長沙地區(qū)美國山核桃品種篩選

翟學(xué)杰

（湖南湘移農(nóng)林科技有限公司，湖南 長沙 410000）

美國山核桃（Carya illinoinensis）又名長山核桃、薄殼山核桃、碧根果，是世界著名的木本干果油料樹種［1-2］，集經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)效益于一體，是開展鄉(xiāng)村振興、發(fā)展山村經(jīng)濟(jì)的優(yōu)良樹種，其前景十分廣闊。湖南省是國內(nèi)最早引進(jìn)美國山核桃的地區(qū)之一，也是適宜栽培美國山核桃的地區(qū)之一［3］。但由于引種前缺乏調(diào)查研究，引進(jìn)的品種良莠不齊、優(yōu)少劣多的現(xiàn)象突出，導(dǎo)致美國山核桃在湖南長沙、湘西、永州等地一直呈零星分布狀態(tài)［4］，這嚴(yán)重制約了美國山核桃在湖南地區(qū)的發(fā)展?；诖?，作者對(duì)8個(gè)美國山核桃品種在湖南地區(qū)的開花結(jié)實(shí)表現(xiàn)進(jìn)行了研究，旨在為湖南地區(qū)核桃產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供參考。

1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)地位于湖南省長沙市長沙縣路口鎮(zhèn)，地理坐標(biāo)為113°17′56″E，28°25′30″N，試驗(yàn)地海拔54.6 m。試驗(yàn)區(qū)地處東亞季風(fēng)區(qū)，屬中亞熱帶向北亞熱帶過渡的大陸性季風(fēng)濕潤氣候區(qū)，四季分明，寒冷期短，炎熱期長。年平均氣溫17.6℃，最冷月（1月）平均氣溫5.0℃，最熱月（7月）平均氣溫29.4℃。年平均無霜期260 d，年平均日照1 510.9 h，年平均降水量1 472.9 mm，年平均蒸發(fā)量1 194.9 mm，平均相對(duì)濕度81%。試驗(yàn)地為水稻土，土層深厚，地勢平坦，排水良好，土壤全氮含量0.90 g·kg-1，水解氮含量46.4 mg·kg-1，速效鉀含量93.2 mg·kg-1，有效磷含量19.6 mg·kg-1。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料

于2018年春從南京中山植物園引進(jìn)8個(gè)品種（“波尼”“馬罕”“肖尼”“威奇塔”“卡多”“黃山1號(hào)”“紹興1號(hào)”“金華1號(hào)”）美國山核桃的穗條，高接于8年生的實(shí)生大樹上。大樹的種植密度為5 m ×8 m，每1個(gè)品種高接10株。

2.2 研究方法

2.2.1 花期觀測 花期觀測采用房瑤瑤等［5］的方法，在4個(gè)方位上分別選擇2～4個(gè)具有雌花或者雄花花序的標(biāo)準(zhǔn)枝，觀察其花期物候特征。雄花的花期按照開放的比例可分為6個(gè)階段，即雄花初花期（5%雄花開放）、盛花始期（25%雄花開放）、盛花期（50%雄花開放）、盛花末期（75%雄花開放）、落花始期 （5%雄花序脫落）和落花終期（95%雄花序脫落）；雌花花期分為5個(gè)階段，即雌花始期（5%雌花出現(xiàn)）、盛花始期（25%的雌花柱頭開裂且分泌物增多）、雌花盛期（50%的雌蕊羽毛狀二裂并完全打開）、盛花末期（75%的雌蕊羽毛狀二裂并完全打開）和終花期（80%雌蕊呈現(xiàn)萎蔫凋落狀）。

