海拔对漾濞泡核桃果实经济性状和主要脂肪酸的影响

2024-04-24熊新武郝佳波毛云玲李俊南

西南农业学报 2024年2期

熊新武,郝佳波,张雨,毛云玲,陈鹏,李俊南,胡青,陆斌

(1.云南省林业和草原科学院漾濞核桃研究院,云南漾濞 672500;2.云南省林业和草原科学院,昆明 650201)

【研究意义】光照、温度、水分是影响蛋白质、脂肪、脂肪酸含量的主要自然生态因子,这些因素的综合作用可以在地理空间上得到体现[1]。云南具有良好的光照条件和适宜的积温,特别是“冬春季温暖干燥,夏秋季凉爽湿润”的气候特点为核桃生长发育创造了良好条件。云南是中国深纹核桃(JuglanssiggillataL.)的主要栽培区和重要产区,种植历史有1000 多年,而漾濞泡核桃是云南省深纹核桃种群最古老的晚实良种,是云南省第一大主栽品种[2-3]。漾濞泡核桃适应性强,种植区域广,地形多样。海拔变化会引起环境温湿度和光照等因子的变化,从而影响植株的生长发育和品质生态。漾濞泡核桃在一定的生态条件下会形成一定的品质生态,因此,研究海拔对漾濞泡核桃果实品质的影响可以揭示不同海拔与核桃品质之间的关系,对提高漾濞泡核桃品质和栽培区划具有指导意义。【前人研究进展】品质生态是在一定的自然条件和人类利用要求下,通过长期的选择压力形成的。在一定的环境条件下,生物的生长因素和反应机理必然受到生态条件的制约,经过长期的选择压力,生物在主要基因型上逐渐形成具有特定形态和生理特点的类型,以应对环境变化并适应生存[1]。近年来,大多数学者在果实品质、产量与海拔、光照强度、坡向、气象条件等方面进行了大量研究[4-8]。刘金凤等[9]研究指出,在海拔1200～2300 m的地区,细香核桃的品质较好,其中海拔1600～1800 m的品质最好。海拔主要影响了细香核桃果实的仁重、粒重、壳厚以及营养成分中的含水率、α-亚麻酸、棕榈酸和油酸的含量。李宝华等[10]研究指出,海拔对山核桃生长及其产量的影响较大,海拔500～600 m是山核桃的适宜生长区,在海拔800 m以上对产量影响不明显,对其长势有影响,高海拔地区山核桃树冠矮化,且长势较好。赵芳兄等[11]研究发现,弱光照可提高‘温185’核桃果实中可溶性糖和蛋白质含量,但果实中脂肪含量降低;乔振羽等[12]研究得出,葡萄种植园不同坡向微气候显著影响葡萄果实品质的形成,南坡温度高、湿度大有利于果实的糖分积累,北坡日照差、湿度小有利于果实的可滴定酸、单宁、总酚积累。丁熙柠等[13]研究发现,气象因子与油用牡丹凤丹籽种仁的亚麻酸和多不饱和脂肪酸的相对含量无显著相关性,而海拔与种仁蛋白质含量和粗脂肪含量呈显著负相关,与粗脂肪含量呈极显著负相关。果实营养品质主要由品种决定,但栽培因素和产地环境也会对其产生影响[14]。核桃的生长、结实和品质受到光照、水分、空气、温度、土壤、地势、坡度和海拔等多种因素的影响。此外,核桃果实中的脂肪是由糖转化而来,这一过程与植株的光合作用、呼吸作用和干物质积累紧密相关。同时,产地环境也与这些因子相互关联,综合影响果实的品质。【本研究切入点】核桃的品质特征主要是果实的经济性状和营养成分特征。核桃坚果的纵横径、单果重、壳厚、出仁率、仁重、脂肪和蛋白质含量等都是评价核桃品质的主要指标。然而,漾濞泡核桃作为云南省栽培面积最大的核桃品种,关于海拔对其果实经济性状和主要脂肪酸的影响研究却鲜见报道。【拟解决的关键问题】就同一生态区域每100 m海拔变化对漾濞泡核桃果实经济性状及主要脂肪酸的影响进行研究,以期揭示果实形态及营养成分的变异特性,为确定该品种的最佳适生栽培区和进一步开发应用提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验在云南省大理州漾濞县(99°36′～100°07′ E,25°12′～25°54′ N)进行。试验核桃林均为山地,最低海拔1540 m,最高海拔2400 m,相对高差860 m;年平均气温16.8 ℃,最高气温34.6 ℃,最低气温3.9 ℃;年均降雨量1100 mm。土壤类型主要为红壤土和紫色土,红壤土占29%,紫色土占71%。

