南方油橄榄适宜良种及其授粉品种筛选
2021-04-15牛二利傅玉楼刘丽娥朱申龙
牛二利 傅玉楼 刘丽娥 朱申龙
(1浙江省农业科学院作物与核技术利用研究所,浙江 杭州 310021;2浙江绿泉农业科技开发有限公司,浙江 丽水 323700)
油橄榄(Olea europaeaL.)是世界著名的亚热带果树和重要经济林木,与油茶、油棕和椰子并称为四大木本油料树种,至今已有4 000 多年的栽培历史[1-2]。新鲜的油橄榄果实可经物理压榨方式获得橄榄油,因其富含不饱和脂肪酸、多酚、微量元素和β-谷甾醇等生物活性类物质,长期食用具有降低胆固醇、预防心血管疾病等功效,有“液体黄金”之美誉[3-5]。油橄榄起源于小亚细亚,盛产于西班牙、意大利等地中海沿岸国家[1-2]。目前全世界油橄榄种植面积已达1 100 万hm2,主要分布在西班牙、意大利和希腊等国家[1,6-7]。我国于20世纪60年代开始规模化引种,已有50 余年的引种栽培历史[8]。当前,全国油橄榄的种植面积约8 万hm2,主要分布在甘肃、四川、云南和重庆等省市,局部地区已实现产业化[8-9]。据2018年统计数据,我国年产橄榄油约6 000 t,仅为国内橄榄油总消费量的10%,远不能满足市场的消费需求,进口依存度较高[7]。因此,扩大油橄榄种植面积对增加食用油供给、保障食用油安全具有重要意义[10-11]。
油橄榄约有2 000 多个品种,我国引进登记在册的品种有157 个,其中生产上有较大种植面积的品种20 余个[1,6]。佛奥、莱星、豆果、皮削利和科拉蒂纳等品种具有耐旱耐瘠、抗逆性较强、丰产性较好、含油量高、油质佳等优良特性,是当前我国油橄榄主产区的主栽品种[6,12]。对于我国南方其他地区,虽然丘陵山地资源十分丰富,可以为发展油橄榄产业提供巨大的潜在种植空间[13-15],但由于雨期长、年降雨量大(1 000~2 000 mm)且土壤酸性强、质地粘、透气性差,多数油橄榄品种面临严重的环境胁迫而难以正常生长,树体早衰、只开花不结果或挂果少产量低等问题普遍存在[16-17]。鉴于此,南方大部分地区曾被认为是油橄榄种植的非适生区,引种实践也因此在20世纪80年代后相继中止[8,18-19]。因此,筛选适宜我国南方气候和土壤等环境条件的优良品种、推广配套栽培技术对发展油橄榄产业十分重要。
开花、花量和有效坐果是油橄榄取得丰产的基础。由于遗传物质和气候、营养等生长条件的影响,不同油橄榄品种自花或异花授粉的结实性差异明显,部分品种甚至自花不实[12]。实践表明,只有少数品种在自花授粉的情况下能取得满意的产量,对于大多数品种来说,异花授粉可以提高油橄榄的坐果率,但不同授粉组合提升幅度不同[12,20-21]。因此,对主栽品种配置亲和力强的授粉品种对油橄榄产量的提高至关重要。
本研究选用国际上广泛种植的10 个油橄榄品种在浙江省内开展田间试验,比较不同品种的营养生长特性、环境适应性和丰产性等,以期筛选出适宜我国南方红壤区种植的油橄榄品种,并通过研究不同品种的自花、异花结实性,提出适宜的授粉配置组合,为油橄榄良种推广应用奠定基础。
1 材料与方法
1.1 试验材料与试验地概况
本试验所用 10 个油橄榄品种为豆果(Arbequina)、费切罗(Fecciaro)、佛奥(Frantoio)、柯基(Koroneiki)、丽蒙娜(Limona)、小苹果(Manzanilla)、尼Ⅰ(Nichiskii Ⅰ)、贝·诺切拉(Nocellara del belice)、佩兰扎纳(Peranzana)和塔吉(Taggiasca),其中尼Ⅰ、柯基和豆果3 个品种分别源自前苏联、西班牙和希腊,其余7 个品种均来自意大利。
