不同栽培區(qū)氣候條件對‘燕山早豐’板栗堅果經濟性狀的影響

樊曉蕓　郭素娟　江錫兵等

關鍵詞：板栗；品質；氣候因子；評價模型

中圖分類號：S664.2 文獻標志碼：A 文章編號：1001-1498（2023）01-0022-09

板栗（Castanea mol/issima BI.）殼斗科（Fagaceae）栗屬（Castanea Mill.），是我國重要的木本糧食樹種之一。板栗營養(yǎng)豐富，栽培范圍廣，適應性強，兼具較高的生態(tài)效益和經濟價值，我國22個省、自治區(qū)和直轄市將板栗作為一種重要的經濟作物進行種植，目前栽植總面積和產量穩(wěn)居世界第一。燕山地區(qū)作為北方板栗的傳統(tǒng)主產區(qū)，板栗品種較多，其中，‘燕山早豐為最受當地栗農歡迎的品種之一。‘燕山早豐不僅在北方地區(qū)種植，引種到南方后的品質也為上等。不同栽培區(qū)的氣候條件導致‘燕山早豐板栗品質存在較大差異，只有種植于適宜的栽培區(qū)才能產生最大效益。因此，研究影響‘燕山早豐板栗堅果品質對氣候因子的響應，對‘燕山早豐的引種及科學種植具有重要意義。

植物內在品質的形成受2種因素共同調控，一種是植物內部生理調節(jié)，另一種是光照、水分、溫度、養(yǎng)分、空氣等環(huán)境因子的作用。氣候因子是影響果實品質的主要環(huán)境因子，尤其在果實發(fā)育期，影響則更為顯著。氣候因子中溫度因子是限制茶葉品質形成的主要因子，而在茶葉生長過程中受溫度因子的影響大于降水，降水大于日照。研究表明，與光照因子和水分因子相比，熱量因子對水蜜桃（Prunus persica L.）品質的影響更顯著；分析蘋果（Malus pumlla Mill.）品質與氣候因子關系得出，單果質量主要受8月降水量和9月日照時數的影響，糖含量則主要與生長季溫度日較差和日照時數密切相關；影響臍橙（Citrus sinensisOsb. var. brasliliensis Tanaka）品質的主要氣候因子為6-11月的溫度、日照時數和降水量；生態(tài)因子影響核桃（Juglans regia L.）果實性狀，具體表現為年平均溫度顯著影響果實厚度；對4個不同區(qū)域的駿棗（Ziziphus jujube Mill.）品質與氣候因子研究可知，降雨量是影響果實品質的關鍵氣候因子，影響平榛（Cory/us heterophylla Fisch.）品質的關鍵氣候因子為年日照時間；分析不同產地的寧夏枸杞（Lycium barbarum L.）外觀形態(tài)與氣候因子的相關性可知，影響枸杞果實形態(tài)的主導因子為平均溫度；限制長柄扁桃（Prunus pedunculata Pall.）生長的關鍵因子為降水季節(jié)性分布。由以上分析可知，經濟作物的果實生長及品質與氣候因子密切相關，研究具體指標與氣候因子的相關性對于增加產量和品質至關重要。

在板栗品質與氣象方面的研究表明，湖北省大悟縣板栗堅果成熟前光照不足且降水量太大會降低板栗品質；8月降水量較大能顯著提高板栗品質，較大的溫差有利于板栗的品質形成；在河北省北部板栗主栽區(qū)，其品質等級與氣象條件存在正相關關系，5—9月平均溫度小于17℃、7月和8月降水量少、9月光照不足均會降低堅果品質；也有研究認為，溫度和日照時數均會影響板栗淀粉和糖含量。由此可見，板栗堅果品質與氣候因子密切相關。我國板栗分布范圍廣，但大多是基于同一地區(qū)不同板栗果實品質與氣候因子關系的研究，而對不同生態(tài)區(qū)域板栗品質與氣候因子的關系鮮有報道。

本研究測定了8個不同栽培區(qū)‘燕山早豐板栗堅果品質，并對堅果表型性狀和內在品質指標與關鍵氣候因子進行了相關性分析和回歸分析，篩選影響不同栽培區(qū)‘燕山早豐堅果品質的關鍵氣候因子，并建立不同栽培區(qū)‘燕山早豐板栗堅果評價模型和栽培關鍵氣候因子優(yōu)化體系，旨在揭示不同栽培區(qū)‘燕山早豐的品質差異，為‘燕山早豐板栗品種科學種植和引種區(qū)劃提供理論依據。

