新疆奇臺(tái)地區(qū)不同水肥條件下文冠果種實(shí)性狀的差異

關(guān)鍵詞：文冠果；水肥條件；種實(shí)性狀；主成分分析；主坐標(biāo)分析

文冠果Xanthoceassorbifolium是無(wú)患子科文冠果屬的落葉小喬木或灌木，也是中國(guó)特有的珍稀木本樹種[1]。文冠果種子含油量高達(dá)55%～65%，種子的不飽和脂肪酸含量為85%～93%，其中亞油酸含量41.2%，油酸含量42.3%，還含有一定量的神經(jīng)酸（2%～5%），因此文冠果油是一種高品質(zhì)的木本油料[2-5]。同時(shí)，文冠果根、莖、葉、花、果實(shí)均可入藥，具有抗炎、改善學(xué)習(xí)記憶、防治心血管疾病、抗病毒、抗癌等多種生物活性[4，6]。因此，文冠果有較高的工業(yè)、醫(yī)藥及生態(tài)經(jīng)濟(jì)價(jià)值，是具有良好發(fā)展前景的木本油料樹種[7-8]。

文冠果的生命力頑強(qiáng)，在草沙荒地、多石山區(qū)、鹽堿沙地等惡劣環(huán)境能正常生長(zhǎng)發(fā)育，在中國(guó)內(nèi)蒙古、河南、新疆等地區(qū)被廣泛種植[9-10]。目前相關(guān)研究多集中于不同來(lái)源文冠果優(yōu)良品種的引進(jìn)和篩選[11-13]，以及其優(yōu)良性狀與遺傳基礎(chǔ)之間的相關(guān)性[6，14-15]，有關(guān)不同水肥條件下文冠果種實(shí)性狀差異的研究報(bào)道較為鮮見。目前，在新疆的大面積文冠果種植區(qū)，文冠果種類參差不齊，栽培條件也差異較大[16-18]。根據(jù)種實(shí)性狀與水肥條件的相關(guān)性，可以針對(duì)不同地區(qū)的水利條件建立不同的栽培管理措施，提高土壤水分和肥料利用效率，提高文冠果產(chǎn)量和品質(zhì)。因此，分析水肥條件對(duì)文冠果種實(shí)性狀的影響，建立高效合理的文冠果栽培技術(shù)，對(duì)于新疆地區(qū)文冠果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。本研究中以新疆奇臺(tái)地區(qū)種植的9年生實(shí)生文冠果為研究對(duì)象，測(cè)定不同水肥條件下其種子的產(chǎn)量和品質(zhì)，分析水肥條件對(duì)文冠果種實(shí)性狀的影響，旨在為新疆文冠果的水肥管理及栽培技術(shù)的完善提供參考。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于新疆維吾爾自治區(qū)奇臺(tái)地區(qū)西地鎮(zhèn)橋子村文冠果種植基地（89°67′E，44°10′N）。該基地海拔711m，年均氣溫5.5℃，年日照3130h，年降水量271.4mm。實(shí)生文冠果均為9年生，株行距1.5m×5.0m，長(zhǎng)勢(shì)較為一致，試驗(yàn)地土壤狀況及試驗(yàn)期間降水量見表1。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2022年3—9月進(jìn)行3個(gè)處理。處理1，依靠自然降水灌溉，水肥條件差。處理2，行間間種中藥大黃，種植密度為25cm×30cm，大黃種植行距文冠果1m。為大黃滴灌澆水和施肥，年澆水量15～18m3/hm2（分4次進(jìn)行），施高冠肥（N-P2O5-K2O，含3.0%的腐殖酸復(fù)合肥料，有機(jī)質(zhì)含量不小于4.0%）3kg/hm2，文冠果水肥條件一般。處理3，年澆水量15～18m3/hm2（分4次進(jìn)行），通過(guò)滴灌施肥，施高冠肥3kg/hm2直接供應(yīng)文冠果，水肥條件良好。

2022年9月，調(diào)查每個(gè)地塊文冠果的地徑、冠幅，各選取這2個(gè)指標(biāo)接近平均值的10棵文冠果，按照東南西北取樣法，按單株采集成熟的新鮮果實(shí)，帶回實(shí)驗(yàn)室備用。

