新疆奇臺地區不同水肥條件下文冠果種實性狀的差異

關鍵詞：文冠果；水肥條件；種實性狀；主成分分析；主坐標分析

文冠果Xanthoceassorbifolium是無患子科文冠果屬的落葉小喬木或灌木，也是中國特有的珍稀木本樹種[1]。文冠果種子含油量高達55%～65%，種子的不飽和脂肪酸含量為85%～93%，其中亞油酸含量41.2%，油酸含量42.3%，還含有一定量的神經酸（2%～5%），因此文冠果油是一種高品質的木本油料[2-5]。同時，文冠果根、莖、葉、花、果實均可入藥，具有抗炎、改善學習記憶、防治心血管疾病、抗病毒、抗癌等多種生物活性[4，6]。因此，文冠果有較高的工業、醫藥及生態經濟價值，是具有良好發展前景的木本油料樹種[7-8]。

文冠果的生命力頑強，在草沙荒地、多石山區、鹽堿沙地等惡劣環境能正常生長發育，在中國內蒙古、河南、新疆等地區被廣泛種植[9-10]。目前相關研究多集中于不同來源文冠果優良品種的引進和篩選[11-13]，以及其優良性狀與遺傳基礎之間的相關性[6，14-15]，有關不同水肥條件下文冠果種實性狀差異的研究報道較為鮮見。目前，在新疆的大面積文冠果種植區，文冠果種類參差不齊，栽培條件也差異較大[16-18]。根據種實性狀與水肥條件的相關性，可以針對不同地區的水利條件建立不同的栽培管理措施，提高土壤水分和肥料利用效率，提高文冠果產量和品質。因此，分析水肥條件對文冠果種實性狀的影響，建立高效合理的文冠果栽培技術，對于新疆地區文冠果產業的發展具有重要意義。本研究中以新疆奇臺地區種植的9年生實生文冠果為研究對象，測定不同水肥條件下其種子的產量和品質，分析水肥條件對文冠果種實性狀的影響，旨在為新疆文冠果的水肥管理及栽培技術的完善提供參考。

1材料與方法

1.1試驗地概況

試驗地位于新疆維吾爾自治區奇臺地區西地鎮橋子村文冠果種植基地（89°67′E，44°10′N）。該基地海拔711m，年均氣溫5.5℃，年日照3130h，年降水量271.4mm。實生文冠果均為9年生，株行距1.5m×5.0m，長勢較為一致，試驗地土壤狀況及試驗期間降水量見表1。

1.2試驗設計

2022年3—9月進行3個處理。處理1，依靠自然降水灌溉，水肥條件差。處理2，行間間種中藥大黃，種植密度為25cm×30cm，大黃種植行距文冠果1m。為大黃滴灌澆水和施肥，年澆水量15～18m3/hm2（分4次進行），施高冠肥（N-P2O5-K2O，含3.0%的腐殖酸復合肥料，有機質含量不小于4.0%）3kg/hm2，文冠果水肥條件一般。處理3，年澆水量15～18m3/hm2（分4次進行），通過滴灌施肥，施高冠肥3kg/hm2直接供應文冠果，水肥條件良好。

2022年9月，調查每個地塊文冠果的地徑、冠幅，各選取這2個指標接近平均值的10棵文冠果，按照東南西北取樣法，按單株采集成熟的新鮮果實，帶回實驗室備用。

1.3性狀指標測定

用游標卡尺測量果實縱徑、果實橫徑、種子直徑、果殼厚度。各株隨機選取20個果實，記錄單果種子數量，用天平稱量單果種子質量、單果殼質量。以四分法選取100粒種子，稱量種子百粒質量。統計30棵單株的結果數量，取均值作為單株結果數量，統計單株干種子產量[19-20]。

1.4理化指標測定

采用索氏抽提法測定種子含油率[21]，采用直接干燥法測定種子含水量[22]，采用凱氏定氮法測定種子蛋白含量[23]，采用面積歸一法測定種子神經酸含量[12，24]。

