不同品種平歐雜種榛堅果產量、性狀和果仁營養(yǎng)物質對比

關鍵詞：雜種榛；單株產量；堅果性狀；果仁營養(yǎng)

中圖分類號：S664.4 文獻標志碼：A 文章編號：1003—8981（2024）03—0095—10

平歐雜種榛Corylus heterophylla Fisch.×C.avellana L. 是由野生平榛和歐洲榛雜交育種所得，具有果大、豐產、優(yōu)質、適應性強等特性[1]。與平榛C. heterophylla Fisch. 相比，平歐雜種榛堅果的平均三徑高22%，果仁質量高64% ～ 95%，出仁率高11% ～ 15%，果殼厚度低7% ～ 22%[2-3]；其堅果體積、堅果單質量、果仁質量分別是毛榛C. mandshurica 的1.9、1.4 和1.7 倍[3]。平歐雜種榛果仁的可溶性糖含量是平榛的2.2 倍，礦質元素鉀、鐵和鋅的含量分別比平榛高23%、59% 和28%[2]，并且單不飽和脂肪酸含量以及抗氧化活性也顯著高于平榛[4]。平歐雜種榛是目前中國種植面積最大的榛子品種[1]，2020 年平歐雜種榛栽培面積已達到10 萬hm2[5]，但是仍處引種栽培階段，據(jù)聯(lián)合國糧食及農業(yè)組織（FAO）統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2022年我國榛子收獲面積僅1.2 萬hm2[6]。因此，提高榛果產量是實現(xiàn)榛子產業(yè)持續(xù)發(fā)展的重要目標。

截至2023 年，我國培育的平歐雜種榛品種（系）超過70 個[3]，各個品種（系）之間除了氣候和地理適應性有區(qū)別外，堅果性狀[3，7-8] 及其營養(yǎng)成分[2，4，9-11] 等均存在不同程度的差異。例如：有單果質量超過3 g 的大果品種（系）84-14、84-402、83-62 和84-36 等，有果形指數(shù)在1 左右、堅果近圓形的品種（系）82-32、81-3、遼榛2 號、遼榛7 號、84-14 和金鈴等，有果殼厚度僅1 mm左右的“ 薄皮” 易脫殼品種（ 系）84-232、82-15、B-24 和遼榛3 號等，還有出仁率超過49% 的高產品種（系）82-15、84-232、84-1 和81-3 等[2]。品種（系）間榛子果仁營養(yǎng)物質的差異主要表現(xiàn)在淀粉、總糖、可溶性蛋白和脂肪的含量等方面。田文翰等[9] 對37 個雜種榛果仁營養(yǎng)成分含量進行分析后發(fā)現(xiàn)，84-1 的果仁淀粉含量（2%）、83-40 的果仁總糖含量（19%）、85-119 的果仁可溶性蛋白含量（68.57 mg/g）、82-8 的果仁脂肪含量（64.12%）最高，分別比所有品種的平均值高42%、10%、37% 和8%[9]。但是關于不同品種榛果產量、堅果性狀、果仁營養(yǎng)物質含量的綜合分析鮮見報道。

榛果產量是除氣候和地理適應性外，影響栽培品種（系）選擇的重要決策因素[12]。隨著榛子產業(yè)的發(fā)展和深加工技術的進步，除直接食用外，果殼、果仁在工業(yè)和醫(yī)藥等領域也被廣泛應用[13]。僅從產量決定種植品種（系）顯然無法滿足現(xiàn)階段榛子產業(yè)的發(fā)展需求。根據(jù)榛果用途來選擇種植品種（系）可以增強產業(yè)發(fā)展的適應性，比如用于食用油生產種植，在考慮產量的同時，更應關注該品種（系）榛果不飽和脂肪酸等微量營養(yǎng)物質含量。由于榛子品種（系）各生物學性狀間存在交叉異質性，簡單對比分析不同品種（系）榛果各性狀指標仍無法準確進行品種（系）的選擇決策。通過采用數(shù)學方法綜合分析榛果性狀及營養(yǎng)指標與榛果品質之間的關系，并找出對榛果品質影響最大的因子，采取以產量為主導，結合生物學性狀和營養(yǎng)指標進行榛子種植品種（系）選擇的綜合策略對于我國榛子產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有極其重要的作用。

