林芝市引进梨品种果实品质的综合分析与评价模型构建

梨（Pyrus spp.）是蔷薇科（Rosaceae）梨属（Pyrus L.）的一种多年生落叶果树。中国作为梨的原产地之一，拥有丰富的梨属资源，为深入研究梨种质资源的多样性提供了宝贵的材料[1]。西藏地区具有独特的地理和气候条件，梨果富含花青苷和超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD），深受消费者和游客的喜爱。但长期以来，区内存在梨品种结构分布不合理、品种单一、生产管理水平低下以及产销贮藏体系不完善等问题，难以满足消费者的多样化需求[2-4]。为解决上述问题，笔者计划引进国内外的优良新品种，并结合本地资源，以期筛育出既适应西藏地区生长环境又具备特色的梨品种，对推动区内特色林果业的发展，以及调整西藏果树种植结构具有重要的意义。目前，已经有关于西藏梨品种的引进[5-9]、产业化推广示范[10]以及发展现状[2,4]的研究报道。然而，对西藏栽培的梨品种果实品质性状进行品种优选的研究尚未见报道。

笔者在本研究中以2017年从内地引进的9个不同成熟期的梨品种为试验材料，并对其12项果实品质指标进行了测定。通过运用相关性分析和因子分析的方法，建立了一个基于因子分析的综合品质评价模型，筛选出适应西藏特殊气候条件的优良梨品种，为区内特色梨品种的选育和推动本地区林果业的可持续发展提供技术依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

选用从内地引进林芝栽培的初夏绿、圆黄、中梨1号、翠冠、红太阳、华山、翠玉、新梨七号和晚秋黄9个梨品种果实作为研究材料。其中，梨树于2017年按照株行距3 m×4 m定植在西藏自治区林芝市米林县羌纳乡（北纬29°36′，东经94°43′）的试验地。2020年开始稳定结果。在试验过程中，为确保数据准确性，于2023 年8—11 月按果实成熟期分批次采摘梨果。

1.2 试验方法

在试验区中，排除边行树，随机选择树势基本一致的梨树各3 株。待果实成熟后，分别从每株树的向东面上、中、下3个高度采集内膛和外围的无病虫害、无损伤且完全成熟的6 个果实。将采集后的果实装入自封袋并带回实验室进行各项指标的测定。

根据《梨种质资源描述规范和数据标准》[11]，确定果实的外形，并使用精度为0.01 g 的天平称量单果质量，使用精度为0.01 mm 的游标卡尺测量果实的横纵径。每个指标均重复测定3 次，并通过果实纵径与果实横径的比值计算出果形指数。

果实的内在品质指标包括硬度、果心横径、可溶性固形物含量、石细胞含量、可滴定酸含量、维生素C含量以及固酸比。果实硬度使用数显式水果硬度计（GY-4，艾德堡，8 mm）进行测定；将果实横切后，用精度为0.01 mm 的游标卡尺测量果心横径，并通过果心横径与果实横径的比值计算出果心比；果实可溶性固形物含量采用手持高精度数显糖度计进行测定；可滴定酸含量采用NaOH滴定法进行测定[12]，并通过可溶性固形物含量与可滴定酸含量的比值计算出固酸比；维生素C 含量采用2,6-二氯靛酚滴定法进行测定[12]；石细胞含量则通过冷冻法进行测定[11]。每个指标3次重复。

1.3 数据处理

在数据预处理阶段，品质指标间的关系采用SPSS 和Origin 2022 进行相关性分析、因子分析、主成分分析以及相似性、差异性和回归效应分析。

其中，在进行因子分析之前，为确保数据的规范性和一致性，对原始数据进行了标准化的纯量处理[13]。具体而言，果实单果质量、果实横径、果实纵径、果形指数、果实硬度、可溶性固形物含量、固酸比以及维生素C 含量这些指标与品质呈正相关，依据公式（1）进行计算。果心横径、果心比以及可滴定酸含量与品质呈负相关，依据公式（2）进行计算。

式中：Uin和U′in分别为正相关和负相关指标第n个样品第i 个指标的原始值经转化后的隶属函数值；Xin指第n个样品第i个指标的原始测定值；Xi max和Xi min分别指样品组中第i个指标的最大值和最小值。