2.2.2 果實(shí)性狀調(diào)查 2021年10—11月，待美國山核桃果實(shí)完全成熟后逐株采摘，對(duì)8個(gè)品種全部果實(shí)的質(zhì)量進(jìn)行測定。每個(gè)品種隨機(jī)抽取20粒果實(shí)，采用游標(biāo)卡尺對(duì)果實(shí)的縱徑、橫徑、殼厚度進(jìn)行測量；采用便攜式電子天平對(duì)干果質(zhì)量、果仁質(zhì)量進(jìn)行測定，并計(jì)算出仁率；利用索氏抽提器測定果仁出油率。

2.2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析 采用Excel2016軟件統(tǒng)計(jì)果實(shí)性狀的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)及制圖等；采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行方差分析、極差分析和主成分分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同品種美國山核桃在長沙地區(qū)的花期物候特征

美國山核桃開花物候期比較集中，花期長短差異不大。由表1可知：在長沙地區(qū)，美國山核桃的雄花花期大體在4月上中旬至5月上旬，其中，開花最早的是“波尼”，開花最晚的是“金華1號(hào)”；各品種雄花花期長18～24 d，最長的是“波尼”，最短的是“肖尼”；各品種雄花的散粉期（包括盛花初期、盛花中期和盛花末期）集中在4月20日至5月7日，持續(xù)5～8 d；雄花盛花期最長的是“金華1號(hào)”（8 d），最短的是“肖尼”（5 d）。雌花花期大體在4月中旬至5月上旬，不同品種雌花始期的早晚有較大的差別，開花最早的是 “馬罕”，最晚的是“卡多”；各品種雌花花期長16～21 d，花期最長的是“金華1號(hào)”（21 d），最短的是“肖尼”（16 d）。各品種雌花的可授期（盛花始期、雌花盛期）持續(xù)5～8 d，其中雌花可授期最長的是“波尼”（8 d），最短的是“肖尼”“威奇塔”和“黃山1號(hào)”（均為5 d）。

表1 不同品種美國山核桃花期Tab.1 Florescence of different Carya illinoinensis varieties

3.2 不同品種美國山核桃單株產(chǎn)量

采用Duncan法進(jìn)行多重比較，分析美國山核桃產(chǎn)量差異。如圖1所示，不同品種的美國山核桃單株產(chǎn)量差異明顯。8個(gè)美國山核桃品種的單株產(chǎn)量在1.76～4.83 kg·株-1之間，其中單株產(chǎn)量最高的品種是“波尼”，在掛果的第二年達(dá)到了4.83 kg·株-1，顯著高于其他品種的產(chǎn)量；最低的是“威奇塔”，只有1.76 kg·株-1。另外 “馬罕”“肖尼”和“黃山1號(hào)”的單株產(chǎn)量也較低，可能是結(jié)實(shí)期較晚的原因，也不排除受單株之間大小年現(xiàn)象和實(shí)生砧木基因型差異的影響。

圖1 不同品種美國山核桃單株產(chǎn)量Fig.1 Individual yield comparison of different Carya illinoinensis varieties

3.3 美國山核桃果實(shí)性狀表型變異及相關(guān)性

由表2可知：美國山核桃果實(shí)性狀中單果質(zhì)量變異系數(shù)最大，達(dá)16.69%。其中“馬罕”的單果質(zhì)量最大，達(dá)9.67 g； “卡多”的最小，僅為5.94 g。出油率的變異系數(shù)最小，僅為7.71%，且最大出油率（“波尼”的出油率）是最小出油率（“黃山1號(hào)”的出油率）的1.3倍?！榜R罕”的果實(shí)縱徑最大，其果形指數(shù)達(dá)2.34，果形屬于狹長形；“卡多”的果實(shí)橫徑最小，但其果形指數(shù)為2.17，果形也為狹長型；“紹興1號(hào)”“金華1號(hào)”“黃山1號(hào)”的果實(shí)縱徑和橫徑都較小。8個(gè)品種的果形指數(shù)變幅為1.61～2.34，其果實(shí)縱徑都明顯大于橫徑。果形指數(shù)越小，則果形越圓；反之，果形指數(shù)越大，果形越狹長。從果形指數(shù)可以看出，“黃山1號(hào)”的果為近圓形，“肖尼”“威奇塔”“波尼”“紹興1號(hào)”和“金華1號(hào)”的果均為橢圓形?！包S山1號(hào)”的果殼最厚，“肖尼”的最薄，各品種果殼厚度平均值為0.91 mm。不同品種果實(shí)的出仁率在42.69% ～57.30%之間，其中“威奇塔”的出仁率最高，“黃山1號(hào)”的出仁率最低，兩者相差14.61%。

