不同落果特性花生品種莢果性狀及果殼強(qiáng)度的研究

張 曉，陳 玲，孫雅文，司 彤，張曉軍，王月福，鄒曉霞*，王銘倫*

(1.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山東 青島 266109；2.中化現(xiàn)代農(nóng)業(yè)(山東)有限公司，山東 濟(jì)南 250100)

長期以來，我國花生育種目標(biāo)以高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆性強(qiáng)為主，較少考慮適應(yīng)機(jī)械化收獲問題[1]。收獲是花生生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，但傳統(tǒng)人工收獲生產(chǎn)效率低下，隨著花生生產(chǎn)主體種植面積不斷擴(kuò)大，提高生產(chǎn)效率是花生生產(chǎn)的一個重要目標(biāo)。因此，機(jī)械化生產(chǎn)已成為花生生產(chǎn)發(fā)展的方向[2-3]。目前花生機(jī)械化收獲仍存在諸多問題，一方面收獲機(jī)械自身的質(zhì)量與性能不穩(wěn)定、適應(yīng)性差等[4]，造成落果多、損失率高[5]；另一方面，花生品種莢果性狀、果殼強(qiáng)度等也明顯影響機(jī)械收獲質(zhì)量?；ㄉ魑锏牡叵陆Y(jié)果特性[6]，使得落果現(xiàn)象普遍存在。在花生收獲過程中，影響莢果脫落的因素較多，子房柄力學(xué)性能和莖枝生長與結(jié)構(gòu)均影響莢果脫落[7-8]，但有關(guān)不同落果特性花生品種的莢果性狀及果殼強(qiáng)度未見報道。本文旨在明確不同落果特性花生品種莢果性狀和果殼強(qiáng)度的差異，為選育和篩選不易落果、果殼強(qiáng)度大、適合機(jī)械化收獲的花生品種提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2015-2016年在青島農(nóng)業(yè)大學(xué)萊陽校區(qū)試驗(yàn)站進(jìn)行，土壤為砂壤土。供試花生品種為濰坊市農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育的不易落果品種濰花13號和濰花32號，易落果品種濰花6號和濰花11號，分別以W13、W32、W6和W11表示。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計

每個花生品種為1個處理(小區(qū))，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，重復(fù)3次。每小區(qū)4行，行距45 cm，株距10 cm，行長10 m，小區(qū)面積為18 m2，田間管理同生產(chǎn)大田。

1.3 測定項(xiàng)目和方法

于飽果期取不同成熟度(籽仁飽滿程度為25%、50%、75%、100%)莢果和成熟莢果，將成熟莢果置于電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中進(jìn)行不同程度的干燥(60℃)，在預(yù)備試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過控制干燥時間獲得含水量分別為50%、40%、30%、20%、10%的莢果樣品，用微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)(CMT4503型，深圳新三思材料檢測有限公司)測定不同成熟度和不同含水量莢果果殼正(果嘴朝上)、側(cè)(果嘴朝左)向破碎強(qiáng)度；收獲后將莢果晾干，取有代表性的飽滿雙仁莢果，測定縱向長度、橫向?qū)挾?、果腰粗度和果殼厚度；取成熟莢果果殼制作石蠟切片，用Laika DM2500萬能顯微鏡進(jìn)行觀察并測量微觀組織結(jié)構(gòu)；用液相色譜法測定果殼纖維素、半纖維素和木質(zhì)素含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)、圖表處理在Excel2013下進(jìn)行，統(tǒng)計及差異顯著性分析采用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同落果特性花生品種莢果性狀

花生落果特性與莢果性狀有關(guān)。表1所示，不易落果品種莢果橫縱比、果腰直徑和果殼厚度均高于易落果品種，同類品種間差異不明顯，莢果其它性狀未表現(xiàn)出規(guī)律性差異。W13和W32莢果橫縱比平均為0.37 ，較W6和W11的0.35增加5.71%；W32果腰直徑為1.39 cm，較W6和W11分別增加13.93%和6.92%，W13較W6和W11分別增加 12.23%和 5.38%，差異均達(dá)顯著水平；W32果殼厚度為1.50 mm，較W6和W1分別增加17.95%和16.94%，W13較W6和W11分別增加13.46%和17.09%，差異均達(dá)顯著或極顯著水平。

表1 不同落果特性花生品種莢果性狀

注：表中不同大小寫字母分別表示p<0.01和p<0.05差異顯著性水平。下同。

Note: Different capital and small letters in the same column of the table indicate the significant level of difference at 0.01 and 0.05, respectively.The same as below.

