赵喆 王菲 胡甜 周春华
摘 要：【目的】明确各品种最适宜的采收期，初步筛选出经济性状优良、营养物质含量丰富的品种，为特定地区的果实采收和品种区域化推广提供理论参考。【方法】以江苏省扬州市宝应县广泛栽培种植的‘绍兴‘波尼‘肖肖尼‘威奇塔和‘马汉共5 个薄壳山核桃品种为研究对象。对经过缓慢生长期后的各品种定期采样，观察每次采样后果实的横纵切面结构，称量果实的纵横径、鲜果和果仁质量，计算果形指数和出仁率，并对各品种完熟后的果实外观形态指标进行相关性分析。测定果仁发育过程中各品种内单宁、蛋白质、可溶性糖、维生素E 和纤维素的含量，对比分析5 个薄壳山核桃品种果实发育过程中形态及营养成分的变化。【结果】在缓慢生长期之后，5 个薄壳山核桃品种都经历了快速膨大期（35 ～ 40 d）、硬核期（30 ～ 40 d）和种仁成熟期（15 ～ 25 d）3 个阶段。各品种的果实膨大期均在7 月下旬—9 月上旬，在这一时期‘马汉果实的纵横径生长最快，增长比例分别达到67.59% 和96.14%；
在硬核期，各品种果实的鲜果质量总体呈现出波动减小的变化趋势；
种仁成熟期，5 个品种的鲜果果形指数基本趋于稳定。在9 月26 日—10 月7 日间，各品种果实的外观形态指标都达到各自的最大值。果实形状大致可以划分为狭倒卵状的‘威奇塔和‘马汉，近倒卵状的‘肖肖尼和‘波尼以及近圆形的‘绍兴。利用主成分分析法分析各品种成熟果实的外观形态指标发现‘波尼的综合得分最高。‘肖肖尼果仁在初步形成和完熟后维生素E 含量显著高于其他4 个品种，分别高出各品种平均值的39.57% 和15.69%；
‘绍兴果仁完熟后单宁含量较其他各品种的平均值低34.82%，表现出显著性的差异。‘波尼果仁的蛋白质含量在92.65 ～ 122.16 mg/g 间，在果仁发育的各时期都显著高于其他品种。【结论】5 个品种的薄壳山核桃在扬州宝应地区的最佳采收期应在9 月底—10 月初。‘绍兴果仁适宜鲜食；
‘肖肖尼的果仁在食品抗氧化方面有利用前景；
‘波尼有助于被初选为高蛋白品种加以开发且其可作为当地优良品种培育的对象。
关键词：薄壳山核桃；
果实发育；
营养物质；
外观形态；
结构
中图分类号：S664.1 文献标志码：A 文章编号：1003—8981（2023）03—0159—10
薄壳山核桃Carya illinoinensis （Wangenh.） K.Koch，胡桃科山核桃属落叶乔木，原产于北美洲，最初在美国和墨西哥北部广泛栽培种植[1]。薄壳山核桃果仁营养丰富，富含蛋白质、维生素E、糖类、酚类等生物活性物质，日常食用对改善人体血脂、维持氧化与抗氧化之间的平衡等方面有一定的保健效用[2]。
薄壳山核桃品种众多，目前在我国浙江、安徽、云南等多个地区都已经开展了相关的引种选育及区域化种植工作[3]。国内目前主要的嫁接引进品种有‘波尼‘肖肖尼‘威奇塔‘卡多和‘马汉等，国产新品种则主要是浙江省的‘鼓楼和以地区命名的绍兴、金华等[4]。由于薄壳山核桃进入丰产期时间长，加之我国幅员辽阔，地形、气候等环境因子差异大，导致不同地区间各品种的薄壳山核桃树对环境的适应性存在较大的差异，这给不同地区开展薄壳山核桃的引种及良种选育研究带来了一定的困难。王艺颖等[5] 通过对湖南省4 个薄壳山核桃品种果实形態和营养品质变化规律的研究得出该地‘波尼和‘马汉的最佳采收期在10 月20 日左右，‘普兹列和‘威斯顿在9 月30 日前后采收为宜的结论。邓立宝等[6] 通过对广西地区6 个薄壳山核桃品种品质特性和种植表现的分析发现‘Pawnee‘Shawnee和国产品种金华可作为该地优良品种的推广对象。但是，在江苏省内就不同薄壳山核桃品种外观形态及营养成分的相关研究却较为少见，地区适应性较强的优良品种还有待筛选。鉴于此，本研究以江苏省扬州市宝应县栽培种植的‘绍兴‘波尼‘肖肖尼‘威奇塔和‘马汉共5 个薄壳山核桃品种为研究对象，分析各品种果实发育期外观形态指标及营养物质含量的变化情况，探究这5 个品种在当地的种植表现，以期明确各品种最适宜的采收时期，初步筛选出经济性状优良、营养物质含量丰富的品种，为当地的果实采收和品种区域化推广提供理论参考。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
