中阳县主栽核桃品种矿物质元素含量比较分析

丁欣欣，张清元，张小军，李秋煜，孙 娟，刘群龙

（1.山西农业大学园艺学院，山西 太谷 030801；2.中阳县经济林技术服务中心，山西 中阳 033400）

核桃（Juglans regia L.）又名胡桃，系胡桃科（Juglandaceae）核桃属（Juglans），是我国重要的木本油料树种之一[1]。核桃种仁营养丰富、经济价值高[2]，含有钙、铁、锌等人体必需的微量元素，在降低胆固醇、抗癌、抗衰老、防治心血管疾病及糖尿病等方面均有一定疗效[3]。山西省吕梁市中阳县核桃资源丰富，栽培面积已达2.23 万hm2，但现有栽培品种多达30 余个，混杂不清，急需确立主栽品种。有关研究表明，核桃仁矿质元素的种类和含量都较为丰富[4-6]，其中，K 含量达 5.35 mg/g，Ca 含量达 2.11 mg/g，Fe含量达0.15 mg/g，但不同品种间矿质元素含量存在差异，且 Fe，Cu 和 Zn 含量差异较大[7]；此外，不同地区、不同立地条件下核桃仁Zn，Fe 和Mn 元素含量也存在明显差异[8]。因此，研究中阳县不同核桃品种间矿质元素含量的差异，对指导当地核桃品种化、良种化栽培具有重要意义，也是核桃营养价值深层次开发利用的关键。但有关中阳县核桃矿质元素的含量差异，目前尚缺乏深入的研究和系统的评价分析。

本研究以吕梁市中阳县19 个核桃品种为试材，通过对其核仁中矿质元素含量的测定、比较和分析，以筛选出适宜在中阳县推广种植的矿质元素含量较高的核桃品种，旨在为中阳县核桃品种选择提供参考。

1 材料和方法

1.1 试验材料

以吕梁市中阳县18 个主要核桃品种为试材，分别为辽核 1 号（LH-1）、辽核 3 号（LH-3）、辽核4 号（LH-4）、辽核 5 号（LH-5）、中林 1 号（ZL-1）、中林 3 号（ZL-3）、新新 2 号（XX-2）、中林 5 号（ZL-5）、西林 2 号（XL-2）、晋龙 1 号（JL-1）、晋龙2 号（JL-2）、礼品 2 号（LP-2）、鲁光（LG）、薄壳香（BKX）、阿九（AJ）、绿岭（LL）、香玲（XL）和 1 个地方品种（DF），树龄在10～12 a，常规管理。以清香核桃品种（QX）为对照。

1.2 试验方法

试验采用单株小区，随机区组设计，3 次重复，共选取57 株树。于2017年9月核桃成熟期，选择树冠外围青果皮变黄但尚未开裂的30 个果实，大小基本一致，无病虫危害；采用核桃剥皮机脱青皮，用流水清洗，自然晾干后，存放于阴凉干燥通风处；每个核桃用手工剥壳，取核仁的1/4，在60～70 ℃电热鼓风干燥箱烘至恒质量，研钵研碎，混匀，自封袋保存。

1.3 矿质元素含量测定

准确称取0.500 0 g 核桃样品放入消解罐中，缓慢加入10 mL HNO3和2 mL 30%的双氧水，轻轻摇匀后，让其自然反应，待反应结束后，放入消解炉内进行消解；将冷却后的消解液转入25 mL 三角瓶中，在140 ℃电热板上沙浴加热至近干，再加入6 mol/L HCl 5 mL，继续在电热板上加热至溶液变成白色透明并冒白烟为止，待消解液冷却后，用25 mL容量瓶定容，待测。

采用火焰光度法测定核桃样品中K 元素含量，采用原子吸收分光光度法测定核桃样品中Ca，Mg，Fe，Mn，Cu 和 Zn 元素的含量。

1.4 数据处理

采用Excel 2016 对数据进行整理，采用SAS 8.0 对数据进行差异显著性和主成分分析。

2 结果与分析

2.1 不同核桃品种矿质元素含量比较分析

2.1.1 大量元素比较 从表1可以看出，不同品种K 含量在0.698 9%～0.934 6%，平均值达0.813 6%。JL-1，LH-3，JL-2，LL，ZL-3，LP-2，XL-2 和 LH-4 的K 含量较其平均值分别提高14.87%，14.12%，8.87%，6.77%，6.62%，6.13%，3.75%和2.97%，其中，JL-1，LH-3 和JL-2 的K 含量较对照清香品种分别显著提高了 24.10%，23.29%和 17.62%（P＜0.05）。

不同品种Ca 含量在0.046 9%～0.155 6%，平均值达 0.090 4%。LH-4，LG，XL-2，LH-1，XL，ZL-5，BKX，ZL-1，XX-2 和 JL-1 的 Ca 含量较其平均值分别提高了72.02%，55.53%，33.41%，13.83%，8.74%，5.31%，4.31%，4.31%，1.77%和 1.55%，其中，LH-4，LG 和 XL-2 的 Ca 含量分别是对照的 3.32 倍，3.00 倍和2.57 倍，且差异达显著水平（P＜0.05）。