2 结果与分析

2.1 9个梨品种果实品质分析

由表1 可以看出，9 个梨品种的12 项果实品质指标均表现出不同程度的变异。在这些指标中，果形指数的变异系数最大，达到了95.35%。在这9 个品种中，红太阳的果形指数最高，为1.02，紧随其后的是新梨七号的0.97，而圆黄、翠玉和晚秋黄的果形指数最低，均为0.79。石细胞含量的变异系数次之，为56.82%。在梨果中，石细胞含量越少品质越好。在这9个品种中，新梨七号的石细胞含量最低，仅为0.10%，圆黄次之，为0.19%。而红太阳和晚秋黄的石细胞含量相对较高，均在0.80%以上。

单果质量、果实硬度、可滴定酸含量和固酸比这4 项果实品质指标的变异系数较为接近，在30.00%～33.56%之间。其中，晚秋黄的硬度最大，为20.31 kg·cm-2；翠玉的固酸比最高，为66.57；圆黄的单果质量与可滴定酸含量也均为最高，分别为232.65 g 和0.48%。而初夏绿、中梨1 号、翠冠和华山的单果质量、果实硬度、可滴定酸含量和固酸比整体均处于中等水平。相比之下，晚秋黄的单果质量最小，为90.83 g；圆黄的固酸比最小，为25.45；而新梨七号的果实硬度和可滴定酸含量均为最低。维生素C含量的变异系数为14.18%。在这9个品种中，华山的维生素C含量（w，后同）最高，为33.33 mg·kg-1，晚秋黄次之，为31.32 mg·kg-1，而翠冠的维生素C含量最低，为22.56 mg·kg-1。

另外，果实横径、果实纵径、果心横径、果心比和可溶性固形物含量这5项果实品质指标在9个品种间的变异系数均较低，介于9.14%～10.93%。圆黄的果实横径最大，为77.65 mm；红太阳的果实纵径最大，为61.56 mm。而初夏绿、翠冠和新梨七号的可溶性固形物含量相对较低，介于9.19%～10.18%。相比之下，圆黄、红太阳、华山和晚秋黄的可溶性固形物含量均较高。此外，梨果的果心越小，果肉比越高，因此果心比最小的为翠冠（0.34），而最大的为红太阳（0.45）。

2.2 9个梨品种果实品质性状的相关性分析

根据表2，单果质量与果实横径、果实纵径、可滴定酸含量呈极显著正相关（p＜0.01），与果心比、固酸比呈显著负相关（p＜0.05），即单果质量越大，果实横径、果实纵径和可滴定酸含量越高，果心比和固酸比越小；果实横径与果实纵径呈显著正相关（p＜0.05），与可滴定酸含量呈极显著相关（p＜0.01），与果心比、固酸比呈显著负相关（p＜0.05），即果实横径越大，果实纵径越大，可滴定酸含量越高，果心比和固酸比越小；果形指数与果心比呈显著正相关（p＜0.05），即果形指数越大，果心比越大；果心比与固酸比呈显著正相关（p＜0.05），即果心比越大，固酸比越大；果实硬度与石细胞含量呈显著正相关（p＜0.05），即果实硬度越大，石细胞含量越高；可滴定酸含量与固酸比呈极显著负相关（p＜0.05），即可滴定酸含量越高，固酸比越小。综上，12 项指标间存在着普遍的相关性，如进行综合评价，则应除去指标间的重复信息，避免结果出现偏差[14]。

2.3 9个梨品种果实品质性状的公因子分析

为了更深入地分析9 个梨品种的果实品质，根据其12项品质指标的影响，将这些指标分为正相关指标（包括单果质量、果实横径、果实纵径、果形指数、可溶性固形物含量、固酸比、维生素C含量）和负相关指标（包括果心横径、果心比、可滴定酸含量和石细胞含量）。随后，对这些数据进行标准化处理，并进行公因子分析。经过最大方差正交旋转后，得到公因子载荷矩阵，如表3所示。前4个公因子的累积方差贡献率达到了89.120%，且其特征根值均大于1，这表明他们包含了梨果实品质性状的大部分信息。

第1 个公因子的贡献率为37.240%，是所有公因子中贡献最大的。它主要由单果质量、果实横径、果实纵径、可滴定酸含量和固酸比5 个因子决定。这个公因子主要反映了果实大小以及酸甜口感品质，是评估梨果实品质的重要指标。第2 个公因子的贡献率为20.658%，主要由果实硬度和石细胞含量2 个因子决定，这个公因子主要反映了梨果实的软硬程度，对消费者的口感体验有重要影响。第3 个公因子的贡献率为17.760%，由果心横径和可溶性固形物含量2 个因子决定，这个公因子主要反映了果实不可食用部分的大小以及果实含糖量，果实的食用价值和甜度有直接关联。第4 个公因子的贡献率为13.642%，由果形指数和维生素C 含量2 个因子决定，这个公因子主要反映了果实的形状以及维生素C 含量，体现了果实的外观营养品质。

