干旱半干旱区不同中华钙果品种的生理及营养特性分析

姚泽，姜生秀，严子柱,3，王祺，马新兵

（1甘肃省治沙研究所，兰州 730700；2甘肃省沙生植物工程技术研究中心，兰州 730700；3甘肃省荒漠化与风沙灾害防治国家重点实验室培育基地，兰州 730700）

0 引言

欧李是蔷薇科樱桃属李亚科矮小灌木类经济植物，是中国特有的野生果树之一[1]。20 世纪六七十年代开始对野生欧李进行人工培育，目前在国内已形成了3 个欧李品系，即山西农业大学培育的‘农大钙果’系列、内蒙古农业大学培育的‘国珍’系列和河北农业大学培育的‘京欧’系列[2]。欧李具有良好的生态、观赏、经济和药用保健价值[3]，在中国北方10多个省份均有种植，具有极强的适应性和抗逆性[4]。欧李花色以白色和粉色为主，开花时节花团锦簇，花朵密集，具有很高的观赏价值，可作观赏植物[4]；果色艳丽，有红色、黄色和紫红色等，硕果成串，且果实营养价值高，含有人体所需的17 种氨基酸[5]，尤其是果实中含有能够直接被人体吸收的游离态钙离子、铁离子和钾离子等，更利用于婴幼儿、孕妇及老年人补钙[6]。果实可鲜食亦可加工，果仁可入药，根系丰富，具有极强的保水固土作用[7]。发展欧李产业对建设生态农业、生态林业、走循环经济之路具有十分重要的意义[8]。笔者以在山西农业大学园艺学院杜俊杰研究团队人工培育成功且得以国家认证的3 个品种‘农大钙果4 号’(Ca4)、‘农大钙果5 号’(Ca5)、‘农大钙果6 号’(Ca6)为研究对象，在栽植年限相同、管理水平基本一致的条件下，对不同品种在同一区域生长结果及营养特性进行相关性分析比较研究，以期为中华钙果栽植区域的拓展、最适宜推广区域的选择及丰产栽植技术的探索提供依据。

1 试验地概况

引种试验地位于甘肃省民勤治沙综合试验站内（东经102°58′、北纬38°34′，海拔1378 m），属温带干旱荒漠气候。夏季酷热，冬季寒冷，日温差大，年均气温7.6℃，极端低温-30.8℃，大于10℃活动积温3036.4℃；气候干燥，降水稀少，蒸发强烈，多年均降水113.2 mm，年均蒸发2604.3 mm，蒸发量是降水量的23倍，空气相对湿度47%，空气干燥度5.1，最高18.7；光热充足，年均日照2799.4 h，无霜期175 d；冬季盛行西北风，全年风沙日83 d，多集中在2—5月，年均风速2.5 m/s，最大风速23.0 m/s。原产地与引种试验区的气候环境条件对照见表1。

表1 欧李原产地及试验研究区的气候对照表

2 材料与方法

2.1 试验材料

本试验所用‘农大4 号’、‘农大5 号’、‘农大6 号’2018年春季引自山西省绛县中华钙果培育基地，以民勤沙生植物园种植的野生欧李生态苗作为对照。引种的3 个中华钙果品种及对照均为3 年生优质壮苗，株高、地径等生理指标基本一致，在试验研究地按0.8 m×1.0 m 的株行距定植，定植后及时浇透，栽培技术和管理水平保持一致。定植后第2年即2019年春季各品种均能开花、结果，正常生长发育。

2.2 试验方法

2019年6—9月选择晴朗天气，分别从引种的3个中华钙果品种及对照中定株选取5 株长势一致的植株，采用Li-6400 XT 便携式光合仪(LI-COR，USA)测定植株顶部健康、成熟叶片的光合参数，选用自然光源，透明叶室，7:00—19:00每2 h测定1次，每次连续测定3 d，每株测定3 片叶子，每个叶片重复记录5 组数据，取平均值。测定参数包括净光合速率(Pn)、胞间CO2浓度(Ci)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)等。光合参数测定完毕后，从定株观测株中选择3株，每株同方位同层次取样叶5片，密封袋带回室内，YMJ-C叶面积扫描仪测定叶面积。

