干旱半干旱區(qū)不同中華鈣果品種的生理及營養(yǎng)特性分析

姚澤，姜生秀，嚴(yán)子柱,3，王祺，馬新兵

（1甘肅省治沙研究所，蘭州 730700；2甘肅省沙生植物工程技術(shù)研究中心，蘭州 730700；3甘肅省荒漠化與風(fēng)沙災(zāi)害防治國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，蘭州 730700）

0 引言

歐李是薔薇科櫻桃屬李亞科矮小灌木類經(jīng)濟(jì)植物，是中國特有的野生果樹之一[1]。20 世紀(jì)六七十年代開始對野生歐李進(jìn)行人工培育，目前在國內(nèi)已形成了3 個(gè)歐李品系，即山西農(nóng)業(yè)大學(xué)培育的‘農(nóng)大鈣果’系列、內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)培育的‘國珍’系列和河北農(nóng)業(yè)大學(xué)培育的‘京歐’系列[2]。歐李具有良好的生態(tài)、觀賞、經(jīng)濟(jì)和藥用保健價(jià)值[3]，在中國北方10多個(gè)省份均有種植，具有極強(qiáng)的適應(yīng)性和抗逆性[4]。歐李花色以白色和粉色為主，開花時(shí)節(jié)花團(tuán)錦簇，花朵密集，具有很高的觀賞價(jià)值，可作觀賞植物[4]；果色艷麗，有紅色、黃色和紫紅色等，碩果成串，且果實(shí)營養(yǎng)價(jià)值高，含有人體所需的17 種氨基酸[5]，尤其是果實(shí)中含有能夠直接被人體吸收的游離態(tài)鈣離子、鐵離子和鉀離子等，更利用于嬰幼兒、孕婦及老年人補(bǔ)鈣[6]。果實(shí)可鮮食亦可加工，果仁可入藥，根系豐富，具有極強(qiáng)的保水固土作用[7]。發(fā)展歐李產(chǎn)業(yè)對建設(shè)生態(tài)農(nóng)業(yè)、生態(tài)林業(yè)、走循環(huán)經(jīng)濟(jì)之路具有十分重要的意義[8]。筆者以在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院杜俊杰研究團(tuán)隊(duì)人工培育成功且得以國家認(rèn)證的3 個(gè)品種‘農(nóng)大鈣果4 號’(Ca4)、‘農(nóng)大鈣果5 號’(Ca5)、‘農(nóng)大鈣果6 號’(Ca6)為研究對象，在栽植年限相同、管理水平基本一致的條件下，對不同品種在同一區(qū)域生長結(jié)果及營養(yǎng)特性進(jìn)行相關(guān)性分析比較研究，以期為中華鈣果栽植區(qū)域的拓展、最適宜推廣區(qū)域的選擇及豐產(chǎn)栽植技術(shù)的探索提供依據(jù)。

1 試驗(yàn)地概況

引種試驗(yàn)地位于甘肅省民勤治沙綜合試驗(yàn)站內(nèi)（東經(jīng)102°58′、北緯38°34′，海拔1378 m），屬溫帶干旱荒漠氣候。夏季酷熱，冬季寒冷，日溫差大，年均氣溫7.6℃，極端低溫-30.8℃，大于10℃活動積溫3036.4℃；氣候干燥，降水稀少，蒸發(fā)強(qiáng)烈，多年均降水113.2 mm，年均蒸發(fā)2604.3 mm，蒸發(fā)量是降水量的23倍，空氣相對濕度47%，空氣干燥度5.1，最高18.7；光熱充足，年均日照2799.4 h，無霜期175 d；冬季盛行西北風(fēng)，全年風(fēng)沙日83 d，多集中在2—5月，年均風(fēng)速2.5 m/s，最大風(fēng)速23.0 m/s。原產(chǎn)地與引種試驗(yàn)區(qū)的氣候環(huán)境條件對照見表1。

表1 歐李原產(chǎn)地及試驗(yàn)研究區(qū)的氣候?qū)φ毡?/p>

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)所用‘農(nóng)大4 號’、‘農(nóng)大5 號’、‘農(nóng)大6 號’2018年春季引自山西省絳縣中華鈣果培育基地，以民勤沙生植物園種植的野生歐李生態(tài)苗作為對照。引種的3 個(gè)中華鈣果品種及對照均為3 年生優(yōu)質(zhì)壯苗，株高、地徑等生理指標(biāo)基本一致，在試驗(yàn)研究地按0.8 m×1.0 m 的株行距定植，定植后及時(shí)澆透，栽培技術(shù)和管理水平保持一致。定植后第2年即2019年春季各品種均能開花、結(jié)果，正常生長發(fā)育。