试验地位于浙江省丽水市松阳县古市镇(28°14′~28°36′N,119°10′~119°42′E),属中亚热带季风气候,温暖湿润,四季分明,雨量充沛,年平均降雨量1 700 mm。试验地自北向南呈缓坡下降,排水通畅,土壤酸性强、质地粘、肥力差。0~30 cm 土层基本肥力:pH 值4.3、有机质含量8.9‰、全氮含量0.5‰、全磷含量0.4‰、速效氮含量43.4 mg·kg-1、速效磷含量11.2 mg·kg-1、速效钾含量37.0 mg·kg-1、硼含量0.2 mg·kg-1、钙含量84.2 mg·kg-1;30~60 cm 土层基本肥力:pH 值4.5、有机质含量8.2‰、全氮含量0.4‰、全磷含量0.3‰、速效氮含量53.1 mg·kg-1、速效磷含量16.1 mg·kg-1、速效钾含量71.0 mg·kg-1、硼含量0.2 mg·kg-1、钙含量76.9 mg·kg-1。
1.2 试验设计
于2013年8月开始整地,挖长、宽、深各为1 m 的种植穴,每穴施有机肥20 kg、复合肥1 kg、钙镁磷肥1 kg 和石灰0.5 kg 作为基肥,与表土充分混匀后回填穴内,并高出地表30cm。
选择各参试品种高度为1.0 m 的2年生扦插容器苗于2014年春定植,每个品种定植9 株,南北成行种植,株行距为5 m×6 m,种植后立即用小竹竿扶正绑直。除2016年1月试验地受低于-9℃的严寒气候影响外,其余年份气候正常。2014—2016年不作任何修剪,2017—2018年仅对着生位置较低的下部枝条和生长特别旺盛的徒长枝进行轻度修剪。每年秋天沿树冠滴水线挖沟环施农家肥(20.0~40.0 kg/株)和适量石灰,开春后分2~3 次施复合肥(0.3~1.0/株)。以自然灌溉为主,必要时辅以滴灌补水防旱。
1.3 测定项目与方法
2018年对各参试品种进行树体性状的调查。首先,对各品种的9 个单株进行树高、冠幅和干径的测量;其中,冠幅为东西和南北方向的平均值,干径为地表以上5 cm 处的主干直径。其次,每个品种选取3 个长势健壮且一致的单株,每个单株分别选取东、南、西、北4 个方位的1年生枝条各3 支完成新梢长度、叶片着生数和脱落数的统计,并计算落叶率。
进入幼果期后,调查各品种的初花期、挂果株率、单株产量和果实特性等。其中,初花期为各品种2018年第一朵花开放的日期,挂果株率为开花挂果株数在所有单株中的占比,单株产量为当年开花挂果株单株产量的平均值。果实特性所用样品收集于2018年,以果实成熟指数=4 作为取样标准,即果皮转为黑色,但果肉为白色[1],测定性状包含单果重、果实横径和纵径、果核重、含油率等。其中单果重、果实横径、纵径和果核重为30 个鲜果的平均值,果形指数为果实纵径和横径的比值,肉核比为果肉重与果核重的比值。含油率的测定采用索氏抽提法[22],即将适量鲜果称重(W0)后立即粉碎,转移至滤纸中先于60℃烘24 h,然后于105℃烘至恒重并称重(W1);取另一滤纸将烘干后的样品密封并置于索氏抽提器中,用无水乙醚回流提取12 h,然后于60℃烘2 h,再于105℃烘至恒重并称重(W2)。设置3 个生物学重复。按照公式计算含油率:
2018年通过花期套袋隔离的方法进行坐果率的调查,主要授粉方式包括天然杂交、自花授粉和人工定向异花授粉。每个品种选取3 个长势健壮且一致的单株,每株树分别选取东、南、西、北4 个方位的1年生且总花数为500~1 000 的结果枝组完成坐果率的调查,坐果率为同一结果枝组的果数与花数的比值。
1.4 统计分析方法
采用Microsoft Excel 2010 和SPSS 13.0 对试验数据进行整理和分析,其中显著性分析采用单因素方差分析法(P<0.05)。
2 结果与分析
