长沙地区美国山核桃品种筛选

翟学杰

（湖南湘移农林科技有限公司，湖南 长沙 410000）

美国山核桃（Carya illinoinensis）又名长山核桃、薄壳山核桃、碧根果，是世界著名的木本干果油料树种［1-2］，集经济、生态和社会效益于一体，是开展乡村振兴、发展山村经济的优良树种，其前景十分广阔。湖南省是国内最早引进美国山核桃的地区之一，也是适宜栽培美国山核桃的地区之一［3］。但由于引种前缺乏调查研究，引进的品种良莠不齐、优少劣多的现象突出，导致美国山核桃在湖南长沙、湘西、永州等地一直呈零星分布状态［4］，这严重制约了美国山核桃在湖南地区的发展。基于此，作者对8个美国山核桃品种在湖南地区的开花结实表现进行了研究，旨在为湖南地区核桃产业发展提供参考。

1 试验区概况

试验地位于湖南省长沙市长沙县路口镇，地理坐标为113°17′56″E，28°25′30″N，试验地海拔54.6 m。试验区地处东亚季风区，属中亚热带向北亚热带过渡的大陆性季风湿润气候区，四季分明，寒冷期短，炎热期长。年平均气温17.6℃，最冷月（1月）平均气温5.0℃，最热月（7月）平均气温29.4℃。年平均无霜期260 d，年平均日照1 510.9 h，年平均降水量1 472.9 mm，年平均蒸发量1 194.9 mm，平均相对湿度81%。试验地为水稻土，土层深厚，地势平坦，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，速效钾含量93.2 mg·kg-1，有效磷含量19.6 mg·kg-1。

2 材料与方法

2.1 试验材料

于2018年春从南京中山植物园引进8个品种（“波尼”“马罕”“肖尼”“威奇塔”“卡多”“黄山1号”“绍兴1号”“金华1号”）美国山核桃的穗条，高接于8年生的实生大树上。大树的种植密度为5 m ×8 m，每1个品种高接10株。

2.2 研究方法

2.2.1 花期观测 花期观测采用房瑶瑶等［5］的方法，在4个方位上分别选择2～4个具有雌花或者雄花花序的标准枝，观察其花期物候特征。雄花的花期按照开放的比例可分为6个阶段，即雄花初花期（5%雄花开放）、盛花始期（25%雄花开放）、盛花期（50%雄花开放）、盛花末期（75%雄花开放）、落花始期 （5%雄花序脱落）和落花终期（95%雄花序脱落）；雌花花期分为5个阶段，即雌花始期（5%雌花出现）、盛花始期（25%的雌花柱头开裂且分泌物增多）、雌花盛期（50%的雌蕊羽毛状二裂并完全打开）、盛花末期（75%的雌蕊羽毛状二裂并完全打开）和终花期（80%雌蕊呈现萎蔫凋落状）。

2.2.2 果实性状调查 2021年10—11月，待美国山核桃果实完全成熟后逐株采摘，对8个品种全部果实的质量进行测定。每个品种随机抽取20粒果实，采用游标卡尺对果实的纵径、横径、壳厚度进行测量；采用便携式电子天平对干果质量、果仁质量进行测定，并计算出仁率；利用索氏抽提器测定果仁出油率。

2.2.3 数据统计分析 采用Excel2016软件统计果实性状的平均值、标准差、变异系数及制图等；采用SPSS 22.0软件进行方差分析、极差分析和主成分分析。

3 结果与分析

3.1 不同品种美国山核桃在长沙地区的花期物候特征

美国山核桃开花物候期比较集中，花期长短差异不大。由表1可知：在长沙地区，美国山核桃的雄花花期大体在4月上中旬至5月上旬，其中，开花最早的是“波尼”，开花最晚的是“金华1号”；各品种雄花花期长18～24 d，最长的是“波尼”，最短的是“肖尼”；各品种雄花的散粉期（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，持续5～8 d；雄花盛花期最长的是“金华1号”（8 d），最短的是“肖尼”（5 d）。雌花花期大体在4月中旬至5月上旬，不同品种雌花始期的早晚有较大的差别，开花最早的是 “马罕”，最晚的是“卡多”；各品种雌花花期长16～21 d，花期最长的是“金华1号”（21 d），最短的是“肖尼”（16 d）。各品种雌花的可授期（盛花始期、雌花盛期）持续5～8 d，其中雌花可授期最长的是“波尼”（8 d），最短的是“肖尼”“威奇塔”和“黄山1号”（均为5 d）。