供试薄壳山核桃样树取材自江苏省扬州市宝应县和悦园薄壳山核桃试验点。试验地年平均气温14.4 ℃，年平均降水量1 000 mm，空气相对湿度为71%。
1.2 试验材料
供试薄壳山核桃品种为‘绍兴‘波尼‘肖肖尼‘威奇塔和‘马汉。除‘绍兴为浙江省林业科学院培育品种外，其余4 个品种均源于美国引种。园内于2012 年购买各品种5 年生的实生苗进行种植，2016 年时各品种开始挂果，2021 年进入丰产期，薄壳山核桃总种植面积为27 hm2。
1.3 试验方法
挑选供试点内各品种3 株生长状况良好、长势较均一的树体作为样树。从2022 年7 月19 日起开始采样，每隔15 天采集一次，边采样边观察，至果仁形成后期为进一步分析其仁内营养物质含量，缩短为每10 天采样一次，共采集8 次，时间分别为7 月19 日、8 月3 日、8 月18 日、9 月2 日、9 月17 日、9 月26 日、10 月7 日和10 月16 日。
在各样树的东、南、西、北4 个方向分别等量采集受光充足、无病虫害的果实样品，将采集到的新鲜果实装在生物冰盒中带回实验室放入-40 ℃冰箱中保存，隔日对果实结构及形态和营养指标进行测定。利用千分之一电子天平、数显游标卡尺（精度0.01 mm）对果实外观形态指标进行测定[7]，通过微单相机拍照记录果实切面结构。果仁单宁[8]、蛋白质[9]、可溶性糖[10]、维生素E[11]、纤维素[12]含量的测定分别参考试剂盒（科铭生物，货号：DN-2-Y、KMSP-2-W、KT-2-Y、VE-2-G、CLL-2-Y）进行。
1.4 数据处理
利用WPS office 中的Excel 软件对所得到的实验数据进行汇总、统计和分析，利用SPSS 25.0 软件对果实各指标进行单因素分析处理、主成分分析，用Duncan 新复极差法进行多重比较。
2 结果与分析
2.1 果实外观形态指标的分析
对果实外观形态的分析通过指标测定和结构观察两部分进行，果实发育过程中5 个薄壳山核桃品种鲜果果实横纵径及果形指数的变化见表1 ～ 3，测定过程中均保留果实外果皮。
由表1 可知，随着果实的不断生长发育，5个品种的薄壳山核桃鲜果横径基本都呈现出先增大后总体波动减小的变化趋势。在7 月19 日—8 月3 日的两个观测时段内，各品种鲜果横径增长速度最快，分别较上一时期显著增大47.31%、57.73%、55.49%、55.76% 和41.67%，其中横径增长速度最大的是‘威奇塔。各品种鲜果横径的增长一直持续到9 月17 日，在这一观测时段之后，‘肖肖尼‘马汉和‘波尼3 个品种的果实横径均表现出不同程度地下降。在同一时期下比较不同品种间果实横径的大小，‘绍兴除在第一和最后一个观测时段内与其他品种间果实横径差异不显著外，其余时段内均表现出显著性的差异。
由表2 可得，5 个薄壳山核桃品种鲜果纵径的变化规律与果实横径基本一致，各品种都呈现出先增大后总体波动减小的变化趋势，且除‘绍兴外，其余4 个品种鲜果纵径增长最快的时段都为7月19 日—8 月3 日。9 月17 日之后，除‘绍兴和‘威奇塔果实纵径仍表现出小幅度的增大外，其余3 个品种均出现不同程度的减小。在7 月19日—10 月16 日的各观测期内，5 个薄壳山核桃品种的果实纵径大都表现出显著性差异。果实完熟后各品种鲜果纵径由大到小排序依次是‘马汉＞‘波尼＞‘威奇塔＞‘肖肖尼＞‘绍兴。