1試驗材料及氣象數據來源

1.1試驗材料

以不同栽培區(qū)板栗品種‘燕山早豐為研究對象，具體包括河北遷西縣（Ⅰ區(qū)）、河北昌黎縣（Ⅱ區(qū)）、天津薊州區(qū)（Ⅲ區(qū)）、北京懷柔區(qū)（Ⅳ區(qū)）、山東泰安市（Ⅴ區(qū)）、河南信陽市（Ⅵ區(qū)）、浙江金華市（Ⅶ區(qū)）、云南易門縣（Ⅷ區(qū)）8個區(qū)域。所有區(qū)域‘燕山早豐樹齡一致（15～20年生），且樹勢中庸，所選果園栽植密度、土壤條件、地勢地形和栽培管理水平相近。‘燕山早豐最初由河北省農林科學院昌黎果樹研究所選育而來，適宜炒食及加工，栽植區(qū)域為華北地區(qū)，所有區(qū)域均為嫁接苗木，所選砧木均為當地實生苗。

各區(qū)域‘燕山早豐成熟期具有差異性。Ⅰ區(qū)一Ⅳ區(qū)堅果成熟期均為9月初至上旬，Ⅴ區(qū)為8月底至9月初，Ⅵ區(qū)和Ⅶ區(qū)均為8月底，Ⅷ區(qū)為7月下旬。

1.2氣象數據來源

各栽培區(qū)氣象數據資料來源于當地各氣象站數據資料及中國氣象數據網提供的1981—2020年氣象數據（http：//www.nmic.cn/data.html）。氣象數據包括各栽培區(qū)年氣候因子和板栗果實生長季（4—9月）氣候因子，其中，生長季氣候因子中的降水量和日照時數計算累積值，其余指標計算均值。不同栽培區(qū)氣象數據見表1。

2研究方法

2.1試驗設計

在各地區(qū)板栗堅果成熟期，在每個區(qū)域隨機選取3個土壤條件、地勢地形和栽培管理水平相近果園，隨機選取15～20年生、樹勢中庸的該品種10株，在樹冠外圍中部東南西北4個方向各取20粒堅果（邊果），隨機抽取邊果100粒，測定單粒質量、堅果橫徑、縱徑、厚度、果形指數等表型性狀，3次重復。堅果置于實驗室低溫低濕種子柜（ZD-1000FC）儲藏（0～2℃），貯藏1個月后測定。

2.2各項指標測定方法

2.2.1表型性狀指標測定及果形指數計算 游標卡尺測量橫徑、縱徑、厚度；果形指數=縱徑，橫徑。

2.2.2內在品質指標測定及含水量計算 參照GB/T 5009.3—2003《食品中水分的測定》進行。隨機選取混合均勻后的堅果30粒，先計算初始質量，后置于烘箱中先105℃殺青0.5 h，再80℃烘干至恒質量。用粉碎機將烘干后的樣品粉碎后過100目篩，后保存于自封袋中標記后作為堅果品質指標待測樣品。可溶性糖、淀粉含量測定：可溶性糖含量采用蒽酮硫酸比色法測定；直鏈淀粉和支鏈淀粉含量參照GB/T 15683—2008進行測定，總淀粉含量=直鏈淀粉含量+支鏈淀粉含量。所用儀器均為雙光束紫外分光光度計；蛋白質含量參照GB 5009.5—2016進行測定，蛋白質含量=N元素含量×6.25，用H₂SO₄-H₂O₂法對樣品進行消煮，制成待測液后用Smartchem-450全自動間斷分析儀測定樣品中N元素含量。所有指標均重復3次。

2.3數據處理

利用Excel 2010進行數據統(tǒng)計，SPSS Statistics26.0軟件進行方差分析和相關性分析，Origin2019進行作圖，LINGO 12.0軟件求解關鍵氣候因子最優(yōu)方案。

3結果與分析

3.1不同栽培區(qū)‘燕山早豐板栗堅果表型性狀差異分析

由表2可知：‘燕山早豐板栗堅果各表型性狀在不同栽培區(qū)間均存在差異；不同栽培區(qū)‘燕山早豐單粒質量均值為9.55g，Ⅵ區(qū)（10.21g）和Ⅶ區(qū)（10.86 g）差異不顯著，但均顯著高于其他地區(qū)（P<0.05），單粒質量最小的區(qū)域為Ⅳ區(qū)（8.54g）；Ⅶ區(qū)的堅果橫徑、堅果縱徑和果形指數均最大，并顯著高于其他7個地區(qū)，其中，‘燕山早豐板栗堅果在不同栽培區(qū)之間的果形指數均小于1，Ⅶ區(qū)的最大（0.73），Ⅷ區(qū)次之；Ⅷ區(qū)堅果厚度顯著高于其他地區(qū)（24.48 mm）。‘燕山早豐堅果表型性狀變異系數由大到小為：單粒質量（11.31%）>堅果厚度（6.31%）>堅果縱徑（4.95%）>堅果橫徑（4.85%）>果形指數（2.94%）。果形指數變異系數最小，表明‘燕山早豐果形指數較其它表型性狀在不同栽培區(qū)之間穩(wěn)定性更高，即不同栽培區(qū)‘燕山早豐具有相對一致的果形指數。