1.2 试验材料

供试品种漾濞泡核桃,树龄20～30年,分别于2016年、2018年、2020年进行采样。采集点主要为漾濞光明村、马厂村,海拔1500～2300 m,坡向南坡,海拔每上升100 m进行果实采样(因实际采样中,1600 m海拔分布的核桃较少,未采样,数据分析无海拔1600 m),每个海拔段采集树体和树龄相当、长势较好、正常结实,树冠外缘采集青果,每株采集青果5～10 kg。青果带回实验室进行脱青、自然晾干处理。

1.3 试验方法与指标测定

经济性状测定主要采用经济林研究法[15];游标卡尺测量纵径、横径、棱径、壳厚;电子天平测量干果重;电子称称量核桃的总果重及总仁重,根据Kr(%)=(Wk/Wn)×100 计算出仁率,Wk表示总仁重,Wn表示总果重;脂肪、脂肪酸组分参照GB 5009.6—2016、GB 5009.168—2016等方法测定。

1.4 数据分析

统计3年各经济性状因子的平均值,以海拔(Y)与各经济性状因子(Xi)和主要脂肪酸因子(Ni)进行相关分析;为分析各因子间的交互影响及其影响大小,就这些因子与海拔进行相关性分析和逐步回归分析[16-17];回归方程参照唐启义等[19]的研究方法,即初始参数的选择标准是进入回归方程式的F显著水平值大于0.05,剔除回归方程式的F显著水平值则为小于0.01。

根据各因子相关系数的组成效应,将所选性状因子(Xi)、主要脂肪酸因子(Ni)与海拔(Y)的相关系数剖分为直接作用和通过其他因子(Nj)的间接影响2个部分[18]。通径系数、决定系数计算采用何东进等[16]的计算方法。单个性状作用时,决定系数等于通径系数的平方,即:

di=P2 i

(1)

多个性状共同作用并且存在相关时,决定系数中还应包括性状间的互作效应,即:

dij=2rijPiPj

(2)

式中,di为因素Xi对因变量Y的决定系数,Pi为直接通径系数,表示因素Xi对因变量Y的直接影响,dij为因素Xi和因素Xj共同对因变量Y产生影响的决定系数,rijPj为间接通径系数,表示Xi通过Xj对因变量Y的间接影响效应[20-21]。

采用SPSS 13.0软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 海拔对漾濞泡核桃坚果经济性状的影响

2.1.1 不同海拔漾濞泡核桃坚果经济性状表观统计从表1可看出,随着海拔升高,漾濞泡核桃的粒重、仁重、出仁率、纵径、横径、棱径、三径均值7个性状无明显变化规律。海拔1500 m,壳厚最厚,为1.105 mm,壳厚随海拔的升高呈先减后增再降低的趋势,但不同海拔间差异不显著;海拔1700 m,坚果粒重、仁重和三径均值最小,分别为9.298 g、4.961 g和32.240 mm;海拔1900 m,出仁率最低,为50.6%;海拔2300 m,坚果粒重、仁重、出仁率和三径均值均显著高于其它海拔,且壳厚最薄,坚果粒重、仁重、出仁率和三径均值分别为14.006 g、7.958 g、56.8%,壳厚为1.015 mm。可见,漾濞泡核桃在漾濞县高海拔区有较好的外观表现。

表1 不同海拔对核桃经济性状的影响Table 1 The effect of different altitudes on the economic characteristic of walnuts