结合相关性分析、因子分析的结果及GB/T 10650—2008 鲜梨标准的要求[14]，在第1 个公因子中，单果质量、果实横径、果实纵径与可滴定酸含量呈极显著正相关，其中单果质量包含果实横径和果实纵径信息，固酸比包含可滴定酸信息，且两者更为方便测定，所以使用单果质量和固酸比代替果实横径、果实纵径和可滴定酸信息，第2 个公因子、第3个公因子和第4 个公因子中，指标间不存在相关性。因此，将9个梨品质评价因子简化为：单果质量、固酸比、果实硬度、石细胞含量、果心横径、可溶性固形物含量、果形指数和维生素C含量，即用该8项指标基本可以反映9个梨品种各方面的品质。

2.4 梨品种差异性的综合效应分析

利用ANOSIM（分析相似性的多变量统计方法）对9个不同梨品种的数据相似性进行分析，结果如图1 所示。计算得到的组间R 值为0.768，p 值为0.001。这一结果表明，不同梨品种间的数据分布存在显著的统计差异。为了进一步展示不同梨品种之间的数据变异情况，绘制了箱线图。通过对比各品种的箱线图，可以清晰地看到新梨七号和晚秋黄品种之间的差异最为显著。这一结果为进一步探讨梨品种间的差异提供了有力依据。

PCA（主成分分析）的结果揭示了各梨品种在两个主要成分（PC1 和PC2）上的分布特点。其中，第一主成分（PC1）解释了29.20%的变异，而第二主成分（PC2）解释了16.60%的变异（图2）。从图中可以看出，部分品种如圆黄和华山在PC1 和PC2 的正方向上聚集，这表明他们在主成分空间中有一定的相似性。相比之下，新梨七号和晚秋黄则在PC1 的负方向上明显分离出来，显示出与其他品种的显著区别。这种分布模式反映了不同品种在主成分空间中的独特位置和变异程度。

此外，通过品种间的聚类情况，可以进一步揭示品种间在主成分空间中的聚集趋势。例如，新梨七号和中梨品种的数据点在PCA 分析中形成了相对紧密的聚类，这表明他们在主成分空间中有较高的相似性。同时，新梨七号品种则形成了一个相对独立的聚类区域，这进一步强调了与其他品种的差异。通过PCA分析，不仅能够了解各品种在主要成分上的分布特点，还能够揭示品种间在主成分空间中的聚集趋势和差异。这些结果对梨品种的选育和栽培具有重要的指导意义。

分析结果显示，在所有考察的特征中，固酸比和果心比对梨品种分类的影响最为显著，其R2值分别为0.220 9和0.220 8，这意味着这两个特征各自能够解释超过22%的品种间差异（图3）。相比之下，质量、横径、可滴定酸含量和纵径的影响较小，但仍然具有一定的解释力，其R2值分别为0.061 4、0.042 4、0.039 7 和0.039 7。可溶性固形物含量、硬度、果心横径、维生素C含量和石细胞含量的影响相对较小，其R2值均低于0.035 0。