3.2不同栽培區(qū)‘燕山早豐板栗堅果內在品質差異分析

由表3可知：‘燕山早豐板栗堅果內在品質在不同栽培區(qū)間均存在差異（P<0.05）；Ⅶ區(qū)的含水量最高（46.54%），Ⅰ區(qū)的含水量最低（40.01%）；Ⅰ區(qū)的可溶性糖含量最高（19.01%），Ⅶ區(qū)的可溶性糖含量最低（9.54%）；支鏈淀粉／直鏈淀粉比值范圍為0.78～1.69，Ⅰ區(qū)的支鏈淀粉／直鏈淀粉比值（1.69）顯著高于其他地區(qū)，且差異顯著；Ⅶ區(qū)的蛋白質含量最高（8.32%），Ⅵ區(qū)（7.98%）和Ⅷ區(qū)（7.54%）次之。‘燕山早豐堅果內在品質指標變異系數最大的為支鏈淀粉／直鏈淀粉比值（18.80%），表明其在不同栽培區(qū)該性狀穩(wěn)定性較低，其次為可溶性糖含量（9.29%）、蛋白質含量（4.48%），含水量的變異系數最小（2.51%），表明‘燕山早豐堅果含水量在不同栽培區(qū)之間穩(wěn)定性較高。

3.3‘燕山早豐板栗堅果品質與氣候因子相關性分析

表4表明：堅果橫徑與年日照時數呈極顯著正相關，與生長季平均溫度呈顯著正相關；堅果縱徑與生長季均溫日較差呈極顯著正相關；堅果厚度與生長季平均溫度和生長季總降水量均呈極顯著正相關；果形指數與年平均溫度和生長季平均溫度均呈極顯著正相關；單粒質量與年平均溫度和生長季總降水量均呈極顯著正相關，與生長季均溫日較差呈顯著負相關；可溶性糖與生長季均溫日較差和生長季總日照時數均呈極顯著正相關，與年日照時數呈顯著正相關；支鏈淀粉／直鏈淀粉比值與年日照時數呈顯著正相關，與生長季平均溫度、生長季均溫日較差和生長季總日照時數均呈極顯著正相關；蛋白質與年平均溫度和生長季總降水量均呈顯著正相關，與生長季總日照時數呈極顯著負相關。

由此可知，影響‘燕山早豐板栗堅果品質指標的關鍵氣候因子主要有7個，其中，溫度因子包括年平均溫度、生長季平均溫度和生長季均溫日較差，光照因子包括年日照時數和生長季日照時數，水分因子包括年降水量和生長季降水量。

3.4‘燕山早豐板栗堅果氣候品質評價模型

為了進一步探明關鍵氣候因子對‘燕山早豐板栗堅果品質的重要程度，將相關性分析呈顯著水平及逐步回歸分析篩選出來的關鍵氣候因子與堅果品質指標作多元非線性回歸分析處理，得到影響不同栽培區(qū)‘燕山早豐板栗堅果與關鍵氣候因子的非線性回歸方程（表5）。

由表4、5可知：在不同栽培區(qū)，年日照時數和生長季平均溫度單獨作用對堅果橫徑具有顯著正效應；堅果縱徑主要受年日照時數和生長季均溫日較差的影響，且單獨作用和兩兩交叉作用均對其產生顯著正效應；生長季平均溫度和生長季總降水量以及二者交互作用均對堅果厚度產生顯著正效應；果形指數主要受年平均溫度和生長季平均溫度的影響，二者單獨作用和交叉作用均對果形指數具有顯著正效應；單粒質量主要受年平均溫度、生長季均溫日較差和生長季總降水量的影響，其中，年平均溫度和生長季總降水量單獨作用對其具有顯著正效應，生長季均溫日較差和生長季總降水量的交叉作用則對其產生顯著負效應；含水量主要與年降水量、生長季平均溫度和生長季總降水量有關，三者單獨作用對其均產生顯著正效應；年日照時數和生長季總日照時數單獨作用和交叉作用均對可溶性糖含量具有顯著正效應，生長季均溫日較差單獨作用以及與年日照時數交叉作用均對可溶性糖含量具有極顯著正效應；支鏈淀粉／直鏈淀粉比值主要受年日照時數、生長季平均溫度和生長季均溫日較差影響，生長季均溫日較差單獨作用以及和年日照時數交叉作用對其均產生極顯著正效應，年日照時數和生長季平均溫度單獨作用對其均具有顯著正效應；年平均溫度和生長季總降水量單獨作用對蛋白質含量產生顯著正效應，生長季總降水量和生長季總日照時數交叉作用對蛋白質含量產生顯著負效應。

