薄壳山核桃‘波尼’在山东威海地区的引种表现

来源:用户上传      作者:刘丙花　赵登超　舒秀阁　梁静　贾明　姚玉章　刘星辰

　　 摘要：以不同樹龄砧木嫁接的薄壳山核桃良种‘波尼’为试验材料，研究其在山东威海地区的引种表现。结果表明：‘波尼’在威海地区3月底芽萌动，4月初展叶，开花期在4月中旬至5月中旬，10月初成熟，11月底落叶进入休眠期。结果枝长度21.37～22.93 cm，结果枝平均结果数3.79～4.34个，单株产量2.05～6.48 kg。坚果单果重8.91～9.76 g，仁重5.05～5.62 g，出仁率56.64%～58.13%，种仁蛋白质含量68.42～84.55 g/kg，脂肪含量为489.76～630.12 g/kg，氨基酸含量83.82～99.60 g/kg。高接砧木树龄对坚果纵径、壳厚、出仁率均无显著影响，而对结果枝平均结果数、单株坚果产量、坚果横径、果形指数、单果重、仁重及种仁蛋白质、粗脂肪含量均有显著影响，除脯氨酸外，其余氨基酸含量均为5年生砧木嫁接的高。5年生砧木嫁接‘波尼’的结果枝平均结果数、坚果单果重和仁重均显著小于3年生砧木，但其单株坚果产量及种仁蛋白质、脂肪和氨基酸含量均显著高于3年生砧木。‘波尼’在山东威海地区的引种表现出较强的生长适应性和较高的坚果经济性状，适宜在威海地区大面积推广栽植，为山东省引种薄壳山核桃提供了理论依据。
　　关键词：薄壳山核桃;波尼;良种;威海地区;引种表现
　　中图分类号：S664.102.2 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2020）05-0059-05
　　Abstract  Carya illinoensis K. Koch cv. Pawnee grafted on rootstocks with different ages were used as experimental materials to study its introduction performance in Weihai area of Shandong Province. The results showed that Pawnee in Weihai area germinated at the end of March， exhibited leaves at the beginning of April， flowered from mid-April to mid-May， riped at the beginning of October， and entered the period of dormancy at the end of November. The length of fruiting branches， the fruit number of each fruiting branches， the yield per plant were 21.37～22.93 cm， 3.79～4.34 and 2.05～6.48 kg， respectively. Average single fruit weight， kernel weight and kernel rate of nut were 8.91～9.76 g， 5.05～5.62 g and 56.64%～58.13%， respectively. The content of protein， crude fat and amino acid in kernel were 68.42～84.55， 489.76～630.12 and 83.82～99.60 g/kg， respectively. One-way ANOVA showed that the age of rootstock had no significant effects on the vertical diameter， shell thickness and kernel rate， while had significant effects on the average fruit number of each fruiting branches， yield per plant， transverse diameter of fruit， single fruit weight， kernel weight， fruit shape index and the contents of protein and crude fat. Except proline， the contents of the other amino acids were higher when the rootstock was five years old compared with those when the rootstock was 3 years old. The average number of each fruiting branches， average single fruit weight and kernel weight of Pawnee grafted on 5-year-old rootstocks were significantly lower than those grafted on 3-year-old rootstocks， while the former showed higher value in yield per tree and the content of protein， crude fat and amino acid in kernel