本研究中以吉林地區(qū)種植的主要榛樹品種達維、遼榛7 號和遼榛3 號為試驗材料，從榛果產量、堅果性狀和果仁營養(yǎng)方面，利用機器學習模型（主成分分析和隨機森林）分析不同品種間果仁營養(yǎng)物質、礦物質、微量元素含量以及堅果性狀和單株產量的差異，篩選影響榛果品質的主要因子，以期為吉林省及其他地區(qū)榛子種植品種（系）的選擇決策提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于吉林省吉林市龍?zhí)秴^(qū)缸窯鎮(zhèn)溪浪臻種植基地（126°38′13″E，44°9′37″N）。缸窯鎮(zhèn)地處北溫帶大陸性季風氣候區(qū)，四季分明，夏季溫熱多雨，冬季寒冷干燥。年均氣溫為4.9 ℃，年均降水量為650 ～ 750 mm，海拔200 ～ 300 m，全年日照2 300 ～ 2 500 h，年積溫在2 550 ～ 2 750 ℃，全年無霜期為130 d。種植基地土壤類型為暗棕壤，0 ～ 20 cm 土壤pH 值為5.05 左右，土壤總氮、磷、鉀含量分別為1.78、0.85 和19.36 g/kg，0 ～ 5 cm土層的土壤密度為1.19 g/cm³。

1.2 試驗設計

選取3 個榛子品種作為研究對象，分別為達維（編號DW）、遼榛7 號（編號L7）和遼榛3號（編號L3）。試驗采取隨機區(qū)組設計，每個品種設置3塊重復樣地，每個小區(qū)面積為15 m×30 m，每個小區(qū)包括30 株榛子樹，小區(qū)之間有20 m 緩沖區(qū)域。所有品種榛子樹均為6 年生（實生苗）植株，種植密度為3 m×5 m，采取相同的田間管理措施，包括施用肥料種類和用量、授粉、修枝等。

1.3 指標測定

1.3.1 榛果產量

2023年9月初采集榛子鮮果用于產量測定。在每個試驗小區(qū)內隨機選取10 株樹，將榛果搖落后收集，再摘下樹上未落的榛果，稱取毛鮮質量（m），去掉果苞后稱取凈鮮質量（m），烘干后計算單株樹的產量。每株樹選取50 顆榛果，烘干，測定含水量。

1.3.3 果仁營養(yǎng)物質含量

將測完性狀的堅果去殼，取出果仁，研磨，待測。采用酸水解- 萊因- 埃農氏法測定果仁的總糖含量[15]，采用酸水解法測定淀粉含量[16]，采用內標法測定不飽和脂肪酸含量[17]，采用凱氏定氮法測定蛋白質含量[18]，采用高效液相色譜法測定胡蘿卜素含量[19]，采用反相高效液相色譜法測定維生素E 含量[20]，采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定鈣、鐵、磷含量[21]。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

使用Excel 2010 軟件對數(shù)據(jù)進行初步整理和計算；使用SPSS 26.0 軟件，采用單因素方差分析、LSD 多重比較法檢驗品種間的差異顯著性，采用一元線性回歸模型擬合分析榛果性狀間的相關性；使用R 4.3.2 軟件中的“prcomp”函數(shù)進行主成分分析，運用“randomForest”包隨機森林回歸模型分析榛子果仁營養(yǎng)物質含量和堅果性狀對品種影響的重要程度，用“importance”函數(shù)計算的“均方誤差增量”表示變量的重要性；使用GraphPadPrism 8 軟件繪圖。

2 結果與分析

2.1 果實率和單株產量

如圖1 所示：遼榛7 號和遼榛3 號的果實率顯著高于達維，分別比達維高15.8% 和13.9%；達維和遼榛7 號的單株產量比遼榛3 號顯著高出43.6%和39.6%。榛果含水量30% 左右，且品種間無顯著差異。