2.5 9个梨品种果实品质性状的综合评价

通过因子分析，12项指标间的相关程度高，累积方差贡献率超过85%，公因子承载信息量足够进行综合评价[15]，因此，计算前4个公因子的得分（fi），并以各公因子的贡献率为权重，建立果实品质综合得分（F）的数学模型：F =（37.240×f1 + 20.658×f2 +17.760×f3+13.462×f4）/89.120。根据这个模型，计算了9个梨品种的果实品质综合得分，并根据得分进行了优良度排序。从表4可以看出，综合得分高低排序为圆黄、华山、翠冠、中梨1号、初夏绿、新梨七号、翠玉、红太阳和晚秋黄。对比9 个梨品种的4 个公因子，可以发现，圆黄的第2个公因子位于第1，第2个公因子和第3个公因子排序均在第2，表明其包含的10项指标表现较为优良，第4个公因子位于第8，其果形指数和维生素C含量的表现偏差。华山的第1个公因子和第4个公因子排序在第1，第2个公因子和第3个公因子均排序在第5，说明其12项品质指标中有8项均比较优异，4项表现良好。翠冠的第1个公因子位于第3，第2个公因子排序在第2，第3个公因子和第4个公因子排序均为第4，所包含的果实品质指标均良好。中梨1号第2个公因子排序在第2，第1个公因子和第3个公因子排序均在第6，表明其果实硬度和石细胞含量表现优良，果实的大小以及酸甜口感品质适中；然而其第4个公因子排序在第7，果形指数和维生素C含量表现较差。初夏绿第2个公因子和第4个公因子排序较好，分别位于第4和第3，表明其包含的4个指标表现良好，而第1个公因子和第3个公因子排序较靠后，分别位于第7和第8，表明其包含的8个指标表现较差。新梨七号的第4个公因子排序在第2，说明其果形指数和维生素C含量两项果实品质指标表现优良。同时，其第1个公因子和第2个公因子所包含的果实品质指标较适中。然而，其第3个公因子排序为第9，说明其包含的果心横径和可溶性固形物含量2项果实品质指标均较差。翠玉的第1个公因子排在第4位，第3个公因子排序在第7，第2个公因子和第4个公因子均排在第9，说明其第1个公因子包含的6项指标表现适中。然而，其余6项指标表现较差。红太阳第3个公因子的排序位列第1，表明其果心横径和可溶性固形物含量表现优良，第4个公因子排序在第5，其包含的2项指标比较适中，然而，其第1个公因子和第2个公因子排序均为第8，其包含的8项指标相对较差。晚秋黄的第1个公因子排序在第9，第2个公因子排序在第7，第4个公因子排序在第6，说明其包含的果实品质指标较差。然而，其第3个公因子的排序为第3，果心横径和可溶性固形物含量偏好。综上结果表明，9个梨品种中圆黄表现最好，其次是华山和翠冠，而晚秋黄表现最差，与各品种的实际生长表现基本匹配。

根据《梨种质资源描述规范和数据标准》[11]中的感官评价标准，将感官评价分为外观综合评价和肉质综合评价，满分分别为10 分，外观综合评价为单果质量3分，形状2分，色泽3分，光洁度2分；肉质综合评价为果肉质地和果肉类型3 分，汁液2 分，风味4 分，香气1 分。参考《梨种质资源描述规范和数据标准》[11]中的术语对各感官指标进行赋分（表5），调查品尝过果实样品的9人，依据表5和对单果质量与形状的喜好进行主观打分，将其所有结果进行10分满分进行换算。结果如表6 所示，将内外感官综合评分进行综合，由高到低排序为：圆黄、中梨1号、华山、翠冠、初夏绿、新梨七号、翠玉、红太阳和晚秋黄。

通过对比表4与表6可知，感官评价与因子分析的结果基本一致，两种评价方法都具有可行性。感官评价操作简单，但不能客观、全面地进行综合评价，并且变动性很大。而因子分析虽然较为复杂，但比感官评价更客观、合理，其排名结果更能减少主观因素的影响，与各品种的实际表现更加符合。

3 讨论

果实品质是决定果品市场竞争力的主要因素，其又分为外在品质和内在品质，构成因素包括果实大小、果形、质地、风味及功能成分等。其中，最直接评判果实大小的品质指标为单果质量，它可以直观地反映果实的大小。果实硬度是评价果实口感和耐贮性的重要品质指标之一。糖酸作为梨果实生长发育过程中的重要基础物质，也是决定果实内在品质的关键指标。同时，维生素C 含量与果实硬度同为梨果实贮藏性的相关品质指标，不同果实中维生素C 含量存在着一定的差异。另外，石细胞含量在梨果实中尤为突出，与其他果实相比较少见，也是判定梨果实口感的重要因素之一，尤其在接近果核部分表现得尤为粗糙[16-17]。笔者在本研究中对林芝引进的9个梨品种，以单果质量、果实硬度、固酸比、维生素C 含量及石细胞含量等12 项指标作为评价梨果实的关键品质指标进行研究，结果表明，9个梨品种的12项果实品质指标的变异系数大小不一，且差异性均较大，具有一定的广泛性和代表性[1]。其中，果形指数间的差异最大，变异系数为95.35%，在品种选育时其果形的选择空间较大。石细胞含量变异系数为56.82%，在品种选育中应加以重视。9 个梨品种间果心横径的变异系数最小，变异系数为9.14%，品种选育时其选择的余地最小。相关性分析结果显示，除了梨果实少部分品质指标间存在显著相关性外，大部分品质指标间的相关性未达到显著水平，说明在进行综合评价时没有必要剔除评价指标间的重复信息[18]。