由表3 可见，5 个薄壳山核桃品种的鲜果果形指数随着果实的生长发育总体均呈现波动减小的变化规律，‘绍兴的鲜果果形指数在7 月19 日—8 月3 日的观测时段内迅速降低，减小了38.73%。各品种在7 月19 日—9 月17 日的5 个观测时间段内鲜果果形指数变化差异显著，在9月26 日—10 月16 日的3 个观测时段内，‘威奇塔‘肖肖尼和‘马汉的鲜果果形指数间彼此差异不显著。5 个薄壳山核桃品种的鲜果果形指数在1.34 ～ 2.21 的范围内变化。
2.2 果实横切面的结构变化
由果实横切面结构图（图1）结合鲜果果形指数分析可知：5 个薄壳山核桃品种果实横切面形状间存在一定的差异，其中，‘威奇塔和‘马汉为狭倒卵状，‘肖肖尼和‘波尼为近似倒卵状，‘绍兴近圆椭球形。薄壳山核桃果实包括外果皮、内果皮和胚乳等结构。从外果皮看，各品种果实的外果皮从7 月19 日观测开始后均随果实发育逐渐增厚，至9 月17 日开始与果核逐渐分离，9 月26 日时，各品种外果皮均已完全成熟，鉴于此时青皮已较为厚重，故人为将其脱去以便更好地观察果实内部横切面结构。从内果皮看，7 月19 日时，各品种已基本能较清晰地观察到内果皮的轮廓结构，内果皮在9 月2 日左右逐渐与果壳合并，形成统一的核果外壳主体，内果皮硬度随果实的生长发育逐渐增大。从胚乳看，7 月19 日—8 月18 日，各品種胚乳基本由水状物逐渐变为水乳状物质，浆状胚乳含水量逐渐降低，其中，‘绍兴在8 月18 日左右胚乳率先开始硬质化，其余4 个品种则在9 月2 日前后才完全变为硬质胚乳即形成果仁。胚乳在内果皮的包被下逐渐增大，8 月18 日左右开始形成较为清晰的内壳线，将水乳状物质平均分在壳内两侧。从果核结构看，9 月2 日左右，各品种果壳轮廓已较为清晰，核果结构明显；
随着果实的不断生长发育，果核大小在一定范围内波动。从7 月19 日开始，各品种均可清晰观察到内核中存在的中隔膜。
2.3 果实纵切面的结构变化
由果实纵切面结构图（图2）可见：5 个品种薄壳山核桃的果实纵切面结构大体相似，总体呈现近圆形或矩圆形，果实包括外果皮、内果皮、胚乳和隔膜等结构。纵切面外果皮从7 月19 日观测开始时随果实的发育逐渐增厚，至9 月2 日开始与果核逐渐分离，9 月26 日时人为将各品种已完全成熟的青皮脱去以便于观察果实内部结构。果实纵切面内果皮结构变化与横切面相似，在7月19 日时，各品种均能较清晰地观察到内果皮的轮廓，且在9 月2 日前后内果皮硬度增大，逐渐与果壳合并形成统一的核果外壳。从胚乳看，横切面果实在8 月18 日左右内部胚乳仍多为水状物质，乳化不明显。在第四个时间段即9 月2 日观察到品种‘马汉的内部果仁内存在较大的空洞，这可能是因为‘马汉发育较晚，水乳状物质向种仁转化时间不长所导致的；
此时期‘威奇塔果实的种仁也不饱满，可能是因种仁失水或营养物质补充不足所致；
在第六个观测时间段，‘肖肖尼果实种仁相比其他品种较不饱满，推测原因可能是由于种仁含水量降低导致果仁失水皱缩所致。在10 月7—16 日前后，各品种的内部果仁都较为饱满，果实形态优良。
2.4 果实质量相关指标的分析
果实发育过程中5 个薄壳山核桃品种鲜果果实质量、果仁质量、出仁率的变化见表4 ～ 6，各品种果实鲜果质量测定过程中均保留外果皮。
由表4 可知，5 个品种的薄壳山核桃鲜果质量总体呈现出先增大后减小的变化趋势，各品种果实在7 月19 日—8 月18 日内的3 个观测时段质量迅速增大，增长率分别达到151.45%、265.87%、355.99%、328.99% 和304.18%，品种内差异极显著，各品种鲜果质量的迅速增长期在7 月19 日—8 月18 日；
但在这一时段的各观测点下，只有‘绍兴在8 月3 日和8 月18 日时与其他品种间表现出显著性的差异，其余均差异不显著。在9 月17 日之后，各品种的鲜果质量均呈现出波动减小的变化规律，果实鲜质量的变化范围在29.28 ～ 59.11 g 间。
