4个半野生半栽培无刺(少刺)花椒的物候期及果实和皮刺性状研究

唐 亚, 吴银明, 龚 霞, 王海峰

(四川省植物工程研究院, 四川 资中 641200)

0 引言

【研究意义】花椒(ZanthoxylumbungeanumMaxim)属芸香科花椒属(ZanthoxylumL.)的灌木或小乔木,在我国种植历史悠久,距今已有2600多年[1]。我国花椒栽培面积、产量均居世界第一,除东北和内蒙古少数地区外,各地均有种植,陕西、四川、河北、甘肃、河南、山东等地均广泛栽种。花椒因主干、枝条和枝叶均密生皮刺,育苗、种植和采摘困难,劳动力需求大,生产成本高,制约了花椒的种植效益和产业发展[2]。因此,选育出产量高、品质优的无刺或少剌花椒新品种具有重要的意义。【前人研究进展】任苗等[3]研究表明,果皮较厚、穗粒数多、单穗鲜质量较高,并且无刺枝段比例较高、单位有刺枝段皮刺数较少,皮刺形状显著较小的无刺花椒具有选育推广的价值。原双进等[4]通过选优对比试验,选育出的韩城无刺椒具有丰产性能强、品质优和易采摘等优良特性。吕玉奎等[5]选育出的花椒新品种荣昌,其茎干、枝近无刺,采摘方便,具有个早实、丰产、优质、抗旱、抗寒、抗病虫害等特性。王景燕等[6]选育出的优良乡土花椒新品种汉源无刺椒,其植株苗期、幼树期有刺,盛果期果枝无刺,树干和主侧枝上刺稀少或近无,花椒粒大皮厚,挥发油含量高,麻味浓烈,香气纯正。【研究切入点】通过野外调查获取4份无刺(少刺)花椒材料,明确其物候期、皮刺表型性状和果实表型性状,对优良品种的推广应用及新品种选育具有重要参考作用。【拟解决的关键问题】筛选出无刺(少刺)和结实性状良好花椒材料,以期为丰富四川中、高海拔地区种植无刺(少刺)花椒品种及新品种选育提供基础材料。

1 材料与方法

1.1 材料

2020-2022年对康定县城及其周边半野生半栽培的无刺(少刺)花椒进行植物学、生物学等性状调查,根据其表型性状的差异,发现无刺(少刺)花椒材料4份,分别为KD-1、KD-2、KD-3和KD-4,每种材料选择3株多年生、结果性状好、生长健壮的花椒树作为研究材料。

1.2 试验方法

1.2.1 物候期观测 对4份花椒材料分别进行连续2年的物候期(花椒萌动期、现蕾期、开花期、果实膨大期、着色期、果熟期、种子成熟期)观测,在物候现象变化较快的春季和秋季每周观测1次,其余时间每月观测1次。除开花期在上午进行观测外,其余指标均在下午进行测定[7]。

1.2.2 皮刺表型性状观测 对4份花椒样树分别选择结果枝20根,测量其枝条长度、皮刺数量和无刺枝段长度,计算单位有刺枝段皮刺数和无刺枝段比例。同时选取2年生枝条10根,每根随机摘取2枚皮刺,测量皮刺的长、宽和厚。

1.2.3 果实表型性状观测 在样树树冠外层任选10个果穗,测量其单穗结实数和果梗长度,每穗任取一粒鲜果测量果径。称量千粒鲜果重量后烘干,称量干制后千粒皮重和千粒籽重。

1.3 数据分析

用Excel 2003对试验数据进行整理,用SPSS 24.0进行单因素方差分析、相关性分析、主成分分析和聚类分析。

2 结果与分析

2.1 主要物候期

从表1看出,萌动期KD-1和KD-4均为4月上旬,KD-2为4月中旬,均早于大红袍(CK);KD-3为4月下旬,与CK一致。现蕾期KD-1和KD-4均为4月中旬,其余材料均为4月下旬。开花期KD-1、KD-2和KD-4均为5月上旬,均早于KD-3和CK。果实膨大期和着色期5种材料均一致,分别为6月初和7月中旬。果熟期和种子成熟期KD-1和KD-4早于其他材料,均为8月中旬和9月中旬,其他材料均为8月下旬和9月下旬。综合比较,物候期以KD-1和KD-4最早,KD-2次之,KD-3和大红袍最晚。

表1 花椒不同材料的物候期

2.2 皮刺表型性状

从表2看出,不同材料皮刺表型性状各指标间存在一定的差异显著性。有刺枝段皮刺数:以KD-1最多,为0.64枚/cm,其次为KD-4和CK,分别为0.54枚/cm和0.56枚/cm,三者间无显著差异,均显著高于KD-2和KD-3。无刺枝段比例:以KD-3最高,为97%,与CK间无显著差异,KD-4、KD-1和KD-2均显著低于CK。皮刺大小: 皮刺长以KD-1最长,为10.55 mm,显著长于其他材料,KD-4最短,为6.62 mm,与CK和KD-2间差异不显著;皮刺宽以KD-3最宽,为9.56 mm,显著宽于其他材料,KD-4最窄,为4.73 mm,显著窄于其他材料;皮刺厚以CK最厚,为2.94 mm,与其他材料间差异显著,KD-2和KD-4较薄,分别为1.89 mm和1.94 mm,两者间差异不显著。综合比较,KD-4的皮刺最小,无刺性状较优。

