不同栽培区气候条件对‘燕山早丰’板栗坚果经济性状的影响

樊晓芸　郭素娟　江锡兵等

关键词：板栗；品质；气候因子；评价模型

中图分类号：S664.2 文献标志码：A 文章编号：1001-1498（2023）01-0022-09

板栗（Castanea mol/issima BI.）壳斗科（Fagaceae）栗属（Castanea Mill.），是我国重要的木本粮食树种之一。板栗营养丰富，栽培范围广，适应性强，兼具较高的生态效益和经济价值，我国22个省、自治区和直辖市将板栗作为一种重要的经济作物进行种植，目前栽植总面积和产量稳居世界第一。燕山地区作为北方板栗的传统主产区，板栗品种较多，其中，‘燕山早丰为最受当地栗农欢迎的品种之一。‘燕山早丰不仅在北方地区种植，引种到南方后的品质也为上等。不同栽培区的气候条件导致‘燕山早丰板栗品质存在较大差异，只有种植于适宜的栽培区才能产生最大效益。因此，研究影响‘燕山早丰板栗坚果品质对气候因子的响应，对‘燕山早丰的引种及科学种植具有重要意义。

植物内在品质的形成受2种因素共同调控，一种是植物内部生理调节，另一种是光照、水分、温度、养分、空气等环境因子的作用。气候因子是影响果实品质的主要环境因子，尤其在果实发育期，影响则更为显著。气候因子中温度因子是限制茶叶品质形成的主要因子，而在茶叶生长过程中受温度因子的影响大于降水，降水大于日照。研究表明，与光照因子和水分因子相比，热量因子对水蜜桃（Prunus persica L.）品质的影响更显著；分析苹果（Malus pumlla Mill.）品质与气候因子关系得出，单果质量主要受8月降水量和9月日照时数的影响，糖含量则主要与生长季温度日较差和日照时数密切相关；影响脐橙（Citrus sinensisOsb. var. brasliliensis Tanaka）品质的主要气候因子为6-11月的温度、日照时数和降水量；生态因子影响核桃（Juglans regia L.）果实性状，具体表现为年平均温度显著影响果实厚度；对4个不同区域的骏枣（Ziziphus jujube Mill.）品质与气候因子研究可知，降雨量是影响果实品质的关键气候因子，影响平榛（Cory/us heterophylla Fisch.）品质的关键气候因子为年日照时间；分析不同产地的宁夏枸杞（Lycium barbarum L.）外观形态与气候因子的相关性可知，影响枸杞果实形态的主导因子为平均温度；限制长柄扁桃（Prunus pedunculata Pall.）生长的关键因子为降水季节性分布。由以上分析可知，经济作物的果实生长及品质与气候因子密切相关，研究具体指标与气候因子的相关性对于增加产量和品质至关重要。

在板栗品质与气象方面的研究表明，湖北省大悟县板栗坚果成熟前光照不足且降水量太大会降低板栗品质；8月降水量较大能显著提高板栗品质，较大的温差有利于板栗的品质形成；在河北省北部板栗主栽区，其品质等级与气象条件存在正相关关系，5—9月平均温度小于17℃、7月和8月降水量少、9月光照不足均会降低坚果品质；也有研究认为，温度和日照时数均会影响板栗淀粉和糖含量。由此可见，板栗坚果品质与气候因子密切相关。我国板栗分布范围广，但大多是基于同一地区不同板栗果实品质与气候因子关系的研究，而对不同生态区域板栗品质与气候因子的关系鲜有报道。

本研究测定了8个不同栽培区‘燕山早丰板栗坚果品质，并对坚果表型性状和内在品质指标与关键气候因子进行了相关性分析和回归分析，筛选影响不同栽培区‘燕山早丰坚果品质的关键气候因子，并建立不同栽培区‘燕山早丰板栗坚果评价模型和栽培关键气候因子优化体系，旨在揭示不同栽培区‘燕山早丰的品质差异，为‘燕山早丰板栗品种科学种植和引种区划提供理论依据。