2.1 不同品种幼树期至初果期营养生长及树型特征
树高、冠幅和干径是反映油橄榄树形特征的3 个形态性状。2018年田间调查结果显示(表1),10 个参试品种树高介于343.3~386.7 cm 之间,平均为368.1 cm,比2014年定植初期(1.0 m)平均增加268.1 cm,其中树高最高的品种是塔吉,达386.7 cm,最低的品种是费切罗,为343.3 cm,方差分析表明,品种间树高差异未达显著水平。参试品种冠幅介于262.5~395.0 cm,平均为350.7 cm,其中树冠最大的品种是佛奥,为395.0 cm,最小的品种是费切罗,为262.5 cm。各品种干径介于8.4~12.2 cm,平均为9.8 cm,干径最大的品种是佛奥,为12.2 cm,最小的品种是豆果,为8.4 cm。佛奥、塔吉和贝·诺切拉3个品种的树体高大、粗壮,而费切罗树体较小且主干较细,其余品种树形适中。
各参试品种2018年新梢生长情况调查结果显示(表2),各品种新梢长、叶片数和落叶率情况不一。新梢长为30.7~41.4 cm,平均为34.5 cm,新梢最长的品种是丽蒙娜,为41.4 cm,其次是小苹果和柯基,分别为39.6 cm 和38.0 cm,最短的是尼Ⅰ,为30.7 cm。叶片总数介于28.0~41.9 之间,平均为32.9,叶片数最多的品种是丽蒙娜,为41.9,最少的是佛奥,为28.0。各品种新梢普遍存在不同程度的落叶情况,落叶率介于13.8%~31.3%之间,平均为19.0%,落叶率最高的品种是佩兰扎纳,为31.3%,其次是佛奥和贝·诺切拉,分别为24.5%和24.2%,最低的品种是丽蒙娜,为13.8%。新梢长和落叶率是衡量油橄榄营养生长状况的重要指标,前者反映量的大小,后者表征质的优劣,落叶率高的品种暗示可能有较严重的逆境胁迫存在。
表1 油橄榄不同品种树体营养生长特点Table 1 Vegetative growth of different varieties of olive trees
2.2 不同品种幼树期和开花期差异
由表3可知,10 个品种开始挂果的时间可分为早中晚三类,豆果、尼Ⅰ和柯基3 个品种在2016年即种植后第3年便有少数植株开花挂果,是参试品种中最先挂果的3 个品种,幼树期最短,为早实品种;费切罗、丽蒙娜、小苹果、贝·诺切拉和佩兰扎纳5 个品种在2017年开始开花挂果,较上述3 个品种晚1年进入初果期,幼树期为3年;佛奥和塔吉2 个品种在2018年才开始开花,在参试品种中最晚开始挂果,幼树期最长。
此外,不同品种花期物候存在明显差异。佩兰扎纳开花最早,2018年4月24日初花,同年,豆果、费切罗、丽蒙娜、尼Ⅰ和贝·诺切拉4个品种初花期均为4月26日,柯基为4月27日,小苹果为4月28日,佛奥和塔吉为本试验中开花最晚的品种,4月29日初花。各品种初花期先后相差5 d,均在初花后2 d 进入盛花期,整个开花期历时7~8 d。在油橄榄建园时,通常都为主栽品种配置一定比例的授粉品种,花期相遇是选择理想授粉品种必须考虑的因素之一,要求花期的吻合度越高越好,切忌相差过大。
2.3 不同品种初果期产量表现
由表3可知,初果期各品种(除费切罗)挂果株率和单株产量均随树龄的增长而提高。尼Ⅰ、豆果和柯基3 个早实品种在2017年即初果期第2年,挂果株率分别为90.0%、70.0%和57.0%,平均单株产量分别为10.98、5.47 和2.88 kg。2018年3 个品种挂果株率分别达100.0%、90.0%和65.0%,分别较上一年提高10.0、20.0 和8.0 个百分点,平均单株产量分别为16.40、10.90 和5.90 kg,较2017年分别增产105%、99.3%和49.4%。贝·诺切拉、费切罗、丽蒙娜、小苹果和佩兰扎纳5 个品种均为2017年开始挂果,平均挂果株率和单株产量分别为22.2%和0.55 kg。2018年这5 个品种进入初果期第2年,平均挂果株率和平均单株产量分别为33.3%和1.26 kg,较上一年有明显提高。
