不同落果特性花生品种荚果性状及果壳强度的研究

张 晓，陈 玲，孙雅文，司 彤，张晓军，王月福，邹晓霞*，王铭伦*

(1.青岛农业大学农学院，山东 青岛 266109；2.中化现代农业(山东)有限公司，山东 济南 250100)

长期以来，我国花生育种目标以高产、优质、抗逆性强为主，较少考虑适应机械化收获问题[1]。收获是花生生产中的重要环节，但传统人工收获生产效率低下，随着花生生产主体种植面积不断扩大，提高生产效率是花生生产的一个重要目标。因此，机械化生产已成为花生生产发展的方向[2-3]。目前花生机械化收获仍存在诸多问题，一方面收获机械自身的质量与性能不稳定、适应性差等[4]，造成落果多、损失率高[5]；另一方面，花生品种荚果性状、果壳强度等也明显影响机械收获质量。花生作物的地下结果特性[6]，使得落果现象普遍存在。在花生收获过程中，影响荚果脱落的因素较多，子房柄力学性能和茎枝生长与结构均影响荚果脱落[7-8]，但有关不同落果特性花生品种的荚果性状及果壳强度未见报道。本文旨在明确不同落果特性花生品种荚果性状和果壳强度的差异，为选育和筛选不易落果、果壳强度大、适合机械化收获的花生品种提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2015-2016年在青岛农业大学莱阳校区试验站进行，土壤为砂壤土。供试花生品种为潍坊市农业科学院选育的不易落果品种潍花13号和潍花32号，易落果品种潍花6号和潍花11号，分别以W13、W32、W6和W11表示。

1.2 试验设计

每个花生品种为1个处理(小区)，随机区组设计，重复3次。每小区4行，行距45 cm，株距10 cm，行长10 m，小区面积为18 m2，田间管理同生产大田。

1.3 测定项目和方法

于饱果期取不同成熟度(籽仁饱满程度为25%、50%、75%、100%)荚果和成熟荚果，将成熟荚果置于电热恒温鼓风干燥箱中进行不同程度的干燥(60℃)，在预备试验的基础上，通过控制干燥时间获得含水量分别为50%、40%、30%、20%、10%的荚果样品，用微机控制电子万能试验机(CMT4503型，深圳新三思材料检测有限公司)测定不同成熟度和不同含水量荚果果壳正(果嘴朝上)、侧(果嘴朝左)向破碎强度；收获后将荚果晾干，取有代表性的饱满双仁荚果，测定纵向长度、横向宽度、果腰粗度和果壳厚度；取成熟荚果果壳制作石蜡切片，用Laika DM2500万能显微镜进行观察并测量微观组织结构；用液相色谱法测定果壳纤维素、半纤维素和木质素含量。

1.4 数据处理

数据、图表处理在Excel2013下进行，统计及差异显著性分析采用DPS数据处理系统。

2 结果与分析

2.1 不同落果特性花生品种荚果性状

花生落果特性与荚果性状有关。表1所示，不易落果品种荚果横纵比、果腰直径和果壳厚度均高于易落果品种，同类品种间差异不明显，荚果其它性状未表现出规律性差异。W13和W32荚果横纵比平均为0.37 ，较W6和W11的0.35增加5.71%；W32果腰直径为1.39 cm，较W6和W11分别增加13.93%和6.92%，W13较W6和W11分别增加 12.23%和 5.38%，差异均达显著水平；W32果壳厚度为1.50 mm，较W6和W1分别增加17.95%和16.94%，W13较W6和W11分别增加13.46%和17.09%，差异均达显著或极显著水平。

表1 不同落果特性花生品种荚果性状

注：表中不同大小写字母分别表示p<0.01和p<0.05差异显著性水平。下同。

Note: Different capital and small letters in the same column of the table indicate the significant level of difference at 0.01 and 0.05, respectively.The same as below.

2.2 不同落果特性花生品种果壳破碎强度

2.2.1 不同成熟度荚果果壳破碎强度

图1可见，果壳正向破碎强度随荚果成熟度提高呈逐渐增大趋势，不同落果特性花生品种表现一致。不易落果品种果壳正向破碎强度显著大于易落果品种，同类品种间差异不明显。荚果成熟度为25%、50%、75%和100%时，W32果壳正向破碎强度分别为9.54 kg力、12.11 kg力、15.21 kg力和21.02 kg力，W11分别为7.12 kg力、9.05 kg力、12.61 kg力和15.76 kg力，分别增加33.88%、33.72%、20.59%和33.40 %，较易落果品种W6分别增加20.12%、18.14%、7.28%、和17.69%，差异均达到显著水平。

不同落果特性花生品种不同成熟度荚果果壳侧向破碎强度与正向破碎强度变化相似，但果壳侧向破碎强度明显高于正向破碎强度，不易落果品种果壳侧向破碎强度显著大于易落果品种。荚果成熟度为25%时，四个品种间果壳侧向破碎强度差异不明显，随荚果的成熟，品种间差异明显。在荚果成熟度为50%、75%和100%时，W32果壳侧向破碎强度分别为16.15 kg力、19.41 kg力和25.86 kg力，W1分别增加32.96%、14.09%和29.48%，较W6分别增加22.41%、4.89%和17.72%，差异均达到显著水平(图1)。