表2 不同品種美國山核桃果實(shí)性狀表型特征Tab.2 Fruit characters of different Carya illinoinensis varieties

相關(guān)性分析結(jié)果（表3）顯示：美國山核桃果實(shí)性狀間存在著較為復(fù)雜的相關(guān)性，其中單株產(chǎn)量與果實(shí)縱徑和果形指數(shù)均呈顯著負(fù)相關(guān)，與出油率呈極顯著正相關(guān)；單果質(zhì)量與單株產(chǎn)量和果殼厚度相關(guān)均不顯著，與其他性狀呈顯著或極顯著正相關(guān)；果仁質(zhì)量與果實(shí)縱徑和橫徑均呈極顯著正相關(guān)，說明果實(shí)越大，果仁質(zhì)量越大；出仁率與果殼厚度呈極顯著負(fù)相關(guān)，與果實(shí)縱徑、果形指數(shù)和出油率均呈極顯著正相關(guān)；果殼厚度與果實(shí)縱徑、果形指數(shù)和出油率呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)；果實(shí)縱徑與果實(shí)橫徑和果形指數(shù)均呈極顯著正相關(guān)。

表3 美國山核桃果實(shí)性狀相關(guān)性Tab.3 Correlation analysis of fruit characters of Carya illinoinensis

3.4 果實(shí)性狀主成分分析

由于美國山核桃果實(shí)性狀的評(píng)價(jià)指標(biāo)有很多，且果實(shí)性狀指標(biāo)間的單位量綱不同，果實(shí)性狀間也存在著一定的相關(guān)性，因此，直接用上述9個(gè)果實(shí)性狀對(duì)各品種進(jìn)行評(píng)價(jià)會(huì)導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果發(fā)生偏差。為消除不同指標(biāo)因單位不同及相關(guān)性不同對(duì)分析結(jié)果的影響，采用主成分分析法［6］對(duì)長沙地區(qū)栽植的8個(gè)美國山核桃品種進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。根據(jù)特征值＞1.000，方差累積貢獻(xiàn)率＞75%的原則提取主成分。從表4看出：累積方差87.781%的貢獻(xiàn)率來自前3個(gè)主成分，說明這3個(gè)主成分較好地反映了上述9個(gè)指標(biāo)對(duì)美國山核桃果實(shí)性狀的綜合評(píng)價(jià)；主成分1方差貢獻(xiàn)率達(dá)43.123%。

表4 美國山核桃主成分的方差貢獻(xiàn)率Tab.4 Variance contribution rate of principal com ponents of Carya illinoinensis

通過SPSS 22.0軟件處理數(shù)據(jù)得到主成分的載荷矩陣，結(jié)果見表5。表5顯示，主成分1與單果質(zhì)量、出仁率、果實(shí)縱徑呈高度正相關(guān)，與果殼厚度呈高度負(fù)相關(guān)，反映了美國山核桃的外形品質(zhì)和產(chǎn)量品質(zhì)。

表5 美國山核桃主成分的載荷矩陣Tab.5 Load matrix of principal components of Carya illinoinensis

3.5 長沙地區(qū)美國山核桃品種篩選

根據(jù)相關(guān)研究［7］，在對(duì)各品種果實(shí)性狀進(jìn)行綜合評(píng)判時(shí)，要以主成分貢獻(xiàn)率為權(quán)重。根據(jù)前3個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率和主成分得分F，可建立果實(shí)性狀綜合評(píng)判數(shù)學(xué)模型：