2.2 不同落果特性花生品種果殼破碎強(qiáng)度

2.2.1 不同成熟度莢果果殼破碎強(qiáng)度

圖1可見，果殼正向破碎強(qiáng)度隨莢果成熟度提高呈逐漸增大趨勢，不同落果特性花生品種表現(xiàn)一致。不易落果品種果殼正向破碎強(qiáng)度顯著大于易落果品種，同類品種間差異不明顯。莢果成熟度為25%、50%、75%和100%時，W32果殼正向破碎強(qiáng)度分別為9.54 kg力、12.11 kg力、15.21 kg力和21.02 kg力，W11分別為7.12 kg力、9.05 kg力、12.61 kg力和15.76 kg力，分別增加33.88%、33.72%、20.59%和33.40 %，較易落果品種W6分別增加20.12%、18.14%、7.28%、和17.69%，差異均達(dá)到顯著水平。

不同落果特性花生品種不同成熟度莢果果殼側(cè)向破碎強(qiáng)度與正向破碎強(qiáng)度變化相似，但果殼側(cè)向破碎強(qiáng)度明顯高于正向破碎強(qiáng)度，不易落果品種果殼側(cè)向破碎強(qiáng)度顯著大于易落果品種。莢果成熟度為25%時，四個品種間果殼側(cè)向破碎強(qiáng)度差異不明顯，隨莢果的成熟，品種間差異明顯。在莢果成熟度為50%、75%和100%時，W32果殼側(cè)向破碎強(qiáng)度分別為16.15 kg力、19.41 kg力和25.86 kg力，W1分別增加32.96%、14.09%和29.48%，較W6分別增加22.41%、4.89%和17.72%，差異均達(dá)到顯著水平(圖1)。

2.2.2 不同含水量莢果果殼破碎強(qiáng)度

不同落果特性花生品種莢果含水量50%時，其果殼正向破碎強(qiáng)度最大，隨莢果含水量的降低而逐漸減小。不易落果品種果殼正向破碎強(qiáng)度明顯大于易落果品種，同類品種間差異較小。莢果含水量為50%、40%、30%、20%和10%時，W32果殼正向破碎強(qiáng)度分別為21.02 kg力、14.15 kg力、8.69 kg力、7.67 kg力和7.12 kg力，較W11分別增加25.44%、17.62%、10.78%、17.69%和34.17%，較W6分別增加32.56%、19.97%、25.32%、26.99%和48.02%，差異均達(dá)到顯著水平(圖2)。

不同落果特性花生品種不同含水量莢果果殼側(cè)向破碎強(qiáng)度變化趨勢與正向破碎強(qiáng)度相似，但果殼側(cè)向破碎強(qiáng)度明顯高于正向破碎強(qiáng)度，不易落果品種果殼側(cè)向破碎強(qiáng)度顯著大于易落果品種，同類品種間差異較小。莢果含水量從50%～10%時，W32果殼側(cè)向破碎強(qiáng)度較W11分別增加29.47%、62.45%、49.46%、43.54%和30.91%，較W6分別增加17.72%、48.80%、30.34%、13.23%和13.09%，差異均達(dá)到顯著水平(圖2)。

圖2 不同落果特性品種不同含水量時莢果破碎強(qiáng)度

2.3 不同落果特性花生品種果殼微觀組織結(jié)構(gòu)

花生果殼主要由外果皮、中果皮、內(nèi)果皮三部分構(gòu)成。由表2可見，不同落果特性花生品種果殼以及子房柄與莢果連接處的微觀結(jié)構(gòu)均存在明顯差異，不易落果品種中果皮厚度、內(nèi)果皮厚度和子房柄與莢果連接處機(jī)械組織厚度均顯著大于易落果品種，外果皮厚度兩類品種間差異不明顯，同類型中不同品種間各指標(biāo)無顯著差異。W32的中果皮厚度、內(nèi)果皮厚度和子房柄和莢果連接處厚度分別為649.78μm、188.99μm和115.26μm，較W11分別增加53.64%、59.63%和48.53%，較W6分別增加46.01%、56.57%和12.87%，差異均達(dá)到顯著水平。