1.3性狀指標(biāo)測(cè)定

用游標(biāo)卡尺測(cè)量果實(shí)縱徑、果實(shí)橫徑、種子直徑、果殼厚度。各株隨機(jī)選取20個(gè)果實(shí)，記錄單果種子數(shù)量，用天平稱量單果種子質(zhì)量、單果殼質(zhì)量。以四分法選取100粒種子，稱量種子百粒質(zhì)量。統(tǒng)計(jì)30棵單株的結(jié)果數(shù)量，取均值作為單株結(jié)果數(shù)量，統(tǒng)計(jì)單株干種子產(chǎn)量[19-20]。

1.4理化指標(biāo)測(cè)定

采用索氏抽提法測(cè)定種子含油率[21]，采用直接干燥法測(cè)定種子含水量[22]，采用凱氏定氮法測(cè)定種子蛋白含量[23]，采用面積歸一法測(cè)定種子神經(jīng)酸含量[12，24]。

1.5數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

利用Excel2016和SPSS25.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，利用https：//www.chiplot.online/網(wǎng)站PCoA軟件進(jìn)行主坐標(biāo)分析。

2結(jié)果與分析

2.1不同水肥條件下文冠果的種實(shí)性狀

2.1.1種實(shí)的外觀性狀

不同水肥條件下文冠果種實(shí)外觀性狀如表2所示。水肥條件對(duì)單株種子產(chǎn)量影響最大，未施水肥（處理1）的3個(gè)地塊的單株種子產(chǎn)量最高僅為1.05kg，平均產(chǎn)量2.01kg/hm2，與其他處理差異顯著（P＜0.05），其中水肥條件較好（處理3）的LD-5地塊的單株種子產(chǎn)量可達(dá)5.04kg，是處理1的單株種子產(chǎn)量最低地塊80M-7的（0.73kg）的6.90倍；處理3的單位面積平均產(chǎn)量最高為7.24kg/hm2，水肥條件一般的處理2的單位面積平均產(chǎn)量為4.88kg/hm2。處理3的LD-1和LD-5地塊的果實(shí)縱徑、種子百粒質(zhì)量、單果殼質(zhì)量和果殼厚度均顯著高于其他地塊（P＜0.05），處理3的種子百粒質(zhì)量平均為121.41g，是處理1的1.56倍，是處理2的1.48倍，說(shuō)明水肥條件極大地影響了文冠果的產(chǎn)量，同時(shí)對(duì)果實(shí)大小、果殼質(zhì)量和厚度也有明顯影響。不同處理各地塊種實(shí)外觀性狀變異系數(shù)最小的是單果種子數(shù)量，為8.51%，其次是果殼厚度和果實(shí)橫徑，變異系數(shù)分別為15.38%和15.86%，說(shuō)明不同的水肥條件下，不同地塊間單果種子數(shù)量、果殼厚度和果實(shí)橫徑變化不大，這些性狀受水肥條件的影響較小。單株種子產(chǎn)量和單株結(jié)果數(shù)量是變異系數(shù)較大的2個(gè)性狀，分別為64.87%和60.94%，說(shuō)明水肥條件對(duì)文冠果產(chǎn)量影響較大。

2.1.2種子的理化性狀

不同水肥條件下文冠果種子的理化性狀如表3所示。不同處理的樣品之間種子的蛋白質(zhì)、油脂及神經(jīng)酸含量的差異顯著。處理2的8032地塊文冠果種子的蛋白質(zhì)含量最高（19.5%），處理3的LD-1地塊的種子蛋白質(zhì)含量最低（14.4%）。種子含油量最高的是處理2的8161地塊，其含油量為34.1%，最低的是處理1的80M-1地塊，其含油量為24.3%，二者含油量相差9.8個(gè)百分點(diǎn)。種子神經(jīng)酸含量最高的是處理1的80M-7，其含量為3.3%，比含量最低的處理2的803地塊高0.6個(gè)百分點(diǎn)。由以上結(jié)果可知，水肥條件較好的地塊的種子蛋白質(zhì)含量、含油量等品質(zhì)指標(biāo)未顯著優(yōu)于其他水肥條件的地塊。處理2地塊文冠果種子含油量較其他處理高（P＜0.05）。不同水肥條件下，種子神經(jīng)酸含量的變異系數(shù)最小（4.64%），含油量變異系數(shù)最大（11.39%），明顯低于單株產(chǎn)量、單株結(jié)果數(shù)量等性狀的變異系數(shù)，說(shuō)明水肥條件對(duì)文冠果種子的蛋白質(zhì)含量、含油量等理化性狀影響較小。