2.2 試驗(yàn)方法

2019年6—9月選擇晴朗天氣，分別從引種的3個(gè)中華鈣果品種及對照中定株選取5 株長勢一致的植株，采用Li-6400 XT 便攜式光合儀(LI-COR，USA)測定植株頂部健康、成熟葉片的光合參數(shù)，選用自然光源，透明葉室，7:00—19:00每2 h測定1次，每次連續(xù)測定3 d，每株測定3 片葉子，每個(gè)葉片重復(fù)記錄5 組數(shù)據(jù)，取平均值。測定參數(shù)包括凈光合速率(Pn)、胞間CO2濃度(Ci)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、蒸騰速率(Tr)等。光合參數(shù)測定完畢后，從定株觀測株中選擇3株，每株同方位同層次取樣葉5片，密封袋帶回室內(nèi)，YMJ-C葉面積掃描儀測定葉面積。

每個(gè)供試品種隨機(jī)抽取100 株，逐株測定產(chǎn)量及相關(guān)指數(shù)。測定指標(biāo)包括單株結(jié)果枝數(shù)、每結(jié)果枝結(jié)果數(shù)量、結(jié)果重、果實(shí)縱徑、果實(shí)橫徑、果肉厚度、果形指數(shù)和可溶性固形物含量等。果實(shí)縱、橫、側(cè)徑使用游標(biāo)卡尺進(jìn)行測定。用1/100 電子天平測得單果質(zhì)量。可溶性固形物含量使用數(shù)顯糖度計(jì)測定。

2.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel 和SPSS 26 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和圖表繪制，用Duncan 檢驗(yàn)法進(jìn)行多重比較，分析差異顯著性。

3 結(jié)果與分析

3.1 葉形指數(shù)的差異性分析

葉片是植物進(jìn)行光合和蒸騰作用的主要器官，是植物與外界進(jìn)行水、氣交換的重要門戶，葉形態(tài)與植物的生理-生物力學(xué)需求聯(lián)系緊密，葉形除與其自身遺傳因素有關(guān)外，與生態(tài)環(huán)境、營養(yǎng)條件亦有直接關(guān)系，葉面積大提高了光合和暗呼吸速率[9]。由表2可以看出，‘農(nóng)大5號’的葉長均顯著大于對照、‘農(nóng)大4號’和‘農(nóng)大6 號’(P?0.05)，而對照、‘農(nóng)大4 號’和‘農(nóng)大6 號’之間無顯著性差異(P>0.05)。葉寬、葉面積均表現(xiàn)為‘農(nóng)大5號’>‘農(nóng)大4號’>對照>‘農(nóng)大6號’，且‘農(nóng)大5號’均顯著大于‘農(nóng)大6號’(P<0.05)。由此說明引種試驗(yàn)區(qū)‘農(nóng)大5號’葉形優(yōu)于對照、‘農(nóng)大4號’和‘農(nóng)大6號’。

表2 不同中華鈣果品種的葉形觀測值差異性分析

3.2 光合參數(shù)間的相關(guān)性分析

凈光合速率是植物光合作用積累的有機(jī)物，是反映光合作用的一種表示方法[9]。由表3可得，中華鈣果的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率、葉面飽和水汽壓、葉片溫度和CO2濃度之間均呈顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)，而與胞間二氧化碳濃度之間均呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.05)。凈光合速率與氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率在一定范圍內(nèi)變化是一致的[10]，即氣孔導(dǎo)度越大，凈光合速率和蒸騰速率越大，而胞間二氧化碳濃度越小。