compared with the latter. In conclusion， Pawnee had better introduction performance in Weihai area of Shandong Province as manifested by their strong growth adaptability and high nut economic characters， suggesting that Pawnee was suitable for large-scale planting in Weihai area. The results could provide theoretical basis for introduction and planting of Carya illinoensis K. Koch in Shandong Province. 　　Keywords Carya illinoensis K. Koch; Pawnee; Improved varieties; Weihai area; Introduction performance
　　
　　薄壳山核桃（Carya illinoensis K. Koch）又名“美国山核桃”“长山核桃”“碧根果”等，属胡桃科（Julandaceae）山核桃属（Carya Nutt），其种仁营养丰富，既可生食又可加工制作食品和保健油品，具有较高的医学和保健功能[1-3]。此外，薄壳山核桃因其树形高大直立、枝繁叶茂、树形美观、材质坚韧、纹理细腻等特点，还被广泛用于园林绿化、提供优质木材和多种工业原料[4-6]。薄壳山核桃原产美国和墨西哥，目前广泛分布于世界五大洲20多个国家和地区[5-7]。我国于19世纪末开始引种薄壳山核桃，先后引进并保存有100多个品种，在浙江、福建、江西、四川、云南、湖北、湖南、河南、河北、山东等20多个省（市、区）均有种植[8-11]。目前，薄壳山核桃已成为中国许多地方的支柱产业，在调整农业种植结构、增加农民收入、出口创汇以及保障国家粮油安全和生态安全方面发挥着越来越重要的作用，被列为国家战略性树种[5，8]。
　　薄壳山核桃良种‘波尼’（英文名 Pawnee）由美国农业部农业研究服务中心于1984 年采用 Mohawk × Starking Hardy Giant 杂交育成，因其具有早实丰产、坚果品质佳、抗病性强等特点，在美国被大面积种植，同时也被许多国家广泛引种[12]。‘波尼’最早由中国林业科学研究院引进，在江苏[7，13，14]、云南[15]、湖北[10，16]、安徽[17]、浙江[18]等长江流域省份试栽，表现均较好。有关‘波尼’在长江以北省份的引种表现，僅有山东聊城和济宁的报道，均表现为较好的早实丰产性，且具有较强的抗旱耐涝性，适宜在该区域推广种植[19，20]。因其较高的营养价值，先后在山东省多个地区（如威海、济宁、泰安等地）进行引种栽培，本研究着重对山东威海地区‘波尼’引种后的物候期、树体生长与结果状况、果实品质等进行调查分析，以期为今后山东省薄壳山核桃产业的发展奠定引种依据。
　　1 材料与方法
　　1.1 引种地概况
　　引种地为山东省威海市火炬高技术产业开发区星宇林农家庭农场，位于山东半岛最东端，濒临黄海，地处中纬度，属于温带季风气候，四季变化和季风进退都较明显。与同纬度的内陆地区相比，具有雨水丰富、气候温和的特点。另外，受海洋的调节作用，表现出春冷、夏凉、秋暖、冬温，昼夜温差小、无霜期长、大风多和湿度大等海洋性气候特点。地势属起伏缓和、谷宽坡缓的波状丘陵区，平均海拔200～300 m，年平均气温12℃ 左右，无霜期约210 d，日照时数2 538.2 h，年平均降水量730.2 mm。土壤以棕壤土为主，土层较厚、疏松、通透性好，微碱性，有机质含量较丰富。
　　1.2 测定材料
　　2014年秋季，星宇林农家庭农场从中国林业科学研究院引种‘波尼’新梢接穗，将芽块分别嫁接到3年生（株行距为3 m × 4 m）和5年生（散生）实生树上。引种嫁接后第3年开花，第4年开始大量结果。引种嫁接后第5年（2019年）开始对‘波尼’良种的植物学特征、物候期、树体生长与结果特性、坚果形态与营养成分等特性进行观察、检测与分析。
　　1.3 测定方法
　　1.3.1 植物学特征和物候期调查随机选取5株嫁接树进行植物学特征和物候期调查，每株随机选取5个枝条观察萌芽期、展叶期、开花期、果实生长期、果实成熟期和休眠期。
　　1.3.2 树体生长状况和单株产量调查随机选取不同树龄砧木嫁接的‘波尼’良种5株进行树体生长状况和单株产量调查。主干直径用数显游标卡尺（0.01 mm）测定，结果枝长度用卷尺（0.01 cm）测定。记录结果枝的结果数，然后将每株树的果实分别采收，去青皮，晾干，用电子秤（1.00 g）称重即得单株坚果产量。
　　1.3.3 坚果形态指标测定每株随机选取30粒成熟、无病虫害的果实，用数显游标卡尺（0.01 mm）测定坚果的纵径、横径和壳厚，用电子天秤（0.01 g）测定单果质量和仁重。
　　坚果果形指数=纵径/横径 ;
　　出仁率（%）=种仁质量/坚果质量×100。
　　1.3.4 种仁营养成分测定30粒果实去壳取种仁，测定其营养成分。蛋白质含量采用凯氏定氮法测定（GB/T 5009.5—2003），粗脂肪含量采用索氏抽提法测定（GB/T 5009.6—2003），氨基酸种类及含量采用色谱分析法测定（GB/T18246—2000）。
　　1.4 数据统计与分析
　　试验设4个重复，其中坚果形态指标每个重复测定30个果实，所有指标数值均为平均值±标准差。单因素方差分析（One-way ANOVA）采用SPSS 20.0（SPSS Inc.， IL， USA）数据处理系统进行。