2.4 不同落果特性花生品種果殼結(jié)構(gòu)物質(zhì)含量

不易落果品種W32和W13果殼中纖維素、半纖維素和木質(zhì)素含量均顯著高于易落果品種W6和W11的，但同類品種間差異不明顯。W32果殼中纖維素、半纖維素和木質(zhì)素含量分別為267.32 g/kg、135.44 g/kg和347.54 g/kg，較W6分別增加 3.50%、4.32%和2.39%，較W11分別增加2.33%、2.95%和 0.42%，W32與W6差異達(dá)到顯著水平(表3)。

表2 不同落果特性花生品種果殼微觀組織結(jié)構(gòu)

表3 不同落果特性花生品種果殼結(jié)構(gòu)物質(zhì)含量

3 討論與結(jié)論

花生是地下結(jié)果的作物，莢果與土壤緊密結(jié)合?；ㄉv果性狀直接影響著莢果與土壤的結(jié)合程度，進(jìn)而影響莢果的脫落特性。莢果的橫縱比、果殼網(wǎng)紋深淺、果腰粗度等性狀均影響莢果與土壤的結(jié)合程度，與莢果的脫落特性密切相關(guān)。莢果的橫縱比越大、果殼網(wǎng)紋越淺、果腰越粗，與土壤的接觸面積就越小，與土壤的結(jié)合力越小，進(jìn)行果土分離時就不易造成落果。本研究結(jié)果表明，不易落果花生品種莢果橫縱比較大、果腰較粗，為此類品種莢果不易脫落提供了依據(jù)。前人研究表明，不同落果特性花生品種子房柄強(qiáng)度存在明顯差異，不易落果品種機(jī)械組織發(fā)達(dá)、子房柄強(qiáng)度大、子房柄與莢果和花序軸連接力強(qiáng)，莢果不易脫落[8]，這些均為此類品種莢果不易脫落的重要生物學(xué)基礎(chǔ)。

莢果破碎強(qiáng)度與機(jī)械化收獲過程中的破碎程度密切相關(guān)，果殼強(qiáng)度越大，機(jī)械收獲時越不易破碎，有利于提高收獲品質(zhì)。果殼中的不同結(jié)構(gòu)物質(zhì)含量是果殼強(qiáng)度的生理基礎(chǔ)，果殼內(nèi)果皮較厚，抗壓力較強(qiáng)，纖維素、半纖維素及木質(zhì)素是果殼細(xì)胞壁的重要組成部分，它們的存在對保持果殼的強(qiáng)度有重要作用，其中纖維素保證了其韌性，而木質(zhì)素主要維持其強(qiáng)度及剛性[10-11]。本研究結(jié)果表明，不易落果品種果殼內(nèi)果皮明顯較厚，果殼中纖維素、半纖維素和木質(zhì)素含量較高，是不易落果品種果殼破碎強(qiáng)度較高的重要生理基礎(chǔ)。果殼強(qiáng)度大對降低莢果破碎率、減少收獲損失、提高莢果品質(zhì)具有重要意義。然而果殼強(qiáng)度過大，雖會減少收獲等環(huán)節(jié)的破碎率，但不利于剝殼。因此，在花生生產(chǎn)實(shí)踐中選育或篩選果殼強(qiáng)度適中對于機(jī)械化收獲至關(guān)重要[11-12]，以達(dá)到既減少莢果破碎又有利于剝殼作業(yè)的效果。

不同落果特性花生品種莢果性狀、果殼微觀組織結(jié)構(gòu)、果殼結(jié)構(gòu)物質(zhì)含量、果殼強(qiáng)度均存在明顯差異，不易落果花生品種莢果性狀及結(jié)構(gòu)均有利于承受較大外力而不破碎，破碎強(qiáng)度明顯大于易落果花生品種。本研究可為選育和選用果殼強(qiáng)度大、破碎率低、適合機(jī)械收獲的花生品種提供依據(jù)。