1试验材料及气象数据来源

1.1试验材料

以不同栽培区板栗品种‘燕山早丰为研究对象，具体包括河北迁西县（Ⅰ区）、河北昌黎县（Ⅱ区）、天津蓟州区（Ⅲ区）、北京怀柔区（Ⅳ区）、山东泰安市（Ⅴ区）、河南信阳市（Ⅵ区）、浙江金华市（Ⅶ区）、云南易门县（Ⅷ区）8个区域。所有区域‘燕山早丰树龄一致（15～20年生），且树势中庸，所选果园栽植密度、土壤条件、地势地形和栽培管理水平相近。‘燕山早丰最初由河北省农林科学院昌黎果树研究所选育而来，适宜炒食及加工，栽植区域为华北地区，所有区域均为嫁接苗木，所选砧木均为当地实生苗。

各区域‘燕山早丰成熟期具有差异性。Ⅰ区一Ⅳ区坚果成熟期均为9月初至上旬，Ⅴ区为8月底至9月初，Ⅵ区和Ⅶ区均为8月底，Ⅷ区为7月下旬。

1.2气象数据来源

各栽培区气象数据资料来源于当地各气象站数据资料及中国气象数据网提供的1981—2020年气象数据（http：//www.nmic.cn/data.html）。气象数据包括各栽培区年气候因子和板栗果实生长季（4—9月）气候因子，其中，生长季气候因子中的降水量和日照时数计算累积值，其余指标计算均值。不同栽培区气象数据见表1。

2研究方法

2.1试验设计

在各地区板栗坚果成熟期，在每个区域随机选取3个土壤条件、地势地形和栽培管理水平相近果园，随机选取15～20年生、树势中庸的该品种10株，在树冠外围中部东南西北4个方向各取20粒坚果（边果），随机抽取边果100粒，测定单粒质量、坚果横径、纵径、厚度、果形指数等表型性状，3次重复。坚果置于实验室低温低湿种子柜（ZD-1000FC）储藏（0～2℃），贮藏1个月后测定。

2.2各项指标测定方法

2.2.1表型性状指标测定及果形指数计算 游标卡尺测量横径、纵径、厚度；果形指数=纵径，横径。

2.2.2内在品质指标测定及含水量计算 参照GB/T 5009.3—2003《食品中水分的测定》进行。随机选取混合均匀后的坚果30粒，先计算初始质量，后置于烘箱中先105℃杀青0.5 h，再80℃烘干至恒质量。用粉碎机将烘干后的样品粉碎后过100目筛，后保存于自封袋中标记后作为坚果品质指标待测样品。可溶性糖、淀粉含量测定：可溶性糖含量采用蒽酮硫酸比色法测定；直链淀粉和支链淀粉含量参照GB/T 15683—2008进行测定，总淀粉含量=直链淀粉含量+支链淀粉含量。所用仪器均为双光束紫外分光光度计；蛋白质含量参照GB 5009.5—2016进行测定，蛋白质含量=N元素含量×6.25，用H₂SO₄-H₂O₂法对样品进行消煮，制成待测液后用Smartchem-450全自动间断分析仪测定样品中N元素含量。所有指标均重复3次。

2.3数据处理

利用Excel 2010进行数据统计，SPSS Statistics26.0软件进行方差分析和相关性分析，Origin2019进行作图，LINGO 12.0软件求解关键气候因子最优方案。

3结果与分析

3.1不同栽培区‘燕山早丰板栗坚果表型性状差异分析

由表2可知：‘燕山早丰板栗坚果各表型性状在不同栽培区间均存在差异；不同栽培区‘燕山早丰单粒质量均值为9.55g，Ⅵ区（10.21g）和Ⅶ区（10.86 g）差异不显著，但均显著高于其他地区（P<0.05），单粒质量最小的区域为Ⅳ区（8.54g）；Ⅶ区的坚果横径、坚果纵径和果形指数均最大，并显著高于其他7个地区，其中，‘燕山早丰板栗坚果在不同栽培区之间的果形指数均小于1，Ⅶ区的最大（0.73），Ⅷ区次之；Ⅷ区坚果厚度显著高于其他地区（24.48 mm）。‘燕山早丰坚果表型性状变异系数由大到小为：单粒质量（11.31%）>坚果厚度（6.31%）>坚果纵径（4.95%）>坚果横径（4.85%）>果形指数（2.94%）。果形指数变异系数最小，表明‘燕山早丰果形指数较其它表型性状在不同栽培区之间稳定性更高，即不同栽培区‘燕山早丰具有相对一致的果形指数。