表3 中華鈣果光合參數(shù)間的相關(guān)性分析

3.3 果形指數(shù)及果重的比較及相關(guān)性分析

海拔是影響植物生長發(fā)育的外界環(huán)境因素之一[11]，隨著海拔的增加，葉片厚度和葉片面積減少，葉干物質(zhì)含量增加[12]，會影響到植物葉片比葉面積、氣孔導(dǎo)度等，同時(shí)隨著海拔高度的升高，比葉面積總趨勢是逐漸下降的。海拔對果實(shí)形狀和色澤影響較大，同一品種的果實(shí)，通常在海拔較高的地區(qū)果實(shí)縱經(jīng)大，使果形變得更長些，出現(xiàn)畸形果的比例會高。由表4可得，果縱徑、橫徑均、單果重均表現(xiàn)為‘農(nóng)大5號’>‘農(nóng)大4號’>‘農(nóng)大6號’>對照，且‘農(nóng)大5號’均顯著大于對照(P<0.05)；果形指數(shù)表現(xiàn)為‘農(nóng)大4號’>‘農(nóng)大6號’>對照>‘農(nóng)大5號’。由此說明，引種中華鈣果果形變形比對照大，果實(shí)單果重比對照大，這是由于引種試驗(yàn)區(qū)的氣溫較高，溫差較大，其合成的干物質(zhì)量較大，使果實(shí)的硬度大于對照。同時(shí)從果形指數(shù)值比較，‘農(nóng)大5號’的果形指數(shù)最小，即果粒更圓，果實(shí)的商品價(jià)值會更高。

表4 不同中華鈣果品種果實(shí)果形指數(shù)及果重

植物性狀是物種長期進(jìn)化過程中適應(yīng)不同環(huán)境的結(jié)果，能夠客觀表達(dá)植物對外部環(huán)境的適應(yīng)性，如植物高度、葉片大小等[9]。由表5 分析可知，中華鈣果葉面積與結(jié)果枝數(shù)有極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.01)，即結(jié)果枝數(shù)越少，葉面積越大；結(jié)果枝數(shù)與結(jié)果總量呈顯著正相關(guān)(P<0.05)，即結(jié)果枝越多，結(jié)果量越大；而結(jié)果數(shù)量與平均單果重呈負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.05)，即結(jié)果數(shù)量越多則單果重越小，結(jié)果數(shù)量越少則果重越重。由此可以得出，要實(shí)現(xiàn)中華鈣果的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)，必然通過修剪、抹芽、疏花、疏果等豐產(chǎn)管理技術(shù)，控制合理的結(jié)果枝數(shù)和結(jié)果數(shù)量，才能實(shí)現(xiàn)鈣果的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的目標(biāo)。

表5 不同中華鈣果品種生物量的相關(guān)性分析

3.4 不同品種中華鈣果的主要營養(yǎng)成分比較與差異性分析

鈣元素是構(gòu)成植物體內(nèi)細(xì)胞壁、果膠質(zhì)和鈣調(diào)素的重要成分[13]。中華鈣果是經(jīng)濟(jì)林植物，要實(shí)現(xiàn)對其優(yōu)良品種的示范推廣，擴(kuò)大種植范圍，使人們認(rèn)知其營養(yǎng)價(jià)值，才會使其有更加廣闊的開發(fā)利用前景。不同品種中華鈣果的主要營養(yǎng)成分化驗(yàn)結(jié)果見表6。不同品種中華鈣果中，‘農(nóng)大5號’鈣含量最高，達(dá)到531.00 mg/kg，顯著大于‘農(nóng)大4 號’、‘農(nóng)大6 號’和對照(P<0.05)；維生素C 含量表現(xiàn)為對照>‘農(nóng)大4 號’>‘農(nóng)大6 號’>‘農(nóng)大5 號’，且對照均顯著大于3 個(gè)引種品種(P<0.05)；總糖含量均表現(xiàn)為‘農(nóng)大5 號’>‘農(nóng)大6 號’>對照>‘農(nóng)大4 號’，中華鈣果成熟果品的口感略偏酸，而‘農(nóng)大5 號’的口感明顯較甜，這與其果實(shí)中的總糖含量顯著較高有著直接關(guān)系，這是因?yàn)椤r(nóng)大5號’的葉面積大、凈光合速率較大，通過光合作用合成糖分較大有直接關(guān)系，這與所測定的總糖含量較高完全相符，所以要培育以鮮食為主的品種應(yīng)以‘農(nóng)大5 號’為主。

表6 不同中華鈣果品種常規(guī)營養(yǎng)成分及微量元素含量

人體中的蛋白質(zhì)一般是由20種氨基酸構(gòu)成，其中8種為非人體合成，必須通過食物攝取才能獲得[14]。更全面地了解和掌握中華鈣果果實(shí)中的氨基酸的含量，可為其綜合開發(fā)利用起到指導(dǎo)作用。由表6可知，‘農(nóng)大5號’蛋白質(zhì)含量大于對照，而‘農(nóng)大4號’和‘農(nóng)大6號’均小于對照，但不同品種中華鈣果蛋白質(zhì)含量之間均無顯著性差異。