每个供试品种随机抽取100 株，逐株测定产量及相关指数。测定指标包括单株结果枝数、每结果枝结果数量、结果重、果实纵径、果实横径、果肉厚度、果形指数和可溶性固形物含量等。果实纵、横、侧径使用游标卡尺进行测定。用1/100 电子天平测得单果质量。可溶性固形物含量使用数显糖度计测定。

2.3 数据处理

数据采用Excel 和SPSS 26 软件进行数据分析和图表绘制，用Duncan 检验法进行多重比较，分析差异显著性。

3 结果与分析

3.1 叶形指数的差异性分析

叶片是植物进行光合和蒸腾作用的主要器官，是植物与外界进行水、气交换的重要门户，叶形态与植物的生理-生物力学需求联系紧密，叶形除与其自身遗传因素有关外，与生态环境、营养条件亦有直接关系，叶面积大提高了光合和暗呼吸速率[9]。由表2可以看出，‘农大5号’的叶长均显著大于对照、‘农大4号’和‘农大6 号’(P˂0.05)，而对照、‘农大4 号’和‘农大6 号’之间无显著性差异(P>0.05)。叶宽、叶面积均表现为‘农大5号’>‘农大4号’>对照>‘农大6号’，且‘农大5号’均显著大于‘农大6号’(P<0.05)。由此说明引种试验区‘农大5号’叶形优于对照、‘农大4号’和‘农大6号’。

表2 不同中华钙果品种的叶形观测值差异性分析

3.2 光合参数间的相关性分析

净光合速率是植物光合作用积累的有机物，是反映光合作用的一种表示方法[9]。由表3可得，中华钙果的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、叶面饱和水汽压、叶片温度和CO2浓度之间均呈显著正相关关系(P<0.05)，而与胞间二氧化碳浓度之间均呈显著负相关关系(P<0.05)。净光合速率与气孔导度、蒸腾速率在一定范围内变化是一致的[10]，即气孔导度越大，净光合速率和蒸腾速率越大，而胞间二氧化碳浓度越小。

表3 中华钙果光合参数间的相关性分析

3.3 果形指数及果重的比较及相关性分析

海拔是影响植物生长发育的外界环境因素之一[11]，随着海拔的增加，叶片厚度和叶片面积减少，叶干物质含量增加[12]，会影响到植物叶片比叶面积、气孔导度等，同时随着海拔高度的升高，比叶面积总趋势是逐渐下降的。海拔对果实形状和色泽影响较大，同一品种的果实，通常在海拔较高的地区果实纵经大，使果形变得更长些，出现畸形果的比例会高。由表4可得，果纵径、横径均、单果重均表现为‘农大5号’>‘农大4号’>‘农大6号’>对照，且‘农大5号’均显著大于对照(P<0.05)；果形指数表现为‘农大4号’>‘农大6号’>对照>‘农大5号’。由此说明，引种中华钙果果形变形比对照大，果实单果重比对照大，这是由于引种试验区的气温较高，温差较大，其合成的干物质量较大，使果实的硬度大于对照。同时从果形指数值比较，‘农大5号’的果形指数最小，即果粒更圆，果实的商品价值会更高。

表4 不同中华钙果品种果实果形指数及果重

植物性状是物种长期进化过程中适应不同环境的结果，能够客观表达植物对外部环境的适应性，如植物高度、叶片大小等[9]。由表5 分析可知，中华钙果叶面积与结果枝数有极显著的负相关关系(P<0.01)，即结果枝数越少，叶面积越大；结果枝数与结果总量呈显著正相关(P<0.05)，即结果枝越多，结果量越大；而结果数量与平均单果重呈负相关关系(P<0.05)，即结果数量越多则单果重越小，结果数量越少则果重越重。由此可以得出，要实现中华钙果的高产优质，必然通过修剪、抹芽、疏花、疏果等丰产管理技术，控制合理的结果枝数和结果数量，才能实现钙果的高产、稳产的目标。