2.2 果仁營養(yǎng)物質含量

2.2.1 果仁營養(yǎng)物質含量的差異

不同品種間榛子果仁的鈣含量存在顯著差異，達維果仁的鈣含量比遼榛7 號和遼榛3 號高18.4%和16.1%，品種間果仁鐵和磷含量無顯著差異（圖2）。不同品種間榛子果仁的總糖和不飽和脂肪酸含量存在差異：達維的總糖含量比遼榛3 號顯著高9.9%，與遼榛7 號差異不顯著；遼榛3 號的不飽和脂肪酸含量比遼榛7 號顯著高26.7%（圖2）。

不同榛子品種間的蛋白質、胡蘿卜素、維生素E 含量也存在顯著差異（圖2）。遼榛7 號的蛋白質含量最高，達維的蛋白質含量比遼榛7 號低13.8%，與遼榛3 號無顯著差異；達維的胡蘿卜素含量是遼榛3 號的1.82 倍，比遼榛7 號的胡蘿卜素含量高52%（P＞ 0.05）；3 個品種的維生素E含量差異顯著，遼榛3 號的含量最高，分別比達維和遼榛7 號高23.4% 和66.5%。

2.2.2 影響品種的主要果仁營養(yǎng)物質含量因子

隨機森林回歸模型模擬結果（表1）表明，維生素E 含量、胡蘿卜素含量、蛋白質含量、鈣含量、不飽和脂肪酸含量、總糖含量和鐵含量是導致榛子品種間差異的主要因子（P＜ 0.05），其中，維生素E 含量是最為重要的因子。榛子果仁營養(yǎng)物質含量的主成分分析結果也表明維生素E 含量是影響榛子品種的重要因素，3 個品種的前3 個主成分因子的累計方差貢獻率達到92.16%（表2）。

2.3 堅果外觀性狀

2.3.1 堅果外觀性狀的差異

如圖3 所示：榛子品種間的直徑存在顯著差異（P ＜ 0.05），遼榛3 號的縱徑、側徑和平均直徑均顯著高于其他2 個品種，遼榛3 號的橫徑與遼榛7 號有顯著差異，但與達維無顯著差異；遼榛7 號的直徑（橫徑、縱徑、側徑和平均直徑）均最?。≒ ＜ 0.05）。

如圖3所示：遼榛3 號的果仁質量和出仁率均顯著高于其他2 個品種，并且果殼最薄。與達維和遼榛7 號相比，遼榛3 號的果仁質量分別高出11% 和33%，出仁率分別高出7% 和20%，果殼厚分別低33% 和18%。遼榛7 號的果仁質量最小，出仁率最低；達維的榛子果殼最厚。遼榛3號的圓球度最低，果形指數(shù)最高，橫縱徑比最低；遼榛7 號的圓球度最高，果形指數(shù)最低。

2.3.2 影響品種的主要堅果外觀性狀因子

隨機森林回歸模型模擬結果（表3）表明，縱徑、橫縱徑比、圓球度、殼厚和果形指數(shù)是導致榛子品種間差異的主要堅果外觀性狀因子（P ＜ 0.05），其中，縱徑是最為重要的因子。榛子堅果外觀性狀的主成分分析結果也表明，縱徑是影響榛子品種的重要堅果外觀性狀因子，3個品種的前3 個主成分因子的累計貢獻率達到92%（表4），主要是因為遼榛7 號的縱徑最大、圓球度最低、榛子果殼最薄（圖3）。

2.3.3 堅果外觀性狀的相關性

如圖4 所示：榛果果殼質量與出仁率負相關（R2=0.26）；果殼質量和果仁質量與榛果質量正相關，R2 分別為0.85、0.56，但是果殼質量的增加幅度（回歸直線的斜率為0.679）是果仁質量（回歸直線的斜率為0.321）的1 倍多；榛果的平均直徑與榛果質量、果仁質量和果殼質量正相關，R2分別為0.47、0.43、0.35。