1.5數據統計分析

利用Excel2016和SPSS25.0軟件進行數據的統計分析，利用https：//www.chiplot.online/網站PCoA軟件進行主坐標分析。

2結果與分析

2.1不同水肥條件下文冠果的種實性狀

2.1.1種實的外觀性狀

不同水肥條件下文冠果種實外觀性狀如表2所示。水肥條件對單株種子產量影響最大，未施水肥（處理1）的3個地塊的單株種子產量最高僅為1.05kg，平均產量2.01kg/hm2，與其他處理差異顯著（P＜0.05），其中水肥條件較好（處理3）的LD-5地塊的單株種子產量可達5.04kg，是處理1的單株種子產量最低地塊80M-7的（0.73kg）的6.90倍；處理3的單位面積平均產量最高為7.24kg/hm2，水肥條件一般的處理2的單位面積平均產量為4.88kg/hm2。處理3的LD-1和LD-5地塊的果實縱徑、種子百粒質量、單果殼質量和果殼厚度均顯著高于其他地塊（P＜0.05），處理3的種子百粒質量平均為121.41g，是處理1的1.56倍，是處理2的1.48倍，說明水肥條件極大地影響了文冠果的產量，同時對果實大小、果殼質量和厚度也有明顯影響。不同處理各地塊種實外觀性狀變異系數最小的是單果種子數量，為8.51%，其次是果殼厚度和果實橫徑，變異系數分別為15.38%和15.86%，說明不同的水肥條件下，不同地塊間單果種子數量、果殼厚度和果實橫徑變化不大，這些性狀受水肥條件的影響較小。單株種子產量和單株結果數量是變異系數較大的2個性狀，分別為64.87%和60.94%，說明水肥條件對文冠果產量影響較大。

2.1.2種子的理化性狀

不同水肥條件下文冠果種子的理化性狀如表3所示。不同處理的樣品之間種子的蛋白質、油脂及神經酸含量的差異顯著。處理2的8032地塊文冠果種子的蛋白質含量最高（19.5%），處理3的LD-1地塊的種子蛋白質含量最低（14.4%）。種子含油量最高的是處理2的8161地塊，其含油量為34.1%，最低的是處理1的80M-1地塊，其含油量為24.3%，二者含油量相差9.8個百分點。種子神經酸含量最高的是處理1的80M-7，其含量為3.3%，比含量最低的處理2的803地塊高0.6個百分點。由以上結果可知，水肥條件較好的地塊的種子蛋白質含量、含油量等品質指標未顯著優于其他水肥條件的地塊。處理2地塊文冠果種子含油量較其他處理高（P＜0.05）。不同水肥條件下，種子神經酸含量的變異系數最小（4.64%），含油量變異系數最大（11.39%），明顯低于單株產量、單株結果數量等性狀的變異系數，說明水肥條件對文冠果種子的蛋白質含量、含油量等理化性狀影響較小。

2.2文冠果種實性狀的相關性

不同水肥條件下文冠果14個種實性狀的相關性分析結果見表4。果實縱徑（X1）與果實橫徑（X2）、單果質量（X3）、種子千粒質量（X6）均呈現極顯著正相關（P＜0.01），表明單果質量和種子千粒質量隨果實縱徑、橫徑的增大而增加；單果質量與單果殼質量（X7）、含油量（X13）均呈現極顯著正相關（P＜0.01），與單果種子數量（X5）、種子千粒質量、單株種子質量（X10）均呈現顯著正相關（P＜0.05），說明含油量、單株種子質量（X10）隨著單果質量、單果種子數量的增大而增加；單果質量與種子直徑（X4）呈現極顯著負相關（P＜0.01）；單株結果數量（X9）與單株種子質量呈現極顯著正相關（P＜0.01），種子千粒質量與單果殼質量呈現顯著正相關（P＜0.05），果殼厚度（X8）與種子含水量（X11）呈現顯著正相關（P＜0.05），說明果殼厚度越大，含水量越高。

2.3不同水肥條件下文冠果種實性狀的綜合評價

2.3.1主成分分析

對文冠果14個種實性狀進行主成分分析，結果如表5所示。從14個性狀可提取4個主成分。第1主成分主要代表果實橫徑和縱徑、果實質量、種子質量、種子直徑、單果種子數量等性狀，為種實表型因子；第2主成分主要代表種子含油量、種子含水量、果殼厚度、種子直徑，為油脂因子；第3主成分主要代表單株結果數量、單株種子質量和種子神經酸含量，為產量和神經酸因子；第4主成分主要代表蛋白質含量，為蛋白因子。4個主成分的累計方差貢獻率達88.514%，表明這4個主成分能較為全面地代表文冠果種實性狀信息。