不同品种Mg 含量在0.057 0%～0.088 5%，平均值达 0.074 3%。XL，LH-4，ZL-3，JL-1，LG，AJ，JL-2，LH-3，ZL-1 和LP-2 的 Mg 含量较其平均值分别提高了 19.11%，7.94%，7.00%，6.06%，5.79%，5.38%，3.10%，2.83%，2.69%和 0.94%，其中，XL，LH-4，ZL-3，JL-1，LG，AJ，JL-2，LH-3，ZL-1 和 LP-2 的Mg 元素含量较高，与对照相比，分别显著提高了38.93%，25.90%，24.80%，23.70%，23.39%，22.92%，20.25%，19.94%，19.78%和 17.74%（P＜0.05）。

2.1.2 微量元素比较 不同品种Fe 含量在0.751 7～23.784 0 mg/kg，平均值达 18.195 4 mg/kg。LP-2，JL-1，LG，DF，XL，LH-1，XL-2，LH-4，JL-2，BKX，QX和XX-2 的Fe 含量较其平均值分别提高了30.71%，25.45%，23.55%，22.05%，20.51%，19.12%，15.15%，9.03%，8.33%，6.15%，5.65%，4.28%，其中，LP-2，JL-1，LG，DF，XL，LH-1 和 XL-2 的 Fe 含量较高，与对照相比，分别提高了23.72%，18.75%，16.94%，15.52%，14.06%，12.75%和8.99%。

不同品种Mn 含量在14.285 0～35.525 0 mg/kg，平均值达 24.121 8 mg/kg。ZL-5，LG，LL，JL-2，XX-2，AJ，XL-2，QX 和 XL 的 Mn 含量较其平均值分别提高了68.19%，68.07%，66.80%，59.32%，39.45%，28.62%，23.55%，17.18%和 16.56%，其中，ZL-5，LG，LL，JL-2，XX-2，AJ 和 XL-2 的 Mn 含量较高，与对照相比，分别提高了43.54%，43.43%，42.35%，35.97%，19.01%，9.76%和5.43%。

不同品种Cu 含量在9.311 7～19.890 3 mg/kg，平均值达 12.905 0 mg/Kg。BKX，LG，JL-1，ZL-5，LH-1，XL，LP-2，JL-2，XX-2 和 LH-3 的 Cu 含量较其平均值分别提高了46.38%，27.52%，13.52%，11.17% ，11.16% ，10.32% ，3.72% ，3.27% ，2.22% 和1.27%，其中，BKX 和LG 的Cu 元素含量相对较高，分别是对照的2.03 倍和1.77 倍，且差异达显著水平（P＜0.05）。

不同品种Zn 含量在81.410 0～155.146 7 mg/kg，平均值达 132.029 0 mg/kg。BKX，ZL-5，JL-1，LH-3，LP-2，XL-2，XX-2，QX，DF 和 LL 的 Zn 含量较其平均值分别提高了17.51%，12.71%，11.69%，11.45%，9.68%，5.63%，5.38%，5.17%，4.87%和3.11%，其中，BKX，ZL-5，JL-1 和 LH-3 的 Zn 含量较高，与对照相比，分别显著提高了11.73%，7.16%，6.20%，5.96%（P＜0.05）。

2.1.3 矿质元素变异性分析 对不同核桃品种矿质元素含量的变异性分析可知，大量元素中Ca，Mg和K 的变异系数依次为30.06%，9.00%和8.27%，微量元素中Mn，Fe，Cu 和Zn 的变异系数依次为29.43%，29.34%，18.21%和 12.93%。其中，Ca，Mn，Fe 和Cu 元素含量的变异系数相对较大，Mg 和K元素含量的变异系数相对较小。不同核桃品种核仁矿质元素含量中 K，Ca，Mg，Fe，Mn，Cu 和 Zn 元素的最高含量分别是最低含量的1.34 倍、3.32 倍、1.55 倍、31.64 倍、2.49 倍、2.03 倍和 1.91 倍。

表1 核桃各品种矿质元素含量分析

2.2 核桃矿质元素含量的主成分分析

对19 个核桃品种矿质元素含量的主成分分析表明（表2），第1 主成分的贡献率较高，达到32.888%，第1 主成分 PCA1＝0.539 K＋0.647 Ca＋0.328 Mg＋0.640 Fe＋0.569 Mn＋0.705 Cu＋0.506 Zn，由于 K，Ca，Fe，Mn，Cu，Zn 的权重系数均为正值，且数值较大，所以，PCA1 可以看成是 K，Ca，Fe，Mn，Cu，Zn 含量的综合指标，若某核桃品种的PCA1 值较高，说明该品种的这6 种矿质元素含量均较高。第2 主成分PCA2 的贡献率为17.461%，只有Mg 的权重系数最高，为0.860，所以，PCA2 主要反映的是Mg 元素的含量。第3 主成分PCA3 的贡献率为16.522%，Zn 的权重系数为正值，且较高，Ca，Mn 的权重系数为负，权重系数绝对值也较高，若某核桃品种的PCA3 值高，说明该品种的Zn 含量较高，且Ca 和Mn 含量较低。主成分分析结果说明，在反映核桃矿质元素综合含量时，Cu 元素可以作为首要性状；其次是Ca，Fe 和Mn；再次是K 和Zn；最后是Mg，因此，在比较或评判不同核桃品种矿质元素含量时，可将Cu，Ca，Fe 和Mn 元素作为重要的参考指标。