2.2文冠果種實(shí)性狀的相關(guān)性

不同水肥條件下文冠果14個(gè)種實(shí)性狀的相關(guān)性分析結(jié)果見表4。果實(shí)縱徑（X1）與果實(shí)橫徑（X2）、單果質(zhì)量（X3）、種子千粒質(zhì)量（X6）均呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)（P＜0.01），表明單果質(zhì)量和種子千粒質(zhì)量隨果實(shí)縱徑、橫徑的增大而增加；單果質(zhì)量與單果殼質(zhì)量（X7）、含油量（X13）均呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與單果種子數(shù)量（X5）、種子千粒質(zhì)量、單株種子質(zhì)量（X10）均呈現(xiàn)顯著正相關(guān)（P＜0.05），說(shuō)明含油量、單株種子質(zhì)量（X10）隨著單果質(zhì)量、單果種子數(shù)量的增大而增加；單果質(zhì)量與種子直徑（X4）呈現(xiàn)極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01）；單株結(jié)果數(shù)量（X9）與單株種子質(zhì)量呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)（P＜0.01），種子千粒質(zhì)量與單果殼質(zhì)量呈現(xiàn)顯著正相關(guān)（P＜0.05），果殼厚度（X8）與種子含水量（X11）呈現(xiàn)顯著正相關(guān)（P＜0.05），說(shuō)明果殼厚度越大，含水量越高。

2.3不同水肥條件下文冠果種實(shí)性狀的綜合評(píng)價(jià)

2.3.1主成分分析

對(duì)文冠果14個(gè)種實(shí)性狀進(jìn)行主成分分析，結(jié)果如表5所示。從14個(gè)性狀可提取4個(gè)主成分。第1主成分主要代表果實(shí)橫徑和縱徑、果實(shí)質(zhì)量、種子質(zhì)量、種子直徑、單果種子數(shù)量等性狀，為種實(shí)表型因子；第2主成分主要代表種子含油量、種子含水量、果殼厚度、種子直徑，為油脂因子；第3主成分主要代表單株結(jié)果數(shù)量、單株種子質(zhì)量和種子神經(jīng)酸含量，為產(chǎn)量和神經(jīng)酸因子；第4主成分主要代表蛋白質(zhì)含量，為蛋白因子。4個(gè)主成分的累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)88.514%，表明這4個(gè)主成分能較為全面地代表文冠果種實(shí)性狀信息。

根據(jù)因子得分的系數(shù)矩陣與方差貢獻(xiàn)率，得到各因子與主成分得分及綜合性狀得分的函數(shù)表達(dá)式：

F=43.545%Y1+22.848%Y2+13.884%Y3+8.236%Y4。式中，X1表示果實(shí)縱徑，X2表示果實(shí)橫徑，X3表示單果種子質(zhì)量，X4表示種子直徑，X5表示單果種子數(shù)量，X6表示種子百粒質(zhì)量，X7表示單果殼質(zhì)量，X8表示果殼厚度，X9表示單株結(jié)果數(shù)量，X10表示單株干種子產(chǎn)量，X11表示種子含水量，X12表示種子含油率，X13表示種子蛋白含量，X14表示神經(jīng)酸含量，Y1、Y2、Y3、Y4分別表示第1～4主成分的得分，F(xiàn)表示綜合性狀得分。

根據(jù)以上公式，得到各地塊文冠果種實(shí)性狀的綜合得分（表6）。由表6可見，水肥條件最好的LD-1和LD-5地塊種實(shí)性狀的綜合得分在10個(gè)地塊中處于較高水平。這2個(gè)地塊種實(shí)性狀的第1主成分得分處于較高水平，說(shuō)明種實(shí)飽滿、結(jié)果數(shù)量多、產(chǎn)量大，第2～4主成分得分均為正值，說(shuō)明其在種子油脂、蛋白質(zhì)和神經(jīng)酸含量等方面表現(xiàn)突出。未施水肥的80M-1、80M-5和80M-7地塊的種實(shí)性狀綜合得分均處于較低水平，種實(shí)性狀較差，第1主成分得分均為負(fù)值，說(shuō)明水肥條件差嚴(yán)重影響了這些地塊文冠果的種實(shí)性狀。水肥條件一般的5個(gè)地塊的種實(shí)性狀綜合得分處于中間水平，說(shuō)明水肥條件對(duì)文冠果種實(shí)的表型性狀和品質(zhì)性狀均有顯著影響。