根據因子得分的系數矩陣與方差貢獻率，得到各因子與主成分得分及綜合性狀得分的函數表達式：

F=43.545%Y1+22.848%Y2+13.884%Y3+8.236%Y4。式中，X1表示果實縱徑，X2表示果實橫徑，X3表示單果種子質量，X4表示種子直徑，X5表示單果種子數量，X6表示種子百粒質量，X7表示單果殼質量，X8表示果殼厚度，X9表示單株結果數量，X10表示單株干種子產量，X11表示種子含水量，X12表示種子含油率，X13表示種子蛋白含量，X14表示神經酸含量，Y1、Y2、Y3、Y4分別表示第1～4主成分的得分，F表示綜合性狀得分。

根據以上公式，得到各地塊文冠果種實性狀的綜合得分（表6）。由表6可見，水肥條件最好的LD-1和LD-5地塊種實性狀的綜合得分在10個地塊中處于較高水平。這2個地塊種實性狀的第1主成分得分處于較高水平，說明種實飽滿、結果數量多、產量大，第2～4主成分得分均為正值，說明其在種子油脂、蛋白質和神經酸含量等方面表現突出。未施水肥的80M-1、80M-5和80M-7地塊的種實性狀綜合得分均處于較低水平，種實性狀較差，第1主成分得分均為負值，說明水肥條件差嚴重影響了這些地塊文冠果的種實性狀。水肥條件一般的5個地塊的種實性狀綜合得分處于中間水平，說明水肥條件對文冠果種實的表型性狀和品質性狀均有顯著影響。

2.3.2主坐標分析

將10個地塊文冠果種實性狀進行主坐標分析，結果表明主成分PC1和PC2分別解釋了水肥條件導致的種實性狀的27.28%和22.48%（圖1）。水肥條件良好的2個地塊位于第1象限，水肥條件一般的5個地塊主要位于第2象限，未施水肥的3個地塊位于第4象限。說明不同水肥條件的樣品組間差異較大，可以通過主坐標分析方法實現明顯區分。

3討論與結論

大量研究結果表明，一定的水肥條件有利于作物增產，控制灌溉有利于提高水資源利用效率，促進農業可持續發展，過量施肥不僅會浪費資源，還會破壞土壤肥力，污染環境[25-27]。水肥條件對文冠果生長性狀、產量性狀和品質性狀具有重要影響。

通過對不同水肥條件下文冠果14個種實性狀進行測定和分析，結果表明水肥條件較好地塊的文冠果果實縱徑、種子千粒質量、種子質量、單果殼質量等指標顯著高于其他地塊。水肥條件最好的地塊的產量是其他地塊的1.4倍以上。說明良好的水肥條件可以使文冠果產量明顯增加，這一結果與番茄[28]、娃娃菜[29]、杧果[30]、蘋果[31]等的相關研究結果一致。相同水肥條件下，不同地塊之間的果實橫縱徑、種子千粒質量、種子蛋白質含量等指標也存在一定差異，說明在相同水肥和栽培環境下，由于生物學基礎、遺傳特征的差異，植株對環境的適應能力不同，不同種實性狀的表現也不一致。

主成分分析是一種通用的統計方法，可最大程度地解釋所有變量的方差，可以將多維數據集合降維，從而提取出最重要的特征。主成分分析有助于更好地理解數據，并提高數據分析的準確性[32-33]。本研究中將14個文冠果種實性狀指標轉化為4個主成分，分別為種實表型因子、油脂因子、神經酸含量和蛋白因子，4個主成分的累計方差貢獻率為88.514%。其中，第1主成分的方差貢獻率為43.545%，說明果實表型對文冠果的種實品質有影響。主成分分析結果表明，水肥條件較好的地塊的種實性狀綜合得分處于較高水平，未施水肥地塊的種實性狀綜合得分均處于較低水平，說明水肥條件對文冠果種實的表型性狀和品質性狀均有顯著影響。

主坐標分析結果是可以呈現研究數據相似性或差異性的可視化坐標，可被用來研究樣本群落組成的相似性或相異性[34-35]。主坐標分析結果表明，主成分PC1和PC2分別解釋了水肥條件導致的種實性狀的27.28%和22.48%。

在我國文冠果種植分布廣泛，不同地區氣溫、水分及栽培管理措施存在明顯差異，這些差異對文冠果的生長發育和表型性狀影響較大，進而影響其種子產量和質量。本研究中未考慮品系和品種之間的差異，也未考慮其他生態環境因素對文冠果產量和品質的影響，后續有待進一步深入研究。