3.5‘燕山早豐板栗栽培關鍵氣候因子評價體系的建立

由表6可知：當年平均溫度為11.5℃、年日照時數為2846 h、生長季平均溫度為22.6℃、生長季均溫日較差為25.89℃、生長季總降水量為427.66 mm、生長季總日照時數為1589.8 h時，‘燕山早豐板栗堅果品質表現最佳，其品質指標優(yōu)化值為堅果橫徑29.01 mm、堅果縱徑18.57 mm、堅果厚度26.05 mm、果形指數0.64、單粒質量9.56 g、含水量43.7%、可溶性糖含量25.63%、支鏈淀粉／直鏈淀粉比值1.93、蛋白質含量8.32%。

4討論

板栗在我國分布范圍廣，不同的氣象條件使板栗的品質表現出顯著差異性。江錫兵等研究結果表明，板栗堅果單粒質量在南方地區(qū)大于北方地區(qū)，本研究與此結論一致。淀粉含量是板栗堅果主要的品質指標之一，總淀粉含量等于直鏈淀粉與支鏈淀粉含量之和，二者的比例還會影響栗仁食用口感以及加工特性，支鏈淀粉／直鏈淀粉比值越大則糯性越強。本研究中，河北遷西地區(qū)‘燕山早豐板栗支鏈淀粉，直鏈淀粉比值顯著大于其他區(qū)域，表明河北遷西地區(qū)該品種堅果糯性更強，結合其可溶性糖含量最高的結果，表明該區(qū)‘燕山早豐板栗不僅糯性好，甜度也較高，該結論與闞黎娜等研究結果基本一致，故而該區(qū)域所栽培‘燕山早豐板栗品種更適合炒食。含水量作為影響新鮮板栗貯藏壽命的重要指標之一，堅果含水量越小，貯藏性越強，河北遷西地區(qū)‘燕山早豐板栗堅果含水量較低，故具有良好的貯藏性。

性狀離散程度用變異系數表示，變異系數越小，表明該性狀指標穩(wěn)定性越好。本研究結果顯示，不同栽培區(qū)‘燕山早豐表型性狀變異系數最小的為果形指數（2.94%），內在品質指標變異系數最小的為含水量（2.51%），表明‘燕山早豐果形指數和含水量具有較高的穩(wěn)定性。板栗作為喜光樹種，溫度和光照對其有顯著影響。堅果橫徑與生長季平均溫度呈顯著正相關，堅果縱徑與生長季均溫日較差呈極顯著正相關，堅果厚度與生長季平均溫度呈極顯著正相關，果形指數與年平均溫度和生長季平均溫度均呈極顯著正相關，單粒質量與生長季均溫日較差呈顯著負相關，因此，本研究認為，影響堅果表型性狀的主要氣候因子為溫度因子，這與李洪果等和黃志偉等研究所得表型性狀主要受溫度因子影響的結論基本一致。本研究結果表明，生長季氣候因子比年度氣候因子更會影響板栗堅果品質。植物通過光合作用產生碳水化合物，日較差越大、日照時間越長，均有利于碳水化合物的合成。

非線性回歸方程說明堅果品質同時受到多種氣候因子的共同影響，在分析氣候因子對堅果品質的影響時要綜合考慮，避免片面分析。本研究所得‘燕山早豐板栗堅果氣候品質評價模型可將種植地區(qū)的相關氣象與因子數據代入模型后，即可獲得對應品質指標的數據值，可初步評估‘燕山早豐引種于該地后的品質表現，為科學引種提供理論參考。

5結論

影響板栗堅果品質的主要氣候因子為溫度因子，其次為光照因子和水分因子，且溫度因子中生長季均溫日較差對堅果品質影響最大。‘燕山早豐在河北遷西地區(qū)表現為可溶性糖含量（19.01%）和支鏈淀粉值鏈淀粉比值（1.69）顯著高于其他區(qū)域，表明河北遷西地區(qū)板栗甜糯性較好，最適合糖炒。

‘燕山早豐在生長季均溫日較差25.89℃的生態(tài)區(qū)域堅果品質表現最佳，其品質指標優(yōu)化值分別為：可溶性糖25.63%、支鏈淀粉／直鏈淀粉比值1.93、蛋白質8.32%。