表2 矿质元素成分的主成分矩阵

2.3 综合评判结果及等级的划分

对表1的数据进行极值标准化处理[9]，得到评判模糊矩阵：R＝（rij），rij＝（xij-minxj）/（maxxijminxij[10]；根据核桃各矿质元素含量的主成分分析结果中各成分在3 大主成分中所占比例的综合[9]，分别给 K，Ca，Mg，Fe，Mn，Cu 和 Zn 元素含量赋以权重值，分别为0.211，0.128，0.202，0.106，0.036，0.172和0.145。

对核桃矿质元素进行模糊综合评判，评判值越大，表明该品种矿质元素综合含量越高。根据综合评判值的大小，结合评判值差异分布（图1），将各品种矿质元素含量划分为4 个等级：综合评判值＞0.60 的为矿质元素含量相对较高的品种，从高到低排序依次为 JL-1，LG，LH-3，JL-2 和 XL；综合评判值在0.53～0.60 的为矿质元素含量较高的品种，从高到低核桃品种依次为BKX，LH-4，XL-2，LP-2和ZL-5；综合评判值在0.42～0.53 的为矿质元素含量中等的品种，从高到低排序依次为LH-1，DF，LL 和XX-2；综合评判值小于0.42 的为矿质元素含量较低的品种，从高到低排序依次为ZL-1，ZL-3，AJ，QX 和 LH-5。

3 讨论

3.1 不同核桃品种大量元素的差异

核桃中的大量元素与人体健康密切相关，其在调节体液平衡、构成人体骨骼和牙齿、降低毛细血管和细胞膜通透性等方面具有重要作用[11]。有研究表明，不同地区[12]、不同类群[13]、不同品种[7，12，14]甚至不同单株间[15]核桃矿质元素含量差异均较大。尚磊等[7]对安康市不同核桃品种大量元素研究表明，K 元素变幅在0.30%～0.40%，Ca 元素变幅在0.10%～0.32%，Mg 元素变幅在0.15%～0.20%。本试验结果表明，K，Ca 和Mg 元素含量变幅分别在0.698 9%～0.934 6%，0.046 9%～0.155 6%和 0.057 0%～0.088 5%，中阳县核仁中大量元素中K 元素含量相对较高，Ca 和Mg 含量相对较低。地区和品种差异可能是造成试验结果不一致的主要原因。

变异系数反映性状变异幅度的大小[12]。本研究表明，19 个核桃品种间大量元素含量变异明显，变异系数在8.27%～30.06%，其中，Ca 元素含量变异系数最大，K 和Mg 含量变异系数相对较小，这与耿树香等[16]、浦光兰等[17]和常君等[18]分别对云南核仁，核桃杂交子代群体和山核桃不同无性系的研究结果一致；而这与辛洪河[8]、尚磊等[7]的研究结果不一致。可能是由于核仁中矿质元素含量的变异情况与立地条件、品种、土壤和气候等因素有关。

3.2 不同核桃品种微量元素的差异

核仁中的微量元素是人体转氨酶和脯氨酸酞酶等多种酶的组成成分或激活剂[19]，同时也是肌红蛋白、血红蛋白等物质的组成成分[20]，对人体健康起着重要的作用。尚磊等[7]、常君等[18]对核桃和山核桃微量元素含量的研究表明，不同核仁中Fe 和Mn含量差异相对较大。尚磊等[7]对不同核桃品种微量元素研究表明，Fe 元素含量变幅为62.5～96.8 mg/kg，Mn 元素含量变幅为 36.1～84.3 mg/kg，Cu，Zn 元素含量变幅分别为11.1～20.2 mg/kg 和20.0～44.0 mg/kg。本试验结果表明，中阳县不同核桃品种Fe，Mn，Cu 和Zn 元素含量分别达到了0.751 7～23.784 0，14.285 0～35.325 0，9.311 7～18.890 3，81.410 0～155.146 7 mg/kg。中阳县核仁中微量元素Fe 和Mn元素含量相对较低，而Zn 元素含量相对较高。

4 结论

吕梁市中阳县19 个核桃品种间各矿质元素含量存在差异，其中，JL-1，LG，LH-3，JL-2 和 XL 等核桃品种矿质元素含量综合较高，适宜在山西省中阳县推广种植。不同核桃品种中，Ca，Mn，Fe 和Cu元素含量变异系数相对较大，K 和Mg 含量变异系数相对较小。Cu 元素在核桃矿质元素综合性状表现中为首要性状，其次是Ca，Fe 和Mn，再次是K 和Zn，最后是Mg。因此，在评价不同核桃品种矿质元素含量时，应将Cu，Ca，Fe 和Mn 作为重要的参考指标。