表1 不同品种美国山核桃花期Tab.1 Florescence of different Carya illinoinensis varieties

3.2 不同品种美国山核桃单株产量

采用Duncan法进行多重比较，分析美国山核桃产量差异。如图1所示，不同品种的美国山核桃单株产量差异明显。8个美国山核桃品种的单株产量在1.76～4.83 kg·株-1之间，其中单株产量最高的品种是“波尼”，在挂果的第二年达到了4.83 kg·株-1，显著高于其他品种的产量；最低的是“威奇塔”，只有1.76 kg·株-1。另外 “马罕”“肖尼”和“黄山1号”的单株产量也较低，可能是结实期较晚的原因，也不排除受单株之间大小年现象和实生砧木基因型差异的影响。

图1 不同品种美国山核桃单株产量Fig.1 Individual yield comparison of different Carya illinoinensis varieties

3.3 美国山核桃果实性状表型变异及相关性

由表2可知：美国山核桃果实性状中单果质量变异系数最大，达16.69%。其中“马罕”的单果质量最大，达9.67 g； “卡多”的最小，仅为5.94 g。出油率的变异系数最小，仅为7.71%，且最大出油率（“波尼”的出油率）是最小出油率（“黄山1号”的出油率）的1.3倍。“马罕”的果实纵径最大，其果形指数达2.34，果形属于狭长形；“卡多”的果实横径最小，但其果形指数为2.17，果形也为狭长型；“绍兴1号”“金华1号”“黄山1号”的果实纵径和横径都较小。8个品种的果形指数变幅为1.61～2.34，其果实纵径都明显大于横径。果形指数越小，则果形越圆；反之，果形指数越大，果形越狭长。从果形指数可以看出，“黄山1号”的果为近圆形，“肖尼”“威奇塔”“波尼”“绍兴1号”和“金华1号”的果均为椭圆形。“黄山1号”的果壳最厚，“肖尼”的最薄，各品种果壳厚度平均值为0.91 mm。不同品种果实的出仁率在42.69% ～57.30%之间，其中“威奇塔”的出仁率最高，“黄山1号”的出仁率最低，两者相差14.61%。

表2 不同品种美国山核桃果实性状表型特征Tab.2 Fruit characters of different Carya illinoinensis varieties

相关性分析结果（表3）显示：美国山核桃果实性状间存在着较为复杂的相关性，其中单株产量与果实纵径和果形指数均呈显著负相关，与出油率呈极显著正相关；单果质量与单株产量和果壳厚度相关均不显著，与其他性状呈显著或极显著正相关；果仁质量与果实纵径和横径均呈极显著正相关，说明果实越大，果仁质量越大；出仁率与果壳厚度呈极显著负相关，与果实纵径、果形指数和出油率均呈极显著正相关；果壳厚度与果实纵径、果形指数和出油率呈显著或极显著负相关；果实纵径与果实横径和果形指数均呈极显著正相关。

表3 美国山核桃果实性状相关性Tab.3 Correlation analysis of fruit characters of Carya illinoinensis

3.4 果实性状主成分分析

由于美国山核桃果实性状的评价指标有很多，且果实性状指标间的单位量纲不同，果实性状间也存在着一定的相关性，因此，直接用上述9个果实性状对各品种进行评价会导致评价结果发生偏差。为消除不同指标因单位不同及相关性不同对分析结果的影响，采用主成分分析法［6］对长沙地区栽植的8个美国山核桃品种进行综合评价。根据特征值＞1.000，方差累积贡献率＞75%的原则提取主成分。从表4看出：累积方差87.781%的贡献率来自前3个主成分，说明这3个主成分较好地反映了上述9个指标对美国山核桃果实性状的综合评价；主成分1方差贡献率达43.123%。