由此可得，引種中華鈣果品種果實(shí)的營養(yǎng)成分優(yōu)于對照，‘農(nóng)大5 號’是更適宜大面積推廣種植的優(yōu)良品種之一，在引種試驗(yàn)區(qū)推廣和利用具有更為重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和應(yīng)用前景。

4 結(jié)論

本研究對不同品種中華鈣果進(jìn)行了生理特性及營養(yǎng)成分的差異性分析和綜合評價(jià)，得出如下結(jié)論：（1）‘農(nóng)大5號’葉長、寬、葉面積均大于對照、‘農(nóng)大4號’和‘農(nóng)大6號’。（2）引種的3個(gè)中華鈣果品種的果縱徑、橫徑、單果重均大于對照，且‘農(nóng)大5號’大于‘農(nóng)大4號’和‘農(nóng)大6號’，而果形指數(shù)‘農(nóng)大5號’小于對照、‘農(nóng)大4號’和‘農(nóng)大6號’。（3）不同品種中華鈣果中，‘農(nóng)大5號’鈣含量和蛋白質(zhì)含量最高，維生素C含量最小。（4）中華鈣果的結(jié)果量與結(jié)果枝數(shù)呈正相關(guān)，與單果重呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；葉面積與結(jié)果枝數(shù)呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。

5 討論

本研究發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)所引種的3個(gè)中華鈣果品種，果實(shí)鈣含量表現(xiàn)為‘農(nóng)大5號’>‘農(nóng)大6號’>‘農(nóng)大4號’>對照，即隨著人工培育進(jìn)程的不斷進(jìn)步，其果實(shí)的含鈣量增加，這可能是由于人工培育和優(yōu)選進(jìn)一步提高了中華鈣果吸收Ca 的能力，其形成原因需要進(jìn)一步研究。‘農(nóng)大5號’葉長、寬、葉面積均大于對照，這是由于葉片是植物大氣系統(tǒng)水分、能量交換的基本單元，對照氣候條件屬于暖溫帶、半濕潤大陸性氣候，而引種試驗(yàn)區(qū)屬于溫帶大陸性干旱荒漠氣候區(qū)，有研究表明，環(huán)境越干旱，溫度越低，比葉面積越小，葉片厚度越厚，葉組織密度越小[9-10,12]，這與本研究結(jié)果一致。氣孔密度控制植物與環(huán)境水分、氣體交換，與植物光合作用、蒸騰作用及呼吸作用密切相關(guān)，其主要受到溫度和水分的影響，溫度主要通過水分來影響氣孔密度，植物水分利用率越高，氣孔密度越大[15]。研究表明，引種的3個(gè)中華鈣果品種的果縱徑、橫徑均、單果重均大于對照，這是海拔高、光照強(qiáng)、晝夜溫差大等因素綜合作用的結(jié)果。海拔差異導(dǎo)致水熱重新分配形成的環(huán)境梯度，對植物葉功能性狀產(chǎn)生一定影響，隨著海拔的增加，葉片厚度和葉片面積減少，葉干物質(zhì)含量增加[12]。葉面積通過調(diào)節(jié)光合面積和葉表溫度2條途徑影響葉片的光合、呼吸速率，與植物相對生長速率呈顯著的正相關(guān)關(guān)系[9]，無論從外觀粒徑上比較，還是單果重比較，‘農(nóng)大5號’均優(yōu)于‘農(nóng)大4號’和‘農(nóng)大6號’，說明‘農(nóng)大5號’是更適宜民勤重點(diǎn)培育發(fā)展的鮮食品種。引種試驗(yàn)區(qū)蛋白質(zhì)與鈣含量平均值高于對照試驗(yàn)區(qū)，而維生素C的平均含量出現(xiàn)相反情況，這是由于引種區(qū)屬干旱荒漠氣候區(qū)，其日照強(qiáng)、溫差大，高溫使果實(shí)中形成的維生素C 易于分解。國內(nèi)關(guān)于歐李資源分布、生物學(xué)特性、選育等方面開展了一系列研究[6-7,16]，影響果實(shí)品質(zhì)的因素除自身的遺傳因素外，果實(shí)品質(zhì)形成的外界環(huán)境因素會相互作用、共同影響。