; B, 采收期。Fig.10 Relationship between solid acid ratio of Hongmeiren citrus and sunshine duration
A, Flowering stage; B, Picking stage.

图11 红美人柑橘果实品质与萌芽期光照时数的相关性Fig.11 Relationship between Hongmeiren citrus quality and sunshine duration at germination stage

3 结论与讨论

平均气温、≥ 10 ℃活动积温、气温日较差、降水量、日照时数对红美人果实品质的形成有不同程度的影响, 每个气象因子可能影响多个品质指标, 但并非在每个物候期都造成影响。因此, 明确各物候期中影响品质的主要气象因子, 能为红美人柑橘的生产栽培和品质提升提供指导。

3.1 温度对果实品质的影响

3.1.1 平均气温对果实品质的影响

环境温度是影响柑橘品质的关键因子[13]。本研究发现, 采收期的气温对红美人柑橘品质有非常重要的影响, 红美人柑橘6个品质指标中, 有4个与采收期平均气温呈显著或极显著相关; 可溶性固形物与采收期平均气温呈极显著正相关, 蔗糖与采收期平均气温显著相关。余颖等[14]研究了金衢盆地气象条件对柑橘生产的影响后发现, 采收期光照时数减少、强度减弱, 若温度过高, 将使柑橘产生较大呼吸作用, 不利于糖分和营养的积累, 本研究结果与此不一致。出现该情况的原因可能有以下2方面:一是台州地处沿海, 红美人采收期时的最高气温比金衢盆地低, 高温情况出现较少; 二是红美人柑橘抗寒性不佳, 较温州蜜柑对热量需求更大[15, 16], 说明采收期18.5~19.5 ℃的平均气温为红美人柑橘生长的合适范围。总酸与采收期平均气温呈显著正相关, 可能是由于温度增加提升了果实中柠檬酸合成酶的活性。研究还表明, VC含量随采收期温度上升而下降。Magwaza等[17]研究发现, 随着果实成熟, 柑橘VC含量通常会降低, 可能是由于成熟期果实较强的呼吸作用导致。基于此, 我们推测, 采收期温度的增加促进了柑橘的呼吸作用, 从而导致VC含量降低。固酸比常用来评价果实风味[18]。研究发现, 年平均气温增高将导致红美人柑橘固酸比提升, 这与陈永涛等[19]的研究结论一致。此外, 在生理落果期, 更高的平均气温有助于降低果实总酸含量, 这与陈诗婷等[20]的研究结论一致。

3.1.2 ≥ 10 ℃活动积温对果实品质的影响

本研究表明, ≥ 10 ℃活动积温同样是柑橘品质形成的关键影响因子。在采收期, ≥ 10 ℃活动积温对柑橘品质的影响和该时期平均气温对柑橘品质的影响十分相似, 与可溶性固形物呈极显著正相关, 与蔗糖、总酸呈显著正相关, 与VC呈显著负相关, 说明采收期565.3~596.7 ℃的≥ 10 ℃活动积温适宜红美人柑橘生长。在生理落果期, 当≥ 10 ℃活动积温为744.4~792.7 ℃时, 温度上升对蔗糖积累起抑制作用。研究还发现, ≥ 10 ℃活动积温上升时, 果实VC含量增加, 说明在适宜环境温度下, 较高的热量更有利于柑橘累积营养物质。此外, 研究结果显示, ≥ 10 ℃活动积温与可溶性固形物含量呈显著负相关, 这可能是多气象因子综合影响导致的结果, 有待进一步研究。

3.1.3 平均气温日较差对果实品质的影响

萌芽期、开花期、生理落果期较大的气温日较差有助于提升红美人果实的固酸比, 使红美人柑橘的风味更佳。这与孙系巍等[21]在研究湖南省冰糖橙栽培技术中得出的结论基本一致。但我们发现, 温差增幅相同的情况下, 生理落果期红美人柑橘固酸比的提升幅度明显大于萌芽期和开花期。此外, 在果实膨大期, 气温日较差增加将有助于还原糖积累, 这与“ 昼夜温差大有利于果实糖分积累” 的结论[22, 23]相符。

3.2 降水量对果实品质的影响

柑橘性喜湿润, 生长发育需要充足的水分供给[24]; 若供给不足, 将影响柑橘根系和叶片的养分吸收[25]; 因此, 适宜的降水有助于果实品质优化。柑橘不同物候期对水分的需求量各不相同, 总体呈现先增后减的趋势, 7— 10月份为需水高峰期[26]。谢仁波等[27]分析贵州朗溪柑橘增产的气候条件发现, 在柑橘萌芽期, 干旱或连日阴雨均会影响春梢抽发, 不利于坐果, 进而降低果实品质。2019年, 台州市遭遇罕见“ 烂冬” , 2— 3月的降水量较2017、2018年同期增长约一倍, 但本研究结果显示, 该时期红美人柑橘果实蔗糖含量与降水量呈显著正相关, 2019年果实蔗糖含量最高, 这可能与果农及时采取排水等措施减少不利影响有关, 或由于受到栽培技术等多方面综合影响所致。

3.3 日照时数对果实品质的影响

光照时间通过影响柑橘光合作用, 进而影响柑橘的品质。柑橘耐阴性强, 阳光直射反而不利于生长, 尤其是在萌芽期, 此时长势较弱, 光照需求较小[28]。本次研究结果显示, 在萌芽期, 光照时间的延长造成了果实可溶性固形物、蔗糖含量的降低, 印证了这一结论。进入生长旺期, 柑橘生长发育需要更多营养, 对光照的需求量激增[29], 如果没有充足的光照, 更容易出现落果[25]。本研究中, 开花期光照时间的延长, 有利于红美人柑橘果实固酸比提升。罗琴[30]研究发现, 当秋季遭遇阴雨低温时, 尾张温州蜜柑固酸比、VC含量随日照时数增加反而下降。本研究也表明, 在采收期, 日照时数的增加对柑橘固酸比提升起负面作用, 说明采收期红美人柑橘对日照需求降低。

从气候条件来看, 台州市是红美人柑橘种植栽培的适宜地区。红美人柑橘采收期的温度和热量对于果实品质具有重要影响, 做好保温保热, 适当提高该时期的环境温度和热量, 有助于果实糖分积累。平均气温日较差是影响红美人柑橘果实风味的关键因素, 昼夜温差大, 红美人风味更佳, 可考虑采用设施栽培技术增加昼夜温差。生理落果期, 较高的环境温度有助于降低果实总酸含量。在红美人柑橘萌芽期和采收期, 要避免遭遇长时间光照, 而开花期, 充足的日照有助于柑橘品质提升。

(责任编辑 侯春晓)

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