3 結論與討論

綜上所述，從單株堅果產量和果仁產量來看，達維和遼榛7 號具有明顯優(yōu)勢。堅果外觀性狀的隨機森林模型和主成分分析結果表明，縱徑、果仁質量、果形指數(shù)、平均直徑和出仁率是影響榛果外觀性狀的主要因子。遼榛7 號的果形最利于脫殼，但是出仁率低和果仁質量小；遼榛3 號堅果最大、出仁率最高、果仁質量最大，但果形不利于脫殼；達維果形為近圓球形，單果仁質量較大，出仁率較高。果仁營養(yǎng)物質含量的隨機森林模型和主成分分析結果表明，維生素E 含量和不飽和脂肪酸含量是影響果仁品質的主要因子。遼榛3 號果仁的維生素E 含量最高，遼榛7 號果仁的蛋白質含量最高，達維果仁的總糖、胡蘿卜素和鈣含量最高。從產量以及堅果外觀和內在品質等方面綜合考慮，達維具有最高的單株產量和果仁產量，果形近圓球形利于脫殼，出仁率較高，果仁中不飽和脂肪酸含量、蛋白質含量、維生素E含量較高，總糖含量、胡蘿卜素含量和鈣含量均為最高，因此達維是比較適合吉林地區(qū)栽培的榛子品種。

榛子品種（系）間的產量差異主要是由遺傳因素決定，果實生長速度由果實內的激素調節(jié)[22]。本研究結果表明，在相同的立地條件和管理措施下，3 個榛子品種的單株產量為1.03 ～ 2.89 kg，單株產量與土耳其的‘Palaz’和‘Tombul’2 個品種相近[23]，但低于斯洛文尼亞地區(qū)榛子的單株產量（3.18 ～ 4.47 kg），這與種植地區(qū)的氣候、種植密度以及榛子樹年齡等存在差異有關。斯洛文尼亞地區(qū)的種植密度（5 m×4 m）較大，樹木年齡較高（18 ～ 20 a）[24]。達維和遼榛7 號在吉林地區(qū)的單株產量高于遼榛3 號，這可能與這2個品種的葉片凈光合速率高且胞間CO濃度低密切相關[25]，較高的凈光合速率和較低的胞間CO濃度表明該品種在短時間內積累的干物質更多。然而這些干物質分配到果仁中的比例并不高，因為遼榛7 號的單果果仁質量和出仁率最低。達維果仁在短時間內積累的干物質也比遼榛3 號高[25]，但是這些干物質可能更多地被分配給果殼，因為果殼質量隨果實質量增加的幅度高于果仁質量。本研究中3 個榛子品種的出仁率低于遼寧省栽植的部分榛子品種[3] 和歐洲的3 個品種‘Jefferson’（43% ～ 45%）、‘Sacajawea’（44% ～ 50%）、‘Yamhill’（41% ～ 43%）[26]，這可能與本研究地區(qū)的土壤中含有較多石礫、有效養(yǎng)分含量較低有關。

不同品種間單株果仁產量能更好地反映品種的優(yōu)劣。本研究結果表明，達維（0.84 kg）與遼榛7 號（0.74 kg） 的單株果仁產量無顯著差異，并且達維的單株果仁產量顯著高于遼榛3 號（0.63 kg）。從單株榛子產量、單果質量、果仁質量和出仁率綜合來看，達維單株產量高、果仁質量大，在產量方面具有一定的優(yōu)勢，且該品種符合帶殼銷售要求的堅果標準。榛子堅果產量受氣候、土壤、地形以及管理措施的影響[3，24]，本研究結果僅基于1 年的試驗數(shù)據(jù)，連續(xù)多年的觀測結果才能更好地反映不同品種在吉林地區(qū)的產量差異。