式中：F表示主成分綜合得分；F1、F2、F3分別表示主成分1、主成分2、主成分3的特征向量權(quán)重值。綜合主成分F值越高的品種，其果實(shí)綜合品質(zhì)越好。由表6看出，不同品種美國山核桃綜合得分較高的品種為“馬罕”“波尼”“金華1號(hào)”和“肖尼”，表明這4個(gè)品種的綜合經(jīng)濟(jì)性狀較好?！包S山1號(hào)”“卡多”和“紹興1號(hào)”為綜合得分較低的品種，在生產(chǎn)上可以作為授粉品種使用。

表6 美國山核桃品種各主成分得分Tab.6 Principal component scores of Carya illinoinensis

4 結(jié)論與討論

美國山核桃是雌雄異花同株的樹種，不同品種雌雄花成熟的時(shí)間有差異［8］。美國山核桃參試品種的花期與湖南、浙江、江蘇、安徽等地美國山核桃的花期存在一定的差異，但各品種雌雄花的開放順序是一致的［9-12］，花期的差異可能與種植地的氣候條件不同有關(guān)。筆者在種植實(shí)踐中觀察到，美國山核桃花期長短不僅與開花時(shí)期的日照長短、溫度、風(fēng)力、降雨、濕度等氣候條件有關(guān)，還與樹齡、花量相關(guān)，花量大的花期持續(xù)會(huì)更長；幼樹期花量小，花期更短。這與祖元?jiǎng)偟?、郭連金等［13-14］對(duì)樺樹、香果樹的研究結(jié)果一致。

美國山核桃參試品種中只有“金華1號(hào)”的雌花可授期與雄花散粉期相遇超過4 d，具有一定的自花授粉能力，可視為雌雄同期型品種，其他品種都屬于雌先型或雄先型品種，其雌雄花花期相遇小于4 d，不能完成自花授粉或授粉效果差。Polles等［15］研究表明，美國山核桃異花授粉的果實(shí)基因雜合性更高，其果實(shí)的大小和品質(zhì)都優(yōu)于自花授粉的，產(chǎn)量也較自花授粉的高35% ～75%。因此，在進(jìn)行美國山核桃商業(yè)化栽培時(shí)，要根據(jù)主栽品種特性、所在地生境條件和氣候條件盡量為主栽品種配置合適的授粉樹，以提高結(jié)實(shí)率。根據(jù)本研究結(jié)果，在長沙地區(qū)商業(yè)化種植時(shí)，宜選擇2個(gè)以上雌花可授期與雄花散粉期長時(shí)間重疊的品種進(jìn)行搭配種植。因“馬罕”在湖南地區(qū)容易感染黑斑病，且空殼現(xiàn)象嚴(yán)重，不能作為主栽品種，建議長沙地區(qū)以“波尼”為主栽品種時(shí)，用“金華1號(hào)”和“威奇塔”作授粉樹；以“金華1號(hào)”為主栽品種時(shí)，配置“馬罕”和“波尼”為授粉樹，以提高產(chǎn)量。但是品種組合不僅僅是花期相遇就可以了，還必須要考慮不同品種間雜交親和性、雜交后的產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)等。這些都需進(jìn)一步研究。

綜上所述，長沙地區(qū)的氣候和土壤條件比較適宜種植美國山核桃，適宜的品種有“馬罕”“波尼”“金華1號(hào)”和“肖尼”，但在栽培過程中要注意配置合適的授粉品種。同時(shí)，薄殼山核桃的產(chǎn)量、品質(zhì)與品種和繁殖方式、采收時(shí)間等也有較大關(guān)系。因此，在栽培時(shí)要在選擇適宜主栽品種的基礎(chǔ)上，推廣品種配置、整形修剪、合理采收等配套栽培技術(shù)，才可以克服結(jié)實(shí)遲、群體產(chǎn)量低的缺點(diǎn)，并取得良好的種植效益。