由表5 可得，各品种的果仁形成于9 月2 日前后。随着果实的生长发育，‘绍兴和‘肖肖尼的果仁质量一直增大，‘威奇塔‘马汉和‘波尼则总体呈现出波动增长的变化规律。在9 月17—26 日，‘波尼的果仁质量增大了3.67 g，增长率为101.94%，在5 个品种中相对最大。在10 月16 日果实完熟后，5 个品种果仁质量由大到小排序依次是‘波尼＞‘肖肖尼＞‘马汉＞‘绍兴＞‘威奇塔，质量在各品种间差异不显著；
‘绍兴除在最后一个观测时段外，果仁质量与其他品种间均表现出显著性的差异。
由表6 可见，在果仁发育的过程中，各品种的出仁率均呈现出总体波动增大的变化趋势，果仁形成初期，5 个品种的出仁率都不高。‘绍兴‘肖肖尼和‘波尼在10 月16 日时有最大出仁率；
‘威奇塔则在10 月7 日；
‘马汉则是9 月26 日，相对最早。在果实完熟后，各品种的出仁率由高到底排序依次是‘肖肖尼＞‘马汉＞‘波尼＞‘威奇塔＞‘绍兴。就同一时间点不同品种间出仁率的比较而言，在9 月2 日时，‘绍兴的出仁率与其他品种间表现出显著性的差异，9 月17 日时，‘波尼与其他品种间出仁率差异显著。
2.5 果实营养指标的分析
对果实营养指標的分析通过测定果仁成熟过程中各营养物质的含量来进行，主要测定的营养物质有单宁、蛋白质、可溶性糖、维生素E 和纤维素。果仁发育过程中5 个薄壳山核桃品种营养物质含量的变化见表7 ～ 9 和图3 ～ 4。
由表7 可知，随着薄壳山核桃果实的不断发育，各品种果仁单宁含量总体呈现出先逐步减少至最低点后有所回升的趋势。‘绍兴‘威奇塔果仁的单宁含量随着果实的发育各品种内不同时期都表现出显著性的差异，且在9 月26 日—10 月7 日的观测时段内差异极显著，在这一时期两个品种果仁单宁含量分别显著降低了37.26% 和23.25%。各品种果仁单宁含量都在9 月2—17 日的观测时段内显著减少。
由表8 可得，5 个薄壳山核桃品种果仁蛋白质含量随着果实的发育总体呈现出先增大后波动减小的变化趋势。‘波尼果仁的蛋白质含量除在10 月7 日时比含量相对最高的‘威奇塔低0.60 mg/g 外，其余时段内均高于其他4 个品种。‘绍兴果仁蛋白质含量在果实发育的全过程中都差异显著，各品种蛋白质含量都在9 月26 日—10 月7日的观测时段内表现出显著性的差异，且除‘绍兴外，在10 月7—16 日各品种果仁蛋白质含量差异均不显著。果实完熟后，果仁蛋白质含量由高到低排序依次是‘波尼＞‘威奇塔＞‘马汉＞‘肖肖尼＞‘绍兴。
由图3 可知，随着果实的不断生长发育，各品种果仁维生素E 含量呈近‘W形曲线，9 月2—17 日是果仁维生素E 的快速减少期，9 月26 日—10月7 日则是另一个显著减少期。除‘肖肖尼外，其余4 个品种的薄壳山核桃果仁维生素E 含量随着果实的生长各品种内均表现出显著性的差异。
由表9 可见，随着果实的不断生长发育，各品种果仁内可溶性糖含量都呈现出先增大后减小至最低点再有所回升的变化规律，且各品种在全发育期内果仁可溶性糖含量均差异显著。5 个薄壳山核桃品种果仁可溶性糖含量在9 月17—26 日时均极显著降低，其中‘绍兴下降率最高，达到了93.14%。各品种果仁成熟后可溶性糖含量由高到低排序依次是‘威奇塔＞‘绍兴＞‘肖肖尼＞‘波尼＞‘马汉。
由图4 可得，随着薄壳山核桃果实的不断生长发育，各品种果仁的纤维素含量均呈现出先增大后减小至最低点再有所回升的变化趋势。5 个薄壳山核桃品种果仁纤维素含量随着果实的发育各品种内差异显著，品种间差异不显著，说明各品种纤维素的含量在同一时期差异不大。各品种果仁纤维素的含量在7.18 ～ 24.06 mg/g 变化。
2.6 形态指标的主成分分析