3.2不同栽培区‘燕山早丰板栗坚果内在品质差异分析

由表3可知：‘燕山早丰板栗坚果内在品质在不同栽培区间均存在差异（P<0.05）；Ⅶ区的含水量最高（46.54%），Ⅰ区的含水量最低（40.01%）；Ⅰ区的可溶性糖含量最高（19.01%），Ⅶ区的可溶性糖含量最低（9.54%）；支链淀粉／直链淀粉比值范围为0.78～1.69，Ⅰ区的支链淀粉／直链淀粉比值（1.69）显著高于其他地区，且差异显著；Ⅶ区的蛋白质含量最高（8.32%），Ⅵ区（7.98%）和Ⅷ区（7.54%）次之。‘燕山早丰坚果内在品质指标变异系数最大的为支链淀粉／直链淀粉比值（18.80%），表明其在不同栽培区该性状稳定性较低，其次为可溶性糖含量（9.29%）、蛋白质含量（4.48%），含水量的变异系数最小（2.51%），表明‘燕山早丰坚果含水量在不同栽培区之间稳定性较高。

3.3‘燕山早丰板栗坚果品质与气候因子相关性分析

表4表明：坚果横径与年日照时数呈极显著正相关，与生长季平均温度呈显著正相关；坚果纵径与生长季均温日较差呈极显著正相关；坚果厚度与生长季平均温度和生长季总降水量均呈极显著正相关；果形指数与年平均温度和生长季平均温度均呈极显著正相关；单粒质量与年平均温度和生长季总降水量均呈极显著正相关，与生长季均温日较差呈显著负相关；可溶性糖与生长季均温日较差和生长季总日照时数均呈极显著正相关，与年日照时数呈显著正相关；支链淀粉／直链淀粉比值与年日照时数呈显著正相关，与生长季平均温度、生长季均温日较差和生长季总日照时数均呈极显著正相关；蛋白质与年平均温度和生长季总降水量均呈显著正相关，与生长季总日照时数呈极显著负相关。

由此可知，影响‘燕山早丰板栗坚果品质指标的关键气候因子主要有7个，其中，温度因子包括年平均温度、生长季平均温度和生长季均温日较差，光照因子包括年日照时数和生长季日照时数，水分因子包括年降水量和生长季降水量。

3.4‘燕山早丰板栗坚果气候品质评价模型

为了进一步探明关键气候因子对‘燕山早丰板栗坚果品质的重要程度，将相关性分析呈显著水平及逐步回归分析筛选出来的关键气候因子与坚果品质指标作多元非线性回归分析处理，得到影响不同栽培区‘燕山早丰板栗坚果与关键气候因子的非线性回归方程（表5）。

由表4、5可知：在不同栽培区，年日照时数和生长季平均温度单独作用对坚果横径具有显著正效应；坚果纵径主要受年日照时数和生长季均温日较差的影响，且单独作用和两两交叉作用均对其产生显著正效应；生长季平均温度和生长季总降水量以及二者交互作用均对坚果厚度产生显著正效应；果形指数主要受年平均温度和生长季平均温度的影响，二者单独作用和交叉作用均对果形指数具有显著正效应；单粒质量主要受年平均温度、生长季均温日较差和生长季总降水量的影响，其中，年平均温度和生长季总降水量单独作用对其具有显著正效应，生长季均温日较差和生长季总降水量的交叉作用则对其产生显著负效应；含水量主要与年降水量、生长季平均温度和生长季总降水量有关，三者单独作用对其均产生显著正效应；年日照时数和生长季总日照时数单独作用和交叉作用均对可溶性糖含量具有显著正效应，生长季均温日较差单独作用以及与年日照时数交叉作用均对可溶性糖含量具有极显著正效应；支链淀粉／直链淀粉比值主要受年日照时数、生长季平均温度和生长季均温日较差影响，生长季均温日较差单独作用以及和年日照时数交叉作用对其均产生极显著正效应，年日照时数和生长季平均温度单独作用对其均具有显著正效应；年平均温度和生长季总降水量单独作用对蛋白质含量产生显著正效应，生长季总降水量和生长季总日照时数交叉作用对蛋白质含量产生显著负效应。