2.1.2 海拔与漾濞泡核桃坚果各经济性状的相关分析将海拔(Y)与粒重(X1)、仁重(X2)、壳厚(X3)、出仁率(X4)、纵径(X5)、横径(X6)、棱径(X7)、三径均值(X8)8个因子进行相关分析。由表2可知,海拔(Y)与壳厚(X3)呈负相关,与粒重(X1)、仁重(X2)、出仁率(X4)、纵径(X5)、横径(X6)、棱径(X7)、三径均值(X8)呈正相关,其中,与出仁率(X4)、纵径(X5)呈显著正相关,与棱径(X7)呈极显著正相关。说明研究区内,随着海拔上升,果实的出仁率(X4)、纵径(X5)、棱径(X7)也随之增大,即海拔的变化对漾濞泡核桃果实的颗粒大小性状产生一定的影响。

表2 不同海拔与核桃各经济性状的相关分析Table 2 Correlation analysis between different altitude and economic traits of walnuts

2.2 海拔对漾濞泡核桃主要脂肪酸的影响

2.2.1 不同海拔核桃主要脂肪酸含量从表3可以看出,海拔1500 m,棕榈酸、棕榈油酸含量最高,分别为7.91%和0.24%,且显著高于其它海拔;海拔2000 m,硬脂酸含量最高,为2.12%,与多数海拔间相比差异显著;油酸在海拔2200 m含量最高,其次是1700 m,分别为30.3%和28.98%,海拔2200 m与其它油酸含量间差异显著;海拔1500 m,亚油酸、亚麻酸含量均最高,分别为62.51%和7.31%,显著高于多数海拔段;海拔2200 m,花生油酸最高,海拔2000 m及以上花生油酸的含量间差异均不显著。

表3 不同海拔核桃主要脂肪酸含量变化Table 3 Changes in main fatty acid content of walnuts at different altitudes

2.2.2 海拔与漾濞泡核桃主要脂肪酸含量的相关分析以海拔高度(Y)与8种主要脂肪酸含量(Ni)进行相关分析(表4)。分析表明,海拔(Y)与油酸(N4)、花生酸(N7)、花生油酸(N8)呈正相关,与硬脂酸(N3)、亚油酸(N5)和亚麻酸(N6)呈负相关,与棕榈酸(N1)、棕榈油酸(N2)呈显著负相关。说明在研究区内,随着海拔高度的上升其果实内的棕榈酸(N1)、棕榈油酸(N2)随之降低。

表4 不同海拔与核桃主要脂肪酸含量的相关分析Table 4 Correlation analysis between different altitudes and main fatty acid content of walnuts

2.2.3 海拔与漾濞泡核桃主要脂肪酸含量逐步回归分析相关分析可以看出,漾濞泡核桃脂肪酸含量性状变异与海拔高度变化有密切关系。以海拔高度(Y)为因变量,相同海拔段各油酸为自变量(Ni),逐步回归分析因变量与自变量之间数量变化关系。得到回归方程如下:

Y=-7830.866 71+69.069 644 64N5+35 345.911 482N7+25 388.969 51N8

(3)

式中,F值为32 038.9209,显著性概率为0.0041,多元相关系数R2为0.9999。表明海拔变化综合影响了果仁的亚油酸(N5)、花生酸(N7)、花生油酸(N8)等指标。经偏相关分析进一步揭示,因变量海拔 (Y)与自变量亚油酸(N5)、花生酸(N7)、花生油酸(N8)呈极显著正相关(表5),即随海拔高度的升高,花生酸(N7)、花生油酸(N8)含量也随之升高。

表5 不同海拔与核桃主要脂肪酸含量的偏相关分析Table 5 Partial correlation analysis between different altitudes and main fatty acid content of walnuts

2.2.4 海拔对漾濞泡核桃主要脂肪酸含量变异因子影响的通径分析逐步回归分析表明,不同海拔综合影响了棕榈酸(N1)、棕榈油酸(N2)、硬脂酸(N3)、油酸(N4)、亚油酸(N5)、亚麻酸(N6)、花生酸(N7)、花生油酸(N8)等指标的变化。由表6通径分析得出,海拔对花生油酸(N8)变异的直接作用最大,其次为亚油酸(N5)和花生酸(N7)。其中,海拔对花生酸(N7)、花生油酸(N8)含量的直接作用大于其间接作用。而海拔对亚油酸(N5)间接作用大于直接作用。由此说明,海拔变化主要影响亚油酸(N5)、花生酸(N7)、花生油酸(N8)的含量。