对5 个薄壳山核桃品种成熟果实的横纵径、鲜果质量、果仁质量和出仁率共5 个外观形态指标进行主成分分析[13]，归一化处理后的结果如表10。由表10 可见，对薄壳山核桃成熟果实外观形态贡献度相对最大的3 个指标分别是鲜果质量、鲜果横径和果仁质量。将各品种完熟果仁的相应形态指标数据代入主成分分析的权重计算公式，‘波尼 ‘绍兴‘威奇塔‘马汉和‘肖肖尼5个品种的综合得分分别是35.16、30.59、31.81、33.21 和32.24。
3 结论与讨论
3.1 结 论
在外观形态指标方面，由主成分分析可得，5 个薄壳山核桃品种的综合得分排名由高到底依次是‘波尼＞‘马汉＞‘肖肖尼＞‘威奇塔＞‘绍兴；
品种‘波尼的分数相对最高，在该地区表现出独特的开发潜力。
在果实营养指标方面，‘肖肖尼果仁在初步形成和完熟后维生素E 含量显著高于其他4 个品种， 含量分别达到889.52 和313.57 μg/g， 高出各品种平均值的39.57% 和15.69%；
‘绍兴果仁完熟后单宁含量较其他各品种的平均值低34.82%，表现出显著性的差异，且可溶性糖含量显著高于其他品种。‘波尼果仁的蛋白质含量在92.65 ～ 122.16 mg/g，在果仁发育的各时期都显著高于其他品种。以上结果说明‘绍兴果仁适宜鲜食，‘肖肖尼果仁在食品抗氧化方面有利用前景。‘波尼有助于被初选为高蛋白品种加以开发。
3.2 讨 论
本研究发现，在9 月26 日—10 月7 日间，各品种果实的外观形态指标都基本达到各自的最大值，说明此时果实生长势好，适宜采收，薄壳山核桃果实在江苏省扬州市宝应县的最佳采收期应在9 月底—10 月初。但Zhang 等[14] 的研究结果表明：在中国重庆，薄壳山核桃的最佳采收期在10月中旬—11 月初。分析采收期不同的原因：一方面，可能是由于地区间气候与环境因子的差异，重庆主要为亚热带季风季候，扬州宝应则为亚热带湿润季风气候，宝应地区的夏季雨热条件较好，能满足薄壳山核桃生长的23.8 ～ 29.4 ℃温度条件[15]。另一方面，不同品种间遗传特性、种植地土壤条件和人工栽培管理措施等手段的差异也是导致不同种植区薄壳山核桃采收期长短各异的原因。果实营养物质指标方面，在果仁发育后期，各品种蛋白质含量总体呈现出逐渐下降的趋势，这与常君等[16] 的研究结果一致，推测原因可能是由于随着果仁的成熟，蛋白质转化为其他营养成分所致。果仁纤维素含量表现出先增大后减小至最低点再有所回升的变化规律，符合许梦洋等[17]的研究结果。
宝应地区5 个品种薄壳山核桃果实的生长发育大致可以划分为4 个时期，各品种在经历缓慢生长期后，至发育完熟还需80 ～ 105 d，都会经历快速膨大期（35 ～ 40 d）、硬核期（30 ～ 40 d）和种仁成熟期（15 ～ 25 d）。不同品种薄壳山核桃进入各发育期的时间存在差异，在实际栽培管理过程中，应根据发育时期的不同制定相应的管理方略，在缓慢生长期时要保证土壤肥力，进入快速膨大期后需要有充足的水肥条件作支撑，硬核期和种仁成熟期则需加强田间管理，尽可能减少病虫害对果实的侵袭。
江苏以平原为主的地形条件和雨热同期的气候特征较为适宜薄壳山核桃的生长[18]。本研究对江苏省扬州市宝应县广泛栽培种植的5 个薄壳山核桃品种生长发育过程中形态指标及营养物质含量的变化进行了比较分析，但本文对薄壳山核桃果仁内营养物质的研究还存在一定的局限性。作为含油率较高的经济林作物[19]，薄壳山核桃油脂含量丰富，今后可从研究该地区所栽品种果仁内油脂与脂肪酸组分及含量的变化规律入手[20]，增加品种筛选的角度，遴选出当地在油用资源开发与利用上有前景的品种，更好地指导品种的区域化推广。
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[ 本文编校：李义华]
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