表2 不同花椒材料的皮刺表型性状

2.3 果实表型性状

由表3可知,各材料果实表型性状不同指标间存在一定的差异显著性。果梗以KD-1最长,为9.70 mm,显著高于其余材料,KD-2、KD-3、KD-4和CK间差异不显著,KD-3最低,为6.51 mm。果径以KD-4最大,为5.27 mm,显著高于其余材料;KD-3与CK间差异不显著,两者均高于KD-1和KD-2。结实数以KD-4最多,达76粒/穗,显著高于其余材料,CK、KD-2、KD-3间差异不显著,KD-1最低,仅18.38粒/穗。鲜果千粒重以KD-1最重,为60.88 g,显著高于其余材料,其次是KD-1和KD-4,两者间差异不显著,均显著高于CK和KD-3。干果千粒皮重和籽重均以KD-4最重,分别为16.67 g和23.57 g,均显著高于其余材料;其次是CK,分别为13.48 g和20.67 g,均显著高于KD-1、KD-2。KD-2最轻,分别为7.47 g和12.13 g。综合比较,KD-4的果径最大、每穗结实数最多,其鲜果千粒重、干果千粒皮重均高于CK,其果实经济性状表现最优。

表3 不同花椒材料果实表型性状

2.4 表型性状的相关性、主成分和聚类分析

2.4.1 相关性分析 由表4可知,皮刺长与皮刺宽、皮刺厚呈极显著正相关,与每穗结实数呈极显著负相关;皮刺宽与皮刺厚和无刺枝段比例呈极显著正相关,与鲜果千粒重呈显著负相关;皮刺厚与无刺枝段比例呈极显著正相关,与鲜果千粒重呈极显著负相关;无刺枝段比例与有刺枝段皮刺数和鲜果千粒重呈极显著负相关,与果径和每穗结实数呈显著正相关;有刺枝段皮刺数与每穗结实数呈显著负相关;果梗长度与果径、每穗结实数呈显著负相关;果径与干果千粒皮重、粒籽重呈极显著正相关,与每穗结实数呈显著正相关;干果千粒皮重与籽重呈极显著正相关。

表4 不同花椒材料表型性状的相关系数

2.4.2 主成分分析 由表5可知,前3个主成分的累计贡献率达91.197%,能较好地解释结果,但由于提取的主成分因子太少,所以提取了前面4个主成分,且累计贡献率达100%,说明此4个主成分能很好地解释结果。根据前4个主成分各性状指标的特征(表6),第1主成分贡献率为42.574%,其中,果径、千粒籽重、每穗结实数、干果千粒皮重贡献率系数较大,可归纳为结实性状因子;第2主成分贡献率为26.516%,其中,皮刺宽贡献率系数较大;第3主成分贡献率为22.108%,其中,皮刺厚贡献率较大;第4主成分贡献率为8.803%,其中,皮刺高贡献率系数较大,第2、3、4主成分贡献率因子可归纳为皮刺大小。

表5 参试花椒材料表型性状前4个主成分的贡献率

表6 参试花椒材料表型性状前4个主成分的贡献率系数

2.4.3 聚类分析 由图1可见,各材料在欧式距离为5处聚为3类,其中,KD-2、KD-3和大红袍(CK)聚为一类,KD-1和KD-4聚为一类,这符合KD-2、KD-3与大红袍(CK)表型性状差异不显著的实际,KD-1与其余各材料距离最远,说明其表型性状与其他材料有较大差异。

图1 参试花椒材料的表型性状聚类

3 讨论

研究结果表明,KD-1、KD-4物候期稍早于对照大红袍,其余材料物候期与对照大红袍基本一致;在皮刺性状方面,KD-4表现良好的无刺性状;在果实性状方面,KD-1鲜果千粒质量大,每穗结实数却较少,出皮率较高,说明KD-1为果实颗粒较大、果皮较厚的品种;KD-4的每穗结实数多,鲜果千粒重质量较大,出皮率较高,说明KD-4结实性状好,果皮较厚,与任苗等[3]对几个无刺花椒无性系果实及皮刺性状的研究结果相似。

相关性分析表明,皮刺和果实的表型性状间大多存在显著或极显著相关性,与李红莉等[8-9]的研究结果相似。主成分分析选出了2个主要表型性状因子,结实性状和皮刺大小,与其他研究中皮刺表型性状是无刺花椒选育中最重要的检验指标,皮刺数量(无刺枝段比例、单位长度有刺枝段皮刺数)和大小(长、宽、厚)是评价无刺花椒性状的直接依据结论一致[10]。皮刺和果实的系统聚类表明,当欧式距离为5时,KD-2、KD-3、大红袍聚为一类,KD-1、KD-4各聚为一类,KD-1距离最远,说明KD-2、KD-3与大红袍花椒的皮刺和果实表型性状保持一致,KD-1、KD-4的皮刺和果实表型性状与对照大红袍差异大[11-12],与任苗等[10]对无刺梅花椒武选1号区域试验的研究结果相似。

4 结论

无刺(少刺)花椒KD-1、KD-2、KD-3和KD-4中,KD-4物候期早,无刺枝段比例较高,单位有刺枝段皮刺数较少,且皮刺小、颗粒大、穗粒数多,鲜果千粒重质量大、果皮厚,果实性状和无刺性状均高于对照大红袍,且差异显著。KD-4具有较大的推广价值,可作为无刺花椒新品种进行培育。