比较同一自然年份各品种的产量,尼Ⅰ、豆果和柯基3 个早实品种在2017 和2018年均居前三位;但分析各品种初果期第2年的产量,尼Ⅰ、豆果和贝·诺切拉的单株产量分居前三位,因此本研究认为尼Ⅰ、豆果、柯基和贝·诺切拉是丰产性表现较好的品种。
2.4 不同品种果实特征特性
由表4可知,除佛奥和塔吉2 个品种未收到成熟果实外,其余8 个品种依果实大小可分为三类。小苹果、贝·诺切拉、尼Ⅰ和佩兰扎纳的单果重分别为5.80、5.28、4.33 和4.19 g,根据现行分类标准[23],属于重果形品种;费切罗和丽蒙娜的单果重分别为3.73和3.51 g,属中果形品种;豆果和柯基的单果重分别为1.12 和0.82 g,属轻果形品种。就果实形状而言,豆果、小苹果和佩兰扎纳的果形指数均小于1.25,为球形品种;费切罗、贝·诺切拉、丽蒙娜和尼Ⅰ的果形指数介于1.25~1.45 之间,为卵圆形品种;柯基果形指数达1.64,为细长形品种。
果核是油橄榄的重要特征性状之一,直接关系到果实的含油率和用途。由表4可知,果核最大的品种是尼Ⅰ,果核重为0.91 g,最小的品种是柯基,单核重为0.17 g。小苹果肉核比最大,为8.8,是理想的餐用品种;豆果肉核比最小,为3.5,是典型的油用品种。
果实含油率是油橄榄最为重要的性状之一。对8个品种的分析结果显示(表4),佩兰扎纳鲜果含油率为23.9%,居所有参试品种之首,其次是小苹果,为15.2%,贝·诺切拉鲜果含油率最低,仅为7.2%。
2.5 不同品种坐果率
2.5.1 不同品种自然坐果率比较 由表5可知,在田间自然授粉条件下8 个品种的坐果率介于0.3%~9.9%之间,平均为3.5%。其中柯基坐果率最高,为9.9%,显著高于其他品种,最低的品种是贝·诺切拉,仅为0.3%,远低于其他品种,其余6 个品种的自然坐果率介于1.4%~4.4%之间,处于较为正常的水平。依进入初果期的年份统计,初果期第3年的3 个品种(豆果、柯基和尼Ⅰ)平均坐果率为5.8%,而另外5 个初果期第2年的品种(费切罗、丽蒙娜、小苹果、贝·诺切拉和佩兰扎纳)平均坐果率只有2.1%,佛奥和塔吉2 个首次开花的品种,果实尚未完全成熟时已全部脱落。
2.5.2 自花和异花授粉坐果率分析 对尼Ⅰ、柯基和豆果3 个品种在开花前套袋隔离直到花期结束,使其自花授粉或施以人工定向异花授粉,比较不同品种/组合的自花/异花坐果率差异(图1)。结果表明,尼Ⅰ、柯基和豆果3 个品种的自花坐果率依次为4.2%、2.9%和1.1%,平均为2.7%。以这3 个品种为母本授以不同品种的花粉,所得不同授粉组合的坐果率介于2.4%~10.3%之间,平均为5.3%,较自花授粉提高近1 倍。具体而言,除柯基(母本)×尼Ⅰ组合的坐果率略低于母本柯基自花坐果率外,其余异花授粉组合的坐果率均较其母本自花授粉有不同程度的提高。其中,坐果率最高的组合是豆果×佩兰扎纳,达10.3%,较母本豆果自花授粉坐果率提高9.2 个百分点。对尼Ⅰ和柯基2 个母本品种而言,以塔吉和豆果分别为授粉品种的坐果率最高,坐果率分别为7.8%和6.1%,较自花授粉分别提高3.6 和3.2 个百分点。
3 讨论
表4 不同油橄榄品种果实性状Table 4 Fruit characteristics of different olive varieties