2.3.2主坐標(biāo)分析

將10個(gè)地塊文冠果種實(shí)性狀進(jìn)行主坐標(biāo)分析，結(jié)果表明主成分PC1和PC2分別解釋了水肥條件導(dǎo)致的種實(shí)性狀的27.28%和22.48%（圖1）。水肥條件良好的2個(gè)地塊位于第1象限，水肥條件一般的5個(gè)地塊主要位于第2象限，未施水肥的3個(gè)地塊位于第4象限。說(shuō)明不同水肥條件的樣品組間差異較大，可以通過(guò)主坐標(biāo)分析方法實(shí)現(xiàn)明顯區(qū)分。

3討論與結(jié)論

大量研究結(jié)果表明，一定的水肥條件有利于作物增產(chǎn)，控制灌溉有利于提高水資源利用效率，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，過(guò)量施肥不僅會(huì)浪費(fèi)資源，還會(huì)破壞土壤肥力，污染環(huán)境[25-27]。水肥條件對(duì)文冠果生長(zhǎng)性狀、產(chǎn)量性狀和品質(zhì)性狀具有重要影響。

通過(guò)對(duì)不同水肥條件下文冠果14個(gè)種實(shí)性狀進(jìn)行測(cè)定和分析，結(jié)果表明水肥條件較好地塊的文冠果果實(shí)縱徑、種子千粒質(zhì)量、種子質(zhì)量、單果殼質(zhì)量等指標(biāo)顯著高于其他地塊。水肥條件最好的地塊的產(chǎn)量是其他地塊的1.4倍以上。說(shuō)明良好的水肥條件可以使文冠果產(chǎn)量明顯增加，這一結(jié)果與番茄[28]、娃娃菜[29]、杧果[30]、蘋果[31]等的相關(guān)研究結(jié)果一致。相同水肥條件下，不同地塊之間的果實(shí)橫縱徑、種子千粒質(zhì)量、種子蛋白質(zhì)含量等指標(biāo)也存在一定差異，說(shuō)明在相同水肥和栽培環(huán)境下，由于生物學(xué)基礎(chǔ)、遺傳特征的差異，植株對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力不同，不同種實(shí)性狀的表現(xiàn)也不一致。

主成分分析是一種通用的統(tǒng)計(jì)方法，可最大程度地解釋所有變量的方差，可以將多維數(shù)據(jù)集合降維，從而提取出最重要的特征。主成分分析有助于更好地理解數(shù)據(jù)，并提高數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性[32-33]。本研究中將14個(gè)文冠果種實(shí)性狀指標(biāo)轉(zhuǎn)化為4個(gè)主成分，分別為種實(shí)表型因子、油脂因子、神經(jīng)酸含量和蛋白因子，4個(gè)主成分的累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為88.514%。其中，第1主成分的方差貢獻(xiàn)率為43.545%，說(shuō)明果實(shí)表型對(duì)文冠果的種實(shí)品質(zhì)有影響。主成分分析結(jié)果表明，水肥條件較好的地塊的種實(shí)性狀綜合得分處于較高水平，未施水肥地塊的種實(shí)性狀綜合得分均處于較低水平，說(shuō)明水肥條件對(duì)文冠果種實(shí)的表型性狀和品質(zhì)性狀均有顯著影響。

主坐標(biāo)分析結(jié)果是可以呈現(xiàn)研究數(shù)據(jù)相似性或差異性的可視化坐標(biāo)，可被用來(lái)研究樣本群落組成的相似性或相異性[34-35]。主坐標(biāo)分析結(jié)果表明，主成分PC1和PC2分別解釋了水肥條件導(dǎo)致的種實(shí)性狀的27.28%和22.48%。

在我國(guó)文冠果種植分布廣泛，不同地區(qū)氣溫、水分及栽培管理措施存在明顯差異，這些差異對(duì)文冠果的生長(zhǎng)發(fā)育和表型性狀影響較大，進(jìn)而影響其種子產(chǎn)量和質(zhì)量。本研究中未考慮品系和品種之間的差異，也未考慮其他生態(tài)環(huán)境因素對(duì)文冠果產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，后續(xù)有待進(jìn)一步深入研究。