2.2.2 不同含水量荚果果壳破碎强度

不同落果特性花生品种荚果含水量50%时，其果壳正向破碎强度最大，随荚果含水量的降低而逐渐减小。不易落果品种果壳正向破碎强度明显大于易落果品种，同类品种间差异较小。荚果含水量为50%、40%、30%、20%和10%时，W32果壳正向破碎强度分别为21.02 kg力、14.15 kg力、8.69 kg力、7.67 kg力和7.12 kg力，较W11分别增加25.44%、17.62%、10.78%、17.69%和34.17%，较W6分别增加32.56%、19.97%、25.32%、26.99%和48.02%，差异均达到显著水平(图2)。

不同落果特性花生品种不同含水量荚果果壳侧向破碎强度变化趋势与正向破碎强度相似，但果壳侧向破碎强度明显高于正向破碎强度，不易落果品种果壳侧向破碎强度显著大于易落果品种，同类品种间差异较小。荚果含水量从50%～10%时，W32果壳侧向破碎强度较W11分别增加29.47%、62.45%、49.46%、43.54%和30.91%，较W6分别增加17.72%、48.80%、30.34%、13.23%和13.09%，差异均达到显著水平(图2)。

图2 不同落果特性品种不同含水量时荚果破碎强度

2.3 不同落果特性花生品种果壳微观组织结构

花生果壳主要由外果皮、中果皮、内果皮三部分构成。由表2可见，不同落果特性花生品种果壳以及子房柄与荚果连接处的微观结构均存在明显差异，不易落果品种中果皮厚度、内果皮厚度和子房柄与荚果连接处机械组织厚度均显著大于易落果品种，外果皮厚度两类品种间差异不明显，同类型中不同品种间各指标无显著差异。W32的中果皮厚度、内果皮厚度和子房柄和荚果连接处厚度分别为649.78μm、188.99μm和115.26μm，较W11分别增加53.64%、59.63%和48.53%，较W6分别增加46.01%、56.57%和12.87%，差异均达到显著水平。

2.4 不同落果特性花生品种果壳结构物质含量

不易落果品种W32和W13果壳中纤维素、半纤维素和木质素含量均显著高于易落果品种W6和W11的，但同类品种间差异不明显。W32果壳中纤维素、半纤维素和木质素含量分别为267.32 g/kg、135.44 g/kg和347.54 g/kg，较W6分别增加 3.50%、4.32%和2.39%，较W11分别增加2.33%、2.95%和 0.42%，W32与W6差异达到显著水平(表3)。

表2 不同落果特性花生品种果壳微观组织结构

表3 不同落果特性花生品种果壳结构物质含量

3 讨论与结论

花生是地下结果的作物，荚果与土壤紧密结合。花生荚果性状直接影响着荚果与土壤的结合程度，进而影响荚果的脱落特性。荚果的横纵比、果壳网纹深浅、果腰粗度等性状均影响荚果与土壤的结合程度，与荚果的脱落特性密切相关。荚果的横纵比越大、果壳网纹越浅、果腰越粗，与土壤的接触面积就越小，与土壤的结合力越小，进行果土分离时就不易造成落果。本研究结果表明，不易落果花生品种荚果横纵比较大、果腰较粗，为此类品种荚果不易脱落提供了依据。前人研究表明，不同落果特性花生品种子房柄强度存在明显差异，不易落果品种机械组织发达、子房柄强度大、子房柄与荚果和花序轴连接力强，荚果不易脱落[8]，这些均为此类品种荚果不易脱落的重要生物学基础。

荚果破碎强度与机械化收获过程中的破碎程度密切相关，果壳强度越大，机械收获时越不易破碎，有利于提高收获品质。果壳中的不同结构物质含量是果壳强度的生理基础，果壳内果皮较厚，抗压力较强，纤维素、半纤维素及木质素是果壳细胞壁的重要组成部分，它们的存在对保持果壳的强度有重要作用，其中纤维素保证了其韧性，而木质素主要维持其强度及刚性[10-11]。本研究结果表明，不易落果品种果壳内果皮明显较厚，果壳中纤维素、半纤维素和木质素含量较高，是不易落果品种果壳破碎强度较高的重要生理基础。果壳强度大对降低荚果破碎率、减少收获损失、提高荚果品质具有重要意义。然而果壳强度过大，虽会减少收获等环节的破碎率，但不利于剥壳。因此，在花生生产实践中选育或筛选果壳强度适中对于机械化收获至关重要[11-12]，以达到既减少荚果破碎又有利于剥壳作业的效果。

不同落果特性花生品种荚果性状、果壳微观组织结构、果壳结构物质含量、果壳强度均存在明显差异，不易落果花生品种荚果性状及结构均有利于承受较大外力而不破碎，破碎强度明显大于易落果花生品种。本研究可为选育和选用果壳强度大、破碎率低、适合机械收获的花生品种提供依据。