本研究对10 个油橄榄品种进行连续5年的田间试验,比较不同品种的适应性和丰产性,旨在筛选适宜中国南方酸性土壤和雨热同季环境条件种植的优良品种。在这10 个品种中,既有上世纪引进试种的品种,如佛奥和柯基等,也有首次引进试种的品种,如费切罗和丽蒙娜等。试验结果显示,10 个参试品种的营养生长均比较充分,与国外主产区同龄油橄榄树相比,树高、冠幅、干径和新梢生长量并不逊色[12,24-27],佛奥、塔吉和贝·诺切拉甚至出现树体生长过旺的趋势(表1),这可能与试验地充沛的自然降水等因素有关。但另一方面,枝梢营养生长的质量却有待提高,主要体现在新梢落叶普遍,落叶率为13.8%~31.3%。其中佩兰扎纳、佛奥和贝·诺切拉的落叶率均大于24.2%(表2),表明这3 个品种存在较严重的环境胁迫,不适宜在我国南方大面积种植。油橄榄适生区一般多为中性至微碱性土壤,且降雨较少[12,28],而我国南方红壤多呈酸性甚至强酸性,降雨量多且集中。因此如何科学利用丰沛雨水和酸性山地资源,变不利环境因素为有利生产条件值得进一步深入研究。
表5 自然状态下的品种坐果率比较Table 5 Comparison of fruit setting rate among different varieties under open pollination
油橄榄的幼树期因品种而异,一般为1~5年[12,24,29-30]。本研究参试各品种为2~4年(表3),其中尼Ⅰ、豆果和柯基种植后第3年即开始开花挂果,为早实品种,而佛奥和塔吉两品种则始花最晚,移植5年后才初次开花,且果实全部脱落。但是佛奥在国内外主产区表现普遍良好[1,12],因素推测,本研究中的初花不实现象与环境的胁迫存在较大关联。在参试品种中,尼Ⅰ、豆果、柯基和贝·诺切拉初果期(2018年)平均单株产量分别为16.4、10.9、5.9 和3.31 kg,居10个参试品种前列(表3),产量水平与国内外同龄油橄榄树相当[26,31],出油率分别为11.4%、10.5%、7.5%和7.2%(表4),较已有报道偏低[26-27,31],其与试验地环境条件以及收获时果实成熟指数等密不可分。由于这4 个品种尚处于初果期,随着树体的生长、结果能力的提高,推测盛果期各品种将具有更高的产量水平。综合考虑品种的树形特征和对环境的适应性、产量和含油率等因素,认为尼Ⅰ、豆果和柯基3 个品种可作为良种在我国南方红壤区推广种植。
油橄榄花量大,但坐果率较低,平均为2%~3%,更有部分品种自花不实,对此在建园时需要配置适宜的授粉品种[12,30]。本研究结果表明,尼Ⅰ、豆果和柯基3 个优良品种均自花可实,平均自花坐果率为2.7%(1.1%~4.2%),尤其是尼Ⅰ,其自花坐果率高(4.2%),在生产中可以采用单一品种种植模式。但鉴于这3 个品种的自然坐果率(3.1%~9.9%,平均5.8%)、及其与多个不同品种的异花坐果率(2.4%~10.3%,平均5.3%)均高于其自花坐果率(柯基×尼工授粉组合除外),建议在建园时无论主栽品种自花结实率多高,均应尽量配置适宜的授粉品种。具体而言,豆果品种应以佩兰扎纳为授粉品种,柯基配置豆果为授粉品种。而对于尼Ⅰ品种来说,虽然采用塔吉的花粉坐果率最高,但二者花期吻合度较低,存在授粉不充分的风险,以柯基做授粉品种为宜。
4 结论
本研究对10 个油橄榄品种进行连续5年的田间比较试验,结果显示,尼Ⅰ、豆果和柯基3 个品种表现树形适中、新梢生长良好、早实、果实产量高、含油率适中、自花结实等特性,可作为现阶段的优良品种,在我国南方适宜地区引种。比较不同授粉方式(自花、自然状态、人工异花异花)坐果率发现,建园时需配置亲和力强的授粉品种,具体为尼Ⅰ配置柯基、豆果配置佩兰扎纳、柯基配置豆果。本研究为油橄榄在我国南方的示范推广奠定了重要基础。