3.5‘燕山早丰板栗栽培关键气候因子评价体系的建立

由表6可知：当年平均温度为11.5℃、年日照时数为2846 h、生长季平均温度为22.6℃、生长季均温日较差为25.89℃、生长季总降水量为427.66 mm、生长季总日照时数为1589.8 h时，‘燕山早丰板栗坚果品质表现最佳，其品质指标优化值为坚果横径29.01 mm、坚果纵径18.57 mm、坚果厚度26.05 mm、果形指数0.64、单粒质量9.56 g、含水量43.7%、可溶性糖含量25.63%、支链淀粉／直链淀粉比值1.93、蛋白质含量8.32%。

4讨论

板栗在我国分布范围广，不同的气象条件使板栗的品质表现出显著差异性。江锡兵等研究结果表明，板栗坚果单粒质量在南方地区大于北方地区，本研究与此结论一致。淀粉含量是板栗坚果主要的品质指标之一，总淀粉含量等于直链淀粉与支链淀粉含量之和，二者的比例还会影响栗仁食用口感以及加工特性，支链淀粉／直链淀粉比值越大则糯性越强。本研究中，河北迁西地区‘燕山早丰板栗支链淀粉，直链淀粉比值显著大于其他区域，表明河北迁西地区该品种坚果糯性更强，结合其可溶性糖含量最高的结果，表明该区‘燕山早丰板栗不仅糯性好，甜度也较高，该结论与阚黎娜等研究结果基本一致，故而该区域所栽培‘燕山早丰板栗品种更适合炒食。含水量作为影响新鲜板栗贮藏寿命的重要指标之一，坚果含水量越小，贮藏性越强，河北迁西地区‘燕山早丰板栗坚果含水量较低，故具有良好的贮藏性。

性状离散程度用变异系数表示，变异系数越小，表明该性状指标稳定性越好。本研究结果显示，不同栽培区‘燕山早丰表型性状变异系数最小的为果形指数（2.94%），内在品质指标变异系数最小的为含水量（2.51%），表明‘燕山早丰果形指数和含水量具有较高的稳定性。板栗作为喜光树种，温度和光照对其有显著影响。坚果横径与生长季平均温度呈显著正相关，坚果纵径与生长季均温日较差呈极显著正相关，坚果厚度与生长季平均温度呈极显著正相关，果形指数与年平均温度和生长季平均温度均呈极显著正相关，单粒质量与生长季均温日较差呈显著负相关，因此，本研究认为，影响坚果表型性状的主要气候因子为温度因子，这与李洪果等和黄志伟等研究所得表型性状主要受温度因子影响的结论基本一致。本研究结果表明，生长季气候因子比年度气候因子更会影响板栗坚果品质。植物通过光合作用产生碳水化合物，日较差越大、日照时间越长，均有利于碳水化合物的合成。

非线性回归方程说明坚果品质同时受到多种气候因子的共同影响，在分析气候因子对坚果品质的影响时要综合考虑，避免片面分析。本研究所得‘燕山早丰板栗坚果气候品质评价模型可将种植地区的相关气象与因子数据代入模型后，即可获得对应品质指标的数据值，可初步评估‘燕山早丰引种于该地后的品质表现，为科学引种提供理论参考。

5结论

影响板栗坚果品质的主要气候因子为温度因子，其次为光照因子和水分因子，且温度因子中生长季均温日较差对坚果品质影响最大。‘燕山早丰在河北迁西地区表现为可溶性糖含量（19.01%）和支链淀粉值链淀粉比值（1.69）显著高于其他区域，表明河北迁西地区板栗甜糯性较好，最适合糖炒。

‘燕山早丰在生长季均温日较差25.89℃的生态区域坚果品质表现最佳，其品质指标优化值分别为：可溶性糖25.63%、支链淀粉／直链淀粉比值1.93、蛋白质8.32%。