除了堅果產量、果仁質量等指標可被用來衡量榛子品種的優(yōu)劣，堅果外觀性狀特征也是非常重要的指標[8]。不同基因型或品種間的榛子果形指數(shù)、堅果直徑等方面存在差異[27-28]。用于果仁加工的榛子形態(tài)應更易于脫殼，果形接近于圓球形則利于脫殼，即果形指數(shù)和圓球度接近于1，本研究結果表明遼榛7 號的果形更接近于圓球形，這與該品種在山西和新疆的種植情況相似[2，29]。達維品種在遼寧地區(qū)（遼寧省經濟林研究所瓦房店市炮臺鎮(zhèn)平歐雜種榛基地）的果形指數(shù)和圓球度也接近于1[3]，與本研究結果不完全相同，可能是因為該品種在地區(qū)間的適應性不同。在本研究地區(qū)以及遼寧、山西、新疆，遼榛3 號的果實圓球度均較低[2-3，29]，其果形特征不利于加工果仁。本研究結果表明，榛果的平均直徑與其質量正相關，這說明榛子果實平均直徑越大，其果實、果仁和果殼的質量也越大，但是果仁質量的增加幅度低于果實和果殼。果殼厚度和出仁率是用來衡量榛果商業(yè)價值的重要指標，果殼厚度不僅影響出仁率[28]，還與果實的抗蟲性相關，比如達維具有較厚的果殼，其果殼中含有適當比例的木質素和纖維素，利于抵抗榛實象甲Curculio dieckmann[30]。此外，榛子樹生長的土壤環(huán)境，比如土壤有效養(yǎng)分（堿解氮、速效鉀、有效磷）含量等[31]，是影響堅果性狀的外部因子。遼榛3 號果實的縱徑在3個品種中最高，圓球度顯著低于另外2 個品種，從而使得縱徑成為影響堅果性狀的最重要因子。此外，果仁質量、果形指數(shù)和出仁率也是影響榛果外觀性狀的重要因子。從果實的形態(tài)特征來看，在3 個品種中，遼榛3 號堅果的平均直徑最大、果仁質量最大、出仁率最高，但是不利于脫殼；遼榛7 號具有最好的圓球度和果形指數(shù)，但是果仁輕，出仁率低；達維的果形為近圓球形，單果仁質量較大，出仁率較高，果殼較厚。

榛子果仁含有豐富的油脂、蛋白質、礦質元素以及維生素[2，9，31]，因此具有極高的營養(yǎng)價值和經濟價值。榛子果仁粗脂肪含量60% 左右[32]，多為不飽和脂肪酸，其含量超過90%，主要以油酸和亞油酸的形式存在[33-35]。本研究結果表明，在3 個榛子品種中，遼榛3 號果仁的不飽和脂肪酸和維生素E 含量最高，總糖含量較低，但是胡蘿卜素和鈣的含量低于另外2 個品種。本研究中3個品種榛子果仁的鈣含量與山西省種植的榛子果仁相近，但高于土耳其榛子果仁（1.71 mg/g），鐵含量均低于山西省種植的榛子果仁（47.6 ～97.4 mg/kg）， 磷含量與土耳其榛子果仁相近（3.32 mg/g）[2，36]。達維果仁的不飽和脂肪酸、蛋白質含量與遼榛3 號無顯著差異，并且該品種果仁的總糖和胡蘿卜素含量均最高，該品種果仁的維生素E 含量雖低于遼榛3 號，但高于遼榛7號。3 個品種果仁的維生素E 含量低于土耳其榛子（0.28 mg/g）[36-37]。由于品種間果仁維生素E 含量的顯著差異，導致其成為影響果仁品質最重要的因子，其次為不飽和脂肪酸含量。在3 個品種中，遼榛7 號果仁的蛋白質含量最高。從榛子果仁營養(yǎng)物質含量來看，達維果仁能夠提供更多的營養(yǎng)物質（不飽和脂肪酸、蛋白質、總糖、胡蘿卜素和鈣），遼榛3 號由于胡蘿卜素和鈣含量較低而次之。榛子果仁所含物質種類較多，本研究中僅測定了營養(yǎng)成分的相關指標，后續(xù)將對影響榛子果仁品質的口感指標（如單寧、木質素、酚類化合物等的含量）進行測定和評價。另外，我國的平歐雜種榛品種較多，本研究中僅涉及3 個品種，為了提高榛子果實的產量和品質，后續(xù)將考慮增加更多品種（系），并且深入探討田間管理措施（如生物肥料的種類、用量以及配施模式）對不同品種榛樹生長、結果的影響。