表6 不同海拔影响核桃主要脂肪酸含量变异因子的通径分析Table 6 Path analysis of variation factors of the fatty acid content of walnuts by altitudes

2.2.5 海拔变化对漾濞泡核桃主要脂肪酸含量决定程度分析逐步回归分析、通径分析表明,研究区海拔综合影响了果实的亚油酸(N5)、花生酸(N7)、花生油酸(N8)含量变化。由表7可知,这3个因子及其交互效应受海拔变化的总决定系数经过计算为R2=0.9999,即这3个变量受海拔变化的影响程度达99.99%,表明海拔变化主要影响了亚油酸、花生酸、花生油酸性状变异。

表7 主要脂肪酸的决定系数及对R2贡献Table 7 The determination coefficient of the main fatty acids and its contribution to R2

3 讨论

有关栽培环境和海拔对核桃品质影响已有较多报道,但对于影响程度、影响大小,不同的报道结论不同。熊利权等[22]研究泸水1号得出海拔变化与三径均值、粒重、仁重、出仁率、蛋白质含量呈正相关,与壳厚、含油率、果形系数呈负相关,即随着海拔高度增大,坚果三径均值、粒重、仁重、出仁率增加,蛋白质含量增加,壳厚、果形系数、含油率降低。刘娇等[23]研究漾濞核桃得出三径均值、壳厚与海拔呈显著负相关,粒重、仁重与海拔呈极显著负相关。杨云广等[24]研究漾濞泡核桃得出,出仁率随海拔的升高而降低,在1804～2081 m达到极显著水平,蛋白质含量随海拔的升高而升高,脂肪含量随海拔的升高而梯度降低,横径、单果重、壳厚未发现显著影响和规律的变化趋势;这些结论都证明海拔对不同品种的核桃果实性状及营养成分含量的影响不同且影响较大。本研究结论得出,海拔1500～2300 m,海拔变化与核桃果实的壳厚呈负相关,这与刘金凤等[9]、熊利权等[22]、刘娇等[23]、杨云广等[24]对细香核桃、泸水1号的研究结果相同,即海拔越高漾濞泡核桃坚果露仁现象越严重。而海拔变化与漾濞泡核桃坚果的粒重、仁重、出仁率、纵径、横径、棱径、三径均值呈正相关,与出仁率、纵径、棱径呈显著正相关。这与熊利权等[22]研究泸水1号结果相同,而与刘娇等[23]研究漾濞核桃的结论相反,这可能与试验研究当年的气候条件和采摘地点有很大关系。

核桃富含人体必需的脂肪酸,且约占其总量90%以上是不饱和脂肪酸,称之为天然“脑黄金”。脂肪酸组成主要有棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、α-亚麻酸、肉豆蔻酸等。在人体内,亚油酸通过代谢转变为花生四烯酸,对磷脂、前列腺素合成以及细胞和细胞的组成具有重要的生化作用。亚麻酸是人体必需脂肪酸,属ω-3系列,是构成人体组织细胞的主要成分。摸清栽培环境中海拔变化对核桃脂肪酸的影响对于核桃高品质栽培具有指导意义。李俊南等[25]的研究指出,海拔高度对娘青核桃三径的影响极显著,对蛋白质、非必需氨基酸、必需氨基酸、粗脂肪、饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸、多不饱和脂肪酸、亚麻酸的影响均显著;而对出仁率、氨基酸、α-亚麻酸的影响均不显著。本研究表明,海拔1500～2300 m,海拔变化与漾濞泡核桃的油酸含量呈正相关,与花生酸、花生油酸含量呈极显著正相关,随海拔的升高,漾濞泡核桃的油酸、花生酸、花生油酸含量升高;海拔对亚油酸、花生酸、花生油酸的影响较大,影响程度达99.99%,对亚油酸直接作用最大。