　　2 结果与分析
　　2.1 植物学特征
　　‘波尼’树干挺直，干皮灰色、粗糙、有纵裂，枝条灰褐色;奇数羽状复叶，叶片呈卵状披针形，锯齿边缘，小叶对生、镰状弯曲;雌雄同株异花，雄先型，雄花为葇荑花序，雌花为穗状花序。
　　2.2 树体生长及结果特性
　　引种嫁接后第5年（2019年），3年生砧木嫁接‘波尼’干径113.05 mm，结果枝长度22.93 cm，单枝结果数为4.34个，单株坚果产量为2.05 kg（表1）。5年生砧木嫁接‘波尼’干径126.86 mm，结果枝长度21.37 cm，单枝结果数为3.79个，单株坚果产量为6.48 kg。方差分析结果表明，嫁接砧木树龄对干径（P=0.291）、结果枝长度（P=0.182）无显著影响，而对单枝结果数（P=0.019）和单株坚果产量（P=0.002）有显著影响。5年生砧木嫁接‘波尼’的单枝平均结果数虽显著小于3年生砧木，但其单株坚果产量显著高于3年生砧木，这主要归因于其生长量大，结果枝数量显著增加。 　　2.3 果实形态特征
　　‘波尼’坚果外果皮四瓣裂，果实大小中等。因嫁接砧木树龄的不同，其坚果经济性状表现出差异性：单果重8.91～9.76 g;长椭圆形，纵径42.73～43.29 mm，横径22.29～23.24 mm，果形指数1.86～1.92;果顶尖，果基圆平;壳厚0.74～0.77 mm，光滑，革质，易剥;种仁肥厚，金黄色，仁重5.05～5.62 g，出仁率56.64%～58.13%（表2）。
　　方差分析结果表明，嫁接砧木树龄对‘波尼’坚果纵径（P=0.229）、壳厚（P=0.290）和出仁率（P=0.469）无显著影响，而对横径（P=0.000）、果形指数（P=0.012）、单果重（P=0.000）和仁重（P=0.002）有显著影响。3年生砧木嫁接‘波尼’的单果重和仁重均显著大于5年生砧木嫁接，原因可能是其树体结构较小，树冠内通风透光较好，叶片光合作用旺盛，利于光合同化物向果实积累。
　　2.4 种仁营养分析
　　薄壳山核桃种仁富含脂肪、氨基酸和蛋白质，是世界著名的高档干果和油料。如表3所示，‘波尼’果实种仁蛋白质含量为68.42～84.55 g/kg，脂肪含量为489.76～630.12 g/kg。嫁接砧木树龄对‘波尼’种仁蛋白质含量（P= 0.000）和脂肪含量（P= 0.000）均有显著影响，且5年生砧木嫁接‘波尼’的种仁蛋白质和脂肪含量均显著高于3年生砧木。
　　 如表4所示，‘波尼’果实种仁中共检测出17种氨基酸，氨基酸总量为83.82～99.60 g/kg，其中必需氨基酸有7种（苏氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸和赖氨酸），含量为21.15～28.47 g/kg，占氨基酸總含量的25.23%～28.58%。谷氨酸的含量最高为15.84～21.82 g/kg，其次为精氨酸13.69～14.64 g/kg;蛋氨酸和胱氨酸的含量较低，分别为0.40～0.58 g/kg和0.87～1.16 g/kg。除脯氨酸外，5年生砧木嫁接后，‘波尼’果实种仁中其它16种氨基酸的含量均高于3年生砧木，其原因有待进一步研究。
　　2.5 物候期
　　‘波尼’为雄先型品种，在山东省威海市3月底至4月初萌芽，4月上旬开始展叶，雄花开花期为4月中旬至5月上旬，雌花开花期为4月下旬至5月中旬，果实发育期为5月下旬至10月上旬，11月中旬开始落叶，12月底进入休眠期。
　　3 讨论与结论
　　薄壳山核桃是一种重要的坚果和木本油料树种、生态树种、用材树种和生物质能源树种，广泛分布于美国、加拿大、墨西哥、意大利、土耳其、以色列、日本、中国等五大洲的20多个国家[5-7]。美国是薄壳山核桃的发源地，目前已选育命名的薄壳山核桃栽培品种有1 000多个，其中有百余个品种被用于商业化栽培，年产量12万吨，是世界上最大的薄壳山核桃生产国和出口国[18]。 我国于19世纪末20世纪初开始引种薄壳山核桃，迄今已经引进50多个品种，其中应用于商业性栽培的品种有十余个;引种地区多达20多个省市，其中在亚热带东部、长江流域和云南等地表现出较好的生长适应性[1，11]。
　　薄壳山核桃良种‘波尼’因其早实丰产、果实品质佳、抗病性强等特点，被许多国家广泛引种[12]。中国林业科学院于20世纪90年代从美国引进‘波尼’品种，主要在江苏[7，13，14]、云南[15]、湖北[10，16]、安徽[17]等长江流域省份试栽，均表现出良好的早实丰产性和抗病性。有关‘波尼’在长江以北省份的引种表现鲜有报道。据生静雅等[19]报道山东省‘波尼’最早由冠县柳林镇乔庄村董凤瑞于2003年从中国林业科学院引种接穗嫁接到2年生幼树上，表现良好后陆续扩繁，并在周边推广。2013年，山东省济宁市经济林管理站分别从中国林业科学研究院和江苏省农业科学院引进‘波尼’在山东省济宁市汶上县试栽，连续多年观察表明‘波尼’在该地区具有良好的生长适应性，表现出显著的早实丰产性，较强的抗旱性、耐涝性、抗病性，且坚果商品性高[20]。
　　本研究发现：薄壳山核桃良种‘波尼’在山东省威海市表现出较强的生长适应性、较高的早实丰产性和坚果经济性状，表明威海地区满足‘波尼’生长发育所需生态环境条件，是该品种的栽培适宜区，具有良好的种植和发展潜力。此外，方差分析结果表明高接砧木树龄对坚果纵径、壳厚、出仁率均无显著影响，而对单枝平均结果数、单株坚果产量、坚果横径、果形指数、单果重、仁重及种仁蛋白质、粗脂肪均有显著影响，且除脯氨酸外，其余氨基酸含量均为5年生砧木嫁接的高，其原因有待进一步研究。
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