表4 美国山核桃主成分的方差贡献率Tab.4 Variance contribution rate of principal com ponents of Carya illinoinensis

通过SPSS 22.0软件处理数据得到主成分的载荷矩阵，结果见表5。表5显示，主成分1与单果质量、出仁率、果实纵径呈高度正相关，与果壳厚度呈高度负相关，反映了美国山核桃的外形品质和产量品质。

表5 美国山核桃主成分的载荷矩阵Tab.5 Load matrix of principal components of Carya illinoinensis

3.5 长沙地区美国山核桃品种筛选

根据相关研究［7］，在对各品种果实性状进行综合评判时，要以主成分贡献率为权重。根据前3个主成分的贡献率和主成分得分F，可建立果实性状综合评判数学模型：

式中：F表示主成分综合得分；F1、F2、F3分别表示主成分1、主成分2、主成分3的特征向量权重值。综合主成分F值越高的品种，其果实综合品质越好。由表6看出，不同品种美国山核桃综合得分较高的品种为“马罕”“波尼”“金华1号”和“肖尼”，表明这4个品种的综合经济性状较好。“黄山1号”“卡多”和“绍兴1号”为综合得分较低的品种，在生产上可以作为授粉品种使用。

表6 美国山核桃品种各主成分得分Tab.6 Principal component scores of Carya illinoinensis

4 结论与讨论

美国山核桃是雌雄异花同株的树种，不同品种雌雄花成熟的时间有差异［8］。美国山核桃参试品种的花期与湖南、浙江、江苏、安徽等地美国山核桃的花期存在一定的差异，但各品种雌雄花的开放顺序是一致的［9-12］，花期的差异可能与种植地的气候条件不同有关。笔者在种植实践中观察到，美国山核桃花期长短不仅与开花时期的日照长短、温度、风力、降雨、湿度等气候条件有关，还与树龄、花量相关，花量大的花期持续会更长；幼树期花量小，花期更短。这与祖元刚等、郭连金等［13-14］对桦树、香果树的研究结果一致。

美国山核桃参试品种中只有“金华1号”的雌花可授期与雄花散粉期相遇超过4 d，具有一定的自花授粉能力，可视为雌雄同期型品种，其他品种都属于雌先型或雄先型品种，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，美国山核桃异花授粉的果实基因杂合性更高，其果实的大小和品质都优于自花授粉的，产量也较自花授粉的高35% ～75%。因此，在进行美国山核桃商业化栽培时，要根据主栽品种特性、所在地生境条件和气候条件尽量为主栽品种配置合适的授粉树，以提高结实率。根据本研究结果，在长沙地区商业化种植时，宜选择2个以上雌花可授期与雄花散粉期长时间重叠的品种进行搭配种植。因“马罕”在湖南地区容易感染黑斑病，且空壳现象严重，不能作为主栽品种，建议长沙地区以“波尼”为主栽品种时，用“金华1号”和“威奇塔”作授粉树；以“金华1号”为主栽品种时，配置“马罕”和“波尼”为授粉树，以提高产量。但是品种组合不仅仅是花期相遇就可以了，还必须要考虑不同品种间杂交亲和性、杂交后的产量和果实品质等。这些都需进一步研究。

综上所述，长沙地区的气候和土壤条件比较适宜种植美国山核桃，适宜的品种有“马罕”“波尼”“金华1号”和“肖尼”，但在栽培过程中要注意配置合适的授粉品种。同时，薄壳山核桃的产量、品质与品种和繁殖方式、采收时间等也有较大关系。因此，在栽培时要在选择适宜主栽品种的基础上，推广品种配置、整形修剪、合理采收等配套栽培技术，才可以克服结实迟、群体产量低的缺点，并取得良好的种植效益。