表5 不同中华钙果品种生物量的相关性分析

3.4 不同品种中华钙果的主要营养成分比较与差异性分析

钙元素是构成植物体内细胞壁、果胶质和钙调素的重要成分[13]。中华钙果是经济林植物，要实现对其优良品种的示范推广，扩大种植范围，使人们认知其营养价值，才会使其有更加广阔的开发利用前景。不同品种中华钙果的主要营养成分化验结果见表6。不同品种中华钙果中，‘农大5号’钙含量最高，达到531.00 mg/kg，显著大于‘农大4 号’、‘农大6 号’和对照(P<0.05)；维生素C 含量表现为对照>‘农大4 号’>‘农大6 号’>‘农大5 号’，且对照均显著大于3 个引种品种(P<0.05)；总糖含量均表现为‘农大5 号’>‘农大6 号’>对照>‘农大4 号’，中华钙果成熟果品的口感略偏酸，而‘农大5 号’的口感明显较甜，这与其果实中的总糖含量显著较高有着直接关系，这是因为‘农大5号’的叶面积大、净光合速率较大，通过光合作用合成糖分较大有直接关系，这与所测定的总糖含量较高完全相符，所以要培育以鲜食为主的品种应以‘农大5 号’为主。

表6 不同中华钙果品种常规营养成分及微量元素含量

人体中的蛋白质一般是由20种氨基酸构成，其中8种为非人体合成，必须通过食物摄取才能获得[14]。更全面地了解和掌握中华钙果果实中的氨基酸的含量，可为其综合开发利用起到指导作用。由表6可知，‘农大5号’蛋白质含量大于对照，而‘农大4号’和‘农大6号’均小于对照，但不同品种中华钙果蛋白质含量之间均无显著性差异。

由此可得，引种中华钙果品种果实的营养成分优于对照，‘农大5 号’是更适宜大面积推广种植的优良品种之一，在引种试验区推广和利用具有更为重要的经济价值和应用前景。

4 结论

本研究对不同品种中华钙果进行了生理特性及营养成分的差异性分析和综合评价，得出如下结论：（1）‘农大5号’叶长、宽、叶面积均大于对照、‘农大4号’和‘农大6号’。（2）引种的3个中华钙果品种的果纵径、横径、单果重均大于对照，且‘农大5号’大于‘农大4号’和‘农大6号’，而果形指数‘农大5号’小于对照、‘农大4号’和‘农大6号’。（3）不同品种中华钙果中，‘农大5号’钙含量和蛋白质含量最高，维生素C含量最小。（4）中华钙果的结果量与结果枝数呈正相关，与单果重呈显著负相关关系；叶面积与结果枝数呈显著的负相关关系。

5 讨论

本研究发现，研究区所引种的3个中华钙果品种，果实钙含量表现为‘农大5号’>‘农大6号’>‘农大4号’>对照，即随着人工培育进程的不断进步，其果实的含钙量增加，这可能是由于人工培育和优选进一步提高了中华钙果吸收Ca 的能力，其形成原因需要进一步研究。‘农大5号’叶长、宽、叶面积均大于对照，这是由于叶片是植物大气系统水分、能量交换的基本单元，对照气候条件属于暖温带、半湿润大陆性气候，而引种试验区属于温带大陆性干旱荒漠气候区，有研究表明，环境越干旱，温度越低，比叶面积越小，叶片厚度越厚，叶组织密度越小[9-10,12]，这与本研究结果一致。气孔密度控制植物与环境水分、气体交换，与植物光合作用、蒸腾作用及呼吸作用密切相关，其主要受到温度和水分的影响，温度主要通过水分来影响气孔密度，植物水分利用率越高，气孔密度越大[15]。研究表明，引种的3个中华钙果品种的果纵径、横径均、单果重均大于对照，这是海拔高、光照强、昼夜温差大等因素综合作用的结果。海拔差异导致水热重新分配形成的环境梯度，对植物叶功能性状产生一定影响，随着海拔的增加，叶片厚度和叶片面积减少，叶干物质含量增加[12]。叶面积通过调节光合面积和叶表温度2条途径影响叶片的光合、呼吸速率，与植物相对生长速率呈显著的正相关关系[9]，无论从外观粒径上比较，还是单果重比较，‘农大5号’均优于‘农大4号’和‘农大6号’，说明‘农大5号’是更适宜民勤重点培育发展的鲜食品种。引种试验区蛋白质与钙含量平均值高于对照试验区，而维生素C的平均含量出现相反情况，这是由于引种区属干旱荒漠气候区，其日照强、温差大，高温使果实中形成的维生素C 易于分解。国内关于欧李资源分布、生物学特性、选育等方面开展了一系列研究[6-7,16]，影响果实品质的因素除自身的遗传因素外，果实品质形成的外界环境因素会相互作用、共同影响。