梨果实性状的组成因素众多，这些性状与品质紧密相关，既各自独立，又相互关联。因子分析作为一种多指标评价的多元统计方法，其核心思想在于通过降维处理，将原始信息压缩为少数几个独立的新指标（即主成分）。这些主成分既能反映各因子的信息，又互不相关，从而简化了指标因子，使得果实品质的评价更为合理有效[1]。郭欣欣等[19]对云南美人酥、满天红、火把梨和葫芦梨等14 个梨品种进行研究，且对果实品质采用变异分析、主成分分析和聚类分析等方法，筛选出单果质量、果实横径、果实纵径、糖酸比、固酸比和可滴定酸含量5项指标作为云南砂梨品种（资源）果实品质比较的主要指标，评价梨果实品质差异；牛佳佳等[20]以单果质量、果形指数、果实硬度、糖酸比、石细胞及维生素C含量等29个指标，对圆黄、中梨1号及秋月等9个品种进行综合品质评价，依据不同主成分得分，最终筛选出单果质量、香气、硬度、果心比、固酸比、好果率、L值和b*值7 个综合评价简化指标，通过因子分析与逐步回归建立了梨综合评价预测模型。证明了该方法的可行性。

笔者在本研究中参考了上述方法，采用隶属函数法对梨果实品质指标进行标准化处理，随后进行公因子分析，并计算出综合品质得分，根据得分进行了优良度排序。结果将12 项梨果实品质指标简化为4个主要因子。其中，第1个公因子主要反映了果实大小和酸甜口感品质，第2 个公因子主要反映了梨果实的软硬和质地，第3 个公因子主要反映了果实形状和维生素C 含量，第4 个公因子主要反映了果实可食部分大小和果实糖含量。同时结合相关性分析，简化的单果质量、固酸比、果实硬度、石细胞含量、果心横径、可溶性固形物含量、果形指数和维生素C含量基本可作为9个梨品种果实品质评价的主要指标。

通过主成分分析（PCA）和ANOSIM 方法，深入探讨了9个梨品种在关键性状上的差异性及其对品种分类的影响。研究发现，新梨七号和晚黄秋两个品种在遗传背景或表型性状上可能存在显著差异，这对育种和分类工作具有重要的指导意义。进一步的PCA 分析显示，第一和第二主成分共解释了45.8%的变异性，展示了品种间在多维空间的分布模式。结果显示，圆黄和华山在某些关键性状上具有相似性，而新梨七号和晚秋黄品种也具有独特性。这些结果强调了尽管所有品种均属于同一物种，但在农艺性状上的差异显著，可能与他们在不同生态环境下的适应性演化有关。

为了更深入地理解影响品种分类的变量，笔者进行了效应分析。结果表明，质量和横径是影响梨品种分类的最重要因素，其R2值高达0.22。这一发现与市场和消费者的偏好相符，即果实的大小和形状是评价农产品品质的重要指标。值得注意的是，果形指数、果心横径和果心比等其他性状虽然效应较小，但仍具有一定的分类解释力。这提示果树工作者在进行梨品种鉴定和选择时，应综合考虑多个性状，而非仅关注单一性状。另外，硬度、可溶性固形物含量、可滴定酸含量等品质相关指标的效应较低。这可能是因为这些性状在品种间的差异较小，或者在品种决定过程中的作用不如形态性状明显。尽管如此，这些品质属性在消费者偏好和果品加工特性方面仍发挥着关键作用，因此在品种改良中应予以适当关注。

综上所述，笔者在本研究中不仅为梨品种的分类提供了科学依据，而且有助于深入理解不同梨品种间的遗传和表型多样性。这些发现将为未来的梨育种工作和品种改良策略的制定提供重要参考。同时，研究强调了在进行梨品种鉴定和选择时，应综合考虑多个性状，而非仅关注单一性状。此外，尽管品质相关指标的效应值较低，但在品种改良中仍应关注这些品质属性，以满足消费者偏好和果品加工的需求。

4 结论

本研究中对林芝引入的9个梨品种进行品质评估，发现单果质量和果实横径为关键分类指标。经主成分分析，圆黄、华山和中梨1 号表现优异，适合林芝种植；晚秋黄和新梨七号表现不佳，需谨慎栽培。果实